Обзор процессора Intel Core i7-9700K. На пределе

Компания Intel неплохо себя чувствовала продолжительное время, не ощущая никакой серьезной конкуренции со стороны AMD. Выпуск в прошлом решений семейства Core и отказ от архитектуры NetBurst позволили ей укрепить доминирующие позиции во всех сегментах рынка. Представленная тогда же стратегия «Тик-так», следуя которой чипмейкер каждые два года обновлял архитектуру и техпроцесс, дала возможность процессорному гиганту с легкостью опережать оппонента, но уже после массовых продуктов на базе ядра Broadwell она дала сбой. Проблемы с переходом на более тонкие технологические нормы и отсутствие все той же конкуренции растянули «Так» на два поколения с минимальным ростом производительности. И мы бы и дальше наблюдали подобный штиль на процессорном рынке, если бы AMD после невнятных попыток со своим Bulldozer наконец-то не заявила о себе с архитектурой Zen.

Выпуск процессоров Ryzen вынудил компанию Intel пересмотреть планы по выходу новых продуктов, и массовый пользователь наконец-то получил шестиядерные модели CPU, которыми ранее могла похвастаться лишь платформа HEDT. Но решения Zen/Zen+ оказались настолько удачными, заняв все ниши на рынке, что не оставили чипмейкеру никаких других шансов, кроме, как и дальше наращивать мощь своих доступных процессоров, тем более, что в тренде сейчас «восемь ядер в каждый дом».

Coffee Lake Refresh

Новинки, которые до сих пор производятся по 14-нм техническим нормам (а это, как ни странно, уже четвертое поколение), в плане микроархитектуры ничем особым не отличаются от своих предшественников 8000-й серии. В принципе, перед нами очередная итерация Skylake, который своими корнями уходит к вечно живущему Sandy Bridge. Это и не удивительно, учитывая весьма удачную архитектуру, которую достаточно лишь оптимизировать через пару-тройку поколений. Основная оптимизация была произведена еще в прошлом году, с выходом первых ядер Coffee Lake, которая позволила нарастить частотный потенциал относительно Kaby Lake, лежавших в основе решений 7000-й серии. Несмотря на возросшее количество вычислительных блоков и кэш-памяти третьего уровня, процессоры 8000-й серии при должном охлаждении во время разгона уже могли достигать отметки 5 ГГц. В этот раз ядер стало еще больше, а рабочие тактовые частоты подросли. Ниже представлен снимок нового кристалла Coffee Lake в сравнении с предыдущим поколением.

Как видим, разница между ними заключается в добавлении еще двух вычислительных модулей и соответствующего объема L3-кэша, который может достигать невиданных доселе в массовом сегменте 16 МБ. Остальные блоки, с большей долей вероятности, остались без изменений. Присутствует поддержка инструкций SSE4.1, SSE4.2, AVX, FMA3, аппаратное ускорение шифрования AES, а также векторных инструкций AVX2.0 — все то же самое, что и в прошлых поколениях процессоров.

А вот что действительно появилось новое, при этом давно забытое старое, так это тип термоинтерфейса между кристаллом и теплораспределительной крышкой. Как мы помним, Intel, начиная с CPU на базе Ivy Bridge, использует привычную всем термопасту вместо припоя, которая ухудшает температурный режим процессора и для серьезного разгона приходиться прибегать к так называемому скальпированию, позволяющему заменить штатный термоинтерфейс на жидкий металл. Теперь же чипмейкер обещает вернуть припой, что должно заметно сказаться на уровне нагрева новинок.

Что касается самих новейших процессоров, то для массовой платформы их предусмотрено лишь три, во всяком случае, пока. Это две старшие модели Core i9-9900K и Core i7-9700K, и более доступная Core i5-9600K.

Заметные отличия между нынешним поколением и прошлым видны лишь у серии Core i7 — количество вычислительных ядер возросло до восьми, при этом технология Hyper-Threading не поддерживается и процессор Core i7-9700K способен обрабатывать лишь восемь потоков за такт. Таким образом, он очень похож на модели серии Core i5 и, с недавних пор, Core i3, которые не имеют дополнительных возможностей по увеличению вычислительной мощности. Многопоточность тут уже приберегли для Core i9-9900K, самого мощного современного настольного процессора Intel для массового рынка. К тому же он может похвастаться круглой цифрой в своей рабочей частоте — целых 5 ГГц, прям как у отборного Core i7-8086K. Правда, это значение доступно при работе технологии Turbo Boost 2.0 и только для пары ядер, тогда как для всех восьми она составит 4,7 ГГц. Но потребитель вряд ли будет вникать в такие подробности, главное вау-эффект достигнут, как, в прочем, и с ценой — почти 500 долларов. Учитывая пафос со стороны AMD в плане подачи ее продуктов, Intel не осталась в стороне и за рекомендованные $488 пользователь получить новенький CPU в весьма оригинальной упаковке в виде додекаэдра.

