نگاهی به نسل دهم پردازنده های دسکتاپ اینتل: نسل ناخواسته

دهمین نسل از پردازنده‌های Coreاینتل مخصوص پی‌سی‌های رومیزی براساسِ معماریِ Comet Lake-S رسما به بازار عرضه شده‌اند و بررسی‌های فنیِ‌ برخی مدل‌های پرچم‌دار از نسلِ مذکور هم در سایت‌های معتبری که از قبل نمونه‌های مهندسی (به اختصار ES) از این پردازنده‌ها را برای آزمایش و بررسی دریافت کرده بودند اجازه‌ی انتشار پیدا کردند.

اولین و قویترین پردازنده، Core i9-10900K با ۱۰ هسته و ۲۰ رشته است که ۲۰ مگابایت هم حافظه‌ی کش دارد و دومین مدلِ بررسی شده هم پردازنده‌ی رده میانی Core i5-10600K با ۶ هسته و ۱۲ رشته است و ۱۲ مگابایت حافظه‌ی کش دارد. تمامِ پردازنده‌های نسلِ Comet Lake با پروسه‌ی ساختِ ++14nm تولید خواهند شد که بهبود یافته‌ی همان فناوریِ تولید ۱۴ نانومتری اینتل است که در نسل‌های قبلی نیز استفاده می‌شد. درواقع اینتل به‌دلیلِ گذارِ دیرهنگام و عدمِ دستیابیِ به ظرفیتِ مناسب برای تولید در فناوریِ ۱۰ نانومتری مجبور شد که پردازنده‌های جدیدتر را براساسِ همان فناوریِ قدیمی ولی بالغ شده تولید کند که البته نقطه ضعف‌هایی را در بخشِ حرارت و توانِ مصرفی نسبت به پردازنده‌های ۷ نانومتریِ AMD به‌دنبال خواهد داشت.

اینتل همچنین در این نسل هم توانسته فرکانس‌های کاریِ بالاتری را به‌دست آورد که بخشی از آن مدیونِ کم کردن از ضخامتِ هسته‌ی پردازنده (Die) و افزایشِ ضخامتِ بخشِ پخش‌کننده‌ی حرارت (Integrated Heat Spreader یا به اختصار IHS) است. اما از بعدِ طراحی و معماریِ بکار رفته در این پردازنده‌ها، هنوز هم هیچ تغییری را نسبت به نسلِ SkyLake عرضه شده در سالِ ۲۰۱۵ میلادی شاهد نیستیم و اینتل دوباره همان معماریِ سالخورده را با بهبود‌های جزئی در فناوریِ ساخت در پردازنده‌های جدید هم بکار گرفته است تا برای نسلِ بعدی با اسمِ رمزِ Rocket Lake معماریِ جدیدی را به خدمت بگیرد.

اینتل اهمیتِ کاربردِ فرکانسِ بالاتر در پردازنده‌های نسل دهمی خود را اینچنین برشمرده بود:

• هنوز بیشترِ بازی‌ها و بسیاری از برنامه‌ها برای اجرای بهتر به هسته‌هایی با فرکانسِ بالا وابسته هستند.
• حدود ۶۰ درصد از بازی‌ها برای پردازشِ تک هسته‌ای بهینه شده‌اند.
• برای داشتنِ نرخِ فریمِ بالاتر، راندمانِ بهتری نیاز است که خود عنصرِ اصلیِ دستیابی به تأخیرِ کمتر است. به همین دلیل فرکانسِ کاری موضوعیت پیدا می‌کند.

در جدول‌های زیر فهرست کاملی از پردازنده‌های جدید را با مشخصه‌های رسمیِ اعلام شده توسط اینتل مشاهده می‌کنید. پردازنده‌های رده بالای Core i9 و Core i7 شاملِ این مدل‌ها می‌شوند:

پردازنده‌های رده میانی Core i5 و Core i3 هم به این ترتیب هستند:

• افزایشِ فرکانسِ کاری تا ۵.۳ گیگاهرتز تحتِ فناوری Thermal Velocity Boost

در صورت کنترلِ دمای پردازنده و کارکرد در دمای پایین‌تر از ۷۰ درجه سلسیوس، این فناوری می‌تواند فرکانسِ کاریِ هسته یا هسته‌های پردازنده را بیش از میزانِ تعیین شده در Turbo Boost Max 3.0 به‌صورتِ مقطعی و به میزانِ ۱۰۰ مگاهرتز افزایش دهد. این قابلیت فقط مختصِ مدل‌های Core i9 است.

