Intel Core i9-10900K: обзор. Финальный аккорд 14-нм и архитектуры Skylake

Годы идут, реки и возможности утекают, а поколения процессоров сменяют друг друга. В этом мире не так много вещей постоянных, и особенно на рынке электроники, но константы таки есть – техпроцесс Intel и микроархитектура. «Синий» чипмейкер продолжает выжимать последние соки из 14-нм техпроцесса с уже неизвестно каким количеством плюсов в названии, как и из микроархитектуры Skylake, на которой базировались ещё Core 6^th Gen родом из 2015. Учитывая эти факторы, энтузиасты и геймеры не ожидали слишком многого от новеньких Comet Lake-S.

Номинально процессоры Intel Core 10^th Gen пошли по уже проторенной за последние годы дорожке: + сотня-другая по частотам, + пара ядер у флагмана, ну и конечно новый сокет LGA1200, куда же без него. Однако сильная конкуренция со стороны AMD и почти повсеместно активная технология многопочности, утрамбовывающая в одно ядро два потока, вынудила и Intel пойти на схожие меры. Теперь Hyper-Threading не является прерогативой линейки Core i9, как это было у процессоров 9-го поколения. Теперь HT есть у всех моделей, начиная с самых младших i3. Историческое событие!

Вообще все соки из архитектуры Skylake были выжаты ещё в прошлом поколении Intel Core. Skylake изначально не рассчитывалась под такое масштабирование в плане ядер и столь огромные частоты работы. Казалось, что венцом станет Core i9-9900K Special Edition, функционирующий при красивых 5 ГГц по всем ядрам, и выделяющийся натурально страшным энергопотреблением и нагревом. А действительно ли AMD это «красный» процессор? – такая шутка есть в Сети. Добавление ещё двух ядер и ещё частот ситуацию явно не улучшит. Чтобы это всё хоть как-то работало Intel пошла на ряд нетипичных инженерных решений. А уж каких конкретно – по ходу пьесы.

Нам посчастливилось одним из первых в ру-сегменте заполучить на обзор флагманского представителя линейки Core 10^th Gen – Intel Core i9-10900K. “Комплект обзорщика” также содержит Core i5-16000K, он будет мелькать на фото и в тестах, но Core i5 уготован отдельный материал. Посмотрим, что Intel смогла ещё «надоить» из Skylake и 14 нм, какими путями, и что вышло в итоге. OCClub.ru на ваших дисплеях, Олег No1seBR дежурит с огнетушителем, ведь ситуация жаркая как никогда, и поехали!

Архитектура Comet Lake—S

Разбор архитектурных особенностей стоит начать с интегрированного видеоядра. Здесь уже который год вообще без изменений. Это по-прежнему графика Gen9.5, представленная видеоядром UHD Graphics 630. 24 унифицированных вычислительных конвейера с частотой работы 300-1150 МГц. По сути, в современных реалиях эта графика просто может выводить картинку и запускать игры 10+ летней давности. Здесь изменений не произошло совсем никаких.

Существенные перемены с интегрированной графикой ожидаются только в следующем поколении Intel Core — Rocket Lake-S. Они получат графику Gen12. Утечки демонстрируют производительность где-то на уровне десктопной Radeon RX 460.

Как уже упоминалось, по части техпроцесса весомых изменений не произошло. Непонятно, есть ли они вообще. На слайдах Intel упоминает некие абстрактные оптимизации, но без конкретики.

Поскольку архитектура не изменилась, иерархия и распределение кэша тоже не претерпели изменений. Однако конкретно у Intel Core i9-10900K, то есть флагмана линейки, добавились два ядра, а они с собой принесли по +2 МБ кэша L3, по +256 КБ кэша L2 и по 32 КБ кэш-памяти L1 для данных и инструкций каждое.

Ранее были слухи, мол «внутрянка» Comet Lake-S будет как у последних трёх поколений HEDT-процессоров – с ячеистой топологией. Дело в том, что концепция кольцевой шины, когда ядра связаны последовательно по цепочке, отлично работает, если ядер не много. Считалось, что 8 – это уже потолок. После задержки становятся слишком высоки, и предпочтительнее ячеистая топология, или же внедрение второй кольцевой шины. Это существенный редизайн чипа. Но Intel на такой ход не отважилась, и по-прежнему применяется топология с одной кольцевой шиной. Очень вероятно, что это последние представители такого подхода, если конечно у Intel есть планы по дальнейшему наращиванию количества ядер.

Физически под крышкой Core 10^th Gen могут скрываться два вида кристаллов: 6-ядерный и 10-ядерный. Ранее же был аж квартет разновидностей с 4 и 6 ядрами, а также два 8-ядерных — с внутрикремниевыми заплатками от ряда уязвимостей и без.

Кстати об уязвимостях и заплатках. Теперь на аппаратном уровне устранены уязвимости Meltdown версии 3 (Rogue Data Cache Load) с перспективой на v4, но требуется еще программные патчи, и Meltdown V3a (Rogue System Register Read) на уровне микроконтроллера MCU.

Источник изображения: Videocardz

Конкретно чипмейкер физические габариты не проводит, как и количество транзисторов, но при учёте неизменного техпроцесса и топологии 10-ядерный кристалл Core i9-10900K имеет площадь около 198 мм², поскольку каждое ядро 9900K занимает по 12 мм² площади.

И без того горячая ситуация с тепловыделением стала ещё жарче с добавлением ещё ядер и надбавкой частот. В попытках улучшить температурные режимы работы Intel пошла на интересный шаг – кристалл стал порядочно тоньше – 0,5 мм вместо 0,8 мм ранее. Толщины по-прежнему более чем с запасом для размещения всех слоёв. Но кремний проводит тепло гораздо хуже, чем медная крышка – 395 Вт/м*K против ~149 Вт/м*K. Сама крышка, соответственно, стала на 0,3 мм толще, чтобы процессорные системы охлаждения остались совместимы. Какую-то это лепту внесло, локальные перегревы стали меньше, но i9-10900K всё равно очень горяч, про что позже.

Что касается припоя между кристаллом и крышкой, местами он есть, местами нет. Все i9 и i7 на припое, а из i5 наличием индий-галлиевого припоя могут похвастаться только i5-10600K(F) и i5-10400(F). Не запутаться поможет табличка несколькими абзацами выше.

Сокет LGA1200 и чипсет Intel Z490

AMD продаёт новые процессоры под старые платы, а Intel – старые процессоры под новые «материнки». В данном случае ситуация где-то посередине: процессоры как бы новые, с прогрессом, только надобность новых плат под большим вопросом. Для пришедших Comet Lake-S и будущих Rocket Lake-S выпустили сокет LGA1200 вместе с наборами системной логики Z490, H470, H410 и B460.

Надобность нового сокета конкретно для процессоров Comet Lake-S вызывает сомнения. Intel обосновывает это необходимостью дополнительных контактов питания – старая песня на старый лад. С другой стороны, новые материнские платы с LGA1200 почти поголовно получили мощные схемы питания и достойные радиаторы.

Другой причиной послужила “поддержка будущих интерфейсов”, под чем подразумевается PCI-Express 4.0. Сами платы с сокетом LGA1200 поддерживают PCI-E 4.0, но нет поддержки со стороны процессоров. Она появится только в 11-ом поколении Rocket Lake-S в следующем году. Ну пусть так, но тогда Comet Lake-S новый сокет к чему? По-видимому, экономические условия тоже диктуют свои правила, а производители материнских плат тоже хотят продавать товар.

Важный момент: системы охлаждения, совместимые с LGA115x, также совместимы с LGA1200. Расположение монтажных отверстий не изменилось.

Встроенный контроллер Comet Lake-S имеет 16 линий PCI-Express 3.0, которые можно распределить в виде 1x x16, 2x x8, 1x x8 или 2x x4. Здесь без изменений. Также без изменений шина DMI 3.0 с пропускной способностью без малого 4 ГБ/с, соединяющая процессор и чипсет.

Флагманским сразу стал чипсет Z490, от привычной маркировки типа Z270/Z370 почему-то отказались. Как и предшественники, Z490 обеспечивает 24 линии PCI-Express 3.0, 6х SATA 6 Гбит/с, новомодные порты USB 3.2 2×1, 10x USB 3.2 Gen 1×1, 14x USB 2.0 и гигабитный Ethernet-контроллер. Опционально для производителей материнских плат доступен Wi-Fi 6 и 2,5-гигабитная Сеть на контроллере Intel I225 Ethernet (Foxville). К слову, контроллеры Foxville будут уже исправленной ревизии.

И чем же в итоге отличается Z370/Z390 от Z490? – да ничем. Опциональные продвинутые возможности организации Сети были и ранее.

Физически чипсет Intel Z490 также похож на предшественников. Уровень TDP всего 6 ватт, благодаря чему ему достаточно небольшого алюминиевого радиатора без активной продувки. Забавно, что Intel указала его рекомендованную для партнёров — $50. Ранее для чипсетов мейнстрим-платформы эти данные не приводились. Intel прямо не указывает по какому техпроцессу произведен чипсет.

Чипсеты попроще, а именно H470, H410 и B460, прогрессировали относительно предшественников аналогично. Линий PCI-E больше не стало, каких-то «фич» не появилось. Правда, некоторые материнские платы на основе младших чипсетов частично постигли разгон, но здесь заслуги самого чипсета и нет. Здесь дело в новых особенностях работы «наддува» и в том, как производители плат ими распорядились, а сделали они это с выдумкой.

Энергопотребление, разгон, температуры

Тестовый стенд:

• Процессор: Intel Core i9-10900K;
• Материнская плата: ASRock Z490 Extreme4;
• Процессорный кулер: SilverStone PF240;
• Видеокарта: Palit GeForce RTX 2080 Ti GamingPro OC;
• Оперативная память: GeIL Super Luce DDR4-3000 16 ГБ (2х 8 ГБ), GeIL Dragon RAM DDR4-4000 8 ГБ (2х 4 ГБ);
• Накопитель: ADATA XPG SX8200 Pro 512 ГБ;
• Блок питания: Seasonic PRIME Ultra Titanium 1000 Вт;
• Корпус: открытый стенд;
• Операционная система: Windows 10 x64.

Intel Core i9-10900K – 10-ядерный/20-поточный процессор с частотой работы 3,7-5,3 ГГц и номинальным уровнем TDP 125 Вт. Но с частотами работы всё не так просто… было не просто ранее, а сейчас стало ещё сложнее.

Указанная цифра TDP – это в состоянии PL1. Для i9-9900K это значение 95 Вт, а у i9-10900K уже 125 Вт, на что особо никто не обращает внимание, ведь добавились два ядра. Однако, также есть состояние PL2. Для i9-9900K это было 1,25 от PL1 (то есть 119 Вт) на протяжении 28 секунд максимум. В свою очередь у i9-10900K состояние PL2 – это два базовых лимита мощности – это 250 Вт. К тому же, время выросло до 56 секунд.

В итоге в стоковом состоянии разница в производительности, несмотря на в целом-то небольшую дельту в частотах, получается существенная. Почти минуту процессор может работать на предельных частотах против вдвое меньшего количества времени ранее. Кроме того, материнская плата может принудительно держать процессор в состоянии PL2 постоянно, если охлаждение мощное.

Core i9-10900K достигает заявленных 5,3 ГГц на одном-двух ядрах, определённых заранее как самые качественные. Все ядра одновременно могут работать при частоте 4,5-4,9 ГГц в зависимости от состояния PL1 или PL2.

Используемая в стенде материнская плата ASRock Z490 Extreme4 наверняка не станет ограничивающим фактором в разгоне. Она имеет 11 фаз питания на основе сборок DrMOS и приличные радиаторы на узле питания.

Разгон Intel Core i9-10900K осуществляется двумя путями: с поддержкой тяжелых AVX-инструкций и без. С более простыми SSE-инструкциями всё идет гладко. 5,1 ГГц при 1,35 В (сток 1,165 В) – в таком режиме проходятся все тесты. Температура самого горячего ядра достигает 81 °С, что вполне терпимо. 5,2 ГГц нестабильны в любых условиях с нашим экземпляром. При 1,4 В не заводится, а далее риск убить CPU вольтажом слишком велик.

С использованием AVX-инструкций все сложнее. 5 ГГц по всем ядрам достижимы при 1,3 В. Температуры работы очень резко подскочили свыше 90 °С. И это при том, что для охлаждения использовалась неплохая СВО с 240-мм радиатором. Стенд запускался при 5,1 ГГц и напряжении 1,4 В, и даже стабильность была, однако включался температурный троттлинг. Процессор выдвигает очень высокие требования к системе охлаждения.

С AVX поведение в целом странное. Процессор то и дело норовит провалиться до 4,4 ГГц. Если AVX таки нужны – потребуется охлаждение топового класса и немало часов попыток.

Вообще поразительно, но есть ещё потенциал в Skylake, хотя казалось бы. Каждая сотня мегагерц даётся очень тяжело и исключительно с поднятием напряжения. На рост напряжения температурная реакция сильная. Кастомная СВО или другая сверхэффективная система охлаждения улучшит показатели, но 5,2 ГГц – предел мечтаний.

Платформа LGA1200 уже показала великолепную работу с модулями ОЗУ, установив ряд мировых рекордов. У нас в распоряжении есть два комплекта памяти: GeIL Super Luce DDR4-3000 и GeIL Dragon RAM DDR-4000. Первый славен тем, что по разгону мёртв, а «драконья» память заводится при 4000 МГц точно. Увы, не в этот раз. Выше 3200 МГц комплект не хочет никак. То ли комплект с годами деградировал, то ли прошивка платы пока не идеальна (на что также намекает поведение с AVX), но разгон памяти не задался.

Аппетиты Intel Core i9-10900K не маленькие. Раздутая до максимума и ещё чуть-чуть архитектура Skylake давно вышла за оптимальную кривую производительность/энергопотребление. Вся система с этим процессором потребляла 281 Вт под нагрузкой. Для сравнения, примерно аналогичная конфигурация с Core i9-9900K потребляет лишь 210 Вт, а с Ryzen 9 3900X – 200 Вт. В этом отношении скромнее даже некоторые топовые HEDT-процессоры.

Температурные режимы работы при таком потреблении тоже далеки от идеальных. Под нагрузкой Core i9-10900K разогревается до 92 градусов. Впрочем, цифра аналогична i9-9900K, и даже меньше, чем у отборных i9-9900KS.

Тестирование в бенчмарках и профессиональных приложениях

CineBench R15

Бенчмарк CineBench R15 поддерживает системы с 256 потоками. Он оценивает производительность процессора рендером 3D-сцены, содержащей около 280 000 полигонов.

CineBench R20

Тест CineBench R20 был выпущен из-за резкого увеличения количества ядер процессоров в последние годы, поскольку версия R15 стала проходиться буквально за несколько секунд. Заявляется, что R20 требует в 4 раза больше памяти и нагружает процессор в 8 раз сильнее, чем R15.

3DMark Time Spy (CPU)

Тесты 3DMark демонстрируют общую производительность системы в играх. Однако результат показывается отдельно как для CPU, так и для GPU. Важно отметить, что Time Spy задействует максимум 10 потоков.

Corona 1.3

Встроенный в Corona бенчмарк отлично распределяет нагрузку на множество ядер. В частности, поддерживаются до 72 потоков. Зачастую здесь «решает» количество ядер. Итоговый результат показывается в секундах, затраченных на рендер сцены.

Blender

Бенчмарк Blender тоже хорошо распараллеливает нагрузку по ядрам для рендера сцены. Использовался пресет bmw27. Итоговый результат в секундах, затраченных на рендер.

V-Ray

V-Ray – один из самых старых бенчмарков. В отличии от Blender и Corona, также выставляющих оценку на основе скорости рендера, V-Ray задействует алгоритмы глобального освещения с различными эффектами. Распараллеливание нагрузки отличное.

WPrime

WPrime – любимый инструмент оверклокеров для определения стабильности системы. Исключительно математический тест, распараллеливающийся на любое количество потоков.

В итоге вполне ожидаемо процессор демонстрирует отличную производительность в бенчмарках и в рендере 3D-графики. В большинстве тестов Intel Core i9-10900K на уровне с Ryzen 9 3900X. Кратно говоря, 10 быстрых ядер Intel оказались чуть менее производительными, чем 12 ядер AMD. Относительно Core i9-9900K производительность возросла на 20-25%.

Тестирование в играх

Intel позиционирует Intel Core i9-10900K как наилучшее решение для игр. Оценим это в нескольких играх при разрешении FullHD (1920 x 1080) и 4K (3840 x 2160).

Assassin’s Creed Odyssey (DX11)

Assassin’s Creed Odyssey использует движок AnvilNext 2.0 от Ubisoft, на котором также базируется предыдущая часть саги о ассассинах, а также Wildlands. Используется API DirectX 11. Игра сильно процессорозависима.

Metro Exodus (DX12)

В основе Metro Exodus лежит эксклюзивный движок 4A Engine, являющийся демонстратором передовых графических технологий. Поддерживается только DirectX 12, а также есть поддержка технологий NVIDIA RTX, DLSS и HairWorks. В этом тесте эксклюзивные технологии NVIDIA деактивированы.

Shadow of the Tomb Raider (DX12)

Игра базируется на усовершенствованной версии движка Foundation от Eidos Montreal. Поддерживается только API DirectX 12.

Результаты получились спорными. В разрешении FullHD новинка почти всегда на первом месте, опережая в том числе Core i9-9900KS на пару процентов. Конкурентные процессоры AMD не так производительны.

А вот с увеличением разрешения до 4К Core i9-10900K местами тоже в лидерах, а местами проигрывает не только прямому предшественнику, но даже сравнительно бюджетному Ryzen 5 3600. Ситуация довольно странная, но в целом статус быстрейшего процессора подтверждается.

К слову, в играх потребление и нагрев довольно малы. Процессор разогревался лишь до 60 °C, потребляя 80-100 Вт (только CPU, не вся система).

За, против, вердикт

Подведение итогов начнём с платформы. В случае с процессорами Comet Lake-S существенных нововведений платформа LGA1200/Z490 не привнесла. По-прежнему чипсеты обеспечивают по 16 линий PCI-E, и по-прежнему процессор и чипсет взаимодействуют через шину DMI 3.0, что в нынешних реалиях бутылочное горлышко. Платформа получит поддержку PCI-Express 4.0 только с следующими процессорами поколения Rocket Lake-S, релиз которых будет в следующем году, но в текущих реалиях новшеств в LGA1200 нет. Опциональная возможность подключения 2,5-гигабитного Ethernet-порта была и ранее, а на этом нововведения как бы и всё. Итого весомых причин для апгрейда по причине платформы сыскать сложно.

Теперь что касается процессоров. Два предшествующих года процессоры Intel тащили за счёт лучшего показателя IPC (производительность на такт) и больших частот. Сейчас AMD Ryzen практически догнали Intel Core по IPC, но за Core остаётся преимущество в огромных частотах работы. Да, Intel-овские «камни» по-прежнему на одном ядре быстрее и лучше показывают себя в играх, но дельта уже отнюдь не так велика. Но как факт пока производительность на ядро лучше, и с этим не поспоришь. Для игр Core i9-10900K великолепен.

Прогресс относительно Core 9-го поколения есть. Intel выжала натурально последние соки из прямо говоря старой архитектуры и такого же 14-нм техпроцесса. Несколько возросли частоты работы, в частности Core i9-10900K «бустит» до впечатляющих 5,3 ГГц на двух ядрах, а также был переработан механизм Turbo Boost. Процессор 56 секунд может работать с TDP 250 ватт, а при желании можно активировать принудительную подачу 250 Вт всегда, что, правда, потребует охлаждения топового класса.

Кстати об этом. Старый техпроцесс давно вышел за рамки оптимально кривой производительность/потребление. Рост частот и добавление ядер только усугубили ситуацию. Потребление одного процессора под 250 ватт в стоке при полной нагрузке – данность, с которой стоит смириться, закупившись топовой системой охлаждения. Правда, в играх и потребление, и нагрев кратно меньше.

Удивительно, но Intel Core i9-10900K даже может порадовать разгонным потенциалом. 5,2 ГГц по всем ядрам с AVX-инструкциями – абсолютный потолок, требующий суперской системы охлаждения. 5,2 ГГц без AVX вполне достижимы, но без приличной «водянки» или суперкулера тоже не обойтись. Снова-таки, в играх для охлаждения хватит обычной народной односекционной башни даже в режиме разгона (минорного).

Так что же в итоге с Intel Core i9-10900K? — А всё ожидаемо. В играх и малопоточных приложениях 10 Intel-овских ядер быстрее 12-ти AMD-шных у Ryzen 9 3900X, в профессиональных приложениях и синтетике дополнительные два ядра решают – вот и вся любовь джентльмены. Что правда, с ценами немного не порядок. Ryzen 9 3900X подешевел до $410 рекомендованных (актуальная цена в российских реалиях от 33 400), в то время как i9-10900K оценивается в $500 (на момент написания материала в продаже нет, после статья будет обновлена), при чём в ближайшие пару месяцев столько i9-10900K стоит не будет. С флагманским Ryzen 9 3950X новый “лучший игровой процессор” потягаться не может.

Флагман флагманом, но нескольких слов достойна сама линейка Comet Lake-S. Её главным нововведением стоит назвать появление Hyper-Threading у всех моделей без исключения, что событие историческое. Скорее Intel навязала борьбу в мейнстрим-сегменте, чем в High-End.

В итоге кратко: в общем Comet Lake-S и Intel Core i9-10900K в частности – для фанатов Intel и игроманов. От Comet Lake-S ожидали иного. Линейка всё же больше удалась, чем нет, но выглядит на фоне конкурентов не убедительно. Ryzen 9 3900X уступает в играх несколько процентов, но в режиме “на все ядра” быстрее, он дешевле, экономичнее, с поддержкой PCI-E 4.0 и более продвинутой платформой.

Intel – для игр, AMD – для работы и многозадачности. Выражение пока ещё актуально, но, наверное, в последний раз.

Хорошо:

• 10 быстрых ядер;
• Высочайшие частоты работы (Boost 5,3 ГГц на одном-двух ядрах, до 4,9 ГГц по всем ядрам);
• Великолепная игровая производительность;
• Достойные показатели в синтетике и проф. приложениях;
• Скоростная работа с оперативной памятью, низкие задержки;
• Хитрые механизмы Boost;
• Ещё есть оверклокерский потенциал.

Не хорошо:

• Обязательное требование новой платы с сокетом LGA1200, в которых ничего нового нет;
• Огромное потребление и нагрев, особенно в режиме PL2 (250 Вт TDP);
• Дороговизна на фоне предложений конкурента.