rigayaの日記兼メモ帳

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比較したのは以下の環境。基本的にAlderlake以外のデータは前回のデータ(1)(2)と同じなので、いまとなっては古い環境もある。

	x264 x265	nvenc (1060)	nvenc (2070)	QSV (HSW)	QSV (KBL)	QSV (ICL)	QSV (RKL)	QSV (ADL)	vce (Vega)
CPU	i9 7980XE			i3 4170	i7 7700K	i5 1035G7	i7 11700K	i9 12900K	R3 3200G
GPU	-	GTX 1060	RTX 2070	HDG 4400	HDG 630	Iris Plus	HDG 750	HDG 770	Vega8
ドライバ	442.19			5058	7870	7641	9127	1002	20.2.1
OS	Win10							Win11	Win10

使用ソフト
x264 r2988 x64
x265 3.3+2 x64
NVEncC 4.68 x64
QSVEncC 3.33 x64
QSVEncC 5.00β2 x64 (RKLのみ)
QSVEncC 6.05 x64 (ADLのみ)
VCEEncC 5.04 x64

入力 (実写)
sample_movie_1080p.mpg
MPEG2 1920x1080 29.97fps 5203frame

使用コマンド
QSVEnc/NVEncについては、おそらく画質が一番高くなるであろうオプションを試した。x264/x265はきりがないのでpresetをそのまま使用している。

なお、x264/x265では、今回入れてない--tune ssimを入れてssimに最適化したエンコをすることでさらにssim的には改善の余地があることに注意。

x264 medium
--crf

x264 veryslow
--crf --preset veryslow

x265 medium
--crf

x265 veryslow
--crf --preset veryslow

x265 medium 10bit
--crf --input-depth 10 --output-depth 10

x265 veryslow 10bit
--crf --input-depth 10 --output-depth 10 --preset veryslow

nvenc H.264
--vbrhq 0 --vbr-quality --preset quality --weightp --bref-mode each --lookahead 32 --level 5.2

nvenc HEVC
--vbrhq 0 --vbr-quality --preset quality --weightp --bref-mode each --lookahead 32 -c hevc --level 6

nvenc HEVC 10bit
--vbrhq 0 --vbr-quality --preset quality --weightp --bref-mode each --lookahead 32 -c hevc --level 6 --output-depth 10

nvenc HEVC + Bframes
--vbrhq 0 --vbr-quality --preset quality --weightp --bref-mode each --lookahead 32 -c hevc --level 6 -b 3

nvenc HEVC 10bit + Bframes
--vbrhq 0 --vbr-quality --preset quality --weightp --bref-mode each --lookahead 32 -c hevc --level 6 --output-depth 10 -b 3

qsv H.264
--la-icq --la-depth 60 -u 1

qsv HEVC
--icq -u 1 -c hevc

qsv HEVC 10bit
--icq -u 1 -c hevc --profile main10 --output-depth 10

vce H.264
--cqp :+2:+5 -u slow
--vbr -u slow

vce HEVC
--cqp :+2:> -u slow -c hevc
--vbr -u slow -c hevc

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画質比較 (実写 1080p : SSIM)

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画質比較については、i9 12900K(ADL)の結果は、i7 11700K(RKL)の結果と完全に一致した。

i9 12900K(ADL)の結果とi7 11700K(RKL)の結果を重ねて書いているが、グラフ上、線と点が完全に重なってしまっていて、片方見えない。



というわけで、基本的にはAlderlakeのQSVはRocketlake(そしておそらくTigerlake)と全く同じエンジンを搭載しているとわかる。前回のRocketlake記事とほとんど変わらないので、以降の画質比較はほぼ省略するが、参考までにHaswell, Kabylake, Icelake, Alderlake(=Rocketlake)を比較するとこんな感じ。



H.264に関しては、Kabylake以降は同じで、重なってしまっている。

HEVCについては、Icelake世代で大きく進化していて、以降のRocketlake、Alderlakeはこれをほぼそのまま引き継いだものとなっている。

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エンコード速度

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対象は実写のMPEG2 1920x1080 29.97fps 5203frame。



AlderlakeのiGPUは、Rocketlakeから32EUのままで据え置きだが、動作周波数が1300MHz→1550MHzにおよそ20%高速化している。

これを受けてH.264とHEVC mediumのエンコード速度は順当に20%高速化していることがわかる。HEVCのslowはやや伸びが控えめで10%程度だが、こちらも着実に高速化している。

やはりQSVは比較的GPUのEUの演算力を必要とするようで、EUの動作周波数の向上がきっちり反映されている。

個人的には14nmだったRocketlakeが32EUなのは仕方ないとしても、せっかく10nm(Intel7)になったのだし、Tigerlakeは96EUなのだから、デスクトップ向けにも少しはEU数を増やしてもらいたかった…。(まあ、あまり内蔵GPUは使われないということなのだろうが…)

あとはDDR5にしたらどうなるかは気になるが、DDR4マザーなのでこれは試せなさそう。動作周波数向上がほぼそのままエンコード速度に反映されているのを見ると、意外とメモリ速度(DDR4-3600)は足を引っ張っていなそうなので、あまり変わらないかもしれないが、果たして…?

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Alderlakeのコア・キャッシュ構成

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こうしたCPUの構成をOSがどう認識しているかは、Coreinfoというアプリを使うか、GetLogicalProcessorInformationという関数を呼ぶことで確認することができる。

今回は、自作アプリのram_speedの中でGetLogicalProcessorInformation関数で情報を取得し、整理して表示してみた。

ram_speed64.exe --cpuinfo

まず、CPU cores では論理コアと物理コアの対応関係を確認している。"P"のついているコアはP-coreなので、HTTオンで1物理コアで2論理コア、"E"のついているコアはE-coreなので、HTTオフで1物理コアで1論理コアとなっている。

12th Gen Intel Core i9-12900K [5.00GHz] (8P+8E,16C/24T)
CPU cores
  core  0 P : **----------------------
  core  1 P : --**--------------------
  core  2 P : ----**------------------
  core  3 P : ------**----------------
  core  4 P : --------**--------------
  core  5 P : ----------**------------
  core  6 P : ------------**----------
  core  7 P : --------------**--------
  core  8 E : ----------------*-------
  core  9 E : -----------------*------
  core 10 E : ------------------*-----
  core 11 E : -------------------*----
  core 12 E : --------------------*---
  core 13 E : ---------------------*--
  core 14 E : ----------------------*-
  core 15 E : -----------------------*

