Обзор процессора Intel Core i9-10980XE Extreme Edition: налетай — подешевело

Чуть более недели назад мы познакомились с процессором Ryzen 9 3950X, который вызвал бурю эмоций не только у сторонников или противников продукции AMD, но и у тех пользователей, которые просто заинтересованы в высокой производительности вне зависимости от её идеологической окрашенности. И это закономерно: флагманская модель для платформы Socket AM4 вызывает неподдельный интерес не только своими запредельными для мира массовых систем характеристиками, но и тем, как эти характеристики соотносятся с ценой. Ведь если после поступления в продажу Ryzen 9 3950X будет продаваться по той цене, которую для него пообещала AMD, то получится, что высокопроизводительную рабочую станцию уровня HEDT можно будет собрать в два с лишним раза дешевле, чем раньше.

Вполне естественно, что столь решительные действия AMD не могут остаться без последствий, тем более что компании удалось решить сразу три важные задачи. Во-первых, она сделала многоядерные процессоры доступными для обычных пользователей, которые смогут теперь устанавливать их в привычные массовые платформы. Во-вторых, ей удалось добиться того, чтобы при выборе между 8 и 12 или 16 ядрами покупатели могли руководствоваться простыми соображениями целесообразности и не отметали многоядерные варианты из-за их заградительной цены. И в-третьих, заодно AMD предложила полностью переосмыслить всю концепцию HEDT, сделав так, чтобы энтузиасты, нуждающиеся в запредельных вычислительных ресурсах и готовые вкладывать в них значительные средства, смогли теперь рассчитывать и на 32-ядерные, и даже на 64-ядерные процессоры.

Такие кардинальные изменения конъюнктуры не могли пройти в стороне от Intel, а её платформа LGA2066 оказалась в числе главных «пострадавших» от агрессивных манёвров конкурента. Фактически появление доступного 16-ядерника Ryzen 9 3950X развеяло вокруг LGA2066 всю атмосферу премиальности и элитарности, которую микропроцессорный гигант старательно создавал в течение последних лет. Вышло так, что HEDT-процессоры Intel Core X, в сущности, перестали быть таковыми, поскольку новый Ryzen 9 3950X абсолютно на равных соперничает с куда более дорогими LGA2066-флагманами.

Ответные меры не заставили себя долго ждать. Сегодня Intel перевыпускает свою платформу LGA2066, но уже в новом качестве. С этого момента мы больше не будем говорить о ней как о каком-то особом варианте для высококлассных рабочих станций. Теперь это – решение попроще, которое в двух словах можно охарактеризовать как всё ещё не массовую, но уже и не хай-энд-платформу для профессиональных компьютеров, подходящих для создания и обработки цифрового контента.

Такое перерождение происходит с LGA2066 на фоне выпуска совместимых с ней процессоров Core × десятитысячной серии, проходящих под кодовым названием Cascade Lake-X. Но на самом деле никаких крупномасштабных нововведений они с собой не приносят. Это всё те же 14-нм процессоры с микроархитектурой родом из 2015 года и числом ядер, не превышающим 18, как и их предшественники Skylake-X и Skylake-X Refresh. Но при этом стоить Cascade Lake-X будут совсем других денег. Фактически Intel срезала цены вдвое, благодаря чему 18-ядерного «тяжеловеса» с четырёхканальной DDR4 SDRAM и 48 линиями PCI Express можно будет получить в своё распоряжение (по крайней мере, в теории), уложившись в $1 000.

И это, конечно же, меняет если не всё, то очень многое. В этом материале мы как раз и попробуем проанализировать, как подвергшиеся жёсткой уценке многоядерные процессоры Intel смотрятся на фоне старших представителей семейства Ryzen 3000.

⇡#Cascade Lake-X: что нового

Новые LGA2066-процессоры Cascade Lake-X отличаются от предшественников не только ценами, хотя это, безусловно, их главный и самый впечатляющий козырь. Тем не менее по сравнению с выпущенными год назад чипами Core × серии 9000 они также могут предложить увеличенные тактовые частоты, улучшенную технологию Turbo Boost 3.0, поддержку больших объёмов более скоростной памяти, возросшее количество линий PCI Express 3.0, аппаратную защиту от некоторых уязвимостей и новые инструкции, известные под обобщённым названием DL Boost (Deep Learning – «глубокое обучение»). При этом, что совершенно нетипично для Intel, Cascade Lake-X сохраняют совместимость с уже выпущенными LGA2066-материнскими платами, продлевая их жизненный цикл ещё как минимум на один год.

Для того чтобы показать, как в течение последних трёх лет развивается платформа LGA2066, мы собрали в одной таблице три последних поколения Core X. Все эти процессоры могут устанавливаться в одни и те же материнские платы с набором системной логики X299.

Перечисленные в таблице модели CPU, в том числе и новые Cascade Lake-X, основываются на микроархитектуре Skylake и производятся по техпроцессу с нормами 14 нм. Какая конкретно версия этой технологии применена в случае Core X, относящихся к серии 10000, Intel не конкретизирует, но по достаточно высоким тактовым частотам логично предположить, что «плюсов» после обозначения норм техпроцесса тут как минимум два.

Отсутствие каких-либо заметных технологических улучшений не даёт компании Intel наращивать число ядер. В LGA2066-процессорах снова используется кристалл HCC серверного происхождения, и в нём предусмотрено лишь 18 ядер. Теоретически в распоряжении у микропроцессорного гиганта есть и более крупный 28-ядерный кристалл XCC, но его проникновение в платформу LGA2066 маловероятно из-за его гигантского размера (примерно 32,1 × 21,6 мм) и высокой себестоимости.

В результате основное внимание в приведённой таблице приковывает к себе колонка с ценами: ещё бы, ведь процессоры нового поколения почти вдвое дешевле своих предшественников. В то время как в прошлых поколениях Core × компания Intel просила за одно ядро в среднем $103, теперь средняя удельная цена ядра упала до $57, вплотную приблизившись к стоимости одного ядра в массовых процессорах для платформы LGA1151. В результате новый 18-ядерный Core i9-10980XE теперь можно будет купить дешевле, чем 10-ядерный Core i9-9900X прошлого поколения, а обновлённая 10-ядерная модель Core i9-10900X почти сравнялась по цене с восьмиядерным пятигигагерцевым процессором Core i9-9900KS для массового сегмента.

