现在,以酷睿i9系列命名的英特尔新一代CoreX高端处理器终于迎来了第一款实际产品—Corei9-7900X。
10核心20线程设计、14nm+生产工艺,全新的Skylake-X核心,一系列各种酷炫的技术指标都凸显出酷睿i9平台的强大力量。
那么在性能上,它是否真的能击败各路豪杰,成为当前消费级处理器市场上的最强王者呢?MESH网格联合14nm+,酷睿i9处理器技术简析专为发烧级平台打造的新一代CoreX系列处理器总共包括9款产品,由1款i5、3款i7,以及5款i9产品组成,以酷睿i9系列命名的处理器自然属于其中的顶级产品。
其中Corei5-7640X和Corei7-7740X采用的是KabyLake-X核心架构,其他CoreX系列处理器则全部采用Skylake-X核心架构。
在2017年7月《微型计算机》刊中,我们已经连续对新一代CoreX系列处理器里的Corei7-7740X、Corei7-7820X处理器进行过评测。
而本次登台亮相的Corei9-7900X处理器虽然是酷睿i9处理器中的“最低端”产品(注:其他4款酷睿i9处理器离上市仍有一定时间,且详细技术规格尚未公布),但其技术规格却已经能与之前的消费级处理器王者:Corei7-6950X匹敌,甚至更强。
其主要技术特色有以下几点:1、10核心20线程设计,这一基础规格与在本文截稿时售价仍在12000元左右的Corei7-6950X相同。
但有所不同的是,Corei9-7900X的预计售价为7499元,比Corei7-6950X便宜了很多。
2、Skylake-X架构采用14nm+生产工艺。
经过英特尔几年来的努力,第二代3D-TriGate晶体管架构和升级后的14nm+生产工艺,让基于Skylake-X架构的处理器在核心数出现了爆发式增长,其核心数最高达到了18个。
同时,14nm+生产工艺也为基于Skylake-X架构的处理器带来了更高的起始频率,此外Corei7-7820X、Corei9-7900X还拥有最新的TurboBoostMAXTechnology3.0技术,允许处理器在执行只调用1~2个核心的任务时,工作频率最高可提速到4.5GHz。
而Corei7-6950X虽然也采用14nm工艺生产,但最高加速频率只有4.0GHz。
3、我们知道,上一代CoreX处理器采用了Broadwell-E核心,各个处理器核心的连接是通过一组封闭的RingBus环形总线。
简单地说,所有处理器核心、内存控制器、PCIe控制器都是通过环形总线连接在一起。
各个核心间要进行通讯,通过这组总线就可达成。
不过问题也来了,如果两颗核心间隔太远,在至强E7V424核心处理器架构图中,如左上与右下两颗呈对角线关系的处理器核心要互相访问,那么需要通过两组环形总线,经过大约11个传输节点,延迟显然不低。
尤其是在现在核心数越来越多的处理器上,这个问题将非常显著。
因此新一代CoreX系列处理器采用了Skylake-X核心,核心间的连接则是通过MESH网格片上互联拓扑结构。
简单地说,各个处理器核心,以及内核里的PCIe、内存控制器、I/O设备以一个类似于2维数组的形式排列,组成一个矩阵。
每个核心与周围的2~4个核心或传输节点直接相连。
这类排列方式带来的好处是显而易见的—处理器核心间的通讯有更多可变的访问路径,可以像下棋一样跳过中间一些其他不相干的节点。
以本页的技术架构图为例,在这颗28核心处理器中,其内部呈对角线关系、两颗最远的处理器核心如想进行通讯,那么在MESH架构中,我们的访问路径可以选择先经过矩阵底部的6颗核心,再穿过矩阵右侧的4个单元,只需要通过10个传输节点就可实现互访,核心数更多,访问延迟反而更低。
▲相对于环形总线架构(上图),MESH架构(下图)的采用大幅降低了运算核心间的互访延迟,非常适用于核心数众多的多核处理器。
不过三级缓存的访问延迟则有所增加,因此Skylake-X处理器大幅提升了二级缓存容量。
不过MESH架构也不是十全十美的,首先在核心数较少的处理器中它难以发挥出较大的作用,特别是10核心及10核心以内的处理器,毕竟不管怎么规划路径,传输节点就那么几个,较双向环形总线也不会有什么优势。
