Обзор процессора Core i9-11900K: лидерство в игровой производительности возвращается к Intel”

Многие с нетерпением ждали сегодняшнего дня в надежде, что на рынке настольных процессоров развернётся новое сражение. Ведь прошлое Intel проиграла – выход AMD Ryzen, построенных на микроархитектуре Zen 3, побил все козыри процессоров Core, за исключением разве что цены. За несколько успешных итераций AMD уверенно обошла конкурента по производительности. Что совсем неудивительно, ведь Intel, борясь с производственными и управленческими проблемами, кажется, совсем позабыла о необходимости обновления микроархитектуры. В результате настольные процессоры Core год за годом продолжали эксплуатировать дизайн Skylake, наращивая лишь тактовые частоты и количество вычислительных ядер, чего для успешной конкуренции в течение шести лет подряд оказалось недостаточно.

И вот, наконец, у Intel появляется что-то новенькое – чипы с кодовым именем Rocket Lake. Однако не стоит воспринимать их как некую «новую надежду». Несмотря на то, что в них действительно используется новая архитектура, новая она лишь для десктопного сегмента. Так что новинки выступают скорее посланием от микропроцессорного гиганта, что, дескать, есть ещё порох в пороховницах. Настоящая же революция с решениями Intel должна будет случиться лишь в начале следующего года, когда на рынок придут процессоры с кодовым именем Alder Lake. А пока – лишь небольшая разминка.

На первый взгляд может показаться, что Rocket Lake появился в результате крайне тяжёлых родов. Но на самом деле это вряд ли так: разработка этого чипа по меркам процессорного рынка прошла довольно быстро, да и вряд ли какие-то трудности могли возникнуть в принципе. Ведь мы говорим о процессоре, выпускаемом по обкатанному годами техпроцессу и построенному отнюдь не на новой микроархитектуре. Появление Rocket Lake только сейчас, а, скажем, не год назад связано скорее с тем, что Intel поздно взялась за его разработку. Компания до последнего самонадеянно верила в свой 10-нм техпроцесс и не предполагала, что ей потребуется ещё одно поколение 14-нм чипов для десктопов. Поэтому «план Б» в лице Rocket Lake лёг на стол разработчиков заметно позже, чем к нему стоило бы обратиться.

Несмотря на то, что пользователи десктопов ничего подобного ещё не видели, Rocket Lake не следует считать инновационным продуктом. Это — очередное переиздание прошлых трудов. Просто теперь вместо ядер Skylake шестилетней давности разработчики Intel перетащили в десктопный процессор микроархитектуру из более свежего мобильного процессора Ice Lake всего-то полуторагодичной давности. Правда, перенесена она в несколько искажённом виде – для Rocket Lake её портировали на 14-нм техпроцесс, потому что «родная» для неё 10-нм технология пока всё ещё не позволяет изготавливать крупные полупроводниковые кристаллы в необходимых количествах и с должным уровнем качества.

Впрочем, старый техпроцесс в конечном итоге – не такая большая проблема, если сам процессор при этом предлагает передовую производительность и умеренное энергопотребление за приемлемую цену. В этом обзоре мы и посмотрим, соблюдены ли все эти условия и насколько сработал у Intel её «план Б». Можно ли, наконец, считать, что на смену Comet Lake пришли какие-то заслуживающие внимания процессоры нового поколения. А заодно ответим и на более интригующий вопрос о том, остаются ли Ryzen на базе микроархитектуры Zen 3 самыми быстродействующими процессорами для настольных систем, или же выход Rocket Lake снова всё меняет.

⇡#Rocket Lake и 14-нм техпроцесс

Процессоры с кодовым именем Rocket Lake относятся к 11-му поколению Core, и это – действительно полноценное поколение, а не такое, к которому хочется прибавить приставку «квази». Изменения здесь коснулись и вычислительных, и графического ядер, и даже встроенного северного моста и не затронули разве только техпроцесс. Причём перемены во всех аспектах обещаны очень значительные: в момент анонса Rocket Lake компания Intel сообщила о росте показателя IPC (удельной производительности на такт) на 19 % и об увеличении скорости встроенного графического ядра на 50 %, не говоря уже о поддержке более скоростных вариантов внешних интерфейсов и об очередном повышении рабочих частот.

В то же время Rocket Lake – всё-таки не новаторский продукт, это скорее 14-нм версия имеющихся у Intel процессоров для мобильного сегмента, которые в настоящее время производятся по 10-нм техпроцессу. Лежащие в основе вычислительной части Rocket Lake ядра с названием Cypress Cove – это 14-нм адаптация ядер Sunny Cove, используемых в Ice Lake. У Intel, кстати, есть и более совершенные мобильные ядра – Willow Cove, которые лежат в основе Tiger Lake, но в Rocket Lake перенесли более старый вариант 10-нм дизайна. Зато графическая часть новых десктопных процессоров построена на новейшей архитектуре Xe, родственной с архитектурой встроенного GPU из Tiger Lake. Правда, не обошлось без жестокой резекции — графика в Rocket Lake по сравнению с мобильными предложениями обладает в разы меньшим числом исполнительных устройств.

Вряд ли кто-то станет спорить, что появление Rocket Lake – огромный шаг вперёд для десктопных процессоров Intel, ведь никаких глубинных изменений в них не происходило уже очень давно. И почти наверняка вся критика в адрес Rocket Lake будет так или иначе связана с 14-нм технологией производства – это их самое очевидное уязвимое место, от которого неотвратимо веет достаточно далёким по меркам полупроводникового рынка  прошлым.

Возразить тут особо нечего. Данные технологические нормы были впервые введены в обиход микропроцессорным гигантом в далёком 2014 году с выпуском чипов Broadwell. Кстати, некоторое замедление в скорости смены техпроцессов у Intel намечалось уже тогда: пришествие Broadwell произошло примерно на год позже изначально запланированного срока. Ну а потом всё пошло совсем наперекосяк. Если до Broadwell периодичность смены техпроцессов и процессорных архитектур определялась чётко соблюдаемым правилом «тик-так», то в 2015 году c выходом Skylake оно сначала видоизменилось до варианта «процесс—архитектура—оптимизация», а потом и вовсе переросло в многолетнюю оптимизацию-переоптимизацию.

Впрочем,  успехи, достигнутые Intel за последние годы в совершенствовании 14-нм техпроцесса, отрицать невозможно. За время, пока этот техпроцесс остаётся в строю и применяется для выпуска процессоров для настольных ПК, он был улучшен несколько раз (скорее всего, четыре, но точно уже вряд ли кто-то упомнит). И факт состоит в том, что сегодняшний 14-нм процесс по сравнению с его первой версией обеспечивает более чем 20-процентное улучшение производительности в пересчете на транзистор. В процессе эволюции технологии Intel изменила структуру FinFET-транзисторов, перешла на новые библиотеки и непрерывно выполняла тонкую статистическую подстройку оборудования, в результате чего предельные частоты настольных 14-нм процессоров выросли с четырёх до пяти c лишним гигагерц.

Хотя 10-нм технология уже широко применяется Intel в процессорах для мобильного сегмента, Rocket Lake — это очередной 14-нм продукт. Но, по всей видимости, уже последний. На его примере отлично видно, что применять такую технологию дальше уже совершенно невозможно. И дело не столько в энергопотреблении и устанавливаемых им ограничениях по частотам, сколько в том, что «крупные» транзисторы банально не дают наращивать сложность ядер. Микроархитектурные улучшения делают 14-нм ядра слишком громоздкими, именно поэтому в Rocket Lake максимум восемь ядер – больше в процессор стандартного форм-фактора LGA1200 банально не влезает.

Проиллюстрировать это проще простого, достаточно поместить рядом кристалл восьмиядерного Rocket Lake и десятиядерного Comet Lake.

Rocket Lake рядом с предшественником кажется настоящим гигантом — ещё бы, ведь его площадь выросла примерно на треть и составляет теперь 276 мм2. Intel, к сожалению, не раскрывает точный полупроводниковый бюджет своих актуальных чипов, называя лишь приблизительный ориентир — 6 млрд транзисторов. Но зато с высокой точностью можно оценить, что те же ядра в составе мобильных процессоров Ice Lake, выполненных по 10-нм техпроцессу, занимают вдвое меньшую площадь. А это значит, что, если бы для Rocket Lake получилось приспособить современный 10-нм техпроцесс, он вполне мог бы быть и 16-ядерником.

Разросся в Rocket Lake и встроенный GPU. На кристалле Comet Lake графика занимала примерно 21 % площади, а в Rocket Lake на встроенный графический ускоритель Xe отведено уже 25 % площади ядра.