Иными словами, Cascade Lake-X должны стать намного доступнее своих предшественников, что наверняка сделает их и существенно популярнее. Intel объясняет такие перемены в позиционировании тем, что компания решила сделать переход на более функциональную платформу с лучшими возможностями расширения привлекательным для широкой аудитории пользователей. Но мы-то знаем, что явилось истинной причиной такой внезапной щедрости. Эту причину выдаёт и отсутствие в модельном ряду 16-ядерного процессора, которое не даёт сопоставить Cascade Lake-X и новый Ryzen 9 3950X напрямую. Впрочем, если судить по ценам, то Intel считает, что с дерзким 16-ядерным конкурентом вполне справится и 14-ядерный Core i9-10940X. Но это мы ещё проверим.

Второй вывод, который можно сделать, глядя на спецификации Cascade Lake-X, касается того, что новые процессоры Core × серии 10000 отличаются от предшественников не так уж и заметно. Формальные характеристики новых моделей Core × достаточно близки к характеристикам предшественников, и даже рост тактовых частот, на котором заостряет внимание Intel, не производит особого впечатления. В частности, базовая частота у трёх из четырёх представителей Core × нового поколения не выросла вообще, что, впрочем, вполне закономерно с учётом отсутствия изменений в тепловом пакете, техпроцессе и микроархитектуре.

Но зато некоторый прирост затронул максимальные частоты, достигаемые новыми процессорами в турборежиме. Это значит, что при частичной нагрузке Cascade Lake-X всё-таки смогут работать на более высоких скоростях, чем их предшественники. Особенно прогресс будет заметен, если сравнивать частоты при нагрузке на четыре ядра или меньше: в этом случае прирост частоты может доходить до 500 МГц. Во многом он достигается за счёт совершенствования технологии Turbo Boost Max 3.0, в рамках которой Intel исповедует примерно тот же подход, что и AMD в своей функции Precision Boost. Суть заключается в том, что на этапе производства наиболее удачные в плане частотного потенциала вычислительные ядра каждого экземпляра процессора специальным образом маркируются, а при его эксплуатации малопоточные нагрузки перенаправляются в первую очередь именно на такие ядра. Благодаря этому предельную частоту процессора, развиваемую им при работе с небольшим числом потоков, можно дополнительно нарастить, ведь достаточно гарантировать работоспособность на ней не каждого из имеющихся, а лишь конкретных, наиболее удачных вычислительных ядер.

Эту хитрость компания Intel использовала в LGA2066-процессорах и ранее, но в Cascade Lake-X проводимый отбор ядер стал более тщательным и многокритериальным. Раньше в Core × помечалась лишь пара «золотых» ядер, теперь же к ним добавляется и пара «серебряных» – похуже, но тоже хороших. То есть у любого Cascade Lake-X теперь есть как минимум четыре особых ядра, которые гарантированно берут частоты выше, чем все остальные ядра в процессоре. Как следует из спецификаций, «золотые» ядра должны добавлять к максимальной достижимой в рамках Turbo Boost 2.0 частоте 200 МГц, а серебряные – 100 МГц. Intel специально оговаривает, что все преимущества технологии Turbo Boost Max 3.0 смогут раскрыться с Windows 10 версии 1909, где планировщик будет учитывать все особенности «золотых» и «серебряных» ядер. Однако увидеть обещанные спецификацией частоты 4,7-4,8 ГГц на практике можно и со старыми версиями операционной системы – в них за работу Turbo Boost Max 3.0 отвечает специальный драйвер.

Наряду с более высокими турбочастотами процессоры Cascade Lake-X обещают и небольшое увеличение числа линий PCI Express. LGA2066-процессоры прошлого поколения могли предложить лишь 44 линии, новые же процессоры имеют уже по 48 линий PCI Express 3.0. Строго говоря, дополнительные линии существовали в позаимствованном из серверного сегмента процессорном кристалле и в прошлых поколениях процессоров, но наружу их впервые вывели в Core × серии 10000. Тем не менее воспользоваться ими смогут не все. Для их использования нужны новые материнские платы, а в старых LGA2066-платах Cascade Lake-X смогут предложить пользователю лишь привычное число линий – 44. Впрочем, добавление четырёх линий PCI Express 3.0 кажется довольно малозначительным преимуществом, особенно на фоне того, что процессоры Ryzen Threadripper третьего поколения предоставляют в распоряжение пользователя 56 линий PCI Express 4.0.

Куда более весомым улучшением новых Cascade Lake-X представляется расширение функциональности его контроллера памяти, который получил официальную совместимость с четырёхканальной DDR4-2933 SDRAM (при установке одного модуля на канал) и поддержку стандартных небуферизованных модулей ёмкостью до 32 Гбайт. Таким образом, системы с новыми процессорами Core × стало возможно оснащать массивами памяти общим объёмом 256 Гбайт. Но память с ECC при этом всё ещё не поддерживается.

И ещё одно важное обновление Cascade Lake-X, о котором необходимо упомянуть отдельно, касается исправлений части уязвимостей семейства Spectre и Meltdown. В частности, процессоры получили аппаратные заплатки от уязвимостей Spectre v2, Meltdown v3, RSRE v3a, L1TF/Foreshadow, MFBDS/RIDL, MSBDS/Fallout, MLPDS и MDSUM, что делает новые Core × одними из самых защищённых (но далеко не безгрешных) процессоров Intel.

⇡#Deep Learning Boost

На самом деле наиболее интересные нововведения, привносимые Cascade Lake-X, лежат за рамками сухих численных спецификаций. Они приходят из серверного рынка и обусловлены тем, что Core × по кремниевой начинке всегда унифицируются с процессорами семейства Xeon. Новые Core × серии 10000 – не исключение, они используют те же самые полупроводниковые кристаллы, что и представители семейства Xeon Scalable второго поколения (Cascade Lake). А это значит, что в новые Core × могли проникнуть какие-то вещи, изначально предназначенные для сегмента суперкомпьютеров и высокопроизводительных вычислений. И такое нововведение действительно есть! Это – технология для ускорения работы с алгоритмами глубокого обучения, которая скрывается под маркетинговым названием DL Boost.

