Обзор и тестирование процессора Intel Core i7-6950X Extreme Edition — первого десятиядерного CPU для настольных систем

В наш век бурного развития цифровых технологий намечаются две основные тенденции: с одной стороны, доступ к информации упрощается и для ее обработки не требуются значительной вычислительной мощности, например, для общения и социальных сервисов, а также потребления медиаконтента вполне достаточно возможностей смартфона или планшета, но с другой стороны, фотореалистичные видеоигры, редактирование видео в разрешении 4К и, особенно, моделирование виртуальной реальности требуют производительного аппаратного обеспечения. Именно такие ресурсоемкие задачи являются драйверами, двигающими вперед рынок компьютерных комплектующих и на переднем крае, бесспорно, находятся графические акселераторы, а также центральные процессоры. Впрочем, если в сегменте видеокарт в течение вот уже многих лет продолжается ожесточенное противостояние компаний Advanced Micro Devices и NVIDIA, то на рынке CPU с архитектурой x86 борьба между двумя крупнейшим чипмейкерами — Intel и AMD — наблюдается только в младшем и среднем ценовых диапазонах, тогда как в секторе продуктов для самых требовательных пользователей и энтузиастов безраздельно властвует силиконовый гигант из Санта-Клары. Его единственный серьезный соперник не торопится радовать своих поклонников, которые замерли в ожидании супер-архитектуры Zen, призванной вернуть Advanced Micro Devices в сегмент высокопроизводительных решений. Не удивительно, что в условиях отсутствия конкуренции компания Intel позволила себе отказаться от стратегии выпуска новой продукции, известной как «Тик-так», в пользу концепции, где после перевода на новый технологический процесс архитектуры предыдущего поколения, как и ранее, следует разработка нового дизайна процессорных ядер, но за ней наступает фаза оптимизации микроархитектуры, то есть новую стратегию можно условно назвать «Тик-так-так».

Очевидно, отказ от привычного графика обусловлен трудностями внедрения очередных более тонких технологических процессов, которые связаны с достижением экономически обоснованного процента выхода годных чипов. Впрочем, даже такое послабление не мешает чипмейкеру с завидной регулярностью выпускать новинки. Так, не успели пользователи нарадоваться прошлогоднему анонсу удачных по всем параметрам CPU Skylake, как подошел черед продуктов Extreme Edition для платформы LGA2011-3, где на смену Haswell-E грядет микроархитектура Broadwell-E. И сегодня нам с вами выпала честь познакомиться с новым флагманом, венчающим модельный ряд десктопных процессоров Intel — десятиядерным Core i7-6950X.

Intel Broadwell-E

В то время как флагманский CPU предыдущего поколения восходит корнями к микроархитектуре Haswell, новичок, как следует из названия, базируется на дизайне Broadwell. Такая преемственность совершенно логична, ведь основным нововведением для Broadwell-E в сравнении с предшественником является переход с 22- на 14-нм детализацию литографического процесса.

Чипмейкер не сообщает подробностей о площади полупроводникового кристалла, но, вряд ли этот параметр существенно превышает показатели для предыдущего поколения процессоров Intel Extreme Edition. Благодаря использованию транзисторов Tri-Gate 3-D, которые по сравнению с традиционными планарными High-k Metal Gate структурами обладают меньшими токами утечки в закрытом состоянии и повышенными скоростными характеристиками при одинаковом рабочем напряжении, стало возможным достижение невероятной плотности размещения узлов на кремниевой подложке. Это позволило увеличить по сравнению с Haswell-E максимальное количество вычислительных ядер с восьми до десяти штук и одновременно нарастить кеш-память третьего уровня с 20 до 25 МБ. Помимо вычислительных ядер и кеша L3 в состав Broadwell-E входит четырехканальный контроллер памяти стандарта DDR4 с максимальной частотой модулей до 2400 МГц, Uncore-часть, отвечающая за работу интерфейса DMI и до 40 линий PCI Express 3.0, которые в максимальной конфигурации могут распределяться по схеме «2х16 + 1х8», что обеспечивает наибольшую эффективность работы связок из нескольких видеокарт. Узел, находящийся в правой части на схематической модели процессора, но никак не обозначенный, скорее всего, является контроллером шины QPI, используемой в серверных Xeon для построения многопроцессорных систем. Что касается энергопотребления, то для всех Broadwell-E, как и их предшественников установлен тепловой пакет 140 Вт, но алгоритмы управления напряжением и тактовыми частотами претерпели изменения, так что в добавок к технологии Intel Turbo Boost 2.0, которая ранее нам уже встречалась в Haswell-E, добавилась Intel Turbo Boost Max 3.0. Производитель обещает существенный рост быстродействия от использования новой технологии, но для ее корректной работы потребуется обновление операционных систем и, возможно, драйверов Management Engine, так что мы разберемся с данной особенностью, как только представится такая возможность. Не забыты и любители разгона, в обновленных флагманах добавилось три новых «фичи»: Per Core Overclocking, AVX Ratio Offset и VccU Voltage Control, эффективность и влияние которых на частотный потенциал будет изучена нами в самом ближайшем будущем.

