Обзор процессора Core i7-7700K: Kaby Lake или Skylake Refresh

⇡#Разгон

Исследование оверклокерского потенциала – одна из самых интригующих частей сегодняшнего материала. Микроархитектурных улучшений в Kaby Lake нет, зато есть некие усовершенствования в технологическом процессе, которые направлены как раз на увеличение достижимых частот. Поэтому нет ничего удивительного в том, что многие ждали от Core i7-7700K оверклокерского чуда. К тому же масла в огонь подливали и предварительные сообщения, будто новинка сможет легко брать 5-гигагерцевую планку без применения специальных методов охлаждения.

Но на практике всё оказалось далеко не так просто. Да, частотный потенциал Kaby Lake действительно стал выше. Прирост в номинальных тактовых частотах на 200-300 МГц нашёл соответствующее отражение и в разгоне, и Kaby Lake действительно способны работать на более высоких частотах, чем Skylake. Так, с использованием обычного воздушного охлаждения из Core i7-7700K можно выжать на 200-400 МГц больше, чем из среднестатистического Core i7-6700K.

Слева – Core i7-7700K (Kaby Lake), справа – Core i7-6600K (Skylake)

Однако есть две существенные проблемы, которые достались новым процессорам по наследству от их предшественников. Во-первых, никуда не делся неудачный термоинтерфейс между процессорным кристаллом и крышкой. В Kaby Lake используется тот же самый полимерный материал, что и раньше, с теплопроводностью на уровне пасты КПТ-8. То есть по современным меркам штатный интеловский термоинтерфейс явно не заслуживает того, чтобы называться эффективным, и с возложенной на него ответственной ролью он справляется плохо. Во-вторых, серийные процессоры поколения Kaby Lake сильно разнятся по качеству полупроводниковых кристаллов. Номинальное напряжение (VID), которое выступает основным мерилом этого качества, может различаться от процессора к процессору на величину вплоть до 0,15 В, и это приводит к тому, что одни экземпляры нагреваются до критических температур при достаточно небольшом разгоне, а другие – способны работать в благоприятном температурном режиме при куда более существенном приросте частоты. Иными словами, успех в покорении психологически важной планки в 5,0 ГГц во многом зависит от возможности выбрать при покупке более удачный процессор с наименьшим значением VID.

Нам при подготовке этой статьи отбор был недоступен, и тестировать пришлось именно тот единственный процессор, который был прислан производителем. А он был не слишком удачен – даже в номинальном режиме при прохождении тестов стабильности процессор нагревался до 75 градусов, несмотря на то, что для отвода тепла мы пользуемся весьма производительным кулером Noctua NH-U14S.

Так что совершенно неудивительно, что вожделенный разгон до 5 ГГц не удался. Загружать операционную систему наш Core i7-7700K мог вплоть до частоты 5,2 ГГц, но при сколь-нибудь значительной нагрузке происходил моментальный перегрев. Максимальной же частотой, при которой процессор справлялся с прохождением тестирования в LinX 0.7.0, стали 4,8 ГГц. Стабильная работа в таком состоянии была возможна при повышении напряжения питания до 1,35 В.

Однако даже в этом случае температуры ядер CPU доходили до 96 градусов, что недалеко от 100-градусного предела, при котором включается температурный троттлинг. К сожалению, увеличение частоты или снижение напряжения приводило к ошибкам в тесте, так что отметка в 4,8 ГГц оказалась верхним пределом разгона, который определила высокая температура. Очевидно, в такой ситуации хорошо помогло бы скальпирование с заменой штатного термоинтерфейса на жидкий металл, но в рамках данного тестирования мы его не делали.

Впрочем, даже несмотря на то, что в целом мы остались не слишком довольны достигнутым результатом, он всё равно оказался лучше, чем средний разгон процессоров Skylake. Напомним, в тестах Core i7-6700K частоту выше 4,6 ГГц нам удавалось получать лишь только после смены термоинтерфейса под процессорной крышкой. А Core i7-7700K взял на 200 МГц более высокую отметку без каких-либо дополнительных процедур. Значит, внедрение Intel нового технологического процесса 14 нм+ действительно отодвинуло предельные частоты процессорных кристаллов. И по этой причине Kaby Lake – более интересный вариант для оверклокинга, чем Skylake.