Рабочая частота Core i7-9700K заявлена меньше на 100 МГц для всех режимов работы технологии Turbo Boost и составит 4,9/4,6 ГГц для одного и восьми ядер соответственно. Если сравнивать с предшественником Core i7-8700K, то характеристики новинки подросли на 200 МГц. Модель Core i5-9600K оказалась точной копией Core i5-8600K с возросшими частотами до 4,6 ГГц в максимальном режиме.

Все новые модели процессоров официально работают с памятью DDR4-2666 и устанавливаются в материнские платы на базе системной логики 300-й серии, при условии соответствующей поддержки. Кроме того, к CPU 9000-й серии приурочен выход нового чипсета — Intel Z390, анонс которого состоялся на прошлой неделе.

Все отличие нового PCH от Z370 свелось к поддержке шести портов USB 3.1 Gen2 и возможность работать с адаптерами беспроводных сетей. Более подробно о нем можно узнать в материале, посвященном материнской плате на его базе.

Core i7-9700K

К нам на тестирование попал инженерный вариант Core i7-9700K, который внешне ничем не отличается от розничных экземпляров, за исключением маркировки.

Номинальная частота процессора составляет 3,6 ГГц, но благодаря работе технологии Turbo Boost она, в зависимости от количества задействованных ядер, поднимается до 4,6–4,9 ГГц, частота блока Uncore при этом составляет 4,3 ГГц. Также можно заметить по сриншотам ниже, что ассоциативность кэша третьего уровня стала 12-канальной, тогда как в Core i7-8700K каналов было 16.

В старых и неоптимизированных приложениях одно из ядер CPU в новинке будет работать на частоте 4,9 ГГц, тогда как с ростом нагрузки и при использовании большего количества вычислительных блоков она ступенчато будет снижаться на 100 МГц за шаг. В конечном итоге, пользователь чаще всего будет наблюдать 4,6 ГГц, но это при условии активированной в UEFI материнской платы функции Multi-Core Enhancements. Если же процессор во время работы выйдет за рамки TDP, то частота может сбрасываться ниже этого значения, вплоть до своего номинала.

В режиме простоя частота процессора снижается до 800 МГц, как и питающее напряжение, которое составляет около 0,7–0,8 В. Для работы на повышенных частотах при функционировании Turbo Boost напряжение уже будет составлять 1,14–1,2 В, при максимальных частотах одного ядра — уже 1,3–1,4 В.

Температурный режим Core i7-9700K в номинале при работе стресс-теста Prime95 вызывает противоречивые чувства — 79 °C под суперкулером Noctua NH-U14S как-то слишком много, особенно, когда в помещении около 24 градусов. Возможно, нам попался такой экземпляр процессора, а розничные решения будут обладать менее горячим нравом. А может быть, что восемь ядер при таком техпроцессе попросту не в состоянии уже работать при меньшем тепловыделении. Естественно, функция Multi-Core Enhancements в материнской плате у нас была активированна, а она не дает снижаться частоте ниже минимального значения, которое позволяет технология Turbo Boost. Если бы она была отключена, то мы бы получили, возможно, достаточно холодный процессор, но производительность при этом у него бы пострадала.

Разгон

Теперь мы подошли к самому интересному — сможет ли новый процессор работать на частоте 5 ГГц при задействовании всех ядер? Попробуем ответить на этот вопрос чуть позже, а пока посмотрим на возможности при более «щадящих» режимах.

Итак, ручная установка напряжений, как на процессоре, так и на кэше с контроллером памяти, позволила функционировать Core i7-9700K с задействованием всех вычислительных блоков на частоте 4,8 ГГц, при этом самое горячее ядро прогревалось до 93 °C.

Попытка еще больше снизить питающие напряжения дала возможность процессору работать на 4,9 ГГц при еще более низкой температуре — всего каких-то 90 градусов.

Следующий эксперимент для заветных 5 ГГц потребовал серьезного увеличения питающего напряжения, вплоть до 1,3 В и выше, что в конечном итоге привел к фиаско — процессор моментально перегревался и уходил в троттлинг. Не помогала даже СВО be quiet! Silent Loop 280mm.

Не исключено, что вся проблема в нашем предсерийном образце, и вполне вероятно, что пользователям повезет намного больше с розничными процессорами, чем нам. Но пока можно смело заявить — новейшие восьмиядерные CPU для работы на 5 ГГц со всеми активными ядрами подходят с большой натяжкой.

