Обзор и тест процессора Intel Core i9-9980XE24.12.2018 09:06

Вступление

На данный момент у компании Intel существует две основных платформы — это LGA 1151 и LGA 2066. Возможно, скоро к ним примкнет совсем серверная система, построенная на LGA 3647. Но за прошедшие полтора года из-за высокой стоимости 10 нм техпроцесса плановое обновление коснулось исключительно настольных процессоров в виде Skylake.

500x428 40 KB. Big one: 2500x2138 532 KB

Выпущенное во втором квартале семейство CPU Skylake-X включало девять процессоров — от почти игрушечных Core i5–7640X и Core i7–7740X, до монструозного 18-ядерного Core i9–7980 Extreme Edition.

500x474 49 KB. Big one: 2500x2370 719 KB

Увы, как это принято, оверклокеры сразу нашли узкое место, точнее ту особенность, из-за которой на протяжении года не угасают споры фанатов в форуме, и это применяемая под теплораспределительной крышкой термопаста. Вторым недостатком, пусть и несущественным, было количество доступных пользователю линий PCI-e. По младшим моделям будто прошлись большим секатором, отрубив по 16 линий из 44 возможных.

Поэтому минимально заслуживающим внимания процессором стал Core i9–7900X, предложивший десять ядер в массовом классе. Его 20 потоков до сих пор актуальны, но постепенно его смещает с позиции Core i9–9900X. А на вершине эволюционной пирамиды стоит CPU с максимальным количеством ядер — Core i9–9980 Extreme Edition.

Разные дизайны

Не будем вдаваться в мельчайшие подробности, скажем лишь, что для Core i9 в конструктиве LGA 2066 компания Intel использует модульную конструкцию, выпуская два базовых дизайна процессоров — это LCC и HCC SoC. Есть еще третий, как раз под LGA 3647. Первые два подразумевают до 10 и 18 ядер на одну подложку.

Все усовершенствование Skylake-X свелось к подтягиванию частотных характеристик и увеличению кэш-памяти на некоторых моделях. 44 линии PCIe доступны любому процессору, а термопаста была заменена на специальный припой. При этом именно младшие версии ЦП получили больше всех, но мы протестируем топовую модель — Core i9–7980XE.

Технические характеристики

500x427 55 KB. Big one: 2500x2136 1040 KB

Модель	Базовая частота, ГГц	Частота Turbo, ГГц	Объем кэша L3, Мбайт	Рекомендованная цена, $
Core i9–7900X → 9900X	3.3 → 3.5	4.3–4.5 → 4.4–4.5	13.75 → 19.25	989
Core i9–7920X → 9920X	2.9 → 3.5	4.3–4.4 → 4.4–4.5	16.50 → 19.25	1199 <- 1189
Core i9–7940X → 9940X	3.1 → 3.3	4.3–4.4 → 4.4–4.5	19.25	1399 <- 1387
Core i9–7960X → 9960X	2.8 → 3.1	4.2–4.4 → 4.4–4.5	22.00	1699 <- 1684
Core i9–7980XE → 9980XE	2.6 → 3.0	4.2–4.4 → 4.4–4.5	24.75	1999 <- 1979

В данной таблице отражены главные изменения в базовой частоте, Turbo режимах, рост кэш-памяти и незначительные снижения ценников.

Тестовый стенд

Тестовая конфигурация (Intel Skylake-X)

500x545 69 KB. Big one: 2500x2728 1680 KB

Материнская плата: MSI MEG X299 Creation (Intel X299, LGA 2066);
Система охлаждения: система водяного охлаждения;
Термоинтерфейс: Arctic Cooling МХ-2;
Оперативная память: DDR4, 4 модуля x 8 Гбайт;
Видеокарта: NVIDIA GeForce RTX 2080;
Накопители:
- SSD Intel Optane 905P 480 Гбайт;
- SSD Samsung 960 Evo, 500 Гбайт;
- SSHD Seagate Desktop 4 Тбайт;
Блок питания: Corsair AX1500i, 1500 Ватт;
Операционная система: Microsoft Windows 10×64 1809.

Процессоры и режимы их работы:

Core i9–7900×3.3 ГГц, Turbo Boost до 4.3 ГГц, число ядер 10, число потоков 20;
Core i9–9980XE 3.0 ГГц, Turbo Boost до 4.4 ГГц, число ядер 18, число потоков 36;
Core i9–7900X @4.5 ГГц, 45×100 МГц;
Core i7–9980XE @4.5 ГГц, 45×100 МГц.

