Итак, Intel выпустила Skylake Refresh, дав ему имя Kaby Lake. Незначительные оптимизации на уровне кристалла и… новое имя. Каковы процессоры на самом деле – мы вроде бы узнали: с точки зрения производительности на мегагерц они не приносят ничего нового, и старые Skylake сохраняют свою актуальность в полной мере.
Но что произошло с разгонным потенциалом? Изменился ли он? Двенадцатый по счету материал, посвященный исследованию частотного потенциала ЦП и выпускаемый с почти годовым перерывом, мы посвящаем именно им – Intel Kaby Lake.
В принципе, мы стараемся отдавать предпочтение в первую очередь бюджетным решениям, но здесь получилось так, что первой на тестирование, благодаря нашему постоянному партнеру – компании Регард, подоспела партия только самых старших процессоров в семействе – Intel Core i7-7700K. С остальными вышла накладка, постараемся наверстать упущенное позднее.
Маркировка процессоров по сравнению с прошлыми поколениями CPU Intel не изменилась вовсе.
Наиболее важны в ней две строчки – «FPO» и «ATPO»: при объединении (на примере нашего образца – L639G772-00451) они формируют серийный номер. Сама же строка FPO одновременно называется «батчем» («batch code») и именно по нему ориентируются, отбирая процессор при отсутствии доступа к тестовому стенду. Помимо этого, batch code содержит собственно информацию о том, когда и где был изготовлен данный экземпляр:
Все предоставленные для обзора образцы относятся к одной партии, лишь серийные номера идут не подряд:
Для тестирования новых ЦП Intel Kaby Lake была собрана следующая конфигурация:
Программное обеспечение:
На этот раз задач тестирования две:
В скором времени должен выйти полноценный материал, посвященный нюансам разгона Intel Kaby Lake, а пока что просто приведем краткое описание принципов тестирования. Никаких принципиальных отличий от Intel Skylake здесь нет.
Для поиска порога нестабильности использовались OCCT 4.4.2 и LinX 0.7.0 (от Prime 95 временно решено отказаться из-за того, что у данного приложения есть некоторые проблемы совместимости с новыми CPU), а в качестве дополнительного теста использовался 3DMark.
К сожалению, программный пакет OCCT 4.4.2 давно не обновлялся и его способности мониторинга с Intel Kaby Lake оказались ограниченными: правильно фиксируя температуры и напряжения, OCCT 4.4.2 некорректно определяет тактовую частоту процессора в численном выражении, поэтому здесь в качестве подстраховки используется HWMonitor. Сопутствовать им на результирующих скриншотах будет CPU-Z версии 1.78.1 x64.
Продолжительность теста составляет не менее 30 минут – этого времени достаточно для определения примерного потенциала испытуемого, усложнение условий вроде «тестировать не менее нескольких часов, прибавить 0.01 В, снизить частоту на 20 МГц» не обеспечит принципиальной разницы, но при этом само тестирование займет заметно больше времени.
При тестировании на возможность снижения напряжения тактовая частота вручную фиксируется по ее формальному значению в режиме TurboCore для данной модели ЦП, после чего проводятся пробы по снижению CPU Core (CPU VCore). Итоговым считается то напряжение, при котором процессор сохраняет полную стабильность.
При тестировании на разгон устанавливается максимальное напряжение, после чего ищется наивысшая частота, на которой Intel Core i7-7700K сохраняет работоспособность в тестах. После ее нахождения проводится контрольное снижение напряжения на тот случай, если процессор лимитирован именно своим частотным потенциалом.
Немаловажный вопрос – величины напряжений. Какое напряжение при разгоне считать максимально допустимым? Официальных данных на этот счет Intel не предоставляет, в документации компании есть лишь технический диапазон значений VID. Но это лишь технически возможный диапазон, а не безопасные значения. И уже давно оные находятся ниже, нежели технические границы. Проблема осложняется еще и малыми размерами кристалла, и, самое важное, применяемым термоинтерфейсом. Качество последнего таково, что о нем пользователи уже слагают легенды. Оба этих фактора предъявляют серьезные требования к системе охлаждения, а безопасным напряжением CPU Core неофициально считается значение не больше 1.40 В.
