Обзор процессора Core i7-8700K: тектонический сдвиг
Даже если бы в 2017 году было девять, а не двенадцать месяцев, его вполне можно было бы назвать периодом небывалых перемен на процессорном рынке. Чего только стоит связанное с выпуском носителей микроархитектуры Zen триумфальное возвращение компании AMD в сегмент производительных CPU. Впервые за последнее десятилетие AMD удалось сформировать конкурентоспособный ассортимент предложений, способных стать альтернативой не только интеловским решениям среднего и нижнего уровня, но и продуктам с ценой в диапазоне от 300 до 1 000 долларов. И даже больше того, за первые три квартала этого года AMD не только догнала своего извечного антагониста, но и в чём-то даже смогла стать законодательницей мод. Здесь самое время вспомнить о том, что в 2003 году именно с подачи этой компании процессоры для персональных компьютеров стали приобретать поддержку 64-битных расширений архитектуры x86, а Intel оказалась догоняющей. Сегодня же история повторяется: AMD раньше своего конкурента оказалась готова проводить в жизнь идеи широкой многоядерности, предлагая пользователям настольных систем более четырёх полноценных вычислительных ядер в продуктах среднего уровня и до 16 ядер – в чипах, нацеленных на использование энтузиастами высокой производительности.
Такая заявка AMD, сделанная при выпуске процессоров Ryzen и Ryzen Threadripper, потребовала от Intel активных ответных действий. Для начала, с учётом появления 12- и 16-ядерных Ryzen Threadripper, микропроцессорный гигант спешно скорректировал свои планы и расширил семейство процессоров Core X, старшие представители которого получили не до 10 вычислительных ядер, как предполагалось сначала, а до 18.
Но ещё более интересные события стали разворачиваться только сейчас, с началом последней четверти 2017 года, которая по накалу страстей, похоже, легко затмит все предыдущие три квартала. Изначально в этот период Intel собиралась обновить ассортимент своих массовых предложений за счёт ввода в строй нового процессорного дизайна восьмого поколения, Coffee Lake, основным нововведением в котором должен был стать переход на ещё более совершенную модификацию 14-нм техпроцесса. Но в свете растущей популярности восьми- и шестиядерных Ryzen ей пришлось заняться серьёзным пересмотром проекта Coffee Lake. И в результате вместо привычного и едва заметного прироста тактовой частоты теперь мы можем получить от Intel много больше – дополнительные вычислительные ядра, которые должны обеспечить процессорам компании куда более убедительное улучшение производительности. Сама Intel говорит о том, что новые массовые чипы смогут поднять быстродействие компьютеров на величину от 25 до 45 процентов, и на фоне прибавок в скорости, которые в последние годы обычно не превышали 5-10 процентов, это выглядит как настоящая революция. И даже больше того, вполне правомерно говорить, что Coffee Lake представляет собой наиболее существенное изменение процессорного дизайна, сделанное компанией Intel после 2011 года, когда были представлены чипы серии Sandy Bridge.
Уместным будет напомнить, что первые массовые потребительские процессоры, обладающие четырьмя вычислительными ядрами, появились среди предложений Intel в 2006 году, когда компания запустила серии Core 2 Extreme и Core 2 Quad на базе дизайна Kentsfield. Первоначально такие CPU собирались из двух разрозненных полупроводниковых кристаллов, которые устанавливались на единой процессорной плате. Подобную конструкцию сохранили и вышедшие впоследствии процессоры Penryn, но в 2008 году с переходом на микроархитектуру Nehalem массовые четырёхъядерные процессоры получили уже монолитное ядро.
Затем, в 2011 году, были представлены новаторские Sandy Bridge, которые хоть и сохранили четырёхъядерную компоновку, принесли огромное количество нововведений и улучшений, вылившихся в серьёзный скачок производительности. Помимо массы микроархитектурных изменений, в Sandy Bridge инженеры Intel внедрили также и модульную конструкцию CPU на основе кольцевой шины, которая позволила достаточно просто конфигурировать процессоры с изменяемым числом и составом разнородных блоков. Так, в поколении Sandy Bridge достоянием процессов стал системный агент со встроенным L3-кешем и контроллером памяти, а также интегрированное графическое ядро, которые были введены в структуру этих чипов как раз посредством новой кольцевой шины.
После появления Sandy Bridge все последующие массовые процессоры Intel стали штамповаться по одной и той же схеме. Четыре вычислительных ядра, встроенный графический ускоритель и системный агент объединялись в один комплекс при помощи неизменной кольцевой шины. При этом в них, конечно, вносились какие-то изменения на уровне микроархитектуры, но никаких глобальных переделок не проводилось. Основным стержнем происходящего прогресса было элементарное увеличение плотности полупроводниковых кристаллов, происходящее за счёт перевода производства на всё более «тонкие» техпроцессы. В результате если сопоставить Kaby Lake и Sandy Bridge, то получится, что конечным итогом последовательной смены 32-нм на 22-нм и впоследствии на 14-нм нормы стало 42-процентное уменьшение площади процессорного кристалла при троекратном увеличении числа транзисторов.
Обычно получаемый за счёт совершенствования производственного процесса потенциал инженеры Intel направляли на улучшение встроенной графики, но в Coffee Lake он пущен на увеличение обычной вычислительной производительности и на расширение возможностей многопоточной обработки. Поэтому, хотя Coffee Lake и продолжают производиться с использованием 14-нм норм (как Skylake и Kaby Lake), они получили в полтора раза больше ядер и в полтора раза больше кеш-памяти третьего уровня. Весьма характерно, что столь серьёзная переделка конструкции процессора была проведена Intel в сжатые сроки. Положительную роль смогла сыграть та самая универсальная кольцевая шина, которая наследовалась процессорными дизайнами из поколения в поколение. И в конечном итоге спустя всего лишь полгода после появления восьмиядерных Ryzen у Intel готов ответ на грозный выпад компании AMD – шестиядерные Coffee Lake. Давайте посмотрим, насколько убедительно он звучит.
