Большое тестирование процессоров Core i7: всех их вместе соберем

Компания AMD давно отказалась от попыток конкуренции с процессорами Intel в верхнем ценовом сегменте и не собирается возвращаться на этот рынок как минимум до тех пор, пока в её распоряжении не появятся принципиально новые чипы, построенные на многообещающей микроархитектуре Zen. Однако это совсем не значит, что при построении современных высокопроизводительных систем энтузиастам не приходится сталкиваться с проблемой выбора. Дело в том, что разные подходы к построению таких конфигураций допускает один только ассортимент интеловских процессоров, ведь для этой цели можно выбрать одну из двух различных платформ: LGA1151 и LGA2011-v3. И пусть Intel считает, что эти платформы относятся к принципиально разным весовым категориям, на самом деле собрать высокопроизводительный ПК, полностью отвечающий нуждам современных массовых приложений и игр, можно при выборе любого варианта. И более того, при взвешенном подходе различия в стоимости таких сборок вполне могут оказаться отнюдь не вопиющими.

Да, флагманские процессоры для платформы LGA2011-v3, такие как Core i7-6950X Extreme Edition или Core i7-6900K, отличаются космической ценой, зашкаливающей за тысячедолларовый рубеж. Однако для массовых высокопроизводительных систем они на самом деле и не нужны. Предлагаемый ими арсенал из восьми или десяти вычислительных ядер – это очень специфический актив, реально необходимый лишь при решении отдельных ресурсоёмких задач, связанных с созданием или профессиональной обработкой цифрового контента. Если же вашей целью стоит построение компьютера в первую очередь для потребления, а не для производства контента, то оптимальным выбором выступают четырёх- или шестиядерные процессоры. И как раз таки в этом случае платформы LGA1151 и LGA2011-v3 могут рассматриваться наравне друг с другом.

Действительно, актуальные шестиядерные процессоры в LGA2011-v3-исполнении, особенно если говорить о младшем представителе этого модельного ряда, отличаются по цене от старшего LGA1151-четырёхъядерника не так уж и серьёзно. На сегодня стоимость таких моделей для разных платформ различается не более чем на $100, то есть, в относительном выражении она расходится примерно на четверть. И именно этот факт способен посеять сомнения относительно того, какой из чипов более предпочтителен для современной системы: либо – старший четырёхъядерный LGA1151-процессор Core i7-6700K с частотами в районе 4,0-4,2 ГГц, либо – младший LGA2011-v3-шестиядерник Core i7-6800K с номинальной частотой 3,4-3,6 ГГц, а может быть, даже и более дорогой и скоростной шестиядерный Core i7-6850K.

Надо сказать, что некоторое время тому назад мы уже проводили подобное исследование, в котором «сталкивали лбами» присутствующие на рынке старшие четырёхъядерные и младшие шестиядерные процессоры. И результаты оказались тогда далеко не очевидными: даже несмотря на фору в виде четырёхканальной DDR4-памяти и более продвинутого контроллера PCI Express, которая имелась у платформы LGA2011-v3, при реальной нагрузке более простые четырёхъядерники нередко выходили победителями. Однако с тех пор ситуация сильно поменялась. Актуальные на тот момент процессоры в LGA1150- и LGA2011-v3-исполнении базировались на одной и той же микроархитектуре Haswell. Сегодня же сравнивать между собой следует уже новые LGA2011-v3-шестиядерники семейства Broadwell-E и четырёхъядерные процессоры Skylake для свежей платформы LGA1151. Иными словами, речь нужно вести о сопоставлении CPU, которые различаются не только по частотам, размеру кеш-памяти и числу ядер, но и обладают различной микроархитектурой. Кроме того, несколько изменилось и их ценовое позиционирование. Если раньше разрыв в стоимости младших шестиядерников и старших четырёхъядерников не превышал $50, то сегодня он стал вдвое больше.

Всё это послужило достаточным аргументом в пользу нового тестирования, в котором бы сопоставлялись старшие Skylake и младшие Broadwell-E. Заинтересованность в проведении такого сравнения возникла и у компании «Регард», охотно принявшая на себя бремя по обеспечению нашей лаборатории процессорами Broadwell-E, с которыми российское представительство Intel нам, к сожалению, помочь не смогло. И в итоге мы собрали в одном тесте несколько актуальных разнородных процессоров с ценой в диапазоне от $300 до $600: Core i7-6850K, Core i7-6800K и Core i7-6700K, а также группу попадающих в ту же категорию LGA2011-v3-процессоров прошлого поколения. Проведённое с таким набором участников исследование производительности позволит дать ответ на насущный вопрос: какой процессор стоит выбирать энтузиастам высокой производительности для сборок, ориентированных на решение типовых массовых задач?

