Подробно разбираем, почему долгожданные Intel Core 10-ого поколения — полный провал
Последние двадцать лет на рынке x86-процессоров есть только два крупных игрока — это AMD и Intel. Да, они не единственные: есть, например, процессоры Zhaoxin, которые сейчас производят на мощностях когда-то популярной VIA. Однако все такие решения имеют совсем слабую производительность при низком распространении за пределами Китая, так что рассматривать их бессмысленно.
В результате мы десятилетиями наблюдаем борьбу двух компаний: то AMD выпустят первые двухъядерные Athlon, заставив Intel изобрести крутую архитектуру Core Duo, решениями на которой до сих пор пользуется достаточное количество людей. То Intel выпустит интересные 6-ядерные Core i7 на LGA1366 в далеком 2010 году с 3-канальной памятью в ответ на 6-ядерные AMD Phenom. И в последние три года мы видим новый виток этой борьбы: AMD активно развивает CPU Ryzen, принеся на десктопы аж 16-ядерные процессоры, Intel же всеми силами пытается не отставать.
Завтра состоится официальный анонс «новых» Intel Core 10-ого поколения (Comet Lake). И, очевидно, вся информация о новинках уже была слита в интернет вместе с подробными тестами. А с учетом того, что я не просто так взял слово «новые» в кавычки, судить о таких решениях можно уже сейчас, и если совсем вкратце — это полный провал.
Архитектура — Skylake, мы тебя узнали
Как вы уже, возможно, догадались, Comet Lake выйдут на все том же 14 нм техпроцессе с все той же старой архитектурой Skylake. Почему это плохо? Например, потому, что AMD уже почти год выпускает 7 нм CPU, а Apple осенью порадует нас 5 нм Apple A14. Конечно, нанометры не являются мерилами производительности, однако чем меньше техпроцесс — тем меньше транзисторы, и тем меньше их энергопотребление и тем большее их количество можно «запихнуть» в кристалл с той же площадью.
Вторая проблема — это архитектура. По меркам 2015-2016 года Skylake (6-ое поколение процессоров Intel Core) была действительно прорывной: тут и поддержка DDR4, и новая шина DMI 3.0, связывающая чипсет и процессор, и поддержка векторных инструкций AVX-512, и наличие встроенного процессора обработки изображений (ISP), и еще множество более мелких улучшений. В итоге архитектура получилась настолько классной, что по показателю IPC (количество исполняемых инструкций на такт, грубо говоря производительность на герц частоты) она оказалась лучше и AMD Zen, использующихся в Ryzen 1000, и Zen+ в Ryzen 2000 — а ведь последние вышли спустя аж три года!
Это, очевидно, позволило Intel расслабиться: что Kaby Lake (7-ое поколение), что Coffee Lake (8-ое и 9-ое поколения) архитектурно почти не отличаются от Skylake — компания лишь слегка поигралась с размерами и расположением некоторых ключевых узлов транзисторов, что позволило выжать еще пару сотен мегагерц частоты. Это дало Intel возможность давить мощью: так, 8-ядерный Core i9-9900K «укатывает в асфальт» конкурента в лице Ryzen 7 2700X как из-за лучшей архитектуры, так и из-за куда большей частоты.
Однако первый звоночек прозвучал уже в конце 2018 года с все тем же Core i9-9900K. В попытках добиться заветных 5 ГГц компания Intel решила «забыть», что номинальный теплопакет процессора — 95 Вт. В итоге оказалось, что на 5 ГГц по всем 8 ядрам в задачах, серьезно нагружающих CPU, тепловыделение сего монстра оказалось совсем слегка больше: до 200 Вт. Попутно оказалось, что припой, который использует компания, не особо эффективный, и даже под мощными системами водяного охлаждения температура процессора нередко становится трехзначной.
Но Core i9 это простили — дескать, безоговорочный флагман же, да и далеко не все активно нагружают CPU, а в тех же играх тепловыделение 8-ядерного монстра оказывается в 95-ваттных рамках, что позволяет добиться вменяемых температур даже при использовании не очень дорогих суперкулеров.
И все было бы хорошо, если бы AMD не представила около года назад новую архитектуру Zen 2 и десктопные процессоры с числом ядер аж до 16. Причем архитектура оказалась настолько классной, что в большом количестве вычислительных задач 8-ядерный Ryzen 7 3700X с частотой на уровне 4.2-4.3 ГГц выступает на уровне того самого Core i9-9900K на 5 ГГц, потребляя при этом всего лишь около сотни ватт. А 16-ядерный Ryzen 9 3950X теперь заставляет уже топ от Intel тихо курить в стороне.
