Огляд і тестування процесора Intel Core i7-7820X: новий виток конкуренції

Останні шість років платформа Intel HEDT (High-End DeskTop) дуже привільно почувалася на ринку високопродуктивних десктопних користувацьких систем через банальну відсутність конкурентів. Це дозволяло компанії Intel самостійно задавати темп інтеграції нових технологій, ступінь змін, терміни виходу нових процесорів і, звичайно ж, їх ціни.

Показовим у цьому плані виглядає кількість моделей у кожній лінійці, а також число ядер і рекомендований цінник топових представників :

• 4 процесори в серії Intel Sandy Bridge-E (2011 – 2012 роки); $1059 за флагманський 6-ядерний (12-потоковий) Intel Core i7-3970X;
• 3 процесори в серії  Intel Ivy Bridge-E (2013 рік); $1059 за флагманський 6-ядерний (12-потоковий) Intel Core i7-4960X;
• 3 процесори в серії  Intel Haswell-E (2014 рік); $999 − $1059 за флагманський 8-ядерний (16-потоковий) Intel Core i5-5960X;
• 4 процесори в серії  Intel Broadwell-E (2016 рік); $1723 – $1743 за флагманський 10-ядерний (20-потоковий) Intel Core i7-6950X.

Але, як відомо, «все проходить...і це теж пройде». Завершилась ера відсутність конкуренції в цьому сегменті, і з анонсом лінійки AMD Ryzen Threadripper компанія Intel знайшла в собі сили й бажання випустити не 3-4, а відразу 9 процесорів для нової лінійки Intel Core X (Socket LGA2066 ). Два з них (Intel Core i5-7640X та Intel Core i7-7740X) належать до серії Intel Kaby Lake-X, а решта сім поповнять ряди серії Intel Skylake-X. Також приємно бачити значно збільшену кількість ядер (до 18) і нижчі цінники в порівнянні з попередниками. Наприклад, за 10-ядерний процесор (Intel Core i9-7900X) вже просять не $1723 – $ 1743, як у попередньому поколінні, а доступніші, хоча досі захмарні для більшості користувачів $999. Якщо ж ви готові витратити $1700 на покупку одного лише процесора, тоді зможете отримати повноцінну 16-ядерну модель (Intel Core i9-7960X).

Для яких же завдань позиціонуються процесори лінійки Intel Core X? По-перше, для створення мультимоніторних ігрових систем з роздільністю 12K або для одночасного запуску ігор у 4K / 12K (або VR) і трансляції (стрімінгу) їх на популярні сервіси (YouTube, Twitch тощо). По-друге, для обробки 360-градусного відео під VR або для створення музики з використанням більш ніж 16 треків. По-третє, для завдань з 3D-моделювання й анімації. Звичайно, створені системи з легкістю впораються і з простішими завданнями: запуском 4K-ігор, створенням відеороликів у Full HD або 4K тощо.

А тепер давайте коротко розглянемо ключові нововведення в ЦП лінійки Intel Skylake-X. По-перше, це реалізація підтримки інструкцій AVX-512, яка буде корисною в першу чергу для прискорення складних обчислювальних завданнях (наприклад, у фінансовій сфері, машинному навчанні тощо). На даний момент AVX-512 успішно використовуються в завантажувальних хост-процесорах серії Intel Xeon Phi, які підтримують масовий паралелізм і векторизацію ресурсоємних додатків. За бажання можна адаптувати можливості AVX-512 і для звичайних програм, але для цього доведеться попередньо оптимізувати їх код, чим не надто люблять займатися розробники ПЗ.

