Состоявшийся пару месяцев назад выпуск десктопных процессоров Broadwell-DT прошёл практически незамеченным. Их ассортимент в LGA1150-исполнении включает всего две достаточно дорогие четырёхъядерные модели, которые практически не превосходят по производительности предшественников поколения Haswell, имеют сниженное до 65 Вт типичное тепловыделение, невысокие тактовые частоты, а также характеризуются достаточно посредственным разгоном. Фактически Broadwell-DT примечателен только своим графическим ядром GT3e, которое усилено дополнительным 128-мегабайтным eDRAM-кешем и является самой производительной интегрированной графикой на сегодняшний день. Очевидно, что с таким сочетанием характеристик LGA1150-версии Broadwell могут претендовать на интерес со стороны лишь узкого круга потребителей, которые заинтересованы в построении очень специфичных систем ультракомпактного форм-фактора, не оборудованных внешней видеокартой.
Зачем Intel понадобилось выпускать процессор со столь неоднозначными характеристиками? Ответ на этот вопрос мы видим сегодня, и имя ему — Skylake-S. Дело в том, что практическое внедрение Broadwell – первой 14-нм микроархитектуры компании Intel – пошло не совсем по расписанию. Столкнувшись при вводе в строй очередного технологического процесса с серьёзными проблемами производственного характера, Intel была вынуждена отложить начало массового выпуска Broadwell на несколько месяцев. Более-менее отладить 14-нм технологию компании удалось лишь к третьему кварталу прошлого года, но выход годных четырёхъядерных полупроводниковых кристаллов ещё долго не мог достичь приемлемой величины и после этого. В результате производительные версии Broadwell смогли увидеть свет только в начале текущего лета – почти на год позже, чем по изначальному плану.
Между тем разработка следующего за Broadwell поколения микроархитектуры, Skylake, продвигалась своим чередом. И в итоге получилось так, что выпуск десктопных Broadwell практически совпал по времени с моментом готовности Skylake. В этой ситуации Intel приняла принципиальное решение не отодвигать анонс разработанного в рамке фазы «так» нового поколения своих процессоров, которые привносят более прогрессивную архитектуру с многочисленными улучшениями в производительности и энергопотреблении. Вместо этого было решено пожертвовать жизненным циклом моделей фазы «тик» – десктопных Broadwell. Именно поэтому они и были спозиционированы таким образом, чтобы не оттягивать на себя внимание энтузиастов, для которых главными новинками лета 2015 года должны стать процессоры Skylake-DT и приходящая вместе с ними новая платформа LGA1151.
Ставка микропроцессорного гиганта на Skylake вполне понятна: по мнению самой компании, процессоры этого поколения – наиболее значительная новинка за последнее десятилетие. И они, безусловно, заслуживают столь высокой оценки за свою энергоэффективность и способность стать катализатором повсеместного внедрения различных беспроводных технологий. Однако немалое значение для Intel имеют и классические процессоры Skylake-S, ориентированные на настольные системы. Несмотря на то, что продажи персональных компьютеров в последние несколько лет чувствуют себя далеко не лучшим образом, в сегменте высокопроизводительных игровых систем наблюдается бурный рост. Как энтузиасты со стажем, так и новое поколение геймеров с воодушевлением окунулись в современные высокотехнологичные развлечения – масштабные сетевые 3D-игры, онлайн-стриминг и виртуальную реальность. Всё это требует применения высокопроизводительных систем, и процессоры Skylake-S вместе с новой платформой LGA1151 способны предложить необходимые для этих целей ресурсы.
Именно с прицелом на такую продвинутую аудиторию Intel и решила построить вывод на рынок своих новых 14-нм процессоров. В то время как внедрение Broadwell начиналось с ультрамобильных применений, со Skylake всё происходит наоборот. Сегодня на крупнейшей в Европе выставке интерактивных игр и развлечений Gamescom компания представляет флагманские десктопные процессоры Skylake-S, относящиеся к K-серии; через две недели, в рамках очередной сессии Intel Developers Forum, будут рассказаны подробности о микроархитектуре Skylake; а в течение сентября — октября дизайн Skylake найдёт своё место уже и в массовых десктопных, мобильных, ультрамобильных и серверных процессорах. Сегодня мы имеем возможность рассказать о производительности и особенностях старших моделей Skylake-S для LGA1151-систем: Core i7-6700K и Core i5-6600K.
⇡#Микроархитектура Skylake: первый взгляд
К сожалению, о новой микроархитектуре Skylake на данный момент известно совсем немногое. Intel не сообщает подробностей об особенностях внутреннего строения новых процессоров, выставляя Core i7-6700K и Core i5-6600K как некие «чёрные ящики», которые можно опробовать в деле, но нельзя открыть. Максимум, о чём можно говорить с определённой долей уверенности, так это о том, что микроархитектура их вычислительных ядер содержит достаточно солидное число усовершенствований по сравнению с Haswell и Broadwell.
Во-первых, Intel относит Skylake к фазе «так», на которой обычно вводится в строй новая микроархитектура. Во-вторых, обуславливает глубинные изменения и тот факт, что серверные модификации Skylake должны получить поддержку 512-битных векторных инструкций AVX-512.
Внедрение поддержки таких инструкций неминуемо требует переделки под работу с более «широкими» данными исполнительных устройств и системы кеширования. И поэтому вполне логично ожидать, что Skylake получит прибавку в производительности, заметную в том числе и при работе с более традиционными 256-битными векторными командами.
Для подтверждения этой гипотезы мы провели наше традиционное испытание в синтетических бенчмарках, предлагаемых утилитой SiSoftware Sandra 21.42. Данный набор тестов использует сравнительно простые алгоритмы, а значит, результат в них не зависит от производительности подсистемы памяти и хорошо иллюстрирует именно вычислительную производительность процессорных ядер. Для наглядности показатели четырёхъядерного Skylake сопоставляются с результатами аналогичных Haswell и Broadwell, работающих на одинаковой фиксированной тактовой частоте 4,0 ГГц.
