今回、Skylake-Xの10コア20スレッドCPU「Core i9-7900X」と、Kaby Lake-Xの4コア8スレッドCPU「Core i7-7740X」のES(Engineering Sample)品をテストする機会が得られたので、そのベンチマークレポートをお届けする。

発表済みのSkylake-XとKaby Lake-Xでは、CPUコアの数以外にもPCI Expressレーン数やメモリコントローラの仕様が異なる。また、新拡張命令セットである「AVX-512」はSkylake-Xのみのサポートとなっており、Kaby Lake-Xでは利用できない。

Core i7-7740Xは、Hyper-Threadingに対応する4基のCPUコアを備えた4コア8スレッドCPU。動作クロックは4.3GHzで、Turbo Boost 2.0により最大4.5GHzで動作する。L3キャッシュは8MBで、TDPは112W。

Core i9-7900Xは、現時点で製品仕様が公開されているなかで唯一の「Core i9」ブランドのCPUであり、Hyper-Threadingに対応する10基のCPUコアを備えた10コア20スレッドCPUだ。動作クロックは3.6GHzで、Turbo Boost 2.0で最大4.0GHz、Turbo Boost Max 3.0では最大4.5GHzまで上昇する。L3キャッシュは13.75MBで、TDPは140W。

Intelの新たなハイエンドプラットフォーム「LGA2066」では、6～18コアCPUの「Skylake-X」と、4コアCPUの「Kaby Lake-X」の投入が予定されており、記事執筆時点で10コアCPU以下の5製品については、詳細なスペックが公開されている。今回テストするCore i9-7900XとCore i7-7740Xは、すでに仕様が公開されているSkylake-XとKaby Lake-X、それぞれの最上位モデルだ。

今回、Core i9-7900XとCore i7-7740Xをテストするにあたり、ASUSからIntel X299チップセット搭載マザーボード「TUF X299 MARK 1」を借用した。耐久性を重視したTUFブランドのマザーボードで、基板表面にはThermal Armorと呼ばれるカバーを備えている。

LGA2066では、チップセットにIntel X299 チップセットを採用する。このチップセットでは、CPUとチップセット間の接続に「DMI3」を採用し、チップセット側のPCI Expressコントローラが3.0に対応した。これにより、Intel X99 チップセットではCPU側のPCI Express 3.0レーンを利用する必要があったM.2スロットなどが、チップセットのPCI Expressレーンを用いて実装可能となった。

今回のテストではCPU温度の測定を実施するため、各環境で利用可能なCPUクーラーとして「サイズ 風魔 (SCFM-1000)」を利用した。また、クーラーの冷却能力を一定にするため、ファンの回転数はPWM制御で80% (回転数1,200rpm前後)に固定している。そのほか、ビデオカードのGeForce GTX 1080 Tiについても、温度要因によるGPU Boost動作への影響を避けるため、ファン制御を80%に固定したテストを実施した。

Core i9-7900XとCore i7-7740Xをテストするにあたって、比較対象にはCore i7-7700KとRyzen 7 1800Xを