Intel Core i7-6900K – výkon a analýza Turbo Boost Max 3.0

 

Dnes sa pozrieme na výkon druhého najvýkonnejšieho Broadwell-E procesora od Intelu, ktorým je 8-jadrový kúsok Core i7-6900K. Bližšie sa pozrieme na novú funkciu Turbo Boost Max 3.0 a zistíme, ako posúva výkon v jednovláknových aplikáciách. 

 

Detailný rozbor architektúry a nových technológii sme absolvovali pri nedávnej recenzii 10-jadrového monštra Core i7-6950X, takže toto dnes preskakujem. Zmeny totiž u dnes testovaného procesora nie sú žiadne, má len o 2 jadrá menej. Procesor nám spolu so základnou doskou X99A Deluxe II (recenzia niekedy nabudúce) zaslal ASUS a procesor tak nedorazil v predajnom balení, takže ani balenie vám neukážem. Poďme teda rovno k špecifikáciám dnes testovaného procesora.

 

Tie sú možno trochu mätúce za čo svojou troškou môže sám Intel a nová Turbo Boost Max 3.0 (TBM3.0) technológia. V oficiálnej prezentácii totiž uvádza Intel základný takt 3,2GHz a maximálny Turbo takt 3,7GHz. Na oficiálnej produktovej stránke procesora však môžeme vidieť maximálny Turbo takt až 4GHz. Ako to teda je?

 

  

 

Je to jednoduché, no vzhľadom na malú informovanosť na stránkach sa v tom nejeden používateľ môže stratiť a tie sľubované 4GHz nie sú tak reálne ako by sa mohlo zdať. Za všetko totiž môže spomínaná TBM3.0 technológia a takt 4GHz sa týka práve jej. Na dosiahnutie tejto hranice však musíte splniť 2 podmienky – nainštalovať TBM3.0 ovládač a zaťažiť jedno jadro. Áno, vtedy sú propagované 4GHz na jednom jadre realitou. TBM3.0 funkcii sa budem hlbšie venovať o 2 kapitoly neskôr.

 

Frekvencia, ktorú uvidíte oveľa častejšie je teda 3,7GHz, ktorú zabezpečuje dobre známy Turbo Boost 2.0. Pre jeho využitie nemusíte nič inštalovať. Procesor má 8 fyzických jadier a ide o jediný 8-jadrový procesor najnovšej Broadwell-E rodiny. Podporuje samozrejme aj Hyper-Threading takže spracuje až 16 vlákien naraz. L3 cache pamäť má 20MB a procesor disponuje 40 PCIe 3.0 linkami. Integrovaný je štvorkanálový pamäťový radič s podporu DDR4 pamätí oficiálne do frekvencie 2400MHz. S pretaktovaním však nebude problém dosiahnuť vyššie méty. TDP procesora je rovnaké ako TDP všetkých Haswell-E aj Broadwell-E procesorov, teda 140W. Procesor zapadne do patice LGA 2011-v3 takže ho môžete použiť aj na starších doskách s touto paticou. Treba však samozrejme aktualizovať BIOS. Odporúčaná cena Intelu pre tento procesor je $1089 a s rovnakou cenou sa predáva aj v našich obchodoch. Aj tu tak pozorujeme zdraženie nakoľko 8-jadrový predchodca Core i7-5960X štartoval s cenou $999.

 

 

Základom testovacej zostavy bola spomínaná základná doska ASUS X99 Deluxe II, v ktorej bolo v štvorkanálovom zapojení zapojených 16GB (4x4GB) DDR4 operačných pamätí Corsair Vengeance LPX. Grafickou kartou bol model MSI GTX 960 Gaming 2G a diskom bol SSD ADATA SP910 s kapacitou 256GB zapojený v SATA porte. Procesor chladil výkonný chladič Noctua NH-D15S a operačným systémom bol Windows 10 Pro v 64-bitovej edícii. 