Разумеется, в компании Intel поняли, что пахнет жареным, и нужно что-то делать. Только вот что? 10 нм техпроцесс и архитектура Ice Lake достаточно сырые: да, они более энергоэффективны, только вот частоту выше 4 ГГц поднять не получается, да и прироста IPC нет. В итоге для ноутбуков такие процессоры подходят идеально (это, например, Core i7-1065G7), позволяя получать при 15-25 Вт неплохую производительность, но для десктопов они не подходят.
Поэтому Intel решила пойти все тем же путем — наращиванием физической мощности. Ведь что могло пойти не так: они это уже делали и с 6-ядерным Core i7-8700K, и с 8-ядерным Core i9-9900K. Теперь компания накинула еще два ядра, и топом будет Core i9-10900K. И тут в дверь постучала физика: так, тепловыделение Core i9-9900K уже подходило к 200 Вт. Знаете, какое тепловыделение Core i9-10900 — даже без K, то есть без разгона и на частоте «всего» 4.6 ГГц? До 220 Вт:
А теперь представьте тепловыделение Core i9-10900K на 4.8 ГГц, с учетом того, что где-то свыше 4.6-4.7 ГГц каждая сотня мегагерц дается достаточно серьезным повышением рабочего напряжения. Скорее всего, оно будет на уровне 250-280 Вт. При этом сама компания Intel скромно указывает TDP в 125 Вт.
Для понимания глубины той дыры, в которую загнала себя Intel — тепловыделение в 280 Вт имеет 64-ядерный Ryzen Threadripper 3990X, работающий на частоте около 3 ГГц. Думаю, сравнивать производительность тут бессмысленно — и так очевидно, кто быстрее и во сколько раз.
Новый сокет LGA1200 — суровая необходимость
И да, снова новый сокет. Уже третий для решений на архитектуре Skylake. Да, отличие от предыдущего LGA1151 минимально, но хотя бы теперь отсутствие электрической совместимости легко объяснить. Взгляните на фото плат MSI Z390-A Pro и Z490-A Pro: 
В глаза сразу же бросаются массивные радиаторы над VRM (зоной питания процессора) у новой платы, да и самих фаз питания стало куда больше. Почему — ответ выше: если раньше около 200 Вт потребляла только одна линейка, Core i9, то теперь их стало две. И, дабы очень умные пользователи, желая сэкономить, не ставили 10-ядерный Core i9 на плату с H310 чипсетом и парой фаз питания, устраивая красочные фейерверки в корпусе, Intel и заменила сокет, а производители стали делать усиленные VRM, которые способны справиться с такой нагрузкой.
Однако это слабое оправдание, если посмотреть на AMD: компания на одном и том же сокете AM4 выпустила уже три архитектуры, и будет еще четвертая. Причем есть полная обратная совместимость. Конечно, пихать в дешевую плату на A320 чипсете топовый 16-ядерный Ryzen 3950X смысла нет, но даже простые платы на B350 чипсете без особых проблем могут справиться с 8-ядерным Ryzen 7 3700X, ибо последний под нагрузкой потребляет всего порядка 100-120 Вт.
И да, как я уже писал выше — нет ни электрической, ни программной совместимости между новым LGA1200 и старым LGA1151. Intel учится на своих ошибках, и теперь не будет способа заставить работать новые CPU на старых платах или наоборот.
Разбираем линейку процессоров — а где новинки-то, Intel?
Итак, ниже — полный перечень процессоров Comet Lake с рекомендованными ценами:
И лично у меня появляется стойкое чувство дежавю. То, что Celeron и Pentium остались двухядерными, не удивляет: Intel уже пару лет просто наращивает их частоты на пару сотен мегагерц, так что очередным таким «бустом» компания не удивила. Но посмотрим на тот же Core i3-10100. 4 ядра, 8 потоков, частота до 4.3 ГГц. Да это же Core i7-7700 собственной персоной! Ладно, а что насчет Core i5-10600K? 6 ядер и 12 потоков, частота до 4.8 ГГц, разблокированный множитель. Угу, вы правильно подумали — это реинкарнация Core i7-8700K. А 8-ядерный Core i7-10700K — это вылитый Core i9-9900K.
Единственные действительно новые процессоры в этой линейке — это 10-ядерные Core i9-10900 и Core i9-10900K. Все остальные — это по сути аналоги топовых или предтоповых решений предыдущих поколений, продающихся по сниженным ценам.
Почему компания так делает я уже объяснил выше: 10 нм техпроцессс еще не готов, новая архитектура тоже. Поэтому единственное, что остается делать Intel — это перемаркировывать свои процессоры, снижая при этом удельную цену на ядро или поток. Поможет ли это компании на равных конкурировать с Ryzen 3000? Об этом поговорим ниже.