还有一个比较麻烦的问题,在环形总线架构中,处理器核心的三级缓存就像一个大家共有的湖泊,各个处理器核心都围绕在这个湖泊周围,可以直接“放水”、“饮水”即共享三级缓存数据。
而在MESH架构中,由于处理器的各个核心、功能模块都是呈矩阵式排列,每个处理器核心又都配有自己的二级、三级缓存,因此三级缓存的共享将比较麻烦。
还是以呈对角线关系的这两颗核心为例,如果它们要共享三级缓存资料,那么也需要通过这10个传输节点才能实现。
因此为避免缓存共享带来延迟的增加,新一代CoreX处理器又带来了第4个变化。
4、扩大二级缓存,即强调各个核心独立完成任务,Corei7-7820X、Corei9-7900X内每颗处理器核心的二级缓存从Broadwell-E处理器的256KB大幅提升到1MB,达到之前的4倍。
这可以帮助运算核心尽量从二级缓存中获得数据,减少二级缓存未命中的机率。
而三级缓存的作用则被大大降低,主要用于存放溢出数据。
同时容量也从Broadwell-E处理器的每核心2.5MB大幅削减到1.375MB。
5、其他方面,Skylake-X处理器支持AVX-512指令集,可以让处理器每周期计算512bit位宽的浮点数,大幅提升处理器的并行运算能力,不过当前消费级软件对这一指令集的支持还很少。
此外,Skylake-X处理器还提升了内存控制器的性能,在2017台北电脑展上,一些酷睿i9系统甚至展示了DDR44133×8,即8条DDR4内存同时超频到DDR44133的能力。
首套10核心酷睿i9系统大赏规格参数板型:ATX处理器接口:LGA2066芯片组:IntelX299内存插槽:DIMM×8(最高支持DDR43600128GB)(只插四根内存时最高支持DDR4400064GB)扩展插槽:PCIe3.0x16×2、PCIe3.0x8×1、PCIe3.0x4×1、PCIe3.0x1×2、M.2×2、U.2×1、SATA6Gb/s×7网络芯片:IntelI219-V千兆有线网卡+IntelI211千兆有线网卡+高通QCA61x4A无线网卡音频芯片:RealtekS1220A音频芯片背板接口:USB3.1Gen2Type-C×1、USB3.1Gen2Type-A×3、USB3.0Gen1×4、USB2.0×4、RJ-45×2、S/PDIF×1、虚拟8声道音频接口参考价格:4599元本次我们将通过来自华硕的X299主板:PRIMEX299-DELUXE对Corei9-7900X处理器进行测试。
为了有力地支持像Corei9-7900X这样的高端多核心处理器,PRIMEX299-DELUXE主板采用了优秀的做工用料。
首先其处理器供电部分采用了8相CPU核心供电设计,每相供电电路搭配最大可承载60A电流的国际整流器公司IR3555MPowIRstage一体式封装MOSFET,也就是说8相供电电路最大可承载480A电流,因此即便Corei9处理器的核心数量提升到18颗,但应对Corei9200W以内的TDP可以说也绰绰有余。
此外处理器供电部分还搭配了可在105℃环境温度下工作10000小时的日系黑金固态电容、全封闭电感。
▲由IR3555MPowIRstage一体式封装MOSFET、10K黑金电容等高品质元件组成的8相供电电路。
而PRIMEX299-DELUXE主板最有特色的是在主板散热器上配备了名为LiveDash的OLED显示屏,玩家可通过它方便地掌握系统温度、CPU频率、风扇转速等信息。
▲主板上的LiveDash的OLED显示屏,可显示各种信息,包括系统温度、CPU频率、风扇转速甚至报错信息等主板实时信息。
▲为M.2SSD提供了大型散热片,可有效降低M.2SSD的温度。
网络方面,值得一提的是,该主板板载了支持802.11ad协议的高通QCA61x4A无线网卡,其理论传输速度可达4600Mbps,远远高于802.11ac的1300Mbps。
当然这需要用户采用同样支持802.11ad协议的路由器或其他无线设备,才能发挥出相应的性能。
值得一提的是,这款主板还附赠华硕ThunderboltEX3扩展卡,它可为玩家提供1个传输带宽达40Gbps的雷电3接口、1个USB3.1Type-A接口以及1个MiniDPIN接口。
▲双天线802.11ad无线网络模块,理论传输速度可达4600Mbps。
▲华硕ThunderboltEX3扩展卡,可为玩家提供1个传输带宽40Gbps的雷电3接口。
处理器方面,由于接口从LGA2011变为LGA2066,因此从外观上看,Corei9-7900X与Corei7-6950X也有很大的不同。
新一代CoreX处理器最大的特点是处理器右上角多了一个RFID/NFC近场识别芯片。
英特尔目前没有对这一芯片的作用进行任何解释,业内普遍认为该芯片的作用可能是用于工厂生产管理,或者是一种新的防伪技术。
此外从极限玩家的处理器开盖测试来看,新一代CoreX处理器内部仍然采用硅脂导热,并没有使用导热系数更高的钎焊材料。
两款处理器的背面也有很大不同,处理器的电阻、电容排列方式都不一样。
那么在性能上,首套10核心酷睿i9系统到底将为我们带来怎样的惊喜呢?▲Corei9-7900X(左)与Corei7-6950X(右)正反面对比,可见Corei9-7900X处理器最明显的不同就是处理器正面右上角的保护盖缺了一块,并多出了一个小小的黑色RFID/NFC近场识别芯片。
打响排位战,我们如何测试本次测试最大的目的就是在技术规格、配置相近的情况下,检验新一代高端CoreX处理器的性能是否优于上一代产品。
因此首先我们将通过基准性能、应用性能、游戏性能、处理器温度以及平台功耗这几大板块来进行Corei9-7900X与Corei7-6950X的对比测试,同时,我们将对Corei9-7900X这款处理器进行超频测试,以考察它拥有怎样的超频潜力和超频性能。
此外在性能测试部分,我们还会加入Corei7-7820X8核心处理器、Corei7-7700K4核心处理器进行对比,以了解像10核心这样的多核处理器对于普通消费者来说是否具备实用意义,在性能体验上有多大的优势。
测试平台一览主板:华硕PRIMEX299-DELUXE、ROGRAMPAGEVEDITION10、ROGSTRIXZ270FGAMING处理器:Corei9-7900X、Corei7-6950X、Corei7-7820X、Corei7-7700K内存:芝奇TridentZDDR432GB内存套装(8GB×4)硬盘:海盗船240GBSATASSD+东芝饥饿鲨512GBSATASSD+希捷1TBHDD显卡:ROG-STRIX-GTX1080TI-O11G-GAMING散热器:海盗船H110水冷散热器电源:长城巨龙1250W电源组建测试平台时,除了前面为大家介绍的华硕PPRIMEX299-DELUXE主板之外,我们还为测试平台采用了芝奇TridentZDDR43600内存、GeForceGTX1080Ti显卡(ROG-STRIX-GTX1080TI-O11G-GAMING),以完全消除显示性能瓶颈,并搭配海盗船H110水冷散热器。
需要说明的是,虽然我们搭配的是DDR43600内存,但并不能保证每个平台一定可以运行在这一频率下,毕竟每款处理器对内存的支持不一样。
因此在平台调试阶段,我们就发现,Corei9-7900X的内存支持能力的确优于Corei7-6950X,前者可以轻松实现DDR43600×4,而后者在RAMPAGEⅤEDITION10这样的高端X99主板上,也只能实现最高DDR43400×4。
所以,最后在测试阶段,Corei7-6950X平台的实际内存运行频率为DDR43400,其他三个平台的内存运行频率则均可达到DDR43600,均以各自所能发挥出的最大内存性能进行测试,而不是像其他第三方测试,统一固守在保守的DDR42133频率。
对于普遍采用高频内存的高端玩家来说,这样的测试没有任何参考价值。
处理器性能测试测试点评:首先从处理器基准性能测试来看,Corei9-7900X不论是多线程性能,还是单线程性能相对于Corei7-6950X都有大幅的提升。
我们认为根本原因在于其工作频率的大幅提升。
从测试中的观察来看,在大部分测试时间并不长的多线程测试中,Corei9-7900X、Corei7-7820X的实际工作频率都可以达到4.0GHz,而Corei7-6950X只有3.5GHz左右。
