Обзор процессора Core i7-4790K: тестирование Devil’s Canyon

Буквально полтора месяца назад компания Intel обновила линейку своих процессоров для персональных компьютеров. Масштабное улучшение спецификаций затронуло почти всё семейство Haswell, включая и предложения для настольных систем в LGA1150-упаковке. Однако процессоров для энтузиастов, имеющих в своём обозначении литеру K, акция Haswell Refresh не коснулась. Дело тут вовсе не в том, что Intel решила в очередной раз оставить элитную часть компьютерного сообщества без своего внимания и заставить её и дальше довольствоваться моделями Core i7-4770K и Core i5-4670K. Напротив, компания взяла дополнительную паузу для подготовки улучшенных оверклокерских модификаций, обладающих совершенно уникальными свойствами, – Devil’s Canyon. И вот теперь наконец эти флагманские CPU для платформы LGA1150 готовы выйти на рынок.

Появление процессоров Devil’s Canyon, которые поддерживают разгон и предназначаются для высокопроизводительных настольных систем, мы можем только приветствовать. Последние несколько лет рынок десктопов находится под серьёзным давлением со стороны мобильного сегмента. Продажи настольных систем сокращаются, и это влечёт за собой переключение интересов разработчиков с CPU для компьютеров традиционных форм-факторов на экономичные и энергоэффективные архитектуры, использующиеся в компактных ноутбуках, планшетах, смартфонах и всевозможных гибридных устройствах. Например, прошлый раз мы писали про оверклокерские продукты компании Intel осенью прошлого года, причём речь тогда шла о процессорах Ivy Bridge-E, которые, откровенно говоря, не несли в себе ничего нового и предлагали лишь инкрементальную модификацию старой платформы LGA2011. Не кажутся прорывом и вышедшие год назад процессоры Haswell, которые по сравнению с предшественниками серии Ivy Bridge не слишком заметно увеличили свою производительность и к тому же получили ощутимо худший разгонный потенциал. Фактически последней новинкой Intel, которую вспоминают тёплыми словами все без исключения приверженцы настольных систем, остаётся Sandy Bridge. Отличной иллюстрацией отсутствия привлекательных для передовой части пользователей десктопов предложений с начала 2011 года выступает тот факт, что многие из них до сих пор продолжают использовать платформы, основанные на процессорах Core второго поколения, и не собираются вкладываться в их модернизацию.

Однако, к счастью, Intel всё же не забыла о существовании прослойки энтузиастов настольных компьютеров, стремящихся оставаться на переднем краю технологий. Не так давно к Intel пришло понимание, что эта аудитория почти полностью состоит из её либо идейных, либо вынужденных поклонников, которым так или иначе требуется особое внимание. Поэтому теперь Intel решила усилить акценты на продуктах для оверклокеров, в результате чего и появился Devil’s Canyon.

Любопытно, что столь неожиданный разворот в сторону продвинутых пользователей десктопов произошёл у Intel совсем недавно – в декабре прошлого года. Именно тогда проекту Devil’s Canyon в компании был дан зелёный свет на самом верхнем уровне. Перед разработчиками была поставлена достаточно сложная задача: требовалось в сжатые сроки создать принципиально новый оверклокерский процессор, который получил бы существенно более высокие тактовые частоты и лучший разгонный потенциал, но при этом не утратил бы совместимости с уже имеющейся экосистемой и не выходил бы за рамки привычного теплового пакета. И эта задача была решена: представленные в начале этого месяца процессоры класса Devil’s Canyon отвечают всем сформулированным условиям. Конечно, они не идеальны, так как для ускорения вывода продукта на рынок разработчикам пришлось идти на многочисленные компромиссы, но следует понимать, что Devil’s Canyon – это лишь предвестник более интересных оверклокерских продуктов, которые продолжат выходить в течение предстоящих осени и зимы.

Впрочем, давайте не будем отвлекаться от основной темы этого обзора и посмотрим, чем же вознамерилась порадовать энтузиастов Intel прямо сейчас. В наших руках оказался старший из Devil’s Canyon – Core i7-4790K.

⇡#Подробнее о Core i7-4790K

Если говорить коротко, то процессоры Devil’s Canyon – это Haswell Refresh для оверклокеров. В них нет никаких усовершенствований на уровне микроархитектуры, и их превосходство над предшественниками обуславливается лишь такими инженерными решениями, которые можно было бы осуществить без углубления в нутро процессора. Но в то время как Haswell Refresh отличаются от Haswell «первой волны» только незначительно возросшими тактовыми частотами, принципиальных отличий Devil’s Canyon от прошлых оверклокерских Haswell целых три.

Во-первых, это, конечно же, тактовые частоты. Если говорить конкретно о модели Core i7-4790K, то рост её частоты выглядит очень внушительно. Этот процессор рассчитан на работу на 4 ГГц, а в турборежиме способен разгоняться до 4,4 ГГц. Таким образом, благодаря Devil’s Canyon в линейке десктопных процессоров Intel появились продукты, уверенно преодолевшие 4-гигагерцевую отметку. При этом расчётное тепловыделение Core i7-4790K почти не увеличилось: его тепловой пакет установлен на отметке 88 Вт, что всего на 4 Вт выше TDP существовавших до сих пор старших процессоров Haswell. Такое изменение тепловых характеристик будет почти незаметным для конечных пользователей: Core i7-4790K сохраняет полную совместимость с имеющимся парком материнских плат для LGA1150 и систем охлаждения средней и высшей ценовой категории.

Во-вторых, в процессорах Devil’s Canyon производитель изменил состав теплопроводящего материала, находящегося между полупроводниковым кристаллом и процессорной крышкой. Данный шаг является прямым ответом на критику оверклокеров, выражавших недовольство плохой теплопроводностью внутреннего термоинтерфейса старых Haswell, из-за которого процессорные ядра перегревались даже в системах с очень производительными системами охлаждения. Впрочем, радость от произошедшей перемены полной всё-таки не будет. Дело в том, что наиболее эффективный способ сопряжения кристалла и крышки – через бесфлюсовую пайку – в Devil’s Canyon так и не вернулся. Фактически Intel просто заменила один сорт термопасты другим. Новый материал, названный в документации NGPTIM (Next-Generation Polymer Thermal Interface Material – «полимерный термоинтерфейсный материал нового поколения»), отличается своим химическим составом и имеет лучшую, чем раньше, теплопроводность. Однако очевидно, что для достижения максимальных результатов разгона радикальным энтузиастам придётся «скальпировать» и Devil’s Canyon.

В-третьих, в Devil’s Canyon некоторые изменения были внесены в систему питания процессора. С целью улучшения стабильности питающих напряжений Intel разработала новую схему электрической обвязки, что нашло отражение в появлении на «брюшке» процессора дополнительных конденсаторов.

При всём при этом полупроводниковое ядро Haswell, используемое в Devil’s Canyon, осталось неизменным. В основе новых оверклокерских процессоров лежит всё тот же кристалл степпинга C0, который используется и в Haswell Refresh, и в обычных Haswell годичной давности. Поэтому все улучшения в частотном потенциале – это исключительно результат смены внутреннего термоинтерфейса и усовершенствования питающей схемы.

Таким образом, Core i7-4790K остаётся вполне обыденным LGA1150-процессором верхнего ценового диапазона с четырьмя процессорными ядрами и поддержкой технологии Hyper-Threading, с 8 Мбайт кеш-памяти третьего уровня, поддержкой двухканальной DDR3-памяти, со встроенным графическим ускорителем класса GT2 и с контроллером PCI Express 3.0 на 16 линий. В сравнении с прошлым оверклокерским флагманом, Core i7-4770K, и со старшим Haswell Refresh, Core i7-4790, его характеристики выглядят так:

Поскольку в Core i7-4790K нет никаких изменений на микроархитектурном уровне, он совместим с любыми LGA1150-материнскими платами как новой, девятой серии, так и старой, восьмой. Но имейте в виду: для старых плат может потребоваться обновление прошивки.

Полученный нами для тестирования экземпляр процессора Core i7-4790K функционировал в полном соответствии с заявленными спецификациями – на частоте свыше 4,0 ГГц. При активированной технологии Turbo Boost 2.0 при многопоточной нагрузке его частота составляла 4,2 ГГц, в случае же с однопоточной активностью она повышалась до обещанных 4,4 ГГц. Рабочие напряжения при этом находились в пределах 1,19-1,29 В, что, надо заметить, выше напряжений, которые свойственны как обычным Haswell, так и новым модификациям Haswell Refresh.

Следует подчеркнуть, что в Core i7-4790K, в отличие от Core i7-4770K, Intel решила не отключать технологии безопасности vPro и TXT, виртуализацию VT-d и инструкции TSX-NI. Это делает Devil’s Canyon интересным в том числе и в корпоративном секторе, пользователи из которого могут соблазниться значительно более высокими, чем у обычного Core i7-4790, тактовыми частотами.

В дополнение к сказанному остаётся лишь добавить, что Devil’s Canyon – это не только Core i7-4790K. В это семейство входит ещё два представителя: четырёхъядерный процессор без поддержки Hyper-Threading, Core i5-4670K, рассчитанный на частоты 3,5-3,9 ГГц; а также очень любопытный, благодаря своей заманчивой цене, двухъядерный Pentium G3258 – первый бюджетный интеловский процессор, ориентированный на разгон. С этими новинками мы познакомимся чуть позже, ну а пока давайте посмотрим на особенности Core i7-4790K на практике.

⇡#Тест температурного режима

Так как в плане архитектуры Devil’s Canyon абсолютно аналогичен Haswell, главный вопрос звучит так: насколько замена температурного интерфейса под процессорной крышкой смогла улучшить теплоотвод от процессорного кристалла?

Чтобы на него ответить, мы провели простой эксперимент – сравнили рабочие температуры свежего Core i7-4790K и старого Core i7-4770K при работе на одинаковой тактовой частоте с одинаковым напряжением питания. В частности, на 4,2 ГГц, которые для Core i7-4790K выступают типичной рабочей частотой, а для Core i7-4770K являются уже достаточно заметным разгоном. Напряжение у обоих CPU было выставлено на уровне 1,2 В, технология Turbo Boost 2.0 отключалась. Для отвода тепла в нашей тестовой системе использовался новый суперкулер Noctua NH-D15, установленный на процессор через термопасту Arctic Cooling MX-2. Нагрузка создавалась утилитой LinX 0.6.5, поддерживающей набор инструкций AVX2.

Следующий график отображает моментальные температуры, наблюдавшиеся во время прохождения теста и измеряемые каждые 2 секунды.

На самом деле, никакого чуда не случилось. Это при «скальпировании» Haswell и замене штатной термопасты жидким металлом можно отыграть более двух десятков градусов при высокой нагрузке. В Devil’s Canyon ничего подобного нет и в помине. Похоже, новый материал термоинтерфейса отличается от старого не слишком сильно, поэтому разница в температурах Core i7-4790K и Core i7-4770K в одинаковых условиях составляет не более 7-10 градусов. Для небольшого улучшения разгонного потенциала этого, конечно, хватит, однако серьёзного эффекта от внедрения пресловутого NGPTIM ждать явно не следует.

Кстати, разница между температурами процессоров, выпущенных с интервалом в год, вполне могла бы быть обусловлена и снижением тепловыделения, произошедшим за счёт вызревания используемого Intel для производства своих CPU 22-нм техпроцесса. Однако в данном случае влияние этого фактора минимально. Вот как выглядит измеренное параллельно с температурой энергопотребление обоих экземпляров процессоров:

Как видите, потребление Core i7-4790K и Core i7-4770K на одинаковой частоте и при одинаковом напряжении практически одинаково. Оба процессора основываются на полупроводниковых кристаллах одного и того же степпинга C0, и это находит отражение на приведённом графике. Иными словами, никаких улучшений в тепловыделении у Devil’s Canyon нет. Сильный нагрев процессоров Haswell – проблема, корни которой уходят в особенности микроархитектуры, и новые модификации CPU в этом отношении ничем не лучше старых. Шутка ли, при высокой AVX2-нагрузке потребление Haswell на частоте 4,2 ГГц превышает 150 Вт. Конечно, утилита LinX, основанная на пакете Linpack, выжимает из вычислительных ресурсов процессора все соки, в чём она мало похожа на реальные приложения. Тем не менее Core i7-4790K нуждается в качественном охлаждении даже при работе в номинальном режиме. В противном случае владельцам этой разновидности Devil’s Canyon придётся сталкиваться если не с нестабильностью, то по крайней мере с температурным троттлингом.

⇡#Разгон

Devil’s Canyon ориентированы Intel на аудиторию энтузиастов. Поэтому все процессоры, вошедшие в эту серию, и Core i7-4790K в том числе, обладают разблокированными множителями, позволяющими независимо разгонять процессор, шину, память и графическое ядро. Впрочем, ничего нового в этом списке нет, и по оверклокерским функциям Core i7-4790K подобен предшественнику из K-серии, Core i7-4770K.

Прошлые Haswell с разблокированным множителем вызывали у оверклокеров несколько пренебрежительное отношение. Виной тому высокий нагрев, из-за которого максимальная частота, пригодная для повседневного использования процессора, не превышала 4,3-4,5 ГГц. На фоне того, что процессоры трёхгодичной давности поколения Sandy Bridge нередко удавалось раскочегарить до частот свыше 4,8 ГГц, это выглядело как определённый шаг назад.

Но Devil’s Canyon позиционируется Intel как «работа над ошибками» в первую очередь в части теплосъёма с процессорного кристалла. То есть производитель прямо обещает, что новые CPU должны греться меньше и за счёт этого покорять более высокие частоты без какого-либо хирургического вмешательства (скальпирования) и замены внутреннего термоинтерфейса. Впрочем, определённые сомнения в значительности произошедших улучшений у нас возникли с самого начала. Во-первых, уже при работе на номинальной частоте Core i7-4790K использует очень высокие напряжения, достигающие 1,29 В в турборежиме. При этом устанавливать на Haswell для длительного использования напряжения свыше 1,3 В во избежание деградации полупроводникового кристалла раньше не советовала даже сама Intel. Так что пространства для манипулирования напряжением при разгоне остаётся немного. Во-вторых, измеренные нами показатели энергопотребления Devil’s Canyon явно указывают на то, что проблема с теплоотводом для этих процессоров остается весьма критичной, а замена одного полимерного термоинтерфейса другим, как показывает практика, даёт не слишком заметный выигрыш в температурах.

Собственно, все эти опасения подтвердились и при практических экспериментах. Максимальной частотой, при которой нам удалось (причём с немалым трудом) добиться стабильной работоспособности Core i7-4790K при её проверке в LinX 0.6.5, оказалась 4,5 ГГц. Напряжение для обеспечения отсутствия сбоев в тесте пришлось установить в 1,25 В, но предельная температура при этом почти доходила до критической границы и достигала 97 градусов, даже несмотря на использование нами очень эффективного кулера Noctua NH-D15. Напомним, температурный троттлинг у представителей семейства Devil’s Canyon, так же как и у обычных Haswell, включается при 100 градусах.

На самом деле это – очень печальный результат. Получается, что Core i7-4790K в разгоне не сильно лучше, чем его оверклокерский предшественник, Core i7-4770K. Простой смены химического состава полимерного термоинтерфейса недостаточно, чтобы сделать из Haswell новый Sandy Bridge, и нам остаётся только надеяться, что бесфлюсовая пайка полупроводникового кристалла к процессорной крышке легкоплавким индиевым припоем вернётся в будущих LGA1150-продуктах для энтузиастов поколения Broadwell.

Надо сказать, что наш результат разгона Core i7-4790K – 4,5 ГГц – может показаться слишком низким на фоне того, что многие зарубежные источники указывают на возможность разгона этого процессора до 4,6-4,7 ГГц или даже сильнее. Однако ничего странного в этом нет – применяемая нами для проверки стабильности системы утилита LinX 0.6.5 за счёт активного задействования AVX2-инструкций создаёт очень высокую нагрузку, серьёзно прогревающую процессор. Если же, например, взять для проверки прошлую версию этой утилиты (0.6.4), которая вместо AVX2 использует AVX-команды, то работоспособности нашего экземпляра Core i7-4790K можно добиться и на частоте 4,6 ГГц при напряжении питания 1,275 В. С такими установками процессор оказывается способен пройти все наши тесты производительности и при общеупотребительном использовании не показывает никаких признаков нестабильности.

Впрочем, как бы то ни было, все проблемы Haswell, проявляющиеся при разгоне, переехали и в Devil’s Canyon. При возникновении нагрузки температура процессорных ядер возрастает резко и значительно, а её удержание в допустимых рамках требует недюжинных усилий. Как и раньше, наращивание производительности системы охлаждения помогает не слишком сильно, и совершенно очевидно, что узким местом в отводе тепла от процессорного кристалла остаётся термоинтерфейсный материал, расположенный под крышкой.