Обзор процессора Intel Core i7-10700K: Core i9-9900K на новый лад

Анонсы процессоров Intel уже не привлекают к себе так много внимания, как раньше. Взоры энтузиастов направлены совсем в другую сторону: новинки AMD кажутся многим куда интереснее не столько благодаря соблазнительному сочетанию цены и производительности, сколько потому, что в процессорах серии Ryzen находят место различные технологические и архитектурные усовершенствования, в то время как Intel давно топчется на месте. Например, недавно появившиеся на рынке процессоры семейства Comet Lake-S полагаются на дизайн Skylake образца 2015 года, который применяется в них практически без каких-либо изменений. Увеличилось лишь количество ядер и тактовые частоты, но из-за этого процессоры стали существенно горячее: даже декларируемый тепловой пакет флагманских моделей отодвинулся до 125 Вт, а кратковременно процессорам разрешили наращивать потребление вплоть до 250 Вт.

Впрочем, обо всём этом мы уже говорили в обзоре десятиядерного Core i9-10900K, который хоть и смог перехватить звание самого быстрого решения для игр, в целом особых восторгов не вызвал. Но судить по флагманскому процессору семейства Comet Lake-S обо всех его представителях было бы не совсем верно. Core i9-10900K имеет для Intel сакральное значение: этим процессором компания попыталась дать хоть какой-то ответ на появившиеся у конкурента 12- и 16-ядерные предложения потребительского класса. Именно поэтому в Core i9-10900K всё что можно было выкручено на максимум, и результат от этого получился несколько своеобразный.

В то же время нельзя сказать, что десять ядер – это то, что в современных условиях жизненно необходимо массовому пользователю. Даже энтузиастам, которые периодически сталкиваются с необходимостью творческой работы с цифровым контентом, вполне можно посоветовать не гоняться за максимальным количеством вычислительных ядер, а обратить свой взор на процессоры с восемью ядрами. И в этом смысле имеющийся в семействе Comet Lake-S старший восьмиядерник Core i7-10700K может оказаться куда более интересным вариантом. Совершенно очевидно, что и охлаждать его будет куда легче, и стоит он куда меньше.

Образно говоря, Core i7-10700K – это улучшенный Core i9-9900K, переориентированный на новый процессорный разъём LGA1200. В нём чуть подняли тактовые частоты, добавили поддержку более скоростных типов памяти, расширили ограничения по тепловыделению и, насколько это было возможно, улучшили теплоотвод. Только благодаря этому уже вырисовывается довольно любопытный чип, но к сказанному нужно добавить самое главное: Core i7-10700K дешевле, чем Core i9-9900K, на весомые 25 %. Поэтому возникает ощущение, что у Core i7-10700K есть неплохие шансы завоевать определённую популярность, став достойной альтернативой восьмиядерным AMD Ryzen 7.

Именно этот вопрос мы и поставим сегодня во главу угла: какой из восьмиядерных процессов со стоимостью в диапазоне $300-$400 разумно выбрать для современной системы?

⇡#Core i7-10700K в подробностях

На первый взгляд кажется, что Core i7-10700K – это практически тот же Core i9-9900K, и отдельного обзора он не заслуживает. Но если спуститься на более низкий уровень, чем формальные спецификации, то оказывается, что Core i7-10700K близким родственником Core i9-9900K совсем не является, и категорически неверно думать, будто это банальная перемаркировка старшего Coffee Lake-S. Несмотря на схожие характеристики, тот же 14-нм техпроцесс (с некоторым количеством знаков плюс) и неизменную микроархитектуру Skylake, полупроводниковый кристалл в Core i7-10700K используется абсолютно новый – точно такой же, как и в Core i9-10900K. Иными словами, восьмиядерный Comet Lake-S – это неудавшийся десятиядерник с двумя отключёнными ядрами. Это легко заметить по степпингу полупроводникового кристалла Q0, в то время как Core i9-9900K основывался на кремнии со степпингами P0 и R0.

А это значит, что в Core i7-10700K есть все те нововведения, которые появились в Core i9-10900K. Во-первых, это кремниевый кристалл с уменьшенной примерно на треть толщиной, обеспечивающий лучший съём выделяемого тепла и более благоприятный температурный режим. Во-вторых, на снижение рабочих температур играет и большая, чем у Core i9-9900K, площадь этого кристалла. Два дополнительных, пусть и нерабочих, ядра увеличивают площадь охлаждаемой поверхности с 174 до 198 мм², а это при прочих равных выливается в снижение плотности теплового потока, которое в теории способно сделать Core i7-10700K заметно более холодным процессором по сравнению с предшествующим восьмиядерником.

Отдельно стоит сказать и о том, что в Comet Lake-S добавились некоторые аппаратные заплатки от уязвимостей Meltdown v3 и v4, которых не было раньше. Впрочем, данное улучшение носит минорный характер и мало что меняет в общем (довольно непростом) состоянии дел с защитой процессоров Intel Core от атак по побочному каналу.

А вот что заметно гораздо сильнее, так это появление в Core i7-10700K технологии Turbo Boost Max 3.0. Это означает, что два ядра этого процессора имеют статус особенно удачных, за что в турборежиме им разрешается разгоняться на 100 МГц сильнее всех остальных. Технология предусматривает, что диспетчер задач операционной системы перенаправляет на эти особые ядра малопоточные нагрузки. Соответственно, в рамках турборежима для Core i7-10700K оказываются доступны более высокие тактовые частоты по сравнению с Core i9-9900K.

Впрочем, имеющиеся различия в тактовой частоте не слишком велики, к тому же в Core i7-10700K отключена другая технология управления частотой, появившаяся в процессорах Comet Lake-S, – Thermal Velocity Boost. Она могла бы придать новинке дополнительное 100-мегагерцевое ускорение, но приходится обходиться без этого.

Зато если говорить о работе Core i7-10700K в режиме действия всех заложенных ограничений по энергопотреблению, то его преимущество перед Core i9-9900K будет очевидным. Новому процессору разрешается брать от конвертера питания материнской платы на 30 Вт больше, а это значит, что при высоких нагрузках его реальная частота может быть выше на весомые 500-600 МГц. По крайней мере именно такую картину мы увидели в Cinebench R20, когда проводили традиционный тест зависимости практической рабочей частоты от количества используемых при рендеринге потоков.

В целом тепловой пакет 125 Вт даёт Core i7-10700K достаточно большую свободу в автоматическом разгоне. Даже при максимальной нагрузке он способен держать частоту на уровне 4,3-4,4 ГГц, на что Core i9-9900K, проваливающийся в конце концов даже ниже 4-гигагерцевой отметки, был совершенно неспособен. Более того, Core i7-10700K смог заметно переиграть по частотам и своего старшего, 10-ядерного собрата. Возможно, нам не очень повезло с экземпляром флагманского чипа, но при работе в рамках 125-Вт ограничения десятиядерный Core i9-10900K в наших тестах затормаживался до частот порядка 4,1 ГГц даже при 16-поточной нагрузке.

Говоря о том, что Core i7-10700K имеет высокую степень свободы в наращивании рабочей частоты за счёт либеральных ограничений по потреблению, нельзя не упомянуть и о том, что при кратковременных нагрузках этому процессору позволяется потреблять до 229 Вт, причём в таком состоянии он может пребывать несколько десятков секунд. Всё это определяется заданными в спецификации величинами PL1 (ограничение потребления при длительных нагрузках, равное TDP), PL2 (ограничение потребления при кратковременных нагрузках) и Tau (максимальная продолжительность действия предела PL2), значения которых приведены в следующей таблице.

Правда, в реальности производители материнских плат все эти пределы игнорируют. Общепринятый подход как с LGA1151v2-, так и с LGA1200-процессорами заключается в том, что все ограничения по потреблению отключаются и процессор конфигурируется таким образом, чтобы всегда работать на максимальной частоте, определённой турборежимом для того или иного количества загруженных работой ядер.

На следующем графике мы сопоставили реальные частоты Core i7-10700K и Core i9-9900K в многопоточном тесте рендеринга Cinebench R20: в одном случае при условии, что для процессора включены ограничения PL1 и PL2 (как положено по спецификации Intel), а в другом — в состоянии со снятыми пределами (которое активируют по умолчанию производители материнских плат).

