i9-10900K против i9-9900K: что можно выжать из новых Intel Core на старой архитектуре

Чуть больше года прошло с того момента, как я тестировал совершенно новенькие Intel Core i9-9900K. Но время идёт, всё меняется, и вот уже Интел выпустил свежую линейку процессоров 10-го поколения Intel Core i9-10900K. Какие сюрпризы готовят нам эти процессоры и правда ли всё меняется — поговорим об этом прямо сейчас.

Comet Lake-S

Кодовое название 10-го поколения процессоров Intel Core — Comet Lake. И да, это по-прежнему 14 нм. Очередной рефреш Skylake, который сами Интел называют «эволюцией». Их право. Пусть называют, как хотят. А мы пока поглядим, что изменилось в новом поколении в сравнении с прошлым, девятым. И узнаем, далеко ли i9-10900K ушёл от i9-9900K. Итак, погнали по пунктам.

Смена сокета

Сокет LGA 1151 (Socket H4) был разработан в 2015 году и продержался целых 5 лет, успев повидать аж четыре поколения процессоров, что в общем-то не свойственно компании Интел, которая любит менять сокет раз в два года. Правда, стоит заметить, что компания с лихвой компенсировала этот момент несовместимостью между новыми/старыми процессорами и чипсетами…

Да, ничто не вечно под луной, и Интел одновременно с выходом 10-го поколения выкатила новый сокет — LGA 1200 (Socket H5). Несмотря на то, что он совместим по монтажным отверстиям (75 мм) с уже действующими системами охлаждения, призрачная надежда на то, что их не придётся менять, растворилась после первых предварительных тестов. Но об этом далее.

Больше ядер, выше частота

Уже традиционный для Интел выход из ситуации с нанометрами: если не меняешь техпроцесс, то добавь ядер и подними частоты. Сработал и в этот раз.
Процессору Intel i9-10900K накинули два ядра, соответственно, 4 потока в Hyper-threading (HT). В итоге общее количество ядер увеличилось до 10, а количество потоков — до 20.

Так как техпроцесс не изменился, требования по теплоотводу, или TDP, изменились с 95 Вт до 125 Вт — то есть больше, чем на 30%. Напомню, что это показатели при работе всех ядер на базовой частоте. Охладить эту «жаровню» воздухом совсем непросто. Желательно использовать систему водяного охлаждения (СВО). Но и тут есть нюанс.

Если базовая частота нового процессора поднялась всего на 100 МГц — с 3,6 до 3,7, то с Турбобустом стало всё интереснее. Если помните, то i9-9900K в Турбобусте способен выдавать 5 ГГц на одно ядро (редко на два), 4,8 ГГц — на два, оставшиеся пашут на частоте 4,7 ГГц. В случае с i9-10900K одно ядро теперь работает на 5,1-5,2 ГГц, а все остальные на 4,7 ГГц. Но на этом в Интел не остановились.

Кроме уже привычной технологии Turbo Boost, появился мегасупертурбобуст. Официально он называется Thermal Velocity Boost (TVB). Надо заметить, что эту технологию внедрили ещё в восьмом поколении Intel Core, но заполучили её только избранные представители. Например, лично мне известны i9-9980HK и i9-9880H.

Суть технологии заключается в том, что при определённой температуре процессора, частота одного или нескольких ядер поднимается выше Турбобуста. Значение добавленной частоты зависит от того, насколько рабочая температура процессора ниже максимальной. Максимальная частота ядер процессора с включенной технологией Intel Thermal Velocity Boost достигается при рабочей температуре не выше 50°C. В результате, в режиме TVB, тактовая частота одного ядра поднимается до 5,3 ГГц, а остальных ядер — до 4,9 ГГц.

Так как в новом поколении ядер стало на два больше, в состоянии максимального авторазгона всеми видами «бустов» эта «печка» выделяет до 250 Вт, а это уже вызов даже для системы водяного охлаждения (СВО), особенно в компактном исполнении корпуса, без выноса водоблока…

Про ядра рассказали, про частоты объяснили, про сокет посетовали, пойдём дальше. К основным изменениям можно добавить слегка увеличенный кэш L3 и поднятую частоту поддерживаемой оперативной памяти — с DDR-2666 до DDR4-2933. Вот в общем-то и всё. Интел даже встроенное графическое ядро не обновил. Объём оперативки тоже не изменился, те же 128 Гб перешли по наследству от прошлого поколения. То есть как всегда с рефрешами: накинули ядер и частот, правда, ещё и сокет сменили. Больше никаких существенных изменений, по крайней мере, в разрезе серверов, нет. Предлагаю перейти к тестированию и посмотреть, как изменилась производительность нового поколения в сравнении с прошлым.