 

 

Procesor Intel Core i7-6900K som otestoval na jeho natívnych nastaveniach. 8 jadier teda v základe tikalo na frekvencii 3,2GHz, s Turbo Boost 2.0 poskočil takt na 3,7GHz. Operačné pamäte pracovali na frekvencii 2133MHz s časovaním 15-15-15-36 2T.

 

Merania som absolvoval v týchto testoch: AIDA64, SiSoft Sandra Memory Bandwidth (single thread, multi thread), SiSoft Sandra Processor Arithmetic (single threa, multi thread), Cinebench R15 (single core, multi core, OpenGL), SuperPI s výpočtom PI na 2 milióny miest, wPrime s výpočtom druhej odmocniny prvých 2014 miliónov čísel, x264 FHD Benchmark, Handbrake, WinRAR, 7zip s veľkosťou balíka 32MB, PCMark 8 Creative test a 3DMark FireStrike. 

 

 

 

Výsledky pamäťovej priepustnosti v teste AIDA64 sú podľa očakávaní.

 

 

Haswell-E a Broadwell-E neovplývajú nijak zázračným jednovlákonovým výkonom kvôli nízkým taktom, čo sa prejavilo hneď v pamäťovej priepustnosti. V porovnaní s inými Haswell-E/Broadwell-E CPU však i7-6900K nezaostáva.

 

 

V teste využívajúcom viac jadier je procesor tesne za 10-jadrovým súrodencom.

 

 

Jednojadrový výkon procesora opäť bez problémov prebije 2,5x lacnejší mainstream procesor i7-6700K. Oproti 10-jadrovému kúsku je však výkon o čosi vyšší vďaka vyšším taktom.

 

 

Tento graf je zaujímavý. V priamom porovnaní síce nemám 8-jadrový model predošlej generácie, no aspoň takto "na dialku" si môžeme výkon porovnať. Výkon je asi o 20% vyšší čo vôbec nie je zlé. Treba však myslieť na to, že i7-6900K má oproti i7-5960X vyššie takty.

 

 

V teste OpenGL berie procesor možno trochu prekvapivo prvé miesto.

 

 

Jednovláknová záťaž pre HEDT procesory nie je vhodná. Kto by si však tieto multijadrové CPU kupoval na to, aby vyťažoval len jedno jadro...

 

 

Vo viacvlákonovom teste SiSoft Sandra sa 8-jadro doťahuje na 10-jadrového kolegu.

 

 

SuperPI je jednovlákonový benchmark a tak to aj vyzerá v tabuľke.

 

 

Od tohto momentu som sa do testov rozhodol zaradiť aj viacvlákonový benchmark wPrime, v ktorom budem počítať druhé odmocniny prvých 1024 miliónov čísel. V databáze sú tak zatiaľ len 2 procesory.

 

 

Pri prevode videa sa vám viac jadier nepochne hodí. Opäť prikladám odkaz na porovnanie s predošlým 8-jadrom, ktoré novinka poráža asi o 15%. Opäť vška pripomínam vyššie takty novinky.

 

 

Ďalším novým testom, ktorý som sa rozhodol do metodiky zaradiť je prevod videa v Handbrake. Vždy budem prevádzať krátke 4K video vo formáte mp4 s veľkosťou 409MB na MKV video s kodekom x264. Program po prevode v denníku zobrazuje priemerné fps.

 

 

 

V kompresii sa prekvapenia nekonajú. Pre porovnanie s i7-5960X (8-jadro, Haswell-E) s teste WinRAR kliknete

 

 

Pomôže/uškodí vám 8 jadier v hrách? Zrejme ani nie, aj keď 1 test je malá reprezentatívna vzorka.

 

 

V celkovom výkone počítača si vzala zostava s i7-6900K prvé miesto. Trochu prekvapenie, ale rozdiel oproti 10-jadru je iba pol percenta.