В отличие от массовых процессоров Core для платформы LGA1151, процессоры Core × уже давно обладают поддержкой векторных 512-битных инструкций AVX-512. Но в Cascade Lake-X, как и у их серверных родственников, этот набор расширился за счёт подмножества команд AVX512VNNI, ориентированного на ускорение работы приложений искусственного интеллекта (ИИ). В их число входят инструкции, позволяющие многократно перемножать пары 8- и 16-битных чисел с накоплением результата, которые хорошо подходят для быстрого выполнения операции свёртки в искусственных нейронных сетях. Именно поддержка расширений AVX512VNNI и является сутью технологии DL Boost. Использование данных инструкций может значительно ускорить работу алгоритмов ИИ, которые постепенно находят применение при решении разнообразных повседневных задач: при распознавании, ретуши и постобработке изображений, распознавании речи или при отслеживании перемещений объектов на видео.

В настоящее время инструкции AVX512VNNI пока не используются в массовом программном обеспечении, но их внедрение совершенно точно не за горами. ИИ-алгоритмы начинают всё активнее применяться в совершенно разноплановых приложениях, а Intel, в свою очередь, ведёт активную работу с их разработчиками, предлагая в том числе готовые библиотеки и фреймворки, оптимизированные под AVX512VNNI. По предварительным оценкам, поддержка DL Boost будет способна стать причиной более чем двукратного роста производительности при решении типовых задач ИИ. Поэтому в том, что разработчики действительно будут пользоваться этими инструкциями, нет никаких сомнений, тем более что они в скором времени станут повсеместно доступны и в процессорах Intel для массового сегмента, например AVX512VNNI уже поддерживаются в Ice Lake.

Практически оценить эффективность решения задач ИИ на процессорах Cascade Lake-X можно с помощью полусинтетического теста AiXPRT, который измеряет производительность машинного обучения системы во время классификации изображений и обнаружения объектов с помощью сетей ResNet-50 и SSD-MobileNet v1. Мы использовали версию этого теста, опирающуюся на оптимизированную для работы на CPU открытую библиотеку Intel OpenVINO 2.1. Полученные в обоих случаях результаты представлены на диаграммах.

Получается, что в задачах ИИ новые процессоры Cascade Lake-X действительно существенно сильнее предшественников, обеспечивая за счёт поддержки AVX512VNNI в избранных для проверки алгоритмах прирост производительности от 25 до 50 %. Ещё более впечатляюще смотрится их превосходство на фоне 16-ядерного процессора Ryzen 9 3950X, в котором инструкции AVX-512 не поддерживаются вообще. Из-за этого в задачах ИИ он оказывается в полтора-два раза медленнее нового 18-ядерного Core i9-10980XE.

Хочется надеяться, что компания AMD учтёт данное упущение и в последующих поколениях Ryzen поддержка расширений AVX-512 всё-таки появится. А пока нужно учитывать, что для работы со стандартными для отрасли библиотеками машинного зрения и глубинного обучения для видеосистем флагманские процессоры Intel с технологией DL Boost подходят значительно лучше.

⇡#Core i9-10980XE в подробностях

Для этого обзора наша лаборатория получила экземпляр флагманского 18-ядерного процессора Cascade Lake-X, Core i9-10980XE Extreme Edition. Именно с его помощью мы и получали практическое представление о том, как должны работать новые решения компании Intel для энтузиастов.

Процессоры HEDT-сегмента, которые Intel предлагает энтузиастам, ещё в прошлом поколении целиком переехали на «средний» по размеру кристалл HCC, используемый в том числе и в процессорах Xeon с числом ядер менее 18. В новом поколении Core × в этом отношении ничего не поменялось: все Cascade Lake-X основаны на одном и том же кремнии, который содержит 18 ядер и 24,75 Мбайт L3-кеша. Кроме того, характерной особенностью конструкции таких процессоров выступает одноранговая Mesh-сеть, соединяющая ядра вместо привычной массовому пользователю кольцевой шины. Данная структура, по мнению Intel, лучше масштабируется с ростом количества ядер.

Также стоит напомнить, что процессоры Core-X имеют и несколько непривычную подсистему кеш-памяти. В них каждое ядро имеет собственный вместительный L2-кеш, объёмом 1 Мбайт (вместо 512 Кбайт у Zen 2 и 256 Кбайт у Coffee Lake), но общий L3-кеш при этом сравнительно небольшой. Его объём исчисляется по принципу 1,375 Мбайт на ядро, при этом он функционирует по виктимному неинклюзивному алгоритму. Впрочем, всё это уже известные по прошлым поколениям Core-X факты.

На что же действительно стоит обратить внимание, так это на частоты. Формальные спецификации дают не слишком много подробностей о том, какие скорости оказываются доступны новым процессорам при различной нагрузке, описывая лишь базовую частоту и максимум, достигаемый в турборежиме. На самом же деле технологии Turbo Boost 2.0 и Turbo Boost Max 3.0 совершенно чётко определяют максимальные частоты при нагрузке на разное число ядер.

Обратите внимание, наиболее существенное преимущество в тактовой частоте Core i9-10980XE показывает при нагрузке на 3-4 ядра. И это закономерно: на такие нагрузки теперь распространила своё влияние технология Turbo Boost Max 3.0, в то время как ранее её зона ответственности ограничивалась одно- и двухъядерными сценариями.

Но стоит понимать, что в реальности частоты, обещанные в таблице, могут и не достигаться. В соответствии с тем, как работу турборежима представляет себе компания Intel, процессор выходит на них только при условии, что его энергопотребление находится в определённых рамках, существование которых связано с характеристиками теплового пакета. Предполагается, что при долговременных нагрузках LGA2066-процессоры должны потреблять не более 165 Вт (то есть не более заявленного TDP), а при кратковременных – не более 216 Вт. Если следовать этим требованиям, то Core i9-10980XE вряд ли окажется способен демонстрировать частоту около 3,8 ГГц при нагрузке на все ядра. Это нетрудно подтвердить проверкой потребления в Cinebench R20 при рендеринге с разным числом потоков.

Как видите, прирост частоты Core i9-10980XE по сравнению с Core i9-9980XE влечёт за собой рост тепловыделения, причём чем он больше, тем существеннее разница. И поэтому Core i9-10980XE выходит за установленные спецификацией пределы потребления уже при нагрузке на 12 ядер. Но паниковать по этому поводу не следует. Дело в том, что слежение за уровнем потребления в подавляющем большинстве LGA2066-материнских плат либо отключено по умолчанию, либо отключается изменением одной настройки. Поэтому в реальности частоты Core i9-10980XE всё-таки будут соответствовать табличным показателям для турборежима даже в том случае, когда пользователь не захочет как-то особым образом настраивать или разгонять свою систему.

