Der Prozessor, der alles verändern wird, ist so etwas wie die Begeisterung von Intel, die die Veröffentlichung von Alder Lake begleitet. Vor anderthalb Jahren sprach Raja Koduri über Alder Lake in dem Sinne, dass dies Intels bedeutendster Schritt seit dem Erscheinen der Core-Prozessoren im Jahr 2006 ist. Und es ist schwer, dem zu widersprechen. Unsere Website hat kürzlich einen ausführlichen Artikel über die Architektur von Alder Lake veröffentlicht, und aus den darin genannten Fakten folgt wirklich, dass Sie jetzt eine fast seismische Verschiebung des Marktes erwarten können, zumindest im Segment der Prozessoren für PCs.
Die Arbeiten an Alder Lake begannen ungefähr zu der Zeit, als AMD mit seinen Produkten der Zen-Familie erste nennenswerte Erfolge erzielte und kann daher als Intels Antwort auf die sich ändernden Spielregeln auf dem Prozessormarkt angesehen werden. Das heißt, alle vorherigen Comet Lake und Rocket Lake, die Intel im Gegensatz zu den nachfolgenden Ryzen-Generationen herausgebracht hat, waren eher Trägheit. Aber jetzt ist Intel endlich aufgewacht und hat gehandelt. Dass die Veröffentlichung von Alder Lake eine neue Runde im Prozessorrennen einläuten soll, in der AMDs Führung in Frage gestellt wird, ist aber nur einer der Gründe, warum Intels neuem Produkt so viel Aufmerksamkeit geschenkt wird.
Der zweite Grund ist, ob Alder Lake besser als Zen 3 ist oder nicht, es ist immer noch eine Revolution. Koduri hatte Recht: So groß angelegte Updates haben wir schon lange nicht mehr gesehen. Alder Lake hat die Anzahl der Rechenkerne erheblich erhöht, endlich einen wirklich frischen technischen Prozess eingeführt, eine Hybridarchitektur verwendet, die zwei unterschiedliche Arten von Kernen kombiniert, und außerdem die Thread Director-Technologie hinzugefügt, dank der der Prozessor direkt mit dem Prozessor interagieren konnte Betriebssystem-Scheduler. Mit anderen Worten, heute, am Tag der Markteinführung der Alder-Lake-Desktop-Prozessoren, gibt es viele Gesprächsthemen. Deshalb werden wir nicht um den heißen Brei herumreden, sondern kommen gleich zur Sache – zu einer ausführlichen Bekanntschaft mit Intels Flaggschiff-Prozessor der neuen Generation, dem Core i9-12900K.
Was ist Alder Lake: Eigenschaften und Aufstellung:
Das wichtigste und interessanteste Merkmal von Alder Lake ist die Hybridität. Intel entschied sich für einen grundlegend neuen Ansatz beim Design von Desktop-Prozessoren und lehnte es ab, Prozessoren zu entwickeln, die auf dem gleichen Kerntyp basieren. Das aktuelle Konzept geht davon aus, dass unterschiedliche Mittel für unterschiedliche Zwecke eingesetzt werden sollen und in Alder Lake zwei Mikroarchitekturen mit unterschiedlichen Eigenschaften verwendet wurden – produktiv und energieeffizient.
Obwohl dies eine absolut neue Idee für Desktop-Lösungen ist, sind Prozessoren, die aus verschiedenen Arten von Kernen bestehen, heutzutage schon schwer zu überraschen. Der big.LITTLE-Ansatz wird seit langem in mobilen Chips verwendet, und dort führt die Koexistenz verschiedener Arten von Kernen zu keinen negativen Folgen. Darüber hinaus gelang es Intel selbst, mit einem Hybrid-Design zu experimentieren und Mitte letzten Jahres einen ultramobilen Lakefield-Prozessor auf den Markt zu bringen, der aus einem produktiven und vier energieeffizienten Kernen besteht. Die darauf basierenden Geräte haben die Machbarkeit eines solchen Designs für Personal Computer überzeugend demonstriert, und jetzt erweitert Alder Lake den Anwendungsbereich dieses Konzepts.
Wenn Sie jedoch die Hybridität selbst überhaupt nicht anspricht, verdient Alder Lake dennoch einen Blick. Eine der Mikroarchitekturen, um die herum der neue Prozessor aufgebaut ist, ist Golden Cove, und er ist in der Lage, dieses gesamte Projekt ohne Zusätze "herauszuziehen". Dank ihr verspricht mindestens die Hälfte der Alder-Lake-Kerne eine Steigerung der spezifischen Leistung von 19 Prozent gegenüber den Rocket-Lake-Kernen, und allein das reicht aus, um Intels neue Lösungen zumindest für Gamer interessant zu machen.
Insgesamt verfügt Alder Lake über zwei Arten von Kernen: Hochleistungs-P-Kerne basierend auf der Golden Cove-Mikroarchitektur und energieeffiziente E-Kerne mit der Gracemont-Mikroarchitektur. Sie wurden unabhängig voneinander entwickelt und bei ihrer Erstellung standen die Ingenieure vor grundlegend anderen Aufgaben. Golden Cove sind breite und große Kerne, die für maximale Single-Threaded-Leistung optimiert sind. Gleichzeitig konzentriert sich Gracemont auf Einfachheit und Energieeffizienz. Die Logik der Kombination von Golden Cove und Gracemont in einem Prozessor besteht darin, dass Hintergrundaufgaben, die keine maximale Ausführungsgeschwindigkeit erfordern, von E-Cores mit minimalem Energieverbrauch bedient werden können. Gleichzeitig werden P-Cores vor allem für Vordergrundanwendungen benötigt, die nicht auf das Eintreffen von Daten warten müssen und so schnell wie möglich ausgeführt werden müssen. Und wenn wir über die Notwendigkeit sprechen, ressourcenintensive Multithread-Aufgaben auszuführen, können Sie für ihren Dienst im Hybridprozessor alle verfügbaren Kapazitäten gleichzeitig anschließen - sowohl P-Kerne als auch E-Kerne.
Intel beginnt heute mit dem Verkauf der ersten Charge von Mitgliedern der Alder-Lake-Familie. Es umfasst sechs Core-Übertaktungsmodelle der 12. Generation aus den Serien Core i9, Core i7 und Core i5. Die Anzahl der Kerne, die diese Prozessoren bieten, reicht von 10 bis 16, sie alle unterstützen DDR5, PCI Express 5.0, neue Übertaktungsoptionen und alle haben völlig neue Wärmeableitungsparameter. Darüber hinaus änderte Intel an dieser Stelle auch die Bedeutung anderer Größen in den Spezifikationen: Ein Hybriddesign erfordert eine andere Optik, selbst bei den üblichen Passmerkmalen.
Bitte beachten Sie, dass die folgende Spezifikationstabelle separate Angaben zu verschiedenen Kerntypen enthält, gleichzeitig aber auch allgemeine Angaben zur Größe des Cache-Speichers und thermischen Eigenschaften.
Die Erklärung hier ist ziemlich einfach. Intel möchte nicht, dass neue Prozessoren nach der Gesamtzahl der Kerne klassifiziert werden, daher wird die Anzahl der P-Kerne und E-Kerne immer getrennt aufgeführt. Der gleiche Core i9-12900K kann immer noch nicht als vollwertiger 16-Kerner angesehen werden, zumindest weil seine E-Kerne kein Hyper-Threading unterstützen und mit deutlich niedrigeren Taktfrequenzen arbeiten. Und die Idee des Hybrid-Designs besteht darin, dass P-Cores, E-Cores und virtuelle Kerne, die von der Hyper-Threading-Technologie bedient werden, unterschiedliche Zwecke haben, obwohl sie bei Bedarf gemeinsam parallele Multithread-Workloads übernehmen können.
Die Liste der Prozessoren, die heute mit dem Verkauf beginnen, umfasst sechs Modelle. Die Einführung der nächsten Core-Generation begann von oben nach unten. Zunächst plant das Unternehmen, mit dem Verkauf von Übertaktungs-Flaggschiffen zu beginnen, und die einfacheren Modelle werden später auf den Markt kommen, wenn die ersten begeisterten Benutzer bereits die Vorzüge des neuen Designs und der Hybridarchitektur zu schätzen wissen.