Если кратко, то на низком уровне в новых процессорах нет почти ничего, что бы заслуживало сколь-нибудь подробного рассказа: основная масса структурных блоков Coffee Lake без каких-либо изменений перенесена из прошлых дизайнов. То есть главное, что реализовано в новых массовых процессорах Intel, – это высокоуровневое изменение общего строения, заключающееся в увеличении количества вычислительных ядер с четырёх до шести штук. Если же говорить о показателе IPC (числе исполняемых за такт инструкций) и об удельной производительности на ядро, то в этих параметрах никаких перемен не произошло. Вычислительные ядра Coffee Lake полностью аналогичны ядрам Kaby Lake.
Правда, если посмотреть на фотографию структуры ядра CPU, то некоторые сомнения в этом всё же возникают.
Объяснение различий в представленных изображениях заключается в том, что при подготовке Coffee Lake инженеры Intel выполнили оптимизацию полупроводникового строения ядра. Новая улучшенная компоновка должна вызывать меньше проблем с локальным перегревом областей кристалла и позволять сохранять стабильность при более высоких рабочих частотах. Какие-либо изменения в микроархитектуре при этом не закладывались, и фактически Coffee Lake правомерно было бы назвать новым степпингом Kaby Lake. Или даже Skylake, если вспомнить о том, что и на предыдущей итерации развития процессорного дизайна интеловские инженеры никаких улучшений в микроархитектуру тоже не вносили.
То же самое касается и графического ядра. Оно тоже осталось унаследованным от процессоров Kaby Lake. Встроенная в десктопные версии Coffee Lake графика класса GT2 относится к поколению 9.5 и располагает ставшим уже привычным арсеналом из 24 исполнительных блоков. Правда, это не помешало Intel изменить маркетинговое наименование своего интегрированного GPU. Если раньше он назывался HD Graphics, то теперь ему назначено более лестное имя UHD Graphics, явно указывающее на то, что текущему поколению интегрированной графики по плечу и 4K-разрешения.
Небольшие технические изменения можно найти лишь в контроллере памяти. Новые массовые процессоры Intel получили официальную поддержку DDR4-2666 SDRAM и по этому параметру сравнялись с предложениями конкурента. Впрочем, как и раньше, контроллер памяти Coffee Lake обладает завидной гибкостью, что позволяет разгонять частоту памяти до существенно более высоких, чем обещается в спецификациях, значений.
Несмотря на всё сказанное, полупроводниковый кристалл Coffee Lake выглядит очень непривычно. Всё дело в двух дополнительных ядрах, которые расположились вдоль протянутой по центру кристалла кольцевой шины.
При производстве Coffee Lake используется технологический процесс с 14-нм нормами, и площадь полупроводникового кристалла с шестью вычислительными ядрами получается равной 150 мм
2. Если вспомнить о том, что площадь четырёхъядерного кристалла Kaby Lake составляла порядка 126 мм 2, то можно прикинуть, сколько занимает одно дополнительное ядро. Вместе с сопряжённой 2-мегабайтной областью L3-кеша получается что-то около 12 мм 2. Это значит, что при необходимости Intel легко сможет добавить и ещё некоторое количество ядер – транзисторный бюджет при этом растёт совсем незначительно. Но на данный момент из маркетинговых соображений микропроцессорный гигант решил ограничиться в массовом сегменте лишь шестью ядрами.
Возможность появления в ассортименте Intel недорогих многоядерных процессоров во многом обуславливается совершенствованием 14-нм технологического процесса, запущенного Intel ещё в 2014 году (впервые этот процесс был применён для процессоров Broadwell). К настоящему времени данная технология позволяет выпускать шестиядерные решения с сохранением сравнительно невысокого тепловыделения и при хорошем выходе годных кристаллов. Всё дело в том, что в случае Coffee Lake при производстве процессоров применяется новая модификация 14-нм техпроцесса, которую Intel относит к третьему поколению данной производственной технологии, условно обозначаемому 14++ нм.
Согласно утверждениям микропроцессорного гиганта, эта версия техпроцесса позволяет серьёзно улучшить тепловые и электрические свойства полупроводниковых кристаллов при сохранении их частот и производительности на привычном уровне.
Если сопоставлять новую технологию производства с изначальной версией 14-нм техпроцесса, которая применялась в Broadwell и Skylake, то при прочих равных она может обеспечить либо 26-процентное увеличение тактовой частоты, либо 52-процентное снижение тепловыделения.
Это – весьма значительные улучшения, которые делают такую усовершенствованную технологию с точки зрения параметров производительности даже лучше первой версии 10-нм техпроцесса. Именно по этой причине 10-нм процессорный дизайн Cannon Lake в десктопных решениях применяться не будет, и в течение ближайших полутора лет модельный ряд процессоров для настольных систем будет опираться на 14-нм кристаллы Coffee Lake.
Если говорить о произошедшем обновлении процессоров Intel, то нужно иметь в виду, что Core восьмого поколения – это не обязательно Coffee Lake. На мобильном рынке под этой же маркой представлены носители дизайна Kaby Lake Refresh. Но в части настольных систем Intel пока не допускает никакой путаницы, и все выходящие сегодня процессоры Core, относящиеся к восьмитысячной серии, – это Coffee Lake, производимые по технологии 14++ нм и обладающие увеличенным числом вычислительных ядер.