Частота памяти и тайминги:

Intel Core i9–9980XE 4.5	3400 МГц, 16–16–16–36–2T
Intel Core i9–7900X @4.5	3400 МГц, 16–16–16–36–2T
Intel Core i9–9980XE	2666 МГц, 17–18–18–36–2T
Intel Core i9–7900X	2666 МГц, 17–18–18–36–2T

Тестовая конфигурация (Intel Coffee Lake)

500x600 65 KB. Big one: 2500x3010 1641 KB

Материнская плата: ASUS ROG Maximus X Formula (Intel Z370, LGA 1151);
Система охлаждения: система водяного охлаждения;
Термоинтерфейс: Arctic Cooling МХ-2;
Оперативная память: DDR4, 2 модуля x 8 Гбайт;
Видеокарта: NVIDIA GeForce GTX 1070;
Накопители:
- SSD Intel Optane 905P 480 Гбайт;
- SSD Samsung 960 Evo, 500 Гбайт;
- SSHD Seagate Desktop 4 Тбайт;
Блок питания: Corsair AX1500i, 1500 Ватт;
Операционная система: Microsoft Windows 10×64.

Процессоры и режимы их работы:

Core i7–8700K 3.7 ГГц, Turbo Boost до 4.7 ГГц, число ядер 6, число потоков 12;
Core i7–8086K 4.0 ГГц, Turbo Boost до 5.0 ГГц, число ядер 6, число потоков 12;
Core i7–8700K @5.0 ГГц, 50×100 МГц;
Core i7–8086K @5.1 ГГц, 51×100 МГц.

Частота памяти и тайминги:

Intel i7–8086K @5.1	3400 МГц, 16–16–16–36–1T
Intel i7–8700K @5.0	3400 МГц, 16–16–16–36–1T
Intel i7–8086K	2666 МГц, 17–18–18–36–1T
Intel i7–8700K	2666 МГц, 17–18–18–36–1T

Тестовая конфигурация (Intel Coffee Lake Refresh)

500x600 65 KB. Big one: 2500x3008 1396 KB

Материнская плата: ASUS ROG Strix Z390-E Gaming (Intel Z390, LGA 1151);
Система охлаждения: система водяного охлаждения;
Термоинтерфейс: Arctic Cooling МХ-2;
Оперативная память: DDR4, 2 модуля x 8 Гбайт*;
Видеокарта: NVIDIA GeForce GTX 1070;
Накопители:
- SSD Intel Optane 905P 480 Гбайт;
- SSD Samsung 960 Evo, 500 Гбайт;
- SSHD Seagate Desktop 4 Тбайт;
Блок питания: Corsair AX1500i, 1500 Ватт;
Операционная система: Microsoft Windows 10×64.

Процессоры и режимы их работы:

Core i9–9900K 3.6 ГГц, Turbo Boost до 5.0 ГГц, число ядер 8, число потоков 16;
Core i7–9700K 3.6 ГГц, Turbo Boost до 4.9 ГГц, число ядер 8, число потоков 8;
Core i9–9900K @5.0 ГГц, 50×100 МГц;
Core i7–9700K @5.0 ГГц, 50×100 МГц.

Частота памяти и тайминги:

Intel-i9 9900K @5.0	3400 МГц, 16–16–16–36–1T
Intel i7–9700K @5.0	3400 МГц, 16–16–16–36–1T
Intel i9–9900K	2666 МГц, 17–18–18–36–1T
Intel i7–9700K	2666 МГц, 17–18–18–36–1T

Разгон

307x500 71 KB. Big one: 2500x4062 1444 KB

Разгон процессоров линейки Skylake-X предполагает несколько этапов, поскольку ограничителями внутри служат целых три составляющих: базовая частота при простых математических операциях, с использованием команд AVX 2 и наиболее трудоемкая задача — обработка AVX 512.

На начальном этапе стоит пояснить, откуда берутся разные множители в CPU при различных загрузках ядер. С учетом общего лимита энергопотребления процессора выполнять по две команды AVX 512 за такт слишком затратное занятие, и 165 Вт ему точно хватит. Поэтому в Intel придумали понижающий коэффициент для вычислительных ядер.

Увы, найти значения в полном техническом описании невозможно — их там просто нет. Это проще выяснить опытным путем, так как существует несколько приложений (синтетические задачи), которые на 100% используют пока что диковинный набор команд. В результате частотная таблица для Intel Core i9–9980XE выглядит так:

Другими словами, при 100% нагрузке на процессор его частота сильно зависит от типа команд! Причем второй важный факт — это напряжение на ядрах в зависимости от типа исполняемых команд. Дело в том, что каждое ядро может выполнить одну из трех команд последовательно, но базовое напряжение остается константой.

Теоретически в разгоне при увеличении напряжения возрастает стабильность при должном охлаждении, но я впервые столкнулся с обратным эффектом. Для AVX команд правило остается стандартным: поднимаем Vcore — поднимаем частоту, но для AVX 512 уже на частотах 2.7–2.8 ГГц процессор терял стабильность на Vcore выше 1.0 В. Поэтому в процессе разгона пришлось сначала проверять максимальный разгон без AVX 512, а уже потом искать стабильную частоту с AVX 512 и высоким напряжением.

Финальный результат выглядит так:

Стресс-нагрузка с AVX 512:

Наш образец Core i9–9980XE взял частоту в 4.5 ГГц и отличился высоким нагревом даже со специальным составом под теплораспределительной крышкой. Конечно, его термоинтерфейс на голову выше стандартного термоматериала Core i9–7900X, который сдался быстрее.

