Обзор и тестирование процессора Intel Core i7-7820X: новый виток конкуренции

Последние шесть лет платформа Intel HEDT (High-End DeskTop) очень вольготно себя чувствовала на рынке высокопроизводительных десктопных пользовательских систем из-за банального отсутствия конкурентов. Это позволяло компании Intel самостоятельно задавать темп интеграции новых технологий, степень изменений, сроки выхода новых процессоров и, конечно же, их стоимость.

Показательным в этом плане выглядит количество моделей в каждой линейке, а также число ядер и рекомендованный ценник топовых представителей:

• 4 процессора в серии Intel Sandy Bridge-E (2011 – 2012 годы); $1059 за флагманский 6-ядерный (12-поточный) Intel Core i7-3970X;
• 3 процессора в серии Intel Ivy Bridge-E (2013 год); $1059 за флагманский 6-ядерный (12-поточный) Intel Core i7-4960X;
• 3 процессора в серии Intel Haswell-E (2014 год); $999 − $1059 за флагманский 8-ядерный (16-поточный) Intel Core i5-5960X;
• 4 процессора в серии Intel Broadwell-E (2016 год); $1723 – $1743 за флагманский 10-ядерный (20-поточный) Intel Core i7-6950X.

Но, как известно, «все проходит…и это тоже пройдет». Прошла зима тревоги нашей об отсутствии конкуренции в этом сегменте, и с анонсом линейки AMD Ryzen Threadripper компания Intel ощутила теплое дыхание весны, почувствовав в себе силы и желание выпустить не 3-4, а сразу 9 процессоров для новой линейки Intel Core X (Socket LGA2066). Два из них (Intel Core i5-7640X и Intel Core i7-7740X) принадлежат к серии Intel Kaby Lake-X, а остальные семь пополнят ряды серии Intel Skylake-X. Также приятно видеть существенно возросшее количество ядер (до 18) и более низкие ценники по сравнению с предшественниками. Например, за 10-ядерный процессор (Intel Core i9-7900X) уже просят не $1723 – $1743, как в предыдущем поколении, а более доступные, хотя все еще заоблачные для большинства пользователей $999. Если же вы готовы потратить $1700 на покупку одного лишь процессора, тогда сможете получить полноценную 16-ядерную модель (Intel Core i9-7960X).

Для каких же целей позиционируются процессоры линейки Intel Core X? Во-первых, для создания мультимониторных игровых систем с разрешением 12K или для одновременного запуска игр в 4K/12K (либо VR) и трансляции (стриминга) их на популярные сервисы (YouTube, Twitch и другие). Во-вторых, для обработки 360-градусного видео под VR либо для создания музыки с использованием более чем 16 треков. В-третьих, для задач по 3D-моделированию и анимации. Конечно, созданные системы с легкостью справятся и с более легкими задачами: запуском 4K-игр, создание видеороликов в Full HD или 4K и т.д.

А теперь давайте коротко рассмотрим ключевые нововведения в ЦП линейки Intel Skylake-X. Во-первых, это реализация поддержки инструкций AVX-512, которая будет полезной в первую очередь для ускорения сложных вычислительных задачах (например, в финансовой сфере, машинном обучении и т.д.). В данный момент AVX-512 успешно используются в загрузочных хост-процессорах серии Intel Xeon Phi, которые поддерживают массовый параллелизм и векторизацию ресурсоемких приложений. При желании можно адаптировать возможности AVX-512 и для обычных программ, но для этого придется предварительно оптимизировать их код, чем не особо любят заниматься разработчики ПО.

Более значимым для обычных пользователей является изменение структуры кэш-памяти в процессорах линейки Intel Skylake-X. Быстрый кэш L2 был увеличен с 256 КБ на ядро до 1 МБ на ядро. К тому же расширилась его ассоциативность с 8 каналов до 16. А вот характеристики более медленной кэш-памяти L3, наоборот, были уменьшены: объем снизился с 2,5 МБ/ядро до 1,375 МБ/ядро, а ассоциативность сократилась с 20 каналов до 11. К тому же был изменен его тип с инклюзивного (Inclusive) на неинклюзивный (Non-Inclusive), который часто называют виктимным (Victim). Инклюзивный кэш работает по принципу дублирования данных: при копировании информации из ОЗУ в кэш-память делается две копии – одна заносится в L2, а вторая – в L3. В случае неинклюзивного кэша логика меняется: данные из L2 копируются в L3 лишь тогда, когда в L2 они модифицируются или удаляются. То есть теперь в L3 хранятся не актуальные, а предыдущие версии данных из L2. Специалисты компании Intel считают, что именно такая организация кэш-памяти является более оптимальной и позволит получить дополнительный бонус в производительности.

Не менее значимым является изменение структуры мультиядерного дизайна, то есть принципа коммуникации процессорных ядер с целью обмена данными или доступа к общей кэш-памяти. Ранее использовалась кольцевая стратегия (Ring Bus Strategy), при которой все ядра соединены единой шиной. При такой концепции информация по цепочке передается от одного ядра до другого, и она прекрасно работает при небольшом количестве ядер, не создавая высоких задержек.

Когда же в структуре появляется более 10 или 20 ядер, то, например, передача информации от 1-ого до 20-ого ядра вызывает сравнительно большие задержки. Поэтому организовываются уже два контура, которые способны общаться между собой.

Но дальнейшее наращивания количества ядер требует уже создания трех и более кольцевых контуров, что существенно усложняет как сам дизайн процессора, так и задержки при передачи данных от ядер в разных контурах. Поэтому в Intel Skylake-X используется ячеистая топология (Mesh Topology), при которой ядра процессора логически представляются в виде сетки или матрицы, и каждое из них соединено с соседом справа, слева, сверху и снизу. В таком случае информация все еще передается от одного ядра к другому, но теперь появляются дополнительные пути ее транспортирования. В теории это приводит к сокращению задержек и повышению пропускной способности. К тому же существенно упрощается масштабируемость дизайна. На практике же подобная схема более эффективна, чем кольцевой дизайн, когда мы имеем дело с действительно большим количеством ядер (16 и более), для которых пришлось бы организовывать 3 и более кольцевых контура.

И чтобы не переутомлять вас теорией, отметим последний значимый момент – улучшение в работе технологии Intel Turbo Boost Max 3.0, которая дебютировала в процессорах серии Intel Broadwell-E. Первая ее версия позволяла одному наиболее стабильному ядру работать на повышенной динамической частоте. Теперь же подобных ядер может быть два, что обеспечивает бонус производительности в одно- и двухпоточных задачах. К тому же теперь эта технология полностью интегрирована в среду ОС Windows 10, поэтому не требуется установка дополнительного драйвера или ПО, как было ранее.

В итоге всех заложенных улучшений и оптимизаций, нам обещают 10%-ый рост производительности в мультипоточном режиме и 15%-ый бонус в однопоточном при сравнении с моделями предыдущего поколения.

Познакомиться на практике с возможностями процессоров серии Intel Skylake-X мы сможем благодаря 8-ядерной (16-поточной) модели Intel Core i7-7820X, которая уже поступила в продажу с рекомендованным ценником $589 − $599.

Спецификация

Модель	Intel Core i7-7820X
Код Spec (Код заказа)	SR3L5 (BX80673I77820X / CD8067303611000)
Процессорный разъем	Socket LGA2066
Базовая / динамическая тактовая частота, ГГц	3,6 / 4,3
Частота Intel Turbo Boost Max 3.0, ГГц	4,5
Базовый множитель	36
Базовая частота системной шины, МГц	100
Количество ядер / потоков	8 / 16
Объем кэш-памяти L1, КБ	8 х 32 (память данных) 8 х 32 (память инструкций)
Объем кэш-памяти L2, КБ	8 x 1024
Объем кэш-памяти L3, МБ	11
Микроархитектура	Intel Skylake
Кодовое имя	Intel Skylake-X
Максимальная расчетная мощность (TDP), Вт	140
Техпроцесс, нм	14
Поддержка инструкций и технологий	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
Встроенный контроллер памяти
Тип памяти	DDR4
Поддерживаемая частота, МГц	2666
Число каналов	4
Максимальный объем памяти, ГБ	128
Сайт производителя	Intel
Страница процессора	Intel Core i7-7820X

Все цены на Intel%2Bi7-7820X

Упаковка, комплект поставки и внешний вид

К нам на тестирование попал боксовый образец процессора. Уже с первого взгляда на упаковку можно безошибочно причислить новинку к линейке Intel Core X. Информация на боковых гранях сообщает о ключевых преимуществах и некоторых технических характеристиках модели Intel Core i7-7820X.

В комплект поставки вошел лишь сам процессор в блистерной упаковке и руководство пользователя. Штатная система охлаждения отсутствует, поскольку в большинстве случаев пользователи используют более эффективные сторонние кулеры.

На лицевой стороне указано название модели, код Spec и код FPO. Последний сообщает, что процессор был изготовлен в Малайзии на 16 неделе 2017 года. На обратной стороне расположены контактные площадки под разъем Socket LGA2066.

 Анализ технических характеристик

Для анализа, тестирования и разгона новинки использовалась материнская плата ASUS TUF X299 MARK 1 и штатная система охлаждения Scythe Mugen 3.

Базовая частота процессора Intel Core i7-7820X составляет 3,6 ГГц для всех 8 ядер. Если мониторинг CPU-Z не ошибается, то напряжение при этом составляет 0,952 В.

При нагрузке частота процессорных ядер менялась в диапазоне от 3,5 до 4 ГГц. Температура не превышала 78°С.

В режиме Intel Turbo Boost 2.0 динамическая частота может подниматься до 4,3 ГГц, а в Intel Turbo Boost Max 3.0 – до 4,5 ГГц. Мы же получили максимум 4,867 ГГц для одного ядра после запуска теста Fritz Bench в однопоточном режиме. Напряжение при этом составило 0,944 В.

При запуске бенчмарка Corona 1.3 частота процессорных ядер составила 4 ГГц.

В режиме простоя скорость ядер уменьшалась до 800 − 1000 МГц, а температура в основном не превышала 31°С.

Кстати, на официальной странице пока не указана критическая температура для модели Intel Core i7-7820X, однако утилита AIDA64 говорит о 105°С.

 

Структура кэш-памяти 8-ядерных процессоров Intel Core i7-7820X (слева) и Intel Core i7-6900K (справа)

А теперь давайте рассмотрим структуру кэш-памяти, и для большей наглядности сопоставим ее с предшественником в лице Intel Core i7-6900K. Получаем следующую картину:

• 32 КБ кэш-памяти L1 на ядро с 8-ю каналами ассоциативности отведено для инструкций и столько же для данных;
• 1024 КБ кэш-памяти L2 с 16-ю каналами ассоциативности у новинки и лишь 256 КБ кэш-памяти L2 на ядро с 8-ю каналами ассоциативности у предшественника;
• 11 МБ общей кэш-памяти L3 с 11 каналами ассоциативности у Intel Core i7-7820X против 20 МБ с 20-ю каналами ассоциативности у Intel Core i7-6900K.

Встроенный контроллер оперативной памяти гарантированно поддерживает работу в 4-канальном режиме модулей стандарта DDR4-2666 МГц. При желании можно попробовать разогнать ОЗУ до более высоких частот, но тут уже никаких гарантий и все зависит от качества исполнения самих планок, используемых в них микросхем, возможностей материнской платы и навыков пользователя. Максимально доступный объем ОЗУ составляет 128 ГБ.