Почему Core i5-11400F — это лучший Rocket Lake и при чём тут Intel B560

Компания AMD в последнее время явно сосредоточилась на высокомаржинальных и дорогих процессорах, отказавшись обновлять свои более доступные шестиядерные предложения. В результате ценовая категория «до $200» без боя отдана во власть «синей гвардии». И Intel® пользуется сложившейся ситуацией в полной мере. Она направила в этот ценовой сегмент свои новейшие предложения, которые имеют массу очень заметных преимуществ по сравнению с предшественниками.

Младший шестиядерник Core™ i5-11400 поколения Rocket Lake получил рекомендованную цену $182, а его версия без интегрированного графического ядра, Core i5-11400F, ещё дешевле – она оценена в $157. При этом и тот и другой процессоры располагают современной микроархитектурой с показателем IPC, увеличившимся на двузначное число процентных пунктов, а кроме того, наконец-то не имеют никаких ограничений в использовании скоростных модулей памяти даже в недорогих платформах. Благодаря этому они кажутся очень интересным вариантом для использования в массовых игровых системах.

Тем не менее статистика продаж говорит, что многие пользователи по инерции продолжают приобретать шестиядерники прошлого поколения, в частности Core i5-10400(F). И в ответ на это мы решили показать наглядно, что шестиядерный Comet Lake в текущих реалиях уже превратился в нерациональный вариант. Вы наверняка удивитесь и сами, когда увидите, насколько современная система, собранная из процессора Core i5-11400(F) и материнской платы на чипсете Intel B560, может быть производительнее привычного варианта «Core i5-10400 плюс B460». Кроме того, в тестировании, проведённом в рамках партнёрского проекта с компанией Intel, мы постараемся дать и практические рекомендации, как следует подбирать остальные компоненты системы, чтобы получить от Core i5-11400(F) максимальную отдачу.

⇡#Подробнее о Core i5-11400F

Даже из тех нескольких фраз, которые сказаны выше о младшем представителе семейства Rocket Lake — процессоре Core i5-11400F, нетрудно понять, что он выглядит очень многообещающе. Этот CPU имеет ту же рекомендованную цену, что и его предшественник, Core i5-10400F, но при этом опирается на новую микроархитектуру Cypress Cove, не теряя при этом в количестве ядер, как это случилось при обновлении серии Core i9. В результате это означает, что Core i5-11400F – такой же шестиядерник, как и Core i5-10400F, но с более высокой удельной производительностью, более высокими предельными частотами и с поддержкой более скоростной памяти. Каждый из перечисленных факторов кажется весомым улучшением, но на первом плане в этом списке стоит всё-таки микроархитектура Cypress Cove, которая сама по себе даёт прирост удельного быстродействия по сравнению со Skylake около 15-17 %.

Но по таблице спецификаций видно, что Core i5-11400F лучше всё-таки далеко не во всём. Его базовая частота на 300 МГц ниже, чем у предшественника, и дело в действительности не в поддержке энергоёмких инструкций AVX-512. Настоящая причина – в использовании для производства Rocket Lake старого техпроцесса с 14-нм нормами. Именно из-за этого более сложные ядра Cypress Cove получились горячее ядер Skylake, и поэтому при одинаковом 65-ваттном ограничении по тепловыделению более старый Core i5-10400F будет получать преимущество в тактовой частоте. Однако данный фактор может сыграть роль в довольно ограниченном числе случаев – сейчас даже недорогие материнские платы не устанавливают процессору пределы энергопотребления PL1 и PL2 в состоянии по умолчанию.

Задействование этих пределов имеет смысл главным образом для компактных систем или для конфигураций с плохим охлаждением, поэтому при эксплуатации в обычных условиях Core i5-11400F проигрывать по частоте своему предшественнику не будет.

Говоря о тепловыделении, уместно отметить и ещё один факт. В любых представителях семейства Rocket Lake применяется один и тот же восьмиядерный полупроводниковый кристалл, и он припаян к теплораспределительной крышке. В шестиядерных же процессорах Comet Lake, напомним, могли использоваться как десяти-, так и шестиядерные кристаллы, причём во втором случае под крышку попадала термопаста. Это значит, что охлаждать Core i5-11400F не слишком сложно – никаких препятствий на пути передачи тепла внутри этих процессоров нет.

И наличие в Core i5-11400F припоя под крышкой очень уместно, поскольку этот процессор выделяет довольно много тепла. Для иллюстрации на графике ниже мы привели реальное потребление Core i5-11400F, измеренное при рендеринге в Cinebench R23, когда нагрузка распределялась на разное число потоков.

Как видно из графика, потребление шестиядерного Core i5-11400F при высокой нагрузке без AVX-инструкций в конечном итоге доходит до 150 Вт, что более чем вдвое превосходит установленный спецификацией параметр TDP. Это значит, что активация предела PL2, который устанавливает максимально разрешённое потребление на длительных дистанциях в 65 Вт, будет стоить Core i5-11400F существенного падения частоты, возникающего не только в тяжёлых, но даже и в малопоточных нагрузках. Как следует из полученных результатов, реальное потребление Core i5-11400F перешагивает через барьер в 65 Вт уже при загрузке всего трёх ядер.

Именно поэтому очень важно, чтобы Core i5-11400F использовался с качественным охлаждением, рассчитанным на реальное тепловыделение около 150 Вт. Боксовый кулер, который поставляется с этим CPU, на такое совершенно не способен. И это значит, что охлаждение для Core i5-11400F лучше покупать отдельно, причём экономить здесь явно не стоит. Пренебрежение этой рекомендацией может запросто привести к тому, что процессор не сможет работать на своих целевых частотах. Для примера просто взгляните, насколько тактовая частота Core i5-11400F в Cinebench R23 различается при работе этого процессора на максимуме своих возможностей и при ограничениях потребления, заданных 65-ваттным пределом PL2.

Падение частоты может превышать 1 ГГц, и это уже не шутки. Задушенный жёсткими рамками энергопотребления Core i5-11400F может оказаться медленнее на четверть, что поставит крест на всех преимуществах, которые даёт новая микроархитектура Cypress Cove.

Ещё один важный момент – поддержка памяти. Формально её частота повысилась с DDR4-2666 до DDR4-3200, но фактически указанное в спецификации значение перестало для Core i5-11400F быть определяющим. Ранее для эксплуатации памяти за пределами паспортных значений требовалась материнская плата на чипсете Z-серии, поддерживающая разгон процессора. Теперь этого не нужно: любые платы, за исключением совсем уж бюджетных решений на чипсете H510, в состоянии устанавливать для подсистемы памяти любую частоту по желанию пользователя. Снимает все ограничения в части работы памяти даже недорогой чипсет B560, и благодаря этому он становится просто идеальным вариантом для процессоров вроде Core i5-11400(F).

⇡#Какой кулер подойдёт для Core i5-11400F

Core i5-11400F способен потреблять и, соответственно, рассеивать до 150 Вт, при этом в комплекте с этим процессором поставляется довольно сомнительный кулер высотой всего 14 мм. Хотя он и имеет медный сердечник, для отвода такого количества тепла его явно недостаточно. Это подтверждается простым экспериментом – при отключенных пределах потребления Core i5-11400F с боксовым кулером быстро достигает 100-градусной температуры и уходит в троттлинг при любой нагрузке, которая сколько-нибудь существенно загружает процессор.

Зато небольшого кулера башенного типа стоимостью чуть выше 1 000 рублей для охлаждения Core i5-11400F уже вполне хватает. Использовать с младшим Rocket Lake какие-то крупногабаритные кулеры вроде Noctua NH-U14S совсем необязательно. Мы убедились в этом, проверив температурный режим как с охлаждением Noctua, так и с популярным кулером Deepcool Gammaxx 300.

Боксовый кулер, Deepcool Gammaxx 300 и Noctua NH-U14S

На следующем графике приведён температурный режим Core i5-11400F при рендеринге в Cinebench R23, и на нём хорошо видно, что с кулером Deepcool процессор разогревается до 90 градусов, но всё-таки избегает троттлинга, позволяя не жертвовать частотой и производительностью. Это значит, что, хотя суперкулер Noctua NH-U14S и гарантирует гораздо более низкие рабочие температуры, простого кулера башенного типа для Core i5-11400F достаточно.

Что же касается кулера из коробки, то его производительности не хватает не только при ресурсоёмком рендеринге, но и в обычных игровых приложениях. Например, на графике ниже показаны температуры Core i5-11400F с тремя разными кулерами в игре Hitman 3. И вновь с боксовым кулером процессор нагревается до 100 градусов и уходит в троттлинг, в то время как система охлаждения Deepcool оказывается способна отвести всё выделяемое тепло, почти всё время удерживая температуру CPU в интервале от 70 до 80 градусов.

Таким образом, Deepcool Gammaxx 300 можно рассматривать в качестве примера той системы охлаждения, которая требуется для работы Core i5-11400F на максимуме возможностей – с частотой 4,2-4,4 ГГц.

⇡#Что нового в Intel B560

Когда встаёт вопрос о том, материнские платы на каком наборе логики лучше использовать с Core i5-11400(F), решение стоит искать на поверхности. Если для старших процессоров семейства Rocket Lake с оверклокерскими возможностями выбор не ограничивается одной лишь платформой Z590, но включает в себя и относящийся к предыдущему поколению чипсет Z490, то сравнительно доступные Rocket Lake с заблокированными множителями логично использовать с материнскими платами на базе B560 и ни с какими другими. Решения на базе Z590 и H570 в данном случае оказываются слишком дорогими и обладающими избыточными возможностями, а чипсет B460 с Rocket Lake попросту несовместим. Нет смысла рассматривать в качестве платформы для Core i5-11400(F) и оставшийся вариант H470, поскольку продукты на его основе слабо отличаются по цене от плат на B560, но при этом обладают принципиально худшими возможностями.

«Худшими возможностями» при этом означает, что по сравнению с LGA1200-материнскими платами прошлого поколения современные платы на базе B560 выделяются как минимум поддержкой устройств с интерфейсом PCI Express 4.0, а также давно ожидаемой и желанной многими возможностью разгона оперативной памяти. Кроме того, если рассматривать B560 как прямого последователя бюджетного чипсета B460, нельзя не отметить появление и других важных функций. Например, поддержки выделенного интерфейса для адаптеров Wi-Fi 6 и наличия четырёх портов USB 3.2 Gen 2, чего в B460 попросту не было.

Чипсеты B-серии традиционно направляются Intel в средний сегмент и предназначены для использования в платформах с урезанными, но достаточными для среднестатистического пользователя функциями. Однако в B560 акцент сместился в сторону более широких возможностей. Фактически этот набор системной логики стал лучшей основой для доступных платформ Intel за последние годы. В нём предусмотрена вся необходимая для современной системы функциональность, за исключением всего одного пункта – поддержки изменения коэффициента умножения CPU. Но если говорить о процессорах, не предоставляющих доступа к оверклокерским возможностям, таких как Core i5-11400(F), B560 можно назвать практически идеальным.

Intel B560

Чипсеты Intel серии 500, включая Z590, H570 и B560, совместимы с полным набором LGA1200-процессоров Intel как 10-го (Comet Lake), так и 11-го (Rocket Lake) поколения. Но в первую очередь они ориентированы на более новые процессоры, потому что при работе с ними они могут предложить поддержку шины PCI Express 4.0. Причём любая материнская плата на Z590, H570 или B560 позволит установить в систему не только PCIe 4.0-видеокарту, но и твердотельный накопитель с таким интерфейсом. Правда, B560 при этом не предполагает бифуркацию 16 линий PCIe 4.0, выделенных на видеокарту, но необходимость их разделения на два слота PCIe 4.0 x8 может быть актуальна в очень ограниченном числе случаев.

Сравнивать новый B560 со старым B460 достаточно глупо, так как платы на B460 для представителей семейства Rocket Lake не подходят в принципе. Но даже если сравнить возможности B560 c характеристиками Z490, то окажется, что новый бюджетный чипсет не только поддерживает PCIe 4.0, но и почти не проигрывает в остальных аспектах. Пусть он не даёт доступа к разгону процессора, но в остальном у него есть все те же интерфейсы и порты, правда, в несколько меньшем количестве. Подробности можно посмотреть в таблице.

На первый взгляд кажется, что в B560 маловато портов USB, однако на самом деле это не так. Чипсет имеет достаточное для типичной системы количество скоростных портов USB 3.2 Gen 2 и Gen 1 и даже предлагает реализовать высокоскоростные порты с пропускной способностью 20 Гбит/с без добавления дополнительных контроллеров. К тому же производители материнских плат широко используют концентраторы USB 3.2, которые позволяют легко добавлять на платы среднего уровня дополнительные USB-порты.

Что касается небольшого числа поддерживаемых в B560 линий PCIe 3.0, то этот недостаток отлично компенсируется дополнительными 4 линиями PCIe 4.0, которые появились в процессорах Rocket Lake для подключения твердотельного накопителя. В результате B560-материнки, оснащённые тремя M.2-слотами для NVMe-накопителей и при этом имеющие дополнительные PCIe 3.0 x4 и x1-слоты, — совсем не редкость.

Отдельно стоит отметить поддержку в B560 интерфейса Wi-Fi 6 CNVi, который позволяет производителям сравнительно просто реализовывать поддержку беспроводной сети – недорого и без расходования линий PCIe. В B460, например, этого интерфейса не было, и в платах на его основе Wi-Fi встречался редко. Теперь ситуация, очевидно, поменяется и поддержка Wi-Fi станет привычным атрибутом недорогих платформ. И кстати, некоторые производители материнских плат в своих B560-продуктах применяют даже новейшие модули Wi-Fi 6E, что ставит их по сетевым возможностям на один уровень с флагманскими предложениями. Тем более что многие платы на B560 стали получать проводные сетевые контроллеры с поддержкой 2,5-Гбит/с Ethernet, такие как Intel I225-V или Realtek RTL8125.

Иными словами, хотя B560 и позиционируется как основа для недорогих ПК, платы на его основе стали значительно лучше предшественниц на B460 и представляют собой довольно продвинутый вариант для систем на базе процессоров Rocket Lake, например Core i5-11400(F).

⇡#Как работает контроллер памяти в процессорах Rocket Lake

Интегрированный контроллер памяти в процессорах Rocket Lake заметно отличается от тех контроллеров, которые были в процессорах Intel прошлых поколений. В новые настольные процессоры из мобильных Ice Lake пришла не только микроархитектура вычислительных ядер, но и новый контроллер памяти. При этом характерной особенностью контроллера Ice Lake является поддержка не только DDR4-3200, но и высокочастотных типов памяти класса LPDDR4, поэтому там применена несколько иная схема тактования модулей памяти. Эта видоизменённая схема оказалась унаследована и в Rocket Lake, хотя память вроде LPDDR4-3733 в этих процессорах, естественно, не поддерживается. Тем не менее оптимизации, направленные на поддержку памяти с высокой частотой, в Rocket Lake остались, и именно они отличают их контроллер памяти от контроллера памяти процессоров Comet Lake для настольных систем.

В основе таких оптимизаций лежит добавление в схему формирования частоты дополнительного множителя, который позволяет контроллеру памяти работать не только синхронно с самой памятью, но и на её половинной частоте. Это похоже на подход AMD, где асинхронное тактование контроллера и памяти позволяет разгонять модули DDR4 до запредельных значений. Но у Intel есть свои нюансы, а вся система тактования памяти по аналогии с автомобилями получила две передачи (Gears). Первая передача (Gear 1) означает, что контроллер памяти и сама память используют одну и ту же частоту. Вторая передача (Gear 2) включает удвоение частоты памяти и устанавливает между частотой контроллера и частотой DDR4 SDRAM соотношение 1:2.

Нельзя не отдать должное маркетологам Intel, ассоциация с коробкой передач автомобиля получилась довольно меткой с той лишь разницей, что «передачи» в контроллере памяти нельзя переключать во время работы. Но смысл передан верно: при небольших скоростях памяти лучше использовать режим Gear 1, который гарантирует лучший отклик (то есть меньшие задержки), а для разгона модулей DDR4 лучше использовать режим Gear 2, когда становятся достижимы более высокие частоты.

Внедрение такой «коробки передач» в контроллере памяти изменило ситуацию с поддержкой скоростных модулей памяти. В то время как с процессорами Comet Lake можно было использовать и DDR4-4000, и более скоростные варианты памяти без всяких дополнительных множителей, с Rocket Lake так уже не получится. В режиме синхронного тактования контроллера и памяти максимально достижимая в большинстве случаев частота – DDR4-3600 или DDR4-3733 в зависимости от качества экземпляров процессора и материнской платы. Более же скоростные модули могут работать с Rocket Lake лишь в режиме Gear 2, когда контроллер функционирует на частоте вдвое ниже частоты памяти.

При этом DDR4-3600 – это всего лишь эмпирическая граница. В спецификациях процессоров Core одиннадцатого поколения Intel указывает гораздо более строгие условия: в синхронном режиме (Gear 1) процессоры Rocket Lake могут работать максимум с DDR4-2933, и поддержка более скоростной памяти гарантируется только в режиме Gear 2. Исключение сделано только для Core i9-11900K(F). Ему официально разрешена синхронная работа не только с DDR4-2933, но и с модулями DDR4-3200 SDRAM. Для всех же остальных процессоров, и для Core i5-11400(F) в том числе, DDR4-3200 поддерживается исключительно при функционировании контроллера памяти на половинной частоте.

Таким образом, частота контроллера памяти в системах на базе Rocket Lake, как и ранее, формируется от перемножения базовой частоты 100 или 133 МГц на один из множителей QСLK – здесь изменений нет. Но в формулу для частоты памяти добавился ещё один сомножитель Gear, который может принимать значение 1 или 2 в зависимости от того, работает память на одинаковой частоте с контроллером или на вдвое более высокой.

Значит, формула частоты памяти (MCLK) в процессорах Rocket Lake выглядит как

MCLK = Reference_Clock × Gear × QCLK,

где Reference_Clock – базовая частота контроллера памяти (100 или 133 МГц), Gear – режим работы контроллера памяти (1 или 2), а QCLK – основной коэффициент для переключения всего спектра частот DDR4 SDRAM.

Коэффициент QCLK в Rocket Lake может принимать значения от 6 и выше, однако по факту рабочими являются значения до 27-29, в зависимости от качества контроллера памяти в конкретном экземпляре CPU. Именно этот фактор и ограничивает применение синхронного режима Gear 1. Максимальная частота памяти, которую можно получить в нём, составляет 133 МГц × 1 × 28 = 3733 МГц. Зато в режиме Gear 2 процессор с лёгкостью смог бы работать с памятью вроде DDR4-7200, если бы она существовала в природе.

Режимы Gear 1 и Gear 2 переключаются вручную пользователем – соответствующая настройка есть в BIOS материнских плат. Но несмотря на это, DDR4-3600 (или, если повезёт с экземпляром CPU, DDR4-3733) в системах на базе Rocket Lake – это довольно отчётливая граница, при переходе через которую скорость подсистемы памяти снижается из-за необходимости включить режим Gear 2. С более скоростной памятью режим Gear 1 попросту не работает. И это касается любых материнских плат на чипсетах 500-й серии, в том числи и плат на базе B560.

Можно было бы подумать, что Intel захочет как-то ограничить гибкость конфигурирования памяти в платах, основанных на базе набора логики B560, вследствие его позиционирования, но этого, к счастью, не произошло. В BIOS таких плат доступны все те же возможности, что и у старших платформ, включая доступ к переключению Gear 1/Gear 2 и к полному набору множителей QCLK.

Значит комбинация из материнской платы на чипсете B560 и сравнительно доступного процессора Core i5-11400(F) не только способнаработать с современными и скоростными модулями DDR4 SDRAM на их полной скорости, но и получает за счёт этого серьёзный прирост быстродействия. Ранее недорогие системы на младших процессорах серии Core i5 страдали от ограничений в пропускной способности подсистемы памяти, поскольку были вынуждены довольствоваться модулями DDR4-2666. Теперь же эта проблема полностью устранена.