Coffee Lake, перелогинься
Но для начала давайте подробно изучим «новый» чипсет Z490 в сравнении со «старым» Z390:
Как видно, PCI Express так и остался версии 3.0, даже суммарное количество его линий не поменялось — те же 40 штук. И это при том, что AMD уже почти год выпускает свои процессоры с PCIe 4.0. В оправдании Intel можно сказать, что новый интерфейс пока что нигде не нужен, но только «пока» — очевидно, что пользователь, покупающий топовый 10-ядерный Core i9, явно не планирует его менять через год и даже два. И никто не даст вам гарантии, что годика через три PCIe 4.0 не будет существенно обгонять PCIe 3.0, например, при подключении новейших SSD.
Далее — слегка выросли гарантированные частоты работы ОЗУ, с DDR4-2666 до DDR4-2933. Неплохо, кроме двух «но»: у конкурентов в лице Ryzen 3000 есть гарантированная поддержка DDR4-3200, и память с возможностью разгона до 3400-3600 МГц стоит сейчас уже достаточно дешево. При этом в стиле Intel разгон поддерживает только старший чипсет
Z490: более младшим типа H410 или B460 придется довольствоваться 2933 МГц.
Еще года четыре назад я бы сказал, что это не критично, и что DDR4-2400 хватит всем. Однако времена меняются, и сейчас при работе с DDR4-2933 вместо с DDR4-3600 (разумеется, с правильно подобранными таймингами) вы рискуете недополучить до 10-15% производительности CPU, что сложно назвать несущественной потерей.
Пытаемся искать различия дальше: по количеству USB или SATA разницы нет, как и по скорости. Собственно, это скорее ожидаемо: USB 4.0 еще нет, а 6 SATA-портов для десктопов хватает заглаза. Также различий нет в шине, соединяющей процессор с чипсетом — это все тот же DMI 3.0, впервые появившийся аж в августе 2015 года с процессорами Skylake (Intel Core 6-ого поколения). Опять же, с учетом того, что версия PCIe не поменялась, как и не появилась потребность в подключении через чипсет чего-то очень быстрого, наличие старой шины вполне объяснимо.
Также не изменилась интегрированная графика — это все та же Intel UHD Graphics 610 и 630. Про игры на ней можно забыть, если вы, конечно, не фанат косынки, но с выводом картинки даже в 4K, как и с обработкой видео в таком разрешении, она справится без проблем. В любом случае, если вы берете в ПК дискретную видеокарту, имеет смысл брать процессор с индексом F — в нем интегрированная видеокарта отключена, что позволит сэкономить 10-15 долларов.
Так есть хоть какие-нибудь значимые изменения, спросите вы? Есть. Не то чтобы значимые конечно, но все еще хоть что-то за последние четыре года Intel сделала быстрее AMD — а именно добавила 2.5G Intel Ethernet Connection I225. Иными словами, теперь Ethernet-порт может работать на скорости не до 1 Гбит/c, а до 2.5. С учетом того, что уже в крупных городах мира (в том числе и Москве) есть доступные тарифы на 1.5-2 Гбит/c, такой порт точно не будет лишним.
Ну и продолжая говорить о подключениях — появился Intel AX201 с поддержкой гигабитного Wi-Fi 6. Платы с Z390 поддерживали «всего лишь» Wi-Fi 5, но опять же, с учетом того, что оптоволоконный интернет становится все быстрее и доступнее, как и роутеры с поддержкой Wi-Fi 6, такое нововведение точно нельзя назвать лишним.
Новые функции разгона — выше 5 ГГц любой ценой
Intel всегда славилась непрозрачным «частотообразованием». Так, смотрим на их слайд о топовом Core i9-10900K:
В глаза сразу бросается цифра в 5.3 ГГц — на целых 300 МГц больше, чем у Core i9-9900K. Однако читаем ниже мелкими буквами: такая частота достигается только на одно ядро и только если справляется система охлаждения. Иными словами, вспоминая про информацию выше о жоре 10-ядерного CPU, для получения 5.3 ГГц вам потребуется, видимо, жидкий азот.
Конечно, это шутка, но дальше еще интереснее. Если температурный режим плохой, то на одно ядро частота будет уже лишь 5.2 ГГц — технология Turbo Boost 3.0 выберет лучшее ядро и будет поднимать частоту именно на нем. Далее, два ядра по технологии Turbo Boost 2.0 могут достичь уже лишь 5.1 ГГц, а все ядра — только 4.8 ГГц. И именно последнюю цифру вы будете видеть 99% времени.