 

 

 

S uvedením Broadwell-E procesorov Intel uviedol aj novú Turbo technológiu, konkrétne Turbo Boost Max 3.0 (TBM3.0). Osobne túto funkciu vnímam ako pokus Intelu zaujať niečím u Broadwell-E procesorov nakoľko tie oproti Haswell-E nejaké veľké zmeny neprinášajú. Výnimkou je prvý 10-jadrový procesor, ale ani u toho nie je single core výkon nijak zázračný, čo Intel vie a preto sa zrejme rozhodol vymyslieť niečo, čo zvýši výkon jedného jadra. Pri recenzii 10-jadrového Core i7-6950X som sa TBM3.0 venoval viac-menej len teoreticky a dnes sa to teda pokúsim napraviť. S týmto Turbom to totiž nie je tak jednoduché, ako by sa mohlo zdať.

 

Po zakúpení a vložení nového Broadwell-E procesora do dosky totiž TBM3.0 nemáte. Máte ho dostupné, nie však aktívne. Na sprevádzkovanie tohto Turba si musíte zo stránok Intelu stiahnuť ovládač Intel Turbo Boost Max Technology 3.0 s malým manažérom, ktorí umožnia využívanie tejto technológie. Intel túto funkciu príliš nezdokumentoval a novinárom mnoho neprezradil a tak krátko po uvedení procesorov panovala istá neistota. 

 

Vďaka oficiálnym produktovým stránkam všetkých 4 Broadwell-E procesorov však už aspoň vieme, aký maximálny TBM3.0 takt jednotlivé procesory môžu dosiahnuť. Toto bolo veľkým otáznikom, ktorý sa však našťastie podarilo rozlusknúť. TBM3.0 driver spomedzi všetkých dostupných jadier urobí zoznam jadier podľa ich výkonnosti. Jednoducho na základe určitého interného rozhodovania zoradí jadrá od najlepšie po to najslabšie. Pozor, toto poradie bude spomedzi rovnakých modelov procesorov často iné a líši sa kremík od kremíku! Technológia si vždy sama určí poradie jadier a to môžete vidieť v TBM manažérovi.

 

 

V mojom prípade zvolil systém poradie 7,6,5,4,3,2,1,0. Viem, vyzerá to podozrivo, no naozaj je to iba náhoda, že to vyšlo takto po poradí. Takže 8. jadro (indexuje sa od nuly) je to najlepšie a bude sa primárne používať pri jednovláknovej záťaži. TBM3.0 sa zapína jednoducho. Stačí v manažérovi zaškrknúť políčko „Enable“. Ak ponecháte zaškrtnuté aj políčko „Foreground App Has Priority“ softvér sa automaticky pokúsi prideliť jednovláknovú záťaž na prvé jadro zo zoznamu a tomuto jadru zvýši frekvenciu.

 

 

Aplikácie, ktoré majú ťažiť z TBM3.0 môžete však manuálne pridať aj do zoznamu vľavo. Týchto aplikácii tu môže byť viac pričom vyššia pozícia označuje vyššiu prioritu. Ak softvér teda zistí, že bola spustená nejaká aplikácia z tohto zoznamu, ihneď sa pokúsi prideliť jaj najvrchnejšie jadro zo zoznamu vpravo a zdvihne jeho frekvenciu.

 

O koľko však zdvihne túto frekvenciu? Dobrá otázka. Zavítajme na chvíľu teraz do BIOSu základnej dosky od ASUS. Tu už nie je zoznam priorít jadier, ale je tu označené najlepšie jadro. V prípade ASUS BIOSov musíte však najprv nájsť položku CPU Core Ratio a prepnúť ju z „Auto“ na „By Specific Core“. Pri jednom z jadier sa následne zobrazí hviezdička, ktorá hlási, že práve toto je najlepšie jadro, ktorého frekvencia bude „boostnutá“ vyššie. Kam vyššie? BIOS hlási pri jadre len Auto čo nám moc nepomôže, takže poďme zasa do Windowsu.

 

 

V programe Prime95 som postupne spustil 1-vlaknový, 2-vláknový a 3-vlaknový proces. Poďme postupne.

