Procesory Intel Core i9 „Rocket Lake“ přinášejí nový druh turba: Adaptive Boost Technology

Intel při odhalení procesorů Rocket Lake zatajil, že má v ruce ještě jeden trumf: tato CPU mají nový režim turba Adaptive Boost, který by měl zlepšit výkon v MT a ve hrách.

Turbo neboli Boost u procesorů Intel je docela komplikovaná záležitost, procesory mají mezi svou maximální možnou frekvencí pro jednovláknovou zátěž a mezi základní frekvencí několik různých mezistupňů závislých na různých podmínkách. Mimo běžného boostu tak existuje Turbo Boost Max 3.0, Thermal Velocity Boost a Rocket Lake přidává další technologii: Adaptive Boost Technology.

Adaptive Boost je trošku překvapení, protože ho Intel neoznámil minulý týden, když odhaloval celkové parametry a vlastnosti procesorů Rocket Lake, ale až o pár dní později (podle AnandTechu se dokonce tato funkce podobně na poslední chvíli objevila i v BIOSech desek, i když to nemusí znamenat, že nebyla hotová dřív, jak se tento web zamýšlí). Než se dostaneme k tomu, co Adaptive Boost vlastně představuje, bude asi potřeba zrekapitulovat ty zmíněné početné režimy boostu, které dnes procesory Intelu mohou mít.

Evoluce boostu u procesorů Intel

Prakticky všechny moderní procesory Intelu počínaje někde v roce 2008 Nehalemem mají Turbo Boost 2.0 (až na výjimky jako Pentia, Celerony a starší Core i3, kde je uměle vypnuté), které tak přes onu dvojku můžeme brát za výchozí bod. Tento boost ještě hleděl na všechna jádra jako na sobě rovná a funguje jednoduše tak, že dovoluje procesoru jít na vyšší frekvenci, než je jeho základní takt.

Jak vysoká tato frekvence je, to záleží na tom, kolik jader je aktivních. Specifikace každého procesoru mají pevně dané frekvence pro jedno jádro (to je úplně maximální boost) nebo někdy současně i pro dvě najednou. Pokud je zatíženo víc jader, maximum je typicky stanoveno nižší. Tato další maxima mohou být například pro 3–4 jádra, 5–6 jader, 7–8 jader, až se dojde k stavu zatížení všech jader, což se označuje jako all-core boost. Tato tabulka maximálních taktů boostu je pevně definovaná pro každý model procesoru, ale Intel ji obvykle ve specifikacích neuvádí.

Tento boost se příliš neřídí tím, jak moc náročný kód běží, zda jde o něco, co zatěžuje CPU jen mírně, nebo silně, limit je vždy stejný daný počtem aktivních jader a nesmí být překročen. Může však zůstat nedosažen. Boost procesoru totiž sice není vázaný na TDP procesoru, ale je ovlivněn jiným limitem, tzv. hodnotou PL2. Ta udává, jaká spotřeba se ani při boostu nesmí překročit. Pokud by například maximální all-core turbo v nějaké náročné aplikaci zvýšilo spotřebu CPU nad limit PL2, frekvence místo toho spadne na nižší stupeň. Podobně se může stát limitem maximální odebíraný proud a také překročení teplotních maxim (ta jsou někde okolo 100°C). Dosažení maximálních taktů Turbo Boostu 2.0 tedy není automatické, i když většinou s nimi celkem můžete počítat.

První modifikací tohoto fungování, na kterou dnes můžete narazit, je Turbo Boost Max 3.0. Mělo premiéru v procesorech Broadwell-E v roce 2015 a mimo platformy X99 a X299 se poprvé objevilo v procesorech Comet Lake, kde ho mají modely Core i7 a i9. Tato technika obchází jedno z omezení Turbo Boostu 2.0, který maximální jednovláknové turbo stanovuje tak, aby ho zvládla všechna jádra. Ovšem křemík mívá určitou variabilitu a prakticky vždy některá jádra zvládnou vyšší frekvence než jiná (to je velmi dobře známo třeba u Ryzenů 3000 a 5000).

Turbo Boost Max 3.0 proto přidává další boost navíc, který je dostupný jen u některých jader – tzv. preferovaných. Operační systém (pokud je dostatečně nový) se pak postará o to, aby právě na tato jádra umístil jednovláknové úlohy a tím využil onen frekvenční potenciál navíc. Na preferovaných jádrech je typicky frekvence o 100 MHz vyšší, než je jinak maximum Turbo Boostu 2.0.

