Обзор процессора Intel Core i9-9900KS: гигагерцы против Ryzen

Вся история с появлением на рынке Core i9-9900KS с самого своего начала заставила нас почувствовать дежавю. Почему? Да очень просто, похожие события мы застали шестнадцать лет назад, когда AMD выпускала свои революционные процессоры Athlon 64 и Athlon 64 FX с микроархитектурой Hammer. Тогда, чтобы дать отпор этим новинкам, Intel в срочном порядке организовала выпуск снабжённых 2-мегабайтным L3-кешем процессоров Pentium 4 Extreme Edition, на скорую руку переделанных из серверных чипов Xeon MP. Сейчас, конечно, ситуация развивается несколько по иному сценарию, но общая сюжетная канва осталась той же. Не имея возможности симметрично ответить на дерзкие поползновения конкурента, Intel выкручивается как может и вместо нового семейства продуктов предлагает временные флагманские процессоры «быстрого реагирования».

Core i9-9900KS как раз и является таким слепленным из подручных материалов ответом на Ryzen третьего поколения. Вспомните, объявление о предстоящем выпуске этого процессора Intel сделала в начале июня на выставке Computex – буквально за несколько дней до анонса Ryzen 3000. Смысл такого шага легко угадывался как раз в том, в какой момент он был сделан, ведь в реальности Core i9-9900KS добрался до рынка лишь через несколько месяцев – в ноябре. При этом ничего такого, из-за чего о Core i9-9900KS следовало бы говорить настолько заранее, в нём нет, это – всего-навсего немного разогнанная версия восьмиядерного Core i9-9900K, которая в реальности должна стать главным козырем Intel только на предстоящие несколько недель высокого предновогоднего спроса.

Полноценный ответ Intel на Ryzen 3000 мы увидим довольно скоро. Выпуск 10-ядерных процессоров Comet Lake намечен на первый квартал 2020 года. Но если вы хотите положить новый процессор Intel себе под ёлку, довольствоваться придётся именно Core i9-9900KS. Впрочем, не стоит думать, что это будет что-то вроде «утешительного» подарка. Intel без ложной скоромности говорит о Core i9-9900KS так: «Основываясь на Core i9-9900K, мы сделали лучший в мире игровой процессор ещё лучше», – и это похоже на правду.

В переводе с маркетингового данный тезис означает, что поступивший в продажу Core i9-9900KS – это специальная версия Core i9-9900K, построенная на отборных полупроводниковых кристаллах, которые способны к работе на ещё более высоких тактовых частотах. Причём «специальная» буквально: литера S, появившаяся в окончании модельного номера, – это сокращение от Special Edition. Формальные же характеристики новинки таковы, что Core i9-9900KS способен работать на «красивой» частоте 5,0 ГГц при одновременной нагрузке на все восемь ядер. Смущает лишь одно: продолжительность гарантийного срока такого ускоренного процессора ограничена одним годом, в то время как на обычный Core i9-9900K (в коробочной поставке) даётся трёхлетняя гарантия.

Исключительность Core i9-9900KS производитель подчёркивает рассказом, что для изготовления таких CPU ему приходится пользоваться специальной процедурой отбора полупроводниковых кристаллов, из-за чего тираж таких процессоров получается довольно небольшим. Какое конкретно количество «специальных» чипов будет поставлено на рынок, не сообщается, но можно быть уверенным, что в следующем году купить Core i9-9900KS в магазине уже будет проблематично. Связано это отчасти и с тем, что наценка за ярлычок Special Edition и 5-гигагерцевую частоту не так велика и не способна стать существенной преградой для покупателей. Рекомендованная стоимость Core i9-9900KS — $513, всего на $25 больше цены обычного Core i9-9900K.

Впрочем, вопрос о том, стоит ли гоняться именно за Core i9-9900KS, всё ещё остаётся, и ответить на него мы попытаемся в этом обзоре, в котором сравним новинку Intel с доступными альтернативами из той же ценовой категории, среди которых наиболее интересно выглядит даже не обычный Core i9-9900K, а 12-ядерный AMD Ryzen 9 3900X.

