Skylake-X (7900X, 7820X, 7800X) v 15 hrách a testech | Kapitola 11
Seznam kapitol
Je opravdu Skylake-X horší herní procesor než modely předchozích generací, jak naznačily některé recenze? - Není to tak, ve hrách se plně vyrovná nejrychlejším Kaby Lake. Jak si ukážeme, některé redakce zřejmě neuměly novou platformu nastavit a ohlídat její chování a naměřily nižší výkon, než by měly nové procesory mít.
Změny v unCore a komunikaci jader
Než se podíváme na přetaktování, musíme si říci k čemu došlo v nové generaci procesorů Skylake-X a jak změny mohou ovlivnit výkon procesorů. Jistě jste si všimli, že Intel změnil stavbu a velikosti pamětí cache, což je zjevné už ze specifikací procesorů. To ale nebyla jediná změna architektury Skylake-X. To nejvýznamnější je změna komunikace mezi jádry a dalšími komponenty čipu.
Intel tuto informaci odhalil až nedávno, a jde o největší pokrok za poslední deset let. AMD uvedlo u ZENu svou sběrnici "fabric" a ta jim dovoluje škálovat jádra mezi sebou, nebo je spojovat s GPU bez velké penalizace výkonu a latencí. Tohle se AMD povedlo a jen díky tomu jsou schopni uvádět čipy Epyc a Threadripper. Má to ale jedno omezení, škálovat čipy a spojovat je pomocí"fabric" nejde do nekonečna, množství čipů je omezené. Po recenzích ZENů se hovořilo o tom, že Intel v komunikaci jader v CPU pomocí "ringbus" za AMD zaostal a jejich "fabric" je mnohem dál. Intel ale všechny překvapil tím, že není pozadu, ale je naopak o mílový krok vpředu, oznámil "mesh". Nekonečně škálovatelnou sběrnici, kterou potřeboval zejména pro Xeony. A jelikož Skylake-X jsou založeny na křemíku Xeonů, máme ji i v desktopu.
Ringbus
Celé roky Intel používal ve všech procesorech "ringbus". Jde o sběrnici, která spojuje procesorová jádra s paměťovým řadičem a dalšími prvky unCore. Na obrázku je vidíte: Dole je paměťový řadič, nahoře QPI (DMI) rozhraní pro komunikaci procesoru s okolním světem a PCI Express kontrolér. Přesně takhle je vyroben i fyzický čip, aby měla všechna jádra co nejblíže k důležitým částem procesoru. Název "ringbus" je odvozen od její fyzické podoby nekonečné smyčky.
Ta spojuje vše v procesoru dvojcestnou sběrnicí. Každá "zastávka" na sběrnici je označena modrým obdélníkem a je pevně daná. Data mohou putovat ve dvou směrech, ovšem vždy jen od jedné "zastávky" k následující. Nemůžete v jednom cyklu (taktu) přesunout data z jádra nahoře přímo do paměťového řadiče, ale musí putovat po všech zastávkách postupně, samozřejmě nejkratší cestou, tedy z obou směrů tou nejkratší. Například data z operační paměti budou do grafické karty vždy putovat osm cyklů (taktů). unCore a tedy i "ringbus" má svou vlastní frekvenci (synchronizovanou s DDR řadičem), nižší než je frekvence procesorových jader. A je zřejmé, že s vyšší frekvencí této části procesoru roste rychlost přenosu dat mezi všemi částmi čipu a snižují se latence. Proto také při přetaktování procesoru, každý zkušenější taktovač, taktuje i unCore.
Problém této sběrnice je jasný. Čím více jader procesor má, tím více "zastávek" je na "ringbus" a data mezi komponenty čipu putují déle. U Xeonů s velkým počtem jader může být přenos dat mezi nevzdálenějšími jádry opravdu dlouhý. Tím rostou latence a klesá výkon procesorů. Navíc u více procesorových systémů je nutné sběrnice "ringbus" všech procesorů "spojit", jelikož se musí spojit všechna jádra a řadiče všech čipů v systému. K tomu slouží rozhraní jež je na obrázku jako čtyři svislé obdélníky. Spojit lze ale jen dva "ringbus" spolu, s dalšími "slepenci" už je nutné komunikovat skrze QPI. A jelikož Intel chce v generaci Skylake uvádět až (možná) 32-jádrové Xeony, musel také přijít s jiným typem sběrnice.
Mesh
Spolu s novou sběrnicí "mesh" (síť) Intel v prvé řadě přepracoval fyzické rozmístění komponent v procesoru. Teď je totiž úplně jedno kde je například DDR řadič a PCI Express kontrolér. Paměťové rozhraní se ze "spodku" čipu přesunulo do stran a může běžet na zcela nezávislé frekvenci od zbytku unCore. Proto se dají paměti přetaktovat tak výrazně výše než u Broadwell-E. Také lze libovolně přidávat bloky s PCIe rozhraními. Základ je stále "ringbus" akorát jich je mnoho spojených spolu a data nemusí putovat okolo, ale mohou jít i přímou cestou, pokud je to kratší.
Příklad: data putující z nejvzdálenějšího Broadwell-E jádra potřebovala do paměťového řadiče pět cyklů, u Skylake-X to jsou jen tři cykly. Přístup do pamětí je tedy mnohem lepší než u "ringbus". U PCIe rozhraní to ale není tak dobré. U Broadwell-E potřebovala data posledního jádra šest cyklů k dosažení PCIe, u Skylake-X je to pět cyklů. Výhoda není jen v nižších latencích a rychlejším přenosu, ale hlavně v "nekonečném" škálování sběrnice. Dva procesory se nemusí spojovat skrze pomalé QPI ale spojí se přímo jejich "mesh". Platí zde ale to stejné jako u unCore starších generací, čím rychleji sběrnice pracuje, tím je přenos rychlejší a latence nižší. I U Skylake-X proto taktujeme unCore (mesh).
Vliv taktu unCore na výkon
Přetaktování unCore má na výkon měřitelný vliv. Základní frekvenci 2,4 GHz jsem zvýšil na 3,2 GHz což je stabilní strop kam se dostanete bez většího ladění. Vyšší frekvence by bylo nutné už ladit s vyšším napětím, což jsem nechtěl. Na frekvenci 3,2 GHz se dostanete bez navyšování napětí. Frekvence o 800 MHz vyšší znamenala nárůst herního výkonu v 1920x1080 od 6-8 procent. Čísla v grafu jsem zaokrouhlil na celá čísla nahoru. Zde záleží na hře, dá se ale předpokládat, že o několik procent naroste výkon v každém titulu. Přetaktovat spolu s jádry i unCore se určitě vyplatí.
Komentáře naleznete na konci poslední kapitoly.