U procesorů Coffee Lake-H pro notebooky a poté opět v desktopovém Comet Lake se pak objevila další nástavba, které dal Intel označení Thermal Velocity Boost (“ TVB“). Ta zase zohledňuje to, že při nižší teplotě křemík bezpečně zvládne vyšší frekvenci, než když je víc rozpálený. To znamená, že při dostatečně nízkéteplotě by mělo být možné limit frekvence navýšit o něco výš, než co dovoluje Turbo Boost 2.0 (který musí počítat s plným rozsahem teplot). V praxi to Intel dělá tak, že do překročení určitého limitu (u Rocket Lake 70°C) může procesor opět nasadit o něco vyšší frekvenci, která se označuje jako frekvence TVB/Thermal Velocity Boostu, zatímco po překročení teplotního limitu spadne níž, na úroveň Turba 2.0/3.0.

V praxi je to například tak, že Turbo 2.0 u procesoru Comet Lake Core i9-10900K je maximálně 5,1 GHz pro jedno vlákno/jádro. Pokud úloha běží na preferovaném jádru, může si přidat dalších 100 MHz díky Turbo Boostu Max 3.0 a je na 5,2 GHz. A toto se může kombinovat ještě s Thermal Velocity Boostem, takže při teplotě do 70°C může být frekvence na preferovaném jádru až maximálních 5,3 GHz. Thermal Velocity Boost jinak také zvyšuje maximální all-core turbo a také maximální boosty pro různé počty jader, i u těchto mezistupňů přidává oněch nízkou teplotou podmíněných 100 MHz navíc.

Kombinací těchto tří věcí vzniká dosavadní způsob boostování u Intelu, přesněji u modelů Core i9. Modely Core i7 mají jen Turbo Boost 3.0 Max a postrádají TVB, modely Core i5 a nižší už dokonce mají jen starý obyčejný Turbo Boost 2.0.

Adaptive Boost Technology

U procesorů Rocket Lake pro desktop a pravděpodobně i dalších budoucích procesorů přibývá nová úroveň v podobě onoho Adaptive Boostu. Zdá se, že tato technika je něco mezi Precision Boostem 2.0 u AMD a známou funkcí „Multicore Enhancement“ (MCE). Adaptive Boost je věc, která má za cíl pomoci mnohovláknovému výkonu. Tento boost je aplikovatelný tehdy, pokud zatížíte tři nebo více jader.

Jde v podstatě o prolomení oněch „tabulkových“ maximálních taktů boostu pro různé počty jader, které definuje Turbo Boost 2.0. S aktivním Adaptive Boostem se teoretické maximum i pro all-core boost, tedy všechna jádra zatížená, zvyšuje na stejnou úroveň, jako je nejvyšší Turbo Boost 2.0 pro jedno jádro.

Například procesor Core i9-11900K má mít maximální Boost 5,3 GHz, ale bez TVB je to jenom 5,2 GHz a bez Turbo Boost Max 3.0 už jenom 5,1 GHz. Tento limit platí pro maximálně dvě aktivní jádra. Pro 3–4 jádra je limit 5,0 GHz, pro 5–6 jen 4,8 GHz a pro 7–8 jader aktivních (all-core boost) jen 4,7 GHz. Pokud se ale zapne Adaptive Boost, tyto limity jsou vymazány a procesor může na všech jádrech boostovat až do výše jednojádrového Turbo Boostu 2.0, tedy zde 5,1 GHz.

Výš už ne, protože hodnoty nad tuto hranici již nejsou zaručené na všech jádrech a na všech teplotách (protože jsou podmíněné použitím preferovaného jádra a teplotou). Tento Adaptive Boost tedy nenahrazuje předchozí přídavné režimy Boostu u zátěže jednoho či dvou jader, ty zůstávají a v situaci, kdy máte jen jedno či dvoujádrovou zátěž, začnou být místo Adaptive Boostu aktivní ty. Ovšem Adaptive Boost nahrazuje či přebíjí Thermal Velocity Boost při mnohovláknových zátěžích.

Adaptive Boost Technology u procesorů Rocket Lake Zdroj: Hardwareluxx

Ovšem pozor – to, že limit pro all-core boost byl zvýšený až na 5,1 GHz (úroveň jednovláknového Turbo Boostu 2.0), neznamená, že tato frekvence je zaručená. Jde jen o to, že CPU už tento rozsah taktů nemá automaticky zakázaný. Reálně ale výše dosažené frekvence pořád bude omezena maximální spotřebou povolenou pro boost, tedy oním limitem PL2. Dokud však PL2 nebude dosaženo, bude procesor moci frekvenci zvýšit nad úroveň běžně uváděného all-core boostu. V tomto se Adaptive Boost liší od funkcí MCE v BIOSech základních desek, které PL2 nerespektují.

Výkon se bude lišit podle kusu

Omezení spotřebou také znamená, že výkon nebude deterministický a stejný pro všechny vyrobené procesory. Když bude PL2 například 250 W, tak čipy s kvalitnějším křemíkem mohou v rámci tohoto limitu zvládnout vyšší takt než čipy s vyšší leakage nebo ty vyžadující vyšší napětí, jejichž spotřeba je při dané frekvenci horší. Adaptive Boost tedy přidává trošku faktoru „křemíkové loterie“.

Adaptive Boost tak přidává méně rigidní a volněji fungující turbo, které nemá natvrdo stanovené limity podle počtu jader, ale limit je dynamicky odvozen od toho, zda má procesor rezervu ve spotřebně. Pokud by například nějaká úloha na úrovni tradičního all-core boostu pořád ještě brala třeba „jen“ 200 W, ale PL2 procesoru je 250 W, tak Adaptive Boost procesoru dovolí zvýšit frekvenci nad původní limit třeba o 100, 200 nebo i 300 MHz, dokud „rozpočet“ 250 W není vyčerpán. Nevýhoda tedy je, že spotřeba stoupne, během boostu s tímto budou procesory častěji vykazovat vysoké spotřeby.

Navýšením PL2 v BIOSu desky na druhou stranu bude možné zvýšit MT výkon bez explicitního přetaktování skrze fixní frekvenci, toto tedy umožní přetaktovávat ve stylu „PBO“ u AMD. Samotný Adaptive Boost ale Intel považuje za součást standardního chování CPU a nebere ho jako přetaktování. Adaptive Boost je tedy kryt zárukou.

Podobně jako tento Adaptive Boost se vlastně vůbec chová Precision Boost 2.0 u AMD, ovšem ten je asi pořád pokročilejší, protože v sobě integruje i teplotní citlivost (kterou má Intel pod hlavičkou TVB) a existenci preferovaných jader umožňujících vyšší takty než zbývající. Intel pravděpodobně také někdy v budoucnosti vše spojí do jednoho všeobjímajícího režimu (že by Turbo Boost 4.0?). Tedy pokud nebude chtít jednotlivými funkcemi odlišovat procesory od sebe.

Jen pro 125W Core i9

Adaptive Boost by měl být dost užitečný ve hrách, kde povede k efektivně vyšším frekvencím. Zrovna hry totiž u procesorů Intel negenerují moc vysoké spotřeby, protože zátěž herních vláken není moc náročná a často je přerušovaná. S Adaptivním Boostem, kdy je limitem jen spotřeba a ne tabulková maxima, by tedy možná hry mohly běžně dosahovat původně jen jednovláknového boostu na všech jádrech najednou, což u i9-11900K může být rozdíl 300 až 400 MHz ( z 4,7 až 4,8 GHz na 5,1 GHz).

Asi si teď říkáte, že to může být jeden z těch faktorů, které mohou herní výkon procesorů Rocket Lake výrazně popohnat proti relativně neuchvacujícím prvním předběžným testům. To platí tak na půl.

Adaptive Boost totiž nezvedne herní výkon testovaného Core i7-11700K, ani 65W Core i7-11700(F) nebo i5-11400(F), které vypadají na hodně výhodné modely. Podle Intelu totiž Adaptive Boost bude povolen jen u dvou procesorů: Core i9-11900K a vedle toho jeho verze bez GPU, tedy Core i9-11900KF. Adaptive Boost u těchto dvou modelů dovolí dosáhnout lepší výkon, než se u nich očekával na základě výsledků Core i7-11700K – uvidíme, jak vysoko je to vynese a zda se má AMD bát. Ostatní nižší modely Rocket Lake bohužel benefitovat nebudou.

Balení procesoru Intel Core i9 Rocket Lake Zdroj: Intel

Galerie: Procesory Intel Core 11. generace pro desktop Rocket Lake

Všechny fotografie

Zdroje: AnandTech, Hardwareluxx