Говоря о реальных частотах Cascade Lake-X, уместным будет напомнить и ещё один важный момент: эти процессоры снижают свою скорость при нагрузках, использующих AVX, AVX2 или AVX-512-инструкции. Это связано с тем, что 256- и 512-битные векторные инструкции вызывают у процессоров с микроархитектурой Skylake гораздо более сильный нагрев, чем все прочие команды, и многоядерные CPU при их исполнении могут легко перегреться. Поэтому в новых Core X, так же как и раньше, заложена корректировка тактовой частоты, вступающая в силу при выполнении векторных инструкций. AVX- и AVX2-инструкции снижают частоту Core i9-10980XE на 500 МГц, а AVX-512-инструкции – на 1000 МГц. Иными словами, при полной AVX/AVX2-нагрузке на все 18 ядер частота Core i9-10980XE падает до 3,3 ГГц, а в случае AVX-512-нагрузки – до 2,8 ГГц.

Кроме того, соединяющая ядра процессора Mesh-сеть, как и непосредственно связанные с ней блоки L3-кеша, работают в Cascade Lake-X на своей собственной частоте. И эта частота тоже не внушает оптимизма: как и раньше, она осталась на уровне 2,4 ГГц. По этой причине новые LGA2066-процессоры по латентности L3-кеша и памяти продолжают уступать LGA1151-альтернативам, хотя и значительно превосходят их по пропускной способности памяти благодаря использованию четырёхканальной, а не двухканальной DDR4 SDRAM.

Но конечно, большинству пользователей все такие нюансы малоинтересны, а главный вопрос заключается в том, сможет ли новый 18-ядерник Intel достойно противостоять флагманскому представителю серии Ryzen – 16-ядерному процессору Ryzen 9 3950X. И если судить по формальным спецификациям, то у Core i9-10980XE есть хорошие шансы оказаться сильнее.

Конечно, 18-ядерник Intel дороже, причём он требует заодно и покупки более дорогой LGA2066-материнской платы, даже если сравнивать с Socket AM4-материнками на базе чипсета X570. Но зато Core i9-10980XE предлагает подсистему памяти с более высокой пропускной способностью и больше линий PCI Express для подключения разнообразного оборудования (видеокарт, NVMe-накопителей и проч.). Что же касается «грубой» вычислительной мощности, то по этому показателю выделить однозначного лидера на данном этапе невозможно. С точки зрения IPC (числа исполняемых за такт инструкций) ни одна из микроархитектур – ни Zen2, ни Skylake – не может похвастать явным превосходством, а по числу исполняемых потоков и тактовым частотам Ryzen 9 3950X и Core i9-10980XE достаточно близки.

⇡#Разгон

В последнее время нам то и дело приходится констатировать, что разгон, как доступное энтузиастам средство увеличения производительности, себя изжил. Новейшие процессоры авторства как AMD, так и Intel, по крайней мере если говорить о флагманских моделях, доходят до пользователей без какого-либо дополнительного частотного потенциала. Всё, на что способен кремний новейших CPU, теперь, как правило, выжимается производителем на заводе с тем, чтобы передать в руки пользователя уже максимально разогнанный процессор.

Платформа LGA2066 в этом плане является последним прибежищем олдскульного разгона, по крайней мере такое впечатление производили процессоры прошлых поколений. Но и Cascade Lake-X оказывается достойным продолжателем былых традиций. Частоты новых представителей серии Core × выросли относительно предшественников не так уж и сильно, чтобы полностью выбрать весь бюджет, представляемый 14-нм техпроцессом. К тому же за те пять лет, которые Intel эксплуатирует это литографическое разрешение, технология значительно прогрессировала, и от сегодняшних полупроводниковых кристаллов можно ждать даже лучших достижений по сравнению с Skylake-X и Skylake-X Refresh.

При разгоне старшего представителя семейства Cascade Lake-X на практике мы увидели уже знакомую и отрадную картину: частотный потенциал Core i9-10980XE достаточен для того, чтобы не быть ограничением на пути оверклокинга. Этот процессор отзывчиво реагирует на приращение напряжения питания, и главной сложностью выступает лишь рост тепловыделения, бороться с которым можно совершенствованием системы охлаждения.

Ещё в прошлом поколении процессоров для LGA2066 компания Intel отказалась от использования полимерного термоинтерфейса, и в Cascade Lake-X, как и в Skylake-X Refresh, сопряжение теплорассеивающей крышки и полупроводникового кристалла выполнено при помощи бесфлюсовой пайки. Благодаря этому эффективность теплоотвода у Core i9-10980XE получается выше, чем у процессоров Skylake-X двухгодичной давности.

Если учесть всё сказанное, неудивительно, что новый 18-ядерник совершенно не разочаровал. С повышением напряжения V_CORE до 1,075 В этот процессор смог похвастать стабильной работой на частоте 4,5 ГГц, что, между прочим, почти на 20 % превышает его турбочастоту при нагрузке на все ядра в штатном режиме.

Но здесь нужно упомянуть две важные детали. Во-первых, тепловыделение процессора в таком состоянии может достигать 350 Вт, по крайней мере такую теплоотдачу показывал Core i9-10980XE при прохождении стресс-тестирования в Prime95 29.8 (без AVX). Чтобы отвести их, нужна достаточно мощная система охлаждения, желательно жидкостного типа. Мы, например, для тестов пользовались СЖО NZXT Kraken X62 с радиатором форм-фактора 280 мм. Но даже в этом случае нагрев достигал 94 градусов при максимально разрешённой для Cascade Lake-X температуре 110 градусов.

Второй нюанс касается того, что речь о 4,5 ГГц здесь идёт исключительно в контексте нагрузки, не использующей никакие AVX-инструкции. Работа с 256-битными регистрами вызывает у процессоров Intel очень серьёзный нагрев, и поэтому, чтобы избежать температурного троттлинга, в обязательном порядке приходится прибегать к функции AVX Negative Offset, которая позволяет снизить частоту процессора при работе с AVX и AVX2. Для Core i9-10980XE, например, оказалась необходима поправка на 500 МГц, то есть частота процессора в AVX-режиме ограничивалась величиной 4,0 ГГц. Тест стабильности в Prime95 29.8 (с AVX2) был пройден только в этом случае, но всё равно – с тепловыделением процессора около 410 Вт и его нагревом почти до границы троттлинга.

