За флагманскими процессорами Intel прошлых поколений закрепилась репутация «горячих» чипов. Поэтому в сетевых спорах сторонников процессоров разных марок довольно быстро всплывает аргумент о том, что любые Core – это печки, не в пример холодным и экономичным Ryzen. Этот же довод часто звучит в отношении Alder Lake, приписывая флагманским моделям этого семейства чудовищно высокий уровень энергопотребления. Но в действительности этот аргумент утратил свою актуальность – Intel® Core™ 12-го поколения стали гораздо экономичнее предшественников, и, более того, в ряде случаев они превосходят по этому параметру современные Ryzen.
За примерами далеко ходить не нужно: энергоэффективность Alder Lake отлично видна в тестах представителей серий Core i5 и Core i3 – достаточно обратиться к нашим обзорам Core i5-12600K, Core i5-12400 и Core i3-12100, где показано, что при любых нагрузках они и экономичнее, и холоднее Ryzen с аналогичным количеством ядер.
Однако со старшими моделями семейства ситуация и правда неоднозначная. Во многих первоначальных обзорах Core i9-12900K этот процессор действительно ругали за прожорливость и высокое выделение тепла. В этих материалах нередко можно было увидеть иллюстрации такого типа.
Как хорошо видно по приведённым на скриншоте показаниям мониторинга, Core i9-12900K действительно способен потреблять больше 250 Вт, и это на самом деле много. Но есть пара нюансов. Во-первых, все такие скриншоты сделаны в утилитах для стресс-тестирования, которые опираются на AVX/AVX2-инструкции. При исполнении операций с 256-битными регистрами все процессоры Intel действительно очень прожорливы, однако при более распространённой нагрузке столкнуться с подобным уровнем потребления практически невозможно. И во-вторых, чтобы энергопотребление Alder Lake потенциально могло приблизиться к трём сотням ватт, эти процессоры должны эксплуатироваться со снятыми пределами потребления PL1/PL2, что скорее следует считать разновидностью разгона, а не номинальным режимом.
Иными словами, потребление процессором Core i9-12900K более 200 Вт электроэнергии – достаточно искусственная ситуация, которая реальную картину описывает очень односторонне. Именно по этой причине мы решили провести ещё одно тестирование Core i9-12900K, которое было бы посвящено более глубокому анализу его энергетических характеристик. В нём мы попробуем ответить на вопрос, действительно ли флагманский Alder Lake проигрывает по энергоэффективности старшему процессору конкурента и что будет, если поставить их потребление в одни и те же рамки.
Чьё энергопотребление выше: Core i9-12900K или Ryzen 9 5950X?
Вопрос, поставленный в заголовке этого раздела, выглядит довольно странным, ведь ответ на него кажется очевидным. Достаточно сравнить паспортные характеристики флагманских 16-ядерников.
| Core i9-12900K | Ryzen 9 5950X | |
|---|---|---|
| Микроархитектура | Golden Cove Gracemont |
Zen 3 |
| Техпроцесс | Intel 7 | TSMC N7 |
| Сокет | LGA1700 | Socket AM4 |
| Ядра | 8P+8E | 16 |
| Потоки | 24 | 32 |
| Частоты P-ядер, ГГц | 3,2-5,2 | 3,4-4,9 |
| Частоты E-ядер, ГГц | 2,4-3,9 | - |
| Тепловой пакет, Вт | 125 | 105 |
| Максимальное тепловыделение, Вт | 241 | 142 |
| L3-кеш, Мбайт | 30 | 2 × 32 |
| Память | DDR4-3200 DDR5-4800 |
DDR4-3200 |
| Встроенная графика | UHD 770 | Нет |
| PCIe | 16 линий 5.0 4 линии 4.0 |
24 линии 4.0 |
| Цена | $589 | $799 |
И действительно, обе величины, имеющие отношение к потреблению и тепловыделению – тепловой пакет и максимальное тепловыделение, –выглядят не в пользу Alder Lake. По первой характеристике Ryzen 9 5950X в сравнении с Core i9-12900K кажется экономичнее на 16 %, а по второй – на 32 %. Однако реальность такова, что сопоставлять эти характеристики для процессоров разных производителей напрямую не совсем корректно. Они вкладывают в величину TDP разный смысл.