在SuperPi运算、CPU-Z1.80处理器单线程性能测试中,新一代CoreX处理器的频率则可瞬间提升到4.4GHz~4.5GHz,Corei7-6950X最高也只能达到4.0GHz左右。
因此不仅Corei9-7900X全面战胜了Corei7-6950X,甚至8核心的Corei7-7820X处理器凭借频率优势,在不少测试中都超过或接近于Corei7-6950X。
值得一提的是,在单线程性能方面,只有2000多元的Corei7-7700K仍拥有统治地位,秘密就在于不论是单线程还是多线程测试,其实测工作频率均为4核心全速4.5GHz。
内存与缓存性能测试▲Corei9-7900X内存与缓存性能▲Corei7-7820X内存与缓存性能▲Corei7-6950X内存与缓存性能▲Corei7-7700K内存与缓存性能测试点评:首先从缓存性能上来看,就如我们对MESH架构的分析一样,新一代CoreX处理器的三级缓存访问延迟相对于Corei7-6950X有一定的增加。
哪怕自己的独立二级缓存、内存访问延迟也明显高于前代产品。
不过新一代CoreX处理器体现出了另一大优势,缓存带宽、内存带宽都有大幅提升。
原因是上代处理器的所有功能模块都挂靠在一组环形总线上,以固定路径传输包括CPU、缓存、内存在内的所有数据。
而这组环形总线的带宽显然是有限的,各个子模块所能分到的带宽必然不会太多。
在MESH矩阵架构中,每个功能模块则是四通八达地互相连接,有上下左右多条传输路径,带宽自然可以得到大幅提升。
应用性能测试测试点评:软件应用测试的结果与处理器性能测试的结果非常类似—Corei9-7900X在图片处理、音视频转码、图形渲染、数据压缩乃至PCMark8的网页浏览、视频编辑的所有应用测试都战胜了Corei7-6950X,我们认为主要原因还是在于工作频率。
Corei9-7900X、Corei7-7820X在进行如渲染、转码、压缩多线程应用的实际工作频率都可以达到4.0GHz,而Corei7-6950X在进行这些应用时的工作频率只有3.5GHz左右。
同样在执行图片处理、网页浏览这类单线程应用时,处理器的频率则可提升到4.4~4.5GHz,相对于Corei7-6950X有大约500MHz的频率优势,因此Corei9-7900X的表现自然更胜一筹。
值得注意的是,虽然只有四颗核心,但Corei7-7700K凭借全速4.5GHz的表现,依然在比较依靠单线程性能的图片处理、PCMark8测试中小幅领先。
游戏性能测试测试点评:游戏测试则给我们带来了完全不一样的结果,除了在《古墓丽影:崛起》中,Corei9-7900X相对于Corei7-6950X有一定优势外,在其他游戏中,Corei9-7900X的平均运行帧速都比Corei7-6950X略低,这是怎么回事呢?事实上,先于国内媒体拿到酷睿i9处理器的国外媒体也发现了这个问题,并就此向英特尔官方进行了咨询,如德国的GAMESTAR网站。
他们表示了解到的原因就是与总线架构相关—即Broadwell-E采用的环形总线目前在游戏中较MESH网格互连架构有一定优势。
不过对于MESH架构为何会影响游戏性能,现在尚无明确的技术解释。
当然,Corei9-7900X在游戏中落后于Corei7-6950X的幅度并不算高,帧速差距均在10fps以内,在游戏中并不会有明显的体现。
另一方面从测试中也可以看到,如果只是玩游戏,像Corei7-7700K这样的高频率四核心处理器仍然是最佳选择,毕竟目前绝大部分游戏不会调用超过8个运算线程。
凭借其全速4.5GHz的频率优势,Corei7-7700K处理器拥有最高的游戏运行帧速。
处理器满载功耗与温度测试测试点评:我们还测试了Corei9-7900X、Corei7-6950X两款处理器在满载状态下的测试平台功耗(注:不包括显示器功耗),以及处理器温度,两个测试数值均在各处理器运行Prime95In-placelargeFFTS30分钟烤机时测得。
而结果基本在我们的预料之中,由于处理器频率更高,因此Corei9-7900X测试平台的功耗要略高于Corei7-6950X,多了约17W。
不过得益与14nm+生产工艺,虽然Corei9-7900X的频率更高,但它的满载温度却反而还要低一些,只有60℃,比Corei7-6950X低了4℃。
▲在Corei9-7900X满载(默认频率搭配DDR43600内存)运行半小时后,华硕PRIMEX299-DELUXE主板供电电路的最高温度只有73.2℃,供电电路区域的平均温度仅64℃。
同时从我们对华硕PRIMEX299-DELUXE主板的观察来看,也是如此。
借助主板做工优秀的8相供电电路,以及Corei9-7900X仅仅140W的TDP,这款10核心20线程处理器在满载状态下,也没有给主板带来明显的压力。
Corei9-7900X满载运行半小时后,华硕PRIMEX299-DELUXE主板供电电路的最高温度只有73.2℃,供电电路区域的平均温度仅64℃,可以轻松地支持高端Skylake-X处理器满载运行。
游戏性能大幅提升,处理器超频能力测试既然Corei9-7900X处理器在默认状态下的满载温度并不高,那么它的频率是否还有一定的提升空间呢?接下来,借助华硕PRIMEX299-DELUXE主板丰富的BIOS调节项目,我们还在主板BIOS中对Corei9-7900X处理器进行了超频尝试。
由于开放了倍频,因此对Corei9-7900X的超频非常简单。
首先我们需要在BIOS中将CPULOADLINECALIBRATION(防掉压功能)的等级设定为Level5,等级设定得越高,处理器核心电压在满载情况下的波动幅度就越小,不会出现电压达不到设定电压的情况,超频稳定性就能得到更好的保障。
▲华硕PRIMEX299-DELUXE主板BIOS提供了丰富的调节项目,对Skylake-X处理器的超频非常简单,首先将CPULOADLINECALIBRATION(防掉压功能)的等级设定为Level5。
接下来将CPUCoreRatio(处理器倍频)设定为我们的期望值,例如想超频到4.5GHz,那么这里就需要设置为“45”。
然后由于提升了频率,我们还必须相应地提高处理器的核心电压,需要在CPUCoreVoltage项目中设定新的电压。
经过我们的多次尝试来看,如将Corei9-7900X的满载工作电压由默认的1.079V提升到1.21V后,该处理器的10颗核心均可提升到4.5GHz下,并无错完成以上所有性能测试。
但问题是,在4.5GHz下Corei9-7900X难以通过Prime95烤机测试,一旦烤机时间多于15分钟,处理器的温度就会迅猛上升到90℃以上,出现关机或降频现象,即便是水冷散热器也难以压制。
▲接下来设定处理器的倍频,如要超频到4.4GHz,这里就需要设置为“44”。
▲最后设置处理器的电压即可,在使用普通风冷、水冷散热器超频时,我们建议处理器电压不要超过1.2V,否则处理器会在满载状态下产生巨大的热量。
因此要想完全保证Corei9-7900X的超频稳定性,其工作电压、频率必须再小幅下调—它最终可通过Prime95半小时烤机测试的超频频率与Corei9-7820X相同,仍为4.4GHz,工作电压只需小幅提升到1.15V即可。
搭配海盗船H110水冷散热器超频到4.4GHz时,Corei9-7900X的满载温度也不是太高,大约在79℃左右,仍属于可以接受的范围。
测试平台处理器满载功耗则上升了约40W,达到368W。
如搭配一块TDP在250W的GeForceGTX1080TI,那么玩家至少需要采用一台额定功率在700W左右的电源,才能保证处理器超频后对电源的需求。
从测试成绩来看,Corei9-7900X超频后在多线程应用、游戏应用上的提升非常大。
其中Handbrake4K视频转1080pH.265耗时缩短了8s,SiSoftwareSandra算数处理器性能测试提升了足足32GOPS。
同时更具意义的是游戏的平均运行帧速有较大的提升,如《尘埃拉力赛》的帧速较超频前提升了近30fps;而像《蝙蝠侠:阿甘起源》这类严重依赖处理器性能的游戏,其平均运行帧速更提高了多达37fps。