⇡#Core i7-6850K и Core i7-6800K в подробностях

Обновление процессоров в LGA2011-v3-исполнении компания Intel провела в самом конце мая. В его рамках актуальная линейка высокопроизводительных многоядерных CPU, опиравшаяся до этого на дизайн Haswell-E, обрела более новую архитектуру Broadwell-E, имеющую общие корни с вышедшими немного ранее серверными процессорами Broadwell-EP. В результате семейство Core i7 пополнилось четырьмя новыми представителями с модельными номерами от i7-6800K до i7-6950X.

Процессоры Core i7-6950X и Core i7-6900K с десятью и восемью вычислительными ядрами соответственно мы обсуждали ранее, сегодня же подробно поговорим об оставшейся паре моделей, располагающей шестью вычислительными ядрами, – Core i7-6850K и Core i7-6800K.

Несмотря на то, что новые LGA2011-v3-шестиядерники на фоне своих старших собратьев кажутся не такими уж и продвинутыми чипами, базируются они на том же самом 14-нм полупроводниковом кристалле LCC, в котором изначально предусмотрено десять ядер. Но при производстве Core i7-6850K и Core i7-6800K четыре из десяти ядер аппаратно деактивируется. Попутно теряется и доступ к блокам кеш-памяти, относящимся к отключённым ядрам, в результате чего шестиядерники получают L3-кеш объёмом всего 15 Мбайт.

Нежелание Intel разрабатывать для Core i7-6850K и Core i7-6800K собственный полупроводниковый кристалл вполне объяснимо. Во-первых, эти процессоры дороги настолько, что их розничная цена вполне покрывает себестоимость производства крупного 14-нм кристалла с площадью 246 мм². Во-вторых, объёмы их продаж не слишком высоки, всё-таки десктопная платформа LGA2011-v3 – это нишевое предложение. В-третьих, благодаря Core i7-6850K и Core i7-6800K компания Intel получает возможность сбыта частично дефектных кристаллов, которые невозможно использовать в восьмиядерных и десятиядерных Core i7 и Xeon. Иными словами, существование Core i7-6850K и Core i7-6800K именно в таком виде для Intel выгодно.

Что же касается энтузиастов, то им тоже грех жаловаться. Ведь не будь в модельном ряду предложений вроде Core i7-6850K и Core i7-6800K, им бы пришлось платить за входной билет в экосистему LGA2011-v3 в несколько раз больше. К тому же сокращённое количество ядер даёт определённые преимущества, например возможность работы на более высоких тактовых частотах в рамках того же самого теплового пакета. Нетрудно заметить, что, в то время как номинальная тактовая частота десятиядерного Core i7-6950X составляет всего 3,2 ГГц, старший шестиядерник на том же процессорном дизайне получил паспортную частоту 3,6 ГГц.

Стоит отметить, что две шестиядерные модели Core i7-6850K и Core i7-6800K имеют между собой гораздо более серьёзные различия, чем просто немного разные частоты. Дорогая версия, Core i7-6850K – это полноценная модель, урезанная по отношению к старшим Broadwell-E лишь по числу вычислительных ядер и объёму L3-кеша. Core i7-6800K же стоит почти на $200 дешевле, и на 200 МГц более низкая тактовая частота – лишь одна из причин для такой ценовой дифференциации. Кроме этого, данный процессор снабжается упрощённым контроллером шины PCI Express, который располагает лишь 28, а не 40 линиями. В теории это ограничивает производительность мульти-GPU-конфигураций, позволяя формировать их лишь по схеме PCI Express 16x+8х. Впрочем, действительно чувствительным этот момент может стать разве только в случае объединения видеокарт AMD, которые обмениваются данными исключительно по шине PCI Express и не используют никаких соединительных мостиков.