⇡#Микроархитектура Cypress Cove

Увеличение размеров процессорных ядер, естественно, случилось не на пустом месте. Это – результат существенных переделок, которые воплотились в микроархитектуре Cypress Cove, лежащей в основе Rocket Lake. Несмотря на то, что она, как и родственная микроархитектура Sunny Cove, разработана не с чистого листа, а представляет собой дальнейшее развитие Skylake, список изменений довольно длинный, и некоторые из них очень значительны. Собственно, обещанное Intel увеличение удельной производительности на такт на 19 % берётся явно не из воздуха.

Микроархитектура Cypress Cove отличается от Skylake расширением параллельной обработки инструкций, уменьшением внутренних простоев за счёт увеличения объёмов кешей и буферов и поддержкой новых наборов векторных инструкций. Во входной части конвейера Cypress Cove улучшения затронули алгоритмы предварительной выборки и предсказания ветвлений, которые были перебалансированы с прицелом на нагрузки, свойственные ПК. Вместе с тем был увеличен кеш микроопераций, объём которого вырос с 1500 до 2250 записей. Кроме того, теперь он получил возможность выдавать в очередь на исполнение по шесть микроопераций за такт, в то время как обычные декодеры в Cypress Cove работают с тем же темпом, что и ранее, – по пять микроопераций за такт.

Далее, более чем в полтора раза была продлена очередь переупорядочивания инструкций, что должно поспособствовать более эффективной загрузке исполнительных устройств. Этой же цели служит увеличение числа станций резервирования, где инструкции готовятся для исполнения, с двух до четырёх с одновременным выделением в отдельные очереди всех операций, связанных с работой с данными.

Исполнительный домен Cypress Cove получил два дополнительных порта, что сделало возможным отправлять на исполнение по десять микроопераций за такт вместо восьми в микроархитектуре Skylake. Правда, набор вычислительных устройств структурно почти не изменился, а дополнительные порты задействованы главным образом под обработку команд, связанных с загрузкой и сохранением данных. Но в итоге в Cypress Cove стало на один блок генерации адресов и на один блок сохранения данных  больше, и в конечном итоге это конвертируется в удвоение пропускной способности L1-кеша данных при записи, который к тому же в новых ядрах вырос в объёме по сравнению со Skylake в полтора раза – с 32 до 48 Кбайт.

Также ядра Cypress Cove получили и вдвое больший L2-кеш – теперь он имеет объём не 256, а 512 Кбайт и удвоенную восьмиканальную ассоциативность. Попутно на треть возрос объём и L2 TLB – теперь в этой таблице может сохраняться 2048 записей. Правда, увеличение объёмов кеш-памяти сопряжено с ростом латентности, поэтому положительный эффект данного изменения будет заметен не всегда. Для иллюстрации перебалансировки подсистемы кеш-памяти мы построили график, на котором поместили практически измеренную латентность кеша и памяти у восьмиядерных процессоров Rocket Lake, Comet Lake и Vermeer (Zen 3) при работе с блоками данных разного размера.

И действительно, увеличение кеш-памяти в Rocket Lake на каждом уровне привело к увеличению латентностей. Латентность L1-кеша выросла с 4 до 5 тактов, L2-кеша – с 12 до 13 тактов, а заодно и L3-кеша – с 55 до 58 тактов. В то же время приходится констатировать, что по скорости работы подсистемы кеш-памяти процессоры Rocket Lake проигрывают представителям семейства Zen 3, которые обладают заметно более вместительными кешами.

Одним из ключевых нововведений в Rocket Lake стало появление поддержки 512-битных векторных команд AVX-512, и в первую очередь подмножества AVX512 VNNI, направленного на ускорение работы нейронных сетей и алгоритмов глубокого обучения. Серверные и мобильные процессоры Intel уже давно получили совместимость с AVX512 VNNI, а теперь такие инструкции наконец-то добрались до настольного сегмента. И хотя количество реальных программ, которые способны получить выигрыш от AVX-512, исчисляется единицами, среди них уже начали появляться реально полезные обычным пользователям инструменты. В качестве примера можно привести программные продукты Topaz AI, CyberLink или Magix Vegas Pro для обработки видео – они работают на процессорах с поддержкой AVX-512 несоизмеримо лучше.

Для того чтобы оценить, как в целом повлияли на удельную производительность все перечисленные усовершенствования, мы прогнали на восьмиядерных процессорах Rocket Lake, Comet Lake и Vermeer (Zen 3) набор микротестов из пакета AIDA64. Для наглядности все три процессора были приведены к единой тактовой частоте 4,5 ГГц.

Результаты хорошо показывают, что произошло. Мощное ускорение новая микроархитектура Intel демонстрирует там, где есть поддержка инструкций AVX-512, в остальных же ситуациях прирост довольно сдержанный. Некоторые алгоритмы при этом вообще не получают выигрыша, и похоже, что главный драйвер роста производительности в новых процессорах – устранение узких мест при работе с данными. Если же сравнивать Rocket Lake с Zen 3, то на данный момент микроархитектура AMD с точки зрения удельной производительности продолжает смотреться интереснее. Заметное превосходство Rocket Lake наблюдается либо в криптографических задачах, либо в тесте PhotoWorxx, который завязан на скорость подсистемы памяти.

Как уже было сказано выше, ядра, архитектурно аналогичные Cypress Cove, можно встретить не только в Rocket Lake, но и в мобильных процессорах Ice Lake. Но это не всё: в ближайшие дни будет объявлено и ещё об одной разновидности 10-нм процессоров с ядрами Sunny Cove – серверных Ice Lake-SP. Таким образом, в конечном итоге микроархитектура Sunny/Cypress Cove станет столь же распространённым явлением, что и, например, Skylake. А значит, разработчики наверняка будут охотно оптимизировать под неё программное обеспечение.

⇡#Графическое ядро Xe-LP

С появлением Rocket Lake в настольные процессоры впервые пришла новейшая графическая архитектура Intel Xe, которая до сих пор успела обосноваться лишь в последнем поколении мобильных процессоров Tiger Lake. В сложившейся ситуации тотального отсутствия в продаже графических карт производительная встроенная графика в десктопном процессоре оказалась бы весьма кстати. Но не стоит возлагать на встроенный GPU большие надежды: в Rocket Lake он в первую очередь нацелен не на геймеров, а на бизнес-пользователей, которые мало интересуются 3D-производительностью. Поэтому встроенный в Rocket Lake графический ускоритель как минимум втрое хуже встроенной графики мобильных процессоров Tiger Lake, а значит, имеет очень слабую производительность. Именно по этой причине графика в Rocket Lake официально называется UHD Graphics 750, а не как в Tiger Lake – Iris Xe Graphics.

Главная задача, которую должен решать встроенный в Rocket Lake ускоритель Intel Xe, — это вывод изображения на монитор и аппаратное ускорение кодирования и декодирования видео в современных форматах. В этом отношении Rocket Lake есть чем похвастать по сравнению с предшественниками: он поддерживает интерфейсы HDMI 2.0b и DisplayPort 1.4а и может выводить изображение на три монитора с разрешением 4K60 одновременно. Что касается декодирования, то Intel добавила в медиадвижок совместимость с 12-битными форматами HEVC и VP9, а также с 10-битным AV1. В то же время технология QuickSync теперь позволяет ко всему прочему аппаратно ускорять кодирование 8-битного AVC, а также 10-битного HEVC и VP9.

С точки же зрения 3D-возможностей всё довольно прозаично. Число исполнительных устройств в графическом ядре Rocket Lake составляет 32, и это в полтора раза больше, чем было в десктопных процессорах предыдущих поколений. Именно поэтому сама Intel и говорит о 50-процентном росте скорости графики по сравнению со Skylake. Впрочем, это не самая точная оценка. Дело в том, что в графике Xe исполнительные устройства получили архитектурные изменения и более высокую вычислительную мощность. В новой версии GPU каждый исполнительный блок имеет в своём составе по десять ALU, в то время как ранее число ALU ограничивалось восемью.

Для оценки 3D-производительности графического ядра UHD Graphics 750 из процессоров Rocket Lake мы провели несколько игровых тестов и сравнили его производительность со скоростью ядра UHD Graphics 630 из процессоров Comet Lake и RX Vega 8 из процессоров Picasso/Renoir.

Результаты говорят сами за себя. Графика в Rocket Lake стала на 40-50 % производительнее, чем было в процессорах прошлого поколения, но толку от этого почти никакого. Это всё равно крайне низкая производительность для того, чтобы её можно было использовать для запуска сколько-нибудь современных игр. Бюджетный гибридный процессор AMD Ryzen 3 3200G с графикой RX Vega 8 может предложить как минимум вдвое более высокое быстродействие в 3D и является куда лучшим вариантом для непритязательных геймеров.

⇡#Новый двухрежимный контроллер памяти

Есть в Rocket Lake ещё один элемент, который перекочевал в эти процессоры из 10-нм мобильных чипов, — контроллер памяти. И это — довольно неожиданное обновление, так как, казалось бы, контроллер памяти в Skylake был отточен до предела. Однако пространство для улучшений нашлось, и в контроллере памяти Rocket Lake появилась, с одной стороны, официальная поддержка DDR4-3200 SDRAM, а с другой – два различных режима памяти: Gear 1 и Gear 2.