Именно дополнительные ядра стоит считать главным преимуществом новинок. Теперь для того, чтобы получить систему на процессоре Intel, способную выполнять более восьми потоков одновременно, вовсе не обязательно смотреть в сторону дорогостоящих HEDT-решений. С приходом дизайна Coffee Lake серия Core i7 получает в своё распоряжение шесть ядер с поддержкой Hyper-Threading, Core i5 будут шестиядерными процессорами без поддержки виртуальной многопоточности, а Core i3 станут обладателями четырёх полноценных ядер без Hyper-Threading.
|
Серии процессоров |
Число ядер |
Число потоков |
L3-кеш, Мбайт |
Hyper-Threading |
AVX2 |
Turbo Boost 2.0 |
Память
|
Coffee Lake (октябрь 2017 года)
|Core i7-8xxx
|6
|12
|12
|Есть
|Есть
|Есть
|DDR4-2666
|Core i5-8xxx
|6
|6
|9
|Нет
|Есть
|Есть
|DDR4-2666
|Core i3-8xxx
|4
|4
|6-8
|Нет
|Есть
|Нет
|DDR4-2400
|
Kaby Lake ( январь 2017 года)
|Core i7-7xxx
|4
|8
|8
|Есть
|Есть
|Есть
|DDR4-2400
|Core i5-7xxx
|4
|4
|6
|Нет
|Есть
|Есть
|DDR4-2400
|Core i3-7xxx
|2
|4
|3-4
|Есть
|Есть
|Нет
|DDR4-2400
Произошедшая модернизация процессорного дизайна, безусловно, станет причиной существенного роста производительности настольных систем. Действительно, новые процессоры серии Core i3 теперь можно считать аналогами старых Core i5, а новые Core i7 беззастенчиво вторгаются на территорию, принадлежавшую раньше HEDT-платформе. Фактически можно даже говорить о том, что Coffee Lake отправляют в разряд устаревших решений совсем недавно анонсированный шестиядерный LGA2066-процессор Skyake-X Core i7-7800X, не говоря уже о четырёхъядерных Kaby Lake-X. Представители семейства Coffee Lake с аналогичным числом ядер стоят дешевле, но при этом ощутимо превосходят их как по частотам, так и по производительности на ватт. Таким образом, пользователям, которые захотят получить принципиально более высокое быстродействие и более развитую многопоточность, чем может предложить стандартная интеловская платформа, выбирать теперь придётся между процессорами Core i9 или Ryzen Threadripper стоимостью от $800.
Модельный ряд процессоров Coffee Lake, ориентированных на использование в составе настольных систем, пока будет состоять из шести представителей – по два процессора в сериях Core i7, Core i5 и Core i3:
|
Ядра/ потоки |
Базовая частота, ГГц |
Турборежим, ГГц |
L3-кеш, Мбайт |
Разгон |
TDP, Вт |
Память |
Цена
|
Core i7-8700K |6/12
|3,7
|4,7
|12
|Есть
|95
|DDR4-2666
|$359
|
Core i7-8700 |6/12
|3,2
|4,6
|12
|Нет
|65
|DDR4-2666
|$303
|
Core i5-8600K |6/6
|3,6
|4,3
|9
|Есть
|95
|DDR4-2666
|$257
|
Core i5-8400 |6/6
|2,8
|4,0
|9
|Нет
|65
|DDR4-2666
|$182
|
Core i3-8350K |4/4
|4,0
|Нет
|8
|Есть
|91
|DDR4-2400
|$168
|
Core i3-8100 |4/4
|3,6
|Нет
|6
|Нет
|65
|DDR4-2400
|$117
Дальнейшее расширение семейства процессоров Coffee Lake для настольных систем намечено на начало 2018 года. В этот период к имеющемуся множеству из шести моделей добавится по два процессора Core i5 и Core i3, три процессора Pentium и два – Celeron. Попутно будут представлен достаточно широкий ассортимент энергоэффективных десктопных модификаций Coffee Lake с расчётным тепловыделением на уровне 35 Вт.
Стоит заметить, что увеличение числа вычислительных ядер, происходящее с переходом массовых процессоров на дизайн Coffee Lake, не могло не сказаться на тактовых частотах новинок. У шестиядерников они, естественно, стали ниже. Например, номинальная частота Core i7-8700K относительно частоты старшего Kaby Lake, Core i7-7700K, снизилась на 500 МГц, а паспортная частота Core i5-8600K меньше частоты Core i5-7600K на 200 МГц. Очевидно, сделано так ради того, чтобы полуторакратное увеличение количества ядер прошло без необходимости заметного поднятия планки теплового пакета, который у наиболее «горячих» новинок прибавил лишь 4 Вт – с 91 до 95 Вт.
Тем не менее снижение номинальных частот эффективно компенсируется сильно возросшей агрессивностью технологии Turbo Boost 2.0, которая даже у старшего процессора Coffee Lake может наращивать частоту на целый гигагерц. В результате по максимально достижимым частотам новинки даже превосходят своих предшественников. Например, тот же Core i7-8700K при неполной нагрузке может самостоятельно разгоняться на 200 МГц сильнее по сравнению с Core i7-7700K, а для Core i5-8600K максимальная доступная частота выше предельной частоты Core i5-7600K на 100 МГц. Технология Turbo Boost Max 3.0, которая дополнительно поднимает частоты избранных ядер в HEDT-платформе Intel, в массовых процессорах Coffee Lake при этом не поддерживается. Впрочем, в данном случае в ней не было бы особого смысла: Turbo Boost 2.0 раскрывает частотный потенциал Coffee Lake более чем достаточно.