Некоторый интерес у пользователей также вызывает значение штатного VID. Для его определения необходимо отключить технологии энергосбережения и Turbo Boost (если есть). Установившееся в результате этого напряжение на процессоре и будет искомым VID. Важность VID заключается в его взаимосвязи с разгонным потенциалом: чем он выше, тем, как правило, до меньших частот разгоняется процессор, хотя бывают и исключения, когда процессор с высоким VID неожиданно показывает отменный разгон.
При тестировании Intel Core i7-7700K довелось отметить одну интересную деталь: даже под очень жесткими тестами вроде LinX процессор сохраняет свою частоту, равной 4500 МГц по всем ядрам. Следовательно, на практике пользователю придется иметь дело с ней, а не формальными 4200 МГц. Это однозначно противоречит спецификациям Intel и практически наверняка является самодеятельностью ASRock.
В итоговой таблице приводятся данные по энергопотреблению и температурам, достигнутым не только в условиях нагрузки OCCT в режиме «малый набор данных», но и во время рендеринга сцены в Blender (общедоступный тест 2.7x Cycles benchmark (Updated BMW)).
Таким образом было выражено стремление получить данные по двум ситуациям: температуры и энергопотребление, достигаемые с помощью синтетических тестов, и те значения, с которыми придется столкнуться при практической эксплуатации – рендеринг, как правило, является одним из самых требовательных к процессору практических приложений.
В итоговой таблице будут приводиться данные по токам именно согласно значениям, полученным на мультиметре, и пониматься под ними будет ток (потребление) на входе подсистемы питания CPU. Не нужно путать это понятие с энергопотреблением самого ЦП – это разные вещи: как и любая другая силовая схема, VRM процессора, преобразующая 12 В от блока питания в нужное ему напряжение, обладает такой характеристикой, как КПД (коэффициент полезного действия) – это разница между потребляемым током на входе и тем, что в итоге получает «потребитель» (в данном случае процессор).
В наиболее качественных схемах величина КПД составляет около 90% (в дешевых материнских платах этот показатель может быть и 80%, и ниже, мало того, нужно помнить, что у элементов подсистемы питания эффективность работы зависит от температуры и с ее ростом падает). Поэтому полученные, например, 12 В (напряжение) х 25 А (сила тока) = 300 Вт не нужно приравнивать к фактическому потреблению процессора. На самом деле, с практической точки зрения это не так принципиально: если неправильно подобрать систему охлаждения CPU, то катастрофы в этом не будет (сработает термозащита), тогда как блок питания (особенно бюджетный, построенный по упрощенной схемотехнике) может оказаться менее терпимым к перегрузкам.
Важная ремарка: перед тем, как слепо копировать описанное, убедитесь в возможностях своей материнской платы. Общепринято за обеспечение работы преобразователей питания ЦП отвечает разъем дополнительного питания ATX. И «+» у этого разъема, как правило, изолирован от остальной силовой части, общая с основным 24-контактным разъемом питания ATX только «земля». Но на бюджетных моделях системных плат, а также в форм-факторе Mini-ITX можно встретиться с ситуацией, где питание не разделено. Такие модели будут работать даже в том случае, если разъем 4/8-pin ATX не подключать вовсе. Разумеется, на таких платах любые замеры будут просто некорректными, ведь часть токов проходит «мимо» – по основному питанию ATX.
Ее роль взяла на себя ASRock Z170 Extreme6. Несмотря на уже целый веер обнаруженных различных «это не баг, это фича» «особенностей», пока что данная модель продолжает трудиться на благо общества. Режим LoadLine Calibration выставлен в положение «Level3», при котором напряжение CPU Core испытывает наименьшие колебания.
Да, Intel Z170 – это не совсем то, что ожидается увидеть в тестировании с Kaby Lake, но тому есть две причины. Первая, исключительно прозаическая – пока что не удалось подобрать новую системную плату. Вторая и, кстати, более основательная – «не очень-то и хочется»: с материнскими платами на базе Intel Z270 пока что творится неразбериха – ряд обозревателей наталкивается на проблемы сниженного быстродействия процессоров Kaby Lake в сравнении со Skylake.