Так, тепловой пакет (TDP) у процессоров Intel описывает усреднённое значение тепловыделения при некоей эталонной нагрузке, наблюдаемое при работе процессора на заявленной в спецификации базовой частоте, которая зачастую довольно далека от реальной (3,2 ГГц для Core i9-12900K). Более того, для своих процессоров AMD описывает TDP вообще не как тепловыделение при каких-то условиях, а как эффективность требуемой системы охлаждения, которая рассчитывается через способность эталонного кулера удерживать для CPU заранее определённую температуру. Таким образом различие в величинах TDP у Core i9-12900K и Ryzen 9 5950X может вообще ничего не значить.
Другая характеристика, названная в таблице максимальным тепловыделением, тоже плохо подходит для прямого сравнения процессоров разных производителей. Для процессоров Alder Lake это Maximum Turbo Power (MTP) – максимальное тепловыделение, которого процессор может достигнуть в турборежиме. А для процессоров Ryzen речь идёт о Package Power Tracking (PPT) – ограничении энергопотребления, которое используется при автоматической подстройке частоты в рамках технологии Precision Boost 2.0. Поэтому если в случае Intel указанный предел – это некая максимальная величина, которая может быть вообще недостижима на практике, то в случае AMD речь идёт об ограничении, вокруг которого построены алгоритмы выбора тактовой частоты.
Безусловно, нечто общее у MTP и PPT всё же есть. И Core i9-12900K, и Ryzen 9 5950X, при работе в номинальном режиме, запрещается потреблять больше этих величин. Однако простое практическое сравнение потребления этих процессоров (настроенных в соответствии со спецификациями) хорошо показывает, насколько это различные характеристики.
Ryzen 9 5950X демонстрирует максимальное энергопотребление в любых ресурсоёмких задачах. То есть фактически его рабочая частота при сколько-нибудь серьёзных нагрузках искусственно ограничивается. Даже в игре потребление этого процессора приближается к максимально разрешённой величине. Core i9-12900K, напротив, не только в Cyberpunk 2077, но и даже при рендеринге совершенно не страдает от ограничений по потреблению и работает на максимуме своих возможностей. Ограничение MTP для него вступает в силу только при стресс-тестировании в Prime95 – в счётной программе, которая активно пользуется AVX- и AVX2-инструкциями, которые имеют повышенную энергоёмкость в случае процессоров Intel.
Более того, очень любопытно, что при игровой нагрузке Core i9-12900K оказывается даже экономичнее 16-ядерного процессора AMD. Такую ситуацию мы видели и для других процессоров семейства Alder Lake, а теперь она подтвердилась и для флагмана. При игровом использовании Core i9-12900K действительно холоднее и энергоэффективнее, чем Ryzen 9 5950X. Впрочем, экономичность Ryzen 9 5950X в ресурсоёмких приложениях тоже можно подвергнуть сомнению. Дело в том, что если померить потребление Core i9-12900K и Ryzen 9 5950X со снятыми пределами энергопотребления, то картина получается совершенно иной.
Как видите, Core i9-12900K может быть экономичнее флагманского процессора AMD не только при игровой нагрузке. Если снять все заложенные в спецификациях ограничения по потреблению, то Core i9-12900K будет требовать меньше электроэнергии и при рендеринге. А единственная ситуация, в которой старший Alder Lake действительно проявляет высокие энергетические аппетиты, – AVX-нагрузка.