Ещё одной приятной неожиданностью стали цены. Несмотря на то, что с появлением Coffee Lake массовая платформа Intel сделалась намного привлекательнее, стоить новые процессоры будут почти столько же, сколько и их предшественники. Например, в то время, как официальная цена четырёхъядерного Core i7-7700K была установлена в $339, шестиядерный Core i7-8700K получил официальную стоимость на уровне $359, что больше всего лишь на 6 процентов. На те же скромные 6 процентов подорожал и старший представитель в серии Core i5: четырёхъядерный Core i5-7600K был оценён производителем в $242, а шестиядерный Core i5-8600K получил официальную цену на уровне $257. В серии же Core i3 цены на процессоры одинакового позиционирования не изменились вовсе, несмотря на то, что раньше они имели лишь по два вычислительных ядра, а теперь располагают четырьмя и фактически стали современными аналогами старых Core i5. Впрочем, не стоит забывать, что всё сказанное относится исключительно к официальному прайс-листу. Розничные продавцы вполне могут захотеть воспользоваться ситуацией и применить к новинкам дополнительную наценку.
Вместе с десктопными процессорами Coffee Lake компания Intel предложила и новый набор логики – Intel Z370. Сделано это было потому, что старые материнские платы получить полноценную совместимость с новинками не имели никакой возможности. Несмотря на то, что микропроцессорный гигант сохранил для настольных процессоров Core восьмого поколения привычное исполнение LGA1151, работать они могут лишь в новых материнских платах.
Корень несовместимости Coffee Lake со старыми LGA1151-материнскими платами кроется в схеме питания. Новые CPU, получившие в своё распоряжение шесть вычислительных ядер, используют более высокие, нежели их предшественники, питающие токи, на которые старые материнские платы изначально рассчитаны не были, особенно если вести речь о разгоне процессора. Из-за этого добавление поддержки свежих процессоров в старых LGA1151-платах вполне могло привести к перегрузкам линий питания и повреждению оборудования, поэтому Intel приняла решение чётко разграничить совместимость процессоров на уровне наборов логики. В результате для новых CPU в обязательном порядке требуются новые платы на базе Intel Z370 или на других чипсетах трёхсотой серии, которые появятся позднее – в начале и в середине 2018 года.
Неработоспособность Coffee Lake в платах на более ранних наборах микросхем обеспечивается программно, на уровне микрокода. Однако нужно понимать, что между платами на базе Intel Z270 и Z370 есть и заметные схемотехнические различия. Например, конвертер питания платформ, поддерживающих Coffee Lake, в обязательном порядке должен иметь четыре канала, в то время как для Skylake и Kaby Lake допускался трёхканальный дизайн VRM (с удвоителями фаз или даже без них). Кроме того, для обеспечения стабильности токов процессоры семейства Coffee Lake задействуют в разъёме LGA1151 большее число контактов, через которые подаётся питающее напряжение. В дизайне Kaby Lake в процессорном разъёме LGA1151 оставались незадействованными 46 контактов, а питание подводилось через 128 контактов. Теперь же число линий питания выросло до 146, а количество зарезервированных на будущее контактов сократилось до 25.
Впрочем, ограниченная электрическая совместимость между Coffee Lake и Kaby Lake всё-таки возможна – назначение большинства контактов в процессорном гнезде не поменялось. И это значит, что новые материнские платы в теории способны работать с процессорами предыдущих семейств. Правда, пока эта возможность на практике не реализована, и неизвестно, смогут ли в конечном итоге материнки на базе Intel Z370 принимать процессоры поколений Skylake и Kaby Lake. Тут всё будет зависеть от желания и умений разработчиков плат.
Если же обратить внимание на характеристики нового набора логики Intel Z370, то окажется, что он почти не отличается от старшего чипсета прошлого поколения, Z270. Фактически разнятся лишь те свойства, которые имеют отношение непосредственно к процессору: в Z370 поддерживаются новые процессоры Coffee Lake и более быстрая двухканальная память DDR4-2666 SDRAM. При этом поддержки DDR3 (DDR3L)-памяти, которая оставалась в Skylake и Kaby Lake в целях совместимости, в новой платформе уже нет. В остальном же Intel Z370 полностью наследует все заложенные в Z270 функции.
Правомерно даже говорить о том, что новый набор логики Intel Z370 – это всего лишь перемаркированная версия Z270, в которой программным путём добавлена совместимость с новыми процессорами и отключена совместимость со старыми.
Столь странное обновление платформы, в рамках которого косметически актуализирован лишь один чипсет из большого семейства, связано с тем, что разработчики Intel банально не успели с подготовкой полноценного множества системных концентраторов к выходу Coffee Lake. Поэтому выпуск основной массы чипсетов, совместимых с Coffee Lake, отодвинут на начало 2018 года, а Z370 – это своего рода временный и переходный вариант. Полный же набор чипсетов трёхсотой серии помимо Z370 будет включать традиционный комплекс решений различных уровней, в состав которого войдут Q370, H370, Q360, B360 и H310. В этих микросхемах «второй волны» появятся долгожданные нововведения: встроенный контроллер шины USB 3.1 Gen 2 с поддержкой до шести портов данного типа, поддержка карт памяти SDXC, а также встроенный контроллер Wi-Fi 802.11ac канального уровня. Однако платы на базе таких чипсетов, в отличие от платформ на основе Z370, не будут позволять разгон процессора. Обновление же оверклокерского решения и добавление в него всех перечисленных новых возможностей планируется ещё позднее – в рамках «третьей волны» модернизации платформы LGA1151, которая состоится во второй половине 2018 года.
Именно поэтому все совместимые с Coffee Lake модели материнских плат, которые партнёры Intel представили на данный момент, используют один и тот же чип Intel Z370. Однако при этом новые платы в большинстве своём не просто повторяют продукты прошлого поколения с чипсетом Z270. В некоторых решениях применяются более мощные, чем раньше, схемы VRM, а многие из них приобрели также и изменённый дизайн системы охлаждения.