Die vorgestellten Alder Lake unterscheiden sich in der Anzahl der P- und E-Kerne, in den Taktfrequenzen und in der Menge des Third-Level-Cache-Speichers. Das heißt, die wichtigsten Unterscheidungsmerkmale blieben im Allgemeinen die gleichen wie zuvor. Die älteren Modelle der Core-i9-Reihe erhielten acht produktive und energieeffiziente Kerne. Bei Core-i7-Prozessoren mit acht produktiven Kernen grenzen vier energieeffiziente Kerne aneinander. Und bei Core-i5-Prozessoren wird die Anzahl der produktiven Kerne auf sechs reduziert. All dies bedeutet, dass sich die Anzahl der P-Kerne in der Core i9 / i7 / i5-Serie im Vergleich zu den Rocket-Lake-Prozessoren nicht geändert hat (obwohl sich diese Kerne selbst geändert haben), aber zusätzlich dazu erhielt der neue Alder Lake acht oder vier energieeffiziente Kerne.
Gleichzeitig verfügen alle heute angekündigten Vertreter der 12. Core-Generation über den gleichen Satz von 16 PCIe 5.0- und 4 PCIe 4.0-Lanes sowie Unterstützung für DDR5-4800- und DDR4-3200-Speicher. Und Modelle ohne den Buchstaben F im Namen sind mit einem integrierten UHD Graphics 770-Grafikkern der Xe-LP-Klasse mit 32 Ausführungseinheiten ausgestattet, funktional ähnlich der integrierten UHD Graphics 750-Grafik von Rocket-Lake-Prozessoren.
Die empfohlenen Preise für neue Produkte scheinen recht demokratisch zu sein: Der ältere Prozessor kostet 589 US-Dollar, also nur 50 US-Dollar teurer als der Core i9-11900K. Und die Option ohne Grafikkern Core i9-12900KF mit einem empfohlenen Preis von 564 US-Dollar kann dem 12-Kern-Ryzen 9 5900X problemlos gegenübergestellt werden. Aber diese Positionierung ist nur für das ältere Modell in der Reihe typisch. Der durchschnittliche i7-12700KF ist von Intel preislich deutlich günstiger als der Achtkerner Ryzen 7 5800X, und der jüngere Core i5-12600KF ist günstiger als der Sechskerner Ryzen 5 5600X. Gleichzeitig sind der Core i7-12700K und der Core i5-12600K jedoch 10 bzw. 27 US-Dollar teurer als die älteren Prozessoren der gleichen Serie, aber der vorherigen Generation.
Es macht kaum Sinn, Alder Lake mit Desktop-Prozessoren auf Basis der Zen-3-Mikroarchitektur zu vergleichen, abgesehen von einigen anderen Eigenschaften außer den Preisen - diese Designvorschläge sind sehr unterschiedlich. Beachten Sie jedoch, dass Intel jetzt nicht nur bei den Taktraten, sondern auch bei der Gesamtzahl der Kerne gewinnt. Allerdings ist Alder Lake den Angeboten der Konkurrenz in Bezug auf L3-Cache-Kapazität und Wärmeableitung weiterhin unterlegen, insbesondere wenn wir uns an einem ehrlicheren Parameter nicht der Basis, sondern der Turbo-TDP orientieren.
Wo ist die "typische Wärmeableitung" geblieben?
Früher in den Spezifikationen der Prozessoren gab Intel für seine Chips den Wert der berechneten Wärmeableitung an - TDP, die normalerweise 65, 95 oder 125 Watt betrug. Formal klang die Definition von TDP wie die maximale Wärmeableitung eines Prozessors bei der Grundfrequenz, tatsächlich sollte dieser Wert aber den Verbrauch des Prozessors unter Dauerlast begrenzen.
Bei den neuesten Intel-Prozessoren hat TDP jedoch praktisch jede praktische Bedeutung verloren. Das Problem ist, dass der Versuch, die Wärmeableitung des Prozessors innerhalb des von Intel gesetzten TDP-Wertes zu halten, zu einem katastrophalen Leistungsabfall führt. Daher werden in realen Systemen überall völlig unterschiedliche Verbrauchsgrenzen verwendet, und in Konfigurationen, die von Enthusiasten zusammengebaut werden, werden sie vollständig aufgehoben. Intel versuchte noch einige Zeit, mit dieser Situation umzugehen und die Anforderungen an den Verbrauch von Prozessoren durch die Werte von PL1 und PL2 (maximaler Verbrauch unter Langzeit- und Kurzzeitbelastung) zu formalisieren. Aber mit der Veröffentlichung von Alder Lake erkannte das Unternehmen, dass es notwendig war, den Ansatz zur Erklärung der Wärmefreisetzung vollständig zu ändern.
In den Passmerkmalen der Vertreter der Core-Familie der 12. Generation finden sich nun zwei unterschiedliche Werte, die deren Wärmeableitung und Leistungsaufnahme beschreiben. Erstens ist Processor Base Power (PBP) die maximale Wärmeableitung bei der Grundfrequenz, dh ein Analogon des alten TDP. Und die zweite, Maximum Turbo Power (MTP), ist eine ehrliche maximale Wärmeableitung, die ein Prozessor im Turbo-Modus erreichen kann. Daher wird die Politik von Intel in Bezug auf Wärme- und Energieleistung ehrlicher.
Es ist logisch anzunehmen, dass Maximum Turbo Power die neue Bezeichnung für PL2 ist – maximaler Verbrauch bei kurzfristiger Belastung, während Processor Base Power die langfristige Verbrauchsgrenze von PL1 ist. Dies gilt jedoch nur für nicht übertaktende Prozessoren, die später bekannt gegeben werden. Die gleichen sechs Alder-Lake-Modelle, die jetzt auf den Markt kommen, haben keinerlei Einschränkungen im Langzeitverbrauch. Sie können in jedem Zeitintervall innerhalb des maximalen Turboleistungswerts betrieben werden. Und in alter Terminologie heißt das PL1 = PL2 = MTP.
Mit anderen Worten, Intel hat offiziell anerkannt, was längst zum De-facto-Standard geworden ist. Der Verbrauch und die Wärmeableitung von Overclocking-Prozessoren sollten durch keine zusätzlichen Limits eingeschränkt werden, weshalb der Core i9 nun offiziell 241 W Wärme dauerhaft abführen darf, der Core i7 190 W und der Core i5 150 W. In diesem Fall werden Mainboard-Hersteller die MTP-Werte höchstwahrscheinlich gar nicht berücksichtigen. Bei den LGA1700-Motherboards, die wir bei der Vorbereitung dieses Materials kennengelernt haben, wurden beispielsweise alle künstlichen Verbrauchsgrenzen für Alder Lake vollständig aufgehoben.
Den Halbleiterkristall kennenlernen:
Intel plant, zwei Arten von Halbleiterkristallen für die Veröffentlichung von Desktop-Prozessoren der Alder-Lake-Familie zu verwenden. Groß - Schrittweise C0 mit acht P-Kernen und acht E-Kernen und Klein - Schrittweise H0 mit sechs P-Kernen und überhaupt keine E-Kerne. Die derzeit vorgestellten Modelle basieren ausschließlich auf großen Kristallen, kleine Silizium-Versionen sollen mit dem Release der jüngeren Vertreter der Core-i5- und Core-i3-Reihe zum Einsatz kommen.
Obwohl wir im obigen Absatz das Adjektiv „groß“ verwendet haben, um die Größe des Alder-Lake-Kristalls zu beschreiben, sieht in Wirklichkeit selbst seine 16-Kern-Modifikation nicht monströs aus. Schließlich stellte Intel die Produktion von Desktop-Prozessoren auf die moderne Intel 7 (10nm Enhanced SuperFin)-Prozesstechnologie um, wodurch die Die-Fläche sofort reduziert wurde. Die ältere Version von Alder-Lake-Silizium ist nur 210 mm2 groß, was fast ein Viertel weniger ist als die Fläche des achtkernigen Rocket-Lake-Kristalls. Infolgedessen ist der 16-Kern-Alder-Lake in Bezug auf die Größe des Halbleiterkristalls mit dem 10-Kern-Comet-Lake auf viel einfacheren Skylake-Kernen und mit weniger Cache-Speicher vergleichbar.
Während die Comet-Lake- und Rocket-Lake-Kerne über 256 und 512 KB L2-Cache verfügten, erhielten die P-Kerne von Alder Lake 1,25 MB L2-Cache pro Kern. Die E-Kerne sind zu Vierer-Clustern mit einem gemeinsamen 2 MB L2-Cache zusammengefasst, der auf alle vier Kerne gleichzeitig aufgeteilt ist. Der Cache der obersten Ebene erreicht in Alder Lake 30 MB, während bei den Prozessoren früherer Generationen die Größe des L3-Cache 20 bzw. 16 MB nicht überstieg. Dadurch erreicht der Gesamt-Cache-Speicher der neuen Intel-Prozessoren 44 MB, was sogar den Gesamt-Cache-Speicher von AMD-Single-Chip-Prozessoren mit Zen-3-Mikroarchitektur übertrifft.