То есть если принять во внимание современные реалии — низкую популярность CrossfireX-конфигураций, ограничение поддержки SLI в новых видеокартах NVIDIA лишь двумя GPU, использование ими новых мостиков с увеличенной пропускной способностью, а также небольшие реальные различия в производительности видеокарт при подключении по восьми и шестнадцати линиям PCI Express 3.0, то можно смело утверждать, что потеря в Core i7-6800K 12 линий PCI Express не так уж и страшна. Оставшейся мощности контроллера PCI Express должно быть достаточно для двух высокопроизводительных GPU, NVMe-накопителя и даже для дополнительных сетевых карт.

В остальном же Core i7-6800K мало отличается от Core i7-6850K. Оба эти процессора имеют полный набор оверклокерских функций, включая новые возможности по независимому управлению множителями отдельных ядер и снижению частоты при исполнении AVX-инструкций. Четырёхканальный контроллер памяти этих процессоров по сравнению с контроллером памяти Haswell-E улучшен: он поддерживает более высокие частоты DDR4 SDRAM без необходимости увеличения частоты BCLK, а также совместим с модулями памяти объёмом по 16 Гбайт. Плюс в обоих этих процессорах реализован новый форсированный одноядерный турборежим Intel Turbo Boost Max 3.0. Правда, штурмовать стандартную частоту 4,0 ГГц он позволяет лишь старшему процессору Core i7-6850K, а в младшей модели Core i7-6800K авторазгон разрешён только до 3,8 ГГц.

С рабочими режимами шестиядерников ситуация такая. Номинальная тактовая частота Core i7-6850K установлена в 3,6 ГГц. В реальности же под многопоточной нагрузкой чаще всего приходится видеть рабочую частоту на уровне 3,7 ГГц.

Стоит отметить, что у нашего экземпляра Core i7-6850K оказалось достаточно высокое напряжение питания – 1,174 В. Это существенно выше напряжений, которые мы видели у его более многоядерных собратьев. И более того — при малопоточной нагрузке, когда частота Core i7-6850K может подниматься до 4,0 ГГц за счёт работы технологий Turbo Boost второй и третьей версии, напряжение питания поднимается ещё сильнее – до величины 1,283 В.

Для младшей модели Core i7-6800K паспортная частота составляет 3,4 ГГц. Однако на практике даже при многопоточной нагрузке этот процессор работает на частоте 3,5 ГГц. Напряжение питания в этом состоянии для нашего экземпляра составило 1,146 В.

При снижении интенсивности нагрузки до однопоточного режима частота возрастает до 3,8 ГГц с одновременным повышением напряжения питания до 1,25 В.

Частота работы встроенного в процессор северного моста у обоих шестиядерников поколения Broadwell-E составляет 2,8 ГГц, что немного ниже частоты северного моста у Haswell-E. Это служит причиной небольшого увеличения латентности кеш-памяти третьего уровня у процессоров нового поколения. В качестве иллюстрации этого факта можно привести результаты бенчмарка AIDA64 Cachemem, выполненного на процессорах Broadwell-E и Haswell-E, работающих на одной и той же частоте 4,0 ГГц.

Haswell-E, 4,0 ГГц

Broadwell-E, 4,0 ГГц

Как видите, одними различиями в скорости работы L3-кеша дело не ограничивается. У Broadwell-E немного выше и задержки при работе с памятью. Однако частично это компенсируется возросшей скоростью записи в память.

Судя по характеристикам, новые шестиядерники Core i7-6850K и Core i7-6800K семейства Broadwell-E приходят на смену процессорам Core i7-5930K и Core i7-5820K. Они предлагают почти такие же базовые характеристики и имеют похожую стоимость. Однако новые процессоры производятся по более совершенному технологическому процессу с разрешением 14-нм, что наделяет их чуть более высокими частотами, достижимыми в рамках того же самого 140-ваттного теплового пакета. В результате шестиядерные представители семейства Broadwell-E обходят похожие Haswell-E примерно на 100 МГц, плюс в них добавлен форсированный одноядерный турборежим Intel Turbo Boost Max 3.0. Преимущество не особенно заметное, но не стоит забывать и о небольшом росте удельной производительности, обеспечиваемом микроархитектурой Broadwell.

Всё это в сумме дало Intel достаточные основания для того, чтобы установить на Core i7-6850K и Core i7-6800K более высокие цены по сравнению с аналогичными процессорами Haswell-E. Рекомендованная цена Core i7-6850K составляет $617, и это на $34 дороже Core i7-5930K, а Core i7-6800K оценён в $434, что превышает официальную стоимость Core i7-5820K на $45.