⇡#Тестовый процессор: Core i7-8700K
Для проведения тестирования мы получили от компании Intel старший процессор поколения Coffee Lake, Core i7-8700K.
Это – шестиядерный и двенадцатипоточный CPU для платформы LGA1151, который располагает кеш-памятью третьего уровня объёмом 12 Мбайт. Номинальная частота такого CPU установлена в 3,7 ГГц, однако за счёт работы технологии Turbo Boost 2.0 реальные частоты оказываются заметно выше даже при нагрузке, ложащейся на все процессорные ядра. Полная частотная формула Core i7-8700K в сравнении с предшественником приведена в таблице:
|
Номинальная частота |
Максимальная частота Turbo Boost 2.0
|
1 ядро |
2 ядра |
3 ядра |
4 ядра |
5 ядер |
6 ядер
|
Core i7-8700K |3,7 ГГц
|4,7 ГГц
|4,6 ГГц
|4,4 ГГц
|4,4 ГГц
|4,3 ГГц
|4,3 ГГц
|
Core i7-7700K |4,2 ГГц
|4,5 ГГц
|4,4 ГГц
|4,4 ГГц
|4,4 ГГц
|-
|-
Таким образом, при условии достаточной эффективности охлаждения Core i7-8700K должен превосходить Core i7-7700K не только в многопоточных задачах, но и в том случае, когда работающее приложение может нагрузить лишь одно-два ядра. Иными словами, в конечном итоге новый процессорный дизайн Coffee Lake позволяет выиграть в количестве ядер и не потерять при этом в частоте – весьма впечатляющий апгрейд, ставший возможным благодаря трёхлетнему совершенствованию 14-нм техпроцесса.
При этом Core i7-8700K не сбрасывает свою частоту даже при выполнении инструкций из набора AVX 2.0. Это хорошо видно при проведении его стресс-тестирования утилитой LinX 0.8.0, основанной на библиотеке Intel MKL (Math Kernel Library) 2018.0.008.
Как видно из приведённого скриншота, реальная рабочая частота Core i7-8700K не падает ниже 4,3 ГГц ни при каких условиях. При этом напряжение питания процессора колеблется в пределах 1,151–1,184 В, а максимальная температура, которая фиксируется в стресс-тесте, не превышает 87 градусов.
Стоит заметить, что для отвода тепла мы пользовались высокоэффективным кулером Noctua NH-U14S, однако, несмотря на это, температура процессорных ядер была настораживающе близка к предельным величинам. Это напрямую связано с тем, что компания Intel продолжает использовать под процессорной крышкой полимерный термоинтерфейс с далеко не идеальными теплопроводящими свойствами. Например, восьмиядерные процессоры Ryzen 7, в которых в качестве внутреннего термоинтерфейса используется бесфлюсовый припой, в номинальном режиме работы и с таким же кулером нагреваются лишь до 55-65 градусов.
Ещё один момент, на который нужно обратить внимание, — это частота кольцевой шины (Ring Bus), которая объединяет между собой все ключевые процессорные блоки. У Core i7-8700K эта шина работает на частоте 4,0 ГГц, что на 200 МГц ниже частоты, используемой в процессорах семейства Kaby Lake. Похоже, что увеличившееся за счёт дополнительных вычислительных ядер число клиентов, подключённых к этой шине, потребовало некоторого снижения её скорости. А это значит, что L3-кеш в Coffee Lake, который синхронизирован с кольцевой шиной, работает немного медленнее, чем в Kaby Lake.
Во время предварительной презентации Coffee Lake для прессы представители Intel ссылались на то, что в новых процессорах добавились некие дополнительные функции, способные заинтересовать оверклокеров. В их числе называлось:
Однако эти нововведения вряд ли способны как-то заметно поменять правила игры. Все они скорее заинтересуют профессиональных оверклокеров, а не обычных энтузиастов, которые планируют лишь единожды разогнать процессор в своей системе для повседневного использования.
Тем не менее говорить, что в целом процедура разгона Coffee Lake не отличается от разгона Kaby Lake, было бы неверно. Для производства новых процессоров применяется усовершенствованный техпроцесс с нормами 14++ нм, поэтому частотный потенциал шестиядерников при определённых условиях всё же способен стать поводом для удивления. Впрочем, основная проблема современных интеловских процессоров – отсутствие эффективного термоинтерфейса между полупроводниковым кристаллом и теплорассеивающей крышкой – никуда не пропала, поэтому главным препятствием на пути достижения высоких частот наверняка вновь окажутся высокие температуры, тем более что ядер, нуждающихся в охлаждении, теперь стало больше.
Практические эксперименты полностью подтвердили все опасения. Максимальной частотой, на которой наш экземпляр Core i7-8700K был способен проходить стресс-тестирование в LinX 0.8.0, оказалась 4,7 ГГц. Это – не самый плохой для шестиядерника, но и далеко не впечатляющий результат. Совершенствование техпроцесса давало надежды на возможность покорения 5-гигагерцевой отметки с использованием воздушного охлаждения, но всё упёрлось в зашкаливающие температуры.
В экспериментах по разгону мы пользовались кулером Noctua NH-U14S, к эффективности которого невозможно предъявить какие-либо претензии, однако на частоте 4,7 ГГц процессор разогревался почти до предела, который для представителей семейства Coffee Lake установлен на 100-градусной отметке. Сомнений нет: всё снова портит внутрипроцессорный интерфейс, который не даёт эффективно снимать тепло с полупроводникового кристалла. Очевидно, что для достижения более убедительных результатов в разгоне требуется скальпирование CPU, которое наверняка останется столь же популярной процедурой и после того, как процессоры Core восьмого поколения станут широко распространёнными.