Итак, полупроводниковый кристалл Broadwell-E является основной для целого ряда новых моделей процессоров Intel Core i7, характеристики которых приведены в следующей таблице вместе со спецификациями Haswell-E и старшим представителем настольной линейки CPU Intel в исполнении LGA1151 — Core i7-6700K.

* — множитель разблокирован на повышение

Венчает продуктовую линейку Broadwell-E процессор Intel Core i7-6950X Extreme Edition — десятиядерный «монстр» стоимостью 1569 долларов, тогда как его «младшие братья» Core i7-6900K, Core i7-6850K и Core i7-6800K должны занять места Intel Core i7-5960X, Core i7-5930K и Core i7-5820K соответственно. При равном с моделями предыдущего поколения количестве ядер, кеша L3 и числа линий PCI-E 3.0 эти процессоры имеют такую же стоимость, за исключением Core i7-6800K, который подорожал в сравнении с Core i7-5820K на $23. В то же время, все без исключения Broadwell-E обладают разблокированными коэффициентами умножения, вписываются в тепловой пакет 140 Вт и поддерживают четырехканальную память DDR4, но в отличие от Haswell-E штатная частота модулей ОЗУ возросла с 2133 МГц до 2400 МГц.

Отрадно, что с выпуском нового поколения процессоров чипмейкер не стал внедрять очередной сокет, в результате чего Broadwell-E получили разъем LGA2011-3 и полную совместимость со всеми существующими материнскими платами на базе чипсета Intel X99, правда, для корректной работы придется обновить управляющий микрокод. Платформа LGA2011-3, представленная в конце августа 2014 году одновременно с анонсом Intel Core i7-5960X, по сей день выглядит весьма современно и предлагает актуальный набор возможностей расширения.

Для объективного сравнения Intel X99 со старшим из чипсетов для системных плат с разъемом LGA1151 — Intel Z170 их характеристики представлены в следующей таблице:

Как видно, системная логика Intel X99 проигрывает Z170 в количестве чипсетных линий PCI Express и высокоскоростных портов USB 3.0, зато, предлагает больше каналов SATA 6 Гбит/с и безоговорочно лидирует по части гибкости организации конфигураций из нескольких GPU и возможности использования плат расширения, требовательных к пропускной способности скоростного интерфейса.

Из нововведений, появившихся в «материнках» 2016 г. на основе чипсета Х99, можно отметить поддержку технологии Thunderbolt 3.0, которая доступна для многих системных плат с разъемом LGA2011-3 при условии установки специальной интерфейсной платы. К основным достоинствам этой технологии можно отнести возможность организации двунаправленного интерфейса со скоростью передачи до 40 Гбит/с, последовательного подключения до шести устройств, в том числе двух мониторов с разрешением 4К, и так далее.

На этой оптимистичной ноте позвольте перейти к непосредственному рассмотрению героя нашего сегодняшнего обзора — процессора Intel Core i7-6950X.

Intel Core i7-6950X

Практически за месяц до анонса новейших процессоров первые экземпляры Core i7-6xxx успели засветиться на торговой площадке eBay. Еще тогда они привлекли к себе внимание своей теплораспределительной крышкой, которая была больше, чем у старых решений.

И действительно, новая крышка своим основанием почти полностью накрывает подложку кристалла. Усиление было направлено по всей длине на верхнюю и нижнюю сторону процессора, где происходит прижим сокетной рамки. А вот с боков она даже «похудела».