Предположения полностью подтверждаются. В мультимедийных тестах, использующих AVX2- или FMA-инструкции Skylake показывает на 25-30 % более высокую производительность по сравнению с равночастотным Haswell. К сожалению, подобного прироста в скорости нет на обычных арифметико-логических операциях, но и имеющиеся улучшения могут дать весьма неплохой эффект в реальных приложениях. Тем более что одним только ускорением векторных инструкций дело не ограничивается: в Skylake стала быстрее — и заметно! — кеш-память.
Практическая пропускная способность кеш-памяти второго и третьего уровня в Skylake выросла примерно на 45 процентов. Правда, при этом следует иметь в виду, что латентность кеша осталась на прежнем уровне.
| Латентность кеша, такты | |||
|---|---|---|---|
| Haswell | Broadwell | Skylake | |
| L1D-кеш | 4 | 4 | 4 |
| L2-кеш | 12 | 12 | 12 |
| L3-кеш | 21 | 23 | 21 |
Таким образом, благодаря микроархитектурным улучшениям, подробности о которых мы узнаем только через две недели, процессоры Skylake-S имеют возросший показатель IPC (число инструкций, исполняемых за такт) и обеспечивают более высокую удельную производительность по сравнению со своими предшественниками. Сама же Intel обещает примерно 10-процентное превосходство новинок над представителями семейства Haswell образца прошлого года и 30-процентое преимущество перед Ivy Bridge в реальных приложениях.
⇡#Skylake-S и поддержка DDR4 SDRAM
Одно из основных нововведений, реализованных в процессорах Skylake, — принципиально новый контроллер памяти. С появлением этих процессоров основным используемым в современных настольных ПК типом памяти становится DDR4 SDRAM, которую мы уже имели возможность опробовать в платформе LGA2011-v3.
Правда, процессоры Skylake-S в отличие от Haswell-E обладают немного иным контроллером памяти: он двухканальный и может работать не только с модулями DDR4, но и сохраняет обратную совместимость со стандартом DDR3L. Впрочем, это не означает, что Skylake-S сможет работать и с теми и с другими модулями одновременно, ведь материнские платы будут оснащаться либо одним, либо другим типом слотов DIMM. Причём Intel настоятельно рекомендует своим партнёрам в новых платформах применять исключительно DDR4 SDRAM, так что материнских плат нового поколения с поддержкой DDR3L будет немного, и все они, скорее всего, будут позиционироваться как бюджетные решения. Типичные же материнки для Skylake-S получат по четыре слота DDR4 DIMM, попарно подключенных к двухканальному контроллеру памяти процессора.
Формально процессоры Skylake-S совместимы с DDR4-2133, однако на практике они способны работать и с гораздо более быстрыми модулями. Не следует удивляться, что производители высокоскоростной памяти для энтузиастов уже анонсировали комплекты с частотой вплоть до DDR4-4000 – даже такие сверхскоростные варианты со Skylake-S вполне работоспособны. Новый контроллер памяти обладает изрядной гибкостью: он поддерживает огромное число делителей, позволяет изменять частоту памяти с шагом 100/133 МГц, а также сохраняет устойчивость при весьма солидном ускорении шины памяти.
Отдельно Intel подчёркивает, что все комплекты памяти, которые были сертифицированы для работы в четырёхканальном режиме с Haswell-E, смогут без проблем работать и со Skylake-S. Причём заполнение всех четырёх слотов DIMM в системах на базе Skylake-S не приведёт ни к каким негативным эффектам, а, напротив, позволит получить оптимальную производительность. Иными словами, проблем с доступностью памяти для новых CPU не предвидится.
Впрочем, большинство энтузиастов относится к DDR4 достаточно прохладно. По сравнению с DDR3 эта память работает на более высоких частотах, благодаря чему она может обеспечить гораздо лучшую пропускную способность, однако при этом её латентность заметно выше. Чтобы проиллюстрировать всё это, при помощи бенчмарков из пакета SiSoftware Sandra 21.42 мы проверили практические характеристики подсистемы памяти Skylake-S, укомплектованной модулями DDR4 SDRAM с различной скоростью. Для сравнения рядом приводятся результаты, полученные в аналогичной системе с процессором Haswell и привычной памятью типа DDR3 SDRAM.
Как нетрудно заметить, DDR4 SDRAM действительно обеспечивает более высокую пропускную способность. Она продолжает масштабироваться синхронно с частотой, то есть модули DDR4 с более высокой задекларированной скоростью всегда смогут обеспечить лучшую полосу пропускания по сравнению с DDR3. И это – несомненное преимущество новой технологии. Однако латентность серьёзно повысилась. Как видно из диаграмм, такие же, как у DDR3-1866, задержки можно получить лишь при установке в систему модулей класса DDR4-3000, которые относятся к числу премиальных оверклокерских предложений. Иными словами, переход с DDR3 на DDR4 пока не несёт очевидных плюсов. В каких-то аспектах быстродействия системы нового поколения от использования иной технологии памяти выиграют, но в каких-то и проиграют.
Правда, не стоит упускать из виду, что с выходом Skylake внедрение DDR4 в массовых системах должно заметно ускорить продвижение этой технологии. Так что недорогие и скоростные модули DDR4 SDRAM, которые будут превосходить память предшествующего стандарта во всех аспектах, могут приобрести широкое распространение уже в самом ближайшем будущем.
⇡#Платформа LGA1151 и чипсет Intel Z170
Выход поколения интеловских CPU для настольных систем, разработанных в рамках фазы «так», всегда сопровождается сменой процессорного разъёма. Skylake-S – не исключение. Одновременно с этими процессорами в обиход входит и новый сокет – LGA1151. По габаритам, внешнему виду и числу контактов он почти не отличается от предыдущей версии — LGA1150, однако на самом деле его появление связано отнюдь не с желанием Intel в очередной раз заставить пользователей совершить полную модернизацию платформы.
