Il 2017 è stato l’anno del debutto dei mega-processori nel settore consumer: da un lato Intel con la gamma Core X basata sull’architettura Skylake-X e dall’altro AMD con la gamma Ryzen Threadripper basata su architettura Zen. In questi due anni le soluzioni AMD hanno fatto passi in avanti sia sul fronte dell’architettura sia su quello del processo produttivo, mentre l’offerta Intel si è mossa su un binario evolutivo molto più lento.
Nel 2019 entrambe le aziende hanno comunque cambiato marcia. AMD presidia il settore consumer con il Ryzen 9 3950X che offre 16 core Zen 2 prodotti con tecnologia Tsmc a 7 nanometri a un prezzo di poco superiore ai 1.000 euro. I nuovi modelli della gamma Ryzen Threadripper, basati sempre su architettura Zen 2, sono ora indirizzati al segmento workstation sia per prestazioni sia per fascia di prezzo: il Ryzen Threadripper 3960X con 24 core ha un costo intorno a 1.700 euro, mentre il top di gamma 3970X con 32 core supera i 2.600 euro.
Per contrastare l’aggressività della rivale, Intel ha giocato le uniche carte disponibili al momento: non potendo ancora sfruttare la tecnologia a 10 nanometri per i prodotti di questa fascia ha spremuto al massimo i 14 nanometri, ha rifinito e ottimizzato ulteriormente l’architettura e ha lavorato sul prezzo di mercato; Intel ha quasi dimezzato il costo per core rispetto al passato e oggi i prezzi sono più vicini a quelli proposti da AMD. I nuovi processori con architettura Cascade Lake-X sono di fatto una diretta evoluzione di quelli Skylake-X e rispetto al passato offrono solo un miglioramento delle frequenze operative e l’implementazione di correzioni hardware per le vulnerabilità di tipo Spectre e Meltdown. Per quanto riguarda i prezzi si spazia dai 700 ai circa 1.400 euro del nuovo top di gamma.
Intel Core X serie 10000
Sono quattro i nuovi modelli Core X che sfruttano l’architettura Cascade Lake-X: si parte dal Core i9 10900X dotato di 10 core e salendo si arriva al vertice dell’offerta con il Core i9 10980XE dotato di 18 core. Nel mezzo si collocano i modelli Core i9 10920X dotato di 12 core e Core i9 10940X con 16 core; scompare dall’offerta la versione con 16 core rappresentata in precedenza dal modello Core i9 9960X.
Tutti i nuovi modelli sono basati su die HCC (High Core Count) in grado di offrire soluzioni da 10 fino a un massimo di 18 core. Ricordiamo infatti che a differenza delle moderne soluzioni AMD che sfruttano più chiplet montati in un singolo package, quelle Intel sono realizzate con un singolo die frutto della scelta architetturale con topologia mesh. L’utilizzo dei die HCC ha come effetto quello di mantenere invariato il quantitativo di cache di terzo livello sui modelli dotati di un minor numero di core attivi: fatta eccezione per il Core i9 10980XE dotato di 24,75 Mbyte di L3, tutti gli altri processori dispongono di 19,25 Mbyte di cache di terzo livello. Al pari dei modelli Core X di generazione precedente, anche le versioni con architetture Cascade Lake-X implementano la tecnologia Turbo Boost Max Technology 3.0. In fase di validazione del silicio i due core in grado di salire maggiormente in frequenza sono marcati a livello hardware e utilizzati dal processore quando sono attivi uno o due thread.
| CARATTERISTICHE | ||||
|---|---|---|---|---|
| Modello | Core i9 10980XE | Core i9 10940X | Core i9 10920X | Core i9 10900X |
| Socket | LGA 2066 | LGA 2066 | LGA 2066 | LGA 2066 |
| Architettura | Cascade Lake-X | Cascade Lake-X | Cascade Lake-X | Cascade Lake-X |
| Topologia architettura | Mesh | Mesh | Mesh | Mesh |
| Tecnologia produttiva (nm) | 14++ | 14++ | 14++ | 14++ |
| Numero di transistor (milioni) | n.d. | n.d. | n.d. | n.d. |
| Dimensione die (mm2) | n.d. | n.d. | n.d. | n.d. |
| Numero core / thread | 18 / 36 | 14 / 28 | 12 / 24 | 10 / 20 |
| Cache L1 (Kbyte) | 18 x (32+32) | 14 x (32+32) | 12 x (32+32) | 10 x (32+32) |
| Cache L2 (Mbyte) | 4,5 (18 x 256 Kbyte) | 3,5 (14 x 256 Kbyte) | 3 (12 x256 Kbyte) | 2,5 (10 x 256 Kbyte) |
| Cache L3 (Mbyte) | 24.75 | 19.25 | 19.25 | 19.25 |
| Frequenza base (GHz) | 3 | 3.3 | 3.5 | 3.7 |
| Frequenza Turbo Boost 2.0 (GHz) | 4.6 | 4.6 | 4.6 | 4.5 |
| Frequenza Turbo Boost 3.0 (GHz) | 4.8 | 4.8 | 4.8 | 4.7 |
| Frequenza Turbo tutti i core (GHz) | 3.8 | 4.1 | 4.3 | 4.3 |
| Controller di memoria | DDR4 | DDR4 | DDR4 | DDR4 |
| Frequenza della memoria | 2933 | 2933 | 2933 | 2933 |
| Canali di memoria | 4 | 4 | 4 | 4 |
| Linee Pci Express 3.0 | fino a 72 | fino a 72 | fino a 72 | fino a 72 |
| AXV | 512 | 512 | 512 | 512 |
| TDP (watt) | 165 | 165 | 165 | 165 |
In generale i Core X della serie 10000 offrono frequenze operative di base e Turbo superiori rispetto alle precedenti generazioni; questo è il frutto dell’ulteriore maturazione nei processi produttivi a 14 nanometri. Rispetto al passato Intel indica anche la frequenza operativa massima a cui possono operare simultaneamente tutti i core.
Il Core i9 10980XE è un processore a 18 core fisici e capace di elaborare fino a 36 thread in simultanea. La sua frequenza di base di 3.0 GHz è la medesima del modello top di gamma di generazione precedente Core i9 9980XE; la frequenza turbo – pari a 4,6 GHz – è invece superiore di 100 MHz rispetto 9980XE così come quella turbo max impostata a 4,8 GHz. Questo processore, derivato direttamente dalla linea Xeon con architettura Cascade Lake, supporta un massimo di 256 Gbyte di memoria DDR4-2933 in configurazione a quattro canali e ha un Top di 165 watt.
Topologia mesh
Skylake-X ha introdotto in ambito desktop la topologia mesh sviluppata per i prodotti Xeon Scalable Platform destinati al segmento enterprise e professionale. Questa soluzione collega tra loro tutti i core del processore all’interno di una griglia in modo da disporre di un maggior numero di percorsi e tragitti più brevi per mettere in comunicazione elementi fisicamente lontani tra loro all’interno dell’architettura. La struttura di tipo mesh migliora la latenza di comunicazione sia rispetto al caso peggiore, ovvero tra i core più distanti, sia rispetto alla media in quanto nella soluzione a griglia esistono più strade possibili e quindi una maggiore facilità per veicolare le informazioni.
La prova
Abbiamo messo alla prova il Core i9 10980XE utilizzando la scheda madre Asus ROG Strix X299-E Gaming II – la trovate sempre in questo numero – aggiornata per ospitare processori con architettura Cascade Lake-X. Il chipset di base è lo stesso di due anni fa, mentre sono cambiati i controller di contorno per integrare le tecnologie di comunicazione più recenti. Abbiamo affiancato il processore con 32 Gbyte di memoria DDR4 a 2.933 MHz ripartiti sui quattro canali, con un disco Samsung 950 Pro con tecnologia NVMe e con la scheda grafica AMD Radeon RX Vega 56.
Nella tabella trovate i dati completi anche del processore Intel Core i9 7900X con 10 core, l’unico a nostra disposizione per eseguire una tornata di test completa nelle medesime condizioni. Dai risultati parziali ottenuti con i modelli precedenti abbiamo rilevato un incremento di prestazioni variabile dai pochi punti percentuali fino a quasi il 10% nei test multithread dove la maggiore frequenza operativa ha un impatto più significativo che in altre situazioni.
Come già evidenziato in passato, i mega-processori con più di 10 core sono poco efficienti nell’eseguire applicazioni di produttività non ottimizzate per il multithread spinto. Nel test BAPCo SYSmark 2018 il confronto tra Core i9 10980XE e Core i9 7900X mostra differenze marginali. Ovviamente la situazione cambia in modo radicale se considerando applicazioni dove pesano sia le ottimizzazioni multithread sia il numero dei core disponibili.
| PRESTAZIONI | ||
|---|---|---|
| Core i9 10980XE | Core i9 7900X | |
| BAPCo SYSmark 2018 (1.0.2.58) | ||
| SM 2018 Overall Rating | 1928 | 1818 |
| Productivity | 1530 | 1409 |
| Creativity | 3088 | 2865 |
| Responsiveness | 1515 | 1489 |
| BAPCo SYSmark 2018 (1.0.2.58) - Energy Consumption | ||
| Overall Energy Consumption (Wh) | 131.88 | 121.45 |
| Productivity (Wh) | 62.54 | 57.56 |
| Creativity (Wh) | 36.73 | 33.98 |
| Responsiveness (Wh) | 32.62 | 29.91 |
| UL Benchmark PCMark 10 (2.0.2144) | ||
| Standard | 6825 | 6437 |
| Express | 5644 | 5495 |
| Extended | 8203 | 7710 |
| Geekbench 4.3.4 Pro | ||
| Singolo core | 5656 | 5318 |
| Multi core | 52651 | 38298 |
| Geekbench 5.0.4 Pro | ||
| Singolo core | 1246 | 1171 |
| Multi core | 15136 | 10420 |
| Maxon Cinebench R20 | ||
| Singolo core | 492 | 460 |
| Multi core | 7935 | 5021 |
| Corona 1.3 Benchmark | ||
| Rendering Ray/s | 8542890 | 5135860 |
| Rendering time (s) | 00:00:56 | 00:01:34 |
| Blender 2.80 - CPU Benchmark | ||
| Gooseberry 1.0 (s) | 00:11:11 | 00:18:22 |
| Bmw27 (s) | 00:01:44 | 00:02:46 |
| Luxmark 3.1 | ||
| Neumann TLM-102 SE - C++ | 8237 | 3440 |
| Hotel lobby - C++ | 2749 | 1477 |
| Agisoft Metashape Pro 1.5.5 | ||
| Rock Model (s) | 212.3 | 272.5 |
| Rock Model Depth Maps (s) | 310.9 | 382.1 |
| School Map (s) | 1059.6 | 1415.8 |
| UL Benchmark 3DMark (2.8.6572) - CPU Test | ||
| Time Spy Extreme | 8583 | 5289 |
| Time Spy | 11742 | 10890 |
| Fire Strike Ultra | 28303 | 22947 |
| Fire Strike Extreme | 28326 | 22955 |
Conclusioni
Storicamente Intel ha sempre guidato lo sviluppo della tecnologia produttiva del silicio, ma nello sviluppo di quella a 10 nanometri ha fatto un passo più lungo della gamba. La tecnologia che doveva essere pronta nel 2015 non è ancora utilizzata su larga scala nel mercato dei desktop. Questo ha permesso alle altre azienda non solo di accorciare il distacco, ma anche di concretizzare un sorpasso sul quale in pochi avrebbero scommesso qualche anno fa. AMD è riuscita a capitalizzare le opportunità presentate da questa congiuntura abbinando al processo produttivo a 7 nanometri di Tsmc un’architettura capace di stare al passo con quelle Intel e più versatile grazie alla strategia a chiplet.
L’architettura Cascade Lake-X permette di offrire ottimi processori, ma mostra anche che Intel ha spinto l’ottimizzazione di questa soluzione fino consumare tutti i margini di miglioramento. Nel prossimo futuro Intel potrà contare sulla tecnologia a 10 nanometri, ma resta da capire se manterrà una soluzione a die monolito o se adotterà la stessa strategia a chiplet adottata da AMD con evidenti benefici possibili: una maggiore resa produttiva e una maggiore flessibilità nella composizione dell’offerta.