Core i9-9900X против Core i9-9900K: буква меняет всё

⇡#Тестовая платформа: материнская плата MSI MEG X299 Creation

Представители семейства Skylake-X Refresh прекрасно работают в старых LGA2066-материнских платах на наборе системной логики X299, которые были выпущены ещё в 2017 году. Однако некоторые из производителей материнок всё же решили освежить свои предложения. Например, компания MSI предложила MEG X299 Creation – новую LGA2066-платформу верхнего уровня с рекомендованной ценой в районе $600. Именно её мы решили выбрать в качестве основы тестовой системы, посчитав, что новые процессоры логичнее тестировать в новом окружении.

Концептуальное преимущество MSI MEG X299 Creation перед более ранними продуктами заключается в том, что в её дизайне учтён накопившийся полуторалетний опыт эксплуатации платформы LGA2066. Поэтому в этой плате серьёзно усилен конвертер питания процессора, что делает её хорошо подходящей как для старших многоядерных Skylake-X прошлого поколения, так и для новых процессоров девятитысячной серии, которые увеличили свои энергетические аппетиты.

Кроме того, последние тенденции таковы, что геймеры теряют интерес к платформе LGA2066, поскольку более доступные системы, построенные на процессорах в LGA1151v2-исполнении, предлагают более чем достаточное для игровых применений количество ядер. В результате LGA2066 планомерно становится экосистемой с явной ориентацией на рабочие станции, и MSI MEG X299 Creation учитывает такую перемену специфики, предлагая возможности, которые в первую очередь востребованы у профессиональных создателей контента, а не у геймеров.

В модельном ряду MSI уже существует похожая по характеристикам материнская плата MSI MEG X399 Creation для процессоров Ryzen Threadripper. Попавшая же в наши руки MEG X299 Creation является её аналогом, но для HEDT-процессоров Intel. Поэтому ещё до того, как коробка с платой была вскрыта, мы уже знали, к чему примерно стоит готовиться. Это должна была быть максимально нафаршированная платформа с прицелом на поддержку всех новейших интерфейсов и расширенными возможностями в области организации систем хранения данных. И естественно, такая плата просто обязана иметь привлекательное внешнее оформление и быть выполненной в увеличенном форм-факторе E-ATX (305 × 272 мм).

Главная фишка платы, которая тотчас же бросается в глаза, – наличие сразу трёх 8-контактных разъёмов питания, подчёркивающих усиленную схему питания. Однако все их задействовать не обязательно: плата может работать с подключением одного или двух кабелей. Сразу три разъёма могут потребоваться лишь в исключительных случаях: например, при разгоне 18-ядерного Core i9-9980X.

Конвертер питания процессора – предмет особой гордости разработчиков MSI MEG X299 Creation, поскольку он собран в расчёте на самые прожорливые процессоры. Используется схема с 12 фазами на процессор, одной фазой VCSSA и ещё одной вспомогательной фазой VCCIO. Все греющиеся элементы конвертера закрыты массивным двухсекционным радиатором сложной формы со встроенной тепловой трубкой. Такого охлаждения должно быть более чем достаточно для обеспечения работы всех силовых элементов в благоприятном режиме.

Каждая фаза конвертера питания собрана на базе интегрированной DrMOS-сборки Infineon TDA21472 с максимальным током до 70А, что означает способность платы подать на процессор ток до 840 А — уровень, который вряд ли будет затребован даже 18-ядерным процессором в самом адском разгоне. В связке с этими элементами работают надёжные полимерные конденсаторы, рассчитанные на десятилетний срок службы, и катушки TITANIUM CHOKE II с повышенным КПД и низким эквивалентным последовательным сопротивлением. Управляет же всей схемой питания в совокупности 8-фазный ШИМ-контроллер International Rectifier IR35201, и это означает, что в конвертере используются умножители фаз.

Впрочем, не нужно думать, что на MSI MEG X299 Creation можно также обнаружить и обилие оверклокерских органов управления. В действительности их число ограничено базовым набором: есть аппаратные кнопки Power и Reset, POST-контроллер, а также переключатель профилей разгона Game Boost. Также на плате имеется две микросхемы BIOS и переключатель, позволяющий выбрать активный чип. Никаких же более продвинутых инструментов плата не предоставляет, и это даёт понять, что перед нами не совсем оверклокерская плата, а скорее надёжная платформа для рабочей станции.

Процессорное гнездо LGA2066 на MSI MEG X299 Creation обрамлено с двух сторон группами по четыре слота DDR4 DIMM, для которых производитель обещает поддержку частот DDR4-4200 и выше. Таким образом, плата может принять до 128 Гбайт скоростной оперативной памяти. Также на плате предусмотрено четыре слота PCIe, подключенных напрямую к процессору. Эти слоты работают по схеме x16/ x0/ x16/ x8 либо x8/ x8/ x16/ x8 — в зависимости от того, задействуется ли второй слот. Кроме того, на плате есть и единичный слот PCIe x1, за работу которого отвечает набор системной логики.

Отдельного внимания заслуживает система охлаждения чипсета. Она имеет воистину гигантский размер и раскидывает свои «щупальца» в промежутки между слотами PCIe, где прикрывает слоты M.2, позволяя отводить тепло в том числе и от установленных в плату NVMe-накопителей. После демонтажа части радиатора можно убедиться, что плата позволяет разместить на себе сразу три M.2-накопителя, причём два из них могут иметь максимально габаритный форм-фактор 22110.

Ещё один массивный кожух скрывает заднюю кромку платы, где расположились не только внешние порты, но и выведенные на заднюю панель кнопки. Их две: сброс настроек CMOS и BIOS Flashback для перепрошивки BIOS без необходимости установки в плату процессора и памяти. Список же выведенных на заднюю панель интерфейсных разъёмов включает порт PS/2, шесть портов USB 3.1 Gen1, по одному порту USB 3.1 Gen2 Type-A и Type-C, пять позолоченных аналоговых 3,5-мм аудиогнёзд и оптический выход S/PDIF. Кроме того, тут же находятся два сетевых порта: гигабитный, за который отвечает контроллер Intel, и 2,5-гигабитный, реализованный через контроллер Realtek. По соседству установлен и беспроводной модуль Intel Wireless-AC 9260, благодаря которому к спецификациям платы добавляется поддержка 802.11ac и Bluetooth 5.0.

Что касается внутренних интерфейсов, то на MEG X299 Creation можно обнаружить восемь портов SATA 6 Гбит/с, порт U.2, два разъёма USB 3.1 Gen1 и разъём USB 3.1 Gen2.

Звуковой тракт на рассматриваемой плате собран на базе высококачественного кодека Realtek ALC1220 со всеми современными подходами и «присадками». Например, фронтальные выходы оснащены операционным усилителем TI OPA1652 с ультранизкими гармоническими искажениями, который обычно используется в аудиоустройствах высокого класса.

Помимо мощного конвертера питания и развитых возможностей расширения, MEG X299 Creation интересна и парой аксессуаров, которыми компания MSI решила дополнить свою плату. Во-первых, это – дочерняя карта M.2 Xpander-AERO, предназначенная для M.2-накопителей с интерфейсом PCI Express.

Устанавливаемая в полноскоростной слот PCIe 3.0 x16 карта M.2 Xpander-AERO разделяет шину на четыре слота M.2 с PCIe x4-интерфейсом, что позволяет не только подключить к системе большое количество NVMe-накопителей, но и сформировать из них RAID-массив. Одно из важных свойств M.2 Xpander-AERO – активная система охлаждения с алюминиевым радиатором и вентилятором TORX, похожая на кулер, применяемый в видеокарте GTX 1060 AERO ITX, и способная эффективно отводить тепло от установленных накопителей. Нельзя не отметить, что, кроме всего прочего, плата M.2 Xpander-AERO предлагает собственный температурный мониторинг установленных в неё накопителей, а также имеет собственную силовую схему, подключаемую к 6-контактному кабелю от блока питания.

Второй важный аксессуар – дочерняя карта THUNDERBOLT M3, которая добавляет к списку внешних интерфейсных разъёмов на MSI MEG X299 Creation два порта Thunderbolt 3 в виде USB Type-C. Стоит заметить, что на карте реализованы два входных порта DisplayPort, поэтому порты Thunderbolt 3 в данном случае получаются совершенно полноценными – в том числе с возможностью подключения внешних дисплеев.

Развитая функциональность и продуманный дизайн, безусловно, выделяют MSI MEG X299 Creation на фоне X299-материнок прошлого поколения. Но гораздо важнее, что эта плата отличается полностью предсказуемой работой. Разработчики сумели вложить в MEG X299 Creation весь накопленный опыт создания продуктов для экосистемы LGA 2066, и благодаря этому данная материнская плата смогла стать отличной платформой для тестирования новых десятиядерников. Она предлагает богатые и корректно работающие возможности для настройки и конфигурирования системы, обеспечивает полное раскрытие производительности Skylake-X, и что немаловажно, позволяет без каких-либо проблем разгонять такие процессоры, не создавая в процессе оверклокинга никаких дополнительных препятствий. Подробнее о разгоне на MEG X299 Creation мы расскажем в следующем разделе.

⇡#Разгон

Произошедшее обновление процессоров Skylake-X не сделало их энергоэффективными или холодными. Скорее наоборот. Если судить по тем образцам, которые попали в наши руки, переезд десятиядерников на кристалл HCC ознаменовался увеличением номинального напряжения питания, что повлекло за собой рост энергетических и тепловых параметров во время работы. Например, при установках по умолчанию Core i9-9900X при полной нагрузке на все ядра использовал напряжение V_CORE на уровне 1,136 В, а его нагрев даже в не AVX-режиме достигал 74-75 градусов при использовании для отвода тепла достаточно продвинутой системы жидкостного охлаждения Corsair Hydro Series H115i с 280-мм радиатором.

Иными словами, переход на припой вместо термопасты внутри процессорной упаковки даёт не так много. И это вполне логично, ведь даже без всякого разгона практическое энергопотребление Core i9-9900X под нагрузкой доходит до 195 Вт.

Если учесть сказанное, совершенно неудивительно, что по разгонному потенциалу Core i9-9900X нельзя отнести к сколько-нибудь выдающимся чипам. Похоже, перевод этого CPU на кристалл HCC позитивной новостью для оверклокеров не станет. Ведь если раньше в десятиядерные Core i9-7900X попадали отборные кристаллы LCC, то теперь нам приходится иметь дело с отбраковкой HCC.

На практике всё это вылилось в то, что при разгоне Core i9-9900X для достижения стабильности хотя бы на частоте 4,4 ГГц напряжение питания пришлось повышать до 1,2 В. С более низким напряжением, как и при более высокой частоте, процессор не проходил тесты стабильности.

Показанные на скриншоте температуры достаточно далеки от 100-градусного предела, и кажется, что процессор можно было бы разогнать сильнее. Но на самом деле для того, чтобы исследуемый экземпляр заработал без нареканий на частоте 4,5 ГГц, напряжение нужно увеличивать до 1,25 В. Такой режим допустим, но нужно помнить, что в этом случае серьёзные проблемы с перегревом придётся решать при нагрузке, использующей AVX-инструкции. Поэтому от попыток выйти на следующую ступень по частоте пришлось отказаться.

Как и раньше, представители семейства Skylake-X при работе с векторными инструкциями демонстрируют исключительно высокое тепловыделение, поэтому при их разгоне приходится в обязательном порядке применять отрицательные поправки к коэффициенту умножения в случае исполнения AVX/AVX2- и AVX-512-команд. И даже при напряжении V_CORE, повышенном до 1,2 В, максимально возможной частотой при AVX2-нагрузке для нашего экземпляра Core i9-9900X оказалась 4,0 ГГц. А в случае перехода процессора на AVX-512-команды частоту пришлось ограничивать величиной 3,6 ГГц.

