Launch-Analyse Intel Core X

Donnerstag, 22. Juni 2017
 / von Leonidas
 

Neben den normalen Consumer-Prozessoren legt Intel seit einigen Jahren auch immer noch eine extra Plattform rein für Enthusiasten-Prozessoren auf – offiziell "HEDT" für "High-End Desktop" genannt. Diese extra HEDT-Plattform bringt bei Intel nicht nur eigene Prozessoren, sondern auch einen eigenen Sockel und damit eigene Mainboards mit sich, als Prozessoren-Unterbau verwendet man regelmäßig Abwandlungen eigentlich für den Server-Einsatz vorgesehener Prozessoren-Modelle, welche aber von der reinen CPU-Architektur her üblicherweise identisch zu den normalen Consumer-Prozessoren sind. Bislang lief das ganze bei Intel immer unter dem Suffix "-E", wie bei dem vor einem Jahr vorgestellten Broadwell-E der Core i7-6800 & 6900 Prozessoren. Intels Enthusiasten-Plattform des Jahres 2018 ändert einiges gegenüber diesen früheren Gewohnheiten, angefangen schon beim Suffix: Jener lautet nunmehr auf "-X" für Kaby-Lake-X und Skylake-X, welche dann sogar mit "Core X" einen eigenen Verkaufsnamen erhalten haben. Hinzu kommt ein deutlich breiteres Produktprogramm, gleich zwei Prozessor-Unterbauten und teilweise sogar CPU-interne Veränderungen gegenüber den Consumer-Prozessoren – Intels Core-X-Serie wird vom früheren Nebenprodukt zur vollwertigen CPU-Serie. Mit der nachfolgenden Launch-Analyse zu Core X werden wir die relevanten Informationen verdichten, die angefallenen Benchmarks und Übertaktungsresultat auswerten und eine allgemeine Performance- und Preisbetrachtung liefern.

Kerne Taktraten TB3.0 unl. L2 L3 Speicher PCIe TDP Listenpreis Release
Core i9-7980XE 18 + HT ? ? 18 MB 24,75 MB ? ? ? 1999$ Oktober
Core i9-7960X 16 + HT ? ? 16 MB 22 MB ? ? ? 1699$ Oktober
Core i9-7940X 14 + HT ? ? 14 MB 19,25 MB ? ? ? 1399$ Oktober
Core i9-7920X 12 + HT ? ? 12 MB 16,5 MB ? ? ? 1199$ August
Core i9-7900X 10 + HT 3.3/4.3 GHz 4.5 GHz 10 MB 13,75 MB 4Ch. DDR4/2666 44 140W 989$ 19. Juni
Core i7-7820X 8 + HT 3.6/4.3 GHz 4.5 GHz 8 MB 11 MB 4Ch. DDR4/2666 28 140W 589$ 19. Juni
Core i7-7800X 6 + HT 3.5/4.0 GHz 6 MB 8,25 MB 4Ch. DDR4/2400 28 140W 383$ 19. Juni
Core i7-7740K 4 + HT 4.3/4.5 GHz 1 MB 8 MB 2Ch. DDR4/2666 16 112W 339$ 19. Juni
Core i5-7640K 4 4.0/4.2 GHz 1 MB 6 MB 2Ch. DDR4/2666 16 112W 242$ 19. Juni
Alle Core-X-Prozessoren kommen im Sockel 2066 daher, welcher Mainboards mit dem Intel-Chipsatz X299 bedingt. Die beiden Core i5/i7 Modelle basieren auf Kaby-Lake-X, alle Core i9 Modelle auf Skylake-X.

Als Ankerpunkt der Core-X-Plattform darf der neue Sockel 2066 samt dem neuen Mainboard-Chipsatz X299 gelten – welcher inkompatibel zu allen bisherigen Intel-Produkten ist und damit beim Erwerb von Core-X-Prozessoren auch gleichzeitig den Kauf eines neuen Mainboards zur Pflicht macht. Der X299-Chipsatz bietet dem Sockel 2066, einem 4-Kanal-Speicherinterface (ist nicht bei allen Core-X-Prozessoren verfügbar), bis zu 44 PCI Express 3.0 Lanes (nicht bei allen Core-X-Prozessoren in dieser Zahl verfügbar) und allen möglichen modernen Mainboard-Features Platz. Rein technisch wird der X299-Chipsatz im übrigen aus dem selben Chip gewonnen wie die bekannten Sockel-1151-Chipsätze B250, H270 & Z270 bis hin zum Server-Chipsatz C236 – deren differiende Features sich allein aus Aktivierung und Deaktivierung der einzelnen Hardware-Fähigkeiten ergeben (die PC Games Hardware hat sich genauer mit den Feinheiten des X299-Chipsatzes beschäftigt). Typischerweise belegen die auf diesen Enthusiasten-Chipsätzen basierenden Mainboards eher höhere Preislagen von 250 bis 400 Euro – ein Punkt, der im Vergleich mit Prozessoren aus der normalen Consumer-Riege immer mit zu beachten wäre.

Während bisherige Enthusiasten-Plattformen bei Intel immer nur 3-4 Prozessoren-Modelle boten, geht es bei Core X auf gleich 9 Prozessoren-Modelle hinauf – welche zudem mit 242 bis 1999 Dollar einen viel breiteren Preisbereich abdecken als jemals zuvor. Am unteren Ende geht Core X damit deutlich in den Preisbereich der normalen Consumer-Modelle hinein, am oberen Ende stellt man hingegen neue Rekorde für außerhalb professioneller Zielsetzungen erwerbbare Prozessoren auf. Dabei unterteilt sich die gesamte Core-X-Plattform ziemlich deutlich an der CPU-Abstammung: Die beiden kleinsten Modelle basieren auf Kaby-Lake-X, basieren sogar auf demselben Prozessoren-Die wie die regulären Kaby-Lake-Prozessoren – und wurden faktisch nur aus (allerdings nebulösen) Marketinggründen in diese Core-X-Plattform hineingeschoben. Ansonsten sind Core i5-7640K und Core i7-7740K nichts anderes als leicht höher getaktete Versionen von Core i5-7600K und Core i7-7700K mit deaktivierter Grafiklösung – welche zudem auch recht wenig von der neuen Sockel-2066-Plattform haben, da dieser Prozessoren höchstselbst die Möglichkeit zu einem QuadChannel-Speicherinterface und mehr als (aus der CPU selber kommenden) 16 PCI Express 3.0 Lanes fehlt.

Kaby Lake Kaby-Lake-X Skylake Skylake-X
CPU-Architektur Kaby Lake
(= Skylake)
Kaby Lake
(= Skylake)
Skylake Skylake-SP
(nominell Skylake, aber mit gewissen Änderungen)
Kern-Anzahl 2C, 4C 4C 2C, 4C 6C, 8C, 10C, 12C, 14C, 16C, 18C
Dies 2C+GT2 ~90mm², 2C+GT3 ~140mm², 4C+GT2 122mm² 4C 122mm² 2C+GT2 ~90mm², 2C+GT3 ~140mm², 4C+GT2 122mm² 10C 322mm², 18C 484mm²
integrierte Grafik GT2 & GT3 (Gen. 9) deaktiviert GT2 & GT3 (Gen. 9) nicht vorhanden
Sockel 1151 2066 1151 2066
Speicherinterface DualChannel DDR4 DualChannel DDR4 DualChannel DDR4 QuadChannel DDR4
PCI Express (per CPU) 16 16 16 bis zu 44
Mainboard-Chipsätze B250, H270, Z270 * X299 H110, B150, H170, Z170 * X299
* Nach BIOS-Update kompatibel untereinander.

Die eigentlichen "Core X" Modelle entstammen dagegen allesamt der Skylake-X-Riege an "umgewidmeten" Server-Prozessoren – losgehend vom Core i7-7800X bis zum (erst im Oktober antretendem) Core i9-7980XE. Erst bei diesen macht der große Sockel 2066 samt seinen (vergleichsweise) teureren X299-Mainboards auch richtig Sinn, erst diese Prozessoren können das gebotenen QuadChannel-Speicherinterface und (bis zu) 44 PCI Express 3.0 Lanes auch tatsächlich nutzen. Dabei entsprechen die Skylake-X-Prozessoren von der CPU-Architektur her nicht gänzlich den gewöhnlichen Skylake-Prozessoren, welche man aus dem Consumer-Segment mittels der Core iX-6000 Prozessoren-Serie kennt. Vielmehr hat Intel beim Skylake-X zugrundeliegenden Skylake-SP erstmals gewisse Änderungen an der CPU-Architektur dieser eigentlichen Server-Prozessoren vorgenommen. Jene betreffen zwar nicht den Rechenkern-internen Aufbau, dafür jedoch die Menge und Anbindung von Level2- und Level3-Cache sowie die Verbindungsstrategie der CPU-Rechenkerne untereinander.

An dieser Stelle hat Intel erstmals seit längerem wieder bedeutsame Änderungen angesetzt. Liefen eigentlich alle Intel-Prozessoren ab Nehalem mit 256 kByte Level2-Cache sowie 2 MB Level3-Cache pro CPU-Kern, stellt Intel dieses System bei Skylake-X/-SP entscheidend um: Der Level2-Cache vervierfacht sich auf immerhin 1 MB pro CPU-Kern, während der Level3-Cache dafür mit 1,375 MB pro CPU-Kern deutlich kleiner wird. Um dies auszugleichen, wechselt der Level3-Cache vom "inklusiven" Prinzip auf die "exklusive" Wirkungsweise: Die Daten des Level2-Caches werden also nicht mehr auch noch im Level3-Cache gehalten, die insgesamte Cache-Kapazität steigt mittels dieser Änderung sogar (etwas) an. Für Intel dürfte hierbei allerdings eher der größere Level2-Cache interessant sein, da jener näher an den CPU-Rechenwerken liegt und (viel) höhere Durchsätze als ein Level3-Cache erlaubt. Eine derart klare Steigerung der Kapazität des Level2-Cache sollte in aller Regel einen gewissen Performance-Effekt nach sich ziehen – selbst wenn ein größerer Cache natürlich etwas höhere Zugriffszeiten erfordert.

Skylake Skylake-X/-SP
Level1 Daten-Cache 32 kByte, 8-way, 4-cycle
Level1 Instruktionen-Cache 32 kByte, 8-way
Level2-Cache 256 kByte, 4-way, 11-cycle, inklusiv 1 MB, 16-way, 11-13 cycle, inklusiv
Level3-Cache 2 MB, 16-way, 44-cycle, inklusiv 1.375 MB, 11-way, 77-cycle, exklusiv
gesamter Daten-Cache 2080 kByte 2464 kByte
Alle Angaben pro CPU-Kern.

Ein andere wichtige Veränderung von Skylake-X/-SP ist das Mesh-Konzept zur Verbindung der einzelnen CPU-Kerne untereinander – welche das frühere Ringbus-Konzept ablöst, was allerdings nach wie vor in Kaby-Lake-X zu finden ist. Das Ringbus-Konzept war seinerzeit durchaus revolutionär und ist wohl bis zu 4 CPU-Kernen nach wie vor schlagkäftig, man verliert allerdings bei steigender Anzahl an CPU-Kernen immer mehr an Kern-Skalierung. Mittels des Mesh-Konzepts steckt Intel viel mehr Technik und Transistoren in die Verbindung der CPU-Kerne untereinander und wappnet sich damit auch für die kommende Vielkern-Zukunft. Genauer ist das Mesh-Konzept dann in den Core-X-Launchreviews von AnandTech und Tom's Hardware beschrieben, letztere glänzen an dieser Stelle mit Benchmarks zur Bandbreite und Latenz zwischen den CPU-Kernen von Skylake, Kaby Lake, Broadwell-E, Skylake-X und Ryzen.

Mittels beider internen Verbesserungen von Skylake-X/-SP erhoffte man sich vor dem Launch allgemein einen gewissen IPC-Boost durch die neuen Intel-CPUs – große Caches sind immer gern gesehen und eine verbesserte Kern-Skalierung sollte insbesondere im Bereich der Vielkern-Prozessoren (oberhalb von 8C) eigentlich immer einen gewissen Performancegewinn ergeben. In dieser Frage kommt Skylake-X allerdings eher handzahm daher, laut den ausführlichen IPC-Benchmarks von AnandTech liegt der IPC-Gewinn gegenüber dem "normalen" Skylake (Vergleich von Core i9-7900X gegen Core i5-6600 auf gleicher Kernanzahl und Taktrate) bei nur rund 1,5 Prozentpunkten. Dies ist nun nicht gleich "gar nichts", aber eigentlich hatte man sich an dieser Stelle doch etwas mehr erhofft. Dabei deutet die beachtbare Anzahl an Tests, wo der "normale" Skylake" sogar besser oder in Einzelfällen sogar klar besser herauskommt, durchaus darauf hin, das noch nicht in jedem Fall die CPU-internen Verbesserungen von Skylake-X ziehen bzw. die benutzte Software oftmals zu stark auf die alte Cache-Struktur hin optimiert ist. Andererseits kann man dies auch als gewisses Potential ansehen, welches über Software-Anpassungen zugunsten von Skylake-X später noch gehoben werden könnte. Der eigentliche IPC-Vorteil von Skylake-X gegenüber Broadwell-E wurde leider nirgendwo ermittelt, dürfte aber gemäß früherer Vergleiche zwischen Broadwell und Skylake bestenfalls im Rahmen von +5% liegen.

Für den Augenblick muß sich Intel damit aber bei Core X auf den gebotenen Mehrtakt zu teilweise deutlich niedrigen Preisen verlassen. Auch hierzu teilt sich das Feld wieder maßgeblich zwischen Kaby-Lake-X und Skylake-X auf: Während die beiden Prozessoren von Kaby-Lake-X nur einen minimalen Mehrtakt zu den exakt gleichen Preispunkten (und aber höheren Plattform-Kosten) mitbringen, bietet Intel mit den Prozessoren von Skylake-X teilweise erheblichen Mehrtakt zu zudem oftmals deutlich abgesenkten Preispunkten an. Im Sechskern-Feld geht es dabei noch recht zaghaft los, hier wird mit dem Core i7-7800X kaum ein Mehrtakt gegenüber dem Core i7-6800K geboten, auch die Preislage ist noch nicht besonders abweichend. Bei den Acht- und Zehnkernern bietet Intel dann jedoch regelmäßig um die 15-20% höhere Taktraten zu nahezu halbierten Preislagen an – ein sportlicher Ansatz, der allerhöchstens dadurch getrübt wird, das dem Achtkerner Core i7-7820X nicht die vollen 44 PCI Express Lanes der X299-Plattform zur Verfügung gestellt werden.

Prozessor Taktraten PCI Epress Preise
10C+HT Core i7-6950X -> Core i9-7900X 3.0/3.5/4.0 GHz -> 3.6/4.3/4.5 GHz  (+20%/+23%/+13%) 40 -> 44 1723$ -> 989$  (-43%)
8C+HT Core i7-6900K -> Core i7-7820X 3.2/3.7/4.0 GHz -> 3.6/4.3/4.5 GHz  (+13%/+16%/+13%) 40 -> 28 1089$ -> 589$  (-46%)
6C+HT Core i7-6800K -> Core i7-7800X 3.4/3.6/4.0 GHz -> 3.5/4.0 GHz  (+3%/+11%/+0%) 28 -> 28 434$ -> 383$  (-12%)
4C+HT Core i7-7700K -> Core i7-7740K 4.2/4.5 GHz -> 4.3/4.5 GHz  (+2%/+0%) 16 -> 16 339$ -> 339$  (-0%)
4C Core i5-7600K -> Core i5-7640K 3.8/4.2 GHz -> 4.0/4.2 GHz  (+5%/+0%) 16 -> 16 242$ -> 242$  (-0%)

An dieser Stelle kommt dann die letzte Veränderung der Skylake-X-Generation in Spiel: Der mittels Broadwell-E eingeführte Turbo Boost 3.0 wurde deutlich aufgebohrt: Zum einen beträgt die maximale Taktrate nunmehr gleich 4.5 GHz (anstatt 4.0 GHz wie bei Broadwell-E), zum anderen darf der Turbo Boost 3.0 bei Skylake-X nunmehr sogar gleich zwei CPU-Kerne beschleunigen. Dies könnte theoretisch sehr interessant werden, denn der Einkern-Turbo von Broadwell-E ist zu sehr auf reine Singlethread-Anwendungen limitiert, welche eigentlich nur noch im Benchmark-Bereich existieren – während der Zweikern-Turbo von Skylake-X durchaus auf dankbare Abnehmer im Feld real genutzter Software treffen könnte. Im Idealfall könnte man damit sogar schlecht auf Mehrkern-Prozessoren optimierte Anwendungen beschleunigen – die vielleicht sogar vier CPU-Kerne belegen, deren Performance jedoch primär am Takt von nur ein bis zwei CPU-Kernen hängt. Davon dürfte es eine ganze Menge geben, denn gerade im Spielebereich ist es schwierig, allen CPU-Kernen immer gleich viel Last zuzuweisen – jene ungleiche Last könnte man dann über differierende Taktraten (wie von Turbo Boost 3.0 geboten) wenigstens ein bißchen regulieren.