• نسخه جدید فناوری بوستِ فرکانسی با نام Turbo Boost Max 3.0

با این فناوریِ جدید که فقط در پردازنده‌های Core i9 و Core i7 تعبیه شده، دو هسته از بهترین هسته‌های پردازنده برای افزایشِ فرکانس به سطحِ بالاتر انتخاب شده و به میزانِ ۱۰۰ مگاهرتز بیشتر از فرکانسِ توربو بوست کار خواهند کرد. این کار بدونِ افزایشِ ولتاژ انجام خواهد شد و در پردازنش‌های تک و دو هسته‌ای باعثِ بهبودِ نسبیِ راندمان خواهد شد.

• برای اولین باراستفاده از فناوری Hyperthreadingیا به اختصار HTدر تمامِ پردازنده‌های این نسل از Core i3 تا Core i9
• افزایش تعداد هسته‌های فیزیکی به ۱۰ هسته و افزایشِ حافظه‌ی کش به ۲۰ مگابایت در بالاترین مدل (Core i9 – 10900K)
• پشتیبانی از حافظه‌ی رم DDR4 "دو کاناله" با فرکانسِ ۲۹۳۳ مگاهرتز (در نسلِ نهم ۲۶۶۶ مگاهرتز بود) برای تمام پردازنده‌های سری Core و فرکانسِ ۲۶۶۶ برای تمام پردازنده‌های سری Pentium و Celeron از نسلِ دهم
• بهبود قابلیت اورکلاک در بخشِ هسته و حافظه
• تراشه سری ۴۰۰ برای پشتیبانی از پردازنده‌های نسلِ دهم
• پشتیبانی از اتصالِ اترنت (شبکه کابلی) با سرعتِ ۲.۵ گیگابیت و کنترلر I225-V اینتل
• وصله‌های سخت‌افزاری برای باگ‌های امنیتی شناخته شده در پردازنده‌های قبلی

همچنین قرار بوده که این نسل از PCI Express 4.0 نیز پشتیبانی کند و حتی سازندگان مادربرد‌های Z490 هم ملزومات فیزیکی و الکترونیکیِ PCIe 4.0 را روی محصولاتشان تعبیه کرده‌اند. اما اینتل به دلایلی نامشخص که احتمالا یک مشکلِ عمده‌ی فنی بوده، پشتیبانی از این قابلیت را کنار می‌گذارد و در نتیجه این نسل هم به گذرگاهِ استاندارد PCIe 3.0 محدود خواهد بود و پشتیبانی از PCIe 4.0 با پردازنده‌های نسلِ یازدهم و روی همین مادربردهای Z490 آغاز خواهد شد.

براساسِ نتایج به‌دست آمده از بررسی‌ها، اینتل توانسته با بهبودهای اعمال شده مصرفِ توان و حرارت را در حدِ انتظار و حتی بهتر از آن به کنترل درآورد. دمای Core i9-10900K در پردازش‌های سنگین حدودِ ۱۵ تا ۲۰ درصد بالاتر از Core i9-9900K ثبت شده که برای دو هسته‌ی اضافه شده و افزایشِ فرکانسِ اعمال شده کاملا معقول است. همچنین مصرفِ توان هم حدود ۲۵ تا ۳۰ درصد در فرکانسِ پیش‌فرض افزایش داشته که در بازه‌ی پیش‌بینی شده است. برخلاف برخی گمانه‌زنی‌ها، پردازنده‌های جدید با وجود کارکردِ کمی داغتر در مدل‌های رده بالا و حرفه‌ای، مشکل عمده‌ی حرارتی ندارند و با خنک‌کننده‌های فعلی هم به‌راحتی کار خواهند کرد. درواقع حرارت و مصرفِ توان به همان میزانی افزایش یافته که از اضافه شدنِ هسته‌های جدید و فرکانسِ پیش‌فرضِ بالاتر آن‌ها انتظار داشته‌ایم.