 

Najprv TBM3.0 deaktivujem a spúšťam postupne záťaž na 1, 2 a 3 vlákna. Po chvíli môžeme vidieť, že najvyššiu frekvenciu dosahuje jedno, dve a tri jadrá. Nie však tie, ktoré sú ako najlepšie určené v TBM3.0 a systém stále záťaž prehadzuje na rozličné jadrá. V prípade deaktivovaného TBM3.0 je frekvencia týchto jadier však iba najvyššia frekvencia akú diktuje Turbo Boost 2.0, teda 3,7GHz. Je pritom jedno, či som zaťažil 1, 2 alebo 3 jadrá, frekvencia nikdy neprekročí 3,7GHz.

 

  

 

Teraz spúšťam rovnakú záťaž, avšak TBM3.0 som aktivoval. V BIOSe som však násobič ponechal na Auto. Ako sa to prejavilo? Frekvencia 7. jadra pri 1-vláknovej záťaži stúpla na 4GHz, tak ako kážu špecifikácie TBM3.0. Pri 2-vláknovej záťaži má toto jadro taktiež 4GHz, druhé jadro zo zoznamu (čiže core 6), však už ide maximálne na Turbo Boost 2 špecifikácii, teda 3,7GHz. Rovnaký scenár sa opakuje pri 3-vláknovej záťaži. Najlepšie jadro zo zoznamu stále šľape na 4GHz, zvyšné 2 už poľavili na 3,7GHz.

 

  

 

Frekvencia Auto sa však v BIOSe dá zmeniť na používateľom definovanú takmer ľubovoľnú hodnotu ako pri pretaktovaní. Ak teda chcete TBM3.0 ručne pomôcť, môžete tak urobiť. Ja som skúsil takt 4,5GHz pre jadro číslo 7. Spúšťam Prime95 pre jedno vlákno, a robí to presne to, čo som očakával. Jedno jadro skutočne fičí na 4,5GHz a ostatné jadra oddychujú v C stave. Pri 2-vláknovej záťaži sa scenár opakuje z predošlej situácie a takt 4,5GHz má opäť len najlepšie jadro a druhé ide na Turbo Boost 2.0 frekvencii 3,7GHz. Keď som takto nastavený TBM3.0 spustil pre 3 vlákna, Windows mi padol do BSOD :) Takt 4,5GHz bol pri Prime95 nad sily tohto procesora aj pre 3 jadrá. Správalo by sa to však rovnako čo môžem ľahko dokázať screenshotom, keď som TBM3.0 nastavil na 4,3GHz (tretí obrázok).

 

  

 

 

TBM3.0 má však ešte jeden háčik. V Turbo Boost Max 3.0 manažérovi sú dostupné 2 nastavenia. Parameter Utilization Threshold v percentách hovorí, nad akou hranicou musí vyťaženie jedného jadra byť, aby prehovoril TBM3.0. Parameter Evaluation Interval zas hovorí, ako dlho musí zaťaženie byť nad touto hranicou, aby TBM3.0 vstúpilo do hry. Natívne je nastavené vyťaženie jadra nad 90%, ktoré musí trvať 10 sekúnd. Teda až po 10 sekundách sa prejaví vplyv TBM3.0. V praxi som odsledoval, že sa to prejavovalo tak, že záťaž jadra samozrejme vyletela vysoko ihneď po zapnutí testu, no zo začiatku systém túto záťaž neustále prehadzoval na rozličné jadrá. Až po krátkom čase sa to ustálilo a zaťažené bolo stabilne jedno jadro, to, ktoré je prvé v TBM3.0 zozname.

 

 

To má hneď niekoľko dôsledkov. V prvom rade musíte spustiť aplikáciu, ktorá 1 jadro vyťaží nad 90% (alebo nad hranicu, ktorú nastavíte). Nie všetky benchamarky/programy to dokážu. V druhom rade musí toto zaťaženie trvať istú dobu, čo pri krátkych benchmarkoch ako napr. SuperPi, ktorý trvá okolo 20s nie je príliš efektívne a polovicu času teda TBM3.0 benchmarku nepomáha. Z týchto dôvodov som sa do výsledkov procesora na predchádzajúcej kapitole rozhodol nezahŕňať výsledky s aktívnym TBM3.0 nakoľko by mohli vyjsť zvláštne výsledky a nebudem tak robiť ani v budúcnosti, prípadne jasné odlíšim, či bol pri teste aktívny TBM3.0 alebo nie. Výsledky s TBM3.0 uvádzam iba teraz na porovnanie výkonu s ním a bez neho. Dosť už bolo teoretizovania, poďme sa pozrieť, ako sa TBM3.0 prejavuje v praxi.