Почему с натяжкой? Ну, на 5 ГГц наш Core i7-9700K банально перегревался в LinX и Prime95, но он запросто проходил все тесты в бенчмарках без единой ошибки, при этом его температура находилась на уровне 70–75 °C. Если еще и при этом ускорить память, то процессор прогревался уже до 80 градусов.

Учитывая такое поведение рассматриваемого CPU, дальнейшее его сравнение с конкурентом было решено произвести именно на такой частоте — все-таки некая надежда, что розничные экземпляры смогут себя показать лучше, присутствует.

Тестовый стенд

Тестирование процессора Core i7-9700K проводилось на стенде следующей конфигурации:

• материнская плата: ASUS Maximus XI Formula (Intel Z390; UEFI 0506);
• память: G.Skill Flare X F4-3200C14D-16GFX (2x8 ГБ, 3200 МГц, 14-14-14-34-1T, 1,35 В);
• кулер: Noctua NH-U14S + NF-A15 PWM;
• видеокарта: GeForce GTX 1080 Founders Edition;
• накопитель №1: Kingston SSDNow A400 240GB;
• накопитель №2: Intel SSD 320 300GB;
• блок питания: Seasonic X-650 (SS-650KM);
• операционная система: Windows 10 Pro (1803);
• драйверы: Intel Chipset Driver 10.1.1.45, Intel Management Engine Interface Driver 11.7.0.1017, OpenCL Runtime for Intel Core Processors (16.1.2), NVIDIA GeForce 416.16.

Процессор работал в режиме по дефолту с памятью на частоте 3200 МГц и таймингами 16-18-18-38-2Т, как с самыми распространенными для подобных комплектов ОЗУ, т.е. мы получили систему, на которую может рассчитывать конечный пользователь. При разгоне CPU до 5 ГГц модули уже работали на 3600 МГц с задержками 16-18-18-38-1Т, уже как с самыми стабильными для такой конфигурации — здесь мы пытаемся получить максимум от собранной системы.

Настройки, с которыми проводилось тестирование, приведены ниже.

Все обновления для ОС, доступные в Центре Обновления Windows, были инсталлированы. Сторонние антивирусные продукты не привлекались, тонкие настройки системы не производились, размер файла подкачки определялся системой самостоятельно.

Система оппонента отличалась следующими компонентами:

• процессор: AMD Ryzen 7 2700X;
• материнская плата: Gigabyte X470 Aorus Gaming 7 WiFi (UEFI T2B);
• драйверы: AMD APP SDK 3.0, AMD Chipset Drivers 18.10.0830.

Данный процессор был выбран как ближайший настольный конкурент по цене от AMD. По дефолту система AM4 работала с памятью 16-18-18-38-1Т. Во время разгона частота Ryzen 7 2700X равнялась 4125 МГц для всех ядер, память функционировала на 3533 МГц, но уже с задержками уровня 16-17-17-38-1Т, так как результирующая частота оказалась ниже, чем у конкурента.

В качестве тестов использовались следующие приложения:

• AIDA64 5.98.4800 (Cache & Memory benchmark, BenchDLL 4.3.784-x64);
• CPU-Z 1.86.0 x64
• Super PI mod1.9 WP;
• HWBot Bencmark x265 v2.2.0;
• Maxon Cinebench R15;
• POV-Ray 3.7.0;
• LuxMark v3.1;
• Futuremark 3DMark 13;
• TrueCrypt 7.2 (встроенный тест);
• WinRAR 5.61 (встроенный тест);
• 7-Zip 18.05 (встроенный тест);
• Assassin's Creed;
• Far Cry 5;
• EnCore.

Результаты тестирования

 

Первым делом рассмотрим работу подсистемы памяти. AMD в своих последних продуктах неплохо подтянула возможности контроллера памяти, который так и просит высокочастотные модули ОЗУ. Для Core i7-9700K дополнительные 200 МГц дали ощутимую прибавку при чтении и доступе, тогда как конкурент лучше среагировал при записи и копировании.

Следующие синтетические расчеты показывают слабость одиночного ядра конкурента, особенно, в лояльном под архитектуру Intel приложении, но вот грубая сила 16 потоков позволяют решению AMD опередить нашего новичка.

При рендеринге опять же мы видим хорошую производительность одного ядра Coffee Lake, но оппонент в некоторых приложениях вполне может обойти Core i7-9700K при многопоточной обработке данных. Проявляется интересная особенность Ryzen 7 2700X при разгоне — частота всех ядер оказывается ниже, чем нескольких, работающих в номинале с технологией XFR. В конечном итоге, однопоточные вычисления производятся медленнее, как итог — отставание от конкурента.