在《杀手6》、《奇点灰烬》、《杀出重围:人类分裂》这些游戏中也有3~10fps的提升。
整体游戏性能已经实现对Corei7-6950X、Corei7-7700K的赶超。
▲Corei9-7900X在4.4GHz、搭配水冷散热器的情况下,可以通过Prime95半小时烤机测试的能力远远优于Corei7-6950X。
原因在于在多线程运算、游戏应用中,Corei9-7900X大部分时间的工作频率都在4.0GHz或以内,而超频后,处理器的所有核心不论在任何应用中,其频率都工作在4.4GHz,性能自然会得到大幅提升。
不过在单线程运算上,由于Corei9-7900X通过TurboBoostMAXTechnology3.0技术在默认设置下就可将频率提升到最高4.5GHz,因此对于单线程运算来说,超频没有帮助。
略有遗憾,但可胜任的当前“最强王者”综合以上测试来看,我们认为Corei9-7900X处理器的表现还是值得称赞的。
这是目前一款非常有吸引力的处理器。
价格比上代旗舰便宜了近4500元,却能在多项处理器测试、日常应用软件中的表现对Corei7-6950X实现大幅超越。
至少在竞争对手AMDThreadRipper处理器上市之前,在ThreadRipper处理器的性能公开之前,Corei9-7900X都是高端消费级处理器市场中一款性价比较为诱人的利器。
唯一的遗憾就是在默认频率下,游戏性能相对于Corei7-6950X有小幅落后。
MESH架构到底为什么会影响游戏性能的发挥呢?从之前的理论测试来看,该架构存在的一个问题首先是缓存、内存延迟有较大提升。
而在本文最后,我们还加入了SiSoftwareSandra多内核效率测试。
测试结果也非常类似,多向网格状传输总线的采用大幅提升了核心间的传输带宽,但MESH网格架构降低核心间传输延迟的作用却没有看到,Corei9-7900X、Corei7-7820X的内联核延迟反而是参测处理器中最高的,Corei9-7900X的内联核延迟比Corei7-6950X高了足足18ns。
我们分析原因可能还是在于MESH网格架构更适用于10核心以上、甚至20核心以上的超多核心处理器。
在10核心及10核心以内的处理器核心间数据传输效率上,MESH网格架构可能反而不如环形总线。
毕竟最终结果就是基于环形总线的Corei7-7700K延迟最低,Corei7-6950X紧随其后。
而这一因素再加上缓存、内存延迟的优势可能帮助Corei7-7700K、Corei7-6950X拥有更好的游戏性能。
▲Corei9-7900X的内联核带宽是最高的,但MESH网格架构的延迟优势却没有在这颗10核心处理器上发挥出来。
当然不必恐慌的是,14nm+生产工艺的采用,让Corei9-7900X具备了更好的超频能力。
只要采用像华硕PRIMEX299-DELUXE这类做工较好的X299主板,它便拥有在4.5GHz下稳定运行大部分应用、游戏的能力,在4.4GHz下通过Prime95烤机测试的稳定性,已远远超过了Corei7-6950X的超频能力。
水冷散热环境下,Corei7-6950X如想在4.0GHz以上的频率通过Prime95烤机测试,几乎是不可能的。
因此通过超频,Corei9-7900X可以有效弥补其在默认环境下游戏性能的不足,在大部分游戏性能上实现对Corei7-6950X的反超。
▲最新消息显示,其他Corei9处理器将在今年8月、10月陆续上市。
而Corei9-7900X(7499元)加上华硕PRIMEX299-DELUXE主板(4599元)的总成本却仅与一颗Corei7-6950X相当,最终在各项性能、游戏体验、性价比上都实现了赶超,将Corei9-7900X称为新一代的“最强王者”并不为过。
只是在同样采用超多核心设计,即将上市的AMDRyzenThreadRipper处理器面前,Corei9-7900X处理器的王者之位又能坐多久?是否能保住呢?在尚未发布的14、16、18核心酷睿i9处理器上,MESH网格架构的优势是否能体现出来?新一代CoreX处理器的威力能够得到彻底爆发吗?不要走开,请继续关注《微型计算机》评测室,多款新一代处理器大型评测专题即将为您一一奉上。