Core i7-6950 и Core i5-5960X

С обратной стороны CPU количество элементов на «брюшке» выросло, тогда как конфигурация контактных площадок не изменилась.

Core i7-6950 и Core i5-5960X

Если взглянуть на процессор поближе, то можно заметить, насколько толстый слой меди использован по углам текстолита. И не зря!

Подтвердилось то, чего многие опасались — толщина PCB значительно уменьшалась и теперь процессор больше напоминает серию доступных решений на базе ядра Skylake, чем топовые продукты для требовательных пользователей и корпоративного рынка.

«Как же так, неужели и тут сэкономили?» — спросите вы. Увы, но вполне возможно, что это была необходимая мера. Если внимательно присмотреться к снимкам, то станет виден под крышкой то ли кристалл огромных размеров, то ли дополнительная подложка, аналогичная используемой в графических чипах AMD Radeon Fury X, на которой уже располагается ядро процессора.

В момент подготовки материала мы не располагали официальными снимками строения Broadwell-E, но учитывая замеченные контакты через технологическое отверстие на теплораспределителе, очень большая вероятность наличия именно дополнительной подложки. Для чего она необходима — мы узнаем сразу после анонса, как и про используемый термоинтерфейс.

Что касается прижима процессора в сокете, то рамка действительно ложится по всей площади основания крышки и деформация текстолита сводится к минимуму. И тут обладатели Skylake слезно вздохнули…

Теперь пару слов об электрических характеристиках. Десятиядерный процессор Core i7-6950X рассчитан на рабочую частоту 3000 МГц и благодаря Hyper-Threading способен обрабатывать одновременно 20 потоков, что весьма впечатляет. За счет технологии Turbo Boost рассматриваемая модель в большинстве случаев функционирует на 3400 МГц, а при запуске неоптимизированных приложений способна разгоняться до 3500 МГц, напряжение питания при этом составляет 0,75–1,01 В. Во время простоя системы множитель процессора снижается до х12, тем самым позволяя сэкономить электроэнергию.

Кеш-память третьего уровня по сравнению с предшественником выросла до 25 Мбайт, но ассоциативность осталась прежней, 20-канальной. К сожалению, для вписывания в рамки TDP в 140 Вт ее частота была снижена до 2800 МГц, что сильно сказалось на производительности подсистемы памяти. Компенсировать такой недостаток инженеры решили за счет поддержки памяти DDR4-2400, вместо DDR4-2133 у Core i7-5xxx. Что касается набора SIMD-инструкций, то здесь никаких отличий от Haswell-E не наблюдается: новинка поддерживает инструкции SSE4.1, SSE4.2, AVX, AVX2.0, FMA и ускорение шифрования AES

Разгон, к сожалению, особо ничем порадовать не может. Несмотря на более тонкий техпроцесс, 10 ядер и емкий кеш снижают частотный потенциал процессора. Используя один из лучших воздушных суперкулеров Noctua NH-D15 удалось достичь 4000 МГц для ядер и 3500 МГц для кеш-памяти. Дальнейший рост частоты приводил к перегреву CPU — даже на полученных значениях в программе LinX ядра прогревались до 93 °C и выше с напряжением питания 1,19 В.

Чтобы хоть как-то избежать сильного нагрева пришлось на кулер установить дополнительный вентилятор и выкрутить скорость вращения на максимум. Естественно, в обычных приложениях температуры будут значительно ниже, а использование СВО с 360-мм радиатором позволит еще больше раскрыть потенциал процессора на базе ядра Broadwell-E.

Тестовый стенд

Для измерения быстродействия и оценки частотного потенциала центрального процессора Intel Core i7-6950X был собран тестовый стенд следующей конфигурации:

• материнская плата: MSI X99S MPower (Socket LGA2011-3, ATX, Intel X99, UEFI Setup beta M.A4);
• кулер: Noctua NH-D15 (два вентилятора NF-A15 PWM, 140 мм, 1300 об/мин);
• термопаста: Noctua NT-H1;
• оперативная память (номинал): Kingston HX424C15FBK4/32 (4x8 ГБ, DDR4-2400, CL15-15-15-35);
• оперативная память (разгон): G.Skill F4-3200C14Q-32GTZ (4x8 ГБ, DDR4-3200, CL14-14-14-35);
• видеокарта: ASUS POSEIDON-GTX980TI-P-6GD5 (GeForce GTX 980 Ti);
• накопитель: Intel SSD 320 Series (300 ГБ, SATA 3Gb/s);
• блок питания: Seasonic X-650 (650 Вт);

• операционная система: Windows 10 64 bit;
• драйвер чипсета: Intel Management Engine 11.0.4.1186, Intel INF Update Utility 10.1.2.19;
• драйвер видеокарты: NVIDIA GeForce 365.19.