Слева – LGA1150; справа – LGA1151
Электрически LGA1151 имеет значительные отличия. Они связаны с появлением в Skylake-S поддержки памяти стандарта DDR4, удалением из процессора встроенного преобразователя питания (FIVR) и внедрением новой скоростной шины, связывающей CPU с набором системной логики.
Прошлые интеловские чипсеты, применяющиеся с процессорами поколений Haswell и Broadwell, нередко вызывают нарекания из-за того, что они и сами не предоставляют достаточное число высокоскоростных интерфейсов, и серьёзно ограничивают возможности по их добавлению в систему через внешние контроллеры. Корни этой проблемы — в шине DMI 2.0, связывающей CPU с набором логики. Её пропускная способность составляет всего 2 Гбайт/с (в каждую сторону), что ограничивает полосу пропускания, которую могут получать в своё распоряжение подключаемые через чипсет устройства.
В процессорах Skylake-S для настольных систем Intel наконец реализовала новую версию этой шины – DMI 3.0, которая теперь базируется на протоколе PCI Express 3.0 и имеет увеличенную до 3,9 Гбайт/с (в каждую сторону) пропускную способность. Такое изменение стало хорошим фундаментом для пересмотра функциональности наборов логики, и благодаря этому чипсеты для Skylake-S, имеющие кодовое имя Sunrise Point и относящиеся к сотой серии, получили заметно более широкий набор возможностей.
Семейство чипсетов сотой серии для настольных вариантов Skylake-S включает в себя как минимум шесть версий, различающихся по позиционированию и характеристикам. Но сегодня, вместе с анонсом флагманских четырёхъядерных процессоров, Intel представляет общественности лишь самый старший набор логики с максимальными спецификациями и поддержкой разгона – Intel Z170.
Как видно из блок-схемы, этот набор логики принципиально отличается от своих предшественников появлением поддержки шины PCI Express 3.0 и увеличением количества портов USB 3.0. Однако, к сожалению, пока Intel воздержалась от интеграции в набор логики контроллера USB 3.1 и такие высокоскоростные порты, очевидно, будут реализовываться на платах через дополнительные чипы. Впрочем, в этом нет особой проблемы – число поддерживаемых линий PCI Express в Intel Z170 выросло до 20, и этого должно с лихвой хватить и на всякие добавочные контроллеры, и на разветвлённые скоростные интерфейсы для подключения твердотельных накопителей.
Исходя из потребностей современных интерфейсов, у типичной материнской платы на базе Z170 будет отведено по четыре линии PCI Express 3.0 на каждый разъём M.2 или порт U.2, по две линии – на каждую пару USB 3.1-портов и по одной линии – для каждого гигабитного LAN-контроллера. Но даже исходя из этой арифметики понятно, что 20 линий PCI Express 3.0 хватит не только на оснащение материнки всеми необходимыми дополнительными интерфейсами, но и на добавочные слоты PCIe 3.0 x4 или даже PCIe 3.0 x8. Иными словами, благодаря набору логики Intel Z170, производители LGA1151-плат могут придать им заметно более широкие возможности по сравнению с материнками, предназначенными для Haswell или Broadwell, не прибегая к ухищрениям вроде концентраторов PCI Express.
Кстати, не стоит забывать, что помимо 20 линий PCI Express 3.0, набор логики Z170 предлагает также шесть традиционных портов SATA 6 Гбит/с и 10 портов USB 3.0, для реализации которых никакие дополнительные чипы вообще не требуются.
На этом преимущества новых наборов логики не заканчиваются. Важное обновление затронуло и технологию Intel Rapid Storage, возможности которой в LGA1151-чипсетах существенно расширились. Так, в ней появилась поддержка NVMe-накопителей, а, кроме того, объединять в RAID-массивы теперь можно и SSD, подключенные в систему по шине PCI Express через разъёмы SATA Express, M.2, U.2 или напрямую.
Таким образом, процессоры Skylake привлекательны не только новой микроархитектурой с возросшей удельной производительностью и поддержкой более скоростной и прогрессивной памяти, но и тем, что вся платформа в целом стала заметно лучше и функциональнее.
⇡#Core i7-6700K и Core i5-6600K: подробности
Skylake-S: процессор Core i7-6700K сверху и снизу
Сегодня компания Intel представляет лишь два процессора, венчающие LGA1151-линейки Core i7 и Core i5 – Core i7-6700K и Core i5-6600K. Это – два четырёхъядерника, которые имеют максимальные тактовые частоты для носителей дизайна Skylake-S и позволяют разгон.
| Core i7-6700K | Core i5-6600K | |
|---|---|---|
| Кодовое имя | Skylake-S | Skylake-S |
| Ядра/потоки | 4/8 | 4/4 |
| Технология Hyper-Threading | Есть | Нет |
| Тактовая частота | 4,0 ГГц | 3,5 ГГц |
| Максимальная частота в турбо-режиме | 4,2 ГГц | 3,9 ГГц |
| Разблокированный множитель | Есть | Есть |
| TDP | 91 Вт | 91 Вт |
| HD Graphics | HD Graphics 530 | HD Graphics 530 |
| Частота графического ядра | 1150 МГц | 1100 МГц |
| L3-кеш | 8 Мбайт | 6 Мбайт |
| Поддержка DDR4 | Два канала DDR4-2133 | Два канала DDR4-2133 |
| Поддержка DDR3 | Два канала DDR3L-1600 | Два канала DDR3L-1600 |
| Линии PCI Express 3.0 | 16 | 16 |
| Технологии vPro/TSX-NI/TXT/VT-d | TSX-NI и VT-d | TSX-NI и VT-d |
| Расширения набора инструкций | AVX 2.0 | AVX 2.0 |
| Упаковка | LGA 1151 | LGA 1151 |
| Рекомендованная цена | $350 | $243 |
Старший процессор Core i7-6700K имеет номинальную тактовую частоту 4 ГГц. При этом технология Turbo Boost при невысокой нагрузке способна увеличивать эту частоту до 4,2 ГГц. Это означает, что Core i7-6700K несколько уступает по частотам старшему процессору серии Devil’s Canyon, Core i7-4790K. Но объём кеш-памяти третьего уровня в новом Core i7-6700K остался неизменен – 8 Мбайт.