CPU Cachesでは各キャッシュと論理コアの対応関係を確認できる。
・L1D/L1Iはそれぞれのコアで独立
・L2はP-coreでは独立だけど、E-coreでは4コアごとに共有されている
・L3は全コアで共有
というのがOSでもきちんと認識されていることが確認できる。

CPU caches
  cache L1D : **---------------------- : 12way     48KB
  cache L1I : **---------------------- :  8way     32KB
  cache L1D : --**-------------------- : 12way     48KB
  cache L1I : --**-------------------- :  8way     32KB
  cache L1D : ----**------------------ : 12way     48KB
  cache L1I : ----**------------------ :  8way     32KB
  cache L1D : ------**---------------- : 12way     48KB
  cache L1I : ------**---------------- :  8way     32KB
  cache L1D : --------**-------------- : 12way     48KB
  cache L1I : --------**-------------- :  8way     32KB
  cache L1D : ----------**------------ : 12way     48KB
  cache L1I : ----------**------------ :  8way     32KB
  cache L1D : ------------**---------- : 12way     48KB
  cache L1I : ------------**---------- :  8way     32KB
  cache L1D : --------------**-------- : 12way     48KB
  cache L1I : --------------**-------- :  8way     32KB
  cache L1D : ----------------*------- :  8way     32KB
  cache L1I : ----------------*------- :  8way     64KB
  cache L1D : -----------------*------ :  8way     32KB
  cache L1I : -----------------*------ :  8way     64KB
  cache L1D : ------------------*----- :  8way     32KB
  cache L1I : ------------------*----- :  8way     64KB
  cache L1D : -------------------*---- :  8way     32KB
  cache L1I : -------------------*---- :  8way     64KB
  cache L1D : --------------------*--- :  8way     32KB
  cache L1I : --------------------*--- :  8way     64KB
  cache L1D : ---------------------*-- :  8way     32KB
  cache L1I : ---------------------*-- :  8way     64KB
  cache L1D : ----------------------*- :  8way     32KB
  cache L1I : ----------------------*- :  8way     64KB
  cache L1D : -----------------------* :  8way     32KB
  cache L1I : -----------------------* :  8way     64KB
  cache L2  : **---------------------- : 10way   1280KB
  cache L2  : --**-------------------- : 10way   1280KB
  cache L2  : ----**------------------ : 10way   1280KB
  cache L2  : ------**---------------- : 10way   1280KB
  cache L2  : --------**-------------- : 10way   1280KB
  cache L2  : ----------**------------ : 10way   1280KB
  cache L2  : ------------**---------- : 10way   1280KB
  cache L2  : --------------**-------- : 10way   1280KB
  cache L2  : ----------------****---- : 16way   2048KB
  cache L2  : --------------------**** : 16way   2048KB
  cache L3  : ************************ : 12way  30720KB

こんな感じでWindowsはP-coreから順に認識しているので、タスクマネージャ上でもP-coreが先に来る表示になっている。負荷がかかった時の傾向が異なるので、見ていて面白い。(下はx265エンコーダ中の例)

なんとなく、なるべくP-coreの2スレッド目はあまり使わないようにしているのがわかる。やはりHTTで2スレッド目を入れると全体のスループット自体は上がるけど、コア内リソースを共有することで個々のスレッドの速度は落ちるため、これを避けようとしているのだと思う。

一方で、E-coreについてはまたちょっと違った負荷のかかり方になっていて、半分ぐらい使っている感じ。

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Alderlakeのコア間通信時間

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ここまで紹介したように、Alderlakeはキャッシュの構成もP-core/E-coreで異なり、ちょっと変わった感じになっている。

こういうキャッシュの構成はコア間の通信にも効いてくるので、ram_speed 0.03で各物理コア間の通信時間を測った。


※P-coreはHTTがあるので、同一コア内の通信がある。E-coreにはHTTがないので、同一コア内の通信がなく空白。

P-core間の通信は比較的高速で、P-coreとE-core間の通信、それから別のかたまりのE-coreとの間の通信がそれと比べるとやや遅い感じになっている。

よくわからないのは同じかたまりに入っているE-core同士の通信で、L2キャッシュを共有しているのだから別のかたまりのE-coreとの間の通信よりは当然速かろうとと思ったら、なぜか逆に一番遅くなっている。

解せぬ。

まあ、わずかな差なのでそこまで影響はなさそう(少なくともRyzenのCCD間通信の遅さと比べればなんてことはない)だが、E-core同士の通信はちょっと遅いかもね、という感じ。

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Alderlakeのキャッシュとメモリの速度

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あとはAlderlakeのキャッシュとメモリの速度を図るため、いつもの自作アプリ(ram_speed)で測定してみた。

今回は下記の3パターンで測定。
・全コア(ram_speed64)
・P-coreのみ(ram_speed64 --target pcore)
・E-coreのみ(ram_speed64 --target ecore)

DDR5環境でもやってみたかったけど、DDR4環境なので仕方ない。

比較環境

CPU	i9 12900K	i7 11700K Gear1	Ryzen9 5950X	Ryzen7 3700X	Ryzen7 1700X
Cores	16C/24T	8C/16T	16C/32T	8C/16T	8C/16T
RAM	DDR4-3600 2ch	DDR4-3600 2ch	DDR4-3600 2ch	DDR4-3600 2ch	DDR4-2666 2ch
Timing	16-19-19-39-1	18-22-22-42-2	19-20-20-40-1	18-22-22-43-1	16-16-16-38-1

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まずキャッシュとメモリのレイテンシの測定で、キャッシュの構造のわかりやすいアクセスパターンから。

P-coreのL2=1.25MB, L3=30MB、それからE-coreのL2=2MB, L3=30MBが見えていると思う。11700Kと比べるとL2が増加した分(512K→1280K)、レイテンシは若干増えているのがわかると思う。一方で、L3については11700Kと比べて容量増加にもかかわらずレイテンシは削減できているように見える。

E-coreはレイテンシ長め。

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次に完全ランダムアクセスのレイテンシ。

先ほどと同じで、12900KのP-coreを11700Kと比べると、L2に関してはキャッシュ量の増大もあってレイテンシがやや増加、L3については短縮傾向にあるのがわかる。(ただしメモリアクセスでは同じDDR4なのでほぼ同等)