Во время тестов технология Intel Turbo Boost и процессорные функции энергосбережения функционировали в штатном режиме, а модули ОЗУ работали на частоте 2400 МГц с таймингами 14-14-14-33-1Т при номинальном режиме и на 3200 МГц с 15-15-15-35-1T во время разгона. В операционной системе какие-либо настройки как и самого видеодрайвера не изменялись.

Для сравнения с новинкой использовался высокоуровневый процессор прошлого поколения — Core i7-5960X, который в большинстве случаев функционирует на частоте 3300 МГц с кеш-памятью на 3000 МГц. Разгонялся он до 4200/3500 МГц, что равно значениям, полученным в прошлый раз. Память работала на 2400 и 3200 МГц при номинальном режиме и во время разгона соответственно.

В качестве соперника из более доступных решений выступил Core i7-6700K для платформы LGA1151, который базируется на 14-нм ядре Skylake-S. С ним мы познакомились еще в прошлом году. От вышеуказанных процессоров он отличается наличием всего лишь четырех ядер с возможностью обрабатывать восемь потоков, менее емким кешем объемом 8 МБ и более высокой частотой — 4000 МГц для ядер и кеш-памяти. Для его работы был собран тестовый стенд в составе таких комплектующих:

• материнская плата: ASUS Maximus VIII Impact (Socket LGA1151, Intel Z170, Mini-ITX, UEFI Setup 1701);
• кулер: Noctua NH-D15 (два вентилятора NF-A15 PWM, 140 мм, 1300 об/мин);
• термопаста: Noctua NT-H1;
• оперативная память (номинал): Kingston HX424C15FBK4/32 (2x8 ГБ, DDR4-2400, CL15-15-15-35);
• оперативная память (разгон): G.Skill F4-3200C14Q-32GTZ (2x8 ГБ, DDR4-3200, CL14-14-14-35);
• видеокарта: ASUS POSEIDON-GTX980TI-P-6GD5 (GeForce GTX 980 Ti);
• накопитель: Intel SSD 320 Series (300 ГБ, SATA 3Gb/s);
• блок питания: Seasonic X-650 (650 Вт);

• операционная система: Windows 10 64 bit;
• драйвер чипсета: Intel Management Engine 11.0.4.1186, Intel INF Update Utility 10.1.2.19;
• драйвер видеокарты: NVIDIA GeForce 365.19.

Во время тестов подсистема ОЗУ работала также в режиме 2400 МГц с задержками 14-14-14-33-1Т, а настройки программного обеспечения были полностью аналогичны тестовому стенду на базе Broadwell-E и Haswell-E. Процессор Core i7-6700K удалось разогнать до 4700/4500 МГц при напряжении 1,33 В, что можно считать очень хорошим результатом.

Быстродействие тестовых стендов измерялась в двух режимах: в номинале и после максимального разгона, их рабочие параметры приведены в следующей таблице.

* — частота в Turbo Core

Для оценки уровня быстродействия был задействован следующий набор тестовых приложений:

• AIDA64 5.70.3800 (Cache & Memory benchmark);
• AIDA64 5.70.3861 (Cache & Memory benchmark; для Core i7-6950X);
• Futuremark PCMark 8 2.7.613;
• Adobe Photoshop CC 14.2.1;
• Cinebench R15 64bit;
• TrueCrypt 7.2 (встроенный тест);
• WinRAR 5.20 (встроенный тест);
• HWBot Bencmark x265 v1.2.0;
• Futuremark 3DMark 2.0.2067;
• Middle-earth: Shadow of Mordor;
• Total War: Rome II;
• Counter Strike: Global Offensive;
• DotA 2;
• World of Tanks.