В ряде случаев проблема решается (неожиданно!) переустановкой операционной системы Windows. Но, по отзывам, не всегда. В общем, пока что решено воздержаться от дополнительных трат времени, связанных с поиском и обкаткой новой модели. Тем более что у ASRock Z170 Extreme6 нет проблем ни с пониманием новых процессоров, ни с уровнем производительности в работе с ними – обновления BIOS выходят регулярно и на данный момент на сайте ASRock присутствует уже третья по счету версия, ориентированная на Kaby Lake, P7.20.
Подчеркну особо: момент с установкой операционной системы Windows «с нуля» учтен. Копия операционной системы Windows 10, использовавшаяся в процессе тестов, установлена заново в отдельный раздел на SSD-накопителе, установлены абсолютно все свободно доступные обновления Windows Update, в результате которых версия операционной системы – 14393.693.
Теперь немного о мониторинге напряжений. На прошлом процессорном разъеме Intel LGA 1150 это было головной болью обозревателей: конструктивно практически не отличающийся от предыдущих поколений, он не требовал подвода четырех питающих напряжений (CPU Core, iGPU, VCCIO и VCCSA), ограничиваясь одним, из которого уже сам ЦП посредством собственного встроенного преобразователя получал необходимые ему напряжения. В итоге физический, с помощью дополнительного оборудования, мониторинг можно было полноценно осуществлять только на тех материнских платах, где были выведены специальные контактные площадки.
В случае LGA 1151 компания Intel отказалась от подобных нововведений, а потому снова стало возможным контролировать напряжения напрямую, не веря программному мониторингу, который, как известно, любит демонстрировать различные чудеса. Мониторинг напряжения CPU Core, которым приходилось оперировать в разгоне, осуществлялся посредством подключения щупов мультиметра Mastech MY64 к выводам конденсаторов цепи питания процессора с обратной стороны печатной платы.
Важно: при повторении этого приема не нужно бояться перепутать полярность щупов, в этом случае мультиметр лишь отобразит знак «-» на дисплее. Но старайтесь избегать короткого замыкания, особенно соприкосновения таких «крокодильчиков», как на снимке. Особенно если используется достаточно мощный добротный блок питания. Поверьте на слово: такие «крокодильчики» могут раскаляться в прямом смысле слова, а защита мощного БП не будет срабатывать. Картина, которая способна потрясти воображение неопытного экспериментатора. И надо ли говорить, что это чревато возгоранием?
Для замеров уровня энергопотребления использовался мультиметр DT9205A, который включался в разрыв кабеля дополнительного питания EPS12V (на фотографии, если присмотреться, виден еще и шунт, но в данном случае он отключен и не используется, просто не хотелось «разорять» свой самосборный кабель).
Энергопотребление процессоров Intel Core i7-7700K (как показали тесты, токи не более 12 А) вполне вписывается в лимиты DT9205A (до 20 А), поэтому такой способ замеров безопасен.
Еще одна ремарка: особо любознательным читателям, желающим повторить процедуру замеров самостоятельно, следует взять на заметку тот факт, что далеко не все мультиметры рассчитаны на такие токи, а превышение лимита чревато повреждением прибора, вплоть до возгорания. Причем также нужно обратить внимание на сами провода и щупы – в состоянии «с завода» DT9205A укомплектовывался такими тонкими, что они начинали плавиться уже при токах около 6-8 А – меньше трети от номинала устройства. Это также может привести к возгоранию. Честно говоря, есть сомнения, что и сам мультиметр сможет выдержать токи больше 16-17 А, но проверять не слишком хочется. Будьте аккуратны в своих экспериментах.
Итак, скрестив пальцы, начнем.
Сыграв на понижение напряжения, довелось очень быстро наткнуться на предельную планку: 1.17 В по показаниям мультиметра. При изначальных 1.25 В, которые выставлялись на процессор по умолчанию при частоте 4500 МГц, это очень скромно. С другой стороны, даже такое снижение дало ощутимое сокращение энергопотребления ЦП. Например, в Blender величина тока на входе VRM упала с 7.56 до 5.65 А – 25%. Ошибка замеров? Не слишком похоже: для других участников величины изменений в целом совпадают. И, забегая вперед, данный образец оказался самым лучшим среди всей восьмерки по величине минимального напряжения и энергопотребления.
