Core i7-6700K et i5-6600K : à la découverte de Skylake

Introduction

Le lancement des Core i7-5775C et Core i5-5675C semble dater d’hier seulement, pourtant cela fait près de deux mois que ces processeurs Broadwell – les premiers sur socket – ont fait leur apparition chez Intel. Deux mois « seulement » : n’est-il dès lors pas trop tôt pour parler de la microarchitecture suivante, Skylake ? Le fondeur ne nous avait-il pas habitués à un délai bien plus grand entre deux générations successives de processeurs ?

L’explication tient dans le fait que l’architecture Broadwell et la gravure en 14 nm ont souffert de retards chez Intel. Et même à ce jour, les deux seuls Broadwell « desktop » disponibles en socket LGA 1150 sont toujours difficiles à dénicher. Intel n’a d’ailleurs pas vraiment mis en valeur ses processeurs Broadwell lors du Computex 2015, probablement en prévision du lancement des premiers CPU Skylake Core i7-6700K et i5-6600K, les véritables successeurs des CPU Devil’s Canyon.

Ajoutons tout de suite qu’Intel ayant décidé de ne pas publier toutes les caractéristiques de cette nouvelle microarchitecture avant l’IDF, notre analyse de Skylake ne pourra être complète. Ce que nous avons en revanche, ce sont deux processeurs, des cartes mères basées sur un nouveau chipset Z170, quelques kits de mémoire DDR4 et de nombreuses questions sur ce qui rend Skylake si spécial…

Les Core i7-6700K et Core i5-6600K

Des outils comme CPU-Z supportent d’ores et déjà les processeurs Skylake, mais identifient actuellement le Core i7-6700K comme un modèle affichant un TDP de 95W. Hors, Intel annonce désormais que ses Core i7-6700K et i5-6600K bénéficient d’un TDP légèrement inférieur de 91W. Ils utilisent un nouveau socket LGA 1151, ce qui écarte le risque de tomber sur une ancienne carte mère incompatible : les processeurs Skylake exigent dans tous les cas d’acheter une nouvelle carte mère. Heureusement, le passage à la nouvelle génération de CPU d’Intel se fera sans (trop) de douleurs : comptez quand même 350 dollars environ pour le Core i7-6700K et 243 dollars pour le Core i5-6600K.

Chacun de ces processeurs embarque quatre cores, le modèle i7-6700K bénéficiant en outre de la technologie Hyper-Threading lui permettant de gérer un total de huit threads simultanément. Selon CPU-Z, ces deux processeurs embarquent 32 Ko de mémoire cache L1 pour les données, 32 Ko de cache L1 instructions et 256 Ko de cache L2 par core. Le cache L3, de 6 Mo sur le modèle Core i5 et de 8 Mo sur le Core i7, est comme toujours partagé. Aucun de ces deux premiers Skylake n’embarque en revanche de mémoire eDRAM, contrairement aux Broadwell Core i7-5770C et i5-5675C.

Côté fréquences de fonctionnement, le Core i7-6700K tourne à une fréquence de base de 4 GHz, avec un profil Turbo Boost assez conservateur : 4,2 GHz au maximum avec un seul core d’actif. De son côté, le Core i5-6600K fonctionne à une fréquence de base de 3,5 GHz, mais son Turbo Boost peut grimper jusqu’à 3,9 GHz.

Les Core i7 Haswell-E étaient déjà équipés d’un contrôleur mémoire DDR4, quad-channel en l’occurrence. Avec Skylake, Intel espère démocratiser ce type de mémoire. Cette nouvelle microarchitecture supporte ainsi la DDR3-2133 sur deux canaux, mais également la DDR3L-1600 (toujours sur deux canaux).

Tous ceux qui utilisent une (ou plusieurs) carte graphique dédiée s’en moquent probablement, mais Intel a décidé d’intégrer à ses Skylake « K » un IGP GT2, en lieu et place du GT3e des Broadwell 5770C/5675C. En pratique, ce « HD Graphics 530 » regroupe 24 unités d’exécution – moitié moins que sur le GT3e – et fonctionne à une fréquence maximale de 1150 MHz.

Fait notable, le HD Graphics 530 (Gen9) intégré à ces deux Skylake supporte les API DirectX 12, OpenCL 2.0, OpenGL 4.4 et OpenGL ES. La précédente génération d’IGP (Gen8) ne supportait, pour rappel, que DirectX 11.1 et OpenCL 1.2.

Le chipset Intel Z170

Intel n’a pas encore officiellement présenté la gamme complète de chipsets 100-Series, se concentrant pour le moment sur le seul Z170, c’est-à-dire le représentant haut de gamme.

On y retrouve bien entendu certaines caractéristiques déjà présentes sur les chipsets 9-Series, comme le contrôleur Ethernet Gigabit, le support HD Audio ou encore les six ports SATA 6 Gbps.

Mais il y a tout de même pas mal de nouveautés. La connectivité USB évolue, proposant désormais 10 ports USB 3.0 et 14 ports USB 2.0. Pour rappel, le Z97 n’offre que six ports USB 3.0 et 14 ports USB 2.0. On trouve également 20 lignes PCI-Express 3.0. Associées aux améliorations apportées au pilote Rapid Storage Technology, on obtient la première plateforme de bureau optimisée pour le stockage PCI-Express.

Attention toute de même : il n’est pas possible de bénéficier simultanément des 20 lignes PCI-Express, des six ports SATA, des ports M.2, de tous les ports USB et du contrôleur Ethernet Gigabit. Le Z170 est hautement configurable, et ce sera aux fabricants de cartes mères de choisir à quoi allouer ses différents « ports ». Six des 26 lignes (au total) sont par exemples utilisées par les ports USB 3.0. Les 20 lignes PCI-Express restantes serviront donc à connecter les six ports SATA 6 Gbps (hop, six lignes PCI-Express utilisées), les périphériques PCI-Express, les connecteurs M.2… Sur notre carte mère MSI Z170A Gaming M7, par exemple, le constructeur utilise la flexibilité de ce PCH pour y connecter quatre ports PCI-Express 1x, un port PCI-Express 4x, un contrôleur ASMedia ASM1142 USB 3.1 (deux lignes utilisées) et deux slots M.2 (qui se partagent quatre lignes).

Le pilote RST d’Intel continue de proposer les modes RAID 0, 1, 5 et 10 sur les périphériques SATA, mais ajoute le support des RAID 0 et 1 sur les périphériques M.2. Il est bien entendu également possible d’utiliser l’un des ports PCI-Express reliés au PCH pour y connecter une carte graphique, ce qui explique que notre carte mère de test soit certifiée CrossFire 3-way. En revanche, NVIDIA continue de limiter à du SLI 2-way les CPU équipés de moins de 24 lignes PCI-Express.

Le Z170 est par ailleurs le seul chipset avec support officiel de l’overclocking (support total sur les CPU « K », mais partiel sur les modèles « non-K »). De nombreuses limitations présentes sur les précédentes générations ont été retirées, permettant à l’utilisateur d’explorer tout le potentiel d’overclocking de son processeur Skylake. Même si ces nouvelles possibilités ne vous garantiront pas, non plus, de battre des records de fréquence…

Overclocking : une meilleure granularité

Les amateurs d’overclocking n’ont pas toujours été satisfaits par les choix qu’Intel a fait en matière d’intégration, d’amélioration de l’efficacité ou plus simplement de réduction des coûts. Des modifications au niveau des matériaux, des ratios trop restrictifs ou encore le régulateur de tension intégré affectent les capacités d’overclocking. Le constructeur semble toutefois à l’écoute de ses clients, même lorsqu’il s’agit de « power users » qui poussent ses processeurs le plus loin possible de leurs spécifications de base.

Parfois, les modifications sont superficielles : Intel a légèrement modifié la partie alimentation et les performances thermiques de son architecture Haswell pour créer Devil’s Canyon, mais on garde toujours les ratios BCLK, et donc une fréquence de base qui ne peut être modifiée que de quelques MHz à la hausse ou à la baisse. Une nouvelle microarchitecture comme Skylake donne la possibilité à Intel de revoir plus en profondeur certains paramètres et certaines limites. Les Core i7-6700K et Core i5-6600K représentent ici un grand pas en avant, bien que certains détails – comme les matériaux utilisés entre le die et l’IHS) ne soient pas encore connus.

Pour commencer, la fréquence de référence du PCH pour le bus PCIe et les entrées/sorties est fixée à 100 MHz. Un signal BCLK isolé facilite l’overclocking des différents sous-systèmes du processeur (core, cache, partie graphique ou contrôleur mémoire) par pas de 1 MHz, jusqu’à un maximum de 200 MHz. Ce signal est ensuite multiplié par différents ratios : les cores par exemple, supportent un ratio maximum de 83x – supérieur au 80x des Haswell – tandis que la partie graphique propose un ratio maximum de 60x (similaire à celui des Haswell ou des Ivy Bridge).

Les premiers documents concernant Skylake parlaient d’un ratio mémoire pouvant atteindre 24x à 133 MHz ou 31x à 100 MHz, soit un maximum de 3200 MT/s. Toutefois, la documentation plus récente mentionne un maximum de 4133 MT/s. Nous disposons de kits pouvant atteindre 3600 MT/s, donc il reste encore de la marge. Alors que les microarchitectures précédentes proposaient des pas de 200/266 MT/s, Skylake propose de son côté des pas de 100/133 MT/s.

Overclocking : nos tests

Skylake vient à peine de voir le jour, et nous nous faisons la main sur des modèles de pré-série. Nous ne sommes par ailleurs pas particulièrement optimistes quant aux possibilités d’overclocking d’un processeur comme le Core i7-6700K, compte tenu de sa fréquence de base de 4 GHz et de son mode Turbo Boost atteignant « seulement » 4,2 GHz. Toutefois, nos premiers tests montrent qu’un objectif de 4,7 GHz, avec une augmentation minimale de la tension appliquée, est possible.

L’un de nos modèles a même accepté de fonctionner à une fréquence de 4,9 GHz avec une tension (élevée) de 1,41V, mais il s’est montré assez instable en charge.  Juste pour montrer la flexibilité du BLCK, nous avons passé celui-ci à 115 MHz sur notre Core i7-6700K, le temps de prendre la capture d’écran ci-dessous :

Nous avons passé du temps à explorer les différents réglages possibles du côté de la mémoire grâce aux kits de mémoire DDR4-3200 fournis par G.Skill et Corsair. Les produits des deux constructeurs fonctionnent parfaitement à 3200 MT/s avec les réglages par défaut et leurs profils XMP respectifs. Il ne nous a en revanche pas été possible de faire fonctionner de manière stable à 3600 MT/s le kit de DDR4-3600 que Corsair nous a ensuite envoyé. Ce n’est toutefois qu’une question de temps avant que des kits DDR4 avec des réglages mémoire plus agressifs soient disponibles.

La bande passante augmente régulièrement avec la hausse de la fréquence. Passer à 3200 MT/s améliore par exemple de 40% la bande passante. De quoi dépasser les 32 Go/s…

Bien entendu, les performances n’augmentent pas de manière si linéaire en situation réelle. La hausse se limite par exemple à 6 ou 7 % avec WinRAR. De manière intéressante, fréquence plus élevée ne veut pas forcement dire meilleures performances : la DDR4-2933 semble en pratique la plus rapide.

Protocole et plateforme de test

Le passage au socket LGA 1151 veut dire que nous avons du chercher une nouvelle plateforme de référence. Nous utilisons déjà de nombreux modèles de MSI, c’est donc en toute logique que nous avons demandé au constructeur ce qu’il préparait du côté des cartes mères Z170… Et nous n’avons pas été déçus : la Z170A Gaming M7 est un beau modèle, tant au niveau du design et de l’esthétique que des fonctionnalités.

Les 16 lignes PCI-Express du processeur sont configurables en x16 ou x8/x8. Le PCH prend de son côté en charge deux connecteurs M.2, deux connecteurs SATA Express (ou quatre ports SATA 6 Gb/s), deux connecteurs SATA 6 Gb/s supplémentaires, six ports USB 3.0, deux autres ports USB 3.1 10Gb utilisant deux lignes PCIe du chipset, et des ports PCI-Express 1x et 4x.

Edition et Multimedia

Adobe Photoshop Light

Adobe Photoshop Heavy

Adobe InDesign

Adobe Illustrator

Bureautique (Office)

Microsoft Word 2013

Microsoft Excel 2013

Microsoft PowerPoint 2013

Rendu, encodage, compression, calculs

Blender (Rendu)

Cinebench R15 (Rendu)

Adobe CC Media Encoder (Encodage)

WinZip Pro 19 (Compression)

SiSoft Sandra 2015 (Calculs)

Station de travail

AutoCAD 2015 – Performances 2D et 3D

Maya 2013

Showcase 2013

SolidWorks 2013 SP1

HD Graphics 530 : Jeu vidéo

Bioshock Infinite @ 1920×1080 (DirectX 11)

Half Life 2: Lost Coast @ 1920×1080 (DirectX 9)

Grand Theft Auto V

HD Graphics 530 : Station de travail

AutoCAD 2015  – Performances 2D et 3D

Maya 2013 (OpenGL)

Showcase 2013 (DirectX)

Cinebench R15 (OpenGL)

Consommation, Température

Consommation au repos

Consommation – Jeu Vidéo

Consommation maximale (Stress Test)

Consommation – Synthèse

Températures en charge (Stress Test)

Conclusion

Il est difficile d’apporter une conclusion complète au sujet de composants toujours entourés d’une certaine part de mystère. Bien que nous en sachions déjà pas mal au sujet de Skylake, que ce soit à partir de la documentation officielle d’Intel, des informations « officieuses » glanées ça et là ou encore des résultats de nos propres tests, ce lancement ne semble pas complet sans tout ce qui entoure d’habitude le lancement d’une nouvelle microarchitecture chez Intel. Heureusement, nous avons déjà l’essentiel : nous connaissons les performances des Core i7-6700K et Core i5-6600K, nous connaissons – plus ou moins – leur prix et nous avons vu les plateformes destinées à les accueillir.

Les cartes mères sont d’ailleurs la partie la plus intéressante de l’histoire. Les changements apportés par le chipset Z170 ouvrent les portes de l’ère du stockage sur PCI-Express, abandonnant les limitations du SATA 6 Gbps ou de l’AHCI. Bien entendu, c’est également appréciable de voir la démocratisation de l’USB 3.1, du support de la mémoire DDR4 ou encore les améliorations du côté de l’overclocking.

Le Core i7-6700K affiche un Turbo Boost moins élevé que celui du Core i7-4790K, mais un nombre d’instructions par cycle d’horloge (IPC) plus important pour Skylake se traduit par une hausse des performances (entre 3% et 15% dans la plupart des applications mono et multi-threads).

Intel devrait parler plus en profondeur de Skylake lors de l’IDF qui se tiendra plus tard ce mois-ci. Si tout ce que nous avons pu apercevoir aujourd’hui se concrétise, Skylake pourrait être la première microarchitecture vraiment intéressante d’Intel depuis Sandy Bridge, et ceci pas uniquement grâce aux processeurs eux-mêmes.