5950Xとの比較すると、2MB～32MB前後では12900Kのほうがレイテンシが大きい。これはやはり5950Xはこのあたり巨大なキャッシュによりレイテンシをかなり抑えられているのが大きいと思う。ただし、メモリアクセスのレイテンシは微妙に12900Kのほうが小さい。

E-coreは全体的にレイテンシは大きめ。まあこのあたりは効率重視なコアなので仕方ないだろう。

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シングルスレッドのメモリ・キャッシュ帯域。

まず12900K Pcoreから見ると、L1帯域が最大なのはRocketlake(11700K)。これはAVX512が唯一使えるCPUであるため。L2からは12900K Pcoreのほうが帯域が広く、そしてキャッシュ量の大きいことがわかる。L2までは5950Xよりも帯域が広い。

L3付近は11700Kよりは改善がみられるものの、相変わらずRyzen(5950X)のほうが速い。ただし、さらにサイズが大きくなってメモリアクセスの領域に入ると逆転している。12900Kのングルスレッドのメモリ帯域は前世代のRocketlakeから大幅に向上しており、コアの内部バッファ(load buffer, L1 fill bufferなど)拡張等が効いているのだと思われる。

Ecoreのほうを見るとやはりキャッシュの帯域は比較的狭い。特にL1で差が大きいのはEcoreが基本128bitでの実装で、AVX/AVX2の256bitロードも128bitx2として処理されるためだと思う。その結果L1～L2までほぼフラットに帯域が出るのは逆に面白い。

EcoreからのL3以降へのアクセス帯域はかなり控えめ。リングバスとの接続が狭いとかそういう感じ?

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マルチスレッドのメモリ・キャッシュ帯域。

基本的な傾向はほぼ変わらず。

L1キャッシュ帯域は5950Xと12900Kはほぼ互角だが、全体的にみると16のPcoreを持つ5950Xのほうがキャッシュサイズも大きいこともあって広い帯域が確保できている。

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最後にスレッド数を変えたときのメモリ帯域。

12900Kの1スレッドでのメモリ帯域は37.1GB/sで、11700Kの32.2GBsから大きく向上している。ただ、4スレッド前後では11700Kのほうが速度が出ているのが謎。

最終的なマルチスレッドでの帯域は最大で49GB/sぐらいで、これは11700Kや5950Xもだいたい同じなので、このあたりがDDR4-3600 2chの限界なのかもしれない。

Ecoreの1スレッドのメモリアクセス性能はやはり少し低め。また、5スレッド目を使い始めると少しまた帯域が伸びることから、2つあるEcoreのかたまりを両方使わないと十分なメモリアクセス性能が出ないみたい。やはりEcoreのブロックからリングバスとの間がちょっと狭いのかな、と感じるような結果だ。

ただ、全Ecoreを使った時のメモリ帯域は45.4GB/sと、Pcoreの49.1GB/sとさほど変わらない。マルチスレッドでのメモリアクセス性能は悪くなさそうだ。

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終わりに

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IntelのメインストリームCPUはNehalemからSkylakeまで長くL2=256K、L3=2MB/コアを継続してきた。

一方Zen2以降製造プロセスで優位に立ったRyzenは、IOダイにより生じるレイテンシ増加の影響を抑制する意図もあってか、高速なキャッシュを多く搭載するようになってきている。

Intelも10nmに移行してからIcelake→Tigerlake/Alderlakeとキャッシュ量を増加させていて、特に今回の12900Kの結果からはキャッシュ・メモリに関しても性能向上が図られていることが確認できた。こういったところもPcoreの非常に強力なシングルスレッド性能を下支えしているのだと思う。(まあキャッシュ量の増加はレイテンシを増加させやすいらしいので大きければいいというものでもないらしいが…)

Ecoreのみについても確認してみたが、Pcoreと比べると微妙だが、少なくとも一昔前のAtomとは全然違って、キャッシュやメモリアクセスに関してもそこそこの性能が確保できていることがわかった。こちらは効率重視なので、そこまで性能が求められるわけではないことを思えば、まあこのぐらいで十分、ということなのだと思う。

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検証環境

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まずIntel環境から。

CPU	i9 12900K				i7 11700K
	8P+8E	8P+0E	6P+8E	0P+8E	定格
コア数	8P+8E 24T	8P+0E 16T	6P+8E 20T	0P+8E 8T	8C/16T
L2 Cache	14MB	10MB	11.5MB	4MB	4MB
L3 Cache	30MB				16MB
Boost	5.2GHz				4.9GHz
AVX512					Auto
Core Voltage	Auto				Auto
PL1/PPT	241W				125W
PL2	241W				251W
tau	56s				56s
IccMax	Unlimited				Auto
Uncore	4700MHz				4100MHz
メモリ	DDR4-3600 2ch				DDR4-3600 2ch
メモリ容量	8GBx4				16GBx2
タイミング	16-19-19-39-1				18-22-22-45-2
メモリ FCLK	Gear1				Gear1
マザー	MSI MAG Z690 TOMAHAWK WIFI DDR4				Gigabyte Z590I AORUS ULTRA (F5a)
電源	Seasonic FOCUS PX-750				Seasonic SS-620GB
ケース	Thermaltake Core V71				Phanteks Evolv Shift X
OS	Windows 11				Windows 11

次にAMD環境。

CPU	R7 5800X (偽)	R7 3700X
	定格	定格
コア数	8C/16T	8C/16T
L2 Cache	4MB	4MB
L3 Cache	32MB	32MB
Boost	5.0GHz	4.4GHz
OC	Default	Default
Core Voltage	Auto	Auto
PPT	142W	88W
TDC/IccMax	95A	60A
EDC	140A	90A
Uncore	1800MHz	1800MHz
メモリ	DDR4-3600 2ch	DDR4-3600 2ch
メモリ容量	16GBx2	8GBx2
タイミング	19-20-20-40-1	20-23-23-45-1
メモリ FCLK	1:01	1:01
マザー	Gigabyte B550 AORUS Master	Asrock X570 Steel Legend
電源	Seasonic FOCUS PX-750	ENERMAX EPM600AWT
ケース	Fractal Design Define 7 Compact LightTG	Antec P100
OS	Windows 11	Windows 11

使用ソフト
Cinebench R15, R20, R23
7zip 19.00
Aviutl 1.00 / x264guiEx 2.68 / x265guiEx 3.102 / svtav1guiEx 0.07
x264 rev3075 x64
x265 3.5+13 x64
y-cruncher 0.7.8 9507

