Конец производственного ритма Intel «тик-так» означает, что Kaby Lake стала уже третьей архитектурой, основанной на 14-нм процессоре. Начав с Broadwell (5-е поколение, «тик»), компания-изготовитель представила новую микроархитектуру Skylake (6-е поколение, «так»), которая была оптимизирована в 7-м поколении. Улучшение энергоэффективности и повышение частоты было достигнуто за счет менее напряженной планировки транзисторов. Компания Intel выпустила большой ряд новых процессоров Kaby Lake, начиная от мобильных KBL-U на 15 и 28 Вт и KBL-H на 45 Вт до моделей для рабочих станций KBL-S с расчетным потреблением 35–91 Вт. Есть и 3 разгоняемых варианта, включая і3.
Озеро Каби
Первый официальный запуск Kaby Lake состоялся в сентябре 2016 г. и включал 6 мобильных процессоров, предназначенных для установки в премиум-ноутбуках и мини-ПК. Они показали хорошие результаты, и в начале 2017 г. компания Intel представила более 25 новых моделей. Основной особенностью процессоров Kaby Lake является поддержка Optane Memory и чипсетов 200-й серии. Кроме того, графика Gen9 была обновлена Main10 и другими системами воспроизведения видео с пониженным энергопотреблением, а схема подверглась коррекции для улучшения частотной кривой напряжения.
Обзор процессоров Kaby Lake
Intel определяет свои производственные линии по сегментам Y, U, H и S. Недавние изменения в схеме именования усложнили определение того, к какому сегменту чип относится, если не знать TDP или схематику ядра.
Серия Y, использующая номенклатуру Kaby Lake Pentium, Core m3, Core і5/і7 и Core і5/і7 vPro, представляет собой 2- и 4-ядерные процессоры с гиперпоточностью и расчетной тепловой мощностью 4,5 Вт, которые ориентированы на небольшие и легкие мобильные ПК. Столь малое потребление энергии достигается благодаря сверхнизкой базовой частоте. Это позволяет устанавливать аккумуляторы меньшей емкости, обеспечивая небольшой вес и длительное время автономной работы.
Серия U потребляет 28 и 15 Вт, имеет 2 ядра с гиперпоточностью, но с гораздо более высокой тактовой частотой. Включает процессоры Kaby Lake Pentium, Celeron, Core і3/і7. Они часто дешевле модельного ряда Y, поскольку не ограничены жесткими требованиями к напряжению и частоте и находят применение в премиальных игровых ноутбуках. Часть процессоров оборудована дополнительным чипом eDRAM объемом 64 или 128 МБ, который служит буфером DRAM с основной памятью и влияет на скорость графики.
Чипы серии H имеют расчетную потребляемую мощность 45 Вт и обеспечивают максимальную производительность мобильных устройств. Intel продвигает их под брендом VR Ready, что указывает на их использование в системах виртуальной реальности. Выпускаются в различных комбинациях составляющих и быстродействия.
Серия S предназначена для настольных ПК. Ничем не примечательна. Было выпущено 3 модификации Core і7 с 4-мя ядрами процессора Kaby Lake и гиперпоточностью, одна из которых позволяет разгон, а другая отличается малой мощностью. Также выпускаются несколько 4-ядерных і5 в похожих модификациях и 2-ядерные чипы і3.
В новом модельном ряду KBL-S можно выделить возможность разгона Core і3-7350K, 2-ядерного процессора с гиперпоточностью, расчетной тепловой мощностью 60 Вт, базовой частотой 4,2 ГГц (без турборежима) и настраиваемым множителем. Это стало ответом на просьбы энтузиастов, которые таким образом добиваются производительности ЦПУ, соответствующей устройствам более высокого класса.
Speed Shift v2
Одной из новых особенностей Skylake была функция Speed Shift. При наличии правильного драйвера система может отказаться от управления турборежимом процессора в пользу самого процессора. Используя внутреннюю метрическую коллекцию в сочетании с доступом к системным датчикам, ЦП может регулировать частоту с большей точностью и быстрее, чем ОС. Цель Speed Shift состоит в том, чтобы позволить системе быстрее реагировать на запросы производительности (например, взаимодействовать с сенсорным экраном или просматривать веб-страницы), уменьшать задержки и улучшать работу пользователя. Поэтому, когда операционная система ограничена предопределенными параметрами P-состояния, процессор с поддержкой Speed Shift с правильным драйвером способен почти непрерывно менять множители частоты ЦПУ в широком диапазоне значений.
Первая итерация Speed Shift сократила время набора пиковой частоты со 100 до 30 мс. Единственным ограничением был драйвер, который теперь входит в состав Windows 10 и поставляется по умолчанию.
С появлением новой архитектуры улучшился аппаратный контроль Speed Shift. Intel не изменило название технологии, но улучшения оказались существенными. Драйвер не изменился, поэтому он работает со всеми модификациями Speed Shift, но процессор теперь может достичь максимальной частоты за 10-15 мс, а не за 30.
Оптановая память
Одной из целей индустрии памяти является создание чего-то со скоростью DRAM, но более стойкого, чтобы данные сохранялись и при отсутствии питания. DRAM использует энергию для обновления данных, но является основным источником перемещения данных программного обеспечения. Большая часть ускорения работы ПО зависит от скорости доступа к памяти или возможность иметь данные ближе к ядру, когда это необходимо, поэтому наличие большой, близкой, энергонезависимой памяти может увеличить производительность и снизить энергопотребление. На ее создание была потрачена большая часть десятилетия. Intel (и Micron) официально объявили о своем решении, 3D XPoint, год назад, однако до этого официально о ее реализации не сообщалось.
Медиавозможности
Хотя с точки зрения функционала Intel Kaby Lake не сильно отличается от Skylake, в графике видны явные улучшения. Как и в случае с ядрами ЦПУ, процесс 14nm+ позволил увеличить частоту и улучшить производительность ГПУ, но, возможно, более впечатляющие изменения – это обновленные возможности мультимедиа. Основная архитектура графического процессора Gen9 не изменилась, но компания Intel пересмотрела блоки обработки видео, добавив функциональность и улучшив эффективность.
Аппаратное ускорение 4К
Главным отличием в медиадвижке Kaby Lake-U/Y является наличие полного аппаратного ускорения для кодирования и декодирования 4K-видеороликов формата HEVC Main10. Это контрастирует со Skylake, который поддерживает 4к p30, но делает это с использованием гибридного процесса, который распределяет нагрузку между ЦПУ, медиапроцессорами и шейдерными ядрами ГПУ. В результате Kaby Lake не только обрабатывает больше профилей HEVC, но затрачивает на это лишь долю мощности при гораздо большей пропускной способности. Также в новой архитектуре было реализовано 8-битное кодирование и 8/10-битное декодирование кодека VP9 от Google. Skylake предлагала гибридное декодирование кодека, не обеспечивавшее достаточную энергоэффективность. Новая схема аппаратного ускорения HEVC Main10 и VP9 является частью блока MFX. Движок качества видео получил поддержку HDR и Wide Color Gamut.
Согласно Intel, Kaby Lake U/Y способен обрабатывать до 6 4Кр30-кодеков AVC и HEVC одновременно. Поддержка декодирования HEVC рассчитана на 4Кр60 до 120 Мбит/с, что необходимо для воспроизведения премиального контента и UHD Blu-ray. Благодаря усовершенствованиям процесса даже 4,5-ваттные чипы Y способны обрабатывать HEVC 4Кр30 в режиме реального времени. Таким образом, в сериях U и Y была разрешена одна из основных жалоб на Skylake: отсутствие аппаратно ускоренного декодирования 4Kp60 HEVC Main10. Есть и другие улучшения, которые обеспечивают более удовлетворительный мультимедийный опыт для потребителей.
Возможности подключения
Поток графики процессора Kaby Lake U/Y такой же, как у Skylake. Это означает, что iGPU обслуживает до 3 дисплеев одновременно.
Один из неутешительных аспектов Skylake, который не был устранен в Kaby Lake-U/Y – отсутствие собственного порта HDMI 2.0 с поддержкой HDCP 2.2. Intel выступает за добавление LSPCon в DP 1.2. Этот подход использовался на нескольких материнских платах и даже в мини-ПК, таких как Skull Canyon NUC (NUC6i7KYK) и ASRock Beebox-S.
Чипсеты
Новые концентраторы контроллеров PCH сопряжены с сокетами LGA1151 и, таким образом, поддерживают как Skylake, так и Kaby Lake. Микросхемы серии 100, такие как Z170, тоже совместимы с новыми процессорами после обновления BIOS.
Сегодня чипсеты Intel довольно предсказуемы. Z-серия ориентирована на мультиграфические чипы и разгон, H отличается отсутствием последнего, Q предназначена для платформ с поддержкой vPro и B ориентирована на более дешевые решения.
Доступны также 3 мобильных чипсета с аналогичными отличиями, включая набор для Xeon в CM238, позволяющий использовать новые процессоры Е3-1500 v6.
Совместимые платы
Материнские платы для процессоров Kaby Lake – ASUS Maximus ІХ Code, GIGABYTE Z270X, Supermicro С7Z270-CG, ASRock Z270, MSI Z270, ECS Z270H4-І. На них появились новые контроллеры, в т. ч. USB 3.1 10 Гбит/с ASMedia ASM2142, который использует две полосы PCIe 3.0 для поддержки до 2 портов. Ранее для этого использовался только 1 слот РСІе 3.0.
Также обновлен контроллер аудио Realtek ALC1220: есть выход 120 дБА и вход 113 дБА. Это должно обеспечить наилучшее измеримое качество. Сетевое подключение по-прежнему производится гигабитным Ethernet-контроллером Intel I219-V. Большим изменением здесь должно стать внедрение мультигигабитного Aquantia 5G/2.5G AQC107. Новым стал 10-Гбит/с интерфейс USB 3.1 на передней панели в MSI Z270 Gaming М7. В настоящее время он активируется через ASM2142, используя две полосы РСІе для обеспечения одного USB 3.1.
Технически все материнские платы, оснащенные Kaby Lake, должны иметь возможность поддерживать Optane Memory. LED-подсветка тоже играет большую роль в материнских платах 200-й серии: ее лишены только несколько моделей в каждой ценовой категории.
Производительность
Как и следовало ожидать, никакого выигрыша в быстродействии нет. По отзывам пользователей, 3-ГГц процессор Kaby Lake i7-7700K работает аналогично Core i7-6700K с тактовой частотой 3 ГГц (с отключенной гиперпотоковостью). Единственное различие состоит в поддержке памяти. Если Skylake совместим с DDR4-2133, то Kaby Lake – с DDR4-2400, однако это незначительно влияет на почти все контрольные показатели.
Потребление энергии
Одно из основных преимуществ процессора Kaby Lake – та же частота при меньшей мощности или большая при той же мощности по сравнению со Skylake. i7-7700K поддерживает турборежим в 4,5 ГГц при тепловой мощности 91 Вт. У всех тестировавшихся процессоров Kaby Lake даже при ручном разгоне потребление близкое к расчетному, хотя обычно поставщик ЦП значительно переоценивает напряжение, требуемое для стабильной работы чипа.
Разгон
По отзывам пользователей, восприятие ими увеличения тактовой частоты в Kaby Lake изменилось благодаря новой функции AVX Offset, которая находится в BIOS каждой материнской платы Z270. Известно, что инструкции AVX наносят ущерб разгону, снижая стабильность и затрудняя продвижение кода без AVX. Теперь пользователь может применить смещение (например, -10x), которое уменьшит множитель, когда встречается команда AVX. Это означает, что при разгоне процессора Kaby Lake до 4,8 ГГц с AVX-смещением 8x команда AVX будет выполняться на 4,0 ГГц, выделяя меньше тепла и сохраняя стабильность системы.
Согласно пользователям, частота 4,8 ГГц AVX легко достижима даже при разумном напряжении. і7-7700K достигает 4,9 ГГц со смещением AVX -10, а і5-7600K – 5,0 ГГц, даже при включенном AVX.
По большому счету разгон і7-7700К с 4,2 до 4,8 ГГц практического преимущества не дает. Разница в 600 МГц соответствует 13-14% росту производительности, что не так много. Однако, учитывая профиль напряжения чипов, частота 4,5 ГГц обеспечивает хорошие температуры и напряжения, по-прежнему превосходя і7-4790K или і7-6600K.
Результаты тестирования
По отзывам пользователей, сравнение процессоров Kaby Lake подтверждает, что Core і7-7700K побеждает почти в каждом тесте (кроме нескольких, где і7-5775C все еще лучше из-за 128 МБ eDRAM).
Core і5-7600K работает почти так же, за исключением сценариев с небольшим числом потоков (например, при трассировке лучей), но при выполнении повседневных задач процессор, безусловно, ни в чем не уступает. Core і5-7600K из-за отсутствия роста ІРС по существу является базовым і5-6600K, кроме нескольких дополнительных мегагерц. Разгоняется процессор хорошо – его температура намного лучше, чем і7-7700K, но больше ничего необычного он собой не представляет.
Слоном в посудной лавке, однако, является Core і3-7350K. При цене в 159 $ он всего в 11-ти долларах от Core і5-7400, который стоит 170 $, но имеет 2 два полных ядра, хотя и на более низкой частоте (3 ГГц против 4,2 ГГц).
Стала ли новая архитектура Intel новой вехой?
По большей части Kaby Lake больших изменений не предлагает. Поддержка памяти Optane является плюсом, но в остальном – это просто сдвиг по кривой мощности и эффективности. Энергия, потребляемая при 3,0 ГГц в прошлом году, теперь дает 3,3 ГГц, что означает экономию времени, затрачиваемого на выполнение работы, или экономию электричества. Speed Shift v2 – действительно приятная функция, но она ограничена пользователями Windows 10. Больший интерес представляет набор новых контроллеров (ALC1220, E2500, Aquantia). Оптимизационная архитектура не вызывает восхищенного удивления, но обеспечивает 10%-й рост эффективности.