 

 

 

 

Z výsledkov vidieť, že pri jednovláknovej záťaži TBM3.0 skutočne pomáha. Intel sľubuje s TBM3.0 nárast až do 15% pričom samozrejme myslí automatické nastavenia tejto funkcie. V mojom prípade som nameral navýšenie jednojadrového výkonu najviac na úrovni 7% pri nastavení na Auto v BIOSe. Má to však niekoľko „ale“. V prvom rade musíte nainštalovať ovládač, aby ste tuto funkciu využívali. V druhom rade ju musí podporovať BIOS vašej základnej dosky a musíte to mať aktivované ak treba. V treťom rade, pri nastavení automatického taktu je prínos minimálny. Ako vidieť z grafov rozdiel 300MHz v maximálnom takte sa na výsledkoch príliš neprejavil. Významnejšie bolo manuálne pretaktovanie TBM3.0 ak to tak možno nazvať, kedy je už jednojadrový výkon na úrovni Core i7-6700K.

 

 

V čase keď, už bola táto recenzia dávno napísaná a čakala na zverejnenie a doska ASUS X99 Deluxe II s procesorom bola dávno preč, sa mi do rúk dostala doska MSI X99A Xpower Gaming Titanium (recenzia čoskoro) a Gigabyte GA-X99-Ultra Gaming (recenzia onedlho po MSI doske) pričom k obom nám spoločnosti pribalili úplne iný procesor Intel Core i7-6900K. V prípade MSI nebol žiadny problém, stačilo nainštalovať ovládač a v BIOSe bolo po prepnutí "CPU Ratio Apply Mode" na "Per Core" pekne vidieť aj poradie preferovaných jadier a ich takt. Všetko tu fungovalo ako vyššie opisujem na doske od ASUS.

 

 

 

V prípade základnej dosky od Gigabyte mi však TBM3.0 nefungovalo vôbec. Nainštaloval som ovládač a nech som zaťažil ľubovolnľý počet jadier, maximálna frekvencia bola vždy 3500MHz, čo je veľmi čudné nakoľko to nie je ani maximálny takt Turbo Boost 2.0, ktorý by mal byť 3,7GHz. BIOS dosky síce ukazuje maximálny takt 4GHz tak ako by to malo byť a je možné si aj manuálne nastaviť TBM3.0 takty pre jednotlivé jadra, no akákoľvek zmena nemala na výsledne nastavenia vplyv. Nepomohla ani zmena položky "Intel(R) Turbo Boost Technology" z Auto na Enabled. Neviem prečo systém pri nastavení násobiča na "Auto" nastavuje násobič na hodnotu 35x. Manuálnou zmenou násobiča v podstate už robím pretaktovanie. Áno, vtedy už aj TBM3.0 pracuje na nastavenej hodnote, ale to nie je princíp fungovania TBM3.0. Podstatné je, že aj pri násobiči 35x majú 2 jadra nastavené aby pracovali na frekvencii 4GHz, no nedeje sa tak. Ukázať prstom si na 100% nedovolím ani na jedneho podozrivého. Je to nedoladeným BIOSom dosky? Vadným kusom procesora? Nedokonalosťou TBM3.0 technológie? Ťažko povedať, na vylúčenie podozrivých by to chcelo ešte jednu Gigabyte dosku aby dokázal potvrdiť či vyvrátiť, že za to môže BIOS tohto výrobcu.