Что же касается разгона до 4,7 ГГц, то для стабильной работы имеющегося экземпляра процессора его напряжение было повышено до 1,275 В с одновременным включением функции Load-Line Calibration в состояние Level 7. В таком режиме максимальные температуры ядер под нагрузкой доходили до 96 градусов, но к троттлингу это не приводило. Обратите внимание: питающее процессор напряжение Vcc было повышено всего на 0,1 В относительно номинального состояния, но даже столь незначительного изменения оказалось достаточно, чтобы нагрев процессорных ядер доходил до предельно допустимого состояния.
⇡#Описание тестовых систем и методики тестирования
Core i7-8700K – это старший процессор в модельном ряду Coffee Lake, и он должен стать флагманским предложением компании Intel для массовых настольных систем. Поэтому для сравнения с ним мы взяли четырёхъядерный процессор Core i7-7700K, который шестиядерная новинка должна сменить на посту, а также восьмиядерные процессоры AMD Ryzen 7, имеющие аналогичное позиционирование.
Кроме того, чтобы более комплексно оценить состояние рынка после прихода на него шестиядерных Coffee Lake, в число участников тестирования были включены младшие процессоры Skylake-X для платформы HEDT с шестью и восемью ядрами, а также аналогичный Core i7-8700K по числу ядер и потоков, но при этом более дешёвый процессор AMD, Ryzen 5 1600X.
В конечном итоге список задействованных в тестировании комплектующих получился таким:
Текущие рекомендованные цены на процессоры, принявшие участие в тестировании, представлены в таблице, однако стоит иметь в виду, что процессоры AMD зачастую продаются несколько дешевле официально обозначенных цен:
|
AMD
|
Intel
|
|$589
|Core i7-7820X
|Ryzen 7 1800X
|$499
|Ryzen 7 1700X
|$399
|$383
|Core i7-7800X
|$359
|Core i7-8700K
|$339
|Core i7-7700K
|Ryzen 5 1600X
|$249
Тестирование выполнялось в операционной системе Microsoft Windows 10 Enterprise Build 15063 с использованием следующего комплекта драйверов:
Основные конкуренты, производительность которых представляет наибольший интерес, были протестированы дважды – в номинальном режиме и при максимальном стабильном разгоне, достижимом с используемым нами охлаждением:
Описание использовавшихся для измерения вычислительной производительности инструментов:
**Комплексные бенчмарки**: **Приложения**: **Игры**:
Во всех игровых тестах в качестве результатов приводится среднее количество кадров в секунду, а также 0,01-квантиль (первая перцентиль) для значений fps. Использование 0,01-квантиля вместо показателей минимального fps обусловлено стремлением очистить результаты от случайных всплесков производительности, которые были спровоцированы не связанными напрямую с работой основных компонентов платформы причинами.
⇡#Производительность в комплексных бенчмарках
Ранее для оценки общей производительности процессоров при обычной работе мы использовали тестовый пакет SYSmark 2014 SE. Однако он вызывал определённые нарекания тем, что в него входили не самые современные версии приложений. Поэтому с настоящего момента мы решили перейти на более новый тестовый пакет PCMark 10, однако нужно иметь в виду, что, в отличие от SYSmark 2014 SE, он опирается не на популярные программные продукты гигантов софтверной индустрии в лице Adobe, Corel, Microsoft или Google, а на бесплатные программы: Chromium, Firefox, LibreOffice, ImageMagick, GIMP, FFMpeg, POV-Ray и проч.
Во всех трёх основных сценариях PCMark 10 новый шестиядерник Core i7-8700K показывает себя очень хорошо. Он не только превосходит по производительности старший Kaby Lake, но и выигрывает у любых процессоров Ryzen, в том числе и у старшего восьмиядерного Ryzen 7 1800X. Забавно, что при этом новинке удаётся превзойти и процессоры Skylake-X с шестью и восемью ядрами. Очевидно, что архитектура Coffee Lake с двухканальным контроллером памяти и кольцевой шиной обеспечивает более высокую эффективность в случае обычных десктопных задач. Кроме того, роль, несомненно, играет и то, что Core i7-8700K имеет очень высокие рабочие частоты, по которым он превосходит любые другие x86-процессоры.
Картина в 3DMark Time Spy несколько отличается от того, что мы видели в PCMark 10. Этот графический бенчмарк хорошо оптимизирован для многоядерных процессоров, поэтому в нём большое значение имеет не только высокая тактовая частота, но и количество вычислительных ядер, а также эффективность технологий многопоточности. И в этих условиях шестиядерный Core i7-8700K оказывается примерно равен по производительности восьмиядерному Ryzen 7 1700X, заметно опережая другие процессоры с шестью или меньшим числом ядер.
⇡#Производительность в ресурсоёмких приложениях
**Рендеринг**: **Обработка фото:**
**Обработка видео:**
**Перекодирование видео:**
**Архивация:**
**Компиляция:**
**Шахматы:**
**Шифрование:**
Результаты тестирования в приложениях ярко иллюстрируют тот гигантский шаг, который компания Intel совершила, добавив в свои массовые процессоры дополнительные ядра. Core i7-7700K на фоне Core i7-8700K смотрится теперь совсем неубедительно: ещё бы, ведь полуторакратное увеличение числа вычислительных ядер вместе с небольшим ростом рабочих частот обеспечивает прирост производительности, достигающий в среднем 35-процентного уровня.
Понятно, что на такой решительный манёвр компания Intel пошла для того, чтобы нейтрализовать преимущество процессоров конкурента. И эта задача оказалась успешно решена: по производительности в ресурсоёмких задачах Core i7-8700K как минимум является аналогом старших восьмиядерных Ryzen 7, уступая им лишь в редких простых вычислительных задачах вроде шахмат или шифрования. В большинстве же творческих приложений, включая рендеринг и обработку видео, Core i7-8700K может стать прекрасной альтернативой старшим Ryzen.