Скриншот диагностической утилиты позволяет сделать ещё несколько интересных наблюдений относительно Core i7-6700K. Во-первых, этот 14-нм процессор использует сравнительно высокое напряжение питания (наш образец работал при 1,2 В). Получается, что, несмотря на совершенствование техпроцесса, в CPU для производительных систем, которые должны функционировать на достаточно высоких частотах, производителю приходится заметно поднимать напряжение. В этой связи не вызывает удивления тот факт, что тепловой пакет новинки вырос до 91 Вт даже вопреки тому, что из неё убрали встроенный преобразователь питания (FIVR), который в платформе LGA1151 вернулся на материнскую плату.
Обратить внимание стоит и на изменение организации кеш-памяти второго уровня. Теперь в ней реализована 4-канальная ассоциативность (раньше была 8-канальная). Это отчасти объясняет тот факт, что L2-кеш в Skylake работает быстрее, чем в предшествующих процессорах. Но не стоит забывать, что уменьшение ассоциативности несёт с собой и негативный эффект – увеличивается число промахов.
Второй процессор из представленных сегодня десктопных Skylake-S – Core i5-6600K. Как и раньше, его принадлежность к семейству Core i5 означает наличие четырёх вычислительных ядер, но, в отличие от 6700K, без поддержки Hyper-Threading. Кроме этого, L3-кеш в Core i5-6600K традиционно урезан до 6 Мбайт.
Номинальная тактовая частота Core i5-6600K составляет 3,5 ГГц, а технология Turbo Boost может увеличивать её до 3,9 ГГц. Это значит, что по частотам он похож на Core i5-4690K серии Devil’s Canyon. Как и Core i7-6700K, Core i5-6600K имеет относительно высокое напряжение питания (у нашего экземпляра – на уровне 1,2 В), а его TDP — 91 Вт.
Оба представленных процессора, и Core i7-6700K, и Core i5-6600K, обладают новым встроенным видеоядром HD Graphics 530, которое относится к девятому поколению интеловской графики. Как видите, в Skylake Intel изменила нумерацию своих 3D-акселераторов и перешла с четырёхзначных на трёхзначные числа. Однако никакого скрытого смысла в таком переименовании нет: на самом деле в Core i7-6700K и Core i5-6600K установлено графическое ядро GT2, оснащенное 24 исполнительными устройствами с максимальными рабочими частотами 1,15 и 1,10 ГГц соответственно. В теории разнообразные процессоры Skylake могут комплектоваться и более мощной графикой GT3 и GT3e, однако в настольные модели, как и в Haswell, будет попадать лишь уполовиненная по числу исполнительных устройств версия графического ядра. Таким образом, представленные совсем недавно десктопные Broadwell-DT, вне всяких сомнений, останутся наиболее производительными в графическом плане CPU, поскольку в них применятся мощное ядро GT3e. Тем не менее не стоит забывать о том, что архитектура графического ядра Skylake претерпела некоторые изменения, и оно первым из интеловских GPU получило совместимость со стандартами DirectX 12, OpenGL 4.4 и OpenCL 2.0, а также полную аппаратную поддержку декодирования видео в форматах HEVC, VP8 и VP9.
Впрочем, встроенная процессорная графика энтузиастов волнует слабо. А вот что действительно заслуживает внимания, так это цена. С появлением десктопных представителей поколения Broadwell компания Intel несколько увеличила стоимость своих флагманских продуктов для энтузиастов, но, к счастью, это оказалось лишь разовой акцией. Рекомендованные цены на Core i7-6700K и Core i5-6600K вернулись на традиционный уровень — $350 и $243 соответственно (в коробочном исполнении). Таким образом, новинки должны стоить в магазинах не дороже предшественников семейства Devil’s Canyon. Убедиться в этом можно будет в ближайшие дни – поставки новых процессоров уже начались.
Правда, в коробках с оверклокерскими Skylake теперь не будет никакого кулера. Intel справедливо посчитала, что энтузиасты всё равно предпочитают использовать более производительные системы охлаждения сторонних производителей.
И кстати, с выходом Core i7-6700K и Core i5-6600K компания Intel решила кардинально переделать дизайн коробок. Теперь их лицевая сторона будет содержать минимум текстовой и графической информации, вместо которой появится радиальная цветная заливка.
В последние годы мы наблюдаем очень печальную тенденцию: с каждым обновлением процессорного дизайна оверклокерский потенциал постепенно снижается. В результате поднятая в процессорах Sandy Bridge до 5-гигагерцовой отметки планка простого разгона (без применения специальных методов охлаждения) так и остаётся недостижимой для всех их последователей. Более того, в процессорах Broadwell-DT положение ухудшилось до того, что нормальным стало считаться достижение весьма скромных частот порядка 4,2 ГГц. Всё это не внушало особого оптимизма и в отношении Skylake-S, которые выпускаются по точно такому же техпроцессу с 14-нм нормами и трёхмерными транзисторами второго поколения.
Однако реальность оказалась не столь печальной. Внесённые инженерами Intel микроархитектурные изменения улучшили частотный потенциал процессоров нового поколения, и к ним вернулась способность работы на скоростях, достаточно ощутимо превышающих номинальные. На руку оверклокерам сыграло и вынесение конвертера питания (FIVR) из процессора на материнскую плату, что, с одной стороны, увеличило ту роль, которую играет в разгоне материнская плата, но, с другой стороны, позволило реализовать качественные и мощные схемы питания CPU, рассчитанные на нагрузку, которая существенно превышает штатную.
