Обзор Intel Core i7-6950X. Часть 1: архитектура, линейка Broadwell-E и тестирование первого 10-ядерного процессора

Core i7-6950X — он такой один. Intel выпустила первый и пока единственный в мире 10-ядерный настольный процессор, предназначенный в том числе для геймеров и оверклокеров. В принципе, только одного этого факта достаточно, чтобы всерьез говорить об уникальности этого чипа. Однако мы


тщательно изучили самый быстрый «камень» современности. Сегодня десять ядер выглядят экзотикой в домашнем компьютере. Но что будет завтра?

Первый двухъядерный процессор Intel появился в 2005 году, а дебют четырехъядерной модели Core 2 Quad состоялся годом позже. Прошло больше десяти лет, но до сих пор двух- и четырехъядерные решения составляют основную долю среди продукции чипмейкера. За это время 90-нанометровый техпроцесс сменился 14-нанометровым, процессоры получили встроенное графическое ядро, а архитектуры более-менее стабильно сменялись, исходя из концепции «тик-так». Однако в последнее время в отрасли наблюдается самый настоящий застой. За примерами далеко ходить не надо: чипы Skylake, представленные в прошлом году, быстрее решений прошлого поколения Broadwell в среднем на 5-10%. А Broadwell производительнее Haswell на те же пресловутые 5-10%. Последний раз серьезный скачок в производительности архитектур наблюдался при переходе от архитектуры Nehalem к Sandy Bridge. Частотный потенциал чипов давно не растет и колеблется в районе 3-4 ГГц. Единственный действенный путь по серьезному увеличению производительности — экстенсивный, так как уменьшение техпроцесса позволяет наращивать количество ядер, но при этом оставаться в рамках определенного теплопакета. Дорожка проторенная. Сначала появился первый шестиядерный процессор Sandy Bridge-E, а два года назад и восьмиядерный Haswell-E. 2016 год — год, когда Intel выпустила свой первый десктопный десятиядерник — Core i7-6950X.


Эволюция процессоров Extreme Edition

Линейка процессоров Broadwell-E, архитектура

Core i7-6950X — главный «лот» Intel в этом году, далеко не единственный. Вместе с 10-ядерником чипмейкер представил полноценную линейку настольных процессоров Broadwell-E. Всего — четыре «камня» для платформы LGA2011-v3, две шестиядерные модели и еще одна восьмиядерная. Перед вами классические «тик»-решения, в которых «натренированная» архитектура перенеслась на новый техпроцесс. Скорее всего, центральные процессоры поколения Skylake-E уже подружатся с новой платформой. Ходят слухи, что сокет получит 3647 конктактов. Ниже приведены технические характеристики всех четырех новинок.

Intel Broadwell-E

 

Core i7-6800K

Core i7-6850K

Core i7-6900K

Core i7-6950X

Техпроцесс

14 нм

Архитектура

Broadwell

Сокет, чипсет

LGA2011-v3, X99 Express

Число ядер/потоков

6/12

6/12

8/16

10/20

Тактовая частота (Turbo Boost)

3,4 (3,6) ГГц

3,6 (3,8) ГГц

3,2 (3,7) ГГц

3,0 (3,5) ГГц

Кэш третьего уровня

15 МБ

15 МБ

20 МБ

25 МБ

Контроллер PCI Express 3.0

х28

x40

x40

x40

Контроллер памяти

DDR4-2400, 4-канальный, до 128 Гбайт

Уровень TDP

140 Вт

Цена

$434

$617

$1089

$1723

Пожалуй, самое печальное в представленных чипах — это цена новеньких Broadwell-E. Стоимость Core i7-6950X шокирует, но разве для настольного сегмента существуют альтернативные варианты? Признаюсь честно: я ждал «дешевого» 8-ядерника. В кавычках — потому что рассчитывал на прайс в диапазоне 700-800 долларов США. Тогда бы Core i7-6900K стал отличной «мишенью» для всех тех, кто желает проапгрейдиться с шести ядер на восемь. Но чуда, увы, не произошло. Даже больше: самый дешевый Core i7-6800K стоит на 38 долларов дороже Core i7-5820K. Особой разницы между этими чипами нет. Младший Haswell-E спокойно разгоняется до 4,5 ГГц. Так что модели Core i7-6800K и Core i7-6850K не вижу смысла брать вообще. Даже с учетом их новизны. Разница между этими «камнями» заключается не только в частоте, но и в количестве линий PCI Express 3.0. На заметку: для сборки с быстрым накопителем NVMe (PCI Express x4 3.0) и двумя видеокартами Core i7-6800K будет вполне достаточно. Как и Core i7-5820K.