К тому же процессор Coffee Lake может предложить более убедительный разгон. Даже несмотря на проблемный внутренний термоинтерфейс, разогнанный до 4,7 ГГц Core i7-8700K демонстрирует заметно более высокую производительность, чем восьмиядерный процессор Ryzen 7 на предельной для него частоте 4,0 ГГц.
Если же говорить о ситуации с производительностью в ресурсоёмких приложениях в среднем, то её можно проиллюстрировать следующей диаграммой.
До сегодняшнего дня лучшим игровым процессором считался Core i7-7700K. Он обладал достаточным для любых случаев количеством вычислительных ядер, а предлагаемые им низкие задержки при межъядерном взаимодействии и при работе с подсистемой памяти позволяли обеспечивать высокие показатели fps. Core i7-8700K наследует все эти преимущества, но дополнительно усиливает многопоточный потенциал. Давайте посмотрим, как это сказывается на игровой производительности.
**Тесты в разрешении FullHD** **:**
В целом уровень игровой производительности Core i7-8700K примерно соответствует производительности Core i7-7700K. Никаких особых отклонений в результатах не наблюдается, что вполне закономерно. Старший Kaby Lake неплохо справляется с раскрытием потенциала современных графических карт и на современном этапе развития игровой индустрии не нуждается в каком-либо усилении.
Тем не менее небольшие расхождения в обеспечиваемой частоте кадров у Core i7-8700K и Core i7-7700K всё-таки есть. Так, существуют игры, которые всё же реагируют на появление двух дополнительных ядер и берут их в оборот, самый яркий пример такого рода — Ashes of Singularity — Escalation. Но чаще результат Core i7-8700K на пару процентов ниже, чем у Core i7-7700K. Это, скорее всего, объясняется отличиями в частоте работы кольцевой шины и недостаточной оптимизацией BIOS новых Z370-материнских плат. Другими словами, до тех пор, пока игроделы не начнут активно оптимизировать свои творения под многопоточные среды, мы предлагаем считать игровую производительность Core i7-8700K и Core i7-7700K примерно одинаковой.
Иллюстрирует это следующая диаграмма с усреднённой игровой производительностью в FullHD-разрешении.
Таким образом, Coffee Lake закрепляет за обновлённой платформой LGA1151 звание лучшего варианта для гейминга. Несмотря на проведённую оптимизацию, процессоры компании AMD здесь имеют более слабые позиции, а Core i7-8700K должен стать отличным аргументом на тот случай, если новые игры начнут активнее использовать многопоточные вычисления.
**Тесты в разрешении 4K** **:**
При выборе высоких разрешений ситуация с производительностью заметно сглаживается, поскольку в этом случае львиная доля нагрузки переносится на графическую подсистему. В конечном итоге любой из современных процессоров стоимостью более 300 долларов может обеспечить достаточный уровень производительности в современных играх. И тесты в 4K-разрешении это подтверждают. На данный момент Core i7-8700K немного отстаёт по показателям частоты кадров от Core i7-7700K, однако разница в результатах не слишком велика и, скорее всего, с выходом обновлений BIOS материнских плат будет ликвидирована вовсе.
Усреднённая же картина представлена на следующем графике.
По этому поводу напрашивается вполне очевидный вывод. Если говорить о компьютерах, основное предназначение которых – игры, то Core i7-8700K не может предложить ничего такого, из-за чего владельцам уже имеющихся систем следовало бы стремиться поменять более ранний процессор серии Core i7 на свежую новинку. Сейчас можно лишь предполагать, что в будущем увеличенное число ядер Core i7-8700K как-то сможет проявить себя, но, очевидно, если это и произойдёт, то явно не сегодня или завтра.
Хотя мы проверяем энергопотребление после тестов производительности, это совсем не от того, что такое испытание неинтересно. Напротив, потребление Coffee Lake – весьма интригующий момент, от которого можно ждать чего угодно.
С одной стороны, в этих процессорах в полтора раза увеличилось число вычислительных ядер, причём такое усложнение конструкции произошло без перехода на более тонкие технологические нормы и без заметного снижения рабочей частоты. Это – весьма серьёзный набор аргументов за то, что Coffee Lake должны были стать заметно прожорливей.
Но есть и другая сторона. Согласно паспортным характеристикам тепловой пакет старших Coffee Lake увеличился всего на 4 процента, что Intel объясняет совершенствованием 14-нм технологии. По утверждению производителя, за счёт проведённой оптимизации сегодняшний техпроцесс позволяет понизить энергопотребление сходящих с конвейера полупроводниковых кристаллов примерно на 25 процентов по сравнению с той его версией, которая применяется при изготовлении чипов Kaby Lake.
Что это значит на практике? Давайте посмотрим. Используемый нами в тестовой системе цифровой блок питания Corsair RM850i позволяет контролировать потребляемую и выдаваемую электрическую мощность, чем мы и пользуемся для измерений. На графике ниже приводится полное потребление систем (без монитора), измеренное «после» блока питания и представляющее собой сумму энергопотребления всех задействованных в системе компонентов. КПД самого блока питания в данном случае не учитывается.
В состоянии простоя система на базе Core i7-8700K оказалась экономичнее аналогичной системы с процессором Core i7-7700K. Однако связано это, скорее всего, не со свойствами процессора, а с тем, что наша материнская плата на чипсете Z370 функционально проще платы на чипсете Z270. Тем не менее заметим, что, несмотря на рост числа вычислительных ядер, обновлённая платформа LGA1151 остаётся очень экономичным вариантом в случае невысокой нагрузки.