⇡#Подробнее о Core i9-9900KS

Core i9-9900KS стал уже пятым представителем семейства Coffee Lake Refresh, получившим модельный номер 9900. Его собратья всегда предлагали по восемь ядер с поддержкой технологии Hyper-Threading и обладали 16-мегабайтным L3-кешем, но различались тепловым пакетом, оверклокерскими возможностями, целевыми частотами и наличием либо отсутствием интегрированного графического ядра. В Core i9-9900KS, как в венце всей эволюции девятого поколения Core, все эти характеристики выкручены на максимальные значения, но при сопоставлении с показателями ранее выпущенных родственных процессоров формальные спецификации Core i9-9900KS воображение отнюдь не поражают.

Внушительно в этой таблице смотрится разве только расчётное тепловыделение Core i9-9900KS — 127 Вт. Впрочем, среди массовых процессоров бывали экземпляры и пожарче, достаточно вспомнить, например, про Intel Core 2 Extreme или AMD FX Black Edition девятитысячной серии.

Более высокая же, чем у прочих 9900, базовая частота Core i9-9900KS ровным счётом ничего не значит. Во-первых, как мы знаем, на ней процессоры Intel в действительности никогда не работают, а реальные частоты определяет агрессивность технологии Turbo Boost 2.0. Во-вторых, рост базовой частоты – прямое следствие поднятия планки теплового пакета, ведь, согласно действующей в настоящее время формулировке, TDP как раз и определяется как тепловыделение процессора на номинальной базовой частоте.

Поэтому для того, чтобы оценить исключительность Core i9-9900KS в полной мере, смотреть нужно глубже – на максимально достижимые в рамках турборежима частоты при нагрузке на разное количество вычислительных ядер. Забавно, что совсем недавно Intel решила убрать информацию об этих величинах из открытого доступа, а теперь компания столкнулась с тем, что сделано это было совсем напрасно, ведь без этого преимущества Core i9-9900KS не показать. Впрочем, при определённом терпении значения турбочастот можно выяснить экспериментально или при помощи диагностических утилит.

И только в этом случае достоинства Core i9-9900KS становятся понятнее: при нагрузке на шесть и большее число ядер этому процессору разрешено работать на 300 МГц, или на 6,3 %, быстрее, чем Core i9-9900K и Core i9-9900KF.

Однако на самом деле всё это вовсе не значит, что, выбрав Core i9-9900KS для своей системы, вы получите 5,0 ГГц при любой нагрузке. Не стоит забывать, что турбочастоты – это максимальный авторазгон, который возможен, но при этом не гарантируется. Технология Turbo Boost 2.0 осуществляет автоматическое увеличение частоты CPU не просто исходя из количества работающих ядер, а принимая во внимание и другие параметры, в частности характер нагрузки и, главное, порождаемое ей энергопотребление. Теория устанавливает для энергопотребления процессора в турборежиме два предельных значения, PL1 и PL2, которые ограничивают его при краткосрочных и долгосрочных нагрузках. Предел PL2, задающий максимальное потребление в течение длительных интервалов времени, полагается равным паспортному значению TDP. Предел же PL1 обычно устанавливается на четверть выше PL2, разрешая процессору потреблять больше, чем заложено в TDP, но лишь в течение небольших промежутков времени. Предельная продолжительность таких отрезков времени задаётся константой τ, которая, согласно спецификации, может быть выбрана в интервале от 1 до 8 секунд.

Всё это значит, что при проектировании Core i9-9900KS закладывалось, что он будет потреблять не более 127 Вт при длительных нагрузках и не более 159 Вт – при краткосрочных. А такие пределы потребления с 5-гигагерцевой частотой явно несовместимы. Для примера: даже Core i9-9900K на своей турбочастоте 4,7 ГГц в многопоточном рендеринге в Cinebench R20 потребляет порядка 195 Вт. Новый же Core i9-9900KS на частоте 5,0 ГГц в этом тесте показывает потребление около 220 Вт.