Почему? Да потому что в современном мире сложно придумать задачу, которая не утилизирует хотя бы 8 потоков. Обработка фото и видео, 3D-рендеринг, CAD-проекты, да даже игры — все они давно научились работать с многоядерными процессорами. Конечно, все 20 потоков могут оказаться не загружены, но половина из них точно будет нормально утилизироваться, а значит никаких 5.3 и даже 5 ГГц вы не увидите. Вот и получается, что цифра 5.3 ГГц существует лишь на бумаге, вернее на рекламных стендах, а на деле частота будет на 10% ниже.
Аналогично и с другими процессорами — например, для «народного» 6-ядерного Core i5-10400 указана частота в 4.3 ГГц, однако на деле все ядра смогут работать лишь на 4 ГГц. Тут, в общем и целом, нет ничего нового, Intel — да и AMD — уже не первый раз так мухлюют с частотами, так что это стоит помнить при выборе процессора.
Что касается ручного разгона, то из-за старого 14 нм техпроцесса и огромного тепловыделения чуда ожидать не стоит: 6- и 8-ядерные процессоры скорее всего остановятся в районе 5-5.1 ГГц, а вот 10-ядерный топ, вполне возможно, и выше родных 4.8 ГГц на все ядра не прыгнет. Впрочем, с разгоном все плохо не только у Intel: у AMD Ryzen 3000, особенно топовых, из-за различий в качестве используемых кристаллов с покорением даже 4.5 ГГц очень большие проблемы.
Старое охлаждение и улучшенный теплоотвод — и на том спасибо
У многих, скорее всего, назрел вопрос — а что насчет систем охлаждения? К счастью, тут Intel ничего менять не стала — отверстия остались те же, так что кулеры для LGA115X отлично подойдут. Более того, компания приняла к сведению проблемы с припоем у топовых Intel Core 9-ого поколения, так что теперь сам кремниевый кристалл стал тоньше, а медная крышка наоборот, толще:
Сильно ли это поможет? Как показывают тесты, стачивание лишнего кремния с кристалла Core i9-9900K уменьшает температуру на пару градусов. Возможно, еще столько же даст улучшенный припой. Короче говоря, чуда ожидать не стоит, но временами и 4-5 градусов является весомой разницей.
Производительность и цены — лучше, чем было, но до AMD далеко
Разумеется, в современном мире что-то удержать в тайне нереально, и тесты новинок уже есть в интернете. Например, ресурс CPU-Monkey протестировал новые Core i3 вместе с Ryzen в Cinebench R20:
Результат вполне ожидаемый: паритет, с учетом более высоких тактовых частот у Intel Core. При этом, что любопытно, виден прогресс у AMD и отсутствие такового у Intel: хорошо видно, что Ryzen за два поколения стали на 15% быстрее при сравнимых частотах, у «синих» же прироста нет.
К тому же из-за того, что производителям теперь приходится делать усиленные VRM, существенно выросли цены на платы: так, та же MSI Z490-A Pro обойдется в €200 или более 16 000 рублей. И это при том, что Z390-A Pro сейчас можно найти за 10 тысяч. Конечно, никто не будет брать такие платы для простеньких Core i3, но тенденция понятна, и платы на чипсете H410 также подорожают относительно плат на H310.
А вот в случае с Ryzen таких проблем нет — с вышеуказанными процессорами без проблем справятся платы на AMD A320, которые стоят от трех тысяч рублей. А доплатив еще 500-700 рублей, вы получите уже плату на чипсете B350 с возможностью разгона.
Вот и получается, что в бюджетном сегменте решения от Intel опять не выглядят интересной покупкой: да, если не брать разгон, они аналогичны по производительности конкурентам из стана «красных». Но при этом сами CPU от «синих» стоят дороже, и вам придется брать более дорогую плату, так что при сборке с нуля покупать процессоры от Intel смысла нет. Что касается апгрейда, то тут и так все понятно — у «синих» его нет, а вот у AMD он максимально прост: вытащили из свой платы Athlon, поставили Ryzen 3 и продолжили работать.
Ладно, но может в топовом сегменте 10-ядерный Core i9-10900K играет мускулами? Не совсем. Да, с учетом максимально поднятой с завода частоты он догоняет 12-ядерный Ryzen 9 3900X, правда ценой жуткого тепловыделения:
Одноядерный результат лучше, чем у Ryzen 9 3900X, многоядерный на уровне.
Ну и под конец — конкурента 16-ядерному Ryzen 9 3950X у Intel среди десктопов до сих пор нет, и вряд ли появится в ближайшее время.