Что же касается AVX-512, то такие инструкции ещё более энергоёмки, и для них необходимо использовать ещё более значительное снижение частоты. Так, стабильная работа Core i9-10980XE без перегрева с применением AVX-512 оказалась возможна лишь на частоте 3,2 ГГц. В этом случае при стресс-тестировании температура процессора достигала 107 градусов, но он всё-таки не перегревался.

Таким образом, итоговой формулой тактовой частоты Core i9-10980XE при его разгоне оказалась 4,5/4,0/3,2 ГГц (база/AVX/AVX-512). И это – очень достойный результат для 18-ядерного процессора, благодаря которому энтузиасты смогут получить от него существенно лучшее быстродействие, чем было заложено производителем.

Впрочем, разгон на этом ещё не заканчивается. Для повышения быстродействия Core i9-10980XE не лишним будет заодно разогнать его L3-кеш вместе с межъядерными Mesh-соединениями, которые в представителях семейства Cascade Lake-X, как и в других LGA2066-процессорах, работают на собственной частоте 2,4 ГГц. Дело в том, что эта частота может быть заметно повышена, причём с явным положительным эффектом: её оверклокинг увеличивает скорость работы L3-кеша и подсистемы памяти, а также снижает латентности при межъядерном обмене данными.

В нашем экземпляре Core i9-10980XE частоту Mesh без особых проблем удалось повысить на четверть – до 3,0 ГГц. Но для этого потребовалось поднять два вспомогательных напряжения: на Uncore-блоках процессора – на 0,1 В и на L3-кеше – на 0,175 В.

Поскольку разгон Core i9-10980XE оказался весьма результативен, мы измерили его производительность не только в номинале, но и с достигнутыми оверклокерскими настройками. И как оказалось – не зря, все приложенные усилия обернулись заметным улучшением производительности.

⇡#Описание тестовых систем и методики тестирования

Мы практически уверены в том, что резкие перемены в позиционировании платформы LGA2066 первое время будут вызывать у покупателей массу вопросов. Но на наш взгляд, идея Intel заключается в том, что процессоры серии Core X теперь не нужно воспринимать как какие-то предложения премиального уровня: компания решила сделать их «ближе к людям». Поэтому цены новых Core X и выбраны таким образом, чтобы их можно было рассматривать в качестве соперников для старших представителей серии AMD Ryzen 3000, располагающих 12 и 16 ядрами. Но при этом соперников всё-таки немного более высокого класса благодаря поддержке четырёхканальной памяти и большему числу линий PCI Express. По этой причине Intel назначила новым Core X цены из диапазона $590-$979, верхняя граница которого перекрывает стоимость флагманского 16-ядерного Ryzen 9 3950X.

Поэтому вместе с главным героем этого обзора, 18-ядерным Core i9-10980XE, мы протестировали старшие Socket AM4-процессоры: 16-ядерный Ryzen 9 3950X и 12-ядерный Ryzen 9 3900X – противостояние именно этих CPU вызывает наибольший интерес. Помимо этого, в тесты были включены и другие процессоры «старшего возраста» со сравнимым числом ядер, например 16-ядерный Ryzen Threadripper 2950X и Core i9-9980XE, а также массовые восьмиядерные процессоры AMD и Intel.

В конечном итоге список задействованных в тестировании комплектующих получился таким:

• Процессоры:
  • AMD Ryzen 9 3950X (Matisse, 16 ядер + SMT, 3,5-4,6 ГГц, 64 Мбайт L3);
  • AMD Ryzen 9 3900X (Matisse, 12 ядер + SMT, 3,8-4,6 ГГц, 64 Мбайт L3);
  • AMD Ryzen 7 3800X (Matisse, 8 ядер + SMT, 3,9-4,5 ГГц, 32 Мбайт L3);
  • AMD Ryzen Threadripper 2950X (Colfax, 16 ядер + SMT, 3,5-4,4 ГГц, 32 Мбайт L3);
  • Intel Core i9-10980XE (Cascade Lake-X, 18 ядер + HT, 3,0-4,8 ГГц, 24,75 Мбайт L3);
  • Intel Core i9-9980XE (Skylake-X, 18 ядер + HT, 3,0-4,5 ГГц, 24,75 Мбайт L3);
  • Intel Core i9-9900K (Coffee Lake Refresh, 8 ядер + HT, 3,6-5,0 ГГц, 16 Мбайт L3).
• Процессорный кулер: СЖО NZXT Kraken X62.
• Материнские платы:
  • ASRock X570 Taichi (Socket AM4, AMD X570);
  • ASRock Z390 Taichi (LGA1151v2, Intel Z390);
  • ASUS ROG Strix X299-E Gaming II (LGA2066, Intel X299);
  • MSI MEG X399 Creation (Socket TR4, AMD X399).
• Память:
  • 2 × 8 Гбайт DDR4-3600 SDRAM, 16-16-16-36 (G.Skill Trident Z RGB F4-3600C16D-16GTZR);
  • 4 × 8 Гбайт DDR4-3600 SDRAM, 16-16-16-36 (G.Skill Trident Z RGB F4-360016Q-32GTZR).
• Видеокарта: NVIDIA GeForce RTX 2080 Ti (TU102, 1350/14000 МГц, 11 Гбайт GDDR6 352-бит).
• Дисковая подсистема: Samsung 970 EVO Plus 2TB (MZ-V7S2T0BW).
• Блок питания: Thermaltake Toughpower DPS G RGB 1000W Titanium (80 Plus Titanium, 1000 Вт).

Все сравниваемые процессоры тестировались с настройками, принятыми производителями плат «по умолчанию». Это значит, что для платформ Intel обозначенные в спецификациях ограничения по энергопотреблению игнорируются и используются предельно возможные частоты в целях получения максимальной производительности. Стоит подчеркнуть, что в таком режиме эксплуатирует процессоры подавляющее большинство пользователей, поскольку включение лимитов по тепловыделению и энергопотреблению требует специальной настройки параметров BIOS.