В конечном итоге частотная формула разгона Core i9-9900X приняла вид 4,4/4,0/3,6 ГГц (база/AVX2/AVX-512), что примерно на 5-7 % лучше предлагаемых номинальным режимом 4,1/3,8/3,4 ГГц.

Впрочем, не стоит думать, что разгон HEDT-процессоров малоэффективен. Это будет совсем не так, если основное внимание уделять не столько попыткам нарастить тактовые частоты ядер, сколько разгону Mesh-шины, обеспечивающей в Skylake-X межъядерные соединения. Для неё возможным оказывается куда более заметное увеличение частоты, которое положительно сказывается на производительности, ведь от её скорости прямо зависят латентности L3-кеша и контроллера памяти.

Например, у нашего Core i9-9900X внутренняя шина смогла без особых проблем разогнаться на треть – со штатных 2,4 до 3,2 Гц. Для этого потребовалось всего лишь увеличить напряжение на соответствующей части процессора до 1,15 В. О том же, насколько действенен такой разгон шины, можно судить по результатам теста AIDA64 Cachemem, которые мы сняли при работе Mesh-соединений на частотах 2,4 и 3,2 ГГц соответственно.

Core i9-9900X @ 4,0 ГГц, Mesh = 2,4 ГГц

Core i9-9900X @ 4,0 ГГц, Mesh = 3,2 ГГц

Результаты говорят сами за себя. После разгона внутренней шины латентность L3-кеша снизилась почти на 20 %, а задержки памяти оказались лучше исходных на 9 %, не говоря уже о росте показателей пропускной способности. Лучшего аргумента в пользу того, что оверклокинг Skylake-X следует начинать именно с увеличения частоты работы Mesh-соединений, пожалуй, и не найти.

В целом же напрашивается и ещё один общий вывод: разгон любых Skylake-X (и Core i9-9900X в том числе) – гораздо более сложный процесс, нежели оверклокинг процессоров в рамках экосистемы LGA1151v2. В платформе HEDT предусмотрено гораздо большее число значащих параметров, и подбор идеального их сочетания занимает немало времени. В качестве иллюстрации посмотрите, например, на список настроек, который нам в конечном итоге пришлось применить в BIOS материнской платы MSI MEG X299 Creation для достижения описанного выше результата: переключением пары параметров здесь дело не обходится.

Что же касается второго десятиядерного процессора нового поколения, Core i9-9820X, то его проверка на разгон дала немного лучшие результаты как в абсолютном, так и в относительном выражении. Оптимальной, на наш взгляд, формулой оверклокинга стало сочетание частот 4,6/4,1/3,6 ГГц (база/AVX2/AVX-512), достигаемое при напряжении питания V_CORE, установленном в 1,175 В. Частоту же межъядерных соединений, как и у Core i9-9900X, без каких-либо проблем удалось повысить до 3,2 ГГц.

Получается, что в нашем случае Core i9-9820X оказался более привлекательным для энтузиастов десятиядерным вариантом Skylake-X, который имело бы смысл выбрать не только из-за меньшей стоимости. Действительно, разгоняться такой CPU при удачном стечении обстоятельств способен даже лучше своего старшего собрата, и это с лихвой компенсирует больший по объёму L3-кеш в Core i9-9900X. К тому же именно Core i9-9820X является более оверклокерским «по духу» процессором. Ведь в том и заключается основная идея разгона: взять более дешёвый продукт и довести его характеристики до уровня выше старшей альтернативы. Core i9-9820X отлично вписывается в этот канон, ведь для нашего экземпляра удалось поднять частоту на 15 % выше заложенного производителем значения.

Тем не менее по итогам знакомства с парой представителей обновлённого модельного ряда Skylake-X можно заключить, что гонятся эти процессоры примерно так же, как и их предшественники. Никакого заметного прироста в достижимых при разгоне частотах не наблюдается ни за счёт нового термоинтерфейсного материала, ни за счёт перехода на техпроцесс 14++ нм. Ни о каких 5 ГГц, на которых могут работать удачные процессоры Coffee Lake Refresh, в случае Skylake-X речь не идёт даже близко.