Получается, что мнение о прожорливости Core i9-12900K в любых условиях не соответствует действительности. Потребление процессоров Alder Lake находится во вполне обычных для сегодняшних CPU рамках. Архитектура этого процессора отличается от архитектуры Rocket Lake и не выделяется какими-то сверхъестественными требованиями к питанию, плюс не стоит забывать и про новый техпроцесс Intel 7, который внёс дополнительный вклад в энергоэффективность.
⇡#Почему Core i9-12900K потребляет больше, и можно ли это исправить
То, что Core i9-12900K получил возможность работы без явных ограничений по потреблению даже в номинальном режиме, стало для всех некоторой неожиданностью. Раньше Intel устанавливала довольно строгие пределы потребления даже для флагманских процессоров. Схема с двумя величинами, PL1 и PL2, где первая ограничивает долговременное потребление, а вторая – потребление на коротких интервалах времени, действовала, например, даже для Core i9-11900K. Так, потребление старшего процессора семейства Rocket Lake ограничивалось пределом PL2, установленным в 125 Вт, что в теории делало его даже более энергоэффективным решением по сравнению с Ryzen 9.
Однако с выходом Alder Lake подобная система для процессоров оверклокерского предназначения была отменена. Для Core i9-12900K, например, оба предела, PL1 и PL2, установлены в 241 Вт, то есть для него существует только один, и довольно высокий предел, упереться в который процессор может лишь в довольно редких случаях. Подобная схема используется и для Core i7-12700K, и для Core i5-12600K, но для них пределы потребления немного ниже – 190 и 150 Вт соответственно.
Почему же Intel при выпуске Alder Lake отказалась для флагманских CPU от рабочей схемы с ограничением реального потребления? Ответ на этот вопрос, по-видимому, кроется в подходах производителей материнских плат. Дело в том, что раньше, когда довольно невысокие пределы PL1 и PL2 декларировались для всех процессоров Intel, производители материнских плат, невзирая на это, разрешали процессорам работать на максимально возможной частоте, вне зависимости от их энергопотребления. Иными словами, несмотря на существование реально работающего механизма сдерживания потребления и тепловыделения, в случае флагманских процессоров Intel им попросту мало кто пользовался. Поэтому теперь Intel узаконила и так имеющую место практику – потребление для Core i9-12900K и других Alder Lake с литерой «K» в названии отодвинуто на второй план.
Характерно, что такой подход производителей материнских плат к потреблению процессоров Intel отличается от того, как обстоит дело с конфигурированием процессоров AMD. В материнских платах для Ryzen предел потребления по умолчанию всегда активирован. Выключить его можно, но это требует от пользователя дополнительных действий, причём зачастую настройки изменения предела PPT (функция Precision Boost Override) спрятаны в глубине BIOS.
В конечном итоге это значит, что покупатели флагманских платформ Intel «из коробки» получают системы с высоким энергопотреблением и тепловыделением, но и с максимальным уровнем производительности. В то же время покупателям «красных» конфигураций «из коробки» достаются более экономичные системы, но при этом с искусственно урезанным быстродействием.
Впрочем, по сути, всё это не имеет никакого принципиального значения. Платформа LGA1700 очень гибка в конфигурировании, и даже Core i9-12900K, для которого существование пределов PL1 и PL2 в их первоначальном виде отменила сама Intel, может быть легко переведён в более энергосберегающее состояние. Для этого процессора, как и для других представителей семейства Alder Lake, величины PL1 и PL2 можно при необходимости установить в произвольные значения – соответствующие настройки доступны в BIOS материнских плат.
Более того, некоторые недорогие материнские платы могут иметь ограничения потребления процессора по умолчанию. Такой приём может быть оправдан, если конкретная материнская плата из соображений экономии снабжена не очень мощным конвертером питания или ориентирована на пользователей из бизнес-сегмента.