Все сравниваемые процессоры были протестированы с памятью, работающей в режиме DDR4-3600 с настройками таймингов по XMP, за исключением Ryzen Threadripper 2950X, который с используемым нами комплектом в таком режиме не работает из-за ограничений контроллера памяти. Для этого процессора использовался более медленный режим DDR4-3200 с таймингами 14-14-14-32.

Также нужно осознавать, что процессоры, принимающие участие в тестировании, имеют несколько различную стоимость. Для справки в следующей таблице мы приводим либо рекомендованную производителем, либо реальную (если она значительно отличается от официальной) стоимость CPU.

Тестирование выполнялось в операционной системе Microsoft Windows 10 Pro (v1903) Build 18362.175 с использованием следующего комплекта драйверов:

• AMD Chipset Driver 1.9.27.1033;
• Intel Chipset Driver 10.1.1.45;
• Intel Management Engine Interface Driver 11.7.0.1017;
• NVIDIA GeForce 441.08 Driver.

Описание использовавшихся для измерения вычислительной производительности инструментов:

Комплексные бенчмарки:

• Futuremark PCMark 10 Professional Edition 2.0.2144 – тестирование в сценариях Essentials (обычная работа среднестатистического пользователя: запуск приложений, сёрфинг в интернете, видеоконференции), Productivity (офисная работа с текстовым редактором и электронными таблицами), Digital Content Creation (создание цифрового контента: редактирование фотографий, нелинейный видеомонтаж, рендеринг и визуализация 3D-моделей). Аппаратное ускорение OpenCL отключено.
• 3DMark Professional Edition 2.10.6799 — тестирование в сцене Time Spy Extreme 1.0.

Приложения:

• 7-zip 19.00 — тестирование скорости архивации. Измеряется время, затрачиваемое архиватором на сжатие директории с различными файлами общим объёмом 3,1 Гбайт. Используется алгоритм LZMA2 и максимальная степень компрессии.
• Adobe After Effects CC 2019 16.1.1 – тестирование скорости рендеринга анимационного ролика. Измеряется время, затрачиваемое системой на обсчёт в разрешении 1920 × 1080@30fps заранее подготовленного видеоролика.
• Adobe Photoshop CC 2019 20.0.6 — тестирование производительности при обработке графических изображений. Измеряется среднее время выполнения тестового скрипта Puget Systems Adobe Photoshop CC Benchmark 18.10, моделирующего типичную обработку изображения, сделанного цифровой камерой.
• Adobe Photoshop Lightroom Classic СС 8.4.1 – 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 16-мегапиксельных изображений в RAW-формате, сделанных цифровой камерой Fujifilm X-T1.
• Adobe Premiere Pro CC 2019 13.1.5 — тестирование производительности при нелинейном видеомонтаже. Измеряется время рендеринга в формат YouTube 4K проекта, содержащего HDV 2160p30 видеоряд с наложением различных эффектов.
• Blender 2.80 – тестирование скорости финального рендеринга в одном из популярных свободных пакетов для создания трёхмерной графики. Измеряется продолжительность построения финальной модели bmw27 из Blender Benchmark.
• Corona 1.3 – тестирование скорости рендеринга при помощи одноимённого рендерера. Для измерения производительности используется стандартное приложение Corona 1.3 Benchmark.
• Microsoft Visual Studio 2017 (15.9.17) – измерение времени компиляции крупного MSVC-проекта – профессионального пакета для создания трёхмерной графики Blender версии 2.79b.
• OBS Studio 24.0.3 – тестирование производительности и гладкости потоковой трансляции игрового контента. Используются следующие настройки видеопотока: кодер x264, разрешение 1080p@60fps, битрейт 6 Мбит/с, CPU Usage Preset = slow или slower.
• Stockfish 10 – тестирование скорости работы популярного шахматного движка. Измеряется скорость перебора вариантов в позиции «1q6/1r2k1p1/4pp1p/1P1b1P2/3Q4/7P/4B1P1/2R3K1 w».
• V-Ray 4.10.03 – тестирование производительности работы популярной системы рендеринга при помощи стандартного приложения V-Ray Benchmark Next;
• x265 3.2+9 10bpp — тестирование скорости транскодирования видео в перспективный формат H.265/HEVC. Для оценки производительности используется исходный 2160p@24FPS AVC-видеофайл, имеющий битрейт около 42 Мбит/с.
• XMRig 4.6.2 – тестирование производительности при майнинге с использованием алгоритма RandomX.

Игры:

• Assassin’s Creed Odyssey. Разрешение 1920 × 1080: Graphics Quality = Ultra High. Разрешение 3840 × 2160: Graphics Quality = Ultra High.
• Far Cry 5. Разрешение 1920 × 1080: Graphics Quality = Ultra, HD Textures = On, Anti-Aliasing = TAA, Motion Blur = On. Разрешение 3840 × 2160: Graphics Quality = Ultra, Anti-Aliasing = Off, Motion Blur = On.
• Gears 5. Разрешение 1920 × 1080: Default Quality = Ultra. Разрешение 3840 × 2160: Default Quality = Ultra.
• Kingdom Come: Deliverance. Разрешение 1920 × 1080: Overall Image Quality = Ultra High. Разрешение 3840 × 2160: Overall Image Quality = Ultra High.
• Shadow of the Tomb Raider. Разрешение 1920 × 1080: DirectX12, Preset = Highest, Anti-Aliasing = TAA. Разрешение 3840 × 2160: DirectX12, Preset = Highest, Anti-Aliasing = Off.
• Total War: Three Kingdoms. Разрешение 1920 × 1080: DirectX 12, Quality = Ultra, Unit Size = Extreme. Разрешение 3840 × 2160: DirectX 12, Quality = Ultra, Unit Size = Extreme.
• Watch Dogs 2. Разрешение 1920 × 1080: Field of View = 70°, Pixel Density = 1.00, Graphics Quality = Ultra, Extra Details = 100%. Разрешение 3840 × 2160: Field of View = 70°, Pixel Density = 1.00, Graphics Quality = Ultra, Extra Details = 100%.
• World War Z. Разрешение 1920 × 1080: DirectX11, Visual Quality Preset = Ultra. Разрешение 3840 × 2160: DirectX11, Visual Quality Preset = Ultra.

Во всех игровых тестах в качестве результатов приводится среднее количество кадров в секунду, а также 0,01-квантиль (первая перцентиль) для значений FPS. Использование 0,01-квантиля вместо показателей минимального FPS обусловлено стремлением очистить результаты от случайных всплесков производительности, которые были спровоцированы не связанными напрямую с работой основных компонентов платформы причинами.

