Обзор процессора Core i7-11700K: Rocket Lake без надрыва

Скорее всего, вы уже прочитали наш обзор старшего представителя семейства Rocket Lake – процессора Core i9-11900K. И скорее всего, на вас эта новинка произвела такое же впечатление, как и на нас: при всём уважении к вложенному в воплощение этого проекта труду, пользоваться таким процессором, мягко говоря, не хочется. Безусловно, Rocket Lake — это большой шаг для компании Intel, ведь она обновила микроархитектуру в настольном CPU впервые за шесть лет и, более того, даже добилась хорошо ощутимого прироста в IPC. Но проблема в том, что, судя по результатам тестирования Core i9-11900K, эту микроархитектуру явно не следовало выводить в свет при помощи 14-нм проектных норм. Однако Intel решила, что старый техпроцесс можно применить ещё разок, и из-за этого мы получили чип с чудовищным тепловыделением, что тут же породило сонм разнообразных проблем.

Но всё, что сказано выше, – это пока не эпикриз, а лишь предварительный диагноз. Дело в том, что судить обо всём семействе Rocket Lake по одной только старшей модели не совсем правомерно. Особенность Core i9-11900K заключается в том, что перед ним Intel поставила сверхзадачу – во что бы то ни стало вернуть звание лучшего процессора для игр. И во имя неё характеристики данной модели были выкручены с явным перекосом в сторону завышения тактовых частот, что нанесло серьёзный удар по рабочим температурам и энергопотреблению. Иными словами, Core i9-11900K – это сурово разогнанный на заводе процессор, со всеми вытекающими из этого последствиями.

К счастью, вместе с Core i9-11900K в семействе Rocket Lake вышли и другие модели, которые более сбалансированы по своим характеристикам. Такие есть даже среди восьмиядерников: они в иерархии Intel стоят на ступеньку ниже флагмана и относятся к серии Core i7. Примечательно, что CPU этой серии повторяют большинство характеристик Core i9-11900K, за исключением разве только запредельных частот, и, кажется, должны быть не столь пламенными чипами, как их старший собрат. Для этого обзора мы взяли такой процессор с оверклокерскими функциями — Core i7-11700K — и надеемся, что он сможет скорректировать неоднозначное первое впечатление о Rocket Lake.

Интерес к Core i7-11700K подкрепляется и его ценой. При том что он лишь немного проигрывает Core i9-11900K в тактовых частотах, его цена установлена на уровне $399 против $539 (согласно официальному прайс-листу) у старшей модели. И следовательно, покупатели, которые не подвержены аллергии на продукцию Intel и руководствуются рационалистическими соображениями, с большой долей вероятности выберут именно Core i7-11700K, а не Core i9-11900K. Вопрос лишь в том, насколько Core i7-11700K за счёт перебалансировки характеристик удалось избавиться от минусов флагманского Rocket Lake, и не теряются ли от этого все плюсы нового процессорного дизайна. Ответ как раз на этот вопрос мы и постараемся дать в этом материале.

⇡#Подробнее о Core i7-11700K

Core i7-11700K — это восьмиядерный процессор поколения Rocket Lake, во многом аналогичный флагману. Они не только схожипо числу ядер и объёму L3-кеша, но и не отличаются в оверклокерских функциях: Core i7-11700K обладает таким же набором разблокированных множителей и двухрежимным контроллером памяти, с которым DDR4 SDRAM может работать как синхронно, так и на удвоенной частоте. Различия есть только в рабочих частотах и в числе поддерживаемых версий турборежимов: в конечном итоге Core i7-11700K лишён Thermal Velocity Boost и Adaptive Boost, что приводит к его отставанию по предельным частотам от старшего собрата на 300-500 МГц.