Intel Core i7-6950X

Конструктивно ничего особенного в Broadwell-E нет. Intel взяла младшую линейку процессоров Xeon E5 v4 и превратила ее в серию Core i7. В обоих случаях используется один и тот же кристалл LCC (Low Core Count) с десятью ядрами, объединенными одной двунаправленной кольцевой шиной.  Пожалуй, самым главным отличием от серверных собратьев является отключение у Core i7 модулей, управляющих шиной QPI.

Процессоры Core i7 — это слегка видоизмененные серверные чипы Xeon

Десять ядер и сопутствующие элементы разместились на кристалле площадью 246 мм2. Общее число транзисторов — 3,2 млрд. Напомню, что у 8-ядерного Core i7-5960X (обзор) полезная площадь составляет 355,5 мм2, а количество затворов — 2,6 млрд. То бишь площадь процессора уменьшилась, а количество транзисторов, наоборот, выросло. Львиную долю кремниевого бюджета занимает 25 МБ кэша третьего уровня. Его на 5 МБ больше, чем у 8-ядерных моделей.

И еще немного занимательной статистики. У флагманской видеокарты NVIDIA GeForce GTX 1080 (обзор) кристалл GP104, произведенный по 16-нм техпроцессу, насчитывает аж 7,2 млрд кремниевых элементов при полезной площади 314 мм2.


Кристалл Intel Core i7-6950X

То, что процессоры относятся к поколению «тик», отнюдь не означает, что никаких изменений (пусть и косметических) в архитектуре не производится. Конкретно в Broadwell модернизации подверглась входная часть исполнительного конвейера. Точнее, были увеличены объемы буферных зон. Увеличилось окно планировщика. Ровно в полтора раза вырос объем таблицы ассоциативной трансляции адресов второго уровня (L2 TLB) — до 1500 записей. Плюс вся схема трансляции обзавелась вторым обработчиком промахов. Все эти изменения позволили процессорам Broadwell лучше справляться с предсказанием сложных ветвлений кода.

Архитектура Broadwell на 5-10% быстрее Haswell

Скорость исполнения операций умножения увеличилась с пяти тактов до трех тактов. Операции деления ускорили темп за счет использования 10-битного делителя. Наконец, были оптимизированы векторные gather-инструкции из набора AVX2.

В итоге при одинаковой частоте архитектура Broadwell оказывается быстрее Haswell в среднем на 5%. Более подробно об этом я писал в обзоре центрального процессора Core i5-5675C. Ниже — сравнение архитектур Haswell, Broadwell и Skylake в CINEBENCH R15, произведенное при максимально одинаковых условиях.


Сравнение архитектур Haswell, Broadwell и Skylake

Контроллер тот же — четырехканальный. Правда, в сравнении с Haswell-E заявленная эффективная частота несколько увеличилась: с 2133 МГц до 2400 МГц. Материнская плата MSI X99A GAMING PRO CARBON поддерживает киты вплоть до стандарта DDR4-3800. Core i7-5960X работает с модулями DDR4 с эффективной частотой не выше 3200 МГц.


Память, поддерживаемая Intel Core i7-6950X

Как я уже сказал, у Core i7-5960X и Core i7-6950X одинаковый уровень TDP. Однако на практике выходит, что процессор с меньшим количеством потоков, функционирующий на меньшей частоте (в Turbo Boost у 8-«голового» Haswell-E скорость работы для всех ядер держится на отметке 3,3 ГГц), потребляет чуточку, но больше. Все это — заслуга 14-нм техпроцесса!