Первый режим, Gear 1, аналогичен тому, как DDR4 SDRAM работала в процессорах Intel раньше, – в нём контроллер памяти и сама память работают на одинаковой частоте (1:1). В режиме Gear 2 память работает на частоте, удвоенной относительно частоты контроллера (1:2). В мобильных процессорах это требовалось для поддержки высокочастотной LPDDR4, а в Rocket Lake такой режим может оказаться полезен при использовании оверклокерской памяти, которая к настоящему времени подобралась к рубежу DDR4-5000. Иными словами, теперь для экстремального разгона памяти не потребуются специально отобранные процессоры и сильное завышение напряжения на контроллере памяти. Вместо этого можно пользоваться режимом Gear 2, который оставляет контроллер на комфортной для него частоте при двукратном повышении частоты памяти.

Официально Intel говорит о том, что работа в синхронном режиме Gear 1 гарантирует совместимость лишь до DDR4-3200 для процессоров Core i9 и до DDR4-2933 для остальных CPU, а дальше надо переходить на «вторую передачу» с уполовиненной частотой контроллера памяти. Однако на самом деле Gear 1 гораздо и гораздо гибче: в синхронном режиме мы не встретили никаких проблем даже с DDR4-3733.

С практической точки зрения полностью синхронный режим работы памяти Gear 1 выгоднее по производительности. Но режим Gear 2 может быть интересен тем, что он не имеет ограничений по предельной частоте модулей DDR4 и к тому же позволяет выставлять в целом более агрессивные тайминги. Однако штраф, возникающий при переключении с Gear 1 на Gear 2, всё равно сильно ударяет по практической латентности. Вот, например, какую производительность выдаёт подсистема памяти Core i9-11900K при работе в режимах Gear 1 и Gear 2 с использованием одних и тех же модулей в состоянии DDR4-3733.

Несмотря на то, что в режиме Gear 2 становится возможным использовать настройку Command Rate 1T, которая недоступна в полностью синхронном режиме, режим Gear 1 всё равно обеспечивает заметно лучшую практическую латентность. Иными словами, Gear 2 обладает ценностью лишь для оверклокеров, нацеленных на установление рекордов разгона памяти. В реальных же системах ориентироваться логично на синхронный режим – с ним производительность заведомо выше. Как следует из предварительных прикидок, с точки зрения оптимизации быстродействия Gear 2 начинает обретать смысл при использовании модулей DDR4-4400 или ещё более скоростных.

К сожалению, двухрежимность контроллера памяти Rocket Lake не обходится даром. Если сравнить производительность подсистемы памяти восьмиядерных Rocket Lake и Comet Lake, работающих на одинаковой тактовой частоте с одинаковой памятью, то выяснится, что новый процессор чуть сдал в практической латентности. Правда, отчасти это компенсируется некоторым ростом пропускной способности операций.

Более высокая латентность подсистемы памяти в платформе с Rocket Lake отчасти связана с понижением в этих процессорах частоты встроенного северного моста. Она в новых процессорах по какой-то причине стала на 200 МГц ниже по сравнению с Comet Lake.

⇡#Шина PCI Express 4.0

Ещё одно нововведение, которое приносит с собой Rocket Lake, — поддержка протокола PCI Express 4.0 встроенным в процессор контроллером. Здесь Intel выступает догоняющей стороной: AMD ввела PCIe 4.0 ещё летом 2019 года, и с тех пор на эту скоростную шину перешли не только все видеокарты последнего поколения, но и флагманские твердотельные накопители. Поэтому введение данной функциональности можно даже назвать желанным: пользователи систем на базе Rocket Lake смогут сразу же воспользоваться открывающимися возможностями.

Впрочем, современным видеокартам поддержка PCIe 4.0 даёт немного, а вот лучшие NVMe SSD от скоростного интерфейса могут получить неплохие дивиденды. И к счастью, Intel позаботилась о возможности их подключения и не просто перевела старый процессорный контроллер PCIe в режим 4.0, но и добавила ему линий. Теперь он предлагает сразу 20 линий: 16 — для видеокарты (или видеокарт) и 4 — для твердотельного накопителя.

Поскольку поддержка новой версии PCIe приходит непосредственно из процессора, первый слот в старых LGA1200-материнских платах после установки в них Rocket Lake может обрести полную совместимость с PCIe 4.0-видеокартами автоматически. Правда, возможны и исключения, обусловленные теми или иными схемотехническими решениями производителей материнских плат.

Что же касается SSD, то на материнских платах с чипсетами 400-й серии поддержка PCIe 4.0 в M.2-слотах, естественно, возникнуть не может ни при каких условиях. Для M.2-накопителей, работающих с шиной PCIe 4.0, нужны специальные подключённые к процессору M.2-слоты. До выхода Rocket Lake таких слотов в массовой платформе Intel не делали, так как дополнительные четыре линии PCIe под накопитель появились в процессорах только сейчас.

⇡#Обновление платформы LGA1200 и набор системной логики Z590

Новые процессоры семейства Rocket Lake рассчитаны на работу в той же платформе LGA1200, что и их предшественники поколения Comet Lake. Однако не всё так просто. Некоторые LGA1200-платы полуторагодичной давности, основанные на чипсетах 400-й серии, c Rocket Lake несовместимы. Вместе с тем перед анонсом новых процессоров Intel предложила семейство чипсетов серии 500, которые позиционируются как специально предназначенные для свежих CPU и имеют важные дополнительные возможности.

Согласно данным Intel, в список совместимых с Rocket Lake материнок не попали платы, построенные на наборах системной логики H410 и B460, – то есть наиболее доступные платформы прошлого поколения. Это связано с тем, что эти чипсеты фактически представляют собой ребрендинг чипов 300-й серии и производились по старому 22-нм техпроцессу, поэтому они не обеспечивают необходимое для Rocket Lake «качество сигналов». Следовательно, обладатели таких плат модернизировать систему путём смены процессора не смогут. Зато тем, у кого плата основана на чипсетах Z490 и H470, подобные проблемы не грозят.

Естественно, не имеют никаких проблем совместимости с Rocket Lake и платы нового поколения. Они, кстати, обратно совместимы и с Comet Lake. Есть у плат на чипсетах 500-й серии и другое важное преимущество: они проектировались с учётом поддержки PCI Express 4.0 изначально. Поэтому при использовании процессора Rocket Lake подключённые к нему слоты заработают с более скоростной версией интерфейса без каких-либо оговорок, в то время как ситуация с платами на 400-х чипсетах может быть различной. Наконец, в новых платах есть подведённые к процессорным линиям PCIe слоты M.2, в которые можно устанавливать современные высокоскоростные SSD с поддержкой PCIe 4.0.

Но всё это не имеет непосредственного отношения к чипсетам, а скорее связано с тем, как производители материнских плат конструировали те или иные платформы. Что же касается конкретно новых чипсетов 500-й серии, то их непосредственные преимущества перед предшественниками сводятся к двум вещам. Во-первых, они переходят на более скоростной интерфейс  для связи с процессором — DMI 3.0 x8 с полосой пропускания 7,9 Мбайт/с. Он обеспечивает удвоение пропускной способности этой магистрали и ликвидацию потенциального узкого места между процессором и чипсетом. Во-вторых, в 500-х чипсетах появилась врождённая поддержка высокоскоростных портов USB 3.2 Gen 2×2 с пропускной способностью 20 Гбит/с, которую ранее производителям материнских плат приходилось реализовывать добавлением дополнительных контроллеров ASMedia.

Ещё одна важная перемена, которую наверняка по достоинству оценят покупатели недорогих систем, — появление в младших чипсетах 500-й серии функций для разгона памяти. Ранее использовать память на частоте, выходящей за пределы спецификаций CPU, могли только обладатели плат на Z490, теперь же скоростная память может функционировать и в недорогих платформах.

Семейство чипсетов 500-й серии по традиции включает четыре разновидности разного уровня, их спецификации приведены в таблице.

В числе новых возможностей чипсетов 500-й серии Intel, помимо всего прочего, упоминает поддержку Wi-Fi 6E, Ethernet 2,5 Гбит и даже Thunderbolt 4. Однако надо понимать, что всё это – дополнительные опции, которые одним только чипсетом не определяются. Для их добавления на платы производителям придётся устанавливать как минимум ещё один дополнительный компонент – соответствующий контроллер физического уровня. То есть все эти возможности добавляются на новых платах не автоматически, и их добавление всё равно влечёт за собой увеличение стоимости материнки, хотя и не такое значительное, как в случае чипсетов прошлого поколения или наборов системной логики AMD.

Для того чтобы процессоры семейства Rocket Lake могли заработать в системных платах  LGA1200, им необходима поддержка со стороны BIOS. Это в первую очередь касается старых плат на наборах логики 400-й серии – без обновления BIOS они с Rocket Lake попросту не заработают. Однако и с более новыми платами на 500-х чипсетах есть важный нюанс. Они отправились в продажу задолго до того, как у Intel были готовы новые процессоры, поэтому в них залита версия BIOS только лишь с их предварительной поддержкой. С такой прошивкой Rocket Lake запустится, но не будет работать как надо. Поэтому первым покупателям процессоров Core серии 11000 в любом случае придётся начинать с обновления BIOS на плате.

⇡#Модельный ряд Rocket Lake

Сегодня Intel выпускает в продажу сразу 19 моделей процессоров Rocket Lake, которые отнесены к серии Core 11000. Эти процессоры имеют официальные цены от $157 до $539, похожие на стоимость моделей прошлого поколения. Подорожание затронуло главным образом оверклокерские чипы старших серий, например Core i9-11900K оказался дороже Core i9-10900K на $50. Но при этом все новые неоверклокерские процессоры стоят ровно столько, сколько стоили аналогичные процессоры семейства Comet Lake.

Несмотря на то, что Core i9-11900K и Core i7-11700K стали дороже предшественников, новые процессоры Intel всё ещё сохраняют ценовое преимущество перед конкурентами, предлагаемыми AMD. Восьмиядерный Core i7-11700KF дешевле, чем Ryzen 7 5800X, на целых $75, а шестиядерный Core i5-11600KF дешевле Ryzen 5 5600X на $62.

При этом Intel обещает, что магазинные цены не будут отличаться от объявленных официально (это заявление сделано с явным намёком на ситуацию с процессорами AMD), и даёт слово, что с доступностью Rocket Lake не возникнет никаких проблем. Новые чипы производятся на собственных предприятиях Intel по зрелому 14-нм техпроцессу, а потому дефицит полупроводников распространяться на них не должен. И более того, как бы косвенно подтверждая это, один из новых процессоров, Core i7-11700K, просочился в розницу в заметных количествах задолго до официального старта продаж.

Весь модельный ряд Rocket Lake состоит из процессоров с шестью и восемью ядрами, которые распределены по классам Core i5, i7 и i9. В серию Core i5 традиционно попадают шестиядерники, а Core i7 и i9 включают процессоры с восемью ядрами, которые фактически различаются только частотами и набором поддерживаемых турборежимов. Так, процессоры серии Core i9 имеют дополнительный режим Thermal Velocity Boost. Его смысл сводится к тому, что, если рабочая температура процессора опускается ниже определённой границы (по умолчанию 70 градусов), к частоте в турборежиме прибавляются дополнительные 100 МГц. Однако производители материнских плат могут переконфигурировать эту функцию по своему усмотрению, изменяя граничную температуру.

Базовых моделей Rocket Lake пять: Core i9-11900, i7-11700, i5-11600, i5-11500 и i5-11400. К этому набору добавляются модификации с литерой «K» с разблокированным множителем; с литерой «F» с отключённым графическим ядром; процессоры «KF», где разблокирован множитель и выключена графика одновременно, а также энергоэффективные модели с литерой «T». Не все возможные комбинации доступны, полный список всех существующих Rocket Lake приведён в следующей таблице.

⇡#Подробнее о процессоре Core i9-11900K

Для первого знакомства с возможностями процессоров семейства Rocket Lake мы выбрали старшую модель – Core i9-11900K. Это – самый дорогой представитель в семействе, хотя в действительности не совсем понятно, почему он стоит на 35 % дороже Core i7-11700K, – характеристики у этих моделей почти одинаковые. Да и вообще, после того, как Intel не смогла уместить в Rocket Lake больше восьми ядер, с серией Core i9 произошло заметное вырождение. Раньше в ней предлагались десятиядерники, а новый Core i9-11900K — это восьмиядерный процессор, по числу ядер уступающий предшественнику. В результате Core i9-11900K обладает несколько странным позиционированием. Intel противопоставляет его не только десятиядернику прошлого поколения, но и 12-ядерному процессору Ryzen 9 5900X – именно исходя из этого для старшего Rocket Lake подобрана цена.

При этом разница между восьмиядерными Core i9-11900K и Core i7-11700K создана фактически лишь за счёт тактовой частоты. Благодаря дополнительному турборежиму Thermal Velocity Boost старший процессор получил максимальную однопоточную частоту 5,3 ГГц, в то время как максимальная частота Core i7-11700K на 300 МГц ниже.

Что же касается максимальной частоты Core i9-11900K при нагрузке на все ядра, то тут есть некоторая неоднозначность. Изначально она должна была быть 4,8 ГГц, однако в последний момент — за пару недель до начала продаж — Intel решила, что этого мало, и добавила процессорам Core i9-11900K и Core i9-11900KF ещё одну технологию авторазгона – Intel Adaptive Boost.

Данная технология, если это позволяет температурный режим и текущее потребление процессора, поднимает частоту ядер вплоть до 5,1 ГГц вне зависимости от нагрузки. Поэтому в конечном итоге максимальная возможная частота Core i9-11900K при полной многоядерной нагрузке – 5,1 ГГц, и его отрыв по рабочей частоте от более дешёвого восьмиядерника Core i7-11700K в этом случае достигает уже 500 МГц.

Но несмотря на все манипуляции с частотами, отодвинуть частотный предел 14-нм техпроцесса с выходом Rocket Lake у Intel по факту не получилось. Флагман прошлого поколения, Core i9-10900K, тоже разгонялся до 5,3 ГГц, а при нагрузке на все ядра мог держать частоту 4,9 ГГц. Поэтому владельцы Core i9-10900K отнесутся к Core i9-11900K, скорее всего, скептически: по числовым характеристикам старший Rocket Lake кажется не таким уж и интересным предложением рядом с предшественником: число ядер сократилось, L3-кеш уменьшился, а частоты остались почти такими же, как и были. Единственное, что явно указывает в спецификации на какой-то прогресс, — двукратное увеличение объёма L2-кеша, но это довольно слабый аргумент. Поэтому, говоря о преимуществах новинки, апеллировать так или иначе придётся к росту IPC и новой микроархитектуре Cypress Cove.

Микроархитектурные изменения, которые повлекли заметное усложнение ядра Cypress Cove, при использовании изъезженного 14-нм техпроцесса ставят вполне резонный вопрос о том, что же стало с тепловыми и электрическими характеристиками, ведь и более простые Comet Lake назвать холодными и экономичными было совершенно невозможно. Официальный ответ здесь таков: Core i9-11900K не более горячий, чем Core i9-10900K. Тепловой пакет новинки установлен в те же самые 125 Вт, что были присущи флагману прошлого поколения. Не отличаются и пределы потребления PL1 и PL2 – они равны 125 и 251 Вт соответственно при ограничении действия предела PL2 стандартным интервалом времени в 56 секунд.

Однако одно изменение, косвенно касающееся пределов потребления, всё-таки есть. В паспортном режиме Core i9-11900K положены пониженные множители при исполнении AVX2- и AVX-512-инструкций. Согласно спецификации, в случае исполнения AVX/AVX2-кода его частота должна снижаться на 100 МГц, а при исполнении команд AVX-512 – на 500 МГц.

Насколько действие пределов PL1 и PL2 сдерживает производительность Core i9-11900K, мы проверили в традиционном эксперименте, в котором запускали тест Cinebench R23 с нагрузкой на разное число потоков как при активации обоих ограничений потребления, так и без них. По приведённому графику можно оценить, насколько действие пределов потребления способно затормозить процессор во время его работы.

Как следует из графика, предел PL2 почти не ограничивает производительность Core i9-11900K. Снижение частоты заметно лишь при максимально многопоточной нагрузке и составляет в среднем порядка 50-100 МГц. А вот предел PL1 оказывает на частоту процессора гораздо более радикальное воздействие. Уже при нагрузке более чем на 4 потока Core i9-11900K, чтобы войти в 125-ваттные рамки, вынужден сбрасывать свою частоту. Причём при максимальной многопоточной нагрузке такое снижение частоты может достигать 800 МГц. То есть предел PL1 действует на Core i9-11900K явно удушающе – с его активацией мы получаем CPU, частота которого при решении ресурсоёмких задач будет находиться около 4,2 ГГц. Впрочем, флагманский процессор прошлого поколения Core i9-10900K при активации 125-ваттного предела нередко при аналогичной нагрузке съезжал ещё ниже – до 4,0 ГГц.

Однако производители материнских плат, как обычно, проигнорировали все рекомендации Intel по пределам потребления. По умолчанию платы включают режим Multi-Core Enhancements, то есть выбирают для Core i9-11900K режим максимально возможной частоты, без оглядки на какие-то там пределы и ограничения. Но есть нюанс: если c Comet Lake такой подход неплохо работал, с Rocket Lake это способно приводить к некоторым проблемам. Например, мы столкнулись с тем, что установленный в систему Core i9-11900K при всех настройках по умолчанию попросту не проходил тесты стабильности в Prime95.