При этом есть два любопытных нюанса. Во-первых, снижение частот не конвертируется в изменения теплового пакета. Расчётное тепловыделение Core i7-11700K – те же 125 Вт, как и у Core i9-11900K. Второй момент – неожиданное 100-мегагерцевое превосходство Core i7-11700K над Core i9-11900K в базовой частоте. Это можно прочитать таким образом, что для серий Core i9 и Core i7 производитель выбирает разные по качеству кристаллы. Похоже на то, что для Core i7-11700K используются кристаллы с меньшими токами утечки, а значит, при прочих равных энергопотребление у таких процессоров действительно может оказаться ниже.

Всё это отражено в таблице, в которой вместе с показателями Core i7-11700K и Core i9-11900K для наглядности приведены также и характеристики старшего восьмиядерного процессора Intel прошлого поколения.

Мы уже обращали внимание на то, насколько увеличился размер кристалла Rocket Lake по сравнению с предшественниками при неизменности технологического процесса. Даже по сравнению с десятиядерной версией Comet Lake площадь кристалла выросла примерно на треть и составляет теперь 276 мм². Поэтому пусть вас не удивляет, что с точки зрения тактовых частот Core i7-11700K немножко проигрывает восьмиядернику прошлого поколения, Core i7-10700K. К счастью, солидный прирост в IPC, который даёт реализованная в Rocket Lake микроархитектура Cypress Cove, должен скомпенсировать этот изъян.

При этом у Core i7-11700K и i7-10700K расходятся паспортные пределы потребления PL1 и PL2. Для нового процессора они такие же, как и у Core i9-11900K, то есть ему, прежде чем он войдёт в рамки заявленного теплового пакета, в течение 56 секунд разрешается потреблять до 251 Вт электроэнергии. У Сore i7-10700K предел максимального потребления был ниже – он ограничивался величиной 229 Вт. Впрочем, лучше мы не будем полагаться на декларации производителя, а просто всё измерим.

На графике ниже приводится практическое потребление Core i7-11700K в Cinebench R23 при нагрузке на различное число потоков. Пределы PL1 и PL2 при этом отключены, то есть мы оцениваем, какое питание может потребоваться Core i7-11700K, если его ничем не ограничивать.

Если исходить из потребления в Cinebench R23, то получается, что предел PL2в 251 Вт установлен для Core i7-11700K с большим запасом. В реальности процессор потребляет менее 190 Вт даже при максимальной нагрузке на все ядра, и это сильно ниже потребления Core i9-11900K. Там, напомним, при полной нагрузке фиксировались величины на уровне 260-270 Вт, а ведь речь идёт по сути о таком же восьмиядерном процессоре.

Впрочем, в 125-Вт рамки, установленные TDP и пределом PL1, Core i7-11700K, естественно, не вписывается. Это значит, что через какое-то время (ограниченное сверху интервалом в 56 секунд) он будет сбрасывать свою частоту. Масштабы такого замедления оцениваются на следующем графике, где приведена кривая частот для пределов PL1 и PL2, построенная на основе реальных измерений при рендеринге в Cinebench R23 с нагрузкой на разное число ядер.

Различия в частотах с разными пределами потребления начинаются при увеличении числа активных потоков выше пяти. При этом в максимальной нагрузке частота Core i7-11700K, ограниченного пределом 125 Вт, снижается до 4,0-4,1 ГГц, что примерно на 500-600 МГц ниже максимально возможной частоты в таком состоянии.

Правда, все эти измерения имеют скорее теоретический, нежели практический смысл. В реальности материнские платы на старших наборах логики Z490 и Z590 пределы PL1 и PL2 игнорируют и всегда переводят процессор на максимально возможную частоту, которая зависит исключительно от числа нагруженных работой ядер. В случае с Core i7-11700K это означает частоту 5,0 ГГц при нагрузке на 1-3 ядра, 4,9 ГГц — при нагрузке на 4 ядра, 4,7 ГГц — при нагрузке на 5-6 ядер и 4,6 ГГц — при более высокой нагрузке.