Планируете собрать ПК на Comet Lake? Он будет новым всего полгода
Да, все именно так: в конце этого года или в начале следующего Intel выпустит процессоры 11-ого поколения (Rocket Lake). Они снова будут базироваться на 14 нм, но получат действительно новую архитектуру с увеличенным IPC. Кроме этого, они будут работать уже с PCI Express 4.0, будет новая интегрированная графика, чипсет будет подключен по DMI 3.0 x8 (удвоение пропускной способности), а также будет поддержка Thunderbolt 4 и USB 3.2 на скорости до 20 Гб/c:
Короче говоря, это будут действительно новые процессоры, единственный минус которых — старый 14 нм техпроцесс. И поэтому покупка решений 10-ого поколения не выглядит здравой, более того: зачем Intel вообще их выпускает? Чтобы наплодить как можно больше процессоров и отдать меньшую долю рынка AMD? Уж лучше бы 10 нм техпроцессом занялись.
Получается, Comet Lake — провал?
Да, в общем и целом. Среди этих двух десятков CPU нет безоговорочно выгодных или чем-то выделяющихся на фоне Ryzen 3000. Единственная причина, по которой имеет смысл брать решения Intel Core 10-ого поколения — вам хочется добиться максимально возможного fps в играх, вы ощущаете разницу между 100 и 110 кадрами в секунду и вы согласны за это платить, ибо это единственное превосходство даже текущих Coffee Lake над Ryzen 3000. Во всех других случаях стоит или подождать конца года и выхода Rocket Lake, или же, если время не терпит, собрать ПК на процессорах AMD.
Признаюсь, когда я начинал писать этот блог, у него было совсем другое название. Но, начав писать вступление я «разошелся» и остановился только тогда, когда вступление разрослось до размера самостоятельного блога.
реклама
Ну что же, я нисколько не расстроился и, надеюсь, этот блог вызовет и у вас приятные эмоции.
За последние два-три года на процессорном рынке произошла революция, по масштабам не меньшая, чем появление многоядерности в 2005 году. Наконец-то индустрия начала переход от четырех ядер, которые доминировали почти 10 лет, к многоядерным процессорам.
реклама
Но он дал первые народные и массовые шесть ядер и 12 потоков, которые позволяли работать в тяжелых задачах и с комфортом играть на видеокартах уровня GeForce GTX 1060 и GeForce GTX 1070.
реклама
За три года, прошедшие с выхода архитектуры Zen, произошло многое: вышли процессоры на Zen+ и Zen 2. В частности, мегапопулярный Ryzen 5 3600, который стал главным выбором для игровых сборок у нас и в даже в зажиточной Европе.
Да, наконец-то убрали опостылевшую всем термопасту из-под крышек процессоров. Почему нельзя было сделать это раньше и почему аргументы, по которым внедрение термопасты оправдывалось, больше не звучат?
реклама
Да, технология hyper-threading появилась почти во всех моделях. Но в остальном все осталось на таком уровне, как будто никаких недорогих и быстрых Ryzen нет и не было!
Младшие чипсеты все так же урезаны по разгону памяти. Разгон все так же приходится покупать дополнительно, переплачивая за «K» модели процессоров и «Z» чипсеты.
Да, Comet Lake перешагнули за 5 ГГц и немного обходят в производительности Zen 2, но какой ценой? Водянка стала чуть ли не обязательной для старших «K» моделей с большим энергопотреблением.
Но вот-вот выйдут Ryzen 4000 с увеличившимся показателем IPC и думаю вы сами догадаетесь, что после этого будет с Comet Lake.
Еще один интересный момент увидели мы в этом году. Несколько лет покупатели процессоров Intel просили вернуть припой под крышку, но им заявляли, что без термопасты ну никак не обойтись. Скальпируйте дорогущие процессоры на свой страх и риск.
А между заявлением AMD, что материнские платы на чипсете B450 не будут поддерживать процессоры Ryzen 4000, волной народного гнева на форумах и соцсетях и заверениями, что B450 все-таки будет поддерживать Ryzen 4000, прошло менее двух недель.
Но в итоге мы видим, что конкуренция обострилась. AMD демпингует и ускоряет выход новых процессоров, Intel понемногу исполняет желания пользователей своей продукции.
Этот процесс отразится и на играх и программах. Еще буквально вчера для игр достаточно было Core i5 с четырьмя ядрами, а сегодня на долговременный апгрейд стараются покупать восемь ядер и 16 потоков.
И наконец-то индустрия начинает уходить от доминирования производительности на ядро в сторону большего количества ядер. На примере архитектуры ARM и GPGPU-вычислений уже понятно, что будущее за множеством ядер, а не за большой мощностью на ядро.
В названии блога я написал, что я не фанат AMD и это именно так. Я пользуюсь в данный момент Ryzen 5 1600, но с удовольствием пользовался бы Core i5-9400F, если бы у него был разблокированный множитель, припой под крышкой, hyper-threading и цена немного пониже.
Но Intel не оставила мне выбора.
Пишите, что вы думаете по поводу состояния дел на рынке процессоров?
Ryzen 5000 (Zen 3) против Rocket Lake (Cypress Cove): что показал тест IPC
Вопрос, ответу на который посвящена эта статья, носит скорее теоретический, чем прикладной характер. Тем не менее он нередко всплывает в различных сетевых спорах, а потому определённо нуждается в специальном разборе. Речь идёт о IPC (instructions per cycle) – характеристике удельной производительности, описывающей быстродействие той или иной микроархитектуры в отрыве от тактовой частоты.
AMD и Intel, выводя на рынок последние поколения десктопных процессоров, сделали особый акцент на том, что им удалось заметно улучшить эффективность используемых микроархитектур и увеличить удельную производительность используемых ядер в пересчёте на гигагерц. Так, для семейства процессоров Ryzen 5000, основанных на архитектуре Zen 3, компания AMD заявила о росте IPC по сравнению с прошлым поколением на 19 %. Это – немного оптимистичная оценка, но в собственном тестировании мы смогли подтвердить, что существенный прирост действительно имеет место. Только по нашим данным удельная производительность Zen 3 по сравнению с Zen 2 выросла на 11 % в ресурсоёмких приложениях и на 16 % в играх.
Не отстаёт от AMD и Intel. В недавно выпущенных процессорах Core 11-го поколения, основанных на дизайне Rocket Lake, почти такой же, как в Zen 3, прирост показателя IPC — на уровне 19 %. Мы не проверяли это утверждение собственными тестами напрямую, но, поскольку в основе Rocket Lake лежит микроархитектура Cypress Cove, которая представляет собой 14-нм порт мобильной микроархитектуры Sunny Cove, декларируемая величина вряд ли далека от истины. Процессоры Ice Lake, где используются ядра Sunny Cove, действительно заметно быстрее предшественников на микроархитектуре Skylake, несмотря на довольно близкие тактовые частоты.
Таким образом, и Zen 3, и Rocket Lake принесли с собой заметный прогресс не только по видимым в спецификациях численным характеристикам процессоров, но и по росту удельной производительности. Однако такие перемены вызывают дополнительные вопросы. Если предложения AMD и Intel стали заметно лучше по сравнению со своими предшественниками, то как они теперь соотносятся между собой? Частоты, количество ядер или размеры кеш-памяти разных процессоров сопоставлять очень просто, но как быть с эффективностью микроархитектур? Чтобы разобраться, нужны специальные тесты, и мы решили провести именно такое исследование. Им мы ответим на вопрос: который из производителей x86-процессоров – AMD или Intel – обладает сейчас наиболее эффективной микроархитектурой?
⇡#Как выглядит противостояние Ryzen 5000 и Rocket Lake на первый взгляд
В обзорах новых процессоров Rocket Lake, Core i7-11700K и Core i9-11900K, мы пришли к выводу, что старшие представители этой серии могут соперничать по производительности с процессорами Ryzen 5000 только среднего уровня — например, с Ryzen 7 5800X. Так получается потому, что AMD сумела обойти Intel по степени интеграции своих решений. Современные десктопные CPU на базе микроархитектуры Zen 3 могут содержать до 16 вычислительных ядер, максимум же для Rocket Lake – это восемь ядер.
Восьмиядерный Ryzen 5000 без крышки. Фото Fritzchens Fritz
Такой огромный разрыв в размерах обусловлен тем, что Intel для выпуска настольных процессоров продолжает использовать старую 14-нм технологию, которая была введена в обиход в далёком 2014 году. Именно производственный аспект не позволяет добавить в Rocket Lake свыше восьми ядер.
Восьмиядерный Rocket Lake без крышки. Фото Fritzchens Fritz
Но при сравнении размеров кристаллов нужно иметь в виду пару нюансов. Во-первых, архитектура процессоров Intel предполагает наличие в них интегрированного графического ядра, которое в рассматриваемых процессорах AMD не предусмотрено. Во-вторых, у Intel в процессорный кристалл включены также контроллеры памяти и PCIe, в то время как чиплетная компоновка процессоров Ryzen предполагает использование внешних контроллеров, располагающихся в отдельном чиплете, выпускаемом по 12-нм технологии. И это – одно из слабых мест дизайна современных Ryzen: внешний контроллер памяти работает с более высокими задержками по сравнению с контроллером памяти, расположенным по соседству с вычислительными ядрами на том же кристалле. В результате представители серии Rocket Lake выигрывают у Ryzen по эффективности работы с памятью, что может стать не менее весомым, чем число ядер, фактором для некоторых приложений — например, из числа современных игр.
Впрочем, зная о важности скорости доступа к данным, AMD приняла меры по компенсации более высоких задержек своего контроллера памяти. Эти меры – очень большой L3-кеш (так называемый GameCache), поместить который в Ryzen стало возможным благодаря всё тому же современному техпроцессу с нормами 7 нм. В результате Ryzen 5000 могут похвастать кеш-памятью третьего уровня суммарным объёмом 32 или даже 64 Мбайт, в то время как кеш в старших Rocket Lake имеет размер не более 16 Мбайт.
Но в совершенствовании ещё одной ключевой характеристики процессоров – тактовой частоты – 7-нм технология помогла AMD не слишком сильно. Процессоры серии Ryzen 5000 ограничены частотой 4,9 ГГц. Выше этой планки не может прыгнуть даже старший 16-ядерный Ryzen 9 5950X при нагрузке на одно-единственное ядро. Оппоненты же из числа Rocket Lake при нагрузке на одно ядро могут брать частоты 5,2-5,3 ГГц, причём величина 5,1 ГГц доступна старшей модели Core i9-11900K даже при нагрузке на все ядра. Иными словами, в каких-то случаях 14-нм технология Intel совсем не кажется устаревшей и неактуальной.
Тем не менее нельзя отрицать, что «толстый» техпроцесс создаёт существенные проблемы с тепловыделением и энергопотреблением. Старшие Rocket Lake отнесены производителем к тепловому пакету 125 Вт, но это – очень оптимистичная оценка. Как показали наши тесты, в реальности современные процессоры Intel могут затребовать при работе вдвое больше этой величины. Это не скрывает и сам производитель, заявляя для своих флагманов предел потребления PL2 на уровне 250 Вт. Что же касается AMD, то её процессоры с TDP, установленным в 105 Вт, прекрасно вписываются в 142-ваттные границы по энергопотреблению и тепловыделению.
В конечном итоге получается довольно неоднозначная картина. Старшие процессоры Ryzen 5000 определённо выигрывают у соперников по возможностям многопоточной обработки за счёт большего количества ядер. И для решения ресурсоёмких задач они, вне всяких сомнений, намного предпочтительней. Однако там, где более восьми ядер не нужно, выбор между Ryzen 5000 и Core 11-го поколения совсем не очевиден. Выше мы прошлись по основным количественным характеристикам обоих вариантов, и, как можно заметить, однозначного лидера определить невозможно.
| Rocket Lake | Ryzen 5000 | |
|---|---|---|
| Микроархитектура | Cypress Cove | Zen 3 |
| Технология производства, нм | 14 | 7 + 12 |
| Максимальное количество ядер | 8 | 16 |
| Максимальная тактовая частота, ГГц | 5,3 | 4,9 |
| L2-кеш, Мбайт на ядро | 512 | 512 |
| L3-кеш, Мбайт | До 16 | До 64 |
| TDP, Вт | 125 | 105 |
| Предел потребления, Вт | 250 | 142 |
| Встроенная графика | Есть | Нет |
| PCIe | 20 × Gen 4 | 24 × Gen 4 |
| Поддержка памяти | DDR4-3200 | DDR4-3200 |
К сказанному можно добавить и ещё один штрих – поддержку в процессорах Rocket Lake инструкций набора AVX512, которой нет в конкурирующем семействе. Пока данный фактор не имеет большого практического значения, но в перспективе он может стать важным, поскольку эти инструкции будут внедряться в алгоритмах, построенных на нейронных сетях.
Иными словами, неопределённостей, возникающих при сопоставлении Ryzen 5000 и Core 11-го поколения, очень много, и спорить о преимуществе того или иного семейства можно очень долго. Но на висящий в воздухе вопрос о том, чья микроархитектура более эффективна по удельной производительности, мы можем ответить однозначно.
⇡#Описание тестовой системы и методики тестирования
Для сравнения микроархитектур Zen 3 и Cypress Cove мы взяли два свежих восьмиядерных процессора, Ryzen 7 5800X и Core i7-11700K, и сопоставили их быстродействие при работе на одинаковой частоте, с одинаковой памятью и с одной и той же производительной видеокартой. В качестве такой опорной частоты было выбрано значение 4,0 ГГц – оно обусловлено нашим желанием добавить в тестирование пару более старых процессоров, Ryzen 7 3800XT и Core i7-10700K, заставить первый из которых стабильно работать на более высокой «круглой» частоте не представляется возможным. Пренебрегать же участием в тестах носителей микроархитектр Zen 2 и Skylake нам очень не хотелось, потому что оно позволяет проверить утверждения обоих производителей о величине роста показателя IPC при переходе к Zen 3 и Cypress Cove.
Для наглядности приведём таблицу с формальными характеристиками всех четырёх участников тестирования. Однако указанные в этой таблице частоты в контексте данного тестирования значения почти не имеют – большинство тестов выполнялось, когда все процессоры работают на фиксированной тактовой частоте и не пользуются никакими технологиями авторазгона, которые в обычной жизни гибко подстраивают частоты под нагрузку.
| Core i7-11700K | Core i7-10700K | Ryzen 7 5800X | Ryzen 7 3800XT | |
|---|---|---|---|---|
| Платформа | LGA1200 | LGA1200 | Socket AM4 | Socket AM4 |
| Микроархитектура | Cypress Cove | Skylake | Zen 3 | Zen 2 |
| Техпроцесс, нм | 14 | 14 | 7/12 | 7/12 |
| Ядра/потоки | 8/16 | 8/16 | 8/16 | 8/16 |
| Частота (номинал/турбо), ГГц | 3,6-5,0 | 3,8-5,1 | 3,8-4,7 | 3,9-4,7 |
| L2-кеш, Кбайт | 8 × 512 | 8 × 256 | 8 × 512 | 8 × 512 |
| L3-кеш, Мбайт | 16 | 16 | 32 | 2 × 16 |
| AVX-512 | Есть | Нет | Нет | Нет |
| TDP, Вт | 125 | 125 | 105 | 105 |
| Память | DDR4-3200 | DDR4-2933 | DDR4-3200 | DDR4-3200 |
| Линии PCIe | 20 × Gen 4 | 16 × Gen 3 | 24 × Gen4 | 24 × Gen4 |
| Встроенная графика | UHD 750 | UHD 630 | Нет | Нет |
| Цена | $399 | $387 | $449 | $399 |
В итоге в состав тестовой системы вошли следующие комплектующие:
Оперативная память в системах и AMD, и Intel работала в режиме DDR4-3600 с таймингами по XMP-профилю. Это также означает, что для процессоров Ryzen использовался синхронный режим контроллера памяти и частота Infinity Fabric, равная 1800 МГц, а для процессоров Core последнего поколения — режим Gear 1 и частота контроллера памяти 1800 МГц.
Тестирование выполнялось в операционной системе Microsoft Windows 10 Pro (20H2) Build 19042.572 с использованием следующего комплекта драйверов:
Описание использовавшихся для измерения вычислительной производительности инструментов:
Приложения:
Игры:
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 приложениях
В тесте процессоров последних поколений, проведённом на единой тактовой частоте, сразу же бросается в глаза, что и Zen 3, и Cypress Cove – это действительно заметно усовершенствованные микроархитектуры. В обоих случаях новые процессоры оказываются быстрее предшественников на двузначное число процентов. Впрочем, и там и там обещанных 19 % прироста мы не видим. Если говорить о переходе от Zen 2 к Zen 3, то удельная производительность увеличилась в среднем на 10 %, а при переходе от Skylake к Cypress Cove (или, если угодно, от Comet Lake к Rocket Lake) – на 12 %.
При этом, естественно, есть примеры как более высокого, так и более низкого прироста. Лучше всего на смену микроархитектуры в случае AMD реагирует архиватор 7-zip, шахматный движок Stockfish и приложение для видеообработки на основе ИИ Topaz Video Enhance AI. В случае же Intel в лидерах по выигрышу оказывается рендеринг, перекодирование видео и снова Stockfish. При этом в сравнении удельной производительности Skylake и Cypress Cove наблюдается и единичный случай «отрицательного роста» — в архиваторе 7-zip, что, очевидно, связано с увеличением латентности всей подсистемы кеш-памяти в процессорах Rocket Lake.
Поскольку прирост, обеспечиваемый новыми микроархитектурами разных производителей, различается несильно, между удельным быстродействием Zen 3 и Cypress Cove продолжает оставаться примерно такой же отрыв, как и между Zen 2 и Skylake. Это значит, что в ресурсоёмких приложениях, где на первом плане находится вычислительная производительность ядер, при одинаковой частоте Ryzen 5000 определённо быстрее Rocket Lake. По нашим тестам его отрыв составляет в среднем 5 %, но в Stockfish, при обработке фотографий или при компиляции программного кода Ryzen может опережать оппонента и на 15, и даже на 25 %. Правда, есть и единичные обратные примеры, например, в шифровании или в Topaz Video Enhance AI процессор семейства Rocket Lake выглядит эффективнее предложений AMD.
Впрочем, общей картины это не меняет. Обобщённо можно говорить о том, что Intel в процессорах Rocket Lake смогла перекрыть по удельной производительности Zen 2, но до Zen 3 так и не дотянулась. И это значит, что между передовыми микроархитектурами AMD и Intel продолжает оставаться разрыв примерно в полшага длиной.