Например, для снижения нагрева Core i9-12900K может быть сконфигурирован по аналогии с Core i9-11900K – для этого нужно установить PL1 = 250 Вт и PL2 = 125 Вт, а параметр Tau, задающий максимальное время действия предела PL1, ограничить 56 секундами. Как при этом поменяется профиль потребления, показано на следующем графике – при его построении мы последовательно запускали многопоточный тест Cinebench R23, выдерживая между прогонами паузу в 5 с.
Естественно, в этом случае возникнет некоторое снижение производительности, однако оно проявляется лишь на третьем и дальнейших проходах теста, когда время действия предела PL1 падает до нескольких секунд.
Достаточно очевидно, что ограничение максимального потребления процессора приводит к снижению его производительности. Однако особенно интересна количественная характеристика этого влияния, поэтому для её оценки мы провели несколько отдельных тестов Core i9-12900K с установкой различных пределов энергопотребления.
Многопоточный тест рендеринга Cinebench R23 показывает максимальную зависимость производительности от разрешённого потребления. Заметное падение результатов начинает наблюдаться уже при установке ограничения ниже 200 Вт. Однако чтобы Core i9-12900K потерял хотя бы треть своей первоначальной производительности, его потребление нужно ограничить величиной 75 Вт. И это – довольно убедительная иллюстрация того, что 16-ядерный Alder Lake способен быть весьма экономичным при сохранении существенной доли своей первоначальной производительности.
Более того, какое-то серьёзное падение производительности наблюдается лишь в многопоточной ресурсоёмкой нагрузке. Если же говорить об однопоточной работе CPU, то Core i9-12900K можно ограничивать по потреблению без какого-то негативного эффекта чуть ли не в разы. Результат однопоточного теста Cinebench R23 остаётся практически неизменным даже тогда, когда энергопотребление Core i9-12900K загоняется в 50-ваттные рамки. Но и даже при работе в «ультраэнергоэффективном» 25-ваттном состоянии снижение производительности однопоточного рендеринга составляет не более 30 %.
В целом похожая ситуация наблюдается и в Cyberpunk 2077 – современной «большой и тяжёлой» игре. Средняя частота кадров практически не снижается, даже если сделать потребление Core i9-12900K в два с лишним раза ниже номинального TDP (и впятеро ниже разрешённого спецификацией максимума).
Но справедливости ради нужно заметить, что первым от снижения максимального потребления начинает страдать не средний, а минимальный FPS. Как видно на следующем графике, уже при ограничении 75 Вт Core i9-12900K начинает заметно терять в игровой производительности. Но здесь же хорошо видно, что ограничение максимального потребления флагманского Alder Lake до 125 Вт вообще никак не сказывается на его игровой производительности.
Таким образом, между высокой производительностью Core i9-12900K и высоким энергопотреблением нет прямой связи. Этот процессор может быть экономичным и продолжать выдавать достойную производительность во многих категориях приложений. Заключение потребления в жёсткие рамки фактически оказывает заметное влияние лишь на скорость решения многопоточных ресурсоёмких задач вроде рендеринга или перекодирования видео.
Описание тестовой системы и методики тестирования
Основная часть тестирования будет посвящена более подробному исследованию быстродействия Core i9-12900K при установке различных пределов по потреблению. Мы намерены разобраться, может ли этот процессор быть одновременно и производительным, и энергоэффективным в широком спектре приложений. Попутно мы сравним флагманский Alder Lake и конкурирующий Ryzen 9 5950X с точки зрения соотношения производительности и потребления, а также ответим на вопрос, какой из старших 16-ядерников быстрее при условии установки для них одинакового лимита энергопотребления.
Для Core i9-12900K было выбрано четыре варианта максимального потребления:
Ryzen 9 5950X был протестирован с четырьмя иными вариантами максимального энергопотребления:
В состав тестовой системы вошли следующие комплектующие:
Настройки подсистем памяти выполнялись по XMP-профилям. Socket AM4-процессор тестировался с DDR4-3600, а Alder Lake – с DDR5-6000.
Тестирование выполнялось в операционной системе Microsoft Windows 11 Pro (21H2) Build 22000.282.0 c установленными обновлениями KB5005635 и KB5006746 и с использованием следующего комплекта драйверов:
Описание использовавшихся для измерения вычислительной производительности инструментов:
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 приложениях
При сравнении производительности флагманских процессоров, работающих в рамках различных ограничений по потреблению, картина получается неоднородной и очень любопытной. В целом можно сказать, что решение Intel избавить Core i9-12900K от значимых ограничений по потреблению имеет под собой вескую основу, ведь если запереть этот процессор в 125-ваттных рамках, он теряет в среднем порядка 13 % производительности, а в некоторых случаях снижение его быстродействия превышает и 20-процентную величину.
Впрочем, и у Ryzen 9 5950X снижение производительности при ограничении энергетических аппетитов довольно заметно. Если его насильно удерживать в пределах 105 Вт, записанных в TDP, его средняя производительность в приложениях снижается на 14 %. Однако с пределом потребления 142 Вт, который для Ryzen 9 5950X включается материнскими платами по умолчанию, падение производительности вдвое меньше. И это объясняет, чем оправдан выбор именно этой величины – в этом случае и тепловыделение не столь высоко, и снижение быстродействия не так заметно.
Но самое интересное, что выбор тех или иных ограничений по потреблению почти ничего не меняет в оценках относительного быстродействия. Если сравнивать Core i9-12900K с Ryzen 9 5950X в безлимитном состоянии, если выбирать для них ограничения потребления по TDP и даже если загонять оба процессора в одинаковые условия 105-Вт потребления, то по сути это ничего не меняет. В тех задачах, где изначально быстрее Core i9-12900K, он в любом случае остаётся лучшим выбором, а там, где лучшую производительность предлагает Ryzen 9 5950X, он также делает это с любыми вводными.
Однако из сказанного в предыдущем абзаце есть одно существенное исключение – работа процессоров в энергоэффективном режиме при ограничении энергопотребления лимитом 65 Вт. В этой ситуации Core i9-12900K проявляет себя значительно лучше конкурента: он оказывается способен сохранить две трети изначальной производительности, в то время как быстродействие Ryzen 9 5950X падает вдвое. Это – довольно убедительная иллюстрация универсальности дизайна Alder Lake, который позволяет выпускать на своей основе многоядерные экономичные процессоры. Поэтому не стоит удивляться, что среди представителей семейства Core 12-го поколения есть не только 65-ваттные, но даже 35-ваттные 16-ядерные варианты (Core i9-12900 и Core i9-12900T). При этом среди процессоров Ryzen 5000 с TDP 65 Вт максимально допустимое число ядер – лишь 12.
Рендеринг:
Обработка фото:
Работа с видео:
Перекодирование видео:
Архивация:
Шахматы:
Современные игры невозможно назвать тяжёлой с точки зрения CPU нагрузкой. Как было показано ранее, энергопотребление флагманских процессоров в играх оказывается в полтора с лишним раза ниже, чем, например, при рендеринге. Это значит, что проблема высокого тепловыделения в гораздо меньшей степени касается геймеров, чем тех, кто использует компьютер в профессиональной деятельности. И вследствие этого ограничение энергопотребления CPU в игровых системах наносит гораздо меньший ущерб производительности.
Даже если оценивать игровую производительность не по средней, а по минимальной частоте кадров, которая заметно сильнее зависит от мощности процессоров, можно констатировать, что Core i9-12900K с ограничением потребления величиной 105 Вт в среднем лишь на 2-3 % медленнее, чем при полностью отменённых пределах. Привести к заметному снижению частоты кадров может лишь активация 65-ваттного ограничения – с ним в некоторых играх, например в Hitman 3 или новом Serious Sam, минимальная частота кадров проседает более чем на 20 %.
Впрочем, Core i9-12900K переносит ограничение потребления гораздо легче, чем 16-ядерный флагманский процессор AMD. При 105-ваттном лимите система на базе Ryzen 9 5950X теряет в минимальной частоте кадров до 12 %, а 65-ваттный предел делает «красную» систему с точки зрения минимального FPS слабее на 20-30 %.
И это значит, что Core i9-12900K можно смело рекомендовать не только для обычных, но и для экономичных геймерских конфигураций, собираемых, например, в Mini-ITX-корпусах. Введение дополнительных ограничений на энергопотребление только увеличивает отрыв флагмана Intel от старшего AMD. И если в безлимитном варианте усреднённое преимущество Core i9-12900K в минимальном FPS перед Ryzen 9 5950X составляет порядка 25 % (в Full HD-разрешении на наборе из семи игр), то при 105-ваттном лимите потребления этот разрыв возрастает до 30 %, а при 65-ваттном лимите – до 38 %.
Правда, если оценивать игровую производительность не по минимальному, а по среднему FPS, то разрыв в производительности между Core i9-12900K с Ryzen 9 5950X выглядит не таким фундаментальным. Без ограничений по энергопотреблению флагманский процессор Intel впереди на 12 %, с применением лимита 105 Вт – на 15 %, а при 65-Вт ограничении – на 21 %.
В конечном итоге флагманский Alder Lake – очень гибкий процессор в смысле энергопотребления и тепловыделения. Претензии, касающиеся прожорливости, высоких температур и необходимости крайне мощного охлаждения при любом сценарии использования, вряд ли можно назвать серьёзными и обоснованными. Как показало исследование, Core i9-12900K можно назвать горячим и прожорливым лишь на небольшом подмножестве ресурсоёмких приложений, но в большинстве случаев предельное потребление 16-ядерного Alder Lake оказывается даже ниже, чем у 16-ядерного Ryzen 9 5950X.
При этом нужно понимать, что любые современные процессоры имеют возможность гибкой регулировки потребления в широких пределах. Именно из-за этого и возникают принципиальные различия в характере поведения процессоров в платформах LGA1700 и Socket AM4. В то время как AMD жёстко ограничивает потребление своих старших CPU по умолчанию, урезая при этом их производительность, Intel с флагманскими процессорами действует совсем по-другому – компания предоставляет энтузиастам максимальную производительность, задвигая экономичность на второй план. Но при этом любой владелец процессора Intel может при необходимости превратить его из чипа с потреблением, в пике достигающим 200 с лишним ватт, во вполне экономичное решение, которое можно без проблем использовать даже в компактных системах форм-фактора Mini-ITX. И это – совершенно элементарная задача, которая решается парой настроек в BIOS.
Причём можно не опасаться урезать Alder Lake по потреблению – производительность при этом снижается не слишком заметно. В первую очередь это касается игровых систем – в них Core i9-12900K с пределом производительности 241 Вт (по умолчанию) и 125 Вт (по TDP) проявляет себя практически одинаково. Впрочем, и в ресурсоёмких приложениях какого-то катастрофического падения быстродействия при двукратном снижении максимального потребления тоже не наблюдается.
Отдельно нужно заметить, что выравнивание пределов потребления Core i9-12900K и Ryzen 9 5950X не приводит к какому-то изменению в их относительной производительности. В тех задачах, где процессор Intel опережал конкурента, он остаётся быстрее и при установке более строгих ограничений. Иными словами, Core i9-12900K столь привлекателен для геймерских конфигураций отнюдь не за счёт высокого максимального потребления, он точно так же выигрывает у представителей семейства Ryzen и в энергоэффективном варианте.
И последний важный вывод касается того, что Core i9-12900K продемонстрировал отличные способности работы в широком диапазоне настроек энергопотребления. Помещённый в 65-Вт рамки Ryzen 9 5950X может потерять существенно больше половины изначальной производительности, тогда как Core i9-12900K в аналогичных условиях продолжает показывать достаточно неплохую производительность как в играх, так и при ресурсоёмкой нагрузке.