⇡#Производительность в комплексных тестах

По результатам комплексного теста PCMark 10 можно сразу же понять, в чём новый Core i9-10980XE стал лучше своего предшественника, 18-ядерного Core i9-9980XE. Смысл в том, что представитель поколения Cascade Lake-X предлагает улучшение производительности главным образом в «офисных» сценариях работы, в то время как при создании и обработке цифрового контента преимущество оказывается гомеопатическим. И это закономерно, ведь увеличение рабочих частот произошло лишь в турборежиме при активности менее чем 12 из 18 ядер. То есть Core i9-10980XE попросту стал более универсальным и всеядным, однако в простых сценариях актуальные процессоры AMD Ryzen всё ещё выглядят несколько лучше.

Графический тест 3DMark Time Spy Extreme, воссоздающий гипотетическую игровую нагрузку, какие-либо различия в производительности Core i9-10980XE и Core i9-9980XE видеть отказывается. Это связано с его тщательной оптимизацией под многопоточность: он распараллеливает вычисления по всем доступным ядрам, что приводит к снижению частоты обоих LGA2066-процессоров до одного и того же уровня — 3,8 ГГц.

⇡#Производительность в приложениях

Практически одновременный выход Ryzen 9 3950X и Core i9-10980XE сделал выбор процессора со стоимостью ниже $1 000 для рабочей станции непростым вопросом. Если говорить о ситуации в среднем, то Core i9-10980XE кажется чуточку быстрее, но это преимущество не слишком заметно. Ryzen 9 3950X лучше справляется со счётными задачами, например с компиляцией, расчётом хешей или с шахматным анализом, а Core i9-10980XE выигрывает там, где весомую роль может сыграть пропускная способность памяти, например в нелинейном видеомонтаже или при архивации файлов. Кроме того, заметно усиливает позиции Core i9-10980XE возможность разгона.

Иными словами, хотя реальное преимущество Core i9-10980XE перед прошлогодним Core i9-9980XE составляет единицы процентов из-за в целом похожей частотной формулы, флагманский Core i9-10980XE всё равно показывает себя очень мощным чипом, особенно в свете его упавшей вдвое цены. И если говорить о ресурсоёмких приложениях, то появление Ryzen 9 3950X не слишком ослабляет его позиции. Да, Intel была вынуждена пересмотреть позиционирование, но новая цена получилась вполне адекватной: среди профессиональных пользователей, работающих над созданием контента, желающих приобрести именно Core i9-10980XE наверняка будет немало.

Рендеринг:

Обработка фото:

Работа с видео:

Перекодирование видео:

Компиляция:

Архивация:

Шахматы:

Майнинг:

⇡#Производительность в играх. Тесты в разрешении 1080p

Лучший игровой процессор на сегодняшний день – это Core i9-9900K, и с этим утверждением спорить бесполезно. Даже 18-ядерный Core i9-10980XE не может составить ему конкуренцию, что связано как с более низкими тактовыми частотами, так и с использованием для межъядерной коммуникации и соединения ядер с L3-кешем и контроллером памяти Mesh-сети, которая обеспечивает худшую латентность по сравнению с кольцевой шиной. Однако ситуация не кажется безнадёжной. Во-первых, с точки зрения игровой производительности Core i9-10980XE как минимум не проигрывает старшим процессорам конкурента. Во-вторых, недостаточную игровую производительность представителей семейства Cascade Lake-X во многом можно исправить через разгон.

Но нужно иметь в виду, что для повышения кадровой частоты в играх в первую очередь следует наращивать частоту работы Mesh-соединений: она может быть увеличена относительно номинальных значений как минимум на четверть. Впрочем, дотянуть игровую производительность Core i9-10980XE до уровня Core i9-9900K, скорее всего, всё равно не получится.

Кроме того, нельзя не заметить, что в роли игрового процессора Core i9-10980XE не предлагает никаких особых преимуществ по сравнению со своим предшественником. Этот процессор предлагает примерно такой же уровень FPS, как и Core i9-9980XE, а это значит, что новое поколение LGA2066-процессоров не преподносит никаких приятных сюрпризов и в данном случае.

⇡#Производительность в играх. Тесты в разрешении 2160p

С ростом разрешения разрыв между процессорами ожидаемо сокращается, так как основная нагрузка начинает ложиться на видеокарту. А это значит, что игровая производительность в 4K не может стать тем фактором, который способен повлиять на выводы о превосходстве тех или иных многоядерных процессоров. Единственный участник теста, который не смог обеспечить достаточную производительность в том числе и в высоком разрешении, — это 16-ядерный Ryzen Threadripper 2950X. Впрочем, это – уже устаревшая модель, так как буквально через считаные часы после выхода этого обзора компания AMD анонсирует следующее поколение своей HEDT-платформы.

⇡#Производительность при стриминге

Многие геймеры выбирают мощные процессоры исходя из желания заниматься потоковой трансляцией. Поэтому мы добавили в тестирование ещё один игровой сценарий – стриминг силами процессора. В этот раз для тестов стриминга была использована игра Far Cry 5. За кодирование видеопотока отвечало популярное приложение Open Broadcasting System (OBS) Studio. В нём использовался программный кодер x264. Трансляция проводилась в разрешении 1920 × 1080 при частоте кадров 60 FPS и фиксированном битрейте 6 Мбит/с. В настройках кодирования выбирался профиль настроек качества slow и slower.

Профиль slow в целом вытягивают все протестированные процессоры, однако восьмиядерники Core i9-9900K и Ryzen 7 3800X делают это «на грани», не имея достаточного запаса производительности. Поэтому если вы действительно намереваетесь заниматься стримингом игр с высоким качеством, лучше выбрать более мощные процессоры, например новый Ryzen 9 3950X или новый Core i9-10980XE. С ними никаких проблем не будет уж точно.

Что же касается профиля slower, то ни один из участвующих в тестировании CPU не обладают достаточной мощностью для обеспечения потоковой трансляции в таком режиме. Очевидно, что для обеспечения трансляции с таким качеством к делу надо привлекать ещё более навороченные системы. Хочется надеяться, что мы сможем встретиться с ними уже в самое ближайшее время.

Если же попробовать оценить, какие из процессоров имеют лучший стриминговый потенциал, опираясь на показатель доли доставленных до принимающей стороны кадров, то картина получится такой.

Необходимо сознаться, что в обзоре Ryzen 9 3950X мы допустили ошибку в конфигурации кодера в OBS Studio, из-за которой тогда этот процессор не смог раскрыть весь свой потенциал. Теперь же ошибка устранена, и мы видим, что 16-ядерный Ryzen 9 3950X выдаёт существенно лучший результат, чем 18-ядерные процессоры Intel как прошлого, так и нынешнего поколения. Проблема Core i9-10980XE кроется в пресловутых Mesh-соединениях, разогнав которые, а заодно и повысив частоту работы CPU при исполнении AVX-инструкций, можно добиться существенно лучшего результата.

⇡#Энергопотребление

Результаты тестов производительности планомерно подводят нас к выводу о том, что Cascade Lake-X – это те же Skylake-X с минорными улучшениями в микроархитектуре и небольшим изменением в частотной формуле. Для того чтобы убедиться, что в этой логике нет никакой ошибки, мы решили дополнительно измерить энергопотребление системы на базе Core i9-10980XE.

Используемый нами в тестовой системе цифровой блок питания серии Thermaltake Toughpower DPS G позволяет контролировать потребляемую и выдаваемую электрическую мощность, чем мы и пользуемся для измерений. На графиках 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.

И действительно, при полной нагрузке на все ядра Core i9-10980XE по электрическим характеристикам очень похож на Core i9-9980XE. А это значит, что мы вновь имеем дело с весьма прожорливым чипом, для организации теплоотвода от которого нужно использовать производительные системы охлаждения. Немного облегчает ситуацию то, что при работе с энергоёмкими AVX-инструкциями частота Core i9-10980XE автоматически снижается, однако выглядит это в данном случае как какой-то «костыль», поскольку процессоры AMD прекрасно обходятся без подобного трюка. Иными словами, Intel явно упёрлась в потолок своего 14-нм техпроцесса, и изменения в характеристиках, которые мы видим при сравнении Core i9-9980XE и Core i9-10980XE, можно считать прекрасной иллюстрацией этого тезиса.

⇡#Выводы

Если говорить о технической стороне сегодняшнего анонса, то выпуск процессоров Cascade Lake-X в общем и Core i9-10980XE в частности – абсолютно ординарное событие, вряд ли заслуживающее пристального внимания. Новые процессоры почти не отличаются от LGA2066-предшественников поколения Skylake-X Refresh: они имеют ту же самую микроархитектуру, производятся по аналогичному 14-нм техпроцессу и работают на схожих тактовых частотах. Превосходство флагманского Core i9-10980XE над Core i9-9980XE по частоте проявляется только при активности некоторой части имеющихся вычислительных ядер, в то время как при полной нагрузке эти процессоры используют совершенно одинаковую частоту. То есть разница между ними в производительности в ресурсоёмких приложениях минимальна, что и подтвердили проведённые тесты.

Выходит, что представители семейства Cascade Lake-X получили новое кодовое имя явно незаслуженно: их стоило бы называть Skylake-X «Refresh 2», что хотя бы не вызывало завышенных ожиданий. Те же улучшения, которые Intel предложила в новинках, а именно поддержка инструкций AVX512VNNI, слегка увеличенное количество линий PCI Express и поддержка более скоростного типа памяти, явно не тянут на то, чтобы к Core i9-10980XE и его собратьям можно было бы относиться как к полноценному этапу эволюции процессоров Core X.

Впрочем, у Intel всё-таки нашёлся убойный аргумент, который заставляет сразу же забыть любые претензии к Cascade Lake-X. Дело в том, что эти процессоры по сравнению с прошлыми многоядерными решениями серии Core X получили вдвое более низкие рекомендованные цены, и флагманский 18-ядерный Core i9-10980XE, если всё пойдёт по плану, теперь можно будет купить дешевле $1 000. Нет никаких сомнений, что столь резкое снижение цены – это ответ на амбициозные выпады компании AMD, которая всерьёз собралась завоевать расположение продвинутых пользователей, чья деятельность связана с обработкой или созданием цифрового контента. Но Intel оказалась готова идти на ответные меры, и тяжеловесные процессоры класса Core i9-10980XE теперь вполне можно противопоставлять многоядерным Ryzen 9, например недавно анонсированному 16-ядернику Ryzen 9 3950X.

Хотя удельная стоимость одного ядра у Intel опустилась до уровня $54, в то время как цена одного ядра Zen 2 в Ryzen 9 3950X составляет $47, говорить о том, что Core i9-10980XE – это переоценённый процессор, уже не получится. Дело в том, что у Intel есть полное право продавать свои ядра немного дороже, потому что платформа LGA2066 и процессоры Cascade Lake-X имеют перед старшими Ryzen 9 неоспоримые и заметные преимущества. Они снабжены быстрым четырёхканальным контроллером памяти, позволяют строить более навороченные системы за счёт большего числа линий PCI Express, но самое главное – довольно неплохо разгоняются, предоставляя энтузиастам возможность ощутимо улучшить быстродействие относительно номинального режима.

Таким образом, запрошенной суммы Core i9-10980XE явно стоит, однако однозначно ответить на вопрос о том, смогла ли Intel в конечном итоге переиграть AMD, уполовинив цены своих флагманских десктопных процессоров, всё-таки очень трудно. Да, подешевевшая платформа LGA2066 в совокупности выглядит интереснее, чем укомплектованная процессорами Ryzen 9 платформа Socket AM4, но зато AMD предлагает энтузиастам более низкий порог входа в мир высокопроизводительных систем. К тому же все рассуждения о ценах носят лишь гипотетический характер. С большой вероятностью ни та, ни другая компания не смогут на старте продаж добиться реализации своих многоядерных новинок по ценам, близким к официальным. А это значит, что о реальной привлекательности Core i9-10980XE можно будет судить лишь тогда, когда он будет лежать на прилавках магазинов рядом с Ryzen 9 3950X.

Тем не менее отрицать тот факт, что Intel сделала очень сильный ход, невозможно, и мы даже готовы наградить 1 000-долларовый Core i9-10980XE почётным знаком «Выбор оверклокера», поскольку пусть это и не новый в технологическом плане, но определённо годный для разгона процессор с очень хорошим уровнем многопоточной производительности.