Кроме того, есть и ещё одна причина, по которой новые процессоры K-серии могут быть привлекательнее в разгоне. Они получили две новые оверклокерские функции, которых в Skylake не было.

Во-первых, по аналогии с Broadwell-E у них появилась «отрицательная поправка множителя AVX». Это значит, что для Kaby Lake можно устанавливать пониженный относительно выбранного коэффициент умножения, который будет автоматически активироваться исключительно при исполнении AVX/AVX2-инструкций. Смысл этого нововведения в том, что AVX – наиболее ресурсоёмкие команды, которые провоцируют максимальный нагрев процессора, и некоторое занижение частоты при работе с ними может позволить обойтись в разгоне более простой системой охлаждения. Вторая новая функция носит название BCLK Aware Voltage/Frequency Curve, и она может быть интересна при разгоне частотой базового тактового генератора, поскольку включает автоматическую корректировку напряжения питания процессора при росте BCLK.

⇡#Описание тестовых систем и методики тестирования

Как следует из изложенного, Core i7-7700K не слишком инновационный продукт – никаких изменений микроархитектуры в нём нет. Однако увеличение тактовых частот и выход платформы с новым набором системной логики всё-таки заслуживают некоторого внимания. Поэтому мы провели тестирование, в котором сопоставили производительность новинки со скоростью работы предшествующих массовых процессоров Core i7, принадлежащих к поколениям Haswell, Broadwell и Skylake. Кроме того, в число участников тестирования мы добавили и младшего представителя семейства более высокого уровня Broadwell-E.

В конечном итоге полный список задействованных в тестовых системах комплектующих получил следующий вид:

• Процессоры:
  • Intel Core i7-7700K (Kaby Lake, 4 ядра + HT, 4,2-4,5 ГГц, 8 Мбайт L3);
  • Intel Core i7-6800K (Skylake, 6 ядер + HT, 3,4-3,8 ГГц, 15 Мбайт L3);
  • Intel Core i7-6700K (Skylake, 4 ядра + HT, 4,0-4,2 ГГц, 8 Мбайт L3);
  • Intel Core i7-5775C (Broadwell, 4 ядра + HT, 3,3-3,7 ГГц, 6 Мбайт L3 + 128 Мбайт eDRAM);
  • Intel Core i7-4790K (Haswell, 4 ядра + HT, 4,0-4,4 ГГц, 8 Мбайт L3).
• Процессорный кулер: Noctua NH-U14S.
• Материнские платы:
  • ASUS Maximus IX Hero (LGA1151, Intel Z270);
  • ASUS Z97-Pro (LGA1150, Intel Z97);
  • ASUS X99-Deluxe (LGA2011-v3, Intel X99).
• Память:
  • 2 × 8 Гбайт DDR4-2666 SDRAM, 15-15-15-35 (Corsair Vengeance LPX CMK16GX4M2A2666C16R).
  • 4 × 4 Гбайт DDR4-2666 SDRAM, 15-17-17-35 (G.Skill [Ripjaws 4] F4-2666C15Q-16GRR).
  • 2 × 8 Гбайт DDR3-2133 SDRAM, 9-11-11-31 (G.Skill [TridentX] F3-2133C9D-16GTX).
• Видеокарта: NVIDIA GeForce GTX 1080 (8 Гбайт/256-бит GDDR5X, 1607-1733/10000 МГц).
• Дисковая подсистема: Kingston HyperX Savage 480 GB (SHSS37A/480G).
• Блок питания: Corsair RM850i (80 Plus Gold, 850 Вт).

Главный герой обзора, процессор Core i7-7700K, тестировался дважды: в своём номинальном режиме и при разгоне, описанном в предыдущем разделе. То есть на частоте 4,8 ГГц, стабильная работа при которой была достигнута при повышении напряжения питания до 1,35 В.

Тестирование выполнялось в операционной системе Microsoft Windows 10 Enterprise Build 14393 с использованием следующего комплекта драйверов:

• Intel Chipset Driver 10.1.1.38;
• Intel Management Engine Interface Driver 11.6.0.1030;
• NVIDIA GeForce 376.33 Driver.