قابلیت‌های جدیدی برای اورکلاک سری Core-S اضافه شده شده که شاملِ امکانِ فعال کردنِ یا غیرفعال کردن قابلیتِ HT به ازای هر هسته به‌صورت مجزا، امکانِ اورکلاکِ PEG یا رابط PCI Express برای کارتِ گرافیکی و سرانجامِ اورکلاکِ DMI یا گذرگاهِ ارتباطیِ پردازنده با پلِ جنوبی یا همان تراشه‌ی PCH است. گفته می‌شود که اورکلاکِ پردازنده‌های Comet Lake در مجموع راحت‌تر و کم دردسرتر از نسل‌های قبلی شده و فقط با افزایشِ مضربِ پردازنده و کمی ولتاژ بالاتر می‌توان فرکانس کاریِ پردازنده را تا سطحِ ۵.۱ یا ۵.۲ گیگاهرتز (برای تمامِ هسته‌ها و نه فقط یک یا دو هسته‌ی برتر) افزایش داد. اما اینکه چه تعداد از پردازنده‌های اینتل مستعد رسیدن به این فرکانس‌ها و کارکردِ پایدار و بی‌نقص در آن‌ها خواهند بود، موضوعی است که پس از عرضه‌ی انبوهِ این پردازنده‌ها و بازخورد کاربران نهایی مشخص خواهد شد.

بررسی‌های انجام شده توسط سایت‌های معتبر نشان داد که پردازنده‌های نسلِ دهم به خاطر بهبود‌های جزئی در افزایشِ فرکانس و بهبودِ عملکرد در پردازش‌های تک و دو هسته‌ای توانسته‌اند جایگاهِ خود را در آزمون‌های گیمینگ در صدرِ نمودار تثبیت کنند. اما بسته به اینکه بنچمارکِ مذکور در چه رزولوشنی انجام شده و موتورِ بازی تا چه حد به پردازش‌های CPUمتکی یا اصطلاحا CPU-Bound است، این برتریِ راندمان نسبت به پردازنده‌های Ryzen 7 و Ryzen 9 AMD از ۵ تا ۲۰ درصد سنجیده شده است.

برخلافِ تصور، بسیاری از بازی‌ها حتی در دقت‌های 2K و 4K هم هنوز صحنه‌های محدود به پردازنده (CPU-Limited) دارند که استفاده از پردازنده‌ی قدرتمندتر می‌تواند عملکردِ بهتر در Frame-time و در نتیجه توازنِ بیشتر در نرخ فریم به‌دست آمده در این صحنه‌ها را موجب شود. پردازنده‌ی Core i9-10900Kنشان داد که در این شرایط با فاصله بی‌رقیب است. مشخص است که اینتل سعی کرده با عرضه‌ی پردازنده‌های Core i9-10900K و Core i7-10700K، جایگاهِ خود را به‌عنوانِ انتخابِ برتر در پی‌سی‌های گیمینگ رده حرفه‌ای تثبیت کند. با وجود اینکه اینتل پردازنده‌ی Core i7-10700Kرا برای بررسی به اغلبِ سایت‌های معتبرِ سخت‌افزاری ارسال نکرده است، اما شباهتِ بسیار زیاد آن به Core i9-9900K از نسلِ نهم باعث می‌شود که باور کنیم این پردازنده هم با قیمتِ کمتر و راندمانِ مشابه هنوز هم در بسیاری از بازی‌ها به پردازنده‌های Ryzen 9 3900X و Ryzen 7 3800X برتری خواهد داشت، هر چند که بسته به رزولوشن و بازی، این برتری جزئی‌تر و نامحسوس‌تر از برتری نسبت به Core i9-10900K باشد.

اما آنچه که بیش از راندمانِ پردازنده‌های پرچم‌دار اینتل در نسل دهم برای کارشناسان جالب توجه بود و جذابیتِ بیشتری داشت، راندمانِ پردازنده‌ی رده میانی و خوش قیمتِ Core i5-10600K و رقابتِ تنگاتنگِ آن با پردازنده‌ی مشهور Ryzen 5 3600X بود، پردازنده‌ای که در این اواخر با قیمتِ پایین و راندمان عالی توانسته بود بازار پی‌سی‌های رده میانی را از آنِ خود کند. پردازنده‌ی Core i5-10600K برای اولین‌بار قابلیتِ Hyper Threading را در میانِ Core i5-ها به‌دست آورده و توانسته علاوه‌بر عملکردِ بالا در بازی‌ها که به فرکانسِ بالا و راندمانِ تک رشته‌ای (Single Threaded) وابستگی زیادی دارند، در پردازش‌های موازی و چند رشته‌ای (Multi-Threaded) نیز افزایشِ راندمانِ چشمگیری داشته باشد.

البته این افزایشِ راندمان شاید به‌معنیِ برتری آشکار نسبت به Ryzen 5 3600 نباشد، چرا که پردازنده‌ی AMD هنوز قیمتِ پایین‌تری دارد و در سناریوهای مختلف برای کارت‌های گرافیکیِ رده میانی، تفاوتِ محسوسی در راندمانِ نهایی ایجاد نخواهد کرد، اما باز هم به‌معنیِ رقابتِ نزدیک‌تر و منسوخ شدنِ تدریجی استفاده از پردازنده‌های بدونِ قابلیت HT مثل Core i5-9400 و حتی Core i5-9600K در پی‌سی‌های مخصوصِ بازی خواهد بود.

طراحیِ و ابعادِ هسته‌ی Comet Lakeبیشتر شبیه به همان Coffee Lake از نسلِ هشتم و نهم است که در آن Die درازتر و کشیده‌تر شده تا دو هسته‌ی بیشتر در آن جای داده شود و اندازه‌ی آن را به محدوده‌ی ۲۰۰ میلی‌متر مربع رسانده است. در ادامه تصویری از هسته‌ی مرکزی پردازنده‌های مختلفِ دسکتاپ اینتل از نسل هفتم تا نسل دهم را درکنار هم می‌بینید که در هر نسل دو هسته به آن اضافه شده و ابعادشان قابل مقایسه است:

یکی از کاستی‌های این طراحی که سایتِ Anandtech به آن اشاره کرده، این است که با وجودِ افزایشِ هسته‌ها و چینشِ هسته‌ها در دو ستونِ ۵ تایی در پردازنده‌ی جدید، راهِ ارتباطیِ بینِ هسته‌های پردازنده هنوز همان طراحی ring bus قدیمی است که اینتل برای دهه‌ها در پردازنده‌های رده‌ی مصرف‌کننده و سرور از آن استفاده ‌کرده است. درواقع این مسیرِ ارتباطی برای اتصالِ ۲، ۴ یا حتی ۶ هسته در نسل‌های قبلی کفایت می‌کرده، اما برای ارتباطِ ۸ یا ۱۰ هسته باعثِ افزایش تأخیرِ دسترسی تا سقفِ ۳ یا ۴ نانوثانیه بینِ هسته‌های غیرِ مجاور خواهد شد. خالی از لطف نیست که بدانید اینتل قبل از این هم برای پردازنده‌های رده سازمانیِ خود با تعداد هسته‌های زیاد از گذرگاهِ ring bus دوگانه بهره‌گیری کرده است تا تأخیر در ارتباطِ هسته‌ها را به حداقل برساند.

البته این افزایشِ تأخیر براساسِ بررسی این سایت برای کاربرِ نهایی محسوس نیست، اما در پردازنده‌های Core i5 که ۴ هسته‌ی غیرفعال داشته و براساس تراشه‌های ۱۰ هسته‌ای ساخته می‌شوند، احتمالا باعثِ تفاوتِ جزیی در راندمانِ نهایی خواهند شد. اینتل گفته که Core i5-10600Kبراساس تراشه‌های ۱۰ هسته‌ایِ کامل ساخته خواهند شد و بنابراین به نسبت اینکه هسته‌های غیرفعال شده (هسته‌های قرمز رنگ در تصویرِ بالا) در چه موقعیتی از تراشه قرار داشته باشند، تأخیرِ هسته به هسته در پردازنده‌های مختلفِ 10600K/KF هم اندکی متفاوت خواهد بود که سناریوهای مفروضِ متفاوت برای آن‌ها را در تصویر بالا مشاهده می‌کنید.

پردازنده‌های نسل دهم بعد به سوکت جدید LGA1200 نیاز دارند و بنابراین اینتل بعد از چندین نسل استفاده از سوکت LGA1151، علاوه‌بر تغییرِ پلتفرم به تغییرِ سوکت نیز روی آورده است. همچنین واضح است که این پردازنده‌ها با مادربرد‌های سری ۳۰۰ نیز سازگار نخواهند بود و کاربرانی که قصد ارتقا داشته باشند باید علاوه‌بر CPU ، یکی از مادربردهای پلتفرم سری ۴۰۰ بر پایه‌ی Z490 یا B460 را نیز خریداری کنند.

همچنین طراحی مدار تغذیه‌ی مادربردهای رده بالای Z490 نیز تغییر کرده تا بتوانند پاسخگوی مصرفِ توانِ ۲۵۰ واتیِ پردازنده‌های رده بالا در حالت استفاده از فرکانسِ توربو باشند. در نظر داشته باشید که TDPاعلامیِ اینتل برای هر پردازنده فقط استفاده از فرکانسِ پایه را در بلند مدت تضمین می‌کند و مدت زمان کِارکردِ پردازنده در حالتِ توربو و تضمینِ پایداریِ آن تا حدِ زیادی به سازنده‌ی مادربرد و توانیِ که برای پردازنده در نظر می‌گیرد بستگی دارد. یک کانکتورِ ۴ پینی برق نیز به کانکتورِ ۸ پینیِ همیشگی برای پردازنده اضافه شده است تا توانِ پایدارِ مورد نیاز را در هنگامِ پردازش فرآهم کند.

به‌عنوان مثال، پیشنهادِ اینتل برای کارکردِ پردازنده در حالتِ توربو برای Core i9-10900K به محدودیتِ ۲۵۰ واتی توان و محدودیتِ ۵۶ ثانیه‌ای زمانی اشاره دارد، حال آن که بیشترِ سازندگانِ مادربرد در مدل‌های رده بالا و حرفه‌ای خود این محدودیت زمانی را به حالتِ نامحدود تغییر داده‌اند و محدودیتِ توانی نیز از تنظیماتِ بایوس قابل افزایش است. همین عامل پروسه‌ی آزمایشِ پردازنده با مادربرد‌های متفاوت از سازندگان مختلف را تا حد زیادی دشوار و پیچیده می‌کند.

سال‌ها پیش از این و هنگامی که هنوز فناوری ساخت ۱۴ نانومتری در دنیا فقط در انحصار اینتل بود، هیچ‌کس تصور نمی‌کرد که عمرِ عملیاتی و صنعتی استفاده از این فناوری برای اینتل به درازای یک دهه به طول انجامد. همچنین نقشه‌های راه اینتل هم حکایت از این داشت که بعد از معماریِ Sky Lake نسل‌های جدیدی براساسِ فناوریِ ۱۰ نانومتری عرضه شوند که طراحی متفاوتی دارند و می‌توانند فاصله‌ی اینتل را از حیثِ بکارگیریِ فناوری تولیدِ مدرن نسبت به AMD به‌عنوان رقیبِ اصلی و رقبای سازنده‌ی دیگر در صنعتِ فوقِ پیشرفته‌ی تولید تراشه‌ها مثل TSMC و GlobalFoundries و البته سامسونگحفظ کنند.

همچنین تصمیمِ استفاده از سوکتِ جدید LGA1200 به‌جای سوکتِ LGA1151 قرار بود علاوه‌بر امکان تغذیه‌ی یک پردازنده‌ی ۱۰ هسته‌ای، استانداردِ PCIe 4.0 را نیز به پلتفرم اینتل بیاورد که متاسفانه این قابلیت به دلایلِ فنی از پردازنده‌های نسلِ دهم کنار گذاشته شد. این در حالی بود که تقریبا اکثرِ سازندگانِ مادربرد محصولاتشان را برای آغازِ بهره‌گیری از سرعتِ بالاترِ PCIe 4.0 آماده کرده بودند و همین حالا هم این قابلیت را دارند، اما پردازنده‌های اینتل این قابلیت را تنها از نسل بعدی و روی همین سوکت و مادربردها ارائه خواهند کرد. درواقع نسلِ یازدهم براساسِ معماریِ Rocket Lake با مادربردهای Z490 نیز سازگار خواهد بود. شاید بتوان بزرگ‌ترین کاستیِ پردازنده‌های نسل دهم را همین عدم ِپشتیبانی از استانداردِ PCI Express 4.0 عنوان کرد که تولید و عمومیتِ استفاده از SSD-های PCIe 4.0 با سرعت‌های بالاتر و نزدیک به سرعتِ‌ ذخیره‌سازِ جدید در کنسول‌ نسل بعدیِ PS5 را با تأخیر مواجه می‌سازد.