Впрочем, здесь стоит сделать еще одну паузу и показать реальное энергопотребление Intel Core i9–9980XE при разгоне:

Где же вы, мои 165 Вт? Ответ не так прост, и за ним следует обратиться к спецификациям Intel. Однако найти полноценное описание к разным стадиям Turbo на процессоры Skylake-X невозможно. Зато есть вполне подробные данные для решений на Socket 1151 и Xeon.

Итак, существует несколько позиций PL (Power Level). Одни поддерживают работу на высокой частоте продолжительное время, а другие — только на короткий промежуток. Время задержки ядра на измененной частоте называется Tau. Эти параметры производители материнских плат называют как угодно, только не в соответствии с описанием Intel, дабы лишний раз не гневить синего гиганта.

Манипулируя продолжительностью, мы можем полностью изменить качество разгона. А приводимое типичное энергопотребление для Socket 2066 процессоров Intel декларирует номинальное требование к системе охлаждения — отнюдь не максимальное энергопотребление процессора. Поэтому 165 Вт относится к базовой характеристике системы охлаждения, которая должна отводить 165 Вт тепла. Сам же CPU на коротких промежутках и в пиках потребляет гораздо больше.

В таблице отражены числа максимального пикового энергопотребления, вследствие чего данные, конечно же, расходятся со спецификациями. Эти значения должна обеспечить система питания материнской платы.

А когда речь заходит об AVX 512, то более 300 Вт процессор потребляет на частотах до 3 ГГц! Сам разгон полностью прекращается на частоте выше 2.7 ГГц при высоких напряжениях. Сложно ответить, почему так происходит, но факт остается фактом Поэтому финальные частоты нужно приводить в виде постоянной частоты/AVX 2/AVX 512.

500x250 111 KB. Big one: 1009x505 193 KB

Представленный образец Core i9–9980 XE разогнался до 4.5/4.5/2.7 ГГц.

Инструментарий и методика тестирования 2D

Стоит немного рассказать о применяемых в тестировании программах и причинах их выбора.

CPU-Z — встроенный бенчмарк производительности. Среднее значение однопоточного и многопоточного тестов.

XnView — распространенная программа для просмотра фотоматериала. Она бесплатна и легка в использовании. Дополнительно в нее встроены простые функции для переконвертирования форматов, внесения изменений и прочего. Нас интересует время, за которое программа внесет изменения и сохранит тридцать пять файлов NEF формата. Предъявляются типичные требования фотолюбителя: изменение баланса цвета, смена температуры, выравнивание горизонта, убирание выпуклости, добавление резкости, изменение размера до 1900 пикселей по большей стороне. Сам тест рассчитан всего на пару ядер, но новые инструкции очень хорошо сказываются в работе программы. Иными словами, чем свежее архитектура и выше частота ядер, тем быстрее тест выполняется.

Adobe Photoshop CС 2017. Результат тестирования — это время наложения фильтров на одну картинку объемом 50 Мпикс. Применяются стандартные фильтры и операции: изменение размера, настройки гаммы и прочее. Вполне типичный набор для программы. В отличие от видеокодирования, Photoshop так и не стал многопоточным, скорее его можно назвать умеренно загружающей ядра процессора программой. Встроенное видеоядро отключено.

Cinebench R15. Распространенный тест процессора в рендере.

Adobe Media Encoder CC 2017 — видеоконвертер, позволяющий работать с 4К видео. Задача — перекодировать 4К видео в формат готового пресета HVEC 265 1080P 29.97. Входной формат видео: MPEG-4, профиль формата Base Media / Version 2, размер файла 1.68 Гбайт, битрейт постоянный 125 Мбит/с, профиль формата High@L5.1, разрешение видео 3840×2160 пикселей, число кадров 29.970.

X265 1.5+448 8bpp X64 — тестирование скорости транскодирования видео в перспективный формат H.265/HEVC.

Adobe InDesign СС 2017 — вывод 56-страничного сверстанного материала с фотографиями в формате NEF в формат PDF 1.7 полиграфического качества.

Hexus PiFast — тест, аналогичный SuperPI. Суть работы — подсчет числа «пи» до определенного знака.

Corona 1.3 Benchmark — это система рендеринга, разработанная одним энтузиастом. Сейчас находится в стадии бета-тестирования. Бенчмарк использует неизменяемый набор настроек.

SVPmark — тест производительности системы при работе с пакетом SmoothVideo Project (SVP), использующий для теста реальные алгоритмы и параметры, применяющиеся в SVP 3.0.

Geekbench 4 — кросс-платформенный тест для измерения быстродействия процессора и подсистемы памяти компьютера.

HEVC — HEVC Decode Benchmark (Corba) V 1.6.1 с библиотеками 4К.

Теперь перейдем к результатам тестирования.

Результаты тестов

CPU-Z

Настройки:

Встроенный тест производительности;
Многопоточность.

CPU-Z

Баллы
Больше — лучше