Всё это подтвердилось в процессе практических экспериментов по разгону Skylake-S, которые мы провели, используя материнскую плату ASUS Z170-Deluxe и воздушный кулер Noctua NH-U14S с имеющимися в нашей лаборатории образцами Core i7-6700K и Core i5-6600K. В процессе испытаний увеличение рабочих частот процессоров выполнялось привычным путём – через изменение коэффициента умножения, который в процессорах K-серии традиционно не блокируется.
Старший четырёхъядерник Core i7-6700K легко смог разогнаться до частоты 4,6 ГГц. Всё что потребовалось для достижения стабильности системы в таком состоянии, – это увеличение напряжения питания на CPU до примерно 1,33 В. Правда, для поддержания постоянного уровня напряжения вновь пришлось вспомнить об опции UEFI BIOS CPU Load-Line Calibration, которая управляет обратной связью цифрового конвертера питания на материнской плате и позволяет противодействовать падению напряжения на процессоре под нагрузкой.
В таком состоянии температура CPU при тестировании стабильности в LinX 0.6.5 оставалась в пределах 93 градусов, что можно считать вполне приемлемым режимом, если принять во внимание, что троттлинг у Skylake включается при достижении уровня 100 градусов.
Второй побывавший в наших руках процессор, Core i5-6600K, разогнался немного хуже. При увеличении его напряжения питания до 1,31 В максимальная частота, при которой сохранялась стабильность, составила 4,5 ГГц.
Максимальная температура при проверке устойчивости разогнанной системы составила 89 градусов.
Стоит уточнить, что при оверклокерских экспериментах мы не ставили своей целью выжать из процессоров все соки. Достигнутые частоты — 4,5–4,6 ГГц – это такой разгон, при котором Skylake-S можно долгосрочно эксплуатировать без опасений преждевременной деградации и потери стабильности. Однако эти же экземпляры Core i7-6700K и Core i5-6600K вполне возможно было бы разогнать и на 100 МГц посильнее, если взять кулер помощнее и закрыть глаза на опасное приближение температуры к 100-градусной границе. Поэтому можно ожидать, что удачные серийные Core i7-6700K и Core i5-6600K смогут стабильно работать и на частотах порядка 4,7 ГГц при использовании мощных серийных охлаждающих систем.
Однако рассчитывать, что Skylake-S станут новой оверклокерской иконой, всё-таки не следует. Дело в том, что они имеют тот же недостаток, что и предшественники, – их теплораспределительная крышка контактирует с полупроводниковым кристаллом через слой полимерного термоинтерфейсного материала с далеко не идеальной теплопроводностью. Поэтому снимать тепло с чипов Skylake-S получается не столь эффективно, как это удавалось в процессорах поколения Sandy Bridge, где крышка соединялась с кристаллом с помощью бесфлюсовой пайки. И данный конструктивный недостаток заметно сдерживает оверклокерский потенциал новинок.
Но даже несмотря на всё это, при разгоне Skylake-S демонстрируют достаточно податливый характер. На увеличение напряжения питания они хорошо откликаются предсказуемым ростом частотного потенциала. И этот факт позволяет нам быть уверенными в том, что Skylake-S окажутся весьма востребованными инструментами в руках наиболее радикальной части оверклокерского сообщества. Привлечение экстремальных методов охлаждения наверняка позволит Core i7-6700K и Core i5-6600K обосноваться на вершинах оверклокерских рейтингов. Кроме того, неплохие результаты должно давать и практикуемое энтузиастами скальпирование Skylake с заменой интеловского полимерного термоинтерфейса другими материалами с более высокой теплопроводностью.
Кстати, дополнительную привлекательность процессорам Skylake-S как объектам для разгона придаёт ещё и то, что их, наконец, можно полноценно разгонять не только через увеличение множителя, но и путём изменения частоты базового тактового генератора – BCLK. Если раньше реально можно было задействовать лишь тройку значений этой частоты – 100/125/166 МГц (и их небольшую окрестность), то в Skylake-S поддерживается непрерывное изменение BCLK с шагом 1 МГц. Например, воспользовавшись этой возможностью, мы повторно разогнали Core i7-6700K до частоты 4,6 ГГц, не повышая его множитель свыше штатного значения 40x.
Как видите, при частоте BCLK, равной 115 МГц, немыслимой для процессоров прошлых поколений, система на базе Skylake полностью работоспособна. Фактически оверклокинг с изменением частоты базового тактового генератора теперь выполняется столь же просто, как и повышением множителя. Частоты шин PCI Express и DMI в платформе LGA1151 отвязаны от BCLK, поэтому такой разгон проводится без каких-либо осложнений. Единственное, при увеличении базовой частоты нужно не забывать увеличивать делитель для частоты DDR4 SDRAM и снижать множитель для частоты процессорного L3-кеша, так как они свою связь с BCLK сохранили.
⇡#Описание тестовых систем и методики тестирования
Оба новых четырёхъядерных процессора Skylake-S, Core i7-6700K и Core i5-6600K, мы сравнили с их предшественниками серий Core i7 и Core i5 двух предыдущих поколений — Haswell (Devil’s Canyon) и Broadwell-DT. Также в тесте принял участие и младший из процессоров Haswell-E, цена которого позволяет противопоставлять его старшему процессору Core i7-6700K, и процессор AMD FX-9590, который всё ещё претендует на то, чтобы конкурировать с представителями семейства Core i5.