Вместе с тактовой частотой вычислительных ядер у Core i7-11700K изменяется и частота внеядерной части (Uncore) — кольцевой шины и L3-кеша. В большинстве случаев она на 800 МГц ниже частоты работы процессора, то есть, например, составляет 3,8 ГГц при полной нагрузке. Соответственно, по этой характеристике Core i7-11700K немного уступает и Core i9-11900K, и уж тем более Core i7-10700K, относящемуся к прошлому поколению. Однако страшного ничего не случилось: даже при сниженной частоте Uncore рассматриваемый представитель семейства Rocket Lake выигрывает по межъядерным задержкам у своего предшественника в лице Core i7-10700K. Объясняется это просто — в восьмиядерных Rocket Lake кольцевая шина банально короче, ведь процессоры Comet Lake спроектированы с расчётом на десятиядерный дизайн.

Однако на скорости работы памяти и L3-кеша более низкая частота Uncore всё-таки сказывается. Достаточно просто сопоставить практические латентности, измеренные у Core i7-11700K и Core i7-10700K тестом AIDA64 Cachemem.

Core i7-11700K, DDR4-3600 Gear 1

Core i7-10700K, DDR4-3600

Оперативная память и кеш-память третьего уровня у Core i7-11700K работают с несколько более высокими задержками, а L3-кеш к тому же проигрывает ещё и по практической пропускной способности.

Но здесь можно усмотреть и положительные моменты, в первую очередь тот, что контроллер памяти в Core i7-11700K работает так же, как и у старшего Core i9-11900K. Например, в случае с DDR4-3600 SDRAM, с которой мы проводили тесты, контроллер Core i7-11700K выставил быстрый синхронный режим Gear 1, и всё работало совершенно стабильно. То есть, несмотря на то, что в официальной спецификации для Core i7-11700K поддержка DDR4-3200 заявляется только в медленном режиме Gear 2, в действительности его контроллер памяти не отличается от контроллера памяти Core i9-11900K, и синхронный режим Gear 1 с высокоскоростной памятью (с частотой как минимум до DDR4-3733) работает без проблем.

⇡#Потребление и температуры: всё ли ужасно?

После знакомства с Core i9-11900K о тепловых и энергетических характеристиках процессоров Rocket Lake сложилось крайне негативное впечатление. Но старший восьмиядерник явно подвели повышенные до предела частоты, а модель серии Core i7, где Intel не стала гоняться за максимально возможной производительностью, кажется, не должна быть столь прожорливой и горячей. Однако эта гипотеза нуждается в более подробной проверке.

На следующих графиках приведены результаты сравнения моментального энергопотребления Core i7-11700K, Core i7-10700K и Ryzen 7 5800X при прохождении трёх различных тестов: при рендеринге процессором в Blender 2.91, в стресс-тесте Prime95 30.3 с включёнными AVX2-инструкциями и в игре Horizon Zero Dawn.

Как ни крути, Rocket Lake оказывается прожорлив от рождения. То, насколько сильно грелся Core i9-11900K, было связано с его заводским разгоном через технологию Adaptive Boost лишь отчасти. Заметный вклад вносит и сама микроархитектура Cypress Cove, что хорошо видно по потреблению Core i7-11700K, который под нагрузкой работает не на 5,1 ГГц, как старший собрат, а на более спокойных 4,6 ГГц. Тем не менее и в рендеринге в Blender, и в интенсивно использующем AVX2-инструкции тесте Prime95 новый Core i7-11700K потребляет больше, чем восьмиядерный процессор Intel прошлого поколения, на весомые 40-45 Вт.

Наличие на представленных графиках показателей потребления восьмиядерного Ryzen 7 5800X ещё сильнее усугубляет недоумение от аппетитов Core i7-11700K. В Blender актуальному процессору AMD требуется в полтора, а в Prime95 – в два раза меньше электроэнергии, чем исследуемому процессору серии Rocket Lake.

Немного иная ситуация наблюдается лишь в игре, где нагрузка на процессор принципиально легче. Но даже и там на фоне среднего потребления Ryzen 7 5800X и Core i7-10700K около 90-95 Вт новый Core i7-11700K требует все 120 Вт.