И это не проблема с конкретным образцом Rocket Lake — не работали в Prime95 оба поступившие в нашу лабораторию экземпляра Core i9-11900K. Справедливости ради нужно отметить, что, если на процессоре не запускать программы типа Prime95, его нестабильность с настройками по умолчанию увидеть, скорее всего, не удастся – в обычных бытовых приложениях и играх он всё-таки работает без ошибок. Но с другой стороны, Prime95 — это не какая-то искусственно созданная утилита для прожарки процессоров, а счётная математическая программа поиска чисел Мерсенна, имеющих прикладное значение, например в криптографии.

Впрочем, имеющую место нестабильность Core i9-11900K пока ещё можно списать на плохую подготовку платформы LGA1200 к анонсу новых процессоров. Есть надежда, что производители материнских плат, в частности ASUS, на плате которой мы тестировали Rocket Lake, совместно с Intel обратят внимание на существующую проблему и внесут необходимые исправления в будущие версии BIOS, адаптировав автоматические настройки.

Но как бы то ни было, Core i9-11900K – очень горячий и прожорливый процессор, который переплёвывает по своим тепловым и энергетическим характеристикам все потребительские CPU, с которыми мы встречались до настоящего момента. На графике ниже можно посмотреть, как выглядит потребление Core i9-11900K в Cinebench R23 при нагрузке на различное число потоков, если процессор работает без учёта пределов PL1 и PL2, то есть в режиме по умолчанию.

Максимальное потребление Core i9-11900K в Cinebench R23 уходит за величину 250 Вт. И для массового процессора это очень много. Чтобы такой процессор мог обходиться без температурного троттлинга, с ним нужно использовать очень эффективные системы охлаждения. Нам, например, при тестировании Core i9-11900K в конечном итоге пришлось перейти на кастомную систему жидкостного охлаждения с радиатором типоразмера 360 мм, собранную на компонентах EKWB. Но даже в этом случае процессор нагревался в Cinebench R23 почти до 90 градусов. Более подробное представление о температурном режиме Core i9-11900K в тестах рендеринга можно получить из следующего графика.

Всё это наводит на мысли, что в Core i9-11900K компания Intel полностью закрыла глаза на вопросы потребления и тепловыделения. Похоже, данный процессор нужно воспринимать как экстремальное решение, в котором всё что можно выкручено на максимум, а какие у этого будут последствия, производителя совершенно не волнует. Наверное, поэтому этот процессор и имеет стоимость $539 при том, что почти такой же по базовым характеристикам Core i7-11700K продаётся на $140 дешевле. Intel как бы намекает, что Core i9-11900K – это вариант не для всех. Такой процессор подойдёт лишь для немногих энтузиастов, которые чувствуют в себе силы и желание воевать с запредельным нагревом.

При подробном знакомстве с Core i9-11900K всплыла и ещё одна особенность: его внеядерные компоненты используют частоту 4,1 ГГц, в то время как в процессорах Comet Lake эта частота была на 200 МГц выше. Это несколько ухудшает скоростные характеристики L3-кеша, о чём мы упоминали в соответствующем разделе.

Однако негативного влияния на задержки при пересылке данных по связывающей ядра кольцевой шине мы не заметили. Напротив, сокращение протяжённости этой шины при переходе от Comet Lake к Rocket Lake снизило латентности межъядерных пересылок данных, что подтверждается результатами соответствующего эксперимента.

Средняя латентность межъядерного обмена у восьмиядерника прошлого поколения составляла порядка 43 нс, а в Core i9-11900K она упала на 10-15 % — примерно до 37 нс. Это определённо позитивная перемена во внутренней топологии.

⇡#Материнская плата ASUS ROG Maximus XIII Hero

В качестве тестовой платформы для испытаний процессоров Rocket Lake в тестировании использовалась материнская плата ASUS ROG Maximus XIII Hero. Мы оговариваем этот момент отдельно по двум причинам. Во-первых, как выяснилось, реализовать поддержку Core i9-11900K на должном уровне пока смогли далеко не все производители плат, даже если речь идёт о платформах нового поколения. Во многих платах BIOS пока основывается на старых версиях микрокода и не поддерживает Adaptive Boost, что приводит к более низким результатам в тестах. Во-вторых, ROG Maximus XIII Hero предоставляет достаточный набор функций для того, чтобы в полной мере исследовать все особенности флагманского Rocket Lake.

Это касается как поддержки всех новых оверклокерских функций, появившихся в новом поколении процессоров Intel, так и обеспечения достаточного питания. Собственно, усиленная схема питания — одно из главных усовершенствований в ROG Maximus XIII Hero. На этот раз производитель реализовал VRM из 14+2 каналов на силовых каскадах, рассчитанных на ток 90 А. Столь мощная схема, которая питается одновременно от двух 8-контактных разъёмов, является гарантией того, что в работе с прожорливыми процессорами Rocket Lake она не будет перегреваться. И кстати, охлаждение самой схемы питания тоже вызывает уважение: ASUS не стала скупиться и установила на силовые элементы массивные алюминиевые радиаторы, соединённые тепловой трубкой.

Поскольку процессоры Rocket Lake способны практически неограниченно разгонять память по частоте, важным плюсом ROG Maximus XIII Hero стал дизайн подсистемы памяти OptiMem III. Он гарантирует стабильность самой платы даже при работе с модулями DDR4-5333.

Естественно, в Maximus XIII Hero воплощены все нововведения, касающиеся работы шины PCI Express 4.0. Плата забирает из процессора все 20 линий и распределяет их по двум слотам PCIe x16 и двум слотам M.2. Поддерживается гибкая бифуркация, что означает автоматическое распределение линий по слотам в зависимости от количества и типов устройств, установленных в систему. В общей сложности плата ASUS оснащена четырьмя слотами M.2, причём все они оборудованы неплохими в смысле эффективности радиаторами.

На ROG Maximus XIII Hero предусмотрены шесть разъёмов для вентиляторов, а также два специальных разъёма для подключения помп и три точки для подключения датчиков потока. Три разъёма для корпусных вентиляторов поддерживают протокол HydraNode для расширенного мониторинга совместимых вентиляторов. Поэтому с помощью платы ASUS нетрудно будет настроить для Rocket Lake продвинутую систему жидкостного охлаждения — возможностей для этого предостаточно.

На задней панели платы можно обнаружить ещё один атрибут новой платформы Intel – пару портов Thunderbolt 4 USB-C. По соседству с ними располагаются шесть портов USB 3.2 Gen 2 и два порта USB 2.0. Наряду с этим к плате через pin-коннекторы можно подключить порт USB 3.2 Gen 2×2 с пропускной способностью 20 Гбит/с, четыре порта USB 3.2 Gen 1 и два USB 2.0. Сетевые соединения реализованы двумя адаптерами Intel I225-V 2.5G Ethernet, а также беспроводным контроллером Intel AX210 WiFi 6E CNVi. Встроенный звук работает на базе USB-кодека SupremeFX ALC4082, который усилен ЦАП ESS Sabre 9018Q2C для аудиоразъёмов передней панели. Отдельно стоит сказать, что плата на задней панели имеет HDMI-гнездо для подсоединения монитора, которое даёт возможность пользоваться встроенной в процессор графикой.

ROG Maximus XIII Hero отличается приятным дизайном, применение RGB-подсветки в котором вписано вполне органично и сдержанно. Для тех же, кто захочет устроить световую феерию, материнка предлагает набор из четырёх RGB-коннекторов: три — для адресуемых лент и один — для обычных.

Отдельно стоит подчеркнуть, что, как и любая другая плата семейства ROG Maximus, рассматриваемая Hero обладает фирменным набором инструментов для тонкого конфигурирования процессора в BIOS, а также диагностическим дисплеем Q-Led Code и аппаратными кнопками Start, FlexKey, Reset и Clear CMOS, обеспечивающими удобство эксплуатации платформы в открытом стенде. Правда, ROG Maximus XIII Hero недёшева: её ориентировочная цена составляет порядка $500.

⇡#Разгон

В момент анонса Rocket Lake компания Intel пыталась создать впечатление, что новинка лучше предшественников не только архитектурно, но и за счёт каких-то дополнительных оверклокерских возможностей. По крайней мере, им было уделено достаточно много внимания. Однако не стоит думать, что 14-нм процессор, в котором друг на друга наложены четыре различных по алгоритму действия турборежима, может действительно порадовать кого-то разгонным потенциалом. Производитель выжал из Core i9-11900K практически всё.

Все же новые оверклокерские функции направлены на более гибкое конфигурирование процессора с тем, чтобы энтузиасты при его настройке под собственные нужды имели больше возможностей.

Поэтому главное с точки зрения практической ценности оверклокерское приобретение Rocket Lake непосредственно к разгону CPU отношения не имеет. Это — новый контроллер памяти, в котором появился режим Gear 2, позволяющий увеличивать частоту DDR4 SDRAM до очень высоких значений, не насилуя при этом внеядерную часть процессора. Благодаря этому с Core i9-11900K наверняка будут устанавливаться различные рекорды разгона памяти, хотя на практике привычный синхронный режим Gear 1 является более рациональным, потому что он обеспечивает лучшую производительность за счёт более низких латентностей.

Что же касается нововведений, относящихся непосредственно к разгону CPU, то их, по большому счёту, два. Во-первых, в Rocket Lake появилась возможность не только снижать частоту при выполнении AVX/AVX2 или AVX-512-инструкций, но и делать это одновременно с корректировкой напряжения питания в таких режимах. Во-вторых, в Rocket Lake реализовано раздельное тактование вычислительных ядер, что делает возможным поядерный разгон, подобный тому, который предлагают современные процессоры Ryzen.

Кроме того, в Rocket Lake добавлено некоторое количество минорных опций, которые вряд ли помогут в повышении производительности, но могут оказаться интересными для каких-то специальных сценариев. Например, новые процессоры допускают полное отключение поддержки AVX2 и AVX-512 или позволяют выключать технологию Hyper-Threading лишь для отдельных ядер.

Как бы то ни было, Core i9-11900K – это огромное поле для экспериментов, которыми можно заниматься бесконечно. Мы же провели простую проверку разгонного потенциала с использованием классического подхода и получили, что максимально достижимая частота для нашего экземпляра процессора – 5,1 ГГц. С переводом Load-Line Calibration в состояние Level 6 и при установке напряжения в режиме Offset в +0,05 В процессор продемонстрировал способность к стабильной работе.

Температура при прохождении стресс-тестирования в Prime95 не превышала 100 градусов. Однако надо иметь в виду, что здесь речь идёт лишь о работоспособности в режимах без AVX2- и AVX-512-инструкций.

Для того же, чтобы стабильность сохранялась и в случае AVX2- и AVX-512-нагрузок, приходится применять сбрасывающие частоту поправки для множителя CPU, активирующиеся при исполнении соответствующих векторных инструкций. В нашем случае помогло снижение частоты на 300 и 500 МГц соответственно. То есть стабильность при исполнении AVX2-инструкций достигалась при 4,8 ГГц, а при исполнении AVX-512 – при 4,6 ГГц. Рабочие температуры процессора в этом случае сохранялись на приемлемом уровне – около 100 градусов. Однако не нужно забывать, что в нашей тестовой системе использовалось довольно мощное кастомное жидкостное охлаждение с 360-мм радиатором в контуре.

В целом же про разгон Core i9-11900K можно сказать определённо: достичь лучших результатов, чем обеспечивает процессор в номинальном режиме, с ним не так-то просто. Rocket Lake – изначально очень горячий процессор. А добавив ему технологию Adaptive Boost, компания Intel фактически вывела Core i9-11900K на самый максимум его возможностей. И если из этого процессора и можно каким-то образом извлечь более высокую производительность, то явно не «в лоб». Здесь, скорее всего, потребуются длительные эксперименты с теми самыми второстепенными настройками, которые добавились в платформе LGA1200 с появлением Rocket Lake.

⇡#Описание тестовой системы и методики тестирования

С сегодняшнего дня восьмиядерный Core i9-11900K становится флагманским предложением Intel в массовом сегменте. И это заставляет его рассматривать как сменщика для десятиядерного Core i9-10900K, хотя больше хочется считать, что Core i9-11900K пришёл на смену восьмиядерному Core i7-10700K. Тем не менее процессоров с числом ядер более восьми в семействе Rocket Lake нет и не будет, потому Core i9-11900K в тестировании нам пришлось сопоставлять сразу с двумя представителями поколения Comet Lake – как с Core i9-10900K, так и с Core i7-10700K.

Аналогично обстоит дело и с выбором соперников для Core i9-11900K из лагеря AMD. Старший Rocket Lake кажется логичным сравнивать с восьмиядерным Ryzen 7 5800X, но Intel почему-то назначила для своего флагмана цену так, что он будет конкурировать с 12-ядерным Ryzen 9 5900X. В итоге в набор участников испытаний мы включили оба варианта – Ryzen 7 5800X и Ryzen 9 5900X. Заодно, с учётом перманентных проблем с доступностью процессоров AMD последнего поколения на рынке, отряд «красных» процессоров был дополнительно усилен двумя представителями прошлой серии – Ryzen 7 3800XT и Ryzen 9 3900XT.

Таким образом, в состав тестовой системы вошли следующие комплектующие:

• Процессоры:
  • AMD Ryzen 9 5900X (Vermeer, 12 ядер + SMT, 3,7-4,8 ГГц, 64 Мбайт L3);
  • AMD Ryzen 7 5800X (Vermeer, 8 ядер + SMT, 3,8-4,7 ГГц, 32 Мбайт L3);
  • AMD Ryzen 9 3900XT (Matisse, 12 ядер + SMT, 3,8-4,7 ГГц, 64 Мбайт L3);
  • AMD Ryzen 7 3800XT (Matisse, 8 ядер + SMT, 3,8-4,7 ГГц, 32 Мбайт L3);
  • Intel Core i9-11900K (Rocket Lake, 8 ядер + HT, 3,5-5,3 ГГц, 16 Мбайт L3);
  • Intel Core i9-10900K (Comet Lake, 10 ядер + HT, 3,7-5,3 ГГц, 20 Мбайт L3);
  • Intel Core i7-10700K (Comet Lake, 8 ядер + HT, 3,8-5,1 ГГц, 16 Мбайт L3).
• Процессорный кулер: кастомная СЖО EKWB.
• Материнские платы:
  • ASUS ROG Crosshair VIII Hero (Socket AM4, AMD X570);
  • ASUS ROG Maximus XIII Hero (Wi-Fi) (LGA1200, Intel Z590).
• Память: 2 × 16 Гбайт DDR4-3600 SDRAM, 16-18-18-38 (Crucial Ballistix RGB BL2K16G36C16U4BL).
• Видеокарта: NVIDIA GeForce RTX 3090 Founders Edition (GA102, 1395-1695/19500 МГц, 24 Гбайт GDDR6X 384-бит).
• Дисковая подсистема: Intel SSD 760p 2 Тбайт (SSDPEKKW020T8X1).
• Блок питания: Thermaltake Toughpower DPS G RGB 1000W Titanium (80 Plus Titanium, 1000 Вт).

Все сравниваемые процессоры тестировались с настройками, принятыми производителями плат «по умолчанию». Это значит, что для платформ Intel обозначенные в спецификациях ограничения по энергопотреблению игнорируются, вместо чего используются предельно возможные частоты в целях получения максимальной производительности. В таком режиме эксплуатирует процессоры подавляющее большинство пользователей, поскольку включение лимитов по тепловыделению и энергопотреблению в большинстве случаев требует специальной настройки параметров BIOS.

Тестирование выполнялось в операционной системе Microsoft Windows 10 Pro (20H2) Build 19042.572 с использованием следующего комплекта драйверов:

• AMD Chipset Driver 2.13.27.501;
• Intel Chipset Driver 10.1.31.2;
• NVIDIA GeForce 461.40 Driver.

Описание использовавшихся для измерения вычислительной производительности инструментов:

Комплексные бенчмарки:

• Futuremark PCMark 10 Professional Edition 2.1.2508 – тестирование в сценариях Essentials (обычная работа среднестатистического пользователя: запуск приложений, сёрфинг в интернете, видеоконференции), Productivity (офисная работа с текстовым редактором и электронными таблицами), Digital Content Creation (создание цифрового контента: редактирование фотографий, нелинейный видеомонтаж, рендеринг и визуализация 3D-моделей).
• 3DMark Professional Edition 2.17.7173 — тестирование в сцене Time Spy Extreme 1.0.