Этот экземпляр достиг заветной частоты 5 ГГц. Он спокойно загружает операционную систему и даже может проходить непродолжительные тесты. Но в конечном итоге температура доходит до 100° C, а затем Windows выпадает в BSOD. Хотя, учитывая напряжение CPU Core равное 1.4 В, в этом нет ничего удивительного.
Жестко у последних новинок Intel с требованиями к охлаждению, очень жестко…
Этот образец, как и предыдущий, не допустил снижения напряжения как такового: 1.22 В против исходных 1.27 В.
Разгон же и вовсе оказался постыдным: 4600 МГц, да и то при условии снижения частоты CPU Cache до 4400 МГц.
Третий участник позволил снизить напряжение питания до того же уровня, что и предыдущий, но за счет того, что его исходное напряжение выше, он выглядит выигрышнее. Но только до тех пор, пока не сравнить прочие его характеристики: как температура, так и энергопотребление выше. Судя по всему, в мои руки попал кремниевый кристалл с повышенным уровнем утечек.
Сам процессор разогнался весьма неплохо – до 4800 МГц, хоть и пришлось поступиться CPU Cache – 4600 МГц. Но напряжение питания пришлось поднять до 1.42 В, как следствие, ЦП работал практически на пределе температурного режима – 95°C.
При высоком изначальном напряжении (у предыдущих трех оно ниже) 1.29 В снизить его удалось до 1.22 В – аналогично последним двум. Что интересно, при этом и энергопотребление и температура оказались выше, нежели у предшественников.
Данный процессор оказался в состоянии работать на частоте 5 ГГц без перегрева, хотя и близко к нему – самое горячее ядро прогревалось до 92°C. Однако в ходе тестов спустя 7-15 минут возникали ошибки. Blender 2.7x Cycles benchmark (Updated BMW) проходится без проблем, Cinebench – аналогично. А вот OCCT и зацикленный 3DMark – зависание системы наглухо.
Пришлось уступить 100 МГц. И все равно это один из лучших результатов в данном забеге.
Прямо шаблон какой-то: четвертый образец, для которого нижней планкой стабильности оказались все те же 1.22 В.
Еще один не слишком удачный в разгонном потенциале экземпляр – 4700 МГц.
А этот экземпляр прервал череду «1.22-вольтовых» – он смог работать при напряжении 1.17 В. Иначе говоря, здесь он повторил достижение первого образца. Незадача лишь в том, что его температуры и энергопотребление оказались несколько выше.
В разгоне шестой испытуемый оказался не слишком хорош: лишь 4700 МГц. В качестве «довеска» – серебряная медаль «Второе место по уровню нагрева» – 90° C под нагрузкой.
И мы снова вернулись к заветным 1.22 В – при дальнейшем снижении напряжения процессор работать отказывался.
Зато разогнался он весьма неплохо – 4800 МГц, правда, пришлось пожертвовать частотой CPU Cache, снизив ее до 4500 МГц.
Опять 1.22 В оказалось наименьшим напряжением, при котором сохранялась стабильность работы.
И… барабанная дробь… это третий Core i7-7700K из нашей восьмерки, достигший частоты 4900 МГц.
Сведем в одну таблицу все полученные нами данные.