Таким образом, список комплектующих, задействованных в тестировании, получился достаточно обширным:
Тестирование выполнялось в операционной системе Microsoft Windows 8.1 Professional x64 with Update с использованием следующего комплекта драйверов:
Все принявшие участие в этом тестировании интеловские процессоры испытывались дважды – не только при работе в номинальном режиме, но и при их стабильном и подходящем для долговременного использования разгоне, который достижим с применяемым нами охлаждением:
Описание использовавшихся для измерения производительности инструментов:
⇡#Производительность в комплексных тестах
Популярное тестовое приложение PCMark 8 2.0 измеряет производительность систем при типичной пользовательской нагрузке, создаваемой распространёнными приложениями. И согласно результатам, полученным в этом бенчмарке, процессоры Skylake-S способны предложить более высокое быстродействие по сравнению с их предшественниками. Правда, уровень этого преимущества нельзя назвать впечатляющим: Core i7-6700K почти не обгоняет Core i7-4790K, а разница в производительности Core i5-6600K и Core i5-4690K составляет всего 3-4 процента. Более заметное преимущество представителей поколения Skylake можно наблюдать лишь перед процессорами Broadwell, которые обладают существенно более низкой тактовой частотой из-за ограниченного теплового пакета.
Никаких принципиальных изменений нет и при разгоне. Core i7-6700K и Core i5-6600K мало отличаются по частотному потенциалу от представителей семейства Devil’s Canyon, и в результате их преимущество не выходит за пределы 5 процентов.
Бенчмарк 3DMark, оценивающий производительность графической подсистемы, выдаёт немного более позитивную для Skylake-S картину. Однако речь об убедительном преимуществе вновь не идёт. Превосходство Core i7-6700K и Core i5-6600K над предшественниками, там, где оно есть, не выходит за пределы 5-процентного уровня.
Иными словами, комплексные тесты говорят о том, что, несмотря на все улучшения в микроархитектуре и переход на новую память стандарта DDR4, процессоры нового поколения не могут обеспечить принципиального улучшения производительности современных систем — ни при их работе в номинальном режиме, ни при разгоне.
Однако существует один нюанс: реальные современные приложения, особенно направленные на работу с мультимедийным контентом высокого разрешения, могут активно использовать векторные инструкции. И это способно создать совершенно иное впечатление о новинках, ведь основные сделанные в них усовершенствования направлены именно на ускорение исполнения команд из наборов AVX2 и FMA. Поэтому давайте не будем спешить с выводами, а посмотрим на то, как ведут себя Core i7-6700K и Core i5-6600K в ресурсоёмких приложениях.
⇡#Производительность в приложениях
Комплексно охарактеризовать ситуацию несложно. В среднем процессоры Skylake-S могут предложить лишь небольшое преимущество перед предшественниками поколений Haswell и Broadwell. Однако существуют далеко не единичные частные случаи, когда уровень превосходства Core i7-6700K над Core i7-4790K и Core i5-6600K над Core i5-4690K может доходить до 10-процентов. Как и прогнозировалось, такая картина наблюдается в задачах, связанных с обработкой видео, в частности в Adobe Premiere Pro и Adobe After Effects, а также при задействовании современного кодера x265. Но в целом новое поколение процессоров, как это обычно и бывает, приносит лишь 5-процентное улучшение быстродействия.
На этом не слишком радостном фоне отдельного упоминания заслуживает производительность при разгоне, вносящая в общую картину отчётливые нотки оптимизма. Например, Core i7-6700K можно разогнать немного сильнее по сравнению с Core i7-4790K или Core i7-5775C как в относительном, так и в абсолютном выражении. И в оверклокерских системах Skylake-S демонстрирует более заметное преимущество перед предшественниками, доходящее в среднем до 12-13 процентов.
Тестирование в реальных играх редко позволяет выявить принципиальные различия между высокопроизводительными процессорами. При современной игровой нагрузке узким местом становятся не вычислительные ресурсы платформы, а её графическая подсистема. Именно поэтому в большинстве случаев совершенно безразлично, какой из процессоров используется в той или иной геймерской платформе. Количество FPS, скорее всего, от этого зависеть будет крайне незначительно. Тем не менее отказываться от тестирования в играх это повода не даёт. Просто для лучшей иллюстративности вместе с измерением игровой производительности в типичном Full HD-разрешении 1920 × 1080 с включённым полноэкранным сглаживанием мы делаем замеры и в разрешении 1280 × 800. Результаты в первом случае показывают тот уровень FPS, который можно получить в реальных условиях прямо сейчас, второй же вариант тестирования позволяет оценить теоретическую игровую производительность процессоров, которая, возможно, будет раскрыта в перспективе, если в нашем распоряжении появятся более быстрые варианты графической подсистемы.
Тесты в Full HD-разрешении
Честно говоря, увидеть какие-то значимые различия в производительности Skylake-S и процессоров предшествующих поколений тут решительно невозможно. И новинки, и десктопные Haswell или Broadwell-DT обладают вполне достаточной мощностью для того, чтобы полностью загрузить флагманскую видеокарту, а большего от них и не требуется. Иными словами, для игровых систем с производительной дискретной графикой Core i7-6700K и Core i5-6600K вполне подходят. Хотя если пристально присмотреться к результатам, то можно заметить микроскопическое отставание носителей микроархитектуры Skylake от процессоров Devil’s Canyon. Впрочем, возникнуть оно могло и не по вине процессоров, а из-за новой материнской платы с набором логики Intel Z170, BIOS которой ещё не отшлифован до безупречного блеска.
Тесты в уменьшенном разрешении
Тесты в уменьшенном разрешении позволяют лучше выявлять влияние процессоров на игровую производительность, именно поэтому мы их и проводим. Но приведённые на диаграммах результаты вряд ли можно считать позитивными для Core i7-6700K и Core i5-6600K. Дело в том, что они оказались медленнее представителей семейства Broadwell-DT, располагающих 128-мегабайтным дополнительным eDRAM-кешем, положительно влияющим на игровую производительность. В Skylake-S такого кеша нет и эти новинки могут похвастать лишь лучшим быстродействием по сравнению с Haswell, но Core i7-5775C и Core i5-5675C кажутся потенциально более интересными вариантами для геймерских систем. Впрочем, всё это не значит, что нас не удовлетворило игровое быстродействие Skylake-S. Напротив, Core i7-6700K, например, выдаёт даже более высокую частоту кадров, чем Core i7-5820K для платформы LGA2011-v3, а это – весьма впечатляющее достижение.
