Обзор Core i9-13900K: агрегат на 350 Ватт (на самом деле нет)

Intel давно отказалась от подхода «тик-так» в разработке, но тем не менее, его отголоски всё ещё можно уловить при выпуске компанией новых продуктов. Например, на смену Alder Lake, который не совсем вписывался в этот принцип и привнёс сразу и новый техпроцесс, и новую архитектуру, пришло новое поколение Raptor Lake, имеющее явные признаки промежуточного технологического шага «оптимизация». Эта стадия стала популярным методом совершенствования процессоров ещё во времена господства архитектуры Skylake, и Intel не отказывается от неё и сегодня. Но есть важное отличие: теперь оптимизационные шаги связаны не столько с желанием максимально растянуть жизненный цикл старых разработок, сколько с ростом темпа смены поколений CPU.
Raptor Lake — уже третье семейство десктопных процессоров Intel с начала 2021 года, и было бы странно ожидать от него каких-то кардинальных нововведений. В то же время Raptor Lake — далеко не такая «оптимизация», как та, к которой прибегала компания, получая Coffee Lake и Comet Lake из Kaby Lake. На этот раз подход Intel куда основательней, и Raptor Lake — не просто Alder Lake с дополнительными вычислительными ядрами.
С одной стороны, Raptor Lake действительно унаследовал все основные черты Alder Lake. Это основанный на тех же принципах гибридный процессор, собранный с использованием производительных и энергоэффективных ядер с такой же, что и раньше, микроархитектурой. Более того, он предназначен для экосистемы LGA1700 и полностью совместим со старыми материнскими платами и поддерживает как DDR5-, так и DDR4-память. С другой стороны, у Raptor Lake серьёзно выросли тактовые частоты, что связано с улучшениями технологического процесса Intel 7. К тому же новый процессор получил удвоенное количество E-ядер и, кроме того, у всех его ядер увеличился объём кеш-памяти второго уровня.
Таким образом, хотя Raptor Lake и нельзя назвать полномасштабным обновлением, в нём есть достаточный набор преимуществ как для мало-, так и для многопоточных нагрузок. И это значит, что с точки зрения пользователя Raptor Lake должен быть лучше Alder Lake буквально везде: и в ресурсоёмких приложениях для создания и обработки контента, и в игровой нагрузке. Насколько значительны эти улучшения с практической точки зрения, мы и проанализируем в этом материале.
#Производительные и энергоэффективные ядра Raptor Lake
Начиная поиски глубинных различий Raptor Lake и Alder Lake, стоит уточнить, что производятся они по одному и тому же технологическому процессу Intel 7, то есть по 10-нм нормам (полное название техпроцесса — 10 nm Enhanced SuperFin). Более того, ядра, лежащие в основе Raptor Lake, тоже нельзя назвать новыми: это даже не редизайн, а скорее то, что называют словом «рефреш». Фактически, все внутренние усовершенствования в новом CPU затрагивают исключительно кеш-память и контроллер DDR4/DDR5, но не касаются других функциональных блоков. В этом смысле Raptor Lake можно было бы назвать даже не новым кодовым именем, а проще — Alder Lake 2.0.
Однако при отсутствии явных микроархитектурных изменений производительные ядра Raptor Lake в сравнении с ядрами Golden Cove процессоров Alder Lake получили гораздо более высокую тактовую частоту. И это связано с имеющими место эволюционными улучшениями в технологическом процессе. Хотя разрешение литографии не изменилось, при производстве Raptor Lake применяется оптимизированная версия технологии Intel 7 с SuperFin-транзисторами третьего поколения, которые отличаются сниженным сопротивлением канала. Это позволило инженерам Intel пересмотреть зависимость частоты ядер от их напряжения и в конечном итоге добиться повышения тактовых частот без заметного роста напряжения питания. Описывая новую зависимость, Intel указывает, что при равной частоте Raptor Lake может использовать на 50 мВ меньшее напряжение по сравнению с Alder Lake, а при равном напряжении его частота может быть выше на 200 МГц.
Просуммировав эти улучшения, инженерам удалось довести максимальную частоту производительных ядер Raptor Lake до 5,8 ГГц — величины, превышающей предельную частоту Alder Lake на 600 МГц! Заодно выросла частота и энергоэффективных ядер — она доведена до 4,3 ГГц, что выше, чем у Alder Lake, на 400 МГц.
Оптимизированный техпроцесс позволил не только поднять частоты, но и увеличить транзисторный бюджет, который был израсходован на увеличение количества вычислительных ядер. В то время как кристалл Alder Lake содержал восемь производительных и восемь энергоэффективных ядер, в Raptor Lake число энергоэффективных ядер удвоилось. Иными словами, без смены технологических норм Intel сделала первые процессоры гражданского назначения с 24 ядрами (16 из которых — энергоэффективные).
Однако всё это не прошло бесследно для энергопотребления и тепловыделения. В то время как тепловой пакет старших Raptor Lake остался на 125-Вт отметке, границу их максимального энергопотребления пришлось отодвинуть до 253 Вт. И это значит, что новые процессоры Intel – самые прожорливые потребительские CPU за всю историю.