Die Zunahme der Cache-Größen in Alder Lake wirkte sich jedoch negativ auf die Latenz aus. Im Vergleich zu Rocket Lake ist die Latenz des L2-Cache von 13 auf 15 Takte und der L3-Cache von 58 auf etwa 80 Takte gestiegen. Letzterer Indikator übertrifft übrigens die L3-Cache-Latenz von Prozessoren mit Zen-3-Mikroarchitektur um fast das Doppelte. Mit anderen Worten, obwohl der Cache der dritten Ebene in Alder Lake groß ist, ist er jetzt relativ langsam.
Die Bekanntschaft mit dem Bild des Alder-Lake-Halbleiterkristalls lässt uns andere interessante Schlussfolgerungen ziehen. Dass sich beispielsweise die Annahme gleicher Größe für einen Golden Cove-Kern und einen Vierkern-Gracemont-Cluster am Ende als falsch herausstellte. Tatsächlich nehmen die vier E-Kerne etwa 25 % mehr Platz auf dem Alder-Lake-Die ein. Man kann auch darauf achten, dass der Grafikkern UHD Graphics 770 ziemlich viel Platz auf dem Die einnimmt - nur 16% der Siliziumfläche werden darauf verbraucht.
Alder Lake verwendet immer noch einen bidirektionalen Ringbus, um alle Funktionsblöcke miteinander zu verbinden, aber nicht alle Kerne haben gleichen Zugriff darauf. Während jeder der P-Kerne direkten Zugriff auf den im Zentrum des Kristalls verlaufenden Bus hat, arbeiten geclusterte E-Kerne anders damit. Hier gibt es nur einen Buszugriffsport für vier E-Cores, und die zu einem Cluster gruppierten Cores kommunizieren miteinander, indem sie Daten über einen gemeinsamen L2-Cache austauschen. All dies führt dazu, dass die Latenz der Datenübertragungen zwischen den Kernen in Alder Lake nicht einheitlich ist.
Nur P-Kerne können mit maximaler Geschwindigkeit miteinander austauschen. Sie können es sogar schneller als die Kerne in Rocket-Lake-Prozessoren. Wenn jedoch ein Informationsaustausch zwischen P- und E-Kern notwendig wird, erhöht sich die Wartezeit sofort um 37 %. Datenübertragungen zwischen E-Cores, die zu verschiedenen Clustern gehören, haben ungefähr die gleiche Latenz. Aber die Übertragung von Daten zwischen den nächsten E-Cores innerhalb desselben Clusters ist ein noch schmerzhafterer Prozess. Die maximale Inter-Core-Latenz, die in Alder Lake mit 50 ns beobachtet wurde, ist jedoch immer noch besser als die Latenz, die bei Ryzen-Prozessoren beim Übertragen von Daten zwischen Kernen auftritt, die sich in verschiedenen Chiplets befinden.
Thread Director: So funktioniert das alles im Betriebssystem:
Einer der Hauptzweifel, die in der Diskussion um Alder-Lake-APUs auftauchen, betrifft die Frage, ob moderne Betriebssysteme in der Lage sein werden, eine Reihe von Rechenkernen mit unterschiedlichen Eigenschaften ordnungsgemäß zu verwalten. Obwohl das Problem der Verteilung von Threads auf verschiedene Kerne im Allgemeinen schon lange besteht und beispielsweise bei virtuellen Kernen, die im Rahmen der Hyper-Threading-Technologie erstellt wurden, erfolgreich gelöst ist, ist mit Alder Lake alles merklich komplizierter. Jetzt muss der Planer des Betriebssystems nicht nur an die Maximierung der Leistung denken, sondern auch an die Energieeffizienz, um die E-Kerne zu nutzen.
Intel sagt, dass die enge Zusammenarbeit mit Microsoft, um die Ressourcen von Alder Lake richtig zu nutzen, erforderte, dass der Windows 11-Betriebssystem-Scheduler alle erforderlichen Verbesserungen erhält. Auf einer niedrigeren Ebene bedeutet dies, dass Windows 11 darauf trainiert wurde, mit einem dedizierten Mikrocontroller zu arbeiten, der in Alder Lake-Prozessoren integriert ist.
Dieser Mikrocontroller ist die Essenz der Thread Director-Technologie. Es sammelt kontinuierlich Informationen über die thermischen und energetischen Parameter der Kerne und analysiert den von jedem Kern ausgeführten Befehlsfluss und leitet die Ergebnisse dieser Analyse an das Betriebssystem weiter. Dieser Mechanismus wird vom Windows 11-Scheduler verwendet - in diesem Betriebssystem berücksichtigt die Verteilung der Threads auf die Kerne das Feedback, das durch den Thread Director implementiert wird. Dem Feedback ist es zu verdanken, dass Alder Lake unter Windows 11 besser funktionieren soll - in diesem Betriebssystem können E-Cores wirklich verwendet werden, um Hintergrundthreads zu bedienen, die keine hohe Leistung benötigen. Gleichzeitig werden die Alder-Lake-Prozessoren in Windows 10, wo das Feedback von Thread Director nicht implementiert ist, offensichtlich schlechter abschneiden, vor allem in Bezug auf die Energieeffizienz. In der Vorgängerversion des Betriebssystems kann der Scheduler auch Informationen über die Leistungsunterschiede verschiedener Kerne berücksichtigen, aber die interaktive Analyse der von ihnen ausgeführten Anweisungen sowie die Bewertung ihrer aktuellen Auslastung und Effizienz, steht ihm nicht zur Verfügung.
Wie Intel erklärt, besteht der Hauptzweck des Thread Director darin, die aktiven Threads für den Betriebssystem-Scheduler in verschiedene Klassen zu sortieren: normal; diejenigen, die AVX-Anweisungen verwenden; und solche, die keine hohe Leistung benötigen (deren Arbeit sich beispielsweise auf den Empfang externer Daten beschränkt). Um die Typen von Threads im Thread Director zu bestimmen, wird ein spezieller vortrainierter KI-Algorithmus verwendet, der genau auf den vom Mikrocontroller gesammelten Telemetriedaten basiert. Darüber hinaus empfiehlt der Thread Director, reguläre und AVX-Threads auf P-Cores auszuführen, während er vorschlägt, Threads zu senden, die darauf warten, dass Daten an E-Cores gesendet werden. All diese Informationen werden an den Windows 11-Scheduler übergeben, den er entweder direkt verwenden oder diese Empfehlungen daran anpassen kann, welche Aufgaben der Benutzer für sich in den Vordergrund gestellt und welche er minimiert hat.
Neuer DDR5-Speicher:
Eine große Innovation bei Alder Lake-Prozessoren, die eine eigene Geschichte verdient, ist ein neuer Speichercontroller, der nicht nur DDR4, sondern auch DDR5 SDRAM unterstützt. Formal spricht Intel in den Spezifikationen von der Kompatibilität mit DDR5-4800, tatsächlich können die neuen Prozessoren aber auch mit schnelleren Modulen arbeiten. So haben Speicherhersteller bereits Module mit den Frequenzen DDR5-5200, DDR5-5600, DDR5-6000, DDR5-6400 und sogar DDR5-6800 angekündigt. Und all diese Optionen sind mit den neuen Prozessoren durchaus kompatibel. Kürzlich hat Intel eine Liste von DDR5-SDRAM-Modulen veröffentlicht, die auf Funktionsfähigkeit mit Alder Lake getestet wurden, und sie enthält Module mit Geschwindigkeiten, die die in den Spezifikationen angegebenen überschreiten.
Um ein breites Spektrum an DDR4- und DDR5-Speichergeschwindigkeiten zu unterstützen, erhielt der Controller in Alder Lake gleichzeitig drei Teiler, die unterschiedliche Verhältnisse zwischen den Frequenzen des Speichercontrollers und der Module selbst bestimmen: Gear 1, Gear 2 und Gear 4. Im ersten Fall arbeitet der Speicher mit dem Controller bei synchronen Frequenzen, im zweiten wird die Speicherfrequenz verdoppelt und im dritten wird die Speicherfrequenz im Verhältnis zur Controllerfrequenz vervierfacht. Dieses Schema ähnelt dem, wie die Arbeit mit Speicher in Rocket-Lake-Prozessoren aufgebaut wurde, aber jetzt gibt es mehr Teiler.
Da die Frequenzen von DDR5-Modulen bei einer ziemlich hohen Marke von 4400 MHz beginnen (was höher ist als die maximale JEDEC-zertifizierte DDR4-Frequenz), ist der Gear-1-Modus für sie nicht anwendbar, er wird ausschließlich für DDR4-SDRAM verlassen. Aber im Modus der Verdoppelung der Frequenz von Gear 2 mit Alder Lake funktionieren alle übertaktenden DDR5-SDRAM-Module einwandfrei. Der Gear-4-Modus funktioniert auch, aber es macht noch keinen Sinn, ihn zu verwenden - er bringt eine höhere Leistung des Speichersubsystems im Vergleich zu Gear 2 mit sich.
Für sich genommen sind DDR5-SDRAM-Module, obwohl sie die gleichen 288 Pins wie DDR4 haben, elektrisch und mechanisch inkompatibel. Das Installieren von DDR5-Modulen (und umgekehrt) in DIMM-Steckplätzen für DDR4-SDRAM funktioniert nicht - eine andere Stelle des Schlüsselausschnitts stört. Die Verwendung von Anschlüssen unterschiedlicher Bauart ist keine Laune der Entwickler, DDR5-Speicher unterscheidet sich grundlegend vom bisherigen Standard. Seine erhöhten Frequenzen werden nicht durch Übertaktung verursacht, sondern durch Änderungen in den Funktionsprinzipien.
Das Problem bei der Erhöhung der Speichergeschwindigkeit durch Brute-Force besteht darin, dass auf Kondensatoren und Transistoren basierende DRAM-Kerne nicht mit Frequenzen von mehr als einigen hundert Megahertz arbeiten können. Daher ist jeder Wechsel von Speichergenerationen die Einführung neuer Techniken, die die Geschwindigkeit der Speicherschnittstelle erhöhen, ohne die Frequenz der primären DRAM-Kerne selbst zu erhöhen. Alle basieren auf der gleichen Idee - die Parallelität beim Zugriff auf DRAM-Geräte innerhalb eines einzelnen Moduls zu erhöhen. Und im Fall von DDR5 ist alles genau gleich: Tatsächlich sehen wir die Illusion, dass der Speicher in der Frequenz schneller geworden ist, aber in Wirklichkeit hat sich die Geschwindigkeit der DRAM-Zellen in keiner Weise geändert. Aus diesem Grund bringt jeder neue Speichertyp zusammen mit einer mehrfachen Erhöhung der Frequenz eine proportionale Erhöhung der Latenz mit sich. Beispielsweise liegt das typische CAS-Latenztiming für kommerziell erhältliche DDR5-Module zwischen 34 und 40.
Die wichtigste Änderung der Architektur von DDR5 besteht darin, dass jedes DIMM, wie in den Standards LPDDR4 und GDDR6, in zwei unabhängige Kanäle aufgeteilt wurde. Anders ausgedrückt, statt einer einzigen 64-Bit-Schnittstelle bieten DDR5-SDRAM-Module zwei unabhängige 32-Bit-Kanäle. Gleichzeitig verdoppelt der neue Standard die Länge des übertragenen Datenpakets – von 8 auf 16 Byte. Aus diesem Grund sendet jeder der beiden Kanäle eines DDR5-Moduls 64 Byte Daten in einem Vorgang. Vergleicht man also DDR4 und DDR5 mit der doppelten Frequenz (zum Beispiel DDR4-3200 und DDR5-6400), dann führt das Modul des neuen Standards zwei 64-Bit-Datenübertragungen gleichzeitig durch, während das Modul des alten type führt nur eine 64-Bit-Übertragung durch. Es versteht sich jedoch, dass diese beiden Module primäre DRAM-Vorrichtungen mit der gleichen Frequenz verwenden und der Unterschied im Durchsatz allein auf die erhöhte Parallelität bei internen Anrufen zurückzuführen ist.
Gleichzeitig ist die Transformation eines zweikanaligen DDR4-Speichersubsystems in ein vierkanaliges DDR5-basiertes Subsystem ein rein technisches Moment, das durch die Notwendigkeit entsteht, die 64-Byte-Dimension der gesendeten Datenmengen in einem zu erhalten Betrieb nach Verdoppelung der Probenbreite. Die Cache-Zeilen des Prozessors haben genau diese Länge, und die Verwendung größerer Transfers würde die Effizienz der Interaktion zwischen dem Prozessor und dem Speicher verringern. Gleichzeitig bringt die Verdoppelung der Anzahl der Kanäle im Hinblick auf die Gesamtbreite des Speicherbusses nichts, da 2 Kanäle mit 64 Bit gleich 4 Kanäle mit 32 Bit sind. Tatsächlich sind zwei Kanäle innerhalb eines Moduls nur einer der Tricks, mit denen es möglich wurde, die effektive Frequenz der Schnittstelle in DDR5 schmerzlos zu erhöhen. Daher bezeichnen Intel und Mainboard-Hersteller den Speichercontroller in Alder Lake weiterhin als Dual Channel und betonen, dass DDR5-Module nach wie vor paarweise verbaut werden sollten.
Tatsächlich zeigen synthetische Tests, dass die interne Dual-Channel-Funktionalität von DDR5-SDRAM-Modulen keinen zusätzlichen Gewinn bringt. Die Werte der praktischen Bandbreite für den neuen Speicher sind höher, aber das gesamte Wachstum hängt linear mit der Erhöhung der effektiven Frequenz zusammen. Was die tatsächliche Latenz angeht, müssen wir uns zunächst daran gewöhnen, dass sie höher ist als die von DDR4, und dies wird so lange dauern, bis die DDR5-Frequenz die DDR4-Frequenz zweimal überschreitet.
Die theoretische Bandbreite des auf DDR5-4800-Modulen basierenden Speichersubsystems beträgt 76,8 GB/s. Das praktisch gemessene Ergebnis liegt fast innerhalb dieses Wertes, was auf eine gute Performance des Alder-Lake-Speichercontrollers beim Streamen von Daten hindeutet. Die praktische Latenz ist jedoch ein wenig frustrierend. Der Gear 2-Controller-Modus erhöht zusammen mit den erhöhten Timings die Latenz des auf DDR5 aufgebauten Speichersubsystems um 30% höher als bei Verwendung von Modulen des alten DDR4-3600-Standards. Intel behauptet jedoch, dass DDR5 auf Alder-Lake-basierten Plattformen immer noch eine bessere Leistung bietet. Ob dies tatsächlich so ist, werden wir später prüfen, wenn wir Mainboards mit LGA1700 und Unterstützung für DDR4 SDRAM haben.
Eine weitere große Änderung bei DDR5 betrifft die Stromversorgung. DDR5-SDRAM-Module sind mit einem eigenen Spannungswandler ausgestattet, der aus den vom Motherboard gelieferten 5 V die notwendige Spannung von 1,1 V erzeugt Speicher leidet weniger unter parasitären elektromagnetischen Störungen ... Allerdings steigen dadurch die Herstellungskosten der DDR5-Module selbst etwas, da sich neben den Chips selbst nun auch Leistungselemente auf den Speicherstreifen befinden. Glücklicherweise sollten die Übertaktungsfunktionen von all diesen Änderungen nicht beeinträchtigt werden. Leistungsschaltungen auf Basis von DDR5-SDRAM-Modulen ermöglichen es auf die eine oder andere Weise, die Schlüsselspannungen von DRAM VDD und DRAM VDDQ zu erhöhen, von denen die Grenzen der Speicherübertaktung hauptsächlich abhängen. Obwohl laut Spezifikation DDR5-Speicherhersteller in der Lage sind, Änderungen der von der Bordstromversorgung erzeugten Spannungen sowohl zuzulassen als auch zu verbieten, umgehen Motherboards erfolgreich alle diese Einschränkungen.
Systemlogik-Set Intel Z690:
Alder-Lake-Prozessoren kommen mit der neuen LGA1700-Plattform auf den Markt, die von Chipsätzen der 600er-Serie unterstützt wird. Bisher werden von vielen Chipsätzen nur die ersten und älteren Z690 mit Übertaktungsfunktionen vorgestellt, aber schon daraus wird deutlich, dass nicht nur in der Prozessorrichtung, sondern auch in der Systemlogik große Veränderungen stattgefunden haben. Und das zeigt sich vor allem in der Kommunikation dieses Chipsatzes mit dem Prozessor.
Neben 20 PCIe-Lanes für Grafikkarte und NVMe-Speicher ist in Alder Lake der DMI 4.0 x8-Bus implementiert. Als proprietäre Implementierung der PCIe 4.0 x8-Schnittstelle ist sie für den Datenaustausch zwischen CPU und Systemlogik zuständig. Seine Bandbreite erreicht 15,76 GB / s, und dies ist die doppelte Bandbreite des Busses mit ähnlichem Zweck, der in Systemen verwendet wurde, die auf Intel-Chips der vorherigen Generation basieren.
Der Anstieg der Datenübertragungsrate zwischen Prozessor und Chipsatz ist vor allem darauf zurückzuführen, dass der Chipsatz endlich über eigene PCIe 4.0-Lanes verfügt. Wenn wir speziell über die Z690 sprechen, gibt es 12 PCIe 4.0-Lanes, die zu den 16 PCIe 3.0-Lanes hinzugefügt wurden. Aber das ist noch nicht alles: Die neue Logik bietet Unterstützung für bis zu vier Hochgeschwindigkeits-USB 3.2 Gen 2x2-Ports mit einer Bandbreite von 20 Gb / s, zusätzlich dazu wurden 10 weitere bekannte 10-Gigabit USB 3.2 Gen 2x1-Ports von migriert die Chipsätze der vorherigen Generationen und 10 komplett das übliche USB 3.2 Gen 1x1 mit einer Bandbreite von 5 Gbps. Außerdem bietet das Z690 acht statt sechs SATA-Ports.
Neben anderen Features des Z690 ist auch der eingebaute Wi-Fi 6E Logic Level Controller (mit Unterstützung für 6 GHz) erwähnenswert, der sich über die proprietäre CNVi-Schnittstelle mit physikalischen Modulen verbinden kann. Es steht den Motherboard-Herstellern jedoch frei, andere Wi-Fi-Controller zu wählen, die über PCIe funktionieren.
Aber wenn man über die breiten Fähigkeiten des Z690 spricht, muss man einen wichtigen Vorbehalt machen. Vergessen Sie nicht, dass die Gesamtzahl der Hochgeschwindigkeits-HSIO-Ports im Chipsatz wiederum begrenzt ist und die Motherboard-Hersteller nicht alle diese Ports gleichzeitig implementieren können. Insbesondere beim Z690 ist der Port-Switch so ausgelegt, dass durch die Nutzung aller 12 Chipsatz-PCIe-4.0-Lanes die Zahl der verfügbaren SATA-Ports auf vier reduziert wird.
Zudem ist zu erwähnen, dass Intel wiederum keine Standardmittel zur Implementierung der Thunderbolt-4-Schnittstelle in LGA1700-Systemen anbietet.Bei mobilen Versionen von Alder Lake ist die entsprechende Einheit zwar im Prozessor enthalten, in Desktop-Konfigurationen wird jedoch ein zusätzlicher Controller benötigt.
Alle großen Intel-Partner haben ihre Mainboards bereits für LGA1700 vorgestellt – die Bandbreite der angekündigten Optionen wird auf mehrere Dutzend Modelle geschätzt. Bemerkenswert ist, dass sich unter den Boards sowohl Motherboards mit DDR5-Unterstützung als auch DDR4-Boards befinden. Es gibt jedoch keine kombinierten Lösungen und wird es auch nicht geben - dies liegt an einem grundlegend unterschiedlichen Energieschema, das in DDR4 und DDR5 verwendet wird.
Bemerkenswert ist auch, dass die in 14-nm-Prozesstechnologie gefertigte Z690-Mikroschaltung ohne aktive Kühlung auskommt. Auf allen bisher vorgestellten Mainboards wird es trotz Unterstützung der Highspeed-PCIe-4.0-Schnittstelle durch Passivradiatoren gekühlt. Diese Situation unterscheidet sich von der Situation im AMD-Lager – wo das Flaggschiff der Systemlogik X590 auf den meisten Motherboards einen eigenen Kühler mit Lüfter hat.
Neuer Sockel und Formfaktor für LGA1700-Prozessoren:
Mit der Veröffentlichung von Alder Lake kommt der neue LGA1700 Prozessorsockel zum Einsatz. Das Aufkommen neuer DDR5-, PCIe 5.0- und DMI 4.0-Schnittstellen erforderte eine Erhöhung der Anzahl der Kontakte in den Prozessoren und jetzt gibt es 500 Pins mehr als zuvor - 1700. Daher sind die Größe der Kontaktmatrix und die Abmessungen der Prozessorsockel sind ebenfalls gestiegen. Der Steckverbinder LGA1700 ist rechteckig mit Seiten von 37,5 und 45 mm geworden.
Auf dem Weg dorthin versuchte Intel, die Situation mit der Wärmeabfuhr aus dem Prozessorkristall zu verbessern. Tatsache ist, dass der Übergang zur neuen Intel 7-Prozesstechnologie, der in Alder Lake stattfand, die Die-Fläche reduzierte, aber aufgrund der Erhöhung der Anzahl der Kerne die Wärmeabgabe fast nicht reduzierte. Dies führte zu einer Erhöhung der Wärmestromdichte, und es wurden geeignete Maßnahmen ergriffen, um das Problem der Entfernung zu lösen. Die interne Wärmeleitstelle, die unter der Prozessorabdeckung zum Einsatz kommt, hat Intel noch einmal optimiert. In Alder Lake ist dies wieder Lot, aber jetzt ist seine Schicht etwa 15 % dünner als zuvor, was zusammen mit einer Reduzierung der Dicke des Prozessor-Dies um 35 % dazu beitragen sollte, die Betriebstemperaturen von Alder Lake zu senken.
Aber das war nicht das Einzige. Die Abnahme der Chipdicke und der Lotschicht musste durch eine Zunahme der Dicke der Prozessorabdeckung aus Kupfer ausgeglichen werden, damit der Prozessor nicht zu dünn und unbequem in der Handhabung war. Und theoretisch sollte dies auch bei der Wärmeableitung helfen.
Trotz der Tatsache, dass sich die Dickenänderung von Kristall, thermischer Schnittstelle und Abdeckung so kompensieren, dass sich die Gesamthöhe der Alder Lake-Prozessoren nicht von der Höhe des Rocket Lake unterscheidet, ändert sich das Design von der LGA1700-Sockel selbst haben dazu geführt, dass die Höhe des darin verbauten Prozessors im Verhältnis zur Oberfläche des Boards noch ca. 0,8 mm kleiner ist als zuvor. Zusammen mit der Neugestaltung der Alder-Lake-Prozessorabdeckung schien dies Intel Grund genug, um die Benutzer zu einem Upgrade auf neuere und effizientere Kühlsysteme zu drängen. Daher befinden sich auf LGA1700-Motherboards die Löcher für die Montage von Kühlern nicht wie zuvor. Die Abstände zwischen ihnen haben sich um mehrere Millimeter vergrößert, und die Kühlsysteme, die bei früheren Generationen von Intel-Plattformen verwendet wurden, sind für Alder Lake nicht mehr geeignet.
Einige Hersteller von Kühlern und Mainboards bieten jedoch verschiedene Möglichkeiten an, dieses Problem zu umgehen – vom Anbringen zusätzlicher Befestigungslöcher auf den Boards bis hin zum Freigeben neuer Halterungen für alte Kühler. Bei deren Verwendung sollten sich Benutzer jedoch bewusst sein, dass eine Verringerung der Höhe, in der die Prozessorabdeckung über das Board ragt, den Druck des Kühlsystems irgendwie verringert, was verschiedene Probleme mit dem Kühlkörper verursachen kann. Und das bedeutet, dass es immer noch besser ist, spezielle Kühler für LGA1700-Prozessoren zu verwenden.
Core i9-12900K Prozessor Nahaufnahme:
Für die erste Bekanntschaft mit der neuen Generation von Desktop-Prozessoren erhielten unsere Redakteure einen älteren Alder Lake, Core i9-12900K von Intel. Dieser Chip hat 16 Prozessorkerne. Davon sind 8 Kerne produktive Golden Cove, die unter Volllast mit 4,9 GHz arbeiten und in Single-Thread-Anwendungen bis zu 5,2 GHz übertakten. Die anderen 8 Kerne sind energieeffiziente Gracemont, ihre reale Frequenz reicht von 3,7 bis 3,9 GHz. Außerdem verfügt ein solcher Prozessor über einen Third-Level-Cache-Speicher von 30 MB, der mit einer Frequenz von 3,6 GHz arbeitet, die durch die Frequenz der E-Kerne begrenzt ist.
Trotz der Tatsache, dass die E-Kerne mit niedriger Frequenz arbeiten, kann ihr Beitrag zur Gesamtleistung des Core i9-12900K durchaus spürbar sein. Zumindest die Integration von acht zusätzlichen E-Kernen erhöht die Leistung mehr als die Hyper-Threading-Unterstützung für acht P-Kerne. Sie können dies anhand der folgenden Grafik überprüfen, die die Abhängigkeit des Cinebench R23-Ergebnisses von der Anzahl der beteiligten Threads zeigt.
So sind E-Cores in Alder Lake keineswegs eine überflüssige Komponente, und Prozessormodelle mit weniger davon werden bei Multithreading-Aufgaben tatsächlich die schlechteste Leistung erbringen. Es gibt jedoch Fälle, in denen E-Cores immer noch besser dran sind. Dies kann dazu beitragen, den Prozessor besser zu übertakten, die Frequenz seines L3-Cache zu erhöhen oder für den Fall, dass die P-Kerne die AVX-512-Funktionalität zurückgeben müssen, die von den E-Kernen blockiert wird.
Basierend auf der UVP möchte Intel, dass der Core i9-12900K als Konkurrent des 12-Kern-Ryzen 9 5900X wahrgenommen wird, und das hat eine gewisse Logik. Diese Prozessoren sind in der Lage, die gleiche Anzahl von Threads auszuführen - 24. Der Core i9-12900K hat zwar einen Vorteil bei der Gesamtzahl der Kerne, aber der Ryzen 9 5900X gewinnt bei der Anzahl der großen produktiven Kerne.
Der Core i9-12900K kostet 40 US-Dollar mehr als sein 12-Kern-Konkurrent, vielleicht möchte der Hersteller daher auf andere Vorteile seines Produkts hinweisen - Unterstützung für DDR5-Speicher und PCIe 5.0-Schnittstelle. Außerdem sehen Intel-Prozessoren derzeit vorteilhafter aus, da sie über eine Art integrierte Grafik verfügen. Allerdings kann man auch nicht sagen, dass der Ryzen 9 5900X leistungsmäßig deutlich unterlegen ist. Auf der AMD-Angebotsseite bleibt ein größerer Cache-Speicher und eine formal bessere Wirtschaftlichkeit bestehen.
Die MTP-Verbrauchsgrenze für den gesamten 16-Kern-Core i9-12900K ist von der Spezifikation auf 241 Watt festgelegt, in Wirklichkeit liegt der maximale Verbrauch in ressourcenintensiven Anwendungen wie Blender oder Cinebench R23 jedoch bei 210-215 Watt. Damit ist der Core i9-12900K trotz der deutlichen Überlegenheit bei der Anzahl der Kerne sparsamer als die älteren Vertreter der Rocket-Lake- und Comet-Lake-Familie.
All dies wird durch praktische Verbrauchs- und Temperaturtests bestätigt. Wenn wir von einer ressourcenintensiven Multithread-Last sprechen (in unserem Test wurde das Rendering im Cinebench R23 verwendet), dann ist der Core i9-12900K deutlich sparsamer als sein Vorgänger, der Core i9-11900K, aber er übertrifft beim Verbrauch immer noch den konkurrierenden Ryzen 9 5900X.
Wenn wir jedoch von Temperaturen sprechen, die nicht nur von der Wärmeableitung von Prozessoren bestimmt werden, sondern auch davon, wie effektiv ein bestimmter Prozessor diese abführen lässt, dann hat der Core i9-12900K die Nase vorn. Beim Testen von Core i9-12900K, Core i9-11900K und Ryzen 9 5900X mit demselben Flüssigkeitskühlsystem (in diesem Fall handelt es sich um eine benutzerdefinierte Schaltung auf EKWB-Komponenten mit einem 360-mm-Radiator), stellt sich heraus, dass mit derselben Ressource -intensiver Last heizt sich der ältere Alder Lake im Schnitt auf 78 Grad auf, während der Ryzen 9 5900X im Schnitt 80 Grad warm ist. Und im Vergleich zum Core i9-11900K wirkt der neue Core i9-12900K wie ein Alien aus einer anderen Welt: Trotz doppelt so vielen Kernen erwärmt er sich um 15 Grad niedriger.
Eine noch interessantere Situation ist in der Spielanwendung zu sehen. Hier werden nicht alle in den Prozessoren verfügbaren Kerne genutzt, wodurch sich die Thread Director-Technologie in ihrer ganzen Pracht zeigen kann. Alle Spielethreads müssen nicht auf produktiven Kernen ausgeführt werden, und einige von ihnen werden auf E-Kerne umgeleitet, was den Core i9-12900K phänomenal sparsam macht - sein praktischer Verbrauch fällt ein paar Dutzend Watt niedriger aus des Ryzen 9 5900X. Ein Vergleich des Verbrauchs von Core i9-12900K und Core i9-11900K macht überhaupt keinen Sinn – diese beiden Prozessoren wirken in der folgenden Grafik als Vertreter ganz anderer Welten.
Diese Verbrauchssituation drückt sich in den deutlich niedrigeren Temperaturen des Core i9-12900K aus. Unter Gaming-Last wird dieser Prozessor nicht wärmer als 55-60 Grad, wodurch er etwa 15-17 Grad kälter bleibt als der Core i9-11900K und 20 Grad kälter als der Ryzen 9 5900X.
Offensichtlich waren die Maßnahmen, die Intel ergriffen hat, um die Wärmeableitung vom Prozessor-Die zu erleichtern, nicht umsonst. Unter realer Last sind die Temperaturen des Core i9-12900K niedriger als bei anderen Flaggschiff-Angeboten, und teilweise deutlich. Es ist jedoch zu bedenken, dass dies nicht an einer mäßigen Wärmeabgabe liegt, sondern an der relativ einfachen Wärmeabfuhr vom Prozessor-Die. Mit anderen Worten, das Flaggschiff Alder Lake wird nur mit einem ausreichend effektiven Kühlsystem wie ein kalter Prozessor wirken. Gleichzeitig ist es bei Spitzenlast zu einer ziemlich hohen Wärmeableitung fähig - mehr als 200 Watt, und dies ist merklich höher als die Wärmeableitung jedes AMD-Prozessors.
Übertaktung:
Die neuesten Prozessorgenerationen lassen fast keinen Raum für Übertaktung, wenn wir nicht als sportliche Disziplin sprechen, sondern als Möglichkeit, zusätzliche Leistung für den Alltag zu erhalten. Alder-Lake-Prozessoren sind hier keine Ausnahme, insbesondere wenn wir über das ältere Modell Core i9-12900K sprechen – dessen Frequenzen werden vom Hersteller selbst auf Werte nahe dem Maximum gebracht.
Dennoch implementiert Intel weiterhin zahlreiche Übertaktungsfunktionen in seinen CPUs. Alle sechs heute veröffentlichten Alder-Lake-Modelle verfügen also über kostenlose Multiplikatoren, was sie zu hervorragenden Objekten für alle Arten von Experimenten macht. In diesem Sinne sind die neuen Prozessoren noch interessanter als ihre Vorgänger, da sie gleichzeitig über zwei Arten von Kernen verfügen, die mit unterschiedlichen Frequenzen arbeiten. Dementsprechend verwenden diese Kerne unterschiedliche Multiplikatoren und werden separat übertaktet. Es stimmt, sie ernähren sich immer noch von einer einzigen Spannung.
Wenn wir von den Übertaktungsgrenzen sprechen, haben wir es geschafft, die P-Kerne des uns zur Verfügung stehenden Prozessors auf 5,1 GHz und die E-Kerne auf 3,9 GHz zu übertakten. In diesem Zustand konnte er Stabilitätstests mit der Bedingung einer zusätzlichen Frequenzreduktion bei der Ausführung von AVX-Befehlen um 100 MHz bestehen. Die Delta-Taktfrequenz für AVX-Befehle, die über das BIOS des Motherboards eingestellt wird, betrifft übrigens nur die P-Kerne, so dass die Frequenzen des Test-Core i9-12900K unter AVX-Last 5,0 / 3,9 GHz betrugen.
Die Spannungen für eine solche Übertaktung mussten minimal angepasst werden. Zu den verwendeten Einstellungen gehörten die Einstellung der Load-Line Calibration auf Level 4 und eine symbolische Erhöhung der Prozessorspannung um 0,01 V durch den Offset (Offset).
Die Stabilität des übertakteten Prozessors wurde in Prime95 getestet und seine Temperaturen unter dieser Last überstiegen 90 Grad. Aber dank einer speziell entwickelten Flüssigkeitskühlung wurde das Throttling, das Alder Lake bei 100 Grad einschaltet, vermieden. Die tatsächliche CPU-Spannung, die während des Stresstests beobachtet wurde, betrug 1,215 V bei AVX2 und 1,25 V bei normaler Last.