Приложения:

• 7-zip 19.00 — тестирование скорости архивации. Измеряется время, затрачиваемое архиватором на сжатие директории с различными файлами общим объёмом 3,1 Гбайт. Используется алгоритм LZMA2 и максимальная степень компрессии.
• Adobe Photoshop 2021 22.2.0 — тестирование производительности при обработке графических изображений. Измеряется среднее время выполнения тестового скрипта Puget Systems Adobe Photoshop CC Benchmark 18.10, моделирующего типичную обработку изображения, сделанного цифровой камерой.
• Adobe Photoshop Lightroom Classic 10.11 – тестирование производительности при пакетной обработке серии изображений в RAW-формате. Тестовый сценарий включает постобработку и экспорт в JPEG с разрешением 1920 × 1080 и максимальным качеством двухсот 16-мегапиксельных изображений в RAW-формате, сделанных цифровой камерой Fujifilm X-T1.
• Adobe Premiere Pro 2020 14.9.0 — тестирование производительности при нелинейном видеомонтаже. Измеряется время рендеринга в формат YouTube 4K проекта, содержащего HDV 2160p30 видеоряд с наложением различных эффектов.
• Blender 2.91.2 – тестирование скорости финального рендеринга в одном из популярных свободных пакетов для создания трёхмерной графики. Измеряется продолжительность построения финальной модели pavillon_barcelona_v1.2 из Blender Benchmark.
• Cinebench R23 – стандартный бенчмарк для тестирования скорости рендеринга в Cinema 4D R23.
• Magix Vegas Pro 18.0 — тестирование производительности при нелинейном видеомонтаже. Измеряется время рендеринга в формат YouTube 4K проекта, содержащего HDV 2160p30 видеоряд с наложением различных эффектов.
• Microsoft Visual Studio 2017 (15.9.33) – измерение времени компиляции крупного MSVC-проекта – профессионального пакета для создания трёхмерной графики Blender версии 2.79b.
• Stockfish 12 – тестирование скорости работы популярного шахматного движка. Измеряется скорость перебора вариантов в позиции «1q6/1r2k1p1/4pp1p/1P1b1P2/3Q4/7P/4B1P1/2R3K1 w».
• SVT-AV1 v0.8.6 — тестирование скорости транскодирования видео в перспективный формат AV1. Для оценки производительности используется исходный 1080p@50FPS AVC-видеофайл, имеющий битрейт около 30 Мбит/с.
• Topaz Video Enhance AI v1.7.1 – тестирование производительности в основанной на ИИ программе для улучшения детализации видео. В тесте используется исходное видео в разрешении 640×360, которое увеличивается в два раза с использованием модели Artemis LQ v7.
• V-Ray 5.00 – тестирование производительности работы популярной системы рендеринга при помощи стандартного приложения V-Ray Benchmark Next.
• VeraCrypt 1.24 – тестирование криптографической производительности. Используется встроенный в программу бенчмарк, задействующий тройное шифрование Kuznyechik-Serpent-Camellia.
• x265 3.5+8 10bpp — тестирование скорости транскодирования видео в формат H.265/HEVC. Для оценки производительности используется исходный 2160p@24FPS AVC-видеофайл, имеющий битрейт около 42 Мбит/с.

Игры:

• Assassin’s Creed Odyssey. Разрешение 1920 × 1080: Graphics Quality = Ultra High. Разрешение 3840 × 2160: Graphics Quality = Ultra High.
• Borderlands 3. Разрешение 1920 × 1080: Graphics API = DirectX 12, Overall Quality = Badass. Разрешение 3840 × 2160: Graphics API = DirectX 12, Overall Quality = Badass.
• Civilization VI: Gathering Storm. Разрешение 1920 × 1080: DirectX 12, MSAA = 4x, Performance Impact = Ultra, Memory Impact = Ultra. Разрешение 3840 × 2160: DirectX 12, MSAA = 4x, Performance Impact = Ultra, Memory Impact = Ultra.
• Crysis Remastered. Разрешение 1920 × 1080: Graphics Settings = Very High, RayTracing Quality = Very High, Anti-Aliasing = TSAA. Разрешение 3840 × 2160: Graphics Settings = Very High, RayTracing Quality = Very High, Anti-Aliasing = TSAA.
• Cyberpunk 2077. Разрешение 1920 × 1080: Quick Preset = Ray Tracing – Ultra. Разрешение 3840 × 2160: Quick Preset = Ray Tracing – Ultra.
• Far Cry New Dawn. Разрешение 1920 × 1080: Graphics Quality = Ultra, HD Textures = On, Anti-Aliasing = TAA, Motion Blur = On. Разрешение 3840 × 2160: Graphics Quality = Ultra, Anti-Aliasing = Off, Motion Blur = On.
• Hitman 3. Разрешение 1920 × 1080: Super Sampling = 1.0, Level of Detail = Ultra, Texture Quality = High, Texture Filter = Anisotropic 16x, SSAO = Ultra, Shadow Quality = Ultra, Mirrors Reflection Quality = High, SSR Quality = High, Variable Rate Shading = Quality. Разрешение 3840 × 2160: Super Sampling = 1.0, Level of Detail = Ultra, Texture Quality = High, Texture Filter = Anisotropic 16x, SSAO = Ultra, Shadow Quality = Ultra, Mirrors Reflection Quality = High, SSR Quality = High, Variable Rate Shading = Quality.
• Horizon Zero Dawn. Разрешение 1920 × 1080: Preset = Ultimate Quality. Разрешение 3840 × 2160: Preset = Ultimate Quality.
• Metro Exodus. Разрешение 1920 × 1080: DirectX 12, Quality = Ultra, Texture Filtering = AF 16X, Motion Blur = Normal, Tesselation = Full, Advanced PhysX = Off, Hairworks = Off, Ray Trace = Off, DLSS = Off. Разрешение 3840 × 2160: DirectX 12, Quality = Ultra, Texture Filtering = AF 16X, Motion Blur = Normal, Tesselation = Full, Advanced PhysX = Off, Hairworks = Off, Ray Trace = Off, DLSS = Off.
• Shadow of the Tomb Raider. Разрешение 1920 × 1080: DirectX12, Preset = Highest, Anti-Aliasing = TAA. Разрешение 3840 × 2160: DirectX12, Preset = Highest, Anti-Aliasing = Off.
• A Total War Saga: Troy. Разрешение 1920 × 1080: DirectX 12, Quality = Ultra, Unit Size = Extreme. Разрешение 3840 × 2160: DirectX 12, Quality = Ultra, Unit Size = Extreme.
• Watch Dogs Legion. Разрешение 1920 × 1080: DirectX 12, Quality = Ultra, RTX = Off, DLSS = Off. Разрешение 3840 × 2160: DirectX 12, DirectX 12, Quality = Ultra, RTX = Off, DLSS = Off.
• World War Z. Разрешение 1920 × 1080: DirectX11, Visual Quality Preset = Ultra. Разрешение 3840 × 2160: DirectX11, Visual Quality Preset = Ultra.

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 тестах

Быстродействие Core i9-11900K в типовых массовых сценариях может служить поводом для сдержанного оптимизма. По крайней мере, результаты бенчмарка PCMark 10 позволяют говорить о том, что при использовании в офисной работе новый Rocket Lake обеспечивает более высокую производительность по сравнению с предшественниками, а также не ударяет лицом в грязь и на фоне процессоров AMD. С первой позиции на диаграммах Core i9-11900K уходит лишь в сценарии, связанном с созданием контента, в этом случае его по понятным причинам превосходит 12-ядерный Ryzen 9 5900X. Однако в этом же тесте восьмиядерный Core i9-11900K остаётся быстрее десятиядерного Core i9-10900K, что косвенно подтверждает значительность микроархитектурных изменений, произошедших в ядрах Cypress Cove.

В околоигровом бенчмарке 3DMark ситуация складывается несколько иным образом. Этот тест оптимизирован под многопоточность куда тщательнее, поэтому определяющим фактором в нём является число вычислительных ядер. Из-за этого Core i9-11900K уступает и десятиядернику Core i9-10900K, и двенадцатиядерным процессорам AMD. Но микроархитектура Cypress Cove всё-таки находит способ проявить свою прогрессивность. Среди восьмиядерников Core i9-11900K показывает наилучший результат, что наверняка подкрепляется и тем, что среди всех участников именно этот процессор держит максимальную тактовую частоту при нагрузке на все вычислительные ядра.

⇡#Производительность в приложениях

В момент анонса семейства Rocket Lake компания Intel говорила о приросте удельной производительности новой микроархитектуры на 19 % относительно Skylake, но по тестам в нашем наборе ресурсоёмких приложений результат получается не совсем таким. На эти 19 % восьмиядерный Core i9-11900K действительно в среднем опережает Core i7-10700K, однако нужно понимать, что некоторая часть этого преимущества определяется ростом тактовой частоты. За счёт Adaptive Boost частота Core i9-11900K при нагрузке на все ядра приближена к 5,1 ГГц, а Core i7-10700K при тех же условиях работает лишь на частоте 4,7 ГГц.

Но как бы то ни было, побороться с Ryzen 7 5800X за звание самого быстрого восьмиядерника Core i9-11900K вполне под силу. Из проведённых нами 14 тестов в различных «тяжёлых» приложениях ровно в половине случаев быстрее оказывается новый процессор Intel. Правда, это не совсем «правильное» сравнение, поскольку сама Intel хочет видеть Core i9-11900K соперником для 12-ядерного Ryzen 9 5900X и именно таким образом формирует ценовую политику. Но на практике ничего такого нет даже близко: мы не обнаружили ни одной задачи, где старший Rocket Lake мог бы называться самым быстрым процессором в ценовой категории «чуть дороже $500».