Краткое описание:
| Образец | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| Серийный номер | 00451 | 00685 | 00764 | 00784 | 00874 | 00979 | 01060 | 01098 |
| 4200 МГц, VID CPU Core, мультиметр, В | 1.17 | 1.17 | 1.19 | 1.17 | 1.20 | 1.18 | 1.20 | 1.19 |
| 4500 МГц, VID CPU Core, мультиметр, В | 1.25 | 1.26 | 1.29 | 1.26 | 1.30 | 1.27 | 1.30 | 1.29 |
| Величина тока на входе VRM при штатном напряжении, 4500 МГц (OCCT / Blender), А | 8.55 / 7.56 | 8.25 / 7.21 | 8.99 / 8.02 | 8.28 / 7.28 | 9.45 / 8.49 | 8.64 / 6.75 | 9.15 / 8.06 | 9.04 / 8.09 |
| Температура, 4500 МГц (OCCT / Blender), °C | 72 / 66 | 73 / 66 | 75 / 68 | 73 / 66 | 82 / 73 | 75 / 70 | 79 / 69 | 75 / 69 |
| Минимальное напряжение CPU Core при 4500 МГц, установка в BIOS / показания CPU-Z / показания мультиметра, В | 1.150 / 1.120 / 1.17 | 1.200 / 1.168 / 1.22 | 1.200 / 1.168 / 1.22 | 1.200 / 1.168 / 1.22 | 1.200 / 1.168 / 1.22 | 1.150 / 1.120 / 1.17 | 1.200 / 1.168 / 1.22 | 1.200 / 1.168 / 1.22 |
| Величина тока на входе VRM при минимальном напряжении CPU Core (OCCT / Blender), А | 6.63 / 5.65 | 7.21 / 6.27 | 7.50 / 6.77 | 7.63 / 6.71 | 7.55 / 6.84 | 7.36 / 6.21 | 7.61 / 6.69 | 7.31 / 6.35 |
| Температура (OCCT / Blender), °C | 64 / 57 | 65 / 58 | 69 / 62 | 68 / 61 | 71 / 63 | 69 / 61 | 68 / 62 | 65 / 59 |
| Частота ядер в разгоне, МГц | 4900 | 4600 | 4800 | 4900 | 4700 | 4700 | 4800 | 4900 |
| Частота UnCore в разгоне, МГц | 4900 | 4400 | 4600 | 4900 | 4700 | 4700 | 4500 | 4900 |
| Напряжение CPU Core в разгоне, мультиметр, В | 1.37 | 1.29 | 1.42 | 1.34 | 1.32 | 1.37 | 1.37 | 1.39 |
| Величина тока на входе VRM при разгоне (OCCT / Blender), А | 11.36 / 10.62 | 8.75 / 7.99 | 12.72 / 11.82 | 10.47 / 8.83 | 9.77 / 8.63 | 11.41 / 10.72 | 11.57 / 10.61 | 12.38 / 11.30 |
| Температура самого горячего ядра (OCCT / Blender), °C | 87 / 79 | 74 / 67 | 95 / 85 | 83 / 76 | 84 / 75 | 90 / 81 | 85 / 78 | 87 / 79 |
Некоторые наблюдения, которые требуется дополнительно проверить:
С чего начать? Во-первых, необходимо быть обладателем очень хорошей системы охлаждения. Не просто хорошей, а очень хорошей. А во-вторых, неплохо бы скальпировать и поменять термопасту под крышкой ЦП на, например, жидкий металл. Но это уже для особо рисковых товарищей. Ведь Thermalright Silver Arrow SB-E в паре с Thermalright TY-143, работающим на полных оборотах – это не шутки. И даже в таких условиях тестовые процессоры умудрялись хорошо нагреваться.
Подчеркну очевидное: дело не в энергопотреблении или «горячности нрава», проблема именно в размерах кристалла – он стал слишком маленьким, плотность теплового потока сильно возросла. Отсюда и жесткие требования к системе охлаждения. А еще сомнительный интерфейс под крышкой теплораспределителя.
Что касается частотного потенциала, то он реально вырос. В не настолько уж прямо выдающихся масштабах, но все же очевидный прогресс налицо. Простое сравнение: ровно год назад мы изучали возможности нескольких экземпляров Core i5-6600K, и все они взяли планку в 4500-4600 МГц при напряжении 1.36-1.43 В. Теперь же перед нами процессорное ядро с более емким кэшем и активной технологией Hyper Threading, которое при более низких напряжениях 1.35-1.37 В способно достигнуть 4700-4900 МГц. Не все поголовно и не 5100 МГц (и это камень в огород некоторых особо ярых фанатов), но разница ощутимая.
В отношении 5000 МГц ситуация интересная: чувствуется, что минимум треть испытанных i7-7700K смогла бы работать на этой частоте, но с заменой термоинтерфейса под крышкой и при иной системе охлаждения (например, жидкостной). В противном случае процессоры могут проходить какие-то легкие тесты и выполнять несложные задачи, но достаточно тяжелая нагрузка (тот же 3DMark) им уже не по силам.
Выражаем благодарность:
