Тест и обзор: Intel Xeon W-3175X - процессор с 28 ядрами для рабочих станций

Настало время битвы титанов, поскольку в нашу тестовую лабораторию поступил CPU Intel Xeon W-3175X. Процессор не совсем удачно стартовал на Computex 2018, но стал доступен для партнеров только в конце года. С некоторой задержкой мы, наконец, получили топовую модель Intel, так что настало время сравнить процессор с Core i7-9700K и Core i9-9980XE.

Xeon W-3175X - процессор для рабочих станций с открытым множителем и 28 ядрами. Он базируется на линейке Skylake SP, процессоры на которой как раз содержат до 28 ядер, производятся они по 14-нм техпроцессу. Xeon W-3175X устанавливается в сокет LGA3647, как и все модели Skylake EX и SP, он предлагает 1 Мбайт кэша L2 на ядро. Кроме того, доступны 38,5 Мбайт кэша L2. Частота Turbo при нагрузке на единичные ядра может достигать 4,3 ГГц.

На Computex демонстрировалась система с процессором Xeon W-3175X на частоте 5,0 ГГц, но за охлаждение отвечала сложная система с фазовым переходом, которая вряд ли подходит для повседневной работы. В нашем случае мы использовали более простой вариант охлаждения.

Мы сравнили три процессора AMD и Intel с самым большим числом ядер, в случае Intel число ядер зависит от платформы. Процессор Core i9-9980XE предлагает 18 ядер и 36 потоков. 18 ядер работают на базовой частоте 3,0 ГГц, в режиме Boost она может увеличиваться до 4,5 ГГц. Память подключается в 4-канальном режиме. Как показал наш предыдущий тест, с помощью разгона из Core i9-9980XE можно выжать дополнительную производительность. Тепловой пакет составляет 165 Вт, но на практике процессор может потреблять порядка 255 Вт под нагрузкой, а в случае разгона до 4,5 ГГц по всем ядрам мы получили даже 431 Вт (только для CPU). Так что без хорошего охлаждения здесь не обойтись.

Xeon W-3175X построен на той же архитектуре, но вместо кристалла HCC (максимум 18 ядер) он опирается на кристалл XCC (до 28 ядер). Конечно, при этом пришлось перейти на другой сокет. В случае LGA3647 используется 6-канальный интерфейс памяти. 28 ядер работают на базовой частоте 3,1 ГГц, в режиме Boost частота может увеличиваться до 3,8 ГГц. Тепловой пакет заявлен на 255 Вт - посмотрим, при каких условиях он будет соблюдаться.

Наконец, в таблице фигурирует процессор Ryzen Threadripper 2990WX от AMD. Мы не смогли снова получить образец для тестов от AMD, поэтому будем опираться на тесты, проведенные нами при выходе данного CPU на рынок. Ryzen Threadripper 2990WX содержит 32 ядра и может одновременно выполнять до 64 потоков. Базовая частота составляет 3,0 ГГц, в режиме Boost она может увеличиваться до 4,2 ГГц. Кэш L2 на ядро заметно меньше, зато кэш L3 очень крупный. Подобно всем процессорам Ryzen Threadripper, мы получаем 4-канальный интерфейс памяти и полные 64 линии PCI Express.

Что касается цены, Xeon W-3175X еще не появился в России, но в Европе за него просят €4.000 (288.000 ₽) - в два раза дороже Core i9-9980XE (от 140.000 ₽). Ryzen Threadripper 2990WX стоит еще дешевле - €1.775 (от 127.000 ₽), но предлагает почти в два раза больше ядер по сравнению с Core i9-9980XE.

Как обычно, частота Turbo указана не для нагрузки на все ядра. Поскольку у процессора для рабочих станций часто встречаются нагрузки, использующие большое количество ядер, в таблице мы привели частоты Turbo более точно.

Как можно видеть, Core i9-9980XE дает преимущество по частоте при использовании до 12 ядер. Но затем в лидеры выходит Xeon W-3175X, который дает более высокие частоты. С 19 ядер в гонке остается только Xeon W-3175X, процессор Core i9-9980XE выбывает. Частота составляет 4 ГГц при использовании до 24 ядер (включительно). Затем при нагрузке на 25-28 ядер частота снижается до 3,8 ГГц.

Что это означает на практике? Тест Core i7-9700K и Core i9-9980XE показал, что при выборе процессора следует учитывать нагрузку. То есть заранее стоит знать, что именно вы собираетесь запускать на системе. Тем более это верно для процессора Xeon W-3175X. Все же многие приложения не могут нагрузить более восьми ядер. Большинству игр для плавной работы хватает шести ядер, и они лучше идут на меньшем числе скоростных ядер, чем на большем количестве ядер меньшей частоты.

В сегменте рабочих станций тоже стоит учитывать, что больше ядер - не всегда лучше. Например, Adobe Premiere и Media Encoder уже не выигрывают от больше 12 ядер. Так что если вы планируете заниматься монтажом видео с помощью упомянутого пакета, то лучше взять процессор, который будет выставлять максимальную частоту на 10-12 ядрах. Неслучайно Intel выпустила специальные CPU, которые содержат меньше ядер, чем флагманские модели, но при этом работают на существенно более высоких тактовых частотах. В качестве примера можно привести специальные модели Xeon (Xeon Scalable второго поколения с поддержкой Speed Select Technology) и EPYC (EPYC 7371 с 16 ядрами на базовой частоте 3,1 ГГц) - они используют не максимальное возможное количество ядер для соответствующей платформы, а примерно 2/3 от него. Зато тактовые частоты выше. Отметим и недавно объявленный Core i9-9990XE, который имеет всего 14 ядер, зато они могут работать на частоте до 5 ГГц.

Собирать рабочую станцию на основе Intel Xeon W-3175X - занятие не из простых. Необходимо тщательно подбирать компоненты. И выбрать нужную смесь комплектующих из серверного сегмента и класса рабочих станций нетривиально.

Intel предоставила нам полную рабочую станцию, которую мы адаптировали под наши нужды. Процессор, материнская плата, память, блок питания и SSD поступили уже предустановленными в корпус.

Материнская плата

Но приступим к изучению платформы. Наш тестовый процессор базировался на линейке Skylake-SP, поэтому он устанавливается в сокет LGA3647. Помимо материнской платы ASUS ROG Dominus Extreme, процессор может работать и на C621 AORUS Extreme от Gigabyte и SR-3 Dark от EVGA. Мы использовали довольно ранний экземпляр материнской платы Gigabyte с кодовым названием A1X-C621.

С первого взгляда видно, что перед нами нечто среднее между потребительскими компонентами и "железом" класса рабочих станций. PCB полностью черная, но структура, расстояния и расположение компонентов нехарактерное для потребительских комплектующих.

Под крупным радиатором спрятан чипсет C621, известный под кодовым названием Lewisburg. Он обеспечивает порты USB 2.0, USB 3.0 и многочисленные SATA. Чипсет подключается к процессору через четыре линии PCI Express 3.0 (DMI 3.0). При этом чипсет сам предлагает линии PCI Express, на материнской плате имеется довольно большое число слотов расширения. Процессор Xeon W-3175X обеспечивает 48 линий PCI Express 3.0. Чипсет дает еще 20.

Конечно, питание подобной системы - вопрос непростой. За питание процессора и слотов DIMM отвечают 32 фазы. Для обычной работы достаточно одного блока питания, который будет обеспечивать один 24-контактный разъем ATX из двух. Но для разгона потребуется второй блок питания. На плате расположены четыре 8-контактных гнезда дополнительного питания, из которых в обычном режиме следует подключать два. Наконец, есть еще два 4-контактных гнезда питания, которые тоже рекомендуется подключать во время разгона. В обычных тестах мы их не подключали.

Конечно, от 32 фаз питания необходимо отводить тепло. Gigabyte установила крупный алюминиевый радиатор с тепловой трубкой. На нем установлены четыре 40-мм вентилятора, которые довольно громко шумят. Причем при увеличении нагрузки на процессор вентиляторы начинают работать еще громче. Вместе с водяным и воздушным охлаждением подобная система может превратиться по уровню шума в пылесос, так что конфигурацию следует продумывать.

Розничная цена Intel Xeon W-3175X составляет почти 4.000 евро (288.000 ₽), добавьте к этому еще €1.500 (108.000 ₽) за подобную материнскую плату. C621 AORUS Extreme, как и SR-3 Dark от EVGA, пока не появилась в розничной продаже. Мы обнаружили разве что ASUS ROG Dominus Extreme по цене от 118.000 ₽.

Оперативная память

Intel Xeon W-3175X требует достаточное количество планок памяти, чтобы наполнить 6-канальный интерфейс. 6-канальные комплекты памяти на рынке могут обойтись в круглую сумму (например, 192-Гбайт набор DDR4-4.000 CL19 от Corsair). Мы установили шесть 8-гбайт модулей Samsung.

Таким образом, в нашей системе емкость памяти составляла 48 Гбайт - уровень, которые некоторые пользователи устанавливают в high-end сборки. Впрочем, никто не мешает увеличить объем памяти при необходимости.

Охлаждение

Тепловым пакетом 255 Вт сегодня никого не удивишь. Даже без разгона Xeon W-3175X под полной нагрузкой может потреблять до 350 Вт. Так что системе охлаждения придется нелегко.

Для тестов Xeon W-3175X мы опробовали две системы охлаждения. Первая - 690LX-PN 360 mm от Asetek. Данная СВО может отводить до 500 Вт тепла. К водоблоку прикреплена крупное медное основание, внутрь интегрирована помпа Gen6. Жидкость поступает в водоблок по одной трубке и выходит по другой. Длина теплообменника составляет 360 мм. Скорость вращения трех 120-мм вентиляторов зависит от температуры, они продувают свежий воздух через довольно толстый радиатор. 690LX-PN 360 mm от Asetek не появился в рознице, но цена будет составлять порядка €400 (29.000 ₽).

Вторая система охлаждения - комбинация EK-MLC Phoenix 360 Radiator Core Module и EK-Annihilator Pro. EK-MLC Phoenix 360 Radiator Core Module представляет собой 360-мм теплообменник с интегрированным насосом. На конце двух трубок прикреплен водоблок. Последний можно приобрести для креплений Square ILM и Narrow ILM. В случае Xeon W-3175X мы выбрали Narrow ILM. Водоблок полностью накрывает распределитель тепла крупного процессора LGA3647. Водоблок специально сделан максимально тонким, чтобы его можно было использовать в серверах 1U - при этом контур СВО можно подключать через боковые терминалы.

На теплообменник установлены три вентилятора Vardar EVO 12ER, обеспечивающие достаточный воздушный поток. Их скорость вращения тоже может регулироваться в зависимости от температуры. Водоблок EK-Annihilator Pro обойдется в €140 (10.100 ₽), вариант EK-MLC Phoenix 360 Radiator Core Module пока недоступен в рознице. 240-мм радиатор стоит €160 (11.600 ₽).

Установка в сокет

Установка процессора в сокет выполняется довольно легко. Если у обычных процессоров Ryzen снизу упаковки расположены чувствительные ножки, то в случае TR4 и сокетов процессоров Intel они перешли на сам сокет. Поэтому лишний раз сокет лучше не задевать. Что должны как раз предотвратить защитные заглушки.

Но для LGA3647 есть еще некоторые моменты, которые стоит учитывать. Рычага с креплением Independent Loading Mechanism (ILM) здесь не используется. Конечно, Intel продолжает говорить об ILM для LGA3647, но механизм отличается от обычных розничных материнских плат.

Вставлять процессор в сокет довольно просто. Контакт 1 промаркирован треугольником, он должен совпадать с соответствующим треугольником сокета. Также на упаковке CPU и сокете имеются вырезы и выступы, поэтому процессор в неправильной ориентации вставить не получится.

Два штырька нужны для выравнивания кулера с распределителем тепла процессора. После установки кулера необходимо затягивать четыре винта в определенной последовательности. Потребуется динамометрическая отвертка T30 с выставляемым крутящим моментом, который должен быть в точности 1,4 Н·м. При снятии кулера следует соблюдать порядок откручивания винтов.

На процессор должно оказываться правильное давление, поскольку только в таком случае все 3.746 контакта будут работать надежно. Если не повезет, то могут возникать различные проблемы. В случае плохого контакта "земли" последствия вряд ли будут, но другие проблемные контакты могут привести к отказу загрузки или некорректной работе каналов памяти. Подобные проблемы могут встречаться у всех больших сокетов LGA, в том числе AMD TR4 и SP3 для процессоров Ryzen Threadripper и EPYC.

Перейдем к тестам и другим измерениям. Все тесты проводились на Xeon W-3175X в штатном режиме, но также и после разгона. Процессор при нагрузке на все 28 ядер штатно работает на частоте 3,8 ГГц. Но только при условии достаточного охлаждения. В случае использования Asetek 690LX-PN 360 mm и EK-Annihilator Pro мы получили идентичные результаты, но для дальнейших тестов выбрали СВО Asetek.

Охлаждение является очень важным фактором из-за значительного энергопотребления Xeon W-3175X. Соответственно, мы не ожидали результатов разгона, подобных Core i7-9700K или Core i9-9980XE. Но, по крайней мере, нам удалось увеличить частоту Turbo для всех ядер с 3,8 до 4,2 ГГц. Что соответствует приросту тактовой частоты на 10%, поэтому и производительность масштабируется соответствующим образом - по крайней мере, если задействуются все ядра.

Тесты приложений для рабочих станций

Тест Cinebench R20 хорошо масштабируется в зависимости от числа ядер в многопоточном прогоне. Что отлично видно по результатам Xeon W-3175X, по сравнению с Core i9-9980XE мы получаем прирост числа ядер на 55%, производительность увеличивается примерно на 50%. Разгон Xeon W-3175X дает примерно 10% прирост производительности.

В однопоточном прогоне процессор Core i7-9700K смог выйти вперед из-за более высокой частоты при нагрузке на одно ядро. У Core i9-9980XE мы тоже получаем более высокие тактовые частоты. Выставленная частота All-Core Turbo у процессора Xeon W-3175X на 4,2 ГГц оказывается ниже, чем при нагрузке на одно ядро без разгона, поэтому и производительность меньше.

Тест рендеринга Blender тоже хорошо масштабируется в зависимости от числа ядер, здесь Xeon W-3175X демонстрирует свой потенциал. Другие процессоры Intel расположились вполне ожидаемо.

В тестах Corona и V-Ray мы наблюдаем схожий результат. Подобная нагрузка вполне типична для многоядерных процессоров, поскольку расчетные задачи хорошо масштабируются по множеству ядер или потоков. Масштабирование в приложениях сделано эффективно, поэтому увеличение числа ядер почти линейно отражается на производительности.

А вот для монтажа видео большое количество ядер - не всегда благо. Тот же тест Adobe Premiere куда лучше откликается на десяток более быстрых ядер. Конечно, Core i7-9700K не может угнаться до Core i9-9980XE, но разрыв меньше, чем в предыдущих тестах. "Золотой серединой" для Adobe Premiere можно назвать 10-12 ядер, которые должны работать на как можно более высоким частотам. Xeon W-3175X при нагрузке на 12 ядер работает на 4,0 ГГц, что чуть медленнее Core i9-9980XE, который показывает 4,1 ГГц. В случае 4,2 ГГц для всех ядер Xeon W-3175X вновь обходит "младшего" конкурента. Но вновь уступает разогнанному Core i9-9980XE.

Следующие два теста DigiCortex и Y-Cruncher не дают идеального масштабирования от числа ядер. Конечно, увеличение числа ядер с 8 до 18 обеспечивает прирост производительности. Но дополнительные 10 ядер Xeon W-3175X уже не способны сколько-нибудь существенно ему помочь.

В последнем тесте мы оценили производительность компиляции GNU Compiler Collection в версии 8.2.0. Мы использовали последний Cygwin под Windows. Компилятор был настроен на использование как можно большего числа потоков. Конечно, некоторые операции компилятора не масштабируются на большое число ядер, так что мы получаем смешанную нагрузку. Но Xeon W-3175X все равно оказался самым быстрым процессором. Все же производительность компиляции заметно масштабируется в зависимости от числа ядер.

Игровые тесты

Конечно, подобный сценарий можно назвать больше гипотетическим, но мы протестировали Xeon W-3175X на некоторых играх. В играх мы выбрали разрешение 1.920 x 1.080 и 2.560 x 1.440 пикселей. С одной стороны, оно позволяет ограничить влияние видеокарты. С другой стороны, мы не хотели терять практическую значимость.

Как можно видеть, игры не являются прерогативой Xeon W-3175X. Впрочем, мы знали об этом еще до проведения тестов, поскольку тот же Core i9-9980XE уступает Core i7-9700K. Обычно игры используют от четырех до восьми ядер. И при использовании более чем 12 потоков, например, возникает проблема распределения нагрузки по всем потокам и синхронизации результатов. К сожалению, разработчики пока не торопятся решать эту проблему. Поэтому мы не ожидаем, что в ближайшем будущем игры начнут использовать 18 или даже 28 ядер Core i9-9980XE или Xeon W-3175X. Все же требования игр к процессору не так велики, как к видеокарте, которая здесь намного важнее.

Энергопотребление и температура

Мы измерили энергопотребление с помощью токоизмерительных клещей на линиях дополнительного питания процессоров. Поэтому наши значения соответствуют энергопотреблению CPU без вычитания потерь на VRM. В качестве нагрузки мы брали рендеринг Blender.

Xeon W-3175X уже без разгона потреблял порядка 350 Вт. Для работы всех ядер на 4,2 ГГц нам пришлось поднять напряжение с 1,05 до 1,125 В. В результате мы получили энергопотребление процессора 561,8 Вт. Что, кстати, подходит к пределу возможностей СВО 690LX-PN 360 mm от Asetek. Температура отдельных ядер составила от 80 до 90 °C. При этом все вентиляторы вращались на максимальной скорости, система шумела как пылесос. Так что мы не стали проверять дальнейший уровень разгона - для этого потребовалось бы более мощная система охлаждения, например, с фазовым переходом.

На стандартных настройках температуры были намного ниже. На отдельных ядрах температура составила между 50 и 64 °C, здесь о высоком нагреве говорить не приходится.

Здесь мы можем повторить многое из того, что было сказано по итогам сравнительных тестов Core i7-9700K и Core i9-9980XE. При выборе любой конфигурации важно понимать, для чего она будет использоваться. Лозунг "чем больше - тем лучше" справедлив для видеокарт, но в случае процессоров он работает не всегда.

Xeon W-3175X в тестах рендеринга (трассировка лучей, 3D-рендеринг, вычисления с AVX и без) показал себя намного быстрее Core i9-9980XE. Но стоит понимать, что некоторые приложения не масштабируются на более чем десяток ядер. Хорошим примером является пакет Adobe Premiere, где скоростные восемь ядер оказываются почти такими же быстрыми, как и 18 ядер с меньшими частотами. В некоторых случаях "золотой серединой" будут 10-12 ядер. В вычислительных приложениях, подобных DigiCortex, где выполняется симуляция работы синапсов, тоже есть свои ограничения. Переход с 8 на 18 ядер оказывается весьма существенным, но 28 ядер по сравнению с 18 уже не дают такого преимущества. То же самое касается теста Y-Cruncher.

Для игр процессор Xeon W-3175X не подходит совсем. Если Core i9-9980XE еще можно как-то рекомендовать, пусть и с ограничениями, то в случае Xeon W-3175X слишком заметно серверное происхождение. Число ядер значительное, но тактовые частоты слишком малы для игр, способных нагрузить только шесть или восемь ядер.

Впрочем, альтернативой Xeon W-3175X будет не столько Core i9-9980XE, сколько конкурент от AMD. Мы не смогли получить образец от AMD для повторных тестов, но все же собираемся в ближайшем будущем сделать сравнительный анализ.

Как правило, задачи 3D-рендеринга хорошо масштабируются. AMD как раз предлагает намного больше ядер с процессорами Ryzen Threadripper 2990WX и Ryzen Threadripper 2970WX - 24 и 32, что представляет угрозу и для Core i9-9980XE. Но если посмотреть на результаты некоторых тестов, 18 скоростных ядер оказываются быстрее 24 или даже 32 медленных. И подобная картина встречается довольно часто. Поэтому перед выбором платформы необходимо точно понимать, какие приложения будут на ней работать. В зависимости от нагрузки, Xeon W-3175X может уступать Ryzen Threadripper 2990WX, а может обходить его.

Интересно, что сегодня процессоры Ryzen Threadripper занимают свою нишу благодаря привлекательным ценам, выставленным AMD. Еще один фактор - цена платформы. За материнскую плату и память придется выложить круглую сумму. Intel активно продвигает 28-ядерный Xeon W-3175X, но один только процессор обойдется в €4.000 (288.000 ₽). Добавьте к этому 120 тыс. рублей за материнскую плату и сравнимую сумму за память, в зависимости от конфигурации.

В любом случае, для большинства пользователей ограничивающим фактором будет цена. Но у очень дорогой платформы для рабочих станций на основе Intel Xeon W-3175X все же есть причины для существования. Если задача рендеринга будет выполняться быстрее, это приведет к экономии в масштабах компании. За определенный промежуток времени получится сделать больше работы, следовательно, и заработать больше. Что покроет расходы на покупку данной системы. Конечно, доплата за Xeon W-3175X будет более весомой, чем за другие процессоры для рабочих станций, но рынок подобных решений все равно существует.