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

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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 maximiert. Damit wird der L3-Cache pro Kern auf 1,375 MB reduziert, was diesen zu einer Art Reste-Cache werden lässt, der die Daten aufnimmt, die aus dem privaten L2-Cache herausgeworfen werden.

Intel hat darüber hinaus den pro Kern zur Verfügung stehenden Mid Level Cache (MLC-L2) von 256 KB auf 1 MB erhöht, wovon die Multi-Thread-Leistung profitiert. Intel hat leider keine Informationen dazu bereitgestellt, wie diese Veränderungen bei seinem Skylake-Kern-Design technisch im Die umgesetzt wurden.

Cache & Speicherlatenz und Bandbreite

IPC, AVX, Verschlüsselungen

Aufgrund der begrenzten Zeit bis zum Skylake-X-Launch, haben wir auf einen vorläufigen Satz von Benchmarks zurückgegriffen um die IPC-Performance vergleichen zu können. Wir haben auch mit verschiedenen BIOS-Updates gearbeitet, sodass es durchaus möglich ist, dass künftige Optimierungen oder ein aufwendigerer Satz von Workloads völlig andere Durchschnittswerte zu Tage fördern können als die jetzigen. Für alle folgenden Tests haben wir eine statische Taktfrequenz von 3,0 GHz gewählt. Es ist zudem wichtig festzuhalten, dass uns Intel nicht explizit die Quelle der Verbesserungen bei den IPCs von 15 bzw. 10 Prozent bei Single-Threaded- bzw. Multi-Threaded-Workloads genannt hat. Stattdessen beruft sich Intel auf den Spec*int_rate_base2006-Benchmark, der jedoch eine recht hohe Fehlerrate von +/- fünf Prozent aufweist.

Der Single-Threaded Cinebench-Testlauf zeigt keine großen Unterschiede im Leistungsdurchschnitt zwischen dem Skylake-X Core i9-7900K, dem Kaby Lake i7-7700K und dem Skylake Core i7-6700K. Leichte Verbesserungen von 5,69 Prozent zeigen sich im Vergleich mit dem Broadwell-E i7-6950X. Mit dem Wechsel zum Multi-Thread-Testlauf des Cinebenchs werden die Unterschiede zwischen den Zehnkern-Prozessoren und dem Rest größer und der Fokus liegt nun auf dem i7-7900X und dem i7-6950X, bei denen wir noch ein Delta von 1,93 Prozent ermitteln konnten.

Der Core i9-7900X verfügt über zwei 256 Bit breite AVX-FMA-Einheiten pro Kern, die parallel arbeiten, während AMD 256-Bit-AVX-Operationen auf zwei FMA-Einheiten pro Kern aufteilt. Intel deaktiviert eine FMA-Einheit pro Kern bei den Skylake-X-Modellen mit weniger als zehn Kernen. Damit hat der i9-7900X einen systemimmanenten Vorteil im y-cruncher-Benchmark, das sowohl ein Single-, als auch ein Multi-Thread-Programm ist, welches die Zahl Pi mit AVX-Instruktionen berechnet. Wir haben fairerweise die Version 0.7.2.9469 verwendet, die bereits eine Ryzen-Optimierung mitbringt.

Die Testergebnisse des i9-7900X sind, wenn nur ein Kern verwendet wird, nahezu zweimal höher als die des vorangegangenen Modells, was vor allem an Intels AVX2-Optimierung liegen dürfte. Der Vorteil wird gleichermaßen im Multi-Thread-Test deutlich. Intel bietet eine AVX-512-Unterstützung für Skylake-Prozessoren, implementiert jedoch nicht alle der elf Features in die Desktop-Chips. Stattdessen werden ausgewählte Möglichkeiten in speziellen Marktsegmenten angeboten.

Die Zen-Architektur setzt auf zwei AES-Module für die Beschleunigung von Verschlüsselungen, sodass es wenig verwunderlich ist, dass die Ryzen-Chips den Single-Core-Testlauf AES-256-ECB dominieren. Die Intel-Prozessoren spielen hingegen ihren Vorteil der größeren Anzahl von CPU-Kernen bei den threaded-AES-Workloads aus.

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