Потребление энергии тестовым стендом

Как я уже сказал, процессоры Broadwell-E полностью совместимы со старыми платами с гнездом LGA2011-v3 и чипсетом X99 Express. При апгрейде необходимо лишь обновить BIOS до необходимой версии. Однако практически все ведущие производители подсуетились и к анонсу выкатили свои новинки. Мне досталась симпатичная, но функциональная модель X99A GAMING PRO CARBON от MSI. Обзор про нее выйдет на нашем сайте чуть позже.


MSI X99A GAMING PRO CARBON

Intel Core i7-6950X — 10 ядер под «капотом»

Сам процессор серьезно изменился внешне. Во-первых, у Core i7-6950X теплораспределительная крышка занимает практически всю площадь текстолитовой подложки. Haswell-E и Broadwell-E внешне очень легко отличить.


Intel Core i7-5960X (слева) и Intel Core i7-6950X

Но Intel ничего не делает просто так. Более крупный теплосъемник необходим в связи с использованием тонкой текстолитовой подложки. Видимо, так проще (лучше) для Broadwell-E выводить 2011 контактов непосредственно к чипу. Подобное конструктивное решение в процессорах Skylake в свое время привело к небольшому скандалу, так как при транспортировке компьютера с габаритным кулером печатная плата процессора может деформироваться, а сам «камень», извиняюсь за каламбур, превратиться в кирпич.

Broadwell-E внешне легко отличить от Haswell-E

Между теплораспределительной крышкой и кристаллом — припой.


Intel Core i7-5960X (слева) и Intel Core i7-6950X

«Брюшки» у Core i7-5960X и Core i7-6950X тоже отличаются.


Intel Core i7-5960X (слева) и Intel Core i7-6950X

10-ядерный процессор — сложное устройство. В том числе и в плане распределения нагрузки на ядра. Очевидно, что мощь всех 20 потоков чипа требуется далеко не всегда. Поэтому для экономии энергии Broadwell-E использует ряд сберегающих функций. У Core i7-6950X, как и у Core i7-5960X, заявлена невысокая дефолтная частота на уровне 3 ГГц. Однако при максимальной нагрузке (с учетом должного охлаждения) процессор почти всегда работает на скорости 3,4 ГГц для всех десяти ядер в режиме Turbo Boost 2.0.


Характеристики Intel Core i7-6950X

Так «камень» функционирует, что называется, из коробки. Для Broadwell-E программисты Intel написали специальный драйвер, активирующий технологию Turbo Boost Max Technology 3.0. Ее цель — «подтянуть» многоядерные Core i7-6950X и Core i7-6900K в задачах, не требующих большого количества потоков, до уровня тех же Core i7-4790K и Core i7-6700K, которые работают на высокой номинальной частоте 4 ГГц.

Работа Turbo Boost Max Technology 3.0 настраивается в небольшом меню. На первое место ставится самая быстрая «голова». В моем случае это шестое ядро. Пользователь может самостоятельно составить список программ, на которые будет перераспределена нагрузка.


Intel Turbo Boost Max Technology 3.0 Driver

Процессоры Haswell-E не поддерживают Turbo Boost Max Technology 3.0, так как они не имеют возможности независимо управлять частотой отдельных ядер. Разгону Broadwell-E я посвящу вторую часть обзора, так как Intel реализовала, на мой взгляд, весьма интересный алгоритм, развязывающий энтузиастам руки и увеличивающий гибкость работы системы под нагрузкой разного типа.


Характеристики Intel Core i7-6950X

Толк от Turbo Boost Max Technology 3.0 определенно есть. Если приложение не использует большое количество потоков, то частота одного ядра Core i7-6950X автоматически поднимается выше заявленного показателя в режиме Turbo Boost 2.0. До 4 ГГц. В бенчмарке wPrime 1.55 32m, например, при использовании одного ядра Turbo Boost Max Technology 3.0 ускорил работу чипа на 7% в сравнении с Turbo Boost 2.0. Хороший результат.