Поэтому, если бы всё было по-честному и в соответствии со спецификацией, то никаких 5,0 ГГц мы не увидели бы даже близко. Иллюстрирует это следующий график, на котором мы показали кривую частоты Core i9-9900KS в зависимости от нагрузки в Cinebench R20, построенную при работе этого процессора с правильно заданными пределами PL1 и PL2, установленными в 127 и 159 Вт. Тут же приведена и аналогичная кривая для Core i9-9900K, у которого это пределы в соответствии со спецификацией установлены на четверть ниже – в 95 Вт и 119 Вт.

Хотя Core i9-9900KS и работает с заметно более высокой частотой по сравнению с Core i9-9900K, ни о каких 5 ГГц при полной нагрузке речь всё равно не идёт. Такую частоту можно наблюдать, если число загруженных работой потоков не превышает шести, и не более того. Максимальная же многопоточная нагрузка в Cinebench R20 срезает частоту Core i9-9900KS до 4,5 ГГц из-за того, что кремний Coffee Lake Refresh, производимый по 14-нм технологии, при переходе через рубеж в 4,4-4,5 ГГц всегда резко наращивает энергетические аппетиты.

Впрочем, все эти касающиеся частоты изыскания интересны чисто теоретически, поскольку производители материнских плат с молчаливого согласия Intel попросту игнорируют пределы PL1 и PL2, устанавливая их в максимум. Встретить какие-то осмысленные настройки этих ограничений можно лишь на недорогих материнках с достаточно слабой схемой питания, подавляющее же большинство Z390-платформ по умолчанию выкручивает данные ограничения в максимальные и заведомо недостижимые значения. И именно поэтому снижения частоты при росте энергопотребления за пределы установленного спецификацией TDP в реальности у процессоров Intel не наблюдается.

До сих пор столь вольное отношение к параметрам энергопотребления сходило Intel и производителям материнских плат с рук. Все были довольны, ведь пользователи в конечном итоге получали пусть и не такие экономичные, как заявлено в спецификациях, но зато автоматически разгоняющиеся до предельных для турборежима частот системы с повышенной производительностью.

Но вот с Core i9-9900KS этот фокус проходит со скрипом. Работая на частоте 5,0 ГГц, этот процессор выделяет столько тепла, что справиться с ним могут только избранные системы охлаждения. Например, во время тестирования нашего экземпляра Core i9-9900KS мы столкнулись с несостоятельностью наших привычных воздушных суперкулеров Noctua NH-U14S и NH-D15. И с односекционной, и с двухсекционной башней процессор при запуске Prime95 29.8 быстро достигал предельной температуры 115 градусов и проваливался в троттлинг. Добиться устойчивой работы Core i9-9900KS на частоте 5,0 ГГц в любых программах без исключения удалось лишь после перехода на жидкостное охлаждение. Причём не абы какое, а на одну из самых эффективных СЖО замкнутого цикла NZXT Kraken X72, которая укомплектована 360-мм радиатором.

NZXT Kraken X72

Но даже с такой мощной СЖО температура процессора во время тестов достигала величины 108 градусов, что, впрочем, закономерно, если учесть 275-ваттное энергопотребление Core i9-9900KS под тяжёлой нагрузкой, приправленной AVX2-инструкциями.

Всё это означает, что обладатели Core i9-9900KS, не подготовившиеся к охлаждению этого процессора должным образом, запросто могут столкнуться с температурным троттлингом, даже если они вооружатся вполне производительной системой охлаждения и не будут его разгонять. Мы абсолютно уверены, что в скором времени форумы и группы в социальных сетях захлестнёт волна жалоб на перегрев Core i9-9900KS при настройках по умолчанию. У Intel есть лишь одна возможность избежать этого: как-то договориться с производителями материнских плат, чтобы хотя бы в случае с Core i9-9900KS они не игнорировали установку пределов потребления.

Конечно, нужно иметь в виду, что мы проверяли температурный режим в Prime95 29.8 – программе, очень сильно разогревающей процессоры поисками чисел Мерсенна. Подобный нагрев встречается в общеупотребительных задачах не так часто, но, например, высокий риск перегрева есть и при перекодировании видеоконтента современными кодерами или при рендеринге. Поэтому, установив в систему Core i9-9900KS, лучше какое-то время посвятить проверке температур и его настройке. Мы бы рекомендовали либо вручную подобрать пределы потребления PL1 и PL2, либо задать понижающую поправку к частоте при использовании AVX-инструкций, либо попытаться уменьшить напряжение питания. А в рассказы про 5,0 ГГц «из коробки» всегда и везде верить не нужно: это – гипербола (художественное преувеличение).

Здесь возникает вполне резонный вопрос: а лучше ли вообще Core i9-9900KS, чем Core i9-9900K, если 25-долларовая переплата за этот CPU не гарантирует отсутствие перегрева на частоте 5,0 ГГц и к тому же неминуемо обрекает пользователя на тщательный подбор охлаждения и дополнительную настройку системы? Но ответ на него всё же положительный. Как минимум Core i9-9900KS действительно основывается на отобранных кристаллах Coffee Lake Refresh, что выражается в немного более низких температурах и потреблении при одинаковой частоте и напряжении. Для примера мы сравнили тепловые и энергетические характеристики имеющихся в нашем распоряжении экземпляров Core i9-9900KS и Core i9-9900K на частоте 4,7 ГГц при напряжении 1,25 В с жидкостной системой охлаждения NZXT Kraken X72. И как видно из результатов, полученных при запуске стресс-теста Prime95, Core i9-9900KS действительно оказывается при прочих равных экономичнее и холоднее.

Кроме того, процессоры Core i9-9900KS, в отличие от Core i9-9900K и Core i9-9900KF, гарантированно основываются на полупроводниковых кристаллах степпинга R0. А это значит, что в них уже появились аппаратные заплатки для некоторых нашумевших уязвимостей, в частности Fallout и Spectre V4 (Speculative Store Bypass). Впрочем, с практической точки зрения это значит не слишком много. Аппаратные исправления, как и их программные аналоги, примерно так же сказываются на производительности, и в конечном итоге пользователи Core i9-9900KS ничего не выигрывают, кроме отсутствия необходимости обновлять микрокод и устанавливать критические обновления операционной системы и программного обеспечения.

⇡#Разгон

Учитывая то, как разогревается Core i9-9900KS при работе в «номинальном» режиме при частоте 5,0 ГГц, ожидать от него каких-то подвигов на ниве разгона было бы странно. Тем не менее для достижения более высокой частоты оверклокеры могут пустить в ход особое запасное средство, которое хорошо помогает с разгоном HEDT-процессоров Core X-серии. А именно – ограничение частоты при работе процессора с AVX-инструкциями.

О том, что в случае с Core i9-9900KS оно может оказать положительное влияние на результат, говорит, например, то, что к нему прибегают все зарубежные магазины, предлагающие образцы Core i9-9900KS с гарантией разгона. И на Caseking.de, и на SiliconLottery.com при сортировке процессоров используют понижающую поправку -2 или -3 для коэффициента умножения при работе с AVX-инструкциями.

Но нам это совершенно не помогло. Наш экземпляр Core i9-9900KS не мог обеспечить стабильность на частоте 5,1 ГГц при работе с ресурсоёмкими программами даже в том случае, если они не использовали AVX-инструкции. Иными словами, процессор оказался вообще без какого-либо разгонного потенциала, 5,0 ГГц – его потолок.

Впрочем, удивляться по этому поводу совершенно не следует. Мы имеем дело с уже предварительно разогнанным на заводе CPU, который был выбран среди обычных Core i9-9900K как раз по принципу работоспособности на частоте 5,0 ГГц. И если бы его оверклокерский потенциал позволял бы брать более отдалённые рубежи, Intel наверняка бы этим воспользовалась для улучшения характеристик своего предложения, ведь речь идёт не о массовом продукте, а о специальной лимитированной серии процессоров.

Собственно, всё это хорошо сходится с результатами отбора наиболее удачных представителей семейства Core i9-9900KS, который проводится специалистами магазина SiliconLottery.com. Согласно собранной ими статистике, разгоняется дальше 5,0 ГГц лишь один из трёх экземпляров Core i9-9900KS. И нам, очевидно, «счастливый» чип на этот раз не достался.