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Core 系列多 2 個核心,Coffee Lake-S 桌上型 Core i7-8700K 釋疑實測

T客邦 標誌 T客邦 2017/10/5 R.F.

終於到了 Intel 第八代桌上型 Core 系列的效能解禁日,此代中高階產品紛紛導入六核,不少人也打趣的說是近來牙膏擠得最兇猛的一次,但是供電部分卻有些改變以至於需要換新主機板,這一來一往之間究竟是怎麼回事,且看我們的深入分析。

多 2 顆核心的補隙產品

第八代桌上型 Core 處理器系列(以下使用 Coffee Lake-S),除了日前已公布的 6+2 版本(處理器核心 + 繪圖核心)Core i7-8700K、Core i7-8700、Core i5-8600K、Core i5-8400,以及 4+2 版本 Core i3-8350K、Core i3-8100 之外,還會有個 2+2 的版本,有可能為 Pentium 和 Celeron 系列所使用;當然 Xeon E3 系列也會跟著導入 Coffee Lake-S,只是目前 Intel 桌上型晶片組已經無法安裝工作站系列處理器,因此消費者注目度也越來越低。Coffee Lake-S 均使用 14nm 製程製造,自從 Broadwell、Skylake、Kaby Lake、Kaby Lake Refresh 已沿用 5 代,Intel 宣稱內容有些微調改進,可以稱之為 14nm++。

目前 Coffee Lake-S 僅有 Z370 這 1 款晶片組可與之搭配,大家也都清楚這款晶片組與 Z270 沒有什麼不同,只是因為 Coffee Lake-S 封裝的針腳定義改變,而代換出的產品。真正的 300 系列晶片組要到明年才會上市,屆時除了整合 USB 3.1 Gen2 之外,還可以利用 CNVio 介面連結 Wireless-AC 9560 無線網路卡,無線網路的 MAC 媒體層部分將整合進入晶片組。

© 由 T客邦 提供

▲Coffee Lake-S 六核版晶粒,右邊數一數確實有 6 組核心,左邊看一看則是幾乎沒有變化的 UHD Graphics 630。

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▲Coffee Lake-S 和 Z370 晶片組的平台資訊。

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▲首批上市的處理器一覽表。

Coffee Lake-S 處理器核心部分相較 Kaby Lake-S 並沒有什麼變動,指令集、快取容量架構(L1 快取:32KB 指令 +32KB 資料,L2 快取:256KB)也沒有什麼變化,倒是共享 L3 快取因為核心數量增多的關係,最高 6+2 版本增長至 12MB。

核心 C-State 加入了更深層的 C9 和 C10(IA 核心狀態與 C6 相同),C9 即為 C8 狀態加上大多數 Uncore 部分設定為 0V,處理器核心(IA)、繪圖核心(GT)、System Agent(SA)也降低至 0V,但是 I/O 電源持續供應;C10 則要求所有外部電壓調節部分進入超低功耗 PS4 模式或是低功耗模式 LPM,24MHz 關閉。可惜因為 Z370 晶片組不支援的關係,處理器封裝 C-State 無法進入更低的 C9 和 C10,需等到明年 300 系列晶片組才算完全支援。

繪圖核心依然使用 Generation 9 Low Power,硬體加速編解碼部分也無變化,顯示輸出支援 3 組螢幕,支援 eDP 1.4、DisplayPort 1.2、HDMI 1.4,HDMI 2.0a 依然要透過額外的電平與協定轉換晶片 LSPCON,而 HDR 支援能力則落在 DisplayPort 1.2 和 HDMI 2.0a 身上。Intel 表示繪圖效能還是有所提升,主要是透過提升運作時脈和驅動程式最佳化進行。

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▲Generation 9 Low Power 功能方塊圖。

變更封裝腳位定義

大家都清楚電腦零組件各個連結針腳都有其用途,部分用來傳遞資料或是控制訊號,當然也有部分是用來傳遞運作電力。在 Skylake-S 和 Kaby Lake-S 所採用的 LGA 1151 處理器插槽當中,設計有許多不同用途的針腳,就本篇文章討論重點,筆者著重在 VCCOPC 和 VccGTx 這 2 種用途,因為這正好是 Coffee Lake-S 與 200/100 系列晶片組不相容的關鍵因素。

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▲Core i7-8700K 產品外觀與前代 Core i7-7700K 沒有什麼不同,腳位定義卻有些許變化。

OPC 為 On Package Cache 的縮寫,也就是部分 Intel 處理器型號額外添加的 L4 快取 eDRAM(embedded DRAM)部分,前綴 VCC 字樣表示這一系列針腳原先是提供 eDRAM 晶片電源電力之用。VccGTx 相應來說也是如此,代表此針腳提供處理器封裝內部的繪圖核心所使用,後綴的 x 字樣,則是表示此一系列針腳僅當繪圖核心為最高階 GT3 等級時才會要求加上,GT2 以下可以不用理會。

有趣的是,OPC 和 GT3 在桌上型 Skylake-S 和 Kaby Lake-S 一直都沒有產品推出,只有在部分低功耗行動處理器 Skylake-U/Kaby Lake-U、效能型行動處理器 Skylake-H 才有配備 OPC 和 GT3 的型號,因此 VCCOPC 和 VccGTx 針腳在桌上型主機板上可謂沒有實際的功用。

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▲圖中 Coffee Lake-S 處理器封裝針腳塗上顏色的部分,就是變更定義改為核心供應電力的針腳觸點,綠色部分由 VCCOPC 變更而來,紅色部分原先則是 VccGTx,紫色原本為保留或測試點。

適逢 Coffee Lake-S 處理器實體核心數量上升到 6 個,需要額外的電力供應,Intel 便把這部分針腳定義變更為 Vcc 或是 Vss,用來加強供應處理器核心的電力需求,也因此讓 Coffee Lake-S 處理器無法安裝在 200 系列或是 100 系列的晶片組主機板,因為主機板廠商不可能通天眼預見 Intel 會變動此部份的設計。

在預設設定前提之下,Coffee Lake-S 和 Skylake-S∕Kaby Lake-S 是有可能交互安裝在 100/200 系列和 300 系列晶片組主機板,只要核心電壓和繪圖核心電壓相等即可,一旦遇到使用者自行調整超頻或是主機板廠商加入自家的調校技術,核心電壓和繪圖核心電壓不相等時就會出現意外狀況。因此 Intel 已經在晶片組內部 ME(Management Engine)微控制器子系統鎖住,交叉使用時便不會開機。

除此之外,Coffee Lake-U 低功耗行動處理器依然還是會有具備 GT3 和 OPC 的型號推出,不過針腳定義部分也就無需多慮,因為這系列採用 BGA 封裝,終端消費者買到的產品已經將處理器封裝焊死在主機板上,無法隨意更換。

還算不差的超頻性

筆者拿到的測試樣品為 Core i7-8700K,一至六核的 Turbo Boost 渦輪加速時脈為 4.7GHz、4.6GHz、4.4GHz、4.4GHz、4.3GHz、4.3GHz,在溫度控制 25℃~26℃ 的冷氣房,使用 AIDA64 穩定性測試並僅勾選 FPU,依據處理器封裝或是核心溫度感應器,燒機溫度可以來到 66℃~79℃。FPU 燒機測試內含對處理器負荷較大的 AVX2 指令,依據溫度變化可以看出這代處理器內部導熱介面材料依然沒有發生變化,溫度瞬間起伏超過 50℃ 表示廢熱並無法很順暢地傳導至內建金屬導熱蓋。

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▲Core i7-8700K 裝上 Cooler Master X6 散熱器,以 AIDA64 選擇 FPU 燒機 10 分鐘的溫度變化曲線圖。(點圖放大)

之後以 100MHz 為測試單位,依序調整運作時脈試著找出讓處理器過熱的時脈設定,最終能夠以電壓動態降低 0.05V、4.6GHz 六核心電壓約 1.185V 的方式燒機 10 分鐘而不過熱,然而 4.7GHz 卻是無論如何均無法再以降低核心電壓方式壓低廢熱。以增加 2 個實體核心來看,Core i7-8700K 超頻性還算可以接受,只是若要再度挑戰更高時脈,勢必還是需要開蓋換上更好的導熱介質(開蓋有其風險,喪失保固之外也有一定機率毀損)。