Результаты тестирования Intel Core i7-6950X в wPrime 1.55

Тестирование

Тестовый стенд:

  • Процессор: Intel Core i7-6950X, 3 ГГц
  • Охлаждение: Corsair H110i GT
  • Материнская плата: MSI X99A GAMING PRO CARBON
  • Видеокарта: AMD Radeon R9 Nano, 4 ГБ
  • Оперативная память: DDR4-2400 (15-15-15-36), 4x 4 ГБ
  • Накопитель: SSD 480 ГБ
  • Блок питания: Corsair HX850i, 850 Вт
  • Операционная система: Windows 10 x64

В пару к Core i7-6950X и Core i7-5960X я добавил флагман платформы LGA1151 — Core i7-6700K (обзор). У него всего восемь потоков, но зато процессор функционирует на очень высокой тактовой частоте 4 ГГц.

Как я уже сказал, встроенный контроллер памяти по умолчанию поддерживает более быструю память DDR4-2400. Этим и объясняется небольшой отрыв Core i7-6950X над Core i7-5960X. Также AIDA64 понимает и воспринимает работу памяти в 4-канальном режиме. Поэтому Haswell-E и Broadwell-E серьезно опережают Skylake, у которого, как известно, двухканальный контроллер памяти DDR4-2133.


Результаты тестирования Intel Core i7-6950X в AIDA64

WinRAR — наглядный пример, когда прирост производительности оказывается непропорционален увеличению количества ядер. По крайней мере, такая картина наблюдается в версии программы 5.2, хотя архиватор поддерживает многопоточную работу. Дело в том, что при сжатии данных алгоритмами WinRAR нагрузка на ядра и потоки распределяется равномерно, но сам процессор не загружается на все 100%. В итоге Core i7-6950X во встроенном бенчмарке опережает Core i7-5960X всего на 4%. А вот Core i7-6700K серьезно отстает от 8-ядерного и 10-ядерного чипов. Сказывается в том числе и разница в объеме кэша третьего уровня. Большая часть словаря, используемого для компрессии данных, помещается в SRAM, поэтому система реже обращается к оперативной памяти.



Результаты тестирования Intel Core i7-6950X в WinRAR


Результаты тестирования Intel Core i7-6950X в WinRAR

А вот рендеринг сцены из пакета MAXON Cinema 4D расставляет все чипы на свои места. Core i7-6950X быстрее Core i7-5960X на 33,7% и быстрее Core i7-6700K на 98,3%. Сказывается не только разница в количестве ядер/потоков, но и более высокая частота, а также архитектурные отличия между поколениями Broadwell-E и Haswell-E.


Результаты тестирования Intel Core i7-6950X в CINEBENCH R15

В LuxMark — та же картина. Только на этот раз отрыв Core i7-6950X от Core i7-6700K оказался поистине колоссальным — 107%! Core i7-5960X отстал от новоиспеченного короля на 30,6%.


Результаты тестирования Intel Core i7-6950X в LuxMark 2.0

В многопоточных программах, обрабатывающих компьютерную графику, 10-ядерный Broadwell-E демонстрирует всю свою мощь. Мы это увидели в том же CINEBENCH R15. Какие-либо дополнительные комментарии, думаю, излишни.



Результаты тестирования Intel Core i7-6950X в 3Ds Max


Результаты тестирования Intel Core i7-6950X в Blender


Результаты тестирования Intel Core i7-6950X в Fryrender

А вот в Photoshop разницы между десятью, восемью и четырьмя, но очень быстрыми «головами» не наблюдается. Программа равномерно распределяет работу по ядрам, а затем уменьшает нагрузку на потоки.


Результаты тестирования Intel Core i7-6950X в Adobe Photoshop CS5

Кодирование видео, шифрование — в этих задачах процессоры вновь выстроились в цепочку, исходя из количества ядер/потоков центральных процессоров.



Результаты тестирования Intel Core i7-6950X при кодировании видео


Результаты тестирования Intel Core i7-6950X при кодировании видео


Результаты тестирования Intel Core i7-6950X в TrueCrypt

К сожалению, для определения процессорозависимости Core i7-6700K пришлось заменить на Core i7-4790K. Но по факту эти два чипа для платформ LGA1151 и LGA1150 в играх демонстрируют практически одинаковые результаты. Как показывает тестирование, современным (и не очень) играм вполне достаточно восьми потоков, функционирующих на высокой частоте 4 ГГц. В тесте представлены весьма процессорозависимые приложения. В целом Core i7-5960X и Core i7-6950X несколько отстают от Core i7-4790K. Особенно это заметно в Far Cry 4, который, как известно, оптимизирован под восемь потоков. Впрочем, все три «камня» отлично подходят для игровых сборок. Надо лишь немного подразогнать Core i7-6950X.


