Огляд процесора Intel Core i9-9900KS: гігагерци проти Ryzen

Та дуже просто, схожі події ми застали шістнадцять років тому, коли AMD випускала свої революційні процесори Athlon 64, Athlon 64 FX з мікроархітектурою Hammer. Тоді, щоб дати відсіч цим новинкам, Intel в терміновому порядку організувала випуск забезпечених 2-мегабайтним L3-кешем процесорів Pentium 4 Extreme Edition, на швидку руку перероблених з серверних чіпів Xeon MP. Зараз, звичайно, ситуація розвивається дещо за іншим сценарієм, але загальна сюжетна канва залишилася тією ж. Не маючи можливості симетрично відповісти на зухвалі наміри конкурента, Intel викручується як може і замість нового сімейства продуктів пропонує тимчасові флагманські процесори «швидкого реагування».

Core i9-9900KS як раз і є таким зліпленим з підручних матеріалів відповіддю на Ryzen третього покоління. Згадайте, оголошення про майбутній випуск цього процесора Intel зробила на початку червня на виставці Computex – буквально за кілька днів до анонсу Ryzen 3000. Сенс такого кроку легко вгадувався як раз в тому, в який момент він був зроблений, адже в реальності Core i9-9900KS дістався до ринку лише через кілька місяців – у листопаді. При цьому нічого такого, з-за чого про Core i9-9900KS слід було б говорити настільки заздалегідь, в ньому немає, це – всього-на-всього трохи розігнана версія восьмиядерного Core i9-9900K, яка в реальності має стати головним козирем Intel тільки на майбутні кілька тижнів високого передноворічного попиту.

Повноцінний відповідь Intel на Ryzen 3000 ми побачимо досить скоро. Випуск 10-ядерних процесорів Comet Lake намічений на перший квартал 2020 року. Але якщо ви хочете покласти новий процесор Intel собі під ялинку, доведеться задовольнятися саме Core i9-9900KS. Втім, не варто думати, що це буде щось на зразок «втішного» подарунка. Intel без удаваної скоромности говорить про Core i9-9900KS так: «Ґрунтуючись на Core i9-9900K, ми зробили найкращий у світі ігровий процесор ще краще», – і це схоже на правду.

У перекладі з маркетингового дана теза означає, що надійшов у продаж Core i9-9900KS – це спеціальна версія Core i9-9900K, побудована на добірних напівпровідникових кристалах, які здатні до роботи на більш високих тактових частотах. Причому «спеціальна» буквально: літера S, що з'явилася в закінченні модельного номери, – це скорочення від Special Edition. Формальні характеристики новинки такі, що Core i9-9900KS здатний працювати на «красивою» частоті 5,0 ГГц при одночасному навантаженні на всі вісім ядер. Бентежить лише одне: тривалість гарантійного терміну такого прискореного процесора обмежена одним роком, в той час як на звичайний Core i9-9900K (в одній поставці) надається трирічна гарантія.

Винятковість Core i9-9900KS виробник підкреслює розповіддю, що для виготовлення таких CPU йому доводиться користуватися спеціальною процедурою відбору напівпровідникових кристалів, з-за чого тираж таких процесорів виходить досить невеликим. Яке конкретно кількість спеціальних чіпів буде поставлено на ринок, не повідомляється, але можна бути впевненим, що в наступному році купити Core i9-9900KS в магазині вже буде проблематично. Це пов'язано частково з тим, що націнка за ярличок Special Edition і 5-гигагерцевую частоту не так велика і не здатна стати суттєвою перепоною для покупців. Рекомендована вартість Core i9-9900KS — $513, всього на $25 більше ціни звичайного Core i9-9900K.

Втім, питання про те, чи варто ганятися саме за Core i9-9900KS, все ще залишається, і відповісти на нього ми спробуємо в цьому огляді, в якому порівняємо новинку Intel з альтернативами доступними з тієї ж цінової категорії, серед яких найбільш цікаво виглядає навіть не звичайний Core i9-9900K, а 12-ядерний AMD Ryzen 9 3900X.

⇡#Детальніше про Core i9-9900KS

Core i9-9900KS став вже п'ятим представником сімейства Coffee Lake Refresh, отримали модельний номер 9900. Його побратими завжди пропонували за вісім ядер з підтримкою технології Hyper-Threading і мали 16-мегабайтним L3-кешем, але розрізнялися тепловим пакетом, оверклокерські можливості, цільовими частотами і наявністю або відсутністю інтегрованого графічного ядра. В Core i9-9900KS, як у вінку всієї еволюції дев'ятого покоління Core, всі ці характеристики викручені на максимальні значення, але при зіставленні з показниками раніше випущених споріднених формальні специфікації процесорів Core i9-9900KS уяву аж ніяк не вражають.

Переконливо в цій таблиці виглядає хіба тільки розрахункове тепловиділення Core i9-9900KS — 127 Вт. Втім, серед масових процесорів бували екземпляри і пожарче, досить згадати, наприклад, про Intel Core 2 Extreme або AMD FX Black Edition девятитысячной серії.

Більш висока, ніж у інших 9900, базова частота Core i9-9900KS рівним рахунком нічого не означає. По-перше, як ми знаємо, на ній процесори Intel насправді ніколи не працюють, а реальні частоти визначає агресивність технології Turbo Boost 2.0. По-друге, зростання базової частоти – прямий наслідок підняття планки теплового пакету, адже, згідно діючої в даний час формулюванні, TDP якраз і визначається як тепловиділення процесора на номінальній базовій частоті.

Тому для того, щоб оцінити винятковість Core i9-9900KS в повній мірі, дивитися потрібно глибше – на максимально досяжні в рамках турборежиму частоти при навантаженні на різну кількість обчислювальних ядер. Цікаво, що зовсім недавно Intel вирішила прибрати інформацію про ці величини з відкритого доступу, а тепер компанія зіткнулася з тим, що зроблено це було зовсім даремно, адже без цього переваги Core i9-9900KS не показати. Втім, при певному терпінні значення турбочастот можна з'ясувати експериментально або за допомогою діагностичних утиліт.

І тільки в цьому випадку достоїнства Core i9-9900KS стають зрозумілішими: при навантаженні на шість і більше число ядер цьому процесору дозволено працювати на 300 МГц, або на 6,3 %, швидше, ніж Core i9-9900K і Core i9-9900KF.

Однак насправді все це зовсім не означає, що, вибравши Core i9-9900KS для своєї системи, ви отримаєте 5,0 ГГц при будь-якому навантаженні. Не варто забувати, що турбочастоты – це максимальний авторозгін, який можливий, але при цьому не гарантується. Технологія Turbo Boost 2.0 здійснює автоматичне збільшення частоти CPU не просто виходячи з кількості працюючих ядер, а беручи до уваги і інші параметри, зокрема характер навантаження і, головне, породжене їй енергоспоживання. Теорія встановлює для енергоспоживання процесора в турборежимі два граничних значення, PL1 і PL2, які обмежують його при короткострокових і довгострокових навантаженнях. Межа PL2, задає максимальне споживання протягом тривалих інтервалів часу, вважається рівним паспортним значенням TDP. Межа ж PL1 зазвичай встановлюється на чверть вище PL2, дозволяючи процесору споживати більше, ніж закладено в TDP, але лише протягом невеликих проміжків часу. Гранична тривалість таких відрізків часу задається константою τ, яка, згідно специфікації, може бути обрана в інтервалі від 1 до 8 секунд.

Все це означає, що при проектуванні Core i9-9900KS закладалося, що він буде споживати не більше 127 Вт при тривалих навантаженнях і не більше 159 Вт – при короткострокових. А такі межі споживання з 5-гигагерцевой частотою явно несумісні. Для прикладу: навіть Core i9-9900K на своїй турбочастоте 4,7 ГГц в багатопотоковому рендерінгу в Cinebench R20 споживає близько 195 Вт. Новий же Core i9-9900KS на частоті 5,0 ГГц в цьому тесті показує споживання близько 220 Вт.

Тому, якщо б все було по-чесному і у відповідності зі специфікацією, то ніяких 5,0 ГГц ми не побачили б навіть близько. Це ілюструє наступний графік, на якому ми показали криву частоти Core i9-9900KS в залежності від навантаження в Cinebench R20, побудовану при роботі цього процесора з правильно заданими межами PL1 і PL2, встановленими в 127 та 159 Вт. Тут же наведено і аналогічна крива Core i9-9900K, у якого це межі у відповідності зі специфікацією встановлені на чверть нижче – в 95 Вт і 119 Вт.

Хоча Core i9-9900KS і працює з помітно більш високою частотою порівняно з Core i9-9900K, ні про які 5 ГГц при повному навантаженні мова все одно не йде. Таку частоту можна спостерігати, якщо число завантажених роботою потоків не перевищує шести, і не більше того. Максимальна ж багатопотокова навантаження в Cinebench R20 зрізає частоту Core i9-9900KS до 4,5 ГГц з-за того, що кремній Coffee Lake Refresh, вироблений за 14-нм технології, при переході через кордон у 4,4-4,5 ГГц завжди різко нарощує енергетичні апетити.

Втім, всі ці стосуються частоти вишукування цікаві чисто теоретично, оскільки виробники материнських плат з мовчазної згоди Intel просто ігнорують межі PL1 і PL2, встановлюючи їх на максимум. Зустріти якісь осмислені налаштування цих обмежень можна лише на недорогих материнських платах з досить слабкою схемою живлення, переважна ж більшість Z390-платформ за замовчуванням викручує дані обмеження на максимальні і свідомо недосяжні значення. І саме тому зниження частоти при зростанні енергоспоживання за межі встановленого специфікацією TDP в реальності у процесорів Intel не спостерігається.

Досі таке вільне ставлення до параметрів енергоспоживання сходило Intel і виробникам материнських плат з рук. Всі були задоволені, адже користувачі в кінцевому підсумку отримували нехай і не такі економічні, як заявлено в специфікаціях, але зате автоматично які розганяються до граничних для турборежиму частот системи з підвищеною продуктивністю.

Але ось з Core i9-9900KS цей фокус проходить зі скрипом. Працюючи на частоті 5,0 ГГц, цей процесор виділяє стільки тепла, що впоратися з ним можуть тільки обрані системи охолодження. Наприклад, під час тестування нашого екземпляра Core i9-9900KS ми зіткнулися з неспроможністю наших звичних повітряних суперкулерів Noctua NH-U14S і NH-D15. І з односекційної, і з двосекційною вежею процесор при запуску Prime95 29.8 швидко досягав граничної температури 115 градусів і провалювався в троттлінг. Домогтися стійкої роботи Core i9-9900KS на частоті 5,0 ГГц в будь-яких програмах без винятку вдалося лише після переходу на рідинне охолодження. Причому не аби яке, а на одну з найефективніших СЖО замкнутого циклу NZXT Kraken X72, яка укомплектована 360-мм радіатором.

NZXT Kraken X72

Але навіть з такою потужною СЖО температура процесора під час тестів досягала величини 108 градусів, що, втім, закономірно, якщо врахувати 275-ватне енергоспоживання Core i9-9900KS під важкою навантаженням, приправленою AVX2-інструкціями.

Все це означає, що власники Core i9-9900KS, не підготувалися до охолодження цього процесора належним чином, запросто можуть зіткнутися з температурним троттлінгом, навіть якщо вони озброяться цілком продуктивною системою охолодження і не будуть розганяти. Ми абсолютно впевнені, що незабаром форуми та групи в соціальних мережах накриє хвиля скарг на перегрів Core i9-9900KS при налаштуваннях за замовчуванням. У Intel є лише одна можливість уникнути цього: якось домовитися з виробниками материнських плат, щоб хоча б у випадку з Core i9-9900KS вони не ігнорували встановлення меж споживання.

Звичайно, потрібно мати на увазі, що ми перевіряли температурний режим в Prime95 29.8 – програмі, дуже сильно розігріваючою процесори пошуками чисел Мерсенна. Подібний нагрівання зустрічається в загальних завданнях, які не так часто, але, наприклад, високий ризик перегріву є і при перекодуванні відеоконтенту сучасними кодерами або при рендерінгу. Тому, встановивши в систему Core i9-9900KS, краще якийсь час присвятити перевірці температур та його налаштування. Ми б рекомендували або вручну підібрати межі споживання PL1 і PL2, або задати знижувальну поправку до частоті при використанні AVX-інструкцій, або спробувати зменшити напругу живлення. А в розповіді про 5,0 ГГц «з коробки» завжди і скрізь вірити не треба: це – гіпербола (художнє перебільшення).

Тут виникає цілком резонне питання: а краще взагалі Core i9-9900KS, ніж Core i9-9900K, якщо 25-доларова переплата за цей CPU не гарантує відсутність перегріву на частоті 5,0 ГГц і до того ж неминуче прирікає користувача на ретельний підбір охолодження і додаткову настройку системи? Але відповідь на нього все ж таки позитивний. Як мінімум Core i9-9900KS справді ґрунтується на відібраних кристалах Coffee Lake Refresh, що виражається в трохи більш низьких температурах і споживанні при однаковій частоті і напрузі. Для прикладу ми порівняли теплові та енергетичні характеристики наявних в нашому розпорядженні примірників Core i9-9900KS і Core i9-9900K на частоті 4,7 ГГц при напрузі 1,25 В з рідинною системою охолодження NZXT Kraken X72. І як видно з результатів, отриманих при запуску стрес-тесту Prime95, Core i9-9900KS дійсно виявляється при інших рівних економічніше і холодніше.

Крім того, процесори Core i9-9900KS, на відміну від Core i9-9900K і Core i9-9900KF, гарантовано ґрунтуються на напівпровідникових кристалах степпінгу R0. А це означає, що в них вже з'явилися апаратні латочки для деяких відомих вразливостей, зокрема Fallout і Spectre V4 (Speculative Store Bypass). Втім, з практичної точки зору це означає не надто багато. Апаратні виправлення, як і їх програмні аналоги, приблизно так само позначаються на продуктивності, і в кінцевому підсумку користувачі Core i9-9900KS нічого не виграють, крім відсутності необхідності оновлювати мікрокод і встановлювати критичні оновлення операційної системи та програмного забезпечення.

⇡#Розгін

Враховуючи те, як розігрівається Core i9-9900KS при роботі в «номінальному режимі при частоті 5,0 ГГц, очікувати від нього якихось подвигів на ниві розгону було б дивно. Проте для досягнення більш високої частоти оверклокери можуть пустити в хід особливу запасне засіб, який добре допомагає з розгоном HEDT-процесорів Core X-серії. А саме – обмеження частоти при роботі процесора з AVX-інструкціями.

Про те, що у випадку з Core i9-9900KS воно може вплинути на результат, говорить, наприклад, те, що до нього вдаються всі закордонні магазини, що пропонують зразки Core i9-9900KS з гарантією розгону. І на Caseking.de, і на SiliconLottery.com при сортуванні процесорів використовують знижувальну поправку -3 -2 або для коефіцієнта множення при роботі з AVX-інструкціями.

Але нам це зовсім не допомогло. Наш екземпляр Core i9-9900KS не міг забезпечити стабільність на частоті 5,1 ГГц у разі роботи з ресурсоємними програмами навіть у тому випадку, якщо вони не використовували AVX-інструкції. Іншими словами, процесор виявився взагалі без якого-небудь розгінного потенціалу, 5,0 ГГц – його стеля.

Втім, дивуватися з цього приводу не варто. Ми маємо справу з вже попередньо розігнаним на заводі CPU, який був вибраний серед звичайних Core i9-9900K якраз за принципом працездатності на частоті 5,0 ГГц. І якщо б його оверклокерський потенціал дозволяв би брати більш віддалені рубежі, Intel напевно б цим скористалася для поліпшення характеристик своєї пропозиції, адже мова йде не про масовий продукт, а про спеціальної лімітованої серії процесорів.

Власне, все це добре сходиться з результатами відбору найбільш вдалих представників сімейства Core i9-9900KS, який проводиться фахівцями магазину SiliconLottery.com. Згідно зібраної ними статистики, розганяється далі 5,0 ГГц лише один з трьох примірників Core i9-9900KS. І нам, очевидно, «щасливий» чіп на цей раз не дістався.