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▲筆者手上這顆 Core i7-8700K 最終以 4.6GHz 六核心 1.185V,穩定通過 AIDA64 FPU 燒機 10 分鐘不過熱。(點圖放大)

耗電量測試部分,平台搭配 GIGABYTE Z370 AORUS Gaming 7 主機板、G.SKILL Trident Z RGB F4-3600C16Q-32GTZR 記憶體、Transcend MTS800 256GB SSD、電源供應器則為 Seasonic FOCUS Plus 750 Platinum,平台耗電量使用松大電子科技變電家量測,處理器內部細部分項則由 AIDA64 自行抓取。簡單觀察可以發現,Core i7-8700K 待機時耗電量比起前一代稍低,燒機時則因多了 2 顆實體核心讓耗電量多出不少。

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▲Core i7-8700K 耗電量測試結果。

 

(下一頁:與前代的比較測試)

多核心與高時脈雙重優勢

Core i7-8700K 和前代 Core i7-7700K 依據時脈相互比較,前者因為多了 2 顆實體處理器核心,基礎時脈反而降低至 3.7GHz,與後者的 4.2GHz 有一段差距。不過兩者 Turbo Boost 渦輪加速時脈於三核或是四核均為 4.4GHz,雙核以及單核則以前者略佳,分別為 4.6GHz 和 4.7GHz。若是使用環境供電與溫度控制得宜,無論程式較為注重單核效能或是能夠以多執行緒平均分散工作,Core i7-8700K 在預設時脈下都能輕易贏過 Core i7-7700K,況且在不超頻情況下還支援 DDR4-2666。(測試處理器均為預設值,Core i7-8700K 記憶體等效時脈為 DDR4-2666、Core i7-7700K 為 DDR4-2400,Core i7-7700K 數據為前次測試結果)

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▲Sandra 相關測試比較,可以觀察到易於平行化的數學運算方面進步幅度頗高。

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▲AIDA64 處理器快取與頻寬測試。

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▲7-zip 壓縮與解壓縮測試。

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▲POV-Ray 因核心數量增多而有明顯增長。

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▲3DMark 繪圖部分增進約 5%~10% ,反倒是物理部分因核心數量變多而跟著提升許多。

下個戰場在繪圖核心

今年 AMD 拿出 Zen 架構處理器,縱使 IPC(Instructions per Second,每秒指令數量)還沒有辦法跟上 Intel,卻以更多處理器核心數量和價位迎戰對手,外界看來逼得 Intel 不得不拿出更有誠意的產品,而第八代桌上型 Core 系列處理器紛紛額外加上 2 個實體核心,就是最好的證明。甚至 Core i3 系列還推出了 Core i3-8350K 不鎖倍頻版本,每千顆單位單顆售價美金 168 元,折合約新台幣 5,100 元,不僅用來阻擋對手 Ryzen 5 1500X 的進攻,甚至連自家前代產品 Core i5-7600K 也一齊打了下去;Core i5-8600K 實體六核配置同時讓 Core i5-7640X 和 Core i7-7740X 尷尬的產品定位更顯得無地自容,果真是有競爭才有進步。

另一方面,Intel 還需要提防 AMD 新款 APU 的進攻,預計將採用 Vega 產品世代繪圖核心設計,雖然該產品在遊戲方面的能源效率和效能上無法與 NVIDIA 匹敵,卻比 UHD Graphics 630 好用許多,也因此對於中低階使用者來說是個更為均衡的產品,Intel 該如何面對此一課題值得關注。

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▲第八代桌上型 Core 系列處理器可謂以「加量不加價」的方式多送使用者 2 個核心,對於第四代 Core 處理器系列之前的使用者相當有吸引力。

測試平台

  • 主機板:GIGABYTE Z370 AORUS Gaming 7
  • 記憶體:G.SKILL Trident Z RGB F4-3600C16Q-32GTZR@DDR4-2666
  • 系統碟:Transcend MTS800 256GB
  • 電源供應器:Seasonic FOCUS Plus 750 Platinum
  • 作業系統:Microsoft Windows 10 Pro 64bit

延伸閱讀

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