Найсуттєвішою для звичайних користувачів є зміна структури кеш-пам'яті в процесорах лінійки Intel Skylake-X. Швидкий кеш L2 було збільшено з 256 КБ на ядро до 1 МБ на ядро. До того ж розширилася його асоціативність з 8 каналів до 16. А ось характеристики повільнішої кеш-пам'яті L3, навпаки, були зменшені: об'єм знизився з 2,5 МБ/ядро до 1,375 МБ/ядро, а асоціативність скоротилася з 20 каналів до 11. До того ж було змінено його тип з інклюзивного (Inclusive) на неінклюзивний (Non-Inclusive), який часто називають віктимним (Victim). Інклюзивний кеш працює за принципом дублювання даних: при копіюванні інформації з ОЗП у кеш-пам'ять робиться дві копії – одна заноситься в L2, а друга – в L3. У випадку з неінклюзивним кешем логіка змінюється: дані з L2 копіюються в L3 лише тоді, коли в L2 вони модифікуються або видаляються. Тобто тепер у L3 зберігаються не актуальні, а попередні версії даних з L2. Фахівці компанії Intel вважають, що саме така організація кеш-пам'яті є оптимальнішою і дозволить отримати додатковий бонус продуктивності.

Не менш важливою є зміна структури мультиядерності дизайну, тобто принципу комунікації процесорних ядер з метою обміну даними або доступу до загальної кеш-пам'яті. Раніше використовувалася кільцева стратегія (Ring Bus Strategy), при якій усі ядра з'єднуються єдиною шиною. При такій концепції інформація по ланцюжку передається від одного ядра до іншого, і вона прекрасно працює при невеликій кількості ядер, не створюючи високих затримок.

Коли ж у структурі з'являється більше 10 або 20 ядер, то, наприклад, передача інформації від 1-го до 20-го ядра викликає порівняно великі затримки. Тому організовуються вже два контури, які здатні спілкуватися між собою.

Але подальше нарощування кількості ядер вимагає вже створення трьох і більше кільцевих контурів, що значно ускладнює як сам дизайн процесора, так і затримки при передачі даних від ядер у різних контурах. Тому в Intel Skylake-X використовується чарункова топологія (Mesh Topology), при якій ядра процесора логічно представляються у вигляді сітки або матриці, і кожне з них пов'язане з сусідом праворуч, ліворуч, зверху та знизу. У такому разі інформація досі передається від одного ядра до іншого, але тепер з'являються додаткові шляхи її транспортування. В теорії це призводить до скорочення затримок і підвищення пропускної спроможності. До того ж суттєво спрощується масштабованість дизайну. На практиці ж подібна схема ефективніша, ніж кільцевий дизайн, коли ми маємо справу з дійсно великою кількістю ядер (16 і більше), для яких довелося б організовувати 3 і більше кільцевих контурів.

І щоб не перевтомлювати вас теорією, відзначимо останній важливий момент – поліпшення в роботі технології Intel Turbo Boost Max 3.0, яка дебютувала в процесорах серії Intel Broadwell-E. Перша її версія дозволяла одному найбстабільнішому ядру працювати на підвищеній динамічній частоті. Тепер же подібних ядер може бути два, що забезпечує бонус продуктивності в одно- і двопотокових завданнях. До того ж тепер ця технологія повністю інтегрована в середовище ОС Windows 10, тому не потрібна інсталяція додаткового драйвера чи ПЗ, як було раніше.

Загалом усі закладені поліпшення й оптимізацій обіцяють 10% приріст продуктивності в мультипотоковому режимі та 15% бонус в однопотоковому при порівнянні з моделями попереднього покоління.

Познайомитися на практиці з можливостями процесорів серії Intel Skylake-X ми зможемо завдяки 8-ядерній (16-потоковій) моделі Intel Core i7-7820X, яка вже надійшла в продаж з рекомендованим цінником $589 − $599.

Специфікація

Модель	Intel Core i7-7820X
Код Spec (Код замовлення)	SR3L5 (BX80673I77820X / CD8067303611000)
Процесорний роз'єм	Socket LGA2066
Базова / динамічна тактова частота, ГГц	3,6 / 4,3
Частота Intel Turbo Boost Max 3.0, ГГц	4,5
Базовий множник	36
Базова частота системної шини, МГц	100
Кількість ядер / потоків	8 / 16
Об'єм кеш-пам'яті L1, КБ	8 х 32 (пам'ять даних) 8 х 32 (пам'ять інструкцій)
Об'єм кеш-пам'яті L2, КБ	8 x 1024
Об'єм кеш-пам'яті L3, МБ	11
Мікроархітектура	Intel Skylake
Кодове ім'я	Intel Skylake-X
Максимальна розрахункова потужність (TDP), Вт	140
Техпроцес, нм	14
Підтримка інструкцій і технологій	Intel Turbo Boost 2.0, Intel Turbo Boost Max 3.0, Intel Hyper-Threading, Intel VT-x, Intel VT-d, Execute Disable Bit, Intel AEX-NI, MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3, SSE4.1, SSE4.2, EM64T, AES, AVX, AVX 2.0, AVX-512, FMA3, TSX
Вбудований контролер пам'яті
Тип пам'яті	DDR4
Підтримка частоти, МГц	2666
Число каналів	4
Максимальний об'єм пам'яті, ГБ	128
Сайт виробника	Intel
Сторінка процесора	Intel Core i7-7820X