Вместе с потреблением мы измерили и температуры процессоров при прохождении ими тех же тестов. Это измерение представляет отдельный интерес, потому что температурный режим зависит не только от тепловыделения CPU, но и от эффективности теплоотвода, который прямо связан как с качеством термоинтерфейса под процессорной крышкой, так и с площадью самого полупроводникового кристалла. Например, с гигантского кристалла Rocket Lake снимать тепло проще, чем с полупроводникового кристалла Comet Lake, который поменьше. А охлаждение CCD-чиплета процессора Ryzen 7 5800X, который меньше Rocket Lake в три c половиной раза, — вообще целая проблема. Для охлаждения всех трёх процессоров мы использовали одну и ту же систему жидкостного охлаждения, и результаты получились следующими.

Неоспоримым антилидером по температурам выступает Ryzen 7 5800X. При тяжёлых нагрузках его ядра уверенно выходят на максимальный для этого процессора уровень температуры в 90 градусов. В игре его температурный режим получше, но нагрев всё равно доходит до 75 градусов. На этом фоне Core i7-11700K кажется даже холодным: в Blender его температура лишь немного выходит за 70-градусную отметку, а в Horizon Zero Dawn и вовсе держится около 55 градусов. Нагрев Core i7-11700K выше 80 градусов можно увидеть лишь в случае AVX2-нагрузки в Prime95. Иными словами, если судить по температурам, то Core i7-11700K лишь немного горячее предшественника и с тем уровнем тепловыделения, который свойственен этому процессору, вполне можно мириться.

⇡#Разгон

Важным вопросом, который во многом определяет привлекательность Core i7-11700K, является то, может ли он работать на тех же тактовых частотах, что и флагманский Core i9-11900K. Предполагается, что Intel использует для представителей серии Core i7 кремний с меньшими токами утечки, а это может означать, что такие процессоры при увеличении напряжения могут хуже наращивать свой частотный потенциал. Отчасти это оказалось верным и для нашего экземпляра Core i7-11700K – нам удалось добиться стабильного функционирования этого CPU лишь на 5,0 ГГц, в то время как флагман получилось разогнать до частоты на 100 МГц выше.

Впрочем, разница не столь велика, и в любом случае оверклокеры смогут получить от Core i7-11700K несколько дополнительных процентов производительности, что максимально приблизит его по быстродействию к Core i9-11900K. Для разгона Core i7-11700K мы корректировали его питание в режиме Offset, посредством которого кривая напряжений была поднята на 0,05 В. Функция Load-Line Calibration – противодействие Vdroop – была при этом переведена в состояние Level 4. При таких настройках процессор не имел проблем в тестах стабильности.

Отметим, что при разгоне до 5,0 ГГц тестирование стабильности в Prime95 доводило температуру Core i7-11700K до 90 градусов, а потребление — до 280 Вт. И это — работа без AVX-инструкций. Их исполнение в Rocket Lake приводит к существенному росту тепловыделения, поэтому, чтобы избежать перегрева, нужно использовать понижающие поправки к коэффициенту умножения CPU.

Так, для AVX/AVX2-инструкций частоту пришлось ограничить величиной 4,8 ГГц, а для AVX-512 – 4,6 ГГц. Зато в этом случае перегрев Core i7-11700K уже не грозил.

Как видно по приведённому скриншоту, температура разогнанного Core i7-11700K при исполнении AVX2-нагрузки в Prime95 находится около 100-105 градусов, что можно считать приемлемым для тяжёлого стресс-теста.

При этом ни на секунду не стоит забывать, что речь идёт о разгоне изначально очень горячего процессора, выполненного по 14-нм техпроцессу. Его потребление и тепловыделение в разгоне легко может переваливать через границу в 300 Вт. И для того чтобы отвести такое количество тепла, требуется высокопроизводительная система охлаждения. Например, в наших оверклокерских экспериментах применялась СЖО компании EKWB, и рассчитывать, что подобного разгона можно было бы достигнуть с воздушным кулером, не следует.