Leadership in Gaming Performance Returns to Intel / Processors & Memory

Leadership in Gaming Performance Returns to Intel / Processors & Memory


Many have been looking forward to today in the hope that a new battle will unfold in the desktop processor market. After all, Intel lost the past – the release of AMD Ryzen, built on the Zen 3 microarchitecture, beat all the trump cards of the Core processors, except perhaps for the price. Over the course of several successful iterations, AMD has confidently surpassed the competitor in terms of performance. This is not surprising at all, because Intel, struggling with production and management problems, seems to have completely forgotten about the need to update the microarchitecture. As a result, Core desktop processors continued to exploit the Skylake design year after year, increasing only clock frequencies and the number of computing cores, which was not enough to compete successfully for six years in a row.

And finally, Intel has something new – chips codenamed Rocket Lake. However, you should not take them as some kind of “new hope.” Despite the fact that they really use a new architecture, but it is new only for the desktop segment. So the new items are rather a message from the microprocessor giant that, they say, there is still gunpowder in the flasks. The real revolution with Intel solutions will have to happen only at the beginning of next year, when the processors codenamed Alder Lake will come to the market. In the meantime, just a little warm-up.

At first glance, it may seem that Rocket Lake appeared as a result of extremely difficult childbirth. But in reality, this is hardly the case: the development of this chip by the standards of the processor market went quite quickly, and hardly any difficulties could arise in principle. After all, we are talking about a processor manufactured according to a process technology that has been tested over the years and is by no means built on a new microarchitecture. The emergence of Rocket Lake just now, and, say, not a year ago, is more likely due to the fact that Intel took up its development late. The company until recently arrogantly believed in its 10-nm process technology and did not expect that it would need another generation of 14-nm chips for desktops. Therefore, “plan B” in the person of Rocket Lake lay on the developers’ table much later than it should have been addressed.

Despite the fact that desktop users have never seen anything like it, Rocket Lake should not be considered an innovative product. This is another reprint of past works. It’s just that now, instead of the Skylake cores of six years ago, Intel developers have dragged into the desktop processor a microarchitecture from the more recent Ice Lake mobile processor just a year and a half ago. True, it was transferred in a somewhat distorted form – for Rocket Lake it was ported to the 14nm process technology, because its “native” 10nm technology still does not allow manufacturing large semiconductor crystals in the required quantities and with the proper level of quality.

However, the old process technology is ultimately not such a big problem as long as the processor itself offers advanced performance and moderate power consumption at a reasonable price. In this review, we will see if all these conditions have been met and how Intel’s Plan B worked. Is it possible, finally, to consider that some noteworthy new generation processors have come to replace Comet Lake. And at the same time, we will answer the more intriguing question of whether Ryzen based on the Zen 3 microarchitecture remains the fastest processor for desktop systems, or the release of Rocket Lake changes everything again.

⇡ # Rocket Lake and 14nm process technology

The processors codenamed Rocket Lake belong to the 11th generation Core, and this is really a full-fledged generation, and not one to which you want to add the prefix “quasi”. The changes here affected both the computing and graphics cores, and even the built-in north bridge, and did not affect unless the technical process. Moreover, changes in all aspects are promised to be very significant: at the time of the announcement of Rocket Lake, Intel spoke about an increase in IPC (specific performance per clock) by 19% and an increase in the speed of the integrated graphics core by 50%, not to mention support for faster options external interfaces and the next increase in operating frequencies.

At the same time, Rocket Lake is still not a groundbreaking product, but rather a 14nm version of Intel’s mobile processors, which are currently manufactured using a 10nm process technology. The cores at the heart of Rocket Lake’s computing power, called Cypress Cove, are 14nm adaptations of the Sunny Cove cores used in Ice Lake. Intel, by the way, has more advanced mobile cores – Willow Cove, which underlie Tiger Lake, but the older version of the 10nm design was carried over to Rocket Lake. But the graphics part of the new desktop processors is built on the latest Xe architecture, akin to the architecture of the integrated GPU from Tiger Lake. True, it was not without a cruel resection – the graphics in Rocket Lake, in comparison with mobile offers, have several times fewer executive devices.

It is unlikely that anyone will dispute that the appearance of Rocket Lake is a huge step forward for Intel desktop processors, because no deep changes have occurred in them for a very long time. And almost certainly all criticism of Rocket Lake will be somehow related to 14nm production technology – this is their most obvious vulnerability, from which it inevitably blows quite far by the standards of the semiconductor market. past

There is nothing special to argue here. These technological standards were first introduced into use by the microprocessor giant back in 2014 with the release of Broadwell chips. By the way, some slowdown in the rate of change of technological processes at Intel was already outlined then: the advent of Broadwell took place about a year later than the originally planned date. Well, then everything went completely awry. If before Broadwell the frequency of changing technological processes and processor architectures was determined by the strictly observed “tick-tock” rule, then in 2015, with the release of Skylake, it first changed to the “process-architecture-optimization” option, and then completely grew into long-term optimization-re-optimization.

However, successes, Intel’s achievements in recent years in improving the 14nm process technology cannot be denied. During the time that this process technology remains in service and is used for the release of processors for desktop PCs, it has been improved several times (most likely four, but hardly anyone will remember it anymore). And the fact is that today’s 14nm process provides more than a 20 percent improvement in performance per transistor over its first version. In the process of evolution of technology, Intel changed the structure of FinFET transistors, switched to new libraries and continuously performed fine statistical adjustments of the hardware, as a result of which the maximum frequencies of desktop 14nm processors increased from four to five and more gigahertz.

While 10nm is already widely used by Intel in mobile processors, Rocket Lake is yet another 14nm product. But, most likely, already the last one. His example clearly shows that it is already completely impossible to apply such technology further. And the point is not so much in power consumption and the frequency limits set by it, but in the fact that “large” transistors simply do not allow increasing the complexity of the cores. Microarchitectural improvements make 14nm cores too bulky: that’s why Rocket Lake has a maximum of eight cores – more LGA 1200 does not fit into a standard form factor processor.

To illustrate this is as easy as shelling pears from the eight-core Rocket Lake and the dec-core Comet Lake.

Rocket Lake next to its predecessor seems to be a real giant, of course, because its area has grown by about a third and is now 276 mm2… Intel, unfortunately, does not disclose the exact semiconductor budget of its current chips, naming only an approximate guideline – 6 billion transistors. But on the other hand, it can be estimated with high accuracy that the same cores in Ice Lake mobile processors, made using a 10-nm process technology, occupy half the area. This means that if Rocket Lake was able to adapt the modern 10-nm process technology, it could well be a 16-core processor.

Sprouted in Rocket Lake and integrated GPU. On the Comet Lake crystal, the graphics occupied about 21% of the area, and in Rocket Lake, the integrated Xe graphics accelerator already allocated 25% of the core area.

⇡ # Cypress Cove microarchitecture

The increase in the size of processor cores naturally did not happen out of nowhere. This is the result of significant rework that is embodied in the Cypress Cove microarchitecture that underlies Rocket Lake. Despite the fact that it, like the sister microarchitecture Sunny Cove, is not developed from scratch, but represents a further development of Skylake, the list of changes is quite long, and some of them are very significant. Actually, the 19% increase in specific performance per clock promised by Intel is clearly not taken out of thin air.

The Cypress Cove microarchitecture differs from Skylake in expanding parallel instruction processing, reducing internal downtime by increasing the size of caches and buffers, and supporting new sets of vector instructions. In the upstream end of the Cypress Cove pipeline, improvements have been made to prefetching and branch prediction algorithms that have been rebalanced to address PC-specific workloads. At the same time, the cache of micro-operations was increased, the volume of which increased from 1500 to 2250 entries. In addition, it now has the ability to queue for execution at six micro-ops per clock, while conventional decoders in Cypress Cove work at the same tempo as before – five micro-ops per clock.

Further, the instruction reordering queue was extended by more than one and a half times, which should contribute to more efficient loading of executive devices. The same goal is served by increasing the number of backup stations where instructions are prepared for execution, from two to four, with the simultaneous allocation of all data-related operations to separate queues.

The Cypress Cove execution domain received two additional ports, which made it possible to send ten micro-ops per clock for execution instead of eight in the Skylake microarchitecture. True, the set of computing devices has hardly changed structurally, and additional ports are mainly used for processing commands related to loading and saving data. But in the end, Cypress Cove has one block for generating addresses and one block for saving data. more, and ultimately this translates into a doubling of the L1 data cache throughput during writing, which, moreover, in the new cores has grown in size in comparison with Skylake by one and a half times – from 32 to 48 KB.

Also, the Cypress Cove cores received a twice as large L2 cache – now it has a volume of not 256, but 512 KB and doubled eight-channel associativity. Along the way, the volume of L2 TLB has increased by a third – now 2048 entries can be stored in this table. True, an increase in cache memory is associated with an increase in latency, so the positive effect of this change will not always be noticeable. To illustrate the rebalancing of the cache memory subsystem, we built a graph on which we plotted the practically measured cache and memory latency of eight-core Rocket Lake, Comet Lake and Vermeer (Zen 3) processors when working with data blocks of different sizes.

Indeed, the increase in cache memory in Rocket Lake at every level has led to an increase in latencies. L1 cache latency increased from 4 to 5 clocks, L2 cache – from 12 to 13 clocks, and at the same time L3 cache – from 55 to 58 clocks. At the same time, we have to admit that in terms of the speed of the cache memory subsystem, Rocket Lake processors are inferior to representatives of the Zen 3 family, which have noticeably more capacious caches.

One of the key innovations in Rocket Lake was the emergence of support for 512-bit vector instructions AVX-512, and primarily a subset of AVX512 VNNI, aimed at accelerating the operation of neural networks and deep learning algorithms. Intel server and mobile processors have long been compatible with the AVX512 VNNI, and now such instructions have finally made it to the desktop segment. And although the number of real programs that are able to benefit from the AVX-512 is in units, among them tools that are really useful to ordinary users have already begun to appear. Examples include Topaz AI, CyberLink, or Magix Vegas Pro video processing software – they perform disproportionately better on processors with AVX-512 support.

In order to assess the overall impact of all of these improvements on the specific performance, we ran a set of microtests from the AIDA64 package on eight-core Rocket Lake, Comet Lake and Vermeer (Zen 3) processors. For clarity, all three processors were brought to a single clock frequency of 4.5 GHz.

The results show well what happened. The new Intel microarchitecture demonstrates powerful acceleration where there is support for AVX-512 instructions, in other situations the gain is rather restrained. Some algorithms do not benefit from this at all, and it seems that the main driver of performance growth in new processors is the elimination of bottlenecks when working with data. If we compare Rocket Lake with Zen 3, then at the moment the AMD microarchitecture in terms of specific performance continues to look more interesting. A noticeable superiority of Rocket Lake is observed either in cryptographic tasks, or in the PhotoWorxx benchmark, which is tied to the speed of the memory subsystem.

As mentioned above, cores that are architecturally similar to Cypress Cove can be found not only in Rocket Lake, but also in Ice Lake mobile processors. But that’s not all: in the coming days, another type of 10nm processors with Sunny Cove cores – server Ice Lake-SP will be announced. Thus, in the end, the Sunny / Cypress Cove microarchitecture will become as common as, for example, Skylake. This means that software developers will certainly be willing to optimize software for it.

⇡ # Graphic core Xe-LP

Rocket Lake brings the latest Intel Xe graphics architecture to desktop processors for the first time, which has so far only found its way into the latest generation of Tiger Lake mobile processors. In the current situation of total absence of graphic cards on sale, productive integrated graphics in a desktop processor would be very useful. But do not put high hopes on the built-in GPU: in Rocket Lake, it is primarily aimed not at gamers, but at business-users with little interest in 3D performance. Therefore, the integrated graphics accelerator in Rocket Lake is at least three times worse than the integrated graphics of mobile Tiger Lake processors, which means it has very weak performance. It is for this reason that the graphics in Rocket Lake are officially called UHD Graphics 750, and not as in Tiger Lake – Iris Xe Graphics.

The main task that the Intel Xe accelerator built into Rocket Lake must solve is displaying an image on a monitor and hardware acceleration of video encoding and decoding in modern formats. In this regard, Rocket Lake has something to brag about compared to its predecessors: it supports HDMI 2.0b and DisplayPort 1.4a and can display images on three monitors at a resolution of 4K60 at the same time. In terms of decoding, Intel has added compatibility with the 12-bit HEVC and VP9 formats, as well as 10-bit AV1, to the media engine. At the same time, QuickSync technology now allows hardware accelerated encoding of 8-bit AVC, as well as 10-bit HEVC and VP9.

From the point of view of 3D capabilities, everything is rather prosaic. The number of executive devices in the Rocket Lake graphics core is 32, and this is one and a half times more than in previous generations of desktop processors. That is why Intel itself speaks of a 50% increase in graphics speed compared to Skylake. However, this is not the most accurate estimate. The fact is that in the Xe graphics, the executive devices received architectural changes and higher processing power. In the new version of the GPU, each execution unit has ten ALUs, while previously the number of ALUs was limited to eight.

To evaluate the 3D performance of the UHD Graphics 750 from the Rocket Lake processors, we ran several gaming tests and compared it with the speed of the UHD Graphics 630 from the Comet Lake and RX Vega 8 from the Picasso / Renoir processors.

The results speak for themselves. The graphics in Rocket Lake have become 40-50% more productive than in the previous generation processors, but there is almost no sense from this. This is still extremely low performance so that it can be used to run any modern games. The budget AMD Ryzen 3 3200G APU with RX Vega 8 graphics can offer at least twice the speed in 3D and is a far better option for casual gamers.

⇡ # New dual-mode memory controller

There is another element in Rocket Lake that migrated to these processors from 10nm mobile chips – the memory controller. And this is a rather unexpected update, since it would seem that the memory controller in Skylake has been honed to the limit. Однако пространство для улучшений нашлось, и в контроллере памяти Rocket Lake с одной стороны появилась официальная поддержка DDR4-3200 SDRAM, а с другой – два различных режима памяти Gear 1 и Gear 2.

Первый режим, Gear 1, аналогичен тому, как DDR4 SDRAM работала в процессорах Intel раньше – в нём контроллер памяти и сама память работают на одинаковой частоте (1:1). В режиме Gear 2 память работает на частоте, удвоенной относительно частоты контроллера (1:2). В мобильных процессорах это требовалось для поддержки высокочастотной LPDDR4, а в Rocket Lake такой режим может оказаться полезен при использовании оверклокерской памяти, которая к настоящему времени подобралась к рубежу DDR4-5000. Иными словами, теперь для экстремального разгона памяти не потребуются специально отобранные процессоры и сильное завышение напряжения на контроллере памяти. Вместо этого можно пользоваться режимом Gear 2, который оставляет контроллер на комфортной для него частоте при двукратном повышении частоты памяти.

Официально Intel говорит о том, что работа в синхронном режиме Gear 1 гарантируется совместимость лишь до DDR4-3200 для процессоров Core i9 и до DDR4-2933 для остальных CPU, а дальше надо переходить на «вторую передачу» с уполовиненной частотой контроллера памяти. Однако на самом деле Gear 1 гораздо и гораздо гибче: в синхронном режиме мы не встретили никаких проблем даже с DDR4-3733.

С практической точки зрения полностью синхронный режим работы памяти Gear 1 выгоднее по производительности. Но режим Gear 2 может быть интересен тем, что он не имеет ограничений по предельной частоте модулей DDR4 и к тому же позволяет выставлять в целом более агрессивные тайминги. Однако штраф, возникающий при переключении с Gear 1 на Gear 2, всё равно сильно ударяет по практической латентности. Вот, например, какую производительность выдаёт подсистема памяти Core i9-11900K при работе в режимах Gear 1 и Gear 2 с использованием одних и тех же модулей в состоянии DDR4-3733.

Rocket Lake 8C 4,5 GHz, DDR4-3733 Gear 1

Rocket Lake 8C 4,5 GHz, DDR4-3733 Gear 1

Rocket Lake 8C 4,5 GHz, DDR4-3733 Gear 2

Rocket Lake 8C 4,5 GHz, DDR4-3733 Gear 2

Несмотря на то, что в режиме Gear 2 становится возможным использовать настройку Command Rate 1T, которая недоступна в полностью синхронном режиме, режим Gear 1 всё равно обеспечивает заметно лучшую практическую латентность. Иными словами, Gear 2 обладает ценностью лишь для оверклокеров, нацеленных на установление рекордов разгона памяти. В реальных же системах ориентироваться логично на синхронный режим – с ним производительность заведомо выше. Как следует из предварительных прикидок, с точки зрения оптимизации быстродействия Gear 2 начинает обретать смысл при использовании модулей DDR4-4400 или ещё более скоростных.

К сожалению, двухрежимность контроллера памяти Rocket Lake не обходится даром. Если сравнить производительность подсистемы памяти восьмиядерных Rocket Lake и Comet Lake, работающих на одинаковой тактовой частоте с одинаковой памятью, то выяснится, что новый процессор чуть сдал в практической латентности. Правда, отчасти это компенсируется некоторым ростом пропускной способности операций.

Rocket Lake 8C 4,5 GHz, DDR4-3600 Gear 1

Rocket Lake 8C 4,5 GHz, DDR4-3600 Gear 1

Rocket Lake 8C 4,5 GHz, DDR4-3733 Gear 1

Comet Lake 8C 4,5 GHz, DDR4-3600

Более высокая латентность подсистемы памяти в платформе с Rocket Lake отчасти связана с понижением в этих процессорах частоты встроенного северного моста. Она в новых процессорах по какой-то причине стала на 200 МГц ниже по сравнению с Comet Lake.

⇡#Шина PCI Express 4.0

Ещё одно нововведение, которое приносит с собой Rocket Lake, — поддержка протокола PCI Express 4.0 встроенным в процессор контроллером. Здесь Intel выступает догоняющей стороной: AMD ввела PCIe 4.0 ещё летом 2019 года, и с тех пор на эту скоростную шину перешли не только все видеокарты последнего поколения, но и флагманские твердотельные накопители. Поэтому введение данной функциональности можно даже назвать желанным: пользователи систем на базе Rocket Lake смогут сразу же воспользоваться открывающимися возможностями.

Впрочем, современным видеокартам поддержка PCIe 4.0 даёт немного, а вот лучшие NVMe SSD от скоростного интерфейса могут получить неплохие дивиденды. И к счастью, Intel позаботилась о возможности их подключения и не просто перевела старый процессорный контроллер PCIe в режим 4.0, но и добавила ему линий. Теперь он предлагает сразу 20 линий: 16 — для видеокарты (или видеокарт) и 4 — для твердотельного накопителя.

Поскольку поддержка новой версии PCIe приходит непосредственно из процессора, первый слот в старых LGA1200-материнских платах после установки в них Rocket Lake может обрести полную совместимость с PCIe 4.0-видеокартами автоматически. Правда, возможны и исключения, обусловленные теми или иными схемотехническими решениями производителей материнских плат.

Что же касается SSD, то на материнских платах с чипсетами 400-й серии поддержка PCIe 4.0 в M.2-слотах, естественно, возникнуть не может ни при каких условиях. Для M.2-накопителей, работающих с шиной PCIe 4.0, нужны специальные подключённые к процессору M.2-слоты. До выхода Rocket Lake таких слотов в массовой платформе Intel не делали, так как дополнительные четыре линии PCIe под накопитель появились в процессорах только сейчас.

⇡#Обновление платформы LGA1200 и набор системной логики Z590

Новые процессоры семейства Rocket Lake рассчитаны на работу в той же платформе LGA1200, что и их предшественники поколения Comet Lake. Однако не всё так просто. Некоторые LGA1200-платы полуторагодичной давности, основанные на чипсетах 400-й серии, c Rocket Lake несовместимы. Вместе с этим перед анонсом новых процессоров Intel предложила семейство чипсетов серии 500, которые позиционируются как специально предназначенные для свежих CPU и имеют важные дополнительные возможности.

Согласно данным Intel, в список совместимых с Rocket Lake материнок не попали платы, построенные на наборах системной логики H410 и B460, – то есть наиболее доступные платформы прошлого поколения. Это связано с тем, что эти чипсеты фактически представляют собой ребрендинг чипов 300-й серии и производились по старому 22-нм техпроцессу, поэтому они не обеспечивают необходимое для Rocket Lake «качество сигналов». Следовательно, обладатели таких плат модернизировать систему путём смены процессора не смогут. Зато тем, у кого плата основана на чипсетах Z490 и H470, подобные проблемы не грозят.

Естественно, не имеют никаких проблем совместимости с Rocket Lake и платы нового поколения. Они, кстати, обратно совместимы и с Comet Lake. Есть у плат на чипсетах 500-й серии и другое важное преимущество: они проектировались с учётом поддержки PCI Express 4.0 изначально. Поэтому при использовании процессора Rocket Lake подключённые к нему слоты заработают с более скоростной версией интерфейса без каких-либо оговорок, в то время как ситуация с платами на 400-х чипсетах может быть различной. Наконец, в новых платах есть подведённые к процессорным линиям PCIe слоты M.2, в которые можно устанавливать современные высокоскоростные SSD с поддержкой PCIe 4.0.

Но всё это не имеет непосредственного отношения к чипсетам, а скорее связано с тем, как производители материнских плат конструировали те или иные платформы. Что же касается конкретно новых чипсетов 500-й серии, то их непосредственные преимущества перед предшественниками сводятся к двум вещам. Во-первых, они переходят на более скоростной интерфейс для связи с процессором — DMI 3.0 x8 с полосой пропускания 7,9 Мбайт/с. Он обеспечивает удвоение пропускной способности этой магистрали и ликвидацию потенциального узкого места между процессором и чипсетом. Во-вторых, в 500-х чипсетах появилась врождённая поддержка высокоскоростных портов USB 3.2 Gen 2×2 с пропускной способностью 20 Гбит/с, которую ранее производителям материнских плат приходилось реализовывать добавлением дополнительных контроллеров ASMedia.

Ещё одна важная перемена, которую наверняка по достоинству оценят покупатели недорогих систем, — появление в младших чипсетах 500-й серии функций для разгона памяти. Ранее использовать память на частоте, выходящей за пределы спецификаций CPU, могли только обладатели плат на Z490, теперь же скоростная память может функционировать и в недорогих платформах.

Семейство чипсетов 500-й серии по традиции включает четыре разновидности разного уровня, их спецификации приведены в таблице.

Z590 H570 B560 H510
Шина DMI Gen 3 x8 Gen 3 x8 Gen 3 x4 Gen 3 x4
Каналы HSIO 38 38 28 19
Линии PCIe 3.0 24 twenty 12 6
SATA 6 6 6 4
Поддержка RAID Yes Yes No No
USB 2.0 14 14 12 ten
USB 3.2 Gen 1 (5 Gbps) ten 8 6 4
USB 3.2 Gen 2 (10 Gbps) ten 4 4 0
USB 3.2 Gen 2×2 (20 Gbps) 3 2 2 0
Конфигурации CPU PCIe 1×16+1×4
2×8+1×4
1×8+3×4
1×16+1×4 1×16+1×4 1×16
Разгон процессора Yes No No No
Разгон памяти Yes Yes Yes No
Поддержка дисплеев 3 3 3 2

В числе новых возможностей чипсетов 500-й серии Intel помимо всего прочего упоминает поддержку Wi-Fi 6, Ethernet 2,5 Гбит и даже Thunderbolt 4. Однако надо понимать, что всё это – дополнительные опции, которые одним только чипсетом не определяются. Для их добавления на платы производителям придётся устанавливать как минимум ещё один дополнительный компонент – соответствующий контроллер физического уровня. То есть, все эти возможности добавляются на новых платах не автоматически, и они всё равно влекут за собой увеличение стоимости материнки, хотя и не такое значительное, как в случае чипсетов прошлого поколения или наборов системной логики AMD.

Для того, чтобы процессоры семейства Rocket Lake могли заработать в системных платах LGA1200, им необходима поддержка со стороны BIOS. Это в первую очередь касается старых плат на наборах логики 400-й серии – без обновления BIOS они с Rocket Lake попросту не заработают. Однако и с более новыми платами на 500-х чипсетах есть важный нюанс. Они отправились в продажу задолго до того, как у Intel были готовы новые процессоры, поэтому в них залита версия BIOS только лишь с их предварительной поддержкой. С такой прошивкой Rocket Lake запустится, но не будет работать как надо. Поэтому первым покупателям процессоров Core серии 11000 в любом случае придётся начинать с обновления BIOS на плате.

⇡#Модельный ряд Rocket Lake

Сегодня Intel выпускает в продажу сразу 19 моделей процессоров Rocket Lake, которые отнесены к серии Core 11000. Эти процессоры имеют официальные цены от $157 до $539, похожие на стоимость моделей прошлого поколения. Подорожание затронуло главным образом оверклокерские чипы старших серий, например, Core i9-11900K оказался дороже Core i9-10900K на $50. Но при этом все новые неоверклокерские процессоры стоят ровно столько, сколько стоили аналогичные процессоры семейства Comet Lake.

Несмотря на то, что Core i9-11900K и Core i7-11700K стали дороже предшественников, новые процессоры Intel всё ещё сохраняют ценовое преимущество перед конкурентами, предлагаемыми AMD. Восьмиядерный Core i7-11700KF дешевле, чем Ryzen 7 5800X, на целых $75, а шестиядерный Core i5-11600KF выигрывает у Ryzen 5 5600X по цене на $62.

При этом Intel обещает, что магазинные цены не будут отличаться от объявленных официально (это заявление сделано с явным намёком на ситуацию с процессорами AMD), и даёт слово, что с доступностью Rocket Lake не возникнет никаких проблем. Новые чипы производятся на собственных предприятиях Intel по зрелому 14-нм техпроцессу, а потому дефицит полупроводников распространяться на них не должен. И более того, как бы косвенно подтверждая это, один из новых процессоров, Core i7-11700K, просочился в розницу в заметных количествах задолго до официального старта продаж.

Весь модельный ряд Rocket Lake состоит из процессоров с шестью и восемью ядрами, которые распределены по классам Core i5, i7 и i9. В серию Core i5 традиционно попадают шестиядерники, а Core i7 и i9 включают процессоры с восемью ядрами, которые фактически различаются только частотами и набором поддерживаемых турборежимов. Так, процессоры серии Core i9 имеют дополнительный режим Thermal Velocity Boost. Его смысл сводится к тому, что если рабочая температура процессора опускается ниже определённой границы (по умолчанию 70 градусов), к частоте в турбо-режиме прибавляются дополнительные 100 МГц. Однако производители материнских плат могут переконфигурировать эту функцию по своему усмотрению, изменяя граничную температуру.

Базовых моделей Rocket Lake пять: Core i9-11900, i7-11700, i5-11600, i5-11500 и i5-11400. К этому набору добавляются модификации с литерой «K» с разблокированным множителем; с литерой «F» с отключённым графическим ядром; процессоры «KF», где разблокирован множитель и выключена графика одновременно, а также энергоэффективные модели с литерой «T». Не все возможные комбинации доступны, полный список всех существующих Rocket Lake приведён в следующей таблице.

Ядра/ потоки Диапазон частот, ГГц Max. частота всех ядер, ГГц L3-кеш, Мбайт Графика TDP, Вт Price
Core i9-11900K 8/16 3,5-5,2 (5,3) 4,8 (5,1) 16 UHD 750 125 $539
Core i9-11900KF 8/16 3,5-5,2 (5,3) 4,8 (5,1) 16 125 $519
Core i9-11900 8/16 2,5-5,1 (5,2) 4,7 16 UHD 750 65 $439
Core i9-11900F 8/16 2,5-5,1 (5,2) 4,7 16 65 $422
Core i9-11900T 8/16 1,5-4,9 3,7 16 UHD 750 35 $439
Core i7-11700K 8/16 3,6-5,0 4,6 16 UHD 750 125 $399
Core i7-11700KF 8/16 3,6-5,0 4,6 16 125 $374
Core i7-11700 8/16 2,5-4,9 4,4 16 UHD 750 65 $323
Core i7-11700F 8/16 2,5-4,9 4,4 16 65 $298
Core i7-11700T 8/16 1,4-4,6 3,6 16 UHD 750 35 $323
Core i5-11600K 6/12 3,9-4,9 4,6 12 UHD 750 125 $262
Core i5-11600KF 6/12 3,9-4,9 4,6 12 125 $237
Core i5-11600 6/12 2,8-4,8 4,3 12 UHD 750 65 $213
Core i5-11600T 6/12 1,7-4,1 3,5 12 UHD 750 35 $213
Core i5-11500 6/12 2,7-4,6 4,2 12 UHD 750 65 $192
Core i5-11500T 6/12 1,5-3,9 3,4 12 UHD 750 35 $192
Core i5-11400 6/12 2,6-4,4 4,2 12 UHD 730 65 $182
Core i5-11400F 6/12 2,6-4,4 4,2 12 65 $157
Core i5-11400T 6/12 1,3-3,7 3,3 12 UHD 730 35 $182

⇡#Подробнее о процессоре Core i9-11900K

Для первого знакомства с возможностями процессоров семейства Rocket Lake мы выбрали старшую модель – Core i9-11900K. Это – самый дорогой представитель в семействе, хотя в действительности не совсем понятно, почему он стоит на 35 % дороже Core i7-11700K – характеристики у этих моделей почти одинаковые. Да и вообще, после того, как Intel не смогла уместить в Rocket Lake больше восьми ядер, с серией Core i9 произошло заметное вырождение. Раньше в ней предлагались десятиядерники, а новый Core i9-11900K это восьмиядерный процессор, по числу ядер уступающий предшественнику. В результате Core i9-11900K обладает несколько странным позиционированием. Intel противопоставляет его не только десятиядернику прошлого поколения, но и 12-ядерному процессору Ryzen 9 5900X – именно исходя из этого для старшего Rocket Lake подобрана цена.

При этом разница между восьмиядерными Core i9-11900K и Core i7-11700K создана фактически лишь за счёт тактовой частоты. Благодаря дополнительному турборежиму Thermal Velocity Boost старший процессор получил максимальную однопоточную частоту 5,3 ГГц, в то время как максимальная частота Core i7-11700K на 300 МГц ниже.

Что же касается максимальной частоты Core i9-11900K при нагрузке на все ядра, то тут есть некоторая неоднозначность. Изначально она должна была быть 4,8 ГГц, однако в последний момент — за пару недель до начала продаж — Intel решила, что этого мало, и добавила процессорам Core i9-11900K и Core i9-11900KF ещё одну технологию авторазгона – Intel Adaptive Boost.

Данная технология, если это позволяет температурный режим и текущее потребление процессора, поднимает частоту ядер вплоть до 5,1 ГГц вне зависимости от нагрузки. Поэтому в конечном итоге максимальная возможная частота Core i9-11900K при полной многоядерной нагрузке – 5,1 ГГц, и его отрыв по рабочей частоте от более дешёвого восьмиядерника Core i7-11700K в этом случае достигает уже 500 МГц.

Но несмотря на все манипуляции с частотами, отодвинуть частотный предел 14-нм техпроцесса с выходом Rocket Lake у Intel по факту не получилось. Флагман прошлого поколения, Core i9-10900K, тоже разгонялся до 5,3 ГГц, а при нагрузке на все ядра мог держать частоту 4,9 ГГц. Поэтому владельцы Core i9-10900K отнесутся к Core i9-11900K скорее всего скептически: по числовым характеристикам старший Rocket Lake кажется не таким уж и интересным предложением рядом с предшественником: число ядер сократилось, L3-кеш уменьшился, а частоты остались почти такими же, как и были. Единственное, что явно указывает в спецификации на какой-то прогресс, — двукратное увеличение объёма L2-кеша, но это довольно слабый аргумент. Поэтому, говоря о преимуществах новинки, апеллировать так или иначе придётся к росту IPC и новой микроархитектуре Cypress Cove.

Core i9-11900K Core i9-10900K Ryzen 9 5900K
Платформа LGA 1200 LGA 1200 Socket AM4
Микроархитектура Cypress Cove Skylake Zen 3
Техпроцесс, мм 14 14 7/12
Ядра/потоки 8/16 10/20 12/24
Частота (номинал/турбо), ГГц 3,5-5,3 3,7-5,3 3,7-4,8
L2-кеш, Кбайт 8 × 512 10 × 256 12 × 512
L3-кеш, Мбайт 16 twenty 64
AVX-512 Есть No No
TDP, Вт 125 125 105
Memory DDR4-3200 DDR4-2933 DDR4-3200
Линии PCIe 20 × Gen 4 16 × Gen3 24 × Gen4
Встроенная графика UHD 750 UHD 630 No
Price $539 $488 $549

Микроархитектурные изменения, которые повлекли заметное усложнение ядра Cypress Cove, при использовании изъезженного 14-нм техпроцесса ставят вполне резонный вопрос о том, что же стало с тепловыми и электрическими характеристиками, ведь и более простые Comet Lake назвать холодными и экономичными было совершенно невозможно. Официальный ответ здесь таков: Core i9-11900K не более горячий, чем Core i9-10900K. Тепловой пакет новинки установлен в те же самые 125 Вт, что были присущи флагману прошлого поколения. Не отличаются и пределы потребления PL1 и PL2 – они равны 125 и 251 Вт соответственно при ограничении действия предела PL2 стандартным интервалом времени в 56 секунд.

Однако одно изменение, косвенно касающееся пределов потребления, всё-таки есть. В паспортном режиме Core i9-11900K положены пониженные множители при исполнении AVX2 и AVX-512 инструкций. Согласно спецификации, в случае исполнения AVX/AVX2-кода его частота должна снижаться на 100 МГц, а при исполнении команд AVX-512 – на 500 МГц.

Насколько действие пределов PL1 и PL2 сдерживает производительность Core i9-11900K, мы проверили в традиционном эксперименте, в котором запускали тест Cinebench R23 с нагрузкой на разное число потоков как при активации обоих ограничений потребления, так и без них. По приведённому графику можно оценить, насколько действие пределов потребления способно затормозить процессор во время его работы.

Как следует из графика, предел PL2 почти не ограничивает производительность Core i9-11900K. Снижение частоты заметно лишь при максимально многопоточной нагрузке и составляет в среднем порядка 50-100 МГц. А вот предел PL1 оказывает на частоту процессора гораздо более радикальное воздействие. Уже при нагрузке более чем на 4 потока Core i9-11900K, чтобы войти в 125-ваттные рамки, вынужден сбрасывать свою частоту. Причём при максимальной многопоточной нагрузке такое снижение частоты может достигать 800 МГц. То есть предел PL1 действует на Core i9-11900K явно удушающе – с его активацией мы получаем CPU, частота которого при решении ресурсоёмких задач будет находиться в районе 4,2 ГГц. Впрочем, флагманский процессор прошлого поколения Core i9-10900K при активации 125-ваттного предела нередко при аналогичной нагрузке съезжал ещё ниже – до 4,0 ГГц.

Впрочем, производители материнских плат как обычно проигнорировали все рекомендации Intel по пределам потребления. По умолчанию платы включают режим Multi-Core Enhancements, то есть выбирают для Core i9-11900K режим максимально возможной частоты, без оглядки на какие-то там пределы и ограничения. Но есть нюанс: если c Comet Lake такой подход неплохо работал, с Rocket Lake это способно приводить к некоторым проблемам. Например, мы столкнулись с тем, что установленный в систему Core i9-11900K при всех настройках по умолчанию попросту не проходил тесты стабильности в Prime95.

И это не проблема с конкретным образцом Rocket Lake — не работали в Prime95 оба поступившие в нашу лабораторию экземпляра Core i9-11900K. Справедливости ради нужно отметить, что если на процессоре не запускать программы типа Prime95, его нестабильность с настройками по умолчанию увидеть скорее всего не удастся – в обычных бытовых приложениях и играх он всё-таки работает без ошибок. Но с другой стороны, Prime95 — это не какая-то искусственно созданная утилита для прожарки процессоров, а счётная математическая программа поиска чисел Мерсенна, имеющих прикладное значение, например, в криптографии.

Впрочем, имеющую место нестабильность Core i9-11900K пока ещё можно списать на плохую подготовку платформы LGA 1200 к анонсу новых процессоров. Есть надежда, что производители материнских плат, в частности ASUS, на плате которой мы тестировали Rocket Lake, совместно с Intel обратят внимание на существующую проблему и внесут необходимые исправления в будущие версии BIOS, адаптировав автоматические настройки.

Но как бы то ни было, Core i9-11900K – очень горячий и прожорливый процессор, который переплёвывает по своим тепловым и энергетическим характеристикам все потребительские CPU, с которыми мы встречались до настоящего момента. На графике ниже можно посмотреть, как выглядит потребление Core i9-11900K в Cinebench R23 при нагрузке на различное число потоков, если процессор работает без учёта пределов PL1 и PL2, то есть в режиме по умолчанию.

Максимальное потребление Core i9-11900K в Cinebench R23 уходит за величину 250 Вт. И для массового процессора это очень много. Чтобы такой процессор мог обходиться без температурного троттлинга, с ним нужно использовать очень эффективные системы охлаждения. Нам, например, при тестировании Core i9-11900K в конечном итоге пришлось перейти на кастомную систему жидкостного охлаждения с радиатором типоразмера 360 мм, собранную на компонентах EKWB. Но даже в этом случае процессор нагревался в Cinebench R23 почти до 90 градусов. Подробнее о температурном режиме Core i9-11900K в тестах рендеринга можно получить представление из следующего графика.

Всё это наводит на мысли, что в Core i9-11900K компания Intel полностью закрыла глаза на вопросы потребления и тепловыделения. Похоже, данный процессор нужно воспринимать как экстремальное решение, в котором всё что можно, выкручено на максимум, а какие у этого будут последствия, производителя совершенно не волнует. Наверное поэтому этот процессор и имеет стоимость $539 при том, что почти такой же по базовым характеристикам Core i7-11700K продаётся на $140 дешевле. Intel как бы намекает, что Core i9-11900K – это вариант не для всех. Такой процессор подойдёт лишь для немногих энтузиастов, которые чувствуют в себе силы и желание воевать с запредельным нагревом.

При подробном знакомстве с Core i9-11900K всплыла и ещё одна особенность: его внеядерные компоненты используют частоту 4,1 ГГц, в то время как в процессорах Comet Lake эта частота была на 200 МГц выше. Это несколько ухудшает скоростные характеристики L3-кеша, о чём мы упоминали в соответствующем разделе.

Однако негативного влияния на задержки при пересылке данных по связывающей ядра кольцевой шине мы не заметили. Напротив, сокращение протяжённости этой шины при переходе от Comet Lake к Rocket Lake снизило латентности межъядерных пересылок данных, что подтверждается результатами соответствующего эксперимента.

Средняя латентность межъядерного обмена у восьмиядерника прошлого поколения составляла порядка 43 нс, а в Core i9-11900K она упала на 10-15 % до примерно 37 нс. Это – определённо позитивная перемена во внутренней топологии.

⇡#Материнская плата ASUS ROG Maximus XIII Hero

В качестве тестовой платформы для испытаний процессоров Rocket Lake в тестировании использовалась материнская плата ASUS ROG Maximus XIII Hero. Мы оговариваем этот момент отдельно по двум причинам. Во-первых, как выяснилось, реализовать поддержку Core i9-11900K на должном уровне пока смогли далеко не все производители плат, даже если речь идёт о платформах нового поколения. Во многих платах BIOS пока основывается на старых версиях микрокода и не поддерживает Adaptive Boost, что приводит к более низким результатам в тестах. Во-вторых, ROG Maximus XIII Hero представляет достаточный набор функций для того, чтобы в полной мере исследовать все особенности флагманского Rocket Lake.

Это касается как поддержки всех новых оверклокерских функций, появившихся в новом поколении процессоров Intel, так и обеспечения достаточного питания. Собственно, усиленная схема питания — одно из главных усовершенствований в ROG Maximus XIII Hero. На этот раз производитель реализовал VRM из 14+2 каналов на силовых каскадах, рассчитанных на ток 90 А. Столь мощная схема, которая питается от одновременно двух 8-контактных разъёмов, является гарантией того, что в работе с прожорливыми процессорами Rocket Lake она не будет перегреваться. И кстати, охлаждение самой схемы питания тоже вызывает уважение: ASUS не стала скупиться и установила на силовые элементы массивные алюминиевые радиаторы, соединённые тепловой трубкой.

Поскольку процессоры Rocket Lake стали способны практически неограниченно разгонять память по частоте, важным плюсом ROG Maximus XIII Hero стал дизайн подсистемы памяти OptiMem III. Он гарантирует стабильность самой платы даже при работе с модулями DDR4-5333.

Естественно, в Maximus XIII Hero воплощены все нововведения, касающиеся работы шины PCI Express 4.0. Плата забирает из процессора все 20 линий и распределяет их по двум слотам PCIe x16 и двум слотам M.2. Поддерживается гибкая бифуркация, что означает автоматическое распределение линий по слотам в зависимости от количества и типов устройств, установленных в систему. В общей сложности плата ASUS оснащена четырьмя слотами M.2, причём все они оборудованы неплохими в смысле эффективности радиаторами.

На ROG Maximus XIII Hero предусмотрены шесть разъёмов для вентиляторов, а также два специальных разъёма для подключения помп и три точки для подключения датчиков потока. Три разъёма для корпусных вентиляторов поддерживают протокол HydraNode для расширенного мониторинга совместимых вентиляторов. Поэтому с помощью платы ASUS нетрудно будет настроить для Rocket Lake продвинутую систему жидкостного охлаждения — возможностей для этого предостаточно.

На задней панели платы можно обнаружить ещё один атрибут новой платформы Intel – пару портов Thunderbolt 4 USB-C. По соседству с ними располагаются шесть портов USB 3.2 Gen 2 и два порта USB 2.0. Наряду с этим к плате через pin-коннекторы можно подключить порт USB 3.2 Gen 2×2 с пропускной способностью 20 Гбит/с, четыре порта USB 3.2 Gen 1 и два USB 2.0. Сетевые соединения реализованы двумя адаптерами Intel I225-V 2.5G Ethernet, а также беспроводным контроллером Intel AX210 WiFi 6E CNVi. Встроенный звук работает на базе USB-кодека SupremeFX ALC4082, который усилен ЦАП ESS Sabre 9018Q2C для аудиоразъёмов передней панели. Отдельно стоит сказать, что плата на задней панели имеет HDMI-гнездо для подсоединения монитора, которое даёт возможность пользоваться встроенной в процессор графикой.

ROG Maximus XIII Hero отличается приятным дизайном, применение RGB-подсветки в котором вписано вполне органично и сдержанно. Для тех же, кто захочет устроить световую феерию, материнка предлагает набор из четырёх RGB-коннекторов: три — для адресуемых лент и один — для обычных.

Отдельно стоит подчеркнуть, что, как и любая другая плата семейства ROG Maximus, рассматриваемая Hero обладает фирменным набором инструментов для тонкого конфигурирования процессора в BIOS, а также диагностическим дисплеем Q-Led Code и аппаратными кнопками Start, FlexKey, Reset и Clear CMOS, облегчающими удобство эксплуатации платформы в открытом стенде. Правда, ROG Maximus XIII Hero недёшева, и её ориентировочная цена составляет порядка $500.

⇡#Разгон

В момент анонса Rocket Lake компания Intel пыталась создать впечатление, что новинка лучше предшественников не только архитектурно, но и за счёт каких-то дополнительных оверклокерских возможностей. По крайней мере, им было уделено достаточно много внимания. Однако не стоит думать, что 14-нм процессор, в котором друг на друга наложены четыре различных по алгоритму действия турборежима, может действительно порадовать кого-то разгонным потенциалом. Производитель выжал из Core i9-11900K практически всё.

Все же новые оверклокерские функции направлены на более гибкое конфигурирование процессора с тем, чтобы энтузиасты при его настройке под собственные нужды имели больше возможностей.

Поэтому главное с точки зрения практической ценности оверклокерское приобретение Rocket Lake непосредственно к разгону CPU отношения не имеет. Это — новый контроллер памяти, в котором появился режим Gear 2, позволяющий увеличивать частоту DDR4 SDRAM до очень высоких значений, не насилуя при этом внеядерную часть процессора. Благодаря этому с Core i9-11900K наверняка будут устанавливаться различные рекорды разгона памяти, хотя на практике привычный синхронный режим Gear 1 является более рациональным, потому что он обеспечивает лучшую производительность за счёт более низких латентностей.

Что же касается нововведений, относящихся непосредственно к разгону CPU, то их, по большому счёту, два. Во-первых, в Rocket Lake появилась возможность не просто снижать частоту при выполнении AVX/AVX2 или AVX-512-инструкций, но и делать это одновременно с корректировкой напряжения питания в таких режимах. Во-вторых, в Rocket Lake реализовано раздельное тактование вычислительных ядер, что делает возможным поядерный разгон, подобный тому, который предлагают современные процессоры Ryzen.

Кроме того, в Rocket Lake добавлено некоторое количество минорных опций, которые вряд ли помогут в повышении производительности, но могут оказаться интересными для каких-то специальных сценариев. Например, новые процессоры допускают полное отключение поддержки AVX2 и AVX-512 или позволяют выключать технологию Hyper-Threading лишь для отдельных ядер.

Как бы то ни было, Core i9-11900K – это огромное поле для экспериментов, которыми можно заниматься бесконечно. Мы же провели простую проверку разгонного потенциала с использованием классического подхода и получили, что максимально достижимая частота для нашего экземпляра процессора – 5,1 ГГц. С переводом Load-Line Calibration в состояние Level 6 и при установке напряжения в режиме Offset в +0,05 В процессор продемонстрировал способность к стабильной работе.

Температура при прохождении стресс-тестирования в Prime95 не превышала 100 градусов. Однако надо иметь в виду, что здесь речь идёт лишь о работоспособности в режимах без AVX2 и AVX-512 инструкций.

Для того же, чтобы стабильность сохранялась и в случае AVX2 и AVX-512-нагрузок, приходится применять сбрасывающие частоту поправки для множителя CPU, активирующиеся при исполнении соответствующих векторных инструкций. В нашем случае помогло снижение частоты на 300 и 500 МГц соответственно. То есть, стабильность при исполнении AVX2-инструкций достигалась при 4,8 ГГц, а при исполнении AVX-512 – при 4,6 ГГц. Рабочие температуры процессора в этом случае сохранялись на приемлемом уровне – в районе 100 градусов. Однако не нудно забывать, что в нашей тестовой системе использовалось довольно мощное кастомное жидкостное охлаждение с 360-мм радиатором в контуре.

В целом же про разгон Core i9-11900K можно сказать определённо: достичь лучших результатов, чем обеспечивает процессор в номинальном режиме, с ним не так-то просто. Rocket Lake – изначально очень горячий процессор. А добавив ему технологию Adaptive Boost, компания Intel фактически вывела Core i9-11900K на самый максимум его возможностей. И, если из этого процессора и можно каким-то образом извлечь более высокую производительность, то явно не «в лоб». Здесь скорее всего потребуются длительные эксперименты с теми самыми второстепенными настройками, которые добавились в платформе LGA 1200 с появлением Rocket Lake.

⇡#Описание тестовой системы и методики тестирования

С сегодняшнего дня восьмиядерный Core i9-11900K становится флагманским предложением Intel в массовом сегменте. И это заставляет его рассматривать как сменщика для десятиядерного Core i9-10900K, хотя больше хочется считать, что Core i9-11900K пришёл на смену восьмиядерному Core i7-10700K. Тем не менее, процессоров с числом ядер более восьми в семействе Rocket Lake нет и не будет, потому Core i9-11900K в тестировании нам пришлось сопоставлять сразу с двумя представителями поколения Comet Lake – как и с Core i9-10900K, так и с Core i7-10700K.

Аналогично обстоит дело и с выбором соперников для Core i9-11900K из лагеря AMD. Старший Rocket Lake кажется логичным сравнивать с восьмиядерным Ryzen 7 5800X, но Intel почему-то назначила для своего флагмана цену так, что он будет конкурировать с 12-ядерным Ryzen 9 5900X. В итоге, в набор участников испытаний мы включили оба варианта – Ryzen 7 5800X и Ryzen 9 5900X. Заодно, учитывая перманентные проблемы с доступностью процессоров AMD последнего поколения на рынке, отряд красных процессоров был дополнительно усилен двумя представителями прошлой серии – Ryzen 7 3800XT и Ryzen 9 3900XT.

Таким образом, в состав тестовой системы вошли следующие комплектующие:

  • Процессоры:
    • AMD Ryzen 9 5900X (Vermeer, 12 ядер + SMT, 3,7-4,8 ГГц, 64 Мбайт L3);
    • AMD Ryzen 7 5800X (Vermeer, 8 ядер + SMT, 3,8-4,7 ГГц, 32 Мбайт L3);
    • AMD Ryzen 9 3900XT (Matisse, 12 ядер + SMT, 3,8-4,7 ГГц, 64 Мбайт L3);
    • AMD Ryzen 7 3800XT (Matisse, 8 ядер + SMT, 3,8-4,7 ГГц, 32 Мбайт L3);
    • Intel Core i9-11900K (Rocket Lake, 8 ядер + HT, 3,5-5,3 ГГц, 16 Мбайт L3);
    • Intel Core i9-10900K (Comet Lake, 10 ядер + HT, 3,7-5,3 ГГц, 20 Мбайт L3);
    • Intel Core i7-10700K (Comet Lake, 8 ядер + HT, 3,8-5,1 ГГц, 16 Мбайт L3).
  • Процессорный кулер: кастомная СЖО EKWB.
  • Материнские платы:
    • ASUS ROG Crosshair VIII Hero (Socket AM4, AMD X570);
    • ASUS ROG Maximus XIII Hero (Wi-Fi) (LGA1200, Intel Z590).
  • Память: 2 × 16 Гбайт DDR4-3600 SDRAM, 16-18-18-38 (Crucial Ballistix RGB BL2K16G36C16U4BL).
  • Видеокарта: NVIDIA GeForce RTX 3090 Founders Edition (GA102, 1395-1695/19500 МГц, 24 Гбайт GDDR6X 384-бит).
  • Дисковая подсистема: Intel SSD 760p 2 Тбайт (SSDPEKKW020T8X1).
  • Блок питания: Thermaltake Toughpower DPS G RGB 1000W Titanium (80 Plus Titanium, 1000 Вт).

Все сравниваемые процессоры тестировались с настройками, принятыми производителями плат «по умолчанию». Это значит, что для платформ Intel обозначенные в спецификациях ограничения по энергопотреблению игнорируются, вместо чего используются предельно возможные частоты в целях получения максимальной производительности. В таком режиме эксплуатирует процессоры подавляющее большинство пользователей, поскольку включение лимитов по тепловыделению и энергопотреблению в большинстве случаев требует специальной настройки параметров BIOS.

Тестирование выполнялось в операционной системе Microsoft Windows 10 Pro (20H2) Build 19042.572 с использованием следующего комплекта драйверов:

  • AMD Chipset Driver 2.13.27.501;
  • Intel Chipset Driver 10.1.31.2;
  • NVIDIA GeForce 461.40 Driver.

Описание использовавшихся для измерения вычислительной производительности инструментов:

Комплексные бенчмарки:

  • Futuremark PCMark 10 Professional Edition 2.1.2508 – тестирование в сценариях Essentials (обычная работа среднестатистического пользователя: запуск приложений, сёрфинг в интернете, видеоконференции), Productivity (офисная работа с текстовым редактором и электронными таблицами), Digital Content Creation (создание цифрового контента: редактирование фотографий, нелинейный видеомонтаж, рендеринг и визуализация 3D-моделей).
  • 3DMark Professional Edition 2.17.7173 — тестирование в сцене Time Spy Extreme 1.0.

Приложения:

  • 7-zip 19.00 — тестирование скорости архивации. Измеряется время, затрачиваемое архиватором на сжатие директории с различными файлами общим объёмом 3,1 Гбайт. Используется алгоритм LZMA2 и максимальная степень компрессии.
  • Adobe Photoshop 2021 22.2.0 — тестирование производительности при обработке графических изображений. Измеряется среднее время выполнения тестового скрипта Puget Systems Adobe Photoshop CC Benchmark 18.10, моделирующего типичную обработку изображения, сделанного цифровой камерой.
  • Adobe Photoshop Lightroom Classic 10.11 – тестирование производительности при пакетной обработке серии изображений в RAW-формате. Тестовый сценарий включает постобработку и экспорт в JPEG с разрешением 1920 × 1080 и максимальным качеством двухсот 16-мегапиксельных изображений в RAW-формате, сделанных цифровой камерой Fujifilm X-T1.
  • Adobe Premiere Pro 2020 14.9.0 — тестирование производительности при нелинейном видеомонтаже. Измеряется время рендеринга в формат YouTube 4K проекта, содержащего HDV 2160p30 видеоряд с наложением различных эффектов.
  • Blender 2.91.2 – тестирование скорости финального рендеринга в одном из популярных свободных пакетов для создания трёхмерной графики. Измеряется продолжительность построения финальной модели pavillon_barcelona_v1.2 из Blender Benchmark.
  • Cinebench R23 – стандартный бенчмарк для тестирования скорости рендеринга в Cinema 4D R23.
  • Magix Vegas Pro 18.0 — тестирование производительности при нелинейном видеомонтаже. Измеряется время рендеринга в формат YouTube 4K проекта, содержащего HDV 2160p30 видеоряд с наложением различных эффектов.
  • Microsoft Visual Studio 2017 (15.9.33) – измерение времени компиляции крупного MSVC-проекта – профессионального пакета для создания трёхмерной графики Blender версии 2.79b.
  • Stockfish 12 – тестирование скорости работы популярного шахматного движка. Измеряется скорость перебора вариантов в позиции «1q6/1r2k1p1/4pp1p/1P1b1P2/3Q4/7P/4B1P1/2R3K1 w».
  • SVT-AV1 v0.8.6 – тестирование скорости транскодирования видео в перспективный формат AV1. Для оценки производительности используется исходный 1080p@50FPS AVC-видеофайл, имеющий битрейт около 30 Мбит/с.
  • Topaz Video Enhance AI v1.7.1 – тестирование производительности в основанной на ИИ программе для улучшения детализации видео. В тесте используется исходное видео в разрешении 640×360, разрешение которого увеличивается в два раза с использованием модели Artemis LQ v7.
  • V-Ray 5.00 – тестирование производительности работы популярной системы рендеринга при помощи стандартного приложения V-Ray Benchmark Next.
  • VeraCrypt 1.24 – тестирование криптографической производительности. Используется встроенный в программу бенчмарк, задействующий тройное шифрование Kuznyechik-Serpent-Camellia.
  • x265 3.5+8 10bpp — тестирование скорости транскодирования видео в формат H.265/HEVC. Для оценки производительности используется исходный 2160p@24FPS AVC-видеофайл, имеющий битрейт около 42 Мбит/с.

Игры:

  • Assassin’s Creed Odyssey. Разрешение 1920 × 1080: Graphics Quality = Ultra High. Разрешение 3840 × 2160: Graphics Quality = Ultra High.
  • Borderlands 3. Разрешение 1920 × 1080: Graphics API = DirectX 12, Overall Quality = Badass. Разрешение 3840 × 2160: Graphics API = DirectX 12, Overall Quality = Badass.
  • Civilization VI: Gathering Storm. Разрешение 1920 × 1080: DirectX 12, MSAA = 4x, Performance Impact = Ultra, Memory Impact = Ultra. Разрешение 3840 × 2160: DirectX 12, MSAA = 4x, Performance Impact = Ultra, Memory Impact = Ultra.
  • Crysis Remastered. Разрешение 1920 × 1080: Graphics Settings = Very High, RayTracing Quality = Very High, Anti-Aliasing = TSAA. Разрешение 3840 × 2160: Graphics Settings = Very High, RayTracing Quality = Very High, Anti-Aliasing = TSAA.
  • Cyberpunk 2077. Разрешение 1920 × 1080: Quick Preset = Ray Tracing – Ultra. Разрешение 3840 × 2160: Quick Preset = Ray Tracing – Ultra.
  • Far Cry New Dawn. Разрешение 1920 × 1080: Graphics Quality = Ultra, HD Textures = On, Anti-Aliasing = TAA, Motion Blur = On. Разрешение 3840 × 2160: Graphics Quality = Ultra, Anti-Aliasing = Off, Motion Blur = On.
  • Hitman 3. Разрешение 1920 × 1080: Super Sampling = 1.0, Level of Detail = Ultra, Texture Quality = High, Texture Filter = Anisotropic 16x, SSAO = Ultra, Shadow Quality = Ultra, Mirrors Reflection Quality = High, SSR Quality = High, Variable Rate Shading = Quality. Разрешение 3840 × 2160: Super Sampling = 1.0, Level of Detail = Ultra, Texture Quality = High, Texture Filter = Anisotropic 16x, SSAO = Ultra, Shadow Quality = Ultra, Mirrors Reflection Quality = High, SSR Quality = High, Variable Rate Shading = Quality.
  • Horizon Zero Dawn. Разрешение 1920 × 1080: Preset = Ultimate Quality. Разрешение 3840 × 2160: Preset = Ultimate Quality.
  • Metro Exodus. Разрешение 1920 × 1080: DirectX 12, Quality = Ultra, Texture Filtering = AF 16X, Motion Blur = Normal, Tesselation = Full, Advanced PhysX = Off, Hairworks = Off, Ray Trace = Off, DLSS = Off. Разрешение 3840 × 2160: DirectX 12, Quality = Ultra, Texture Filtering = AF 16X, Motion Blur = Normal, Tesselation = Full, Advanced PhysX = Off, Hairworks = Off, Ray Trace = Off, DLSS = Off.
  • Shadow of the Tomb Raider. Разрешение 1920 × 1080: DirectX12, Preset = Highest, Anti-Aliasing = TAA. Разрешение 3840 × 2160: DirectX12, Preset = Highest, Anti-Aliasing = Off.
  • A Total War Saga: Troy. Разрешение 1920 × 1080: DirectX 12, Quality = Ultra, Unit Size = Extreme. Разрешение 3840 × 2160: DirectX 12, Quality = Ultra, Unit Size = Extreme.
  • Watch Dogs Legion. Разрешение 1920 × 1080: DirectX 12, Quality = Ultra, RTX = Off, DLSS = Off. Разрешение 3840 × 2160: DirectX 12, DirectX 12, Quality = Ultra, RTX = Off, DLSS = Off.
  • World War Z. Разрешение 1920 × 1080: DirectX11, Visual Quality Preset = Ultra. Разрешение 3840 × 2160: DirectX11, Visual Quality Preset = Ultra.

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 комплексных тестах

Быстродействие Core i9-11900K в типовых массовых сценариях может служить поводом для сдержанного оптимизма. По крайней мере, результаты бенчмарка PCMark 10 позволяют говорить о том, что при использовании в офисной работе новый Rocket Lake обеспечивает более высокую производительность по сравнению с предшественниками, а также не ударяет лицом в грязь и на фоне процессоров AMD. С первой позиции на диаграммах Core i9-11900K уходит лишь в сценарии, связанном с созданием контента, в этом случае его по понятным причинам превосходит 12-ядерный Ryzen 9 5900X. Однако в этом же тесте восьмиядерный Core i9-11900K остаётся быстрее десятиядерного Core i9-10900K, что косвенно подтверждает значительность микроархитектурных изменений, произошедших в ядрах Cypress Cove.

В околоигровом бенчмарке 3DMark ситуация складывается несколько иным образом. Этот тест оптимизирован под многопоточность куда тщательнее, поэтому определяющим фактором в нём является число вычислительных ядер. Из-за этого Core i9-11900K уступает и десятиядернику Core i9-10900K, и двенадцатиядерным процессорам AMD. Но микроархитектура Cypress Cove всё-таки находит способ проявить свою прогрессивность. Среди восьмиядерников Core i9-11900K показывает наилучший результат, что наверняка подкрепляется и тем, что среди всех участников именно этот процессор держит максимальную тактовую частоту при нагрузке на все вычислительные ядра.

⇡#Производительность в приложениях

В момент анонса семейства Rocket Lake компания Intel говорила о приросте удельной производительности новой микроархитектуры на 19 % относительно Skylake, но по тестам в нашем наборе ресурсоёмких приложений результат получается не совсем таким. На эти 19 % восьмиядерный Core i9-11900K действительно в среднем опережает Core i7-10700K, однако нужно понимать, что некоторая часть этого преимущества определяется ростом тактовой частоты. За счёт Adaptive Boost частота Core i9-11900K при нагрузке на все ядра приближена к 5,1 ГГц, а Core i7-10700K при тех же условиях работает лишь на частоте 4,7 ГГц.

Но как бы то ни было, побороться с Ryzen 7 5800X за звание самого быстрого восьмиядерника Core i9-11900K вполне под силу. Из проведённых нами 14 тестов в различных «тяжёлых» приложениях ровно в половине случаев быстрее оказывается новый процессор Intel. Правда это не совсем «правильное» сравнение, поскольку сама Intel хочет видеть Core i9-11900K соперником для 12-ядерного Ryzen 9 5900X, и именно таким образом формирует ценовую политику. Но на практике ничего такого нет даже близко: мы не обнаружили ни одной задачи, где бы старший Rocket Lake мог бы называться самым быстрым процессором в ценовой категории «чуть дороже $500».

В защиту флагманских амбиций Core i9-11900K можно выдвинуть разве только аргумент о том, что хотя ему и не удаётся достичь уровня производительности 12-ядерного Ryzen 9 5900X, в среднем он оказывается близок по показателям быстродействия к десятиядерному Comet Lake. Впрочем, и это – не самая лестная характеристика: если новый флагманский процессор не может показать убедительного преимущества над флагманским процессором того же производителя прошлого поколения, то вряд ли это можно считать развитием в правильном направлении.

Рендеринг:

Обработка фото:

Работа с видео:

Перекодирование видео:

Компиляция:

Архивация:

Шахматы:

Шифрование:

⇡#Производительность в играх. Тесты в разрешении 1080p

До анонса Rocket Lake про игровую производительность этих процессоров поступали противоречивые утверждения. Intel настаивала на том, что в новой микроархитектуре она добилась прогресса на этом направлении, но многие независимые источники подвергали это сомнению. Но похоже, что правы были обе стороны. За предшествующие анонсу пару недель Intel сильно изменила ситуацию с игровой производительностью Core i9-11900K. Оптимизация микрокодов и BIOS, а также добавление Adaptive Boost в конечном итоге позволили компании поднять планку игровой производительности выше Core i9-10900K. Однако заветный результат был достигнут буквально на днях. До этого же новый Rocket Lake победителям в игровых тестах не был.

Теперь же получается вполне позитивная для Core i9-11900K картина – ему удалось перехватить звание лидера по игровой производительности. Среднее преимущество в кадровой частоте (в разрешении Full HD) над Core i9-10900K составляет около 5 %, а над Ryzen 9 5900X – около 1 %. При этом даже немного сильнее, чем средний FPS, новый процессор увеличивает показатель минимального FPS – и это тоже следует оценить по достоинству.

Впрочем нельзя сказать, что Core i9-11900K способен как-то существенно повлиять на предпочтения пользователей, выбирающих себе игровые системы. В действительности рассмотренная новинка лишь немного корректирует ситуацию, существовавшую до того. В целом любой из современных флагманских процессоров, за исключением разве только представителей семейства Ryzen 3000, может стать достойной основой высокопроизводительного геймерского ПК.

В дополнение к приведённым графикам с результатами в 12 играх хочется добавить ещё один – со средневзвешенным FPS по всем игровым тестам.

⇡#Производительность в играх. Тесты в разрешении 2160p

Увеличение разрешения приводит к более сильной загрузке видеоподсистемы, поэтому влияние процессоров на кадровую частоту в 4K не так выражено. И в этом случае между Ryzen 9 5900X, Core i9-10900K и новым Core i9-11900K фактически можно поставить знак равенства, по крайней мере до тех пор, пока на рынок не придут новые графические карты с более высокой, чем у GeForce RTX 3090, производительностью.

⇡#Энергопотребление

Микроархитектура Cypress Cove, лежащая в основе Rocket Lake, изначально была применена в мобильных процессорах Ice Lake. Там четыре 10-нм ядра Sunny Cove, работающие на максимальной частоте до 4,0 ГГц, умещаются в 28-ваттный тепловой пакет, то есть формируют довольно энергоэффективный процессор. Но затеянные Intel преобразования – перенос ядер на 14 нм техпроцесс, увеличение предельных частот до 5,3 ГГц и удвоение их количества – изменили всю суть Ice Lake, и в лице Rocket Lake мы получили самые горячие массовые процессоры на рынке.

Формально их TDP остался таким же, каким был у предшественников поколения Comet Lake, но по факту Core i9-11900K греется существенно сильнее. Готовя к выходу эту модель, Intel выкрутила её частоты до максимума и добилась того, что энергопотребление и тепловыделение восьмиядерного процессора теперь может выходить за 250 Вт даже при обычной многопоточной нагрузке, в которой не участвуют AVX-инструкции. Такого мы ещё не видели.

Удивительно, но восьмиядерный Core i9-11900K потребляет электроэнергии больше, чем десятиядерный Core i9-10900K, несмотря на то, что оба эти процессора выполнены по одной и той же производственной технологии. А если же сопоставлять между собой системы на восьмиядерных Core i9-11900K и Core i7-10700K, то окажется, что конфигурация с процессором Rocket Lake прожорливее в полтора раза.

Справедливости ради стоит отметить, что столь шокирующее потребление Core i9-11900K связано с той самой технологией Adaptive Boost, которую Intel добавила в последний момент, накрутив дополнительные 200-300 МГц. Очевидно, что сделано это было как раз в ущерб остаткам экономичности. Поэтому мы надеемся, что процессоры серии Core i7, в которых этой технологии нет, будут отличаться не такими зверскими аппетитами. Мы это проверим чуть позднее.

⇡#Выводы

Rocket Lake – это воплощение «плана Б», который Intel запустила в действие из-за многолетних проблем с вводом в строй новых технологических процессов. Не имея возможности печатать производительные процессоры для настольных систем с помощью 10-нм или более новых производственных технологий, компания решила обновить свои десктопные предложения хотя бы в рамках старой 14-нм технологии. И в этом смысле Rocket Lake выпущен под девизом «лучше, чем ничего». Следовательно, не стоит подходить к Rocket Lake слишком серьёзно. Это процессор вовсе не является отражением какой-то долговременной стратегии Intel на рынке настольных ПК. Напротив, он представляет собой временное решение, выпущенное с очень простой целью – проявить хоть какую-то активность и попытаться удержать рыночные позиции до появления Alder Lake – процессоров следующего поколения, выход которых может действительно стать поворотным событием.

Иными словами, всё своеобразие Rocket Lake, с которым мы в полный рост столкнулись при подготовке обзора Core i9-11900K, связано с тем, что во имя создания временной видимости прогресса Intel решила провернуть довольно-таки непредсказуемый трюк – сделать из мобильного 10-нм процессора десктопный 14-нм. Однако такая миграция ядер против естественного течения смены полупроводниковых норм тут же привела к разрастанию размеров полупроводникового кристалла и к росту энергопотребления и температур, что в конечном итоге могло даже стать угрозой жизнеспособности получившегося продукта. Тем не менее, инженерам Intel удалось обойти все опасности, но в итоге Rocket Lake получил довольно спорные свойства – уменьшившееся по сравнению с Comet lake количество ядер, увеличенное тепловыделение и энергопотребление, а также некоторое ухудшение в латентностях внутренней кольцевой шины и кеш-памяти.

Но самое удивительное, что даже с такими вводными Intel смогла добиться прироста быстродействия по сравнению с процессорами прошлого поколения. Старший восьмиядерный Rocket Lake, Core i9-11900K оказался сравним с десятиядерным Core i9-10900K в ресурсоёмких приложениях, а в играх на несколько процентов превзошёл его. Во многом помогла новая микроархитектура Cypress Cove, которая действительно повышает удельную производительность ядер на двузначное число процентов. Но заодно Intel пришлось пустить в дело и «грязный» приём – окончательно закрыть глаза на энергопотребление и тепловыделение, а где-то даже поступиться стабильностью, но выставить в Core i9-11900K максимально возможные тактовые частоты.

Это позволило Intel разобраться при помощи новинки с ещё одной болезненной для самолюбия задачей и догнать по игровой производительности процессоры на базе архитектуры Zen 3. Пусть на самую малость, но Core i9-11900K оказался в среднем быстрее в играх по сравнению с Ryzen 7 5800X и Ryzen 9 5900X, которые полгода тому назад вероломно отобрали у Core i9-10900K звание лучшего процессора для геймерских систем. А значит, вся эпопея с выпуском Rocket Lake была затеяна не напрасно, к тому же по итогам тестов в приложениях можно констатировать, что Core i9-11900K как минимум не уступает Ryzen 7 5800X в счётных задачах.

Впрочем, не стоит воспринимать всё сказанное как аргументы в пользу Core i9-11900K. В действительности этот процессор не выглядит привлекательным. С точки зрения производительности это всего лишь добротный восьмиядерник, а стоит он на уровне 10- и 12-ядерных предложений. Кроме того, в модельном ряду по соседству с ним расположился значительно более доступный Core i7-11700K, который почти не отличается от флагмана по характеристикам. И наконец, Core i9-11900K – процессор, требующий каких-то особых подходов к охлаждению – привычным воздушным кулером с ним явно не справиться.

Но на этом мы пока не заканчиваем, а лишь прерываемся на некоторое время. Есть подозрение, что Core i9-11900K создаёт не совсем верное впечатление о семействе Rocket Lake из-за маниакального желания Intel добиться от этого процессора производительности лучше, чем у Ryzen 7 5800X и Core i9-10900K. Поэтому для того, чтобы получить более полное представление о свойствах нового семейства CPU, мы готовим обзор более «спокойного» восьмиядерника Core i7-11700K – он будет опубликован на нашем сайте в ближайшие дни.

Если Вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.

Leave a Comment