Все цены на Intel%2Bi7-7820X

Упаковка, комплект постачання та зовнішній вигляд

До нас на тестування потрапив боксовий зразок процесора. Вже з першого погляду на його коробку можна безпомилково віднести новинку до лінійки Intel Core X. Інформація на бокових гранях повідомляє про ключові переваги і деякі технічні характеристики моделі Intel Core i7-7820X.

В комплект поставки входить лиш сам процесор в блістерній упаковці і посібник користувача. Штатна система охлодження відсутня, оскільки в більшості випадків користувачі використовувують більш ефективні сторонні кулери.

На лицьовій стороні вказана назва моделі, код Spec та код FPO. Останній повідомляє, що процесор був виготовлений у Малайзії на 16 тижні 2017 року. На зворотному боці розташовані контактні майданчики під роз'єм Socket LGA2066.

Аналіз технічних характеристик

Для аналізу, тестування та розгону новинки використовувалася материнська плата ASUS TUF X299 MARK 1 і штатна система охолодження  Scythe Mugen 3.

Базова частота процесора Intel Core i7-7820X становить 3,6 ГГц для всіх 8 ядер. Якщо моніторинг CPU-Z не помиляється, то напруга при цьому становить 0,952 В.

При навантаженні частота процесорних ядер змінювалася в діапазоні від 3,5 до 4 ГГц. Температура не перевищувала 78°С.

У режимі Intel Turbo Boost 2.0 динамічна частота може підніматися до 4,3 ГГц, а в Intel Turbo Boost Max 3.0 – до 4,5 ГГц. Ми ж отримали максимум 4,867 ГГц для одного ядра після запуску тесту Fritz Bench в однопотоковому режимі. Напруга при цьому склала 0,944 В.

При запуску бенчмарка Corona 1.3 частота процесорних ядер склала 4 ГГц.

У режимі простою швидкість ядер зменшувалася до 800 – 1000 МГц, а температура в основному не перевищувала 31°С.

До речі, на офіційній сторінці поки не вказана критична температура для моделі Intel Core i7-7820X, проте утиліта AIDA64 говорить про 105°С.

Структура кеш-пам'яті 8-ядерних процесорів Intel Core i7-7820X (ліворуч) та Intel Core i7-6900K (праворуч)

А тепер давайте розглянемо структуру кеш-пам'яті, і для наочності можна порівняти її з попередником в особі Intel Core i7-6900K. Отримуємо таку картину:

• 32 КБ кеш-пам'яті L1 на ядро з 8-ма каналами асоціативності відведено для інструкцій і стільки ж для даних;
• 1024 КБ кеш-пам'яті L2 з 16-ма каналами асоціативності в новинки й лише 256 КБ кеш-пам'яті L2 на ядро з 8-ма каналами асоціативності в попередника;
• 11 МБ загальної кеш-пам'яті L3 з 11 каналами асоціативності в Intel Core i7-7820X проти 20 МБ з 20-ма каналами асоціативності в Intel Core i7-6900K.

Вбудований контролер оперативної пам'яті гарантовано підтримує роботу в 4-канальному режимі модулів стандарту DDR4-2666 МГц. За бажання можна спробувати розігнати ОЗП до вищих частот, але тут вже жодних гарантій і все залежить від якості виконання самих планок, застосованих у них мікросхем, можливостей материнської плати й навичок користувача. Максимально доступний об'єм ОЗП становить 128 ГБ.