Результаты тестирования

Синтетические приложения

Не самая высокая частота кеш-памяти третьего уровня среди оппонентов не так сильно сказалась на итоговых результатах в AIDA64. Наоборот, новинка неплохо показала себя при записи данных. Единственный подтест, который отрицательно отреагировал — тест латентности. Тут Core i7-6950X оказался на последнем месте. Но оверклокинг творит чудеса и потенциальным покупателям можно порекомендовать немного разогнать блок Uncore при должном охлаждении.

Забавная ситуация оказалась в комплексном пакете PCMark 8. Процессор Core i7-6950X будучи производительнее своего предшественника в большинстве случаев оказался медленнее более доступной модели, которая для домашнего пользователя становится самым оптимальным вариантом.

Прикладное ПО

А вот если придется производить рендеринг трехмерной сцены, то несмотря на всю мощь одного ядра у Skylake при многопоточной обработке он уже не в состоянии справиться в нагрузкой и серьезно отстает от своих оппонентов, особенно при разгоне!

Работа с двухмерными объектами также не главный конек массового решения, тогда как новичок в Photoshop с задачей справляется лучше, хоть и не на много быстрее, чем Core i7-5960X.

При шифровании Broadwell-E также продемонстрировал превосходные результаты, опередив своего конкурента на 23–27 процентов. Доступный процессор почти в два раза отстал от нового флагмана Intel в настольном сегменте.

Аналогичная ситуация сложилась и в программе архивирования WinRAR. Тут Core i7-6950X просто недостижим даже в своем номинальном режиме работы, опередив своих оппонентов на 30–50%.

При кодировании видео кодеком H.265 новичок не оставляет никаких шансов конкурентам и запросто занимает лидирующие позиции в этом тестировании. Skylake отстает на более, чем 50 процентов.

Тестирование в 3D-играх

Тестирование в прикладном ПО показало неоспоримое преимущество Broadwell-E над своими оппонентами, но как будут обстоять дела в играх? И тут уже все не так однозначно в виду слабой оптимизации со стороны некоторых приложений.

В Middle-earth: Shadow of Mordor процессор справился неплохо, хотя и обогнал предшественника лишь незначительно.

В Total War: Rome II новичок наоборот отстал от Core i7-5960X, а с переходом на более качественную графику — даже от Core i7-6700K.

В популярных онлайновых играх новинка продемонстрировала себя во всей красе, хотя и уперлась в видеокарту при максимальном качестве графики.

Еще одно популярное приложение — «танчики», которое из-за ограничения максимального fps не предъявляет особых требований к процессору.

Выводы

Компания Intel наконец-то обновила линейку своих флагманских настольных решений, которые не менялись уже два года. За это время технологический процесс стал тоньше, количество вычислительных ядер выросло, как и увеличился объем кеш-памяти третьего уровня, что положительным образом сказалось на производительности старшей модели. И теперь можно смело заявить о 30% превосходстве над предшественником, чего мы очень давно не наблюдали. Но у этой медали есть и другая сторона. Новинка в лице Core i7-6950X стала в полтора раза дороже предшественника, а вся мощь может раскрыться лишь в оптимизированных приложениях. Кроме того, во время тестов нам так и не удалось проверить работу новой технологии Intel Turbo Boost Max 3.0, прирост от которой может заметно изменить расклад быстродействия в задачах, интенсивно использующих ограниченное количество вычислительных потоков. Также в играх новый процессор не всегда может реализовать свой потенциал, да и новый конструктив после общения с Skylake вызывает некоторые опасения. Несмотря на использование 14-нм технологического процесса разгон оказался не таким простым занятием — большое количество ядер и емкий кеш ведут к перегреву CPU уже на частотах выше 4000 МГц. Но все эти недостатки меркнут перед возможностями новейшего процессора, который можно будет использовать в рабочих станциях для рендеринга, работы с видеорядом и большим массивом фотоданных, где каждая лишняя минута на счету. Кроме того, Core i7-6950X станет отличной основой для мощнейшей игровой станции, рассчитанной на поддержку виртуальной реальности или игр в разрешении 4K. Остальные продукты на базе Broadwell-E находятся в том же ценовом диапазоне, что и решения Haswell-E, и вскоре они попросту их заменят, как это происходит после выхода очередных новинок.