При кодировке видео разгон рассматриваемой модели приносит свои плоды при разрешении 1920х1080, с переходом на 4К уже не так проявляется.

Для архивации в WinRAR отлично подходит наш герой обзора, тогда как 7-Zip более благосклонен к оппоненту. Разгон Core i7-9700K дает неплохую прибавку, в отличие от решения AMD.

Шифрование явно не конек продукта Intel, даже повышение частоты всех ядер особо не решает проблему. Для Ryzen 7 2700X даже мизерный разгон позволяет неплохо вырваться вперед.

Теперь перейдем к игровым тестам. В бенчмарке Time Spy из пакета 3DMark новинка показала себя лучше лишь незначительно, причем в процессорном подтесте она отстала от своего конкурента.

В старом Fire Strike процессор Core i7-9700K безоговорочно лидирует, только чуть отстал от оппонента в подтесте Physics.

В реальных игровых приложениях при разрешении 1920х1080 со средним качеством картинки Ryzen 7 2700X отстает от новичка процентов на 20, но с максимальными настройками графики разрыв сокращается до 13%. Естественно, с ростом разрешения разница между процессорами будет сокращаться, и любители гейминга в 4К вполне могут посмотреть в сторону конкурента.

Бонусом приведем показатели в танковом тесте enCore, в котором компания Intel обещала подтянуть производительность 9000-й серии относительно процессоров старого поколения до 10 процентов. Приверженцы марки AMD могут спать спокойно — при ультра-настройках CPU на базе архитектуры Zen отстает от Core i7-9700K совсем немного.

Энергопотребление системы

Замеры выполнялись после прохождения всех прочих тестов в «устоявшемся» режиме компьютера. Для создания нагрузки был выбран HWBot Bencmark x265 v2.2.0 с пресетом 4К. Производился расчёт среднего значения потребления тестового стенда «от розетки» на протяжении цикла перекодирования, а затем, после завершения теста, ещё минуту замерялся уровень, когда система простаивала.

В номинале обе системы по энергопотреблению практически идентичны. После разгона платформа Intel стала прожорливее, обойдя своего конкурента на 40 Вт, но надо учитывать, что она и производительней в таком режиме.

Выводы

Не желая быть в роли догоняющей, компания Intel, несмотря на отсутствие возможности перейти на новые технологические нормы, все же решилась выпустить продукт, нисколько не отстающий по количеству ядер от прямого конкурента. И хотя старые процессоры обладали достаточной производительностью, особенно, в играх, объяснить потенциальному покупателю, почему 4–6 вычислительных блоков лучше восьми, становится уже не так просто. Использование достаточно старого 14-нм техпроцесса, к сожалению, не прошло бесследно — новинки 9000-й серии имеют горячий нрав и без проблем прогреваются до 80 градусов и выше в номинальном режиме работы даже под суперкулерами и системами водяного охлаждения. А ведь это при использовании разработчиком металлического термоинтерфейса, которого были лишены процессоры Core после 2000-й серии. Стоит упомянуть также слабый разгонный потенциал, который упирается как раз в перегрев кристалла при относительно безопасном уровне питающего напряжения. И все ради того, чтобы быть лучше конкурента.

Протестированный Core i7-9700K отлично подходит на роль массового высокопроизводительного процессора, который может стать востребованным в мощных игровых ПК. Для специализированных и оптимизированных под многопоточность приложений лучшим выбором все же будет его старший брат, Core i9-9900K, или же конкурент в лице Ryzen 7 2700X. Последний, правда, в играх отстает, но он и стоит дешевле, а если AMD предпримет шаги для дальнейшего снижения цен, то для определенного круга задач процессоры архитектуры Zen станут настоящей находкой. Конечно, есть еще платформа HEDT, но это уже другая история.

Дальнейшее увеличение производительности процессоров Intel теперь требует перехода на новые технологические нормы, чтобы рост частоты уже не упирался в перегрев кристалла CPU. Но в таком случае мы сталкиваемся с проблемой плохой масштабируемости архитектуры, когда поднятие частоты уже не сопровождается соответствующим повышением быстродействия. Учитывая обещание AMD выпустить новое поколение процессоров на архитектуре Zen 2 в следующем году, частота которых может достигать 4,5 ГГц, Intel придется либо наращивать количество ядер, либо поднимать частоты в очередных CPU вплоть до 5,5 ГГц. Либо же произвести серьезную оптимизацию архитектуры. Что именно чипмейкер предпримет — мы узнаем в следующем году.