 

 

  

 

Rovno poviem, že z pretaktovania procesora som bol sklamaný. S 10-jadrovým i7-6950X som sa dostal na takt 4,4GHz s tým, že procesor prešiel aj benchmarkom Cinebench, no pri i7-6900K bol strop nízkych 4,3GHz s napätím 1,3V. Nepomáhalo ani vyššie napätie, systém jednoducho v záťaží padal do BSOD. Skóre v Cinebench poskočilo na 1753b z 1551b a môžeme tak hovoriť o náraste výkonu o 13%. Čakal som viac, je však možné, že naša inžinierska vzorka procesora nebola najlepšia a vy budete mať šťastie na lepší kúsok kremíka.

 

 

S taktom 4,4GHz a napätím 1,32V som sa dostal už len do BIOSu, systém odmietal prejsť benchmarkom.

 

 

Spotreba procesora ja veľmi podobná 10-jadrovému monštru. O 2 jadrá menší počet sa príliš neprejavil na úspore a v záťaži v programe Cinebench som nameral spotrebu okolo 207W. V pokoji na ploche Windows sa spotreba ustálila asi na 66W.

 

 

Tak to má za sebou už aj druhý procesor z novej Broadwell-E rodiny. 8 jadier procesora sa v niektorých prípadoch vyrovná 10-jadrovému súrodencovi, vo viacvláknových aplikáciách však predsa len čosi stráca. Tento model je však asi o 700€ lacnejší čo rozhodne nie je málo a osobne ho vnímam ako rozumnejšiu voľbu do high-end počítača, nakoľko výkonnostný náskok 10-jadrového i7-6950X nie je hodný tých 700€. Neprídete ani o 40PCIe liniek takže procesor je vhodný aj pre ultimátne herné mašiny. Sklamaný som z pretaktovania procesora, tu však nechcem generalizovať nakoľko pretaktovanie je vždy vecou konkrétneho procesora.

 

Nemal som možnosť otestovať 8-jadrového predchodcu Haswell-E série, ktorým je Core i7-5960X, no zo staršieho testu základných dosiek môžeme vidieť, že novinka je v priemere cca o 15% výkonnejšia. Treba však myslieť na to, že frekvencie i7-6900K sú o 200MHz vyššie ako u i7-5960X takže nárast výkonu netreba pripisovať iba zmenám pod kapotou. Dôvod na upgrade z 8-jadrového Haswell-E na 8-jadrový Broadwell-E tak tiež moc nevidím, no ak idete kupovať úplne nový HEDT procesor určite by som zvolil práve i7-6900K hoci je asi o 100€ drahší ako predchodca.

 

Zároveň dúfam, že som dnešným článkom ozrejmil princíp a fungovanie Turbo Boost Max 3.0. Funkcia je to zaujímavá a snaží sa dohnať nie príliš oslnivý singlecore výkon procesorov, no keď ju už Intel zaviedol, mal ju spraviť automaticky aktívnou funkciou ako Turbo Boost 2.0. Takto totiž TBM3.0 zostane asi v mnohých prípadoch nevyužitý nakoľko vyžaduje inštaláciu ovládača a podporu dosky. Situáciu môžu v tomto smere zachrániť automatické aktualizácie vo Windows 10, ktoré driver doručia a nainštalujú. Otázne je aj fungovanie na odlišných doskách, resp. nastavenie v BIOSe kde hodnota „Auto“ nemá príliš výpovednú hodnotu a používateľ až skúmaním zistí, na akej frekvencii mu jedno jadro šľape. To navyše potrebuje určité vyťaženie a dobu vyťaženia aby pohnalo frekvenciu vyššie čo robí z celej technológie trochu rozpačitú záležitosť. Ako som sa neskôr mohol sám presvedčiť, na základnej doske od Gigabyte funkcia prakticky nefungovala. Dajme však ešte čas dozrieť tejto funkcii a výrobcom dosiek nech ju lepšie implementujú. Keď je aktívna a funguje ako má, skutočne prináša nárast pri zaťažení 1 jadra.

 

 

 

 

 

Za dodanie základnej dosky X99 Deluxe II a procesora Intel Core i7-6900K ďakujeme spoločnosti ASUS.