Neben dem freien Ändern der Multiplikatoren ermöglichen Alder-Lake-Prozessoren das Abschalten ihrer Kerne mit der einzigen Bedingung - daher muss mindestens ein P-Kern aktiv bleiben. Dies kann beim Übertakten verwendet werden. Wie die Praxis gezeigt hat, eröffnen die P-Kerne beim Abschalten der E-Kerne ein zusätzliches Frequenzpotential. Und diese Eigenschaft von Alder Lake ist durchaus nutzbar. Insbesondere wenn ein auf diesem Prozessor basierender Computer hauptsächlich für Spiele verwendet wird, die nicht alle 16 Kerne des Core i9-12900K nutzen können, wird das Deaktivieren der E-Kerne höchstwahrscheinlich seine Leistung nicht reduzieren und zusätzliches Übertakten des P -Kerne werden eine positive Rolle spielen.
Sie sollten jedoch nicht mit einer spürbaren Zunahme der Frequenz rechnen. Zum Beispiel konnte die Frequenz unserer Instanz des Core i9-12900K nach dem Abschalten der E-Kerne nur um 100 MHz ansteigen – auf bis zu 5,2 GHz.
Wie man sieht, reduziert die Deaktivierung der E-Kerne die Leistungsaufnahme des Alder Lake um ca. 50 Watt, was jedoch zu keiner wesentlichen Änderung der Übertaktungsgrenzen führt. Auch am Temperaturregime ändert sich wenig – nur ein paar Grad können zurückgewonnen werden.
⇡ # Beschreibung des Testsystems und der Testmethodik
Leider hat uns Intel die Hardware, die wir zum Kennenlernen von Alder Lake brauchten, erst viel später als gewünscht zur Verfügung gestellt. Daher können wir im ersten Test des Core i9-12900K nicht auf alle Leistungsaspekte eingehen. Etwas später werden wir jedoch sicherlich nachholen. Im selben Artikel werden wir über den Vergleich der Leistung des mit DDR5-Speicher ausgestatteten Core i9-12900K mit der Geschwindigkeit anderer Flaggschiff-Prozessoren auf dem Markt im Betriebssystem Windows 11 sprechen Lake wird der 12-Kern-Ryzen 9 5900X und ein 8-Kern-Core i9-11900K sein, aber in den Diagrammen finden Sie Ergebnisse für andere Ryzen 9- und Core i9-Prozessoren, die seit Sommer 2019 veröffentlicht wurden.
Das Testsystem umfasst folgende Komponenten:
Prozessoren:
AMD Ryzen 9 5950X (Vermeer, 12 Kerne + SMT, 3,4-4,9 GHz, 64 MB L3);
AMD Ryzen 9 5900X (Vermeer, 12 Kerne + SMT, 3,7-4,8 GHz, 64 MB L3);
AMD Ryzen 9 3950X (Matisse, 12 Kerne + SMT, 3,5-4,7 GHz, 64 MB L3);
AMD Ryzen 9 3900XT (Matisse, 12 Kerne + SMT, 3,8-4,7 GHz, 64 MB L3);
Intel Core i9-12900K (Alder Lake, 8P + 8E-Kerne + HT, 3,5-5,3 / 2,4-3,9 GHz, 30 MB L3);
Intel Core i9-11900K (Rocket Lake, 8 Kerne + HT, 3,5-5,3 GHz, 16 MB L3);
Intel Core i9-10900K (Comet Lake, 10 Kerne + HT, 3,7-5,3 GHz, 20 MB L3).
CPU-Kühler: Custom LSS EKWB.
Hauptplatinen:
ASUS ROG Crosshair VIII Hero (Sockel AM4, AMD X570);
ASUS ROG Strix Z590-A Gaming-WLAN (LGA1200, Intel Z590);
ASUS ROG Strix Z690-F Gaming-WLAN (LGA1700, Intel Z690).
Speicher:
2 × 16 GB DDR4-3600 SDRAM, 16-18-18-38 (Crucial Ballistix RGB BL2K16G36C16U4BL);
2 × 16 GB DDR5-4800 SDRAM, 38-38-38-70 (Kingston Fury Beast KF548C38BBK2-32).
Grafikkarte: NVIDIA GeForce RTX 3090 Founders Edition (GA102, 1395-1695 / 19500 MHz, 24 GB GDDR6X 384-Bit).
Festplattensubsystem: Intel SSD 760p 2 TB (SSDPEKKW020T8X1).
Stromversorgung: Thermaltake Toughpower DPS G RGB 1000W Titanium (80 Plus Titanium, 1000W).
Alle verglichenen Prozessoren wurden mit den Standardeinstellungen der Mainboard-Hersteller getestet. Dies bedeutet, dass für Intel-Plattformen die in den Spezifikationen angegebenen TDP / PBP-Grenzen ignoriert werden, sondern die maximal möglichen Frequenzen verwendet werden, um eine maximale Leistung zu erzielen. Die überwiegende Mehrheit der Nutzer betreibt Prozessoren in diesem Modus, da die Berücksichtigung von Grenzwerten für Wärmeableitung und Stromverbrauch in den meisten Fällen spezielle BIOS-Einstellungen erfordert.
Speichersubsysteme für alle Systeme wurden mit XMP-Profilen konfiguriert. Dies bedeutet, dass LGA1200- und Sockel AM4-Prozessoren mit DDR4-3600 und Alder Lake mit DDR5-4800 getestet wurden.
Die Tests wurden unter Microsoft Windows 11 Pro (21H2) Build 22000.282.0 mit installierten Updates KB5005635 und KB5006746 und unter Verwendung des folgenden Treibersatzes durchgeführt:
AMD-Chipsatztreiber 3.10.08.506;
Intel-Chipsatztreiber 10.1.18838.8284;
Intel SerialIO-Treiber 30.100.2105.7;
Intel Management Engine-Schnittstelle 2124.100.0.1096;
NVIDIA GeForce 496.49-Treiber.
Beschreibung der Werkzeuge zur Messung der Rechenleistung:
Komplexe Benchmarks:
Futuremark PCMark 10 Professional Edition 2.1.2508 - Tests in Szenarien Essentials (typische Arbeit des durchschnittlichen Benutzers: Anwendungen starten, im Internet surfen, Videokonferenzen), Produktivität (Büroarbeit mit Textverarbeitung und Tabellenkalkulation), Digital Content Creation (digitale Inhalte .) Erstellung: Fotos bearbeiten, nichtlineare Videobearbeitung, Rendering und Visualisierung von 3D-Modellen).
3DMark Professional Edition 2.17.7173 - Test in der Time Spy Extreme 1.0-Szene.
Anwendungsleistung:
Kommen wir aber zu den Ergebnissen, die in ressourcenintensiven Anwendungen erzielt wurden, können wir schon jetzt mit Sicherheit sagen: Alder Lake war ein Erfolg. Eine Erhöhung der Anzahl der Rechenkerne, ein Übergang zu einer progressiveren Mikroarchitektur, eine Erhöhung des Cache-Speichers und die Verwendung eines schnelleren DDR5-Speichers summieren sich zu einem sehr spürbaren Effekt. Im Vergleich zum Core i9-11900K ist der neue Core i9-12900K im Schnitt fast eineinhalb Mal schneller. Darüber hinaus zeigt der neue Prozessor selbst in den ungünstigsten Fällen einen Vorsprung von mindestens 25 % gegenüber seinem Vorgänger.
Es trifft das ältere Alder-Lake-Gesicht nicht in den Dreck, und wenn seine Leistung mit der Geschwindigkeit der aktuellen Top-Level-AMD-Angebote verglichen wird. In allen Tests, mit Ausnahme des Archivers, erweist sich der Core i9-12900K als deutlich schneller als der konkurrierende 12-Kern-Ryzen 9 5900X, zudem bietet der Core i9-12900K generell eine höhere Leistung, auch vor dem Hintergrund von ein 16-Kern-Prozessor mit Zen-3-Mikroarchitektur Die durchschnittliche Überlegenheit des Flaggschiffs Alder Lake gegenüber Ryzen 9 5900X beträgt 18% und gegenüber Ryzen 9 5950X - 6%. Gleichzeitig ist aber anzumerken, dass der aktuelle 16-Kern-AMD immer noch in vier von 16 Aufgaben seinen Vorrang verteidigen kann. Zu diesen Aufgaben gehört der bereits erwähnte 7-Zip-Archiver, bei dem dem AMD-Prozessor geholfen wird einen geräumigen Cache, sowie x265, Stockfish und V-Ray, die bei ihrer Arbeit aktiv AVX2-Anweisungen verwenden.