Существенные различия в реальных рабочих частотах Core i7-10700K и Core i9-9900K видны лишь в режиме полного соответствия спецификациям. Но и в этом состоянии Core i7-10700K удаётся работать на максимальных для полной многопоточной нагрузки 4,7 ГГц довольно продолжительное время, тогда как Core i9-9900K и стартует с отметки 4,3 ГГц, и быстро сползает ещё ниже – до 4,0-4,1 ГГц.

Поскольку в реальности режим с активными ограничениями PL1/PL2 применяется очень редко – в большинстве случаев его нужно специально включать в BIOS материнской платы, покупать Core i7-10700K выгоднее не столько из-за того, что по сравнению с Core i9-9900K у него выше разрешённые пределы по потреблению, сколько из-за заметно более низкой цены. Intel спозиционировала свой новый восьмиядерник таким образом, чтобы он попадал в один ценовой диапазон с восьмиядерными процессорами конкурента, относящимися к серии Ryzen 7.

В эту таблицу мы включили Core i7-9700K – процессор, на смену которому пришёл Core i7-10700K. Но на самом деле в таком сравнении мало смысла. Да, у этих процессоров похожие модельные номера, но это ничего не значит. С появлением семейства Comet Lake-S компания Intel пересмотрела структуру своего модельного ряда и усилила характеристики всех его представителей дополнительными ядрами или потоками так, чтобы они органично смотрелись на фоне продукции конкурента. И хотя Core i7-9700K тоже был восьмиядерным процессором, в нём не поддерживалась технология Hyper-Threading. А это значит, что новый Core i7-10700K имеет значительно более развитую многопоточность: он способен исполнять до 16 потоков одновременно, тогда как способности Core i7-9700K в этом отношении вдвое хуже.

⇡#Температура и потребление

Итак, с точки зрения рабочих частот Core i7-10700K выглядит заметно лучше, чем Core i9-9900K, в том случае, если они используются с применением установленных спецификацией пределов потребления PL1 и PL2, но почти не отличается от него, если эти пределы отменены (как и бывает в большинстве случаев). Однако даже если эти процессоры работают на примерно одинаковых частотах, в их реальном потреблении и тепловыделении обнаруживаются существенные различия. Меры, принятые инженерами Intel для улучшения теплоотвода в процессорах Comet Lake-S, оказались весьма действенными, и Core i7-10700K выделяется заметно более низкими температурами.

На графике ниже приведены практически измеренные температуры Core i7-10700K и Core i9-9900K, до которых эти процессоры нагревались при рендеринге в Cinebench R20 с созданием различного числа вычислительных потоков. За охлаждение обоих процессоров в этом эксперименте отвечал процессорный суперкулер Noctua NH-D15 типа «двухсекционная башня». Пределы PL1 и PL2 для чистоты эксперимента были отменены, то есть оба процессора работали на близких тактовых частотах – максимально разрешённых турборежимом для каждого варианта нагрузки.

Между температурами Core i7-10700K и Core i9-9900K неожиданно разверзлась целая пропасть. При высокой многопоточной нагрузке Core i7-10700K оказывается холоднее восьмиядерника прошлого поколения на впечатляющие 13-15 градусов. И это обуславливается не только уменьшенной толщиной полупроводникового кристалла и его увеличенной площадью. Дополнительный вклад вносит и то, что Intel, похоже, провела какую-то оптимизацию на уровне техпроцесса, поскольку при сравнении энергопотребления Core i7-10700K и Core i9-9900K новинка тоже заметно выигрывает. Этот факт наглядно проиллюстрирован на следующем графике.

Разница в потреблении максимально нагруженного вычислительной работой Core i7-10700K и Core i9-9900K доходит до 40 Вт. В результате при полной нагрузке (без активного задействования AVX-инструкций) потребление нового восьмиядерника вполне вписывается в 150 Вт, и это довольно неплохой показатель для восьмиядерного чипа, производимого по 14-нм техпроцессу. Для сравнения: максимальное потребление 7-нм Ryzen 7 3800X, согласно спецификации AMD, составляет 142 Вт.

Относительная экономичность Core i7-10700K во многом определяется тем, что этому процессору удаётся обходиться невысоким напряжением питания. Например, при рендеринге в Cinebench R20 его напряжение V_CORE устанавливалось на отметке 1,261 В, тогда как наш экземпляр Core i9-9900K при тех же условиях получал от конвертера питания материнской платы напряжение 1,296 В. Можно предположить, что Intel каким-то образом отбирает для Core i9-10900K и Core i7-10700K наиболее удачные полупроводниковые кристаллы. Косвенно на это указывает тот факт, что десятиядерные кристаллы Comet Lake-S применяются не только в десяти- и восьмиядерных процессорах, но ещё и в некоторых шестиядерниках, куда вполне мог бы идти кремний с более высокими токами утечки.

Именно зависимостью напряжения от частоты обусловлен на графике и странный пик потребления Core i7-10700K при нагрузке с тремя потоками. Дело в том, что технология Turbo Boost Max 3.0, которая разгоняет избранные ядра до увеличенных частот, дополнительно накидывает и напряжение. Поэтому во время её активности процессор потребляет и греется ощутимо больше, чем мог бы, если бы этой технологии не было.

В конечном итоге Core i7-10700K оказался заметно экономичнее и по сравнению со своим десятиядерным собратом. Если для Core i9-10900K действительно нужно очень мощное охлаждение, способное отвести более 250 Вт тепла, то для Core i7-10700K сгодятся и качественные односекционные воздушные кулеры. Даже в стресс-тесте Prime95 29.8, который активно использует «горячие» AVX2-инструкции, потребление Core i7-10700K лишь чуть-чуть выходит за 200-ваттную отметку.

⇡#Разгон

Старшие процессоры семейства Comet Lake-S без применения специальных средств охлаждения разгоняются до частот порядка 5,0 ГГц. Об этом говорят не только результаты наших экспериментов, но и статистика магазинов, предлагающих покупателям процессоры с гарантией разгона. Например, по данным Silicon Lottery, одного из самых популярных сервисов по отбору удачных оверклокерских экземпляров CPU, среди Core i7-10700K стабильно работать на частоте 5,0 ГГц могут в среднем два процессора из трёх. Однако частота 5,1 ГГц при этом покоряется лишь каждому пятому процессору, то есть разгон до этой отметки требует от оверклокера не только умения, но и определённой удачливости.

Доставшийся нам образец Core i7-10700K не смог продемонстрировать выдающихся результатов разгона, но психологически важной частоты 5,0 ГГц достиг без каких-либо особых проблем. Тестовой платформой в испытаниях выступила материнская плата ASUS ROG Maximus XII Hero (Wi-Fi), и для стабильной работы на ней при 5-гигагерцевой частоте Core i7-10700K потребовал напряжение 1,375 В с активацией функции Load-Line Calibration в состоянии Level 4.

При стресс-тестировании Core i7-10700K с такими настройками в Prime95 (без AVX) Small FFT энергопотребление CPU составляло порядка 190 Вт, а его температура не выходила за 90-градусный предел при использовании воздушной системы охлаждения Noctua NH-D15.

Отдельно необходимо учесть, что разгонять многоядерные процессоры (с числом ядер 8 и более) целесообразно с уменьшением множителя при активации AVX-инструкций. В нашем случае, дабы избежать перегрева, использовалась поправка коэффициента умножения на единицу, то есть на AVX-коде разогнанный процессор работал на частоте 4,9 ГГц.

Исполнение векторных AVX/AVX2-инструкций разогревает процессоры Intel заметно сильнее. Поэтому не стоит удивляться, что в этой проверке температура заметно выше. Максимальный нагрев в Prime95 c активированными AVX2-инструкциями достигал 98 градусов, процессор же при исполнении этого алгоритма потреблял порядка 237 Вт.

Кажется, что здесь нагрев достигает опасной близости к 100 градусам – максимальной допустимой температуре Comet Lake-S, согласно спецификации. Но к счастью в свежие версии BIOS LGA1200-материнских плат вернулась возможность отодвигать температурную границу включения троттлинга до 115 градусов, что дополнительно расширяет оверклокерские возможности.