Впрочем, не нужно думать, что Raptor Lake – это накаченный дополнительными ядрами и разогнанный Alder Lake. Есть у новых процессоров и заметные внутренние улучшения: все ядра Raptor Lake получили увеличенный L2-кеш. Если говорить о производительных ядрах Golden Cove, то на каждое такое ядро теперь приходится по 2 Мбайт кеш-памяти второго уровня, что в 1,6 раза превышает объём L2-кеша P-ядер процессоров Alder Lake. Вместе с этим Intel говорит и о новом алгоритме предварительной выборки данных. В итоге новый L2-кеш P-ядер получил 16-канальную ассоциативность (что улучшило его эффективность), но возросшую с 15 до 16 тактов латентность.
Увеличился в объёме и L2-кеш энергоэффективных ядер Gracemont. В Alder Lake на каждые четыре ядра приходился объединённый 2-Мбайт кластер кеш-памяти второго уровня. В Raptor Lake размер этого кластера увеличен до 4 Мбайт. Таким образом, с точки зрения общего объёма L2-кеша Intel смогла добиться двукратного превосходства над процессорами Ryzen 7000. Однако по суммарному объёму кеш-памяти процессоры Intel всё ещё отстают от конкурентов. L3-кеш в Raptor Lake не изменился, и на каждое P-ядро или четвёрку E-ядер приходится по 3 Мбайт кеш-памяти третьего уровня. Следовательно, самая старшая версия процессора семейства Raptor Lake с ядерной формулой 8P + 16E располагает 36-Мбайт L3-кешем.
Попутно Intel смогла нарастить частоту кольцевой шины. В Alder Lake под нагрузкой она работала на 3,6 ГГц, а в Raptor Lake её частота доходит до 4,4 ГГц. Однако это не привело к увеличению скорости L3-кеша или к снижению задержек межъядерного взаимодействия, а лишь компенсировало появление дополнительных узлов на кольцевой шине, необходимых для дополнительных E-ядер.
Всё это видно на графиках теста CacheMem: по латентности L2 и L3 кеш-памяти Raptor Lake уступает и Alder Lake, и Zen 4 почти на всём диапазоне размеров блоков. Но при этом нельзя не заметить положительное влияние увеличения кеш-памяти второго уровня.
В дополнение к перечисленным изменениям Intel добавила в Raptor Lake поддержку более скоростных типов памяти. Теперь LGA1700-процессоры стали официально совместимы не только с DDR5-4800, но и с DDR5-5200 и даже с DDR5-5600. Причём в реальности контроллер памяти Raptor Lake способен на гораздо большее. Производители оверклокерской памяти с прицелом на новые CPU уже предлагают серийные комплекты DDR5-8000, а текущий подтверждённый рекорд разгона памяти, установленный на Raptor Lake, — DDR5-11130.
Увеличение кеш-памяти и рост числа ядер ожидаемо раздули полупроводниковый кристалл Raptor Lake. Его площадь достигла 257 мм2, что превосходит площадь кристалла Alder Lake примерно на 24 %.
Однако Raptor Lake не стал самым большим потребительским процессором Intel: восьмиядерные Rocket Lake, которые производились по 14-нм техпроцессу, достигали по площади 281 мм2. Тем не менее совершенно очевидно, что ещё раз увеличить количество ядер в планируемых процессорах Raptor Lake Refresh без перехода на более современную производственную технологию уже будет невозможно.
#Модельный ряд Raptor Lake
На данный момент Intel выпустила только первую группу процессоров, входящих в семейство Raptor Lake, — оверклокерские модели с шестью и восемью P-ядрами, нацеленные на аудиторию энтузиастов. Всего таких моделей три: Core i9-13900K, Core i7-13700K и Core i5-13600K, но к ним прилагается ещё три аналогичных KF-варианта без интегрированной графики.
В сравнении с представителями семейства Alder Lake новые оверклокерские Raptor Lake имеют такое же число P-ядер. Но число E-ядер удвоилось у всех трёх новинок. Флагманский Core i9-13900K получил ядерную формулу 8P + 16E, Core i7-13700K с формулой 8P + 8E оказался аналогом Core i9-12900K, а Core i5-13600K стал 14-ядерником со схемой 6P + 8E.
Вместе с увеличенным числом ядер новые процессоры получили и повышенные частоты. Самый сильный, 600-МГц рывок совершил флагманский Core i9, но и процессоры попроще тоже работают на более высоких скоростях. В итоге даже Core i5 и Core i7 в турборежиме перескакивают через 5-ГГц планку. И более того, старший вариант Alder Lake, Core i9-12900K, оказался превзойдён по частотам не только новым флагманом, но и субфлагманским процессором Core i7-13700K, который формально находится на более низкой ступеньке иерархии.
Ядра/ потоки
Частота P-ядер
(база/ турбо), ГГц
Частота E-ядер
(база/ турбо), ГГц
L3-кеш, Мбайт
Графика
TDP/ MTP, Вт
Цена
i9-13900K
24 (8P+16E)/32
3,0/5,8
2,2/4,3
36
UHD 770
125/253
$589
i9-12900KS
16 (8P+8E)/24
3,4/5,5
2,4/3,9
30
UHD 770
150/241
$813
i9-12900K
16 (8P+8E)/24
3,2/5,2
2,4/3,9
30
UHD 770
125/241
$648
i7-13700K
16 (8P+ 8E)/24
3,4/5,4
2,5/4,2
30
UHD 770
125/253
$409
i7-12700K
12 (8P+4E)/20
3,6/5,0
2,7/3,8
25
UHD 770
125/190
$450
i5-13600K
14…
Подробнее на https://7ooo.ru/group/2022/12/12/482-obzor-core-i9-13900k-agregat-na-350-vatt-na-samom-dele-net-grss-161691261.html