Dennoch ist die Schlussfolgerung eindeutig. Der Ryzen 9 5950X hält den Titel des besten Prozessors für diesen Job nicht mehr. Intel hat jetzt eine attraktivere Lösung, die auch deutlich weniger kostet.
1080p-Spielleistung:
Die Leistung von Intel-Prozessoren in Gaming-Anwendungen war nie ein Problem. Und die Vorgängergeneration Rocket Lake stellte sich in einigen Fällen als noch bevorzugtere Option für die Basis von Gaming-Systemen im Vergleich zu AMD Ryzen-Prozessoren heraus. Allerdings zerstört das Erscheinen der Alder-Lake-Familie und insbesondere des Core i9-12900K die bisherige Gaming-Parität zwischen AMD- und Intel-Angeboten. Alle Streitigkeiten darüber, welcher der Prozessoren den Titel der besten CPU für Spiele verdient, müssen nun ein Ende haben – der neue Core i9-12900K ist deutlich produktiver als alle anderen Optionen. Um sich davon zu überzeugen, schauen Sie sich einfach die Grafik der durchschnittlichen Bildrate an, die nach den Ergebnissen von Tests in 12 Titeln in Full HD mit einem Grafikbeschleuniger GeForce RTX 3090 erstellt wurde % schneller als der Core i9-11900K und 7-9% mehr als der Ryzen 9 5950X und Ryzen 9 5900X. Auch bei den minimalen FPS gibt es einen entsprechenden Vorteil, er erreicht 10 bzw. 13%.
2160p Spieleleistung:
Die Grafik moderner Spiele wird immer komplexer, und in 4K-Auflösung bewegt sich allmählich alles in Richtung einer Umverteilung der Last zugunsten der Grafikkarte. Daher hat die CPU bei dieser Auflösung umso weniger Einfluss auf die Bildrate, selbst wenn das System über die schnellsten existierenden Gaming-Grafikkarten verfügt. Mit anderen Worten, es sollte Sie nicht überraschen, dass selbst ein so leistungsstarker Prozessor wie der Core i9-12900K sich in den folgenden Grafiken nicht von seinen Konkurrenten absetzen kann. Aber in einigen Situationen manifestiert sich der Vorteil des älteren Alder Lake immer noch, und es stellt sich heraus, dass es 1-2% schneller ist als Alternativen.
Energieverbrauch:
Bei der ersten Bekanntschaft mit dem Core i9-12900K haben wir bereits gesehen, dass dieser Prozessor im Vergleich zu seinen Vorgängern weniger stromhungrig geworden ist, obwohl es sich um einen viel komplexeren Chip handelt. Aber die neue Fertigungstechnologie von Intel 7, die bisher weder in Desktop- noch in anderen Prozessoren verwendet wurde, hat dazu beigetragen, Alder Lake zu einer kostengünstigeren Lösung zu machen. Dies liegt jedoch zum Teil am "Low Base Effect", da der gleiche Rocket Lake Stromverbrauch ein sehr unanständiges Niveau erreichte. Und wenn man den Verbrauch des Core i9-12900K mit den aktuellen Angeboten von AMD vergleicht, dann muss man über die Sparsamkeit des neuen Produkts nicht sprechen. Intel liegt hier noch weit hinter der Konkurrenz zurück.
Die oben genannten Ergebnisse von Messungen des Gesamtverbrauchs von Anlagen (ohne Monitore) ermöglichen eine eindeutige Überprüfung des oben Gesagten. Aber es gibt eine wichtige Nuance: Hoher Verbrauch ist für den Core i9-12900K nur bei ressourcenintensiver Multithread-Last charakteristisch. Wenn wir von einer Single-Thread-Last sprechen, ändert sich das Bild ins Gegenteil. In einer solchen Situation hat Alder Lake im Vergleich zu anderen modernen Prozessoren einen eher bescheidenen Appetit.
Schlussfolgerungen:
Bis vor kurzem schien es so, als seien Prozessoren auf Basis der Zen-3-Architektur so gut, dass nichts ihre Dominanz gefährdete. Vor allem bei Arbeitsaufgaben, die sie dank Chiplet-Design, einer Vielzahl leistungsstarker Rechenkerne und einem großen Cache-Speicher problemlos bewältigen. Heute stellte sich jedoch heraus, dass das Flaggschiff 16-Core Ryzen 9 5950X nicht mehr führend ist, da die Intel Alder Lake Prozessorfamilie auf den Markt gekommen ist. Und das ist einfach erstaunlich, denn niemand hätte gedacht, dass Intels Neuentwicklung so gut sein könnte. Der ranghöchste Vertreter der Alder-Lake-Familie, der Core i9-12900K, verfügt über nur acht produktive Kerne und kann nur 24 Threads ausführen, was ihn jedoch nicht daran hindert, bei den meisten Aufgaben den 16-Kern- und 32-Thread-Prozessor der Konkurrenz zu übertreffen. Darüber hinaus ist der offizielle Preis des Core i9-12900K ein Viertel niedriger als der des Ryzen 9 5950X, was Intels neuen Prozessor zu einem unglaublichen Angebot in Bezug auf die Verbraucherleistung macht.
Es sieht so aus, als hätte sich bei Intel etwas dramatisch verändert. Entweder hat der „Zauberkick“ von AMD so gewirkt, oder die Veränderungen in der Unternehmensführung hatten Wirkung, aber Alder Lake erkennt wirklich den alten Intel der Mitte und Ende der 2000er Jahre, als Conroe- und Yorkfield-Prozessoren auf den Markt kamen der Markt nacheinander, Lynnfield und Sandy Bridge. Wie damals hat das Unternehmen bei Alder Lake offensichtlich nicht an Innovationen gespart. Diese Prozessoren erhielten eine Vielzahl multidirektionaler Verbesserungen, darunter ein Redesign der Mikroarchitektur und eine deutliche Erhöhung der IPC, eine Erhöhung der Anzahl der Rechenkerne, die Einführung der Hybridarchitektur und der Thread Director-Technologie, ein Übergang zu einem neuen Herstellungsprozess und das Aufkommen der Unterstützung für schnellere Speichertypen. Früher konnte schon einer dieser Punkte für Intel-Prozessoren zu einem sehr auffälligen Ereignis werden, aber jetzt wurde die gesamte Liste in einem einzigen Salve abgefeuert und dies erzeugt eine sehr beeindruckende Wirkung.
Während der Veranstaltung zur Ankündigung des Core i9-12900K wurde diese CPU zum weltbesten Prozessor für Spiele gekürt, und das war keine Übertreibung. Tests haben bestätigt, dass der ältere Alder Lake in der Spieleleistung tatsächlich allen Mitgliedern der Ryzen 5000-Familie sowie den Comet Lake- und Rocket Lake-Prozessoren merklich überlegen ist. Wenn wir die Full-HD-Auflösung als Anhaltspunkt verwenden, kann der Vorteil der Neuheit in einigen Fällen zweistellig sein. Gleichzeitig schlägt der Core i9-12900K in Anwendungen zur Erstellung und Verarbeitung digitaler Inhalte nicht in den Dreck. Bei vielen schweren, ressourcenintensiven Aufgaben für professionelle Arbeit erweist er sich als schneller als der 16-Kern-Ryzen 9 5950X, und oft ist das Ausmaß seines Vorteils nicht geringer als in Spielen.
Somit sind die Nachteile des Core i9-12900K nur auf eine recht hohe Wärmeableitung unter starker Last zurückzuführen, doch der Fairness halber sei angemerkt, dass Intel alles daran gesetzt hat, eine Überhitzung dieses Chips im Betrieb zu verhindern. Zumindest ist es relativ einfach, Wärme daraus abzuleiten, man braucht nur ein hochwertiges Kühlsystem.
Bisher haben wir uns nur mit dem Senior-Vertreter der Alder-Lake-Familie getroffen, aber die verwandten Modelle der Core-i7- und Core-i5-Reihe werden mit ziemlicher Sicherheit in ihren Gewichtsklassen nicht schlechter abschneiden. Dies folgt direkt aus deren Eigenschaften, da sich die günstigeren Modifikationen der Familie nicht so radikal vom älteren Prozessor unterscheiden. Daher ist klar, dass der Markt für Desktop-Prozessoren in naher Zukunft große Veränderungen erfahren wird. AMD wird die Preise für seine Angebote aggressiv senken müssen, und Intel muss versuchen, die Nachfrage nach Alder-Lake-Prozessoren zu befriedigen, die sicherlich beträchtlich ausfallen wird.
2021-11-04 18:23:23
Autor: Vitalii Babkin