Процессоры Skylake производятся по современному 14-нм технологическому процессу с трёхмерными транзисторами второго поколения, однако, несмотря на это, их тепловой пакет вырос до 91 Вт. Иными словами, новые CPU не только «горячее» 65-ваттных Broadwell, но и превосходят по расчётному тепловыделению Devil’s Canyon, выпускаемые по 22-нм технологии и уживающиеся в рамках 88-ваттного теплового пакета. Причина, очевидно, состоит в том, что изначально архитектура Skylake оптимизировалась с прицелом не на высокие частоты, а на энергоэффективность и возможность использования в мобильных устройствах. Поэтому для того, чтобы десктопные Skylake-S получили приемлемые тактовые частоты, лежащие в окрестности 4-гигагерцевой отметки, пришлось задирать напряжение питания, что неминуемо отразилось на энергопотреблении и тепловыделении.
Впрочем, процессоры Broadwell-DT низкими рабочими напряжениями тоже не отличались, поэтому существует надежда на то, что 91-ваттный тепловой пакет Skylake-S получили по каким-то формальным обстоятельствам. Проверим!
На следующих графиках приводится полное потребление систем (без монитора), измеренное на выходе из розетки, в которую подключен блок питания тестовой системы, и представляющее собой сумму энергопотребления всех задействованных в системе компонентов. В суммарный показатель автоматически включается и КПД самого блока питания, однако с учетом того, что используемая нами модель БП, Seasonic Platinum SS-760XP2, имеет сертификат 80 Plus Platinum, его влияние должно быть минимальным. Для правильной оценки энергопотребления мы активировали турборежим и все имеющиеся энергосберегающие технологии.
К сожалению, потребление процессоров Skylake-S при отсутствии нагрузки мы адекватно оценить не смогли. Дело в том, что из-за ошибки в текущей версии BIOS используемая нами материнская плата ASUS Z170-Deluxe при включении полного набора энергосберегающих технологий работала крайне нестабильно, а отключение энергосберегающих состояний C-state приводило к излишнему и неоправданному росту потребления при простое CPU. Но вот при вычислительной нагрузке картина получилась следующей.
Выходит, несмотря на то, что расчётное тепловыделение у процессоров Skylake-S чуть выше, чем у Devil’s Canyon, на практике они даже немного экономичнее. Однако до Broadwell-DT им, естественно, очень далеко – предыдущее поколение интеловских процессоров получило 65-ваттный тепловой пакет совсем не напрасно. Основной же вывод таков: реальное тепловыделение и энергопотребление Core i7-6700K и Core i5-6600K не больше, чем у их предшественников поколения Haswell.
И это означает, что все старые системы охлаждения прекрасно подойдут и для новых CPU (благо взаимное расположение крепёжных отверстий на LGA1151 осталось таким же, как и раньше). Подтвердить это мы можем диаграммой, на которой приведены максимальные температуры процессорного ядра, зафиксированные при прохождении теста LinX 0.6.5. Для охлаждения во всех случаях был использован один и тот же кулер Noctua NH-D15.
Самые высокие температуры наблюдаются у процессоров Devil’s Canyon, а Skylake-S прогреваются не столь сильно, даже несмотря на то, что из-за новой производственной технологии с 14-нм нормами размер их полупроводникового кристалла уменьшился, а это неминуемо должно было затруднить отвод тепла.
⇡#Производительность встроенного графического ядра
Хотя сам факт наличия встроенного графического ядра в процессорах, нацеленных на аудиторию энтузиастов, продолжает вызывать жаркие споры, Intel от практики комплектации своих CPU интегрированным GPU отказываться не собирается. Более того, фирменное графическое ядро продолжает развиваться, приобретая новые функции и наращивая мощность. Так, в процессорах поколения Skylake эта графика стала относиться уже к девятому поколению и приобрела совместимость с программными интерфейсами DirectX 12, OpenGL 4.4 и OpenCL 2.0.
Надо сказать, что быстродействие интеловского встроенного графического ядра в последние годы растёт значительно быстрее процессорной производительности. Например, сама Intel обещает ускорение графики Skylake на достаточно впечатляющие 20-40 процентов. И в это несложно поверить – новое графическое ядро Intel HD 530, попавшее в Core i7-6700K и Core i5-6600K, обладает массивом из 24 исполнительных устройств, в то время как видеоядро Intel HD Graphics 4600, использовавшееся в настольных вариантах Haswell, располагало лишь 20 устройствами. Впрочем, не стоит забывать, что в последние поколения десктопных процессоров Intel встраивает видеоядро уровня GT2. Исключение из этого правила лишь одно – Broadwell-DT, получившие в своё распоряжение максимально производительную графику GT3e. Поэтому с точки зрения 3D-производительности Core i7-6700K и Core i5-6600K должны опережать своих предшественников поколения Haswell, но с Core i7-5775C и Core i5-5675C, где GPU обладает массивом из 48 исполнительных устройств, им тягаться не под силу.
Проиллюстрируем всё сказанное практическими примерами. На следующих далее диаграммах приводятся данные об игровой производительности встроенных GPU процессоров, принявших участие в сегодняшнем тесте. Кроме того, компанию интеловских CPU мы разбавили старшим гибридным процессором AMD A10-7870K.
Графическое ядро Intel HD Graphics 530, встроенное в процессоры Skylake-S, действительно позволяет добиться более высокой игровой производительности, чем в случае Intel HD Graphics 4600 из процессоров Haswell. Уровень преимущества составляет порядка 20-25 процентов, и в ряде случаев интеловские новинки по частоте кадров даже приближаются к показателям AMD A10-7870K. Однако безусловными лидерами в тестах интегрированной графики остаются представители семейства Broadwell-DT, как минимум в полтора раза превосходящие и Core i7-6700K, и Core i5-6600K.
Попутно с увеличением 3D-производительности графического ядра компания Intel работает и над совершенствованием его фиксированных функций, важнейшей из которых является технология QuickSync. Она обеспечивает аппаратное кодирование и декодирование видео в распространённых форматах, к списку которых в Skylake добавились VP9, VP8 и HEVC. Для наглядного тестирования скорости работы QuickSync мы воспользовались бесплатной утилитой HandBrake 0.10.2.7286, при помощи которой осуществили перекодирование тестового AVC 1080p-ролика (24 кадра в секунду, битрейт – около 10 Мбит/с) с использованием профиля iPad с сохранением высокого качества изображения.
Любопытно, что по скорости кодирования H.264-видео процессоры Skylake-S тоже проигрывают Broadwell-DT. Иными словами, встроенное в Core i7-5775C и Core i5-5675C графическое ядро Iris Pro 6200 – самый производительный интеловский GPU при нагрузке любого характера. Что же касается работы QuickSync у Core i7-6700K и Core i5-6600K, то результаты тестирования показывают, что скорость этой технологии при работе с H.264-контентом почти не изменилась по сравнению с процессорами Haswell. Так что все улучшения QuickSync в Skylake связаны с добавлением поддержки новых форматов и совершенствованием качества перекодирования, оценить которые в полной мере мы пока не можем из-за отсутствия совместимого программного обеспечения.
Да, выпуском нового поколения десктопных процессоров Skylake-S компания Intel снова сделала это! Внедрив более прогрессивную микроархитектуру, переведя производство на более совершенный техпроцесс с 14-нм нормами, добавив поддержку скоростной DDR4-памяти и существенно перетряхнув всю платформу, она смогла добиться аж пятипроцентного улучшения производительности в реальных задачах по сравнению с Haswell – позапрошлым поколением CPU.
А вы ожидали чего-то другого? Напрасно, ведь ежегодный прирост быстродействия новых решений, лежащий примерно в таких пределах, – давно сложившаяся традиция. Никаких революционных изменений в вычислительной производительности интеловских CPU, ориентированных на настольные ПК, не происходит уже очень давно. И причины этого вполне понятны: инженеры компании заняты оптимизацией разрабатываемых микроархитектур для мобильных применений и в первую очередь думают об энергоэффективности. Успехи Intel в адаптации собственных архитектур для использования в тонких и лёгких устройствах несомненны, но адептам классических настольных систем при этом только и остаётся, что довольствоваться небольшими прибавками быстродействия, которые, к счастью, пока ещё не совсем сошли на нет.
Но в случае со Skylake-S всё на самом деле не так печально. Intel пока не поделилась техническими данными об этой микроархитектуре, но в процессе тестирования нам удалось установить, что определённые аспекты производительности улучшились заметнее остальных. Очевидно, что в части быстродействия основной упор в Skylake сделан на увеличение эффективности работы с векторными инструкциями. Выполнение AVX2- и FMA-команд в этих процессорах ускорилось весьма значительно, и благодаря этому в приложениях, их использующих, а это в первую очередь программы для создания и обработки видеоконтента, прирост производительности может доходить и до 10-15 процентов.
Впрочем, помня о заявлениях Intel, что Skylake представляет собой самую значительную новинку за последнее десятилетие, мы, естественно, ожидали совсем не этого. И по факту с позиции пользователей десктопов никакой особенной значимости в Skylake-S не заметно. Более того, представленные пару месяцев тому назад процессоры Broadwell-DT для настольных систем иногда кажутся даже интереснее сегодняшних новинок. По крайней мере, в них действительно есть пусть и не слишком важные для широких масс энтузиастов, но всё же революционные нововведения, как, например, производительное графическое ядро Iris Pro 6200 и eDRAM-кеш четвёртого уровня. У Skylake-S же нет даже этого, из-за чего, в частности, Core i7-6700K и Core i5-6600K уступают Core i7-5775C и Core i5-5675C в игровой производительности как при использовании встроенного видеоядра, так и с дискретной видеокартой.
Однако, несмотря на всё вышесказанное, переход на Skylake-S не лишён смысла. Пусть эти процессоры и не оправдывают возложенных на них ожиданий в плане прироста производительности, но зато немало плюсов несёт в себе новая платформа LGA1151. И дело даже не в появившейся поддержке DDR4-памяти, действительно заслуживающие внимания варианты которой пока имеют явно запредельную стоимость, а в том, что сопровождающие выход новых CPU наборы логики наконец-то получили более скоростное соединение с процессором и поддержку большого количества линий PCI Express 3.0. В результате, LGA1151-системы могут похвастать наличием многочисленных скоростных интерфейсов для подключения накопителей и внешних устройств, которые лишены каких-либо искусственных ограничений по пропускной способности.
К тому же есть у Skylake-S и ещё одна сильная сторона – разгонный потенциал. Пока мы не располагаем обширной статистикой разгона, но, судя по всему, оказавшиеся в руках оверклокеров Core i7-6700K и Core i5-6600K будут способны работать на более высоких частотах, нежели старшие десктопные процессоры поколений Haswell или Broadwell. Для многих данный фактор может стать одним из самых весомых аргументов в пользу новинок. И поэтому, не будь модернизация системы с переходом на Skylake-S связана с необходимостью серьёзных финансовых затрат из-за смены не только процессора, но и материнской платы с памятью, Core i7-6700K и Core i5-6600K наверняка могли бы стать достаточно популярным вариантом.