Тестирование

В тестировании участвуют два процессора линейки Intel Core:

• Девятое поколение i9-9900K
• Десятое поколение i9-10900k

Тактико-технические характеристики платформ

Процессоры Intel i9-9900K

• Материнская плата: Asus PRIME Q370M-C
• Оперативная память: 16 Гб DDR4-2666 MT/s Kingston (2 шт.)
• SSD-накопитель: 240 Гб Patriot Burst (2 шт. в RAID 1 — привычка, выработанная годами).

Процессоры Intel i9-10900K

• Материнская плата: ASUS Pro WS W480-ACE
• Оперативная память: 16 Гб DDR4-2933 MT/s Kingston (2 шт.)
• SSD-накопитель: 240 Гб Patriot Burst 2 штуки в RAID 1.

В обеих конфигурациях используется одноюнитовые платформы с водяным охлаждением. Но есть нюанс… Чтобы не потерять частоты TVB и нормально «завести» Intel i9-10900K, пришлось собрать мощную кастомную систему водяного охлаждения (далее СВО) для платформы с десятым поколением Core. Это потребовало некоторых усилий (и немалых), но зато такое решение позволило нам при самых пиковых нагрузках получить стабильные 4,9 ГГц в каждое ядро, не переходя температурный порог в 68 градусов. Поклон героям-кастомизаторам.

Тут позволю себе некоторое отступление от темы и поясню, что такой подход к делу продиктован исключительно прагматическими соображениями. Мы находим технические решения, которые выдают максимум производительности при минимальной утилизации стойки, получая при этом адекватную стоимость. При этом мы не занимаемся разгоном «железа» и используем только тот функционал, который был заложен разработчиками аппаратного обеспечения. Например, штатные разгонные профили, если платформа вообще имеет таковые. Никакого ручного выставления таймингов, частот, напряжений. Что позволяет нам избежать разного рода сюрпризов. Как, собственно, и предварительное тестирование, которое мы проводим до того, как отдать готовые решения в руки клиентов.

Тестируем всегда в одноюнитовых конфигурациях тоже неслучайно — такого тестирования вполне достаточно для того, чтобы убедиться в надёжности найденного решения. В итоге клиент получает проверенное оборудование и максимум скорости по минимальной цене.

Возвращаясь к нашим i9-10900K, отмечу, что температура ни одного из сравниваемых процессоров не поднималась выше 68 градусов. А это значит, что решение при прочих достоинствах имеет ещё и хороший разгонный потенциал.

Программная часть: ОС CentOS Linux 7 x86_64 (7.8.2003).
Ядро: UEK R5 4.14.35-1902.303.4.1.el7uek.x86_64
Внесённые оптимизации относительно штатной установки: добавлены опции запуска ядра elevator=noop selinux=0
Тестирование производилось со всеми патчами от атак Spectre, Meltdown и Foreshadow, бэкпортироваными в данное ядро.

Тесты, которые использовали

1. Sysbench
2. Geekbench
3. Phoronix Test Suite

Подробное описание тестов

Тест Geekbench

Пакет тестов, проводимых в однопоточном и многопоточном режиме. В результате выдаётся некий индекс производительности для обоих режимов. В этом тесте мы рассмотрим два основных показателя:

• Single-Core Score — однопоточные тесты.
• Multi-Core Score — многопоточные тесты.

Единицы измерения: абстрактные «попугаи». Чем больше «попугаев», тем лучше.

Тест Sysbench

Sysbench — пакет тестов (или бенчмарков) для оценки производительности разных подсистем компьютера: процессор, оперативная память, накопители данных. Тест многопоточный, на все ядра. В этом тесте я замерял один показатель: CPU speed events per second — количество выполненных процессором операций за секунду. Чем выше значение, тем производительнее система.

Тест Phoronix Test Suite

Phoronix Test Suite — очень богатый набор тестов. Почти все представленные тут тесты — многопоточные. Исключение составляют лишь два из них: однопоточные тесты Himeno и LAME MP3 Encoding.

В этих тестах чем показатель больше, тем лучше.

1. Многопоточный тест John the Ripper для подбора паролей. Возьмём криптоалгоритм Blowfish. Измеряет количество операций в секунду.
2. Тест Himeno — линейный решатель давления Пуассона, использующий точечный метод Якоби.
3. 7-Zip Compression — тест 7-Zip с использованием p7zip с интегрированной функцией тестирования производительности.
4. OpenSSL — это набор инструментов, реализующих протоколы SSL (Secure Sockets Layer) и TLS (Transport Layer Security). Измеряет производительность RSA 4096-бит OpenSSL.
5. Apache Benchmark — тест измеряет, сколько запросов в секунду может выдержать данная система при выполнении 1 000 000 запросов, при этом 100 запросов выполняются одновременно.