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Cinebench R23, R20, R15

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Cinebench R23。マルチスレッドのほうは10分実行して平均をとるモードを使用している。

E-core(0P+8E)のマルチスレッド性能はP-core(8P+0E)の4割程度。Rocketlakeなどと比べても低く、やはり性能は決して高くはないが、面積や電力も考慮すると確かに効率は良さそう。

6P+8Eと8P+0Eを比べると、6P+8Eのスコアのほうが高く、Cinebenchに関しては2P⇔8Eの交換は効果を発揮しているといえる。

E-coreのシングルスレッド性能はP-coreの約半分。デスクトップPCとしてこれだけを使うのはやや厳しめだが、動作周波数の差も考えるとそれほど悪くないといえそう。

同じ物理8コアだが、P-coreと比べるとE-coreのシングル→マルチの倍率は低い。これはE-coreの計算リソースがやはり少なく、HTTに対応していないことが原因なのだと思う。

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Cinebench R20。だいたいの傾向はR23と同じ。

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Cinebench R15。

データサイズが小さいせいか、R20/R23よりはE-coreのスコアが相対的によさそう。

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7zip 19.00

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7zipではE-core(0P+8E)はP-core(8P+0E)の約半分の性能。面白いのはdecompressでは8P+8Eがそれぞれの足し算になる一方で、compressのほうは上乗せがほとんどない点。

6P+8Eと8P+0Eを比べると、decmpressについては6P+8Eのスコアのほうが高く、2P⇔8Eの交換は効果を発揮している。compressのほうはどちらでもよさそう。compressはコア性能よりメモリ帯域かキャッシュ量かなにかで性能が決まっているのだろうか?

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y-cruncher 0.7.8 9507

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SIMD-fpを酷使しつつメモリ帯域も重要とされるy-cruncher。この表だけ単位が計算時間なので値が小さいほど速い。

ここではE-core(0P+8E)はP-core(8P+0E)の約45%の性能。6P+8Eと8P+0Eを比べるとほぼ差がない。8P+8Eともほぼ差がないので、CPUコアの性能ではなく、メモリ帯域かキャッシュ量など別の要因で律速していそう。

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x264

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さて、ここからが本題のx264。グラフがとても長いのは許してほしい。

Aviutlでmpeg2 1080p 5203frame(sample_movie_1080p.mpg)をlwinput.auiで読み込み、x264guiExで出力。

E-core(0P+8E)はP-core(8P+0E)の45%～50%の性能で、そこそこ頑張っている感じ。6P+8Eと8P+0Eを比べると、6P+8Eのスコアが高く、2P⇔8Eの交換は効果を発揮している。

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x265

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次にx265 8bit。Aviutlでmpeg2 1080p 5203frame(sample_movie_1080p.mpg)をlwinput.auiで読み込み、x265guiExで出力。

E-core(0P+8E)はveryslowなどではP-core(8P+0E)の50%程度の性能だが、veryfastなどでは40%弱で、速いプリセットのほうが苦手となっている。

6P+8Eと8P+0Eを比べた場合でもveryfastだけは8P+0Eのほうが速くなっている。ただ、その他のプリセットでは6P+8Eのほうが速く、スレッド並列の効く重いプリセットではE-coreがあったほうがよいという感じになっている。

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x265 10bit。これも8bitと同様の傾向。

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SVT-AV1

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svt-av1(8bit)。Aviutlでmpeg2 1080p 5203frame(sample_movie_1080p.mpg)をlwinput.auiで読み込み、svtAV1guiExで出力。

E-core(0P+8E)はP-core(8P+0E)の35%前後と、これまでで比べた中で一番P-coreとE-coreの差がついている。E-coreはsvt-av1の演算を苦手としているのかもしれない。

そのせいか、6P+8Eと8P+0Eの差も小さく、6P+8Eがわずかに優位という感じ。

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最後にsvt-av1(10bit)。傾向は8bitと変わらず。

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終わりに

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というわけでE-coreの性能というか特性を見てみるため、12900Kをいろんな構成にして性能を比較してみた。

E-core(0P+8E)のマルチスレッド性能は、対象によってさまざまだが、P-core(8P+0E)の3割～5割程度となっていた。(CinebenchはE-coreが比較的得意そう)

E-coreの性能はやはり限定的で、さすがにE-coreだけのCPUとかがあったとしたら、やや性能低くて使いにくそう。

ただ、そこそこの性能はあるし、面積(≒コスト)と電力を考慮すると効率は良いものとなっているのは間違いない。8P+0Eと6P+8Eの比較で2P⇔8Eの交換をチェックすると6P+8Eのほうが性能が高い場面が多かった。もちろんP/Eの数のバランスは考慮する必要があるが、多数のスレッドが同時に走る状況では、少ないP-coreをぶん回すより、多くのE-coreを使って効率よく処理させるほうが、CPU全体のパフォーマンス向上につながるというAlderlakeの設計が実際にも確認できたと思う。

6P+8Eというとモバイル向けAlderlakeの最大構成で、特に電力の制限の厳しいモバイルではシングルスレッドもマルチスレッドにも強いかなり強力なCPUとなりそう。また、今後のCPUではE-coreが増量されていくと噂されていて、P/Eのバランスはどのくらいがいいのかというのも(アプリによって異なるだろうけど)面白そう。

あと、個人的には2P+8Eの省電力CPUとかがあれば小型PCや録画鯖向けに面白そうな気がするが、そういうのはデスクトップ向けには来ないみたい…。NUCとかにはモバイル向けの2P+8Eの石が来ることもあるかも?

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比較環境

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前回のベンチマーク記事に12900Kの簡易水冷環境を追加。

CPU	i9 12900K				i7 11700K		i9 7980XE
	8P8E 簡易水冷 低電圧化	8P8E 空冷 低電圧化	8P8E 空冷	8P0E 空冷	Unlimited	定格	PL240W	定格
コア数	8P+8E 24T			8P+0E 16T	8C/16T		18C/36T	18C/36T
L2 Cache	14MB			10MB	4MB		18MB
L3 Cache	30MB				16MB		24.75MB
Boost	5.2GHz				4.9GHz		4.5GHz
AVX512					Auto		4.2Ghz	Auto
OC	Offset -0.13V		Default	Default	Default		OC	Default
Core Voltage	Auto				Auto		Adaptive 1.175+0.01	Auto
PL1	241W				Unlimited	125W	240W	165W
PL2	241W				Unlimited	251W
tau	56s				Unlimited	56s
IccMax	Unlimited				Unlimited	Auto
Uncore	? MHz (Auto)				4100MHz		3000MHz	2000MHz
メモリ	DDR4-3600 2ch				DDR4-3600 2ch		DDR4-3600 4ch
メモリ容量	8GBx4				16GBx2		8GBx4
タイミング	16-19-19-39-1				18-22-22-45-2		16-19-19-39-1
メモリ FCLK	Gear1				Gear1	Gear2
マザー	MSI MAG Z690 TOMAHAWK WIFI DDR4				Gigabyte Z590I AORUS ULTRA (F5a)		Asrock X299 OC Formula
冷却	Corsair iCUE H150i RGB PRO	Noctua NH-D14			Thermaltake Water 3.0 Riing Edition 280		Corsair iCUE H150i RGB PRO
電源	Seasonic FOCUS PX-750				Seasonic SS-620GB		Seasonic FOCUS PX-750
ケース	Thermaltake Core V71				Phanteks Evolv Shift X		Thermaltake Core V71
OS	Windows 11				Windows 11		Windows 11

次にAMD環境。5950XのPBO+COは、PBOを有効にしてさらにCurve Optimizerを使って性能向上を図ったもの。PPTは200W。

「R7 5800X (偽)」は5950XをBIOSから1CCDのみ有効とし8コアCPUとして疑似5800Xとして動作させたもの。

CPU	R9 5950X		R7 5800X (偽)	R7 3700X
	定格	PBO+CO	定格	定格
コア数	16C/32T		8C/16T	8C/16T
L2 Cache	8MB		4MB	4MB
L3 Cache	64MB		32MB	32MB
Boost	5.0GHz		5.0GHz	4.4GHz
OC	Default	PBO+CO	Default	Default
Core Voltage	Auto	Auto	Auto	Auto
PPT	142W	200W	142W	88W
TDC/IccMax	95A	150A	95A	60A
EDC	140A	190A	140A	90A
Offset		+200MHz
CO		-10/-15/-25
Uncore	1800MHz		1800MHz	1800MHz
メモリ	DDR4-3600 2ch		DDR4-3600 2ch	DDR4-3600 2ch
メモリ容量	16GBx2		16GBx2	8GBx2
タイミング	19-20-20-40-1		19-20-20-40-1	20-23-23-45-1
メモリ FCLK	1:1		1:1	1:1
マザー	Gigabyte B550 AORUS Master		Gigabyte B550 AORUS Master	Asrock X570 Steel Legend
冷却	Fractal Design Celsius+ S28 Prisma		Fractal Design Celsius+ S28 Prisma	Noctua NH-D14
電源	Seasonic FOCUS PX-750		Seasonic FOCUS PX-750	ENERMAX EPM600AWT
ケース	Fractal Design Define 7 Compact LightTG		Fractal Design Define 7 Compact LightTG	Antec P100
OS	Windows 11		Windows 11	Windows 11

使用ソフト
Cinebench R15, R20, R23
7zip 19.00
Aviutl 1.00 / x264guiEx 2.68 / x265guiEx 3.102 / svtav1guiEx 0.07
x264 rev3075 x64
x265 3.5+13 x64
y-cruncher 0.7.8 9507

---

Cinebench R23, R20, R15

---

Cinebench R23。マルチスレッドのほうは10分実行して平均をとるモードを使用している。

12900Kは5950Xの定格をしっかり上回る性能だが、PBOを使用した5950Xには及ばない感じ。

過去のIntel製品と比べると4年前のCore-Xシリーズの7980XE(18コア)やわずか半年前のRocketlake(11700K)を完全に過去のものとする性能で、なんと11700Kの倍以上のスコアとなっている。また、12900KのE-core無効時を見ると、それでも11700Kの1.5倍になっていて、GoldenCoveコア(P-core)がいかに強化されているかがうかがえる。

E-core無効と有効とを比べるとスコアが約1.5倍になっていて、E-coreの寄与が大きいこともわかる。

シングルスレッドのほうを見ると、12900Kのシングルスレッドはついに2000を超えており、Rocketlakeからは大きくスコアが向上している。12900Kのクロックの高さも相まってシングルスレッドは5950Xにも圧勝していて、GoldenCoveコアの優秀さが発揮されている。

E-core無効とするとシングルスレッドが落ちてしまうのがちょっとよくわからないが、E-core有効時はE-coreで動作していたわずかなバックグラウンド処理がP-coreで動く分、クロックが上がりにくくなるのかもしれない。

R23のマルチスレッドで微妙に簡易水冷のほうが速くなっているが、それ以外はほぼ変化なし。

---

Cinebench R20。だいたいの傾向はR23と同じ。

---

R20/R23と比べると、なぜかi9 12900Kのスコアが少し悪い。12900Kは5950X定格の近いところまで伸びているが、やや低いことがわかる。低電圧化でスコアが落ちてしまうのは謎。

---

7zip 19.00

---

7zipはなぜかRyzenが圧倒的に強く(キャッシュの量とかの問題?)、Rocketlakeからはだいぶ良くなったとはいえ12900Kは5950Xに完敗。なんならついでに7980XEにも追いつけていない。キャッシュ量とかP-coreの数が重要なテストなのだろうか?

decompressはE-coreの有無でかなりスコアに差が出る一方で、compressのほうはほとんど差がないのも面白い。

ここでも簡易水冷化前後でほぼ差はなし。

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y-cruncher 0.7.8 9507

---

SIMD-fpを酷使しつつメモリ帯域も重要とされるy-cruncher。この表だけ単位が計算時間なので値が小さいほど速い。

ここではAVX512が使用でき、メモリ4chの7980XEがトップ。AVX512が使えるはずのRocketlakeがなぜかいまいちなのだが、それと比べると12900Kは大幅に高速化している。それでも、5950Xには及ばない感じ。

ただ、他所のベンチマークを見ると、このアプリではDDR5効果が大きいらしいので、DDR5使用なら12900Kはもっと頑張れるのかもしれない。

ここでも簡易水冷化前後でほぼ差はなし。

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x264

---

本題のx264。グラフがとても長いのは許してほしい。

Aviutlでmpeg2 1080p 5203frame(sample_movie_1080p.mpg)をlwinput.auiで読み込み、x264guiExで出力。

基本的に12900Kは定格のRyzen 5950Xと同等ぐらいのようで、プリセットによって微妙に速かったり遅かったりしている。ただ、PBO有効の5950Xには及ばない模様(といってもさほど大きな差ではない)。

E-core無効時と比較するとultrafastを除き大きな速度差があり、E-coreの効果が大きいことが確認できる。

Rocketlake(11700K)は大変悲しい感じで、重めのプリセットでは2倍弱の差をつけられている。まあ半年でAlderlakeが出るのがわかっていたとはいえ、ここまで差があると存在意義が…。

ここでも簡易水冷化前後でほぼ差はなし。

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x265

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次にx265 8bit。Aviutlでmpeg2 1080p 5203frame(sample_movie_1080p.mpg)をlwinput.auiで読み込み、x265guiExで出力。

これもほぼ傾向はx264と同じだが、12900Kがx264と比べるとやや伸びが悪い印象。E-core無効時と比較するとx264の時と比べて性能差が小さく、E-coreがx265を苦手としているのかもしれない。その結果、特に軽めのプリセットではより5950X有利という感じに見える。また、オーバークロックした7980XEが結構頑張っていて、12900Kの近いところまで来ている。

x265は簡易水冷化で若干高速化している気がする。ただ、ごくわずかで大きな差ではない。

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x265 10bit。これも8bitと同様の傾向。

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SVT-AV1

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svt-av1(8bit)。Aviutlでmpeg2 1080p 5203frame(sample_movie_1080p.mpg)をlwinput.auiで読み込み、svtAV1guiExで出力。

これは比較的Alderlake 12900Kが強く、ほとんどのプリセットでPBO有効の5950Xよりも速い結果になっている。

ここでも簡易水冷化前後でほぼ差はなし。

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最後にsvt-av1(10bit)。P4でも2fpsを超え、12900Kがかなり速い。すべてのプリセットでPBO有効の5950Xを上回っている。

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終わりに

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念のため、簡易水冷化の効果を確認した。

結局、簡易水冷化の前後でスコアに差はほとんどなかったが、低電圧化した状態では12900Kが空冷でぎりぎりThermal Throttolingを起こさないぐらいにはなっていたので、まあ妥当な結果といえると思う。

ただ、簡易水冷化の意味がなかったかというとそんなことはなくて、CPU温度を90℃以上行ってしまうことがあったのを80℃以下に抑えられるようになった。しかもそれをファンの回転数をかなり下げた状態でそんな感じなので、エンコーダ中でもかなり静かに運転できるようになったので、簡易水冷化してよかったと思う。

ちなみに簡易水冷の3連ファンの回転数はCorsairのiCueからの制御ではなくて、マザーボードから制御させているけどこんな感じ。80℃で60%としても十分冷えるようだ。(そもそもCorsairの簡易水冷ファンの100%は2000回転を超えるのですごくうるさい)

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Corsairのバックプレートは位置を動かせるタイプなので、LGA1700対応で必要なのはねじのみ。

LGA115x/1200用のねじと比べると、わずかに高さが違う。(写真だとわかりづらいですね…。太い部分が短くなっている

従来のねじだと高さがあっていなくてきちんとポンプヘッドを固定・圧着できないみたい。



最終的な構成はこんな感じ。

発売初日にDDR5難民になってDDR4で組んでしまったけど、CPUを飾っておかずにすんで精神衛生上よかったと思う。

CPU	Intel Core i9 12900K
冷却	Corsair iCUE H150i RGB PRO XT	流用
	LGA1700 リテンション
マザー	MSI MAG Z690 TOMAHAWK WIFI DDR4
メモリ	G.Skill F4-3600C16D-16GTZNC DDR4-3600 16-19-19-39-1 8GBx4	流用
SSD1	Plextor M10PGN 1TB NVMe PCIe Gen4
SSD2	Plextor M8PeG 1TB NVMe PCIe Gen3	流用
GPU1	EVGA GeForce RTX 2070 XC Gaming	流用
GPU2	ZOTAC GTX 1060 Mini	流用
電源	Seasonic Focus PX-750 (80+ Platinum)	流用
ケース	Thermaltake Core V71	流用
OS	Windows 11 x64

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Corsairの360mm簡易水冷のラジエータを天板から排気するように取り付けた。ゲームとかする人は、GPUの排熱を考えると前面吸気のほうにラジエータをつけるほうがよさそうだけど、あまりGPUを使わないので、このほうがケース内に熱がこもらない分よさそう。

やはり360mm簡易水冷のラジエータはでかい。空冷と比べラジエータの取り付け等が面倒だが、かわりに冷えそうな気がする(というか冷えてほしい)。

ポンプの上に映っているのは、アームを使って汎用のファンをスポットクーラーにするやつ(昔買ったtmsDirectのやつ)。先頭にその辺に転がっていた8cmか9cmのファンをつけている。最近の高級簡易水冷はマザーの電源部を冷やすために小型のファンがついていることが増えてきたが、一応こんなのでも代用できるし、そもそもZ690マザーの電源部は総じて豪華なので、こんなことしなくても別に問題なく冷えるような気もする。

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全体像。もうSATAディスクはつけないということで、ケースの前方にあったディスク用の取り付け棚を全部撤去しているので、非常にすっきりしている。

いやあ、このラジエータの上にも20cmファンx2があるんだし、さすがに冷えるでしょ…。

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前回の記事同様、Advanced Offset Modeで低電圧化(最大-0.13V)した状態でCinebench R23 10分でテスト。

スコアは27145→27472とわずかに上昇。



360mm簡易水冷はさすがに効果が大きく、従来空冷ではCPU温度が100℃に到達してしまっていたのが、75℃程度に抑え込むことに成功。従来クロックがThermal Throttolingで4.8～4.9GHzでふらふらしていたのが、4.9GHzに張り付くようになってスコアもわずかに上昇したのだと思う。

電圧や動作周波数等の設定は前回と同様なのに、どういうわけかCPU Package Powerが下がっているのも面白い。どうもCPUというのは温度が高いほど消費電力が増えるらしい(?)ので、今回は75℃で抑えられたことで消費電力も減り、より冷えやすくなったのかもしれない。

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というわけでi9 12900Kは360mm簡易水冷ならthermal Throttolingを起こさず、ちゃんと冷やせるということを確認できた。360mmでいけるということは280mmも大丈夫なのだと思う。

これなら比較的安心できる温度だし、メインマシンとして使っていけそう。

今回の360mm簡易水冷は、他の手持ちのPCケースにはつかないため、ほかに使うあてもなかったので、購入者にLGA1700用の無償配布という対応をCorsairが行ってくれたのは、本当にありがたかった。11/4の受付から比較的スムーズに送付してくれた代理店のアスクにも感謝したい。

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比較環境

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比較する環境は以下の通り。今回かなりたくさんの環境と設定で比較したので疲れた…。

まずはIntel環境。

今回はi9 12900Kがどこまで性能を出せるかということで、PL1=PL2=241Wに設定している。特にオーバークロック設定はなしなので最大5.3GHz, All core turbo 4.9GHz。

i9 12900Kの「8P+8E 空冷低電圧化」は前回記事の低電圧化を行ったもの。

「8P+0E 空冷」はBIOSからE-coreをすべて無効としてP-coreのみのCPUとしたもの。「8P+8E 空冷」と比べることで、E-coreが実際のところどのくらい性能に効いているのかわかると思う。

CPU	i9 12900K			i7 11700K		i9 7980XE
	8P+8E 空冷低電圧化	8P+8E 空冷	8P+0E 空冷	Unlimited	定格	PL240W	定格
コア数	8P+8E 24T		8P+0E 16T	8C/16T		18C/36T	18C/36T
L2 Cache	14MB		10MB	4MB		18MB
L3 Cache	30MB			16MB		24.75MB
Boost	5.2GHz			4.9GHz		4.5GHz
AVX512				Auto		4.2Ghz	Auto
OC	Offset -0.13V	Default	Default	Default		OC	Default
Core Voltage	Auto			Auto		Adaptive 1.175+0.01	Auto
PL1	241W			Unlimited	125W	240W	165W
PL2	241W			Unlimited	251W
tau	56s			Unlimited	56s
IccMax	Unlimited			Unlimited	Auto
Uncore	? MHz (Auto)			4100MHz		3000MHz	2000MHz
メモリ	DDR4-3600 2ch			DDR4-3600 2ch		DDR4-3600 4ch
メモリ容量	8GBx4			16GBx2		8GBx4
タイミング	16-19-19-39-1			18-22-22-45-2		16-19-19-39-1
メモリ FCLK	Gear1			Gear1	Gear2
マザー	MSI MAG Z690 TOMAHAWK WIFI DDR4			Gigabyte Z590I AORUS ULTRA (F5a)		Asrock X299 OC Formula
冷却	Noctua NH-D14			Thermaltake Water 3.0 Riing Edition 280		Corsair iCUE H150i RGB PRO
電源	Seasonic FOCUS PX-750			Seasonic SS-620GB		Seasonic FOCUS PX-750
ケース	Thermaltake Core V71			Phanteks Evolv Shift X		Thermaltake Core V71
OS	Windows 11			Windows 11		Windows 11

次にAMD環境。5950XのPBO+COは、PBOを有効にしてさらにCurve Optimizerを使って性能向上を図ったもの。PPTは200W。

「R7 5800X (偽)」は5950XをBIOSから1CCDのみ有効とし8コアCPUとして疑似5800Xとして動作させたもの。

CPU	R9 5950X		R7 5800X (偽)	R7 3700X
	定格	PBO+CO	定格	定格
コア数	16C/32T		8C/16T	8C/16T
L2 Cache	8MB		4MB	4MB
L3 Cache	64MB		32MB	32MB
Boost	5.0GHz		5.0GHz	4.4GHz
OC	Default	PBO+CO	Default	Default
Core Voltage	Auto	Auto	Auto	Auto
PPT	142W	200W	142W	88W
TDC/IccMax	95A	150A	95A	60A
EDC	140A	190A	140A	90A
Offset		+200MHz
CO		-10/-15/-25
Uncore	1800MHz		1800MHz	1800MHz
メモリ	DDR4-3600 2ch		DDR4-3600 2ch	DDR4-3600 2ch
メモリ容量	16GBx2		16GBx2	8GBx2
タイミング	19-20-20-40-1		19-20-20-40-1	20-23-23-45-1
メモリ FCLK	1:1		1:1	1:1
マザー	Gigabyte B550 AORUS Master		Gigabyte B550 AORUS Master	Asrock X570 Steel Legend
冷却	Fractal Design Celsius+ S28 Prisma		Fractal Design Celsius+ S28 Prisma	Noctua NH-D14
電源	Seasonic FOCUS PX-750		Seasonic FOCUS PX-750	ENERMAX EPM600AWT
ケース	Fractal Design Define 7 Compact LightTG		Fractal Design Define 7 Compact LightTG	Antec P100
OS	Windows 11		Windows 11	Windows 11

使用ソフト
下記の通り。Rocketlakeのベンチマーク時からいくつかバージョンを更新している。

Cinebench R15, R20, R23
7zip 19.00
Aviutl 1.00 / x264guiEx 2.68 / x265guiEx 3.102 / svtav1guiEx 0.07
x264 rev3075 x64
x265 3.5+13 x64
y-cruncher 0.7.8 9507

---

Cinebench R23, R20, R15

---

Cinebench R23。今回から、マルチスレッドのほうは10分実行して平均をとるモードを使用している。

12900Kは5950Xの定格をしっかり上回る性能で、まあ12900Kはこのためにある製品といっても過言ではなさそう。ただし、PBOを使用した5950Xには及ばない感じ。

過去のIntel製品と比べると4年前のCore-Xシリーズの7980XE(18コア)やわずか半年前のRocketlake(11700K)を完全に過去のものとする性能で、なんと11700Kの倍以上のスコアとなっている。また、12900KのE-core無効時を見ると、それでも11700Kの1.5倍になっていて、GoldenCoveコア(P-core)がいかに強化されているかがうかがえる。

E-core無効と有効とを比べるとスコアが約1.5倍になっていて、E-coreの寄与が大きいこともわかる。

シングルスレッドのほうを見ると、12900Kのシングルスレッドはついに2000を超えており、Rocketlakeからは大きくスコアが向上している。12900Kのクロックの高さも相まってシングルスレッドは5950Xにも圧勝していて、GoldenCoveコアの優秀さが発揮されている。

E-core無効とするとシングルスレッドが落ちてしまうのがちょっとよくわからないが、E-core有効時はE-coreで動作していたわずかなバックグラウンド処理がP-coreで動く分、クロックが上がりにくくなるのかもしれない。

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Cinebench R20。だいたいの傾向はR23と同じ。

---

Cinebench R15。

R20/R23と比べると、なぜかi9 12900Kのスコアが少し悪い。12900Kは5950X定格の近いところまで伸びているが、やや低いことがわかる。低電圧化でスコアが落ちてしまうのは謎。

---

7zip 19.00

---

7zipはなぜかRyzenが圧倒的に強く(キャッシュの量とかの問題?)、Rocketlakeからはだいぶ良くなったとはいえ12900Kは5950Xに完敗。なんならついでに7980XEにも追いつけていない。キャッシュ量とかP-coreの数が重要なテストなのだろうか?

decompressはE-coreの有無でかなりスコアに差が出る一方で、compressのほうはほとんど差がないのも面白い。

---

y-cruncher 0.7.8 9507

---

SIMD-fpを酷使しつつメモリ帯域も重要とされるy-cruncher。この表だけ単位が計算時間なので値が小さいほど速い。

ここではAVX512が使用でき、メモリ4chの7980XEがトップ。AVX512が使えるはずのRocketlakeがなぜかいまいちなのだが、それと比べると12900Kは大幅に高速化している。それでも、5950Xには及ばない感じ。

ただ、他所のベンチマークを見ると、このアプリではDDR5効果が大きいらしいので、DDR5使用なら12900Kはもっと頑張れるのかもしれない。

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x264

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さて、ここからが本題のx264。グラフがとても長いのは許してほしい。

Aviutlでmpeg2 1080p 5203frame(sample_movie_1080p.mpg)をlwinput.auiで読み込み、x264guiExで出力。

基本的に12900Kは定格のRyzen 5950Xと同等ぐらいのようで、プリセットによって微妙に速かったり遅かったりしている。ただ、PBO有効の5950Xには及ばない模様(といってもさほど大きな差ではない)。

E-core無効時と比較するとultrafastを除き大きな速度差があり、E-coreの効果が大きいことが確認できる。

Rocketlake(11700K)は大変悲しい感じで、重めのプリセットでは2倍弱の差をつけられている。まあ半年でAlderlakeが出るのがわかっていたとはいえ、ここまで差があると存在意義が…。

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x265

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次にx265 8bit。Aviutlでmpeg2 1080p 5203frame(sample_movie_1080p.mpg)をlwinput.auiで読み込み、x265guiExで出力。

これもほぼ傾向はx264と同じだが、12900Kがx264と比べるとやや伸びが悪い印象。E-core無効時と比較するとx264の時と比べて性能差が小さく、E-coreがx265を苦手としているのかもしれない。その結果、特に軽めのプリセットではより5950X有利という感じに見える。また、オーバークロックした7980XEが結構頑張っていて、12900Kの近いところまで来ている。

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x265 10bit。これも8bitと同様の傾向。

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SVT-AV1

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svt-av1(8bit)。Aviutlでmpeg2 1080p 5203frame(sample_movie_1080p.mpg)をlwinput.auiで読み込み、svtAV1guiExで出力。

これは比較的Alderlake 12900Kが強く、ほとんどのプリセットでPBO有効の5950Xよりも速い結果になっている。

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最後にsvt-av1(10bit)。P4でも2fpsを超え、12900Kがかなり速い。すべてのプリセットでPBO有効の5950Xを上回っている。

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終わりに

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というわけでエンコードを中心に12900Kの性能をチェックしてみた。

10nmの躓きにより、Intelは2015年のBroadwellから6年(!)近く14nmを使い倒したわけだが、やっと14nmにおさらばし、10+++(Intel7)プロセスのAlderlakeを発売した。

AlderlakeはP-core + E-coreというハイブリッドアーキテクチャに挑戦しつつ、P-coreを大幅に強化していて、Ryzenに押されっぱなしだったIntelの反撃にふさわしいものとなっていると思う。ここ最近あまり新しみのなかったIntel CPUが一気に動き出した感じがするCPUだ。

実際にベンチマークやエンコードでもDDR4環境ながらかなり優秀な印象で、P-coreの圧倒的なシングルスレッド性能が確認できた。やはりCPUにとってシングルスレッド性能はすべての基礎なので、これが大幅に向上しているのは素晴らしいと思う。また、多くの処理でマルチスレッドでもより価格の高い5950X定格を上回る、ないし近いところまで来ている。

問題はその性能を達成するために電力喰いでとても熱いところ。実際にCinebenchなど全コアが100%で稼働する場合には大型空冷では冷やしきれずThermal Throttolingが発生する場面もあった。ただし、PL1=241Wだからといって、実際いつもそこまで使っているかというとそうでもない。例えば、i9 12900K 空冷低電圧化のx265 slowerのテスト中のCPU温度、電力、動作周波数をチェックしたらこんな感じになった。



i9 12900Kの動作周波数はほぼ4.9GHzに張り付いていて、ぎりぎりThermal Throttlingは発生していない。消費電力は後半は一時的に200Wに達しているものの、平均では177W。まあ十分爆熱だが241Wという数字から受ける印象ほどではないかも。

ただ、本来E-coreはマルチスレッド時の電力効率を上げるために搭載したはずで、むしろ低電力で回したときのほうが有効なような気もする。どうも12900Kは、5950X定格を意地でも上回るために無茶している感があるので、今度はPL1=125W設定での速度をチェックしてみたい。

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E-coreの効果については、もちろん単コアの性能はP-coreよりは性能は相応に低いものの、マルチスレッドが効く場面ではそこそこの性能の上乗せになっていることが確認できた。マルチスレッド性能の底上げやバックグラウンドタスク等の軽量な処理を効率よくさばいてくれるという意味でも、今後E-core数がより増えていくともっと面白くなりそう。

また、発売日にDDR5難民になってDDR4マザーを買ってしまったので、今回はDDR4環境となった。DDR5はメモリ帯域が大幅に上昇するだけでなく、マルチスレッドが効く場面で効果的ということなので、エンコードでも効果がそこそこあるのかもしれず、12900Kの性能をもっと引き出せるのかもしれない。(まあ試せないけど…

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…Rocketlakeは…出てから半年したら圧倒的な性能で後続に上回られたCPUとして黒歴史入りしそうですね…。

この子はどうしたものか…。まあ7980XE環境を12900Kと置き換えで解体してしまったので、今後はAVX512検証環境としてしばらく使わせていただきます…。