В защиту флагманских амбиций Core i9-11900K можно выдвинуть разве только аргумент о том, что, хотя ему и не удаётся достичь уровня производительности 12-ядерного Ryzen 9 5900X, в среднем он оказывается близок по показателям быстродействия к десятиядерному Comet Lake. Впрочем, и это – не самая лестная характеристика: если новый флагманский процессор не может показать убедительное преимущество перед флагманским процессором того же производителя прошлого поколения, то вряд ли это можно считать развитием в правильном направлении.

Рендеринг:

Обработка фото:

Работа с видео:

Перекодирование видео:

Компиляция:

Архивация:

Шахматы:

Шифрование:

⇡#Производительность в играх. Тесты в разрешении 1080p

До анонса Rocket Lake про игровую производительность этих процессоров поступали противоречивые утверждения. Intel настаивала на том, что в новой микроархитектуре она добилась прогресса на этом направлении, но многие независимые источники подвергали это сомнению. Но похоже, что правы были обе стороны. За предшествующие анонсу пару недель Intel сильно изменила ситуацию с игровой производительностью Core i9-11900K. Оптимизация микрокодов и BIOS, а также добавление Adaptive Boost в конечном итоге позволили компании поднять планку игровой производительности выше, чем у Core i9-10900K. Однако заветный результат был достигнут буквально на днях. До этого же новый Rocket Lake победителям в игровых тестах не был.

Теперь же получается вполне позитивная для Core i9-11900K картина – ему удалось перехватить звание лидера по игровой производительности. Среднее преимущество в кадровой частоте (в разрешении Full HD) перед Core i9-10900K составляет около 5 %, а перед Ryzen 9 5900X – около 1 %. При этом даже немного сильнее, чем средний FPS, новый процессор увеличивает показатель минимального FPS – и это тоже следует оценить по достоинству.

Впрочем, нельзя сказать, что Core i9-11900K способен как-то существенно повлиять на предпочтения пользователей, выбирающих себе игровые системы. В действительности рассмотренная новинка лишь немного корректирует ситуацию, существовавшую до того. В целом любой из современных флагманских процессоров, за исключением разве только представителей семейства Ryzen 3000, может стать достойной основой высокопроизводительного геймерского ПК.

В дополнение к приведённым графикам с результатами в 12 играх хочется представить ещё один – со средневзвешенным FPS по всем игровым тестам.

⇡#Производительность в играх. Тесты в разрешении 2160p

Увеличение разрешения приводит к более сильной загрузке видеоподсистемы, поэтому влияние процессоров на кадровую частоту в 4K не так выражено. И в этом случае между Ryzen 9 5900X, Core i9-10900K и новым Core i9-11900K фактически можно поставить знак равенства, по крайней мере до тех пор, пока на рынок не придут новые графические карты с более высокой, чем у GeForce RTX 3090, производительностью.

⇡#Энергопотребление

Микроархитектура Cypress Cove, лежащая в основе Rocket Lake, изначально была применена в мобильных процессорах Ice Lake. Там четыре 10-нм ядра Sunny Cove, работающие на максимальной частоте до 4,0 ГГц, умещаются в 28-ваттный тепловой пакет, то есть формируют довольно энергоэффективный процессор. Но затеянные Intel преобразования – перенос ядер на 14-нм техпроцесс, удвоение их количества и увеличение предельных частот до 5,3 ГГц – изменили всю суть Ice Lake, и в лице Rocket Lake мы получили самые горячие массовые процессоры на рынке.

Формально их TDP остался таким же, каким был у предшественников поколения Comet Lake, но по факту Core i9-11900K греется существенно сильнее. Готовя к выходу эту модель, Intel выкрутила её частоты до максимума и добилась того, что энергопотребление и тепловыделение восьмиядерного процессора теперь может выходить за 250 Вт даже при обычной многопоточной нагрузке, в которой не участвуют AVX-инструкции. Такого мы ещё не видели.

Удивительно, но восьмиядерный Core i9-11900K потребляет электроэнергии больше, чем десятиядерный Core i9-10900K, несмотря на то, что оба эти процессора выполнены по одной и той же производственной технологии. А если же сопоставлять между собой системы на восьмиядерных Core i9-11900K и Core i7-10700K, то окажется, что конфигурация с процессором Rocket Lake прожорливее в полтора раза.

Справедливости ради стоит отметить, что столь шокирующее потребление Core i9-11900K связано с той самой технологией Adaptive Boost, которую Intel добавила в последний момент, накрутив дополнительные 200-300 МГц. Очевидно, что сделано это было как раз в ущерб остаткам экономичности. Поэтому мы надеемся, что процессоры серии Core i7, в которых этой технологии нет, будут отличаться не такими зверскими аппетитами. Мы это проверим чуть позднее.

⇡#Выводы

Rocket Lake – это воплощение «плана Б», который Intel запустила в действие из-за многолетних проблем с вводом в строй новых технологических процессов. Не имея возможности печатать производительные процессоры для настольных систем с помощью 10-нм или более новых производственных технологий, компания решила обновить свои десктопные предложения хотя бы в рамках старой 14-нм технологии. И в этом смысле Rocket Lake выпущен под девизом «Лучше, чем ничего». Следовательно, не стоит подходить к Rocket Lake слишком серьёзно. Этот процессор вовсе не является отражением какой-то долговременной стратегии Intel на рынке настольных ПК. Напротив, он представляет собой временное решение, выпущенное с очень простой целью: проявить хоть какую-то активность и попытаться удержать рыночные позиции до появления Alder Lake – процессоров следующего поколения, выход которых может действительно стать поворотным событием.

Иными словами, всё своеобразие Rocket Lake, с которым мы в полный рост столкнулись при подготовке обзора Core i9-11900K, связано с тем, что во имя создания временной видимости прогресса Intel решила провернуть довольно-таки непредсказуемый трюк – сделать из мобильного 10-нм процессора десктопный 14-нм. Однако такая миграция ядер против естественного течения смены полупроводниковых норм тут же привела к разрастанию размеров полупроводникового кристалла и к росту энергопотребления и температур, что в конечном итоге могло даже стать угрозой жизнеспособности получившегося продукта. Тем не менее инженерам Intel удалось обойти все опасности, но в итоге Rocket Lake получил довольно спорные свойства – уменьшившееся по сравнению с Comet lake количество ядер, увеличенное тепловыделение и энергопотребление, а также некоторое ухудшение в латентностях внутренней кольцевой шины и кеш-памяти.

Но самое удивительное, что даже с такими вводными Intel смогла добиться прироста быстродействия по сравнению с процессорами прошлого поколения. Старший восьмиядерный Rocket Lake, Core i9-11900K, оказался сравним с десятиядерным Core i9-10900K в ресурсоёмких приложениях, а в играх на несколько процентов превзошёл его. Во многом помогла новая микроархитектура Cypress Cove, которая действительно повышает удельную производительность ядер на двузначное число процентов. Но заодно Intel пришлось пустить в дело и «грязный» приём – окончательно закрыть глаза на энергопотребление и тепловыделение, а где-то даже поступиться стабильностью, но выставить в Core i9-11900K максимально возможные тактовые частоты.

Это позволило Intel разобраться при помощи новинки ещё с одной болезненной для самолюбия задачей и догнать по игровой производительности процессоры на базе архитектуры Zen 3. Пусть на самую малость, но Core i9-11900K оказался в среднем быстрее в играх по сравнению с Ryzen 7 5800X и Ryzen 9 5900X, которые полгода тому назад вероломно отобрали у Core i9-10900K звание лучшего процессора для геймерских систем. А значит, вся эпопея с выпуском Rocket Lake была затеяна не напрасно, к тому же по итогам тестов в приложениях можно констатировать, что Core i9-11900K как минимум не уступает Ryzen 7 5800X в счётных задачах.

Впрочем, не стоит воспринимать всё сказанное как аргументы в пользу Core i9-11900K. В действительности этот процессор не выглядит привлекательным. С точки зрения производительности это всего лишь добротный восьмиядерник, а стоит он на уровне 10- и 12-ядерных предложений. Кроме того, в модельном ряду по соседству с ним расположился значительно более доступный Core i7-11700K, который почти не отличается от флагмана по характеристикам. И наконец, Core i9-11900K – процессор, требующий каких-то особых подходов к охлаждению: привычным воздушным кулером с ним явно не справиться.

Но на этом мы пока не заканчиваем, а лишь прерываемся на некоторое время. Есть подозрение, что Core i9-11900K создаёт не совсем верное впечатление о семействе Rocket Lake из-за маниакального желания Intel добиться от этого процессора производительности лучше, чем у Ryzen 7 5800X и Core i9-10900K. Поэтому для того, чтобы получить более полное представление о свойствах нового семейства CPU, мы готовим обзор более «спокойного» восьмиядерника Core i7-11700K – он будет опубликован на нашем сайте в ближайшие дни.

Редакция 3DNews благодарит компанию «Ситилинк» за предоставленный процессор Core i9-11900K.

Источник