А в этих если меньше, то лучше — во всех тестах измеряется время его прохождения.

1. C-Ray тестирует производительность CPU на вычислениях с числами с плавающей запятой. Этот тест является многопоточным (16 потоков на ядро), будет стрелять 8 лучами из каждого пикселя для сглаживания и генерировать изображение 1600x1200. Измеряется время выполнения теста.
2. Parallel BZIP2 Compression — тест измеряет время, необходимое для сжатия файла (пакет .tar исходного кода ядра Linux) с использованием сжатия BZIP2.
3. Кодирование аудиоданных. Тест LAME MP3 Encoding выполняется в один поток. Измеряется время прохождения теста.
4. Кодирование видеоданных. Тест ffmpeg x264 — многопоточный. Измеряется время прохождения теста.

Результаты тестирования

i9-10900K лучше предшественника аж на 44%. На мой взгляд, результат просто шикарный.



Разница в однопоточном тесте всего 6,7%, что в общем-то ожидаемо: разница между 5 ГГц и 5,3 ГГц, — те самые 300 МГц. Это как раз 6%. А разговоров-то было :-)



Но зато в многопоточном тесте «попугаев» у новинки почти на 33% больше. Здесь важную роль сыграл TVB, который мы смогли почти на максимум использовать с кастомной СВО. В пике температура в тесте не поднималась выше 62 градусов, а ядра работали на частоте 4,9 ГГц.



Разница 52,5%. Так же, как и в тестах Sysbench и многопоточном Geekbench, столь значительный отрыв достигается за счёт СВО и TVB. Температура самого горячего ядра — 66 градусов.



В этом тесте разница между процессорами разных поколений составляет 35,7%. И это тот самый тест, который 100% времени держит процессор под максимальной нагрузкой, прогревая его до 67-68 градусов.



97,8%. Вероятность почти двукратного превосходства за счёт 2-х ядер и немного мегагерц «крайне мала». Поэтому результат больше похож на аномалию. Предполагаю, что тут имеет место либо оптимизация самого теста, либо оптимизация процессора. А может, и то, и другое. Опираться на результаты этого теста в данном случае не будем. Хотя показатель впечатляет.



А вот здесь я совершенно точно уверен, была сделана оптимизация в самом тесте. Это доказывают и повторные тесты AMD Ryzen, которые проходят его значительно лучше, при том, что Рязани не настолько сильны в однопоточных тестах. Поэтому преимущество в 65% в зачёт не пойдёт. Но не рассказать об этом было просто нельзя. Тем не менее, один пишем — два в уме держим.



Разница между поколениями — 44,7%. Тут всё по-честному, так что результат засчитываем. Ведь это именно тот тест, в котором выжимается максимальная производительность в однопоточной нагрузке. С одной стороны, здесь видна проделанная работа по доработке и оптимизации ядра — рефреш рефрешем, но что-то под капотом явно оптимизировали. С другой стороны, такие результаты могут говорить о том, что выжать максимум в прошлый раз в этом же тесте с i9-9900K нам не удалось. Ваши мысли по этому поводу буду рад прочитать в комментариях.



Десятое поколение уверенно обгоняет девятое на 50,9%. Что вполне себе ожидаемо. Тут рулят ядра и частота, добавленные Интел i9-10900K.



Разница между поколениями — 6,3%. На мой взгляд, результат довольно спорный. В будущих статьях я подумываю вообще отказаться от этого теста. Дело в том, что в системах с более чем 36 ядрами (72 потоками) тест вообще не проходит со штатными настройками, а разницу в результатах приходится иногда считать по третьему знаку после запятой. Ну будем посмотреть. Поделиться своим мнением по этому поводу можете в комментариях.



Разница на 28%. Тут никаких сюрпризов, аномалий и оптимизаций не замечено. Чистый рефреш и не более того.



i9-10900K обгоняют i9-9900K на 38,7%. Как и в случае с результатами предыдущего теста разница ожидаемая и хорошо показывает реальный отрыв между процессорами на одной микроархитектуре.



Итак, подведем итоги. В целом ничего неожиданного — i9-10900K обходит своего предшественника i9-9900K во всех тестах. Что и требовалось доказать. Цена этому — тепловыделение. Если присматриваете новый процессор для домашнего использования и собираетесь выжимать из десятого поколения Core максимум производительности, рекомендую заранее подумать о системе охлаждения, потому что одних кулеров тут будет маловато.
Или приходите к нам за дедиками. Готовое решение на хорошей платформе и с очень приличной СВО, которое ко всем прочим достоинствам, как мы выяснили, имеет еще и разгонный потенциал.