Skylake-X im Test: Intel Core i9-7900X und die X299 Plattform

Einführung Intels neue X-Serie besteht aus i5-, i7- und neu aufgelegten i9-Prozessoren, die allesamt nach dem selben X299-Chipsatz verlangen, der mit dem LGA2066-Sockel aufwartet. Die Prozessoren der S-Reihe werden weiterhin mit dem 200-Chipsatz verb...Bei einigen Anwendungen und Spielen sind wir auf Leistungstrends gestoßen, die nicht mit unseren Erwartungen einhergingen. Wenn man bedenkt, dass Skylake X sowohl einen Geschwindigkeitsvorteil durch höhere Taktraten, als auch neue architektonische Eig...Intel hat den geteilten Last Level Cache (LLC-L3) verkleinert und diesen von einem inklusiven zu einem nicht-inklusiven (sondern exklusiven) Ansatz überführt. Das geschah mit Hilfe eines effizienten Caching-Algorithmus, der die Hit-Rate des L2-Caches ...Der Basin Falls X299 Chipsatz Die Kaby Lake-X and Skylake-X Prozessoren sitzen in einem LGA2066 Sockel (R4), angesteuert von einem X299-Chipsatz mit 6 Watt Leistungsaufnahme, was erneut Intels Strategie unterstreicht, Server-Chipsätze für ihr HEDT-Li...Warum sollte es eigentlich immer nur AMD treffen, wenn es durch eine Umstellung der Architektur zu anwendungsspezifischen "Einbrüchen" bei der zu erwartenden Performance kommt oder einfacher ausgedrückt, die CPU in bestimmten Anwendungen einfach nicht...Ashes of the Singularity: Escalation Weil wir gerade so schön dabei waren, setzen wir den Höhenflug des übertakteten Core i7-6950X erst einmal fort, denn auch bei diesem Benchmark tritt das eben geschilderte Optimierungsproblem sehr deutlich zu Tage:...Grand Theft Auto V (DX11) GTA V stellt die alte Hackordnung wieder her und zeigt zudem zwei Dinge. Erstens ist immer noch eine Intel-Domäne, aber AMD hat mit den Ryzen CPUs deutlich aufholen können! Es ist wirklich erstaunlich, wie man mit etwas Fein...Project Cars (DX11) Auch bei Project Cars stimmt die Chemie zwischen neuer CPU und der Engine, auch wenn immer wieder zu beobachten war, dass alle 10 Kerne bis auf 4.0 GHz hochtakten, obwohl sie gar nicht alle ausgelastet waren. Wir würden es aber we...Vorbemerkung Wir hatten beim Launch-Artikel von AMDs Ryzen 7 CPUs bereits alle Workstation- und HPC-Benchmarks sehr ausführlich erklärt und auch die Hintergründe für so manches Ergebnis zum Teil sogar bis ins letzte Detail ausführlich hinterfragt. De...Wichtige Vorbemerkung Da Intel bei Skylake-X und Kaby Lake-X den Kontakt zwischen Die und Heatspreader nicht mehr durch metallisches Lot realisiert, sondern auch hier auf billigeres TIM (Thermal Interface Material, also schnöde Wärmeleitpaste) auswei...Kühlung mit der Chiller-Brechstange Um überhaupt verwertbare (Übertaktungs-) Ergebnisse erzielen zu können, mussten wir, wie bereits im vorigen Kapitel erwähnt, von der normalen Wasserkühlung wieder auf den Alphacool Eiszeit Chiller 2000 ausweichen. ...Was bleibt uns nach all diesen Seiten als Zusammenfassung? Intels Marktführerschaft der letzten Jahre basiert(e) ja letztendlich auf einem kontinuierlichen Angebot mehr oder weniger großer Updates, was natürlich auch diesmal ein gewisses Maß an Erwart...

Wichtige Vorbemerkung

Da Intel bei Skylake-X und Kaby Lake-X den Kontakt zwischen Die und Heatspreader nicht mehr durch metallisches Lot realisiert, sondern auch hier auf billigeres TIM (Thermal Interface Material, also schnöde Wärmeleitpaste) ausweicht, haben wir uns sowohl bei den Messungen für die Leistungsaufnahme, als auch bei der späteren Übertaktung auf einem sehr schmalen Grat bewegt.

Um überhaupt sinnvolle Messreihen vornehmen zu können, setzen wir deshalb bewusst wieder auf unseren Alphacool Eiszeit Chiller 2000 (industrieller Kompressorkühler), auf dessen Anwendung und die erreichten Ergebnisse wir im Verlauf der folgenden Tests noch genauer eingehen wollen. Mit Luftkühlung oder sogar einer normalen All-in-One Kompaktwasserkühlung ist speziell dem Intel Core i9-7900X nämlich kaum noch, bzw. gar nicht mehr beizukommen.

Ohne den Ergebnissen vorgreifen zu wollen: wir haben auch unser Mainboard zusätzlich noch mit einem Lüfter versehen, da wir vor allem bei der Übertaktungsmessreihe Stromflüsse mit bis zu 230 Ampere feststellen konnten. Deshalb haben wir sowohl die Spannungswandler, als auch den Bereich um den Sockel noch zusätzlich gekühlt, denn wir haben für diese Tests nur ein Mainboard und somit auch nur einen einzigen Versuch.

Wir haben die Leistungsaufnahme direkt am Mainboard nach den Spannungswandlern (und somit an der CPU) ermittelt, deren Verluste natürlich beim Endkunden auch in die Abschätzung der benötigten Netzteilleistung mit einfließen müssen. Da diese Werte jedoch sehr modellabhängig vom jeweiligen Mainboard sind (bis zu 30 Watt und mehr), haben wir bewusst nur die reinen Leistungsaufnahmewerte der CPU verwendet. Die Resultate stammen von den passenden Sensoren. sowie den Shunts bzw. passenden Spannungsmesspunkten am Mainboard.

Leistungsaufnahme bei Normaltakt und verschiedenen Workloads

Zunächst wollen wir erst einmal den Intel Core i9-7900X den anderen relevanten CPUs gegenüberstellen, bevor wir uns danach den Details und der möglichen Übertaktung samt ihrer Folgen in Form der Leistungsaufnahme widmen wollen. Die Ergebnisse haben wir mit unserem Mainboard Out-Of-The-Box ermittelt, denn eine signifikante Spannungsabsenkung brachte außer Stabilitätsproblemen überhaupt nichts.

Im Idle liegt der Core i9-7900X signifikant unterhalb der Vorgängermodelle und auch noch deutlich unter dem, was die aktuellen Ryzen-CPUs an Leistung aufnehmen. Diese Werte erreichten wir jedoch erst, nachdem am Mainboard diverse Probleme mit den P-States durch ein BIOS-Update behoben wurden.

Bereits beim sehr entspannten Arbeiten mit AutoCAD 2015, bei dem nie alle Kerne wirklich genutzt werden, liegt der Core i9-7900X dann hinter allen anderen CPUs, was sicher auch dem höheren Takt als noch beim direkten Vorgängermodell Core i7-6950X geschuldet ist. Relativiert man dies nämlich über die gewonnene Performance, steht der Core i9-7900X deutlich besser da. Dem vernachlässigbaren einen Prozent Unterschied bei der Leistungsaufnahme stehen nunmehr erstaunliche 29% mehr Performance bei der 2D-Performance und satte 39% Prozent bei der 3D-Performance gegenüber, die beide durch den deutlich höheren Takt von Turbo Boost 3.0 profitieren!

Die tolle Steigerung bei der Nutzung von nur einem oder zwei Kernen relativiert sich jedoch schnell wieder, wenn mehr als drei Kerne ausgelastet werden. Sicher, auch hier kann sich der Core i9-7900X deutlich vom Core i7-6950X absetzen, setzt dies aber leider auch in der Leistungsaufnahme fort. Nunmehr stehen ca. 17% Performancegewinn einer um reichlich 10 Prozent höheren Leistungsaufnahme gegenüber.

Doch wehe, wenn man alle Kerne mal so richtig auslastet! Wir haben sowohl mit Prime95, als auch Luxrender auf allen Kernen für den Core i9-7900X absolute Spitzenwerte bei der Leistungsaufnahme ermittelt. Der Core i9-7900X schafft zwar bemerkenswerte 48% mehr Performance beim Render-Score (Luxrender, Konsole), nimmt dafür aber auch 58% mehr an elektrischer Leistung auf! Das ist fast schon die berühmte blaue Brechstange.

Übertaktung und Stabilität

Wir haben gerade feststellen müssen, dass sich das Verhältnis von Performance und Leistungsaufnahme mit steigender Kernauslastung arg ins Negative verschiebt. Das wiederum haben wir nun bei den folgenden Übertaktungsversuchen zu berücksichtigen, denn einen großen Spielraum wird man mit herkömmlichen Kühlmethoden deutlich jenseits der 200-Watt-Grenze dann kaum noch vorfinden.

Wirklich prime-stable und ohne Temperatur-Limit ließ sich die CPU nur bis 4.4 GHz wirklich langzeittauglich übertakten. Im Vorfeld kolportierte Übertaktungsergebnisse von bis zu 5 GHz mit allen Kernen sollten deshalb mit einem ganz dicken Fragezeichen versehen werden. Wir waren zwar in der Lage, Windows auch noch mit 5.1 GHz zu starten, aber echte Anwendungen führten dann entweder zu einem BSOD oder gar einer Mainboard-Notabschaltung.

Allerdings ließ sich der Core i9-7900X zumindest mit Cinebench R15 (Multi- und Single-Core) noch bis 4.8 GHz sicher übertakten, was natürlich auch an der verwendeten Kühllösung liegen dürfte. Realistisch dürften für eine All-In-One-Lösung wohl eher 4.5 GHz sein, solange man nicht mit einem Power-Virus das System in den Himmel schießt. Betrachten wir nun einmal die Vergleichskurven für Cinebench R15 beim Betrieb aller Kerne:

Das System lief mit 1.4 Volt Vcore stabil in 10 Durchläufen und die CPU nahm dabei im Mittelwert 261 Watt Leistung auf. Einzelne Spitzen lagen jedoch lastabhängig schon bei bis zu 293 Watt, was sehr nah an den Grenzwert kommt. Ein bei 4.8 GHz durchge führter Test mit 20 Instanzen einer Verschattungs-Ganzjahresberechnung für eine komplexe Photovoltaik-Dachanlage einschließlich Ertragsberechnung ließ die Leistungsaufnahme bis auf 335 Watt schnellen. Beim Start von Prime95 ohne AVX-Limitierung schaltete dann das Mainboard ab. Der letzte, noch protokollierte Wert lag bei indiskutablen 364 Watt.

Betrachtet man die Kurvenverläufe von Leistungsaufnahme und Performance über die einzelnen Taktstufen, dann sieht man, dass die Leistungsaufnahme mit steigendem Takt etwas schneller ansteigt, als die fast schon linear skalierende Performance, jedoch nicht so extrem, wie befürchtet. Stellt man zudem die Single-Core-Performance der dafür nötigen elektrischen Leistung gegenüber, dann sieht der Verlauf recht ähnlich aus.

Die etwas ausgeprägtere Kurve liegt am verhältnismäßig hohen Wert bei niedrigeren Taktfrequenzen, wo der Anteil des „Grundrauschens“ (sonstige Systemlast) deutlich höher zu Buche schlägt.

Doch wie kann man die Übertaktungsreserven der Core i9-7900X nun wirklich beurteilen? Wir werden uns dieses Zwischenfazit für das nächste Kapitel aufheben müssen, denn man muss die zugeführte Leistung ja auch wieder abführen. Damit steht und fällt auch eine mögliche Übertaktung mehr denn je mit der Qualität der eingesetzten Kühllösung.

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