Процессорозависимость Intel Core i7-6950X

В заключение


Я периодически слышу недовольные возгласы на тему, что Intel «задолбала» со своими двух/четырехъядерными Core i3/i5/i7, оснащенными встроенной графикой. Мол, давайте вместо «бесполезного интегрированного видео» (это мнение не разделяю, уж простите) потратим транзисторный бюджет чипа на дополнительные ядра и кэш. И будет всем хорошо. Только вот подобные платформы для энтузиастов существуют уже давно — небольшой экскурс в историю я уже провел. Теперь в списке Intel значатся четыре шестиядерника, два восьмиядерника и один десятиядерник. Все — без встроенного видео. Столько хватит? Другое дело, что за подобные решения кремниевый гигант просит заметно больше, нежели за любой из существующих мейнстрим-чипов поколения Core. Это касается не только самих процессоров, но и платформы в целом. Почему производитель ведет себя подобным образом? Все очень просто: потому что может. Конкуренции ведь нет. Вот и стоимость первого настольного 10-ядерного процессора (именно настольного, так как 10-ядерными Xeon’ами сегодня вряд ли кого удивишь) сначала повергает в шок, а потом приходит понимание, что альтернативы нет от слова «совсем». Думаю, поэтому новая линейка процессоров Broadwell-E несколько отстранилась от «простых смертных». Младшие 6- и 8-ядерные чипы не получили заметного преимущества в производительности, но заметно прибавили в цене.

В многопотоке Core i7-6950X очень быстр. Даже на фоне прошлого короля — Core i7-5960X. Экстенсивный путь развития дает свои плоды: 20 потоков выполняют любую задачу стремительно, но в лучшую сторону на быстродействие дополнительно сказываются более эффективная архитектура Broadwell и более высокие тактовые частоты. В итоге в некоторых приложениях отрыв 10-ядерного Broadwell-E от самого быстрого Haswell-E достигает 30-35%. Давненько такого не было, правда?

В повседневных задачах неплохо проявляет себя технология Turbo Boost Max Technology 3.0, увеличивающая частоту одного ядра до 4 ГГц. Как показало тестирование, Core i7-6950X подойдет для сборки как мощной рабочей станции, так и не менее производительного игрового компьютера. Платформа располагает к сборке системных блоков с несколькими видеокартами и самыми быстрыми накопителями. Если есть возможность, то заменить восемь ядер Haswell-E на «червонец» Broadwell-E определенно имеет смысл. Больше возможностей по апгрейду для платформы LGA2011-v3 нет. Чипы Skylake-E обзаведутся собственным сокетом и чипсетом.

Новая линейка процессоров Broadwell-E определенно заинтересует оверклокеров, так как теперь чипы подвергаются более тонкой настройке. И для разного типа задач. Впрочем, об этом мы поговорим во второй части обзора. А пока Core i7-6950X получает награду «Выбор редакции».

Intel Core i7-6950X

Плюсы:

Минусы:

  • самый быстрый настольный процессор
  • разблокированный множитель
  • нет необходимости менять платформу
  • эффективность Turbo Boost Max Technology 3.0
  • очень высокая цена
  • дороговизна всей платформы

Часть 2: разгон Core i7-6950X

Источник: ferra.ru

Следующие новости:

Объясняем. Что революционного в памяти 3D XPoint и накопителях Intel Optane
Железный эксперимент: быстрый SSD в старой системе с медленным интерфейсом SATA II
Обзор кулеров Deepcool Lucifer V2, Scythe Ninja 4 и Thermalright Le Grand Macho: сравнение трех масс...
Обзор видеокарты ASUS ROG Strix RX 470: бей своих!
IP ATC готовое решение для Вашего бизнеса
Ferra Live #1. О железе и игровых компьютерах в прямом эфире
Никогда такого не было, и вот опять — всё о новых SSD Western Digital
Железный цех №39: какой блок питания нужен игровому компьютеру
Обзор видеокарты ASUS ROG STRIX GeForce GTX 1060: к Battlefield 1 готов!

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *