Обзор процессора Intel Core i9-10900K: Skylake пошёл на пятый срок

⇡#Описание тестовых систем и методики тестирования

С учётом стоимости и характеристик Core i9-10900K, вопросов о том, каким из имеющихся на рынке процессоров его следует противопоставлять, практически не возникает. Основной соперник для массового десятиядерного процессора Intel – двенадцатиядерный Ryzen 9 3900X, но кроме него мы включили в тесты и два других флагманских CPU компании AMD – Ryzen 9 3950X и Ryzen 7 3800X. Также со стороны Intel в тест был вовлечён предшественник Core i9-10900K — восьмиядерный процессор Core i9-9900K. И для полноты картины мы включили в тестирование 12-ядерный процессор из сегмента HEDT, Core i9-10920X.

В конечном итоге список задействованных в тестировании комплектующих получился таким:

• Процессоры:
  • AMD Ryzen 9 3950X (Matisse, 16 ядер + SMT, 3,5-4,6 ГГц, 64 Мбайт L3);
  • AMD Ryzen 9 3900X (Matisse, 12 ядер + SMT, 3,8-4,6 ГГц, 64 Мбайт L3);
  • AMD Ryzen 7 3800X (Matisse, 8 ядер + SMT, 3,9-4,5 ГГц, 32 Мбайт L3);
  • Intel Core i9-10920X (Cascade Lake-X, 12 ядер + HT, 3,5-4,8 ГГц, 19,25 Мбайт L3);
  • Intel Core i9-10900K (Comet Lake, 10 ядер + HT, 3,7-5,3 ГГц, 20 Мбайт L3);
  • Intel Core i9-9900K (Coffee Lake Refresh, 8 ядер + HT, 3,6-5,0 ГГц, 16 Мбайт L3).
• Процессорный кулер: Noctua NH-D15.
• Материнские платы:
  • ASRock X570 Taichi (Socket AM4, AMD X570);
  • ASRock Z390 Taichi (LGA1151v2, Intel Z390);
  • ASUS ROG Maximus XII Hero (Wi-Fi) (LGA1200, Intel Z490);
  • ASUS ROG Strix X299-E Gaming II (LGA2066, Intel X299).
• Память:
  • 2 × 8 Гбайт DDR4-3600 SDRAM, 16-16-16-36 (G.Skill Trident Z RGB F4-3600C16D-16GTZR);
  • 4 × 8 Гбайт DDR4-3600 SDRAM, 16-16-16-36 (G.Skill Trident Z RGB F4-360016Q-32GTZR).
• Видеокарта: NVIDIA GeForce RTX 2080 Ti (TU102, 1350/14000 МГц, 11 Гбайт GDDR6 352-бит).
• Дисковая подсистема: Samsung 970 EVO Plus 2TB (MZ-V7S2T0BW).
• Блок питания: Thermaltake Toughpower DPS G RGB 1000W Titanium (80 Plus Titanium, 1000 Вт).

Обычно мы сравниваем процессоры с настройками, принятыми производителями плат «по умолчанию», поскольку в таком режиме эксплуатирует процессоры подавляющее большинство пользователей. Однако для Core i9-10900K тестирование было проведено с двумя вариантами настроек частот и потребления: в случае действия заданных спецификацией ограничений по потреблению PL1 = 125 Вт, PL2 = 250 Вт (на диаграммах этот вариант обозначен как 125W) и без них.

Все сравниваемые процессоры были протестированы с памятью, работающей в режиме DDR4-3600 с настройками таймингов по XMP.

Тестирование выполнялось в операционной системе Microsoft Windows 10 Pro (v1909) Build 18363.476 с использованием следующего комплекта драйверов:

• AMD Chipset Driver 2.04.04.111;
• Intel Chipset Driver 10.1.31.2;
• NVIDIA GeForce 445.87 Driver.

Описание использовавшихся для измерения вычислительной производительности инструментов:

Комплексные бенчмарки:

• Futuremark PCMark 10 Professional Edition 2.1.2177 – тестирование в сценариях Essentials (обычная работа среднестатистического пользователя: запуск приложений, сёрфинг в интернете, видеоконференции), Productivity (офисная работа с текстовым редактором и электронными таблицами), Digital Content Creation (создание цифрового контента: редактирование фотографий, нелинейный видеомонтаж, рендеринг и визуализация 3D-моделей).
• 3DMark Professional Edition 2.11.6846 — тестирование в сцене Time Spy Extreme 1.0.

Приложения:

• 7-zip 19.00 — тестирование скорости архивации. Измеряется время, затрачиваемое архиватором на сжатие директории с различными файлами общим объёмом 3,1 Гбайт. Используется алгоритм LZMA2 и максимальная степень компрессии.
• Adobe After Effects CC 2020 17.0.1 – тестирование скорости рендеринга анимационного ролика. Измеряется время, затрачиваемое системой на обсчёт в разрешении 1920 × 1080@30fps заранее подготовленного видеоролика.
• Adobe Photoshop CC 2020 21.0.2 — тестирование производительности при обработке графических изображений. Измеряется среднее время выполнения тестового скрипта Puget Systems Adobe Photoshop CC Benchmark 18.10, моделирующего типичную обработку изображения, сделанного цифровой камерой.
• Adobe Photoshop Lightroom Classic СС 9.1 – тестирование производительности при пакетной обработке серии изображений в RAW-формате. Тестовый сценарий включает постобработку и экспорт в JPEG с разрешением 1920 × 1080 и максимальным качеством двухсот 16-мегапиксельных изображений в RAW-формате, сделанных цифровой камерой Fujifilm X-T1.
• Adobe Premiere Pro CC 2020 14.0 — тестирование производительности при нелинейном видеомонтаже. Измеряется время рендеринга в формат YouTube 4K проекта, содержащего HDV 2160p30 видеоряд с наложением различных эффектов.
• Blender 2.82a – тестирование скорости финального рендеринга в одном из популярных свободных пакетов для создания трёхмерной графики. Измеряется продолжительность построения финальной модели pavillon_barcelona_v1.2 из Blender Benchmark.
• Corona 1.3 – тестирование скорости рендеринга при помощи одноимённого рендерера. Для измерения производительности используется стандартное приложение Corona 1.3 Benchmark.
• Microsoft Visual Studio 2017 (15.9.17) – измерение времени компиляции крупного MSVC-проекта – профессионального пакета для создания трёхмерной графики Blender версии 2.79b.
• Stockfish 11 – тестирование скорости работы популярного шахматного движка. Измеряется скорость перебора вариантов в позиции «1q6/1r2k1p1/4pp1p/1P1b1P2/3Q4/7P/4B1P1/2R3K1 w».
• SVT-AV1 v0.8.3 — тестирование скорости транскодирования видео в перспективный формат AV1. Для оценки производительности используется исходный 1080p@50FPS AVC-видеофайл, имеющий битрейт около 30 Мбит/с.
• Topaz Video Enhance AI v1.2.1 – тестирование производительности в основанной на ИИ программе для улучшения детализации видео. В тесте используется исходное видео в разрешении 320×240, которое увеличивается в два раза с использованием модели Artemis-HQ: P, HQ, MC.
• V-Ray 4.10.03 – тестирование производительности работы популярной системы рендеринга при помощи стандартного приложения V-Ray Benchmark Next.
• x265 3.2+9 10bpp — тестирование скорости транскодирования видео в формат H.265/HEVC. Для оценки производительности используется исходный 2160p@24FPS AVC-видеофайл, имеющий битрейт около 42 Мбит/с.

Игры:

• Assassin’s Creed Odyssey. Разрешение 1920 × 1080: Graphics Quality = Ultra High. Разрешение 3840 × 2160: Graphics Quality = Ultra High.
• Civilization VI: Gathering Storm. Разрешение 1920 × 1080: DirectX 12, MSAA = 4x, Performance Impact = Ultra, Memory Impact = Ultra. Разрешение 2560 × 1440: DirectX 12, MSAA = 4x, Performance Impact = Ultra, Memory Impact = Ultra.
• Far Cry 5. Разрешение 1920 × 1080: Graphics Quality = Ultra, HD Textures = On, Anti-Aliasing = TAA, Motion Blur = On. Разрешение 3840 × 2160: Graphics Quality = Ultra, Anti-Aliasing = Off, Motion Blur = On.
• Gears 5. Разрешение 1920 × 1080: Default Quality = Ultra. Разрешение 3840 × 2160: Default Quality = Ultra.
• Hitman 2. Разрешение 1920 × 1080: DirectX 12, Super Sampling = 1.0, Level of Detail = Ultra, Anti-Aliasing = FXAA, Texture Quality = High, Texture Filter = Anisotropic 16x, SSAO = On, Shadow Maps = Ultra, Shadow Resolution = High. Разрешение 3840 × 2160: DirectX 12, Super Sampling = 1.0, Level of Detail = Ultra, Anti-Aliasing = FXAA, Texture Quality = High, Texture Filter = Anisotropic 16x, SSAO = On, Shadow Maps = Ultra, Shadow Resolution = High.
• Shadow of the Tomb Raider. Разрешение 1920 × 1080: DirectX12, Preset = Highest, Anti-Aliasing = TAA. Разрешение 3840 × 2160: DirectX12, Preset = Highest, Anti-Aliasing = Off.
• Total War: Three Kingdoms. Разрешение 1920 × 1080: DirectX 12, Quality = Ultra, Unit Size = Extreme. Разрешение 3840 × 2160: DirectX 12, Quality = Ultra, Unit Size = Extreme.
• World War Z. Разрешение 1920 × 1080: DirectX11, Visual Quality Preset = Ultra. Разрешение 3840 × 2160: DirectX11, Visual Quality Preset = Ultra.

Во всех игровых тестах в качестве результатов приводится среднее количество кадров в секунду, а также 0,01-квантиль (первая перцентиль) для значений FPS. Использование 0,01-квантиля вместо показателей минимального FPS обусловлено стремлением очистить результаты от случайных всплесков производительности, которые были спровоцированы не связанными напрямую с работой основных компонентов платформы причинами.

⇡#Производительность в комплексных тестах

Комплексный тест PCMark 10, который претендует на то, чтобы стать индикатором производительности систем в повседневных задачах, явно даёт понять, что новый десятиядерник Intel сделал заметный шаг вперёд по сравнению с Core i9-9900K. Но нужно иметь в виду, что приложения, на которых построен этот тест, невозможно отнести к числу требовательных к вычислительной производительности, поэтому прирост объясняется отнюдь не добавлением в Core i9-10900K дополнительных ядер Skylake, а скорее косвенными факторами. В их числе — рост тактовых частот и увеличение размера доступной кеш-памяти третьего уровня.

В то же время 3DMark Time Spy Extreme, хотя и носит характер игрового теста, более зависим от вычислительной мощности процессоров. И он показывает, что добавление к Core i9-9900K двух дополнительных ядер позволило Intel догнать актуальное 12-ядерное предложение конкурента, Ryzen 9 3900X. Однако вместе с тем 3DMark не может выявить различие в производительности Core i9-10900K с включёнными и отключёнными лимитами потребления, что несколько выхолащивает полученный результат. Дело в том, что нагрузки, создаваемые 3DMark, носят краткосрочный характер, и 10-ядерный процессор исполняет их на максимальной частоте, проецируя на диаграммы некую идеальную картину.

⇡#Производительность в приложениях

Процессоры с архитектурой AMD Zen 2 с самого начала очень выигрышно смотрелись в ресурсоёмких приложениях для создания и обработки цифрового контента. Поэтому априори можно было быть уверенным в том, что десяти ядер, имеющихся у Core i9-10900K, ему не хватит, чтобы совладать с 12-ядерным Ryzen 9 3900X. И результаты тестирования показывают, что так оно и получилось. Даже если десятиядерник Intel работает с отменёнными лимитами энергопотребления, он всё равно проигрывает Ryzen 9 3900X в большинстве приложений. Причём отставание может быть очень внушительным и составлять и 10, и 15, и даже 20 %.

В итоге получается, что, хотя Core i9-10900K по быстродействию в приложениях превосходит Core i9-9900K где-то на четверть, относительно предложений AMD он занимает не слишком завидное место в промежутке между Ryzen 9 3900X и Ryzen 7 3800X.

Качественно иной результат наблюдается лишь единожды — в программе Topaz Video Enhance AI, которая занимается улучшением детализации видео с применением методов машинного обучения. В ней Core i9-10900K оказывается даже быстрее, чем 16-ядерный Ryzen 9 3950X. Но почему так, догадаться несложно: эта программа построена на базе фреймворка OpenVINO, разработанного компанией Intel. Впрочем, тем и хороши процессоры с архитектурой Skylake: количество программного обеспечения, специально оптимизированного под них, значительно выше.

Тесты в приложениях позволяют сделать и ещё один важный вывод: отключение установленных лимитов потребления (если это позволяет система охлаждения) — весьма действенный способ увеличения производительности. Разница в быстродействии Core i9-10900K в двух вариантах конфигурации может достигать 10-15 %.

Рендеринг:

Обработка фото:

Работа с видео:

Перекодирование видео:

Компиляция:

Архивация:

Шахматы:

⇡#Производительность в играх

⇡#Тесты в разрешении 1080p

Новый Core i9-10900K уверенно отбирает звание лучшего игрового процессора у прошлого флагмана Intel, восьмиядерного Core i9-9900K. Однако наивно было бы считать, что это произошло из-за добавления пары дополнительных ядер. Для современных игр и восьми ядер больше чем достаточно. Помогает же Core i9-10900K перехватить место лидера очередное увеличение тактовых частот и расширение объёма L3-кеша. Подобным приёмом пыталась воспользоваться и AMD, реализовав в последнем поколении Ryzen кеш-память третьего уровня объёмом 32 или 64 Мбайт (так называемый GameCache), но Intel пока выигрывает на этом поле. Хотя ёмкость L3-кеша в Core i9-10900K составляет всего 20 Мбайт, он заметно быстрее, что обусловлено применением в любых последователях Skylake для объединения компонентов CPU в единое целое высокоэффективной кольцевой шины с минимальными задержками.

В результате, если говорить о частоте кадров в разрешении Full HD, Core i9-10900K стал быстрее предшественника в среднем на 3-4 %. Соответственно, увеличился отрыв нового предложения Intel и от флагманских процессоров AMD для массового сегмента. Превосходство Core i9-10900K над Ryzen 9 3900X (и Ryzen 9 3950X тоже) достигло 15 % по средней частоте кадров и 17 % — по минимальной. И это — довольно весомый аргумент в пользу новинки Intel, поскольку в ближайшем будущем нас ожидает выход очередного поколения графических карт, процессорозависимость которых очевидно станет выше.

⇡#Тесты в разрешении 2160p

Тестирование в разрешении 4K мы проводим главным образом для того, чтобы поклонники процессоров AMD понимали: хотя представители серии Ryzen хуже подходят для игровых нагрузок, с современным поколением графических карт это не очень-то и заметно. С ростом разрешения разрыв между процессорами ожидаемо сокращается, так как основная нагрузка начинает ложиться на видеокарту. А это значит, что игровая производительность в 4K вряд ли может стать тем фактором, который способен повлиять на выводы о превосходстве тех или иных процессоров.

И действительно, в таком разрешении средний разрыв в производительности Core i9-10900K и Ryzen 9 3900X составляет лишь 3-5 %. Правда, в некоторых случаях, например в Hitman 2, World War Z или даже в Assassin's Creed: Odyssey, 12-ядерный процессор AMD умудряется проиграть новому игровому лидеру более 10 % с точки зрения минимального FPS, что уже довольно существенно.

⇡#Энергопотребление

Ситуация с экономичностью Core i9-10900K двоякая. Ясно, что если потребление этого процессора искусственно ограниченно пределом в 125 Вт, то и система на его основе будет относительно энергоэффективной. Однако нужно понимать, что соответствующий предел PL1, даже если он активирован, включается лишь по прошествии некоторого времени с момента возникновения высокой вычислительной нагрузки. Первые же 30-40 секунд Core i9-10900K использует предел PL2, который разрешает ему развивать вдвое большие аппетиты. Поэтому величины потребления системы, указанные на диаграмме для Core i9-10900K (125W) — процессора, ограниченного заложенными в его спецификацию рамками TDP, — вступают в силу лишь по прошествии первого этапа, в течение которого потребление принципиально выше. Иными словами, даже зажатый по TDP процессор Core i9-10900K всё равно временами стремится к значениям, полученным для «безлимитного» варианта эксплуатации CPU.

Казалось бы, при настройках пределов энергопотребления по умолчанию Core i9-10900K демонстрирует образцовую энергоэффективность, требуя электроэнергии меньше, чем все конкурирующие продукты. Но проблему с высоким нагревом это не отменяет. В номинальном режиме Intel позволяет Core i9-10900K кратковременно потреблять до 250 Вт. А это значит, что, несмотря на относительную экономичность данного процессора на длинных дистанциях, он всё равно нуждается в высококачественном охлаждении, поскольку ему присущи значительные всплески тепловыделения, которые могут происходить при резких изменениях характера вычислительной нагрузки.

Кроме того, в целях получения максимальной производительности многие наверняка будут эксплуатировать новый десятиядерник со снятыми пределами потребления, а при таком сценарии Core i9-10900K превращается в очень горячий процессор, система на основе которого при высоких вычислительных нагрузках будет требовать даже больше, чем похожая конфигурация с актуальным 16-ядерным CPU компании AMD. А если говорить про алгоритмы, решаемые с активным применением AVX-инструкций, то в них Core i9-10900K способен по потреблению вплотную приблизиться к таким монстрам, как 64-ядерный Threadripper 3990X.

⇡#Выводы

В ответ на мощный натиск, который развила AMD после того, как в её распоряжении появилась прогрессивная микроархитектура Zen 2, у компании Intel всё ещё не находится никаких убедительных аргументов. Но несмотря на то, что многострадальный 10-нм техпроцесс пока недостаточно хорош, чтобы Intel решилась применять его для выпуска массовых производительных процессоров, она явно не хочет сдаваться. Выпущенные по старой 14-нм технологии и основанные на ядрах Skylake пятилетней давности новые процессоры Comet Lake-S всё равно представляют собой шаг вперёд по сравнению с Coffee Lake-S: они действительно стали лучше предшественников по многим параметрам, и в первую очередь по быстродействию.

В результате старший представитель серии, Core i9-10900K, о котором мы говорили сегодня, забрал у Core i9-9900K звание лучшего игрового процессора и довольно неплохо на его фоне проявил себя в разнообразных ресурсоёмких задачах. Но есть и неприятная проблема – энергопотребление и тепловыделение, которые выросли до такой степени, что смириться с ними будет уже не так-то просто. Хочешь не хочешь, но для Core i9-10900K придётся специально подбирать высокоэффективные системы охлаждения, что, естественно, потребует дополнительных финансовых затрат. Образно говоря, Intel заставляет почувствовать себя в шкуре оверклокеров обычных пользователей: задумываться о качественном охлаждении и достаточном электропитании системы придётся теперь не только энтузиастам, а всем обладателям флагманских LGA1200-процессоров. В этой связи напрашиваются даже определённые параллели между Core i9-10900K и памятными финальными процессорами AMD Vishera вроде FX-9590, в которых AMD выжимала частоты под 5 ГГц, закрывая глаза на подбирающееся к 300-ваттной отметке энергопотребление.

Кроме того, у Core i9-10900K есть ряд других, более мелких минусов. Например, Intel так и не реализовала поддержку скоростного интерфейса PCI Express 4.0, хотя устройства, которые могут выиграть от его использования, появятся на рынке в самое ближайшее время. В число недостатков Comet Lake-S справедливо будет записать и отсутствие официальной поддержки DDR4-3200, которая есть в процессорах конкурента. Наконец, определённо расстраивает и ситуация с разгоном, который в случае с Core i9-10900K утратил какой бы то ни было смысл.

Иными словами, проблемы с каждым следующим потомком Skylake становятся всё заметнее и заметнее, и в этом смысле Comet Lake-S представляет собой очень яркую иллюстрацию к тезису о том, что Intel давно пора бы перейти на более новую архитектуру.

Однако поставить в статье финальную точку на этом месте было бы всё-таки несправедливо. Несмотря на многочисленные но, отнять у Comet Lake-S звание лучшего процессора для игр всё-таки невозможно. Благодаря росту тактовой частоты и эффективной внутренней межъядерной топологии Core i9-10900K демонстрирует ещё более высокие показатели FPS по сравнению с предшественником и смотрится при геймерских нагрузках ощутимо увереннее любых конкурирующих продуктов, включая и старшие процессоры AMD Ryzen 9. И это – важный фактор. Осенью на рынке должны появиться новые поколения игровых ускорителей, которые наверняка окажутся более требовательными к процессорной производительности, поэтому те покупатели, которые сделают сейчас ставку на Core i9-10900K, в конечном итоге могут оказаться в выигрыше.

Всё это делает Comet Lake-S в целом и Core i9-10900K в частности крайне неоднозначным продуктом. С одной стороны, процессор имеет очевидные преимущества, с другой – к нему немало серьёзных претензий. Поэтому итоговый вывод придётся сформулировать следующим образом. Для ресурсоёмких задач, связанных с обработкой цифрового контента, 12- и 16-ядерные представители семейства Ryzen 9 остаются более предпочтительным выбором как с точки зрения производительности, так и по энергоэффективности. Но для высокоуровневых игровых систем приобретение именно Core i9-10900K может быть не лишено смысла: здесь всё скорее зависит от того, как вы в целом относитесь к продукции Intel и готовы ли инвестировать в покупку процессора с микроархитектурой пятилетней давности.