Описание использовавшихся для измерения вычислительной производительности инструментов:

Комплексные бенчмарки:

• BAPCo SYSmark 2014 SE – тестирование в сценариях Office Productivity (офисная работа: подготовка текстов, обработка электронных таблиц, работа с электронной почтой и посещение интернет-сайтов), Media Creation (работа над мультимедийным контентом — создание рекламного ролика с использованием предварительно отснятых цифровых изображений и видео), Data/Financial Analysis (обработка архива с финансовыми данными, их статистический анализ и прогнозирование инвестиций на основе некой модели) и Responsiveness (анализ отзывчивости системы при запуске приложений, открытии файлов, работе с интернет-браузером с большим количеством открытых вкладок, мультизадачности, копировании файлов, пакетных операциях с фотографиями, шифровании и архивации файлов и установке программ).
• Futuremark 3DMark Professional Edition 2.2.3509 — тестирование в сцене Time Spy 1.0.

Приложения:

• Adobe Photoshop CC 2017 — тестирование производительности при обработке графических изображений. Измеряется среднее время выполнения тестового скрипта, представляющего собой творчески переработанный Retouch Artists Photoshop Speed Test, который включает типичную обработку четырёх 24-мегапиксельных изображений, сделанных цифровой камерой.
• Adobe Photoshop Lightroom 6.8 – тестирование производительности при пакетной обработке серии изображений в RAW-формате. Тестовый сценарий включает постобработку и экспорт в JPEG с разрешением 1920 × 1080 и максимальным качеством двухсот 12-мегапиксельных изображений в RAW-формате, сделанных цифровой камерой Nikon D300.
• Adobe Premiere Pro CC 2017 — тестирование производительности при нелинейном видеомонтаже. Измеряется время рендеринга в формат H.264 Blu-Ray проекта, содержащего HDV 1080p25 видеоряд с наложением различных эффектов.
• Autodesk 3ds max 2017 — тестирование скорости финального рендеринга. Измеряется время, затрачиваемое на рендеринг в разрешении 1920 × 1080 с применением рендерера mental ray стандартной сцены Hummer.
• Blender 2.78a – тестирование скорости финального рендеринга в одном из популярных свободных пакетов для создания трёхмерной графики. Измеряется продолжительность построения финальной модели из Blender Cycles Benchmark rev4.
• WinRAR 5.40 — тестирование скорости архивации. Измеряется время, затрачиваемое архиватором на сжатие директории с различными файлами общим объёмом 1,7 Гбайт. Используется максимальная степень компрессии.
• x264 r2744 — тестирование скорости транскодирования видео в формат H.264/AVC. Для оценки производительности используется исходный 1080p@50FPS AVC-видеофайл, имеющий битрейт около 30 Мбит/с.
• x265 2.2+17 8bpp — тестирование скорости транскодирования видео в перспективный формат H.265/HEVC. Для оценки производительности используется тот же видеофайл, что и в тесте скорости транскодирования кодером x264.

Игры:

• Ashes of Singularity. Разрешение 1920 × 1080, DirectX 11, Quality Profile = High, MSAA=2x.
• Civilization VI. Разрешение 1920 × 1080, DirectX 11, MSAA = 4x, Performance Impact = Ultra, Memory Impact = Ultra.
• Grand Theft Auto V. Разрешение 1920 × 1080, DirectX Version = DirectX 11, FXAA = Off, MSAA = x4, NVIDIA TXAA = Off, Population Density = Maximum, Population Variety = Maximum, Distance Scaling = Maximum, Texture Quality = Very High, Shader Quality = Very High, Shadow Quality = Very High, Reflection Quality = Ultra, Reflection MSAA = x4, Water Quality = Very High, Particles Quality = Very High, Grass Quality = Ultra, Soft Shadow = Softest, Post FX = Ultra, In-Game Depth Of Field Effects = On, Anisotropic Filtering = x16, Ambient Occlusion = High, Tessellation = Very High, Long Shadows = On, High Resolution Shadows = On, High Detail Streaming While Flying = On, Extended Distance Scaling = Maximum, Extended Shadows Distance = Maximum.
• Hitman™. Разрешение 1920 × 1080, DirectX 12, Super Sampling = 1.0, Level of Detail = Ultra, Anti-Aliasing = FXAA, Texture Quality = High, Texture Filter = Anisotropic 16x, SSAO = On, Shadow Maps = Ultra, Shadow Resolution = High.
• Rise of the Tomb Raider. Разрешение 1920 × 1080, DirectX 11, Preset = Very High.
• The Witcher 3: Wild Hunt. Разрешение 1920 × 1080, Graphics Preset = High, Postprocessing Preset = High.
• Total War: WARHAMMER. Разрешение 1920 × 1080, DirectX 11, Quality = Ultra.

⇡#Производительность в комплексных бенчмарках

На самом деле комментировать результаты, показанные процессором Core i7-7700K, нет особого смысла. Его преимущество перед Core i7-6700K объясняется исключительно выросшей тактовой частотой — и ничем иным. Всё, что мы видим на диаграммах, – простая иллюстрация того факта, что, если поднять частоты, возрастёт и скорость работы. Так, при реальной нагрузке Core i7-7700K работает на частоте 4,4-4,5 ГГц, а Core i7-6700K – на частоте 4,0-4,2 ГГц. Соответственно, преимущество нового поколения CPU в тактовой частоте составляет 7-10 процентов. Это выливается в совершенно логичное семипроцентное увеличение результатов в SYSmark 2014 SE (который измеряет скорость решения реальных задач в реальных приложениях). При этом наибольшая зависимость производительности от частоты наблюдается в приложениях, работающих с мультимедийным контентом.

Совершенно закономерно, что в итоге Core i7-7700K оказывается самым быстрым процессором среди участников тестирования. Он демонстрирует даже превосходство над шестиядерником Core i7-6800K, что объясняется невысокими частотами последнего и использованием в его основе относительно старой микроархитектуры Broadwell.

Также хочется отметить тот факт, что Core i7-7700K наконец-то смог показать убедительное преимущество перед Devil’s Canyon. До сих пор Core i7-4790K благодаря своим высоким частотам мог похвастать уверенными результатами даже на фоне Core i7-6700K, но Core i7-7700K смог забраться по частоте ещё выше. В итоге старший Kaby Lake теперь предлагает на 10 процентов более высокую производительность, чем самый быстрый вариант старой платформы LGA1150.

Бенчмарк 3DMark, оценивающий игровую производительность платформ, также считает Core i7-7700K неплохим прогрессом. Прирост по процессорному индексу по сравнению с Core i7-6700K составляет всё те же 7 процентов. Кстати, 3DMark очень оптимистично считает, что с 2014 года, когда вышел Core i7-4790K, в быстродействии массовых процессоров произошёл очень заметный прогресс: результат Core i7-7700K выше, чем у Devil’s Canyon, на целых 19 процентов.

Неплохой аргумент 3DMark даёт и для пропаганды разгона. Результат Core i7-7700K на частоте 4,8 ГГц лучше результата в штатном режиме примерно на 7 процентов.

⇡#Производительность в ресурсоёмких приложениях

Вряд ли полученные в приложениях результаты способны кого-то удивить. Core i7-7700K ожидаемо опережает своего предшественника на 5-10 процентов. Среднее же преимущество новинки перед Core i7-4790K составляет около 15 процентов.

Любопытно, что часто Core i7-7700K удаётся опередить и шестиядерник Core i7-6800K, который формально относится к более высокому классу. Впрочем, даже если принять во внимание возможность разгона Kaby Lake, назвать его безоговорочно более производительным решением по сравнению с младшим LGA2011-v3-процессором всё-таки нельзя. Core i7-6800K предлагает не только в полтора раза большее число ядер, но и почти вдвое больший L3-кеш, что для некоторых приложений, интенсивно работающих с данными, может быть весьма критично.

⇡#Производительность в играх

С одной стороны, любые современные процессоры семейства Core i7 без каких-либо проблем раскрывают мощность GeForce GTX 1080. С другой – в большинстве случаев частота кадров ограничивается совсем не процессором, а видеокартой. Поэтому, даже несмотря на то, что для тестирования мы брали наиболее процессорозависимые игры, различия в производительности Core i7-7700K и Core i7-6700K не слишком заметны. Это значит, что смена процессора поколения Skylake на Kaby Lake с прицелом исключительно на игровые применения имеет не слишком много смысла. И даже больше того, в играх почти не видно преимущества Core i7-7700K и на фоне более старого Core i7-4790K.

Впрочем, ситуация в скором времени может и поменяться. Ведь мы ожидаем появления новых флагманских видеокарт AMD и NVIDIA, и они, может статься, потребуют больших процессорных мощностей. И вот тогда более высокая производительность Kaby Lake может оказаться очень кстати.

⇡#Энергопотребление

Реальное энергопотребление — одна из немногих характеристик Kaby Lake, о которых мало что можно сказать заранее. Формально Core i7-7700K относится к тому же самому тепловому пакету, что и Core i7-6700K прошлого поколения. При этом у новинки выше тактовая частота, но для её производства используется техпроцесс 14 нм+, первое практическое знакомство с которым происходит только сегодня. И это значит, что от потребления Core i7-7700K можно ждать чего угодно.

К счастью, мы имеем возможность проверить электрические показатели Core i7-7700K на практике. Используемый нами в тестовой системе новый цифровой блок питания Corsair RM850i позволяет контролировать потребляемую и выдаваемую электрическую мощность, чем мы и пользуемся для измерений. На графике ниже приводится полное потребление систем (без монитора), измеренное «после» блока питания и представляющее собой сумму энергопотребления всех задействованных в системе компонентов. КПД самого блока питания в данном случае не учитывается.

В состоянии простоя система с установленным процессором Core i7-7700K демонстрирует завидную экономичность.

При рендеринге в Blender потребление Kaby Lake оказывается выше, чем у Skylake. Однако разница не слишком принципиальна. Например, Core i7-4790K, выпущенный по 22-нм техпроцессу, требует заметно больше электроэнергии. То есть соотношение производительности на каждый затраченный ватт у Core i7-7700K осталось примерно тем же, что было у Core i7-6700K.

А вот как выглядит ситуация с потреблением при максимально возможной нагрузке: в утилите LinX 0.7.0, которая активно использует чрезвычайно энергоёмкие AVX2-инструкции.

Core i7-7700K по сравнению с Core i7-6700K потребляет совсем немного больше, и это значит, что поднять частоты в Kaby Lake инженерам Intel действительно удалось без серьёзных энергетических затрат. Именно таким образом проявляются преимущества нового техпроцесса 14 нм+: он действительно позволил улучшить тактовые частоты путём не банального разгона, а через изменения в структуре полупроводникового кристалла.

⇡#Выводы

Intel задумала выпустить семейство Kaby Lake вовсе не для того, чтобы поднять производительность персональных компьютеров или придать им какие-то дополнительные возможности. Эти процессоры решают совсем иную задачу: свежая линейка CPU потребовалась микропроцессорному гиганту, чтобы не выбиваться из графика ежегодных обновлений, к которому приучены партнёры компании и к которому привязана вся маркетинговая деятельность. Поэтому ничего особенного от Kaby Lake мы не ожидали изначально. Задолго до того, как эти процессоры начали приобретать реальные очертания, стало понятно, что Kaby Lake – суть Skylake Refresh – формальный перевыпуск старых процессоров с увеличением тактовых частот и небольшими косметическими улучшениями, внедрение которых не требовало от Intel серьёзных усилий.

Всё это в полной мере мы и увидели в результатах тестов старшего представителя нового семейства, Core i7-7700K. Как оказалось, на выравненной с Skylake тактовой частоте Kaby Lake действительно не предлагает никакого преимущества в производительности. В нём нет даже привычного 3-5-процентного улучшения показателя IPC (числа обрабатываемых за такт инструкций), а всё превосходство в скорости объясняется исключительно возросшими на 200-300 МГц тактовыми частотами. Поэтому в конечном итоге Core i7-7700K оказывается быстрее Core i7-6700K лишь на 6-10 процентов, которыми у Intel вряд ли получиться завоевать расположение энтузиастов, думающих в первую очередь о разгоне и редко ориентирующихся на номинальные тактовые частоты.

Однако в защиту новинки обязательно нужно подчеркнуть и тот факт, что рост тактовых частот произошёл не на пустом месте. Компания Intel внесла изменения в полупроводниковую технологию, и новый производственный процесс, получивший название 14 нм+, действительно поднял частотный потолок процессорных кристаллов. В результате, с одной стороны, рост рабочих частот Kaby Lake прошёл без заметного увеличения тепловыделения, а с другой – они стали лучше разгоняться. Новые оверклокерские Core i7-7700K без труда штурмуют частоты порядка 4,8 ГГц, а особенно удачные экземпляры, если верить первым отзывам, способны покорять и 5-гигагерцевый рубеж с обычным воздушным охлаждением. В этом, пожалуй, и кроется главный плюс Kaby Lake: разгон, давно буксовавший на одном месте, с новыми процессорами, похоже, наконец-то продвинется немного вперёд.