При нагрузке в виде рендеринга Core i7-8700K начинает демонстрировать свои возросшие по сравнению с Core i7-7700K энергетические аппетиты. Так, потребление шестиядерной новинки примерно на треть выше, чем у флагмана семейства Kaby Lake, и на 11 процентов выше, чем у шестиядерного Ryzen 5. Однако при этом Coffee Lake остаётся заметно экономичнее шестиядерного и восьмиядерного Skylake-X, а также уступает по потреблению восьмиядерным процессорам Ryzen 7.
Примерно такая же, как и в рендеринге, картина с потреблением складывается в Prime95 29.3 при отключенных AVX-инструкциях.
Однако AVX-инструкции, как это всегда и бывает, резко увеличивают энергопотребление процессоров Intel. При их активации Core i7-8700K оказывается более прожорливым по сравнению и с Ryzen 5, и с Ryzen 7. Но самое удивительное – это то, каким образом флагманский процессор Coffee Lake, который потребляет в Prime95 29.3 под 150 Вт, вписывается в 95-ваттный тепловой пакет. Кажется, Intel нам что-то недоговаривает.
Зато становится понятно, что смена платформы при переходе на Coffee Lake действительно была необходима. Даже без всякого разгона потребление старшего процессора из свежего семейства в пиковых режимах в полтора раза превышает прежний уровень. Поверить в то, что такой запас электрической мощности изначально в платформе LGA1151 не закладывался, совсем нетрудно. Следовательно, требуя для Coffee Lake приобретения новых материнских плат на базе набора логики Z370, компания Intel попросту ограждает пользователей от возможных проблем.
Возникшая с выходом AMD Ryzen реальная конкуренция на процессорном рынке, оказывается, способна творить настоящие чудеса. Несмотря на то, что после 2011 года Intel не радовала своих поклонников никакими заметными улучшениями массовых процессоров и лишь планомерно добавляла небольшими микроархитектурными усовершенствованиями к их производительности по несколько процентов в год, компания не растеряла умения совершать и куда более решительные шаги. Оперативно подготовленные микропроцессорным гигантом новые чипы семейства Coffee Lake, и Core i7-8700K в их числе, – прекрасный пример процессорной новинки, которая ошеломляет своими свойствами: Intel одним махом полуторакратно увеличила число вычислительных ядер, что тут же вылилось в 30-40-процентное увеличение производительности в большинстве ресурсоёмких приложений.
Правда, Coffee Lake кажется революционным процессорным дизайном лишь на первый взгляд, ведь ничего в его микроархитектуре на самом деле не поменялось. Да, разработчики добавили вычислительных ядер, но тем и ограничились. По своему же строению эти ядра остались точно такими же, какими они были в Kaby Lake или даже в Skylake. То есть тот огромный прогресс в быстродействии, про который мы говорим применительно к Coffee Lake, – результат сравнительно несложных инженерных усилий. Тем не менее ничего предосудительного в таком подходе нет. Современные вычислительные ядра компании Intel весьма эффективны как по производительности, так и по энергопотреблению, поэтому вряд ли они нуждаются в неотложной оптимизации.
Таким образом, Coffee Lake можно расценить как простой, но действенный ответ на рыночные тенденции. Появление Ryzen стало катализатором спроса на процессоры с увеличенным числом ядер, и вот вам, пожалуйста, Coffee Lake.
Но особую ценность произошедшему обновлению модельного ряда массовых процессоров Intel придаёт тот факт, что компания не стала предпринимать какие-либо попытки дополнительно заработать на сделанных улучшениях. Новинки с возросшим числом ядер сохранили привычные цены, что означает существенное снижение удельной стоимости интеловского вычислительного ядра. Такого позиционирования представителей серии Coffee Lake от микропроцессорного гиганта, пожалуй, не ожидал никто, но зато благодаря этому новые массовые чипы получают отличную возможность принять непосредственное участие в перекраивании процессорного рынка.
И речь тут идёт не только о том, что с выходом Coffee Lake в ассортименте Intel появляется яркий и убедительный ответ на AMD Ryzen. Новинки сильно меняют всё и в рядах предложений самой компании Intel. Так, массовые процессоры прошлых поколений (Skylake, Kaby Lake) сразу же становятся безнадёжно устаревшими решениями. Задевает появление Coffee Lake и платформу HEDT, младшие процессоры с четырьмя и шестью ядрами для которой тоже теряют всякий смысл. Впрочем, относительно перспектив LGA2066 всё же переживать не следует: недавно эта платформа приросла уникальными чипами с числом ядер, достигающим 18 штук, и такие предложения ещё долго будут оставаться востребованными в своей рыночной нише.
Что же касается противостояния «Coffee Lake против Ryzen», то, как можно судить по результатам тестов Core i7-8700K, здесь ситуация возвращается на круги своя. Несмотря на меньшее число вычислительных ядер, теперь старший массовый процессор семейства Core i7 получился привлекательнее старшего Ryzen 7: его производительность в приложениях и в играх в среднем выше, он предлагает более убедительный разгон и лучшую энергоэффективность. А это значит, что AMD самое время подключать ценовой аргумент. Процессоры Ryzen 7, безусловно, хороши, но в изменившихся реалиях они должны продаваться явно не дороже, чем Core i7-8700K. И мы надеемся, что коррекция прайс-листа компании AMD, которая сможет вернуть старшим Ryzen 7 утраченную привлекательность, не заставит себя долго ждать. Попутно стоит напомнить и о том, что AMD в начале следующего года планирует обновить модельный ряд своих процессоров, так что финальная точка в противостоянии AMD и Intel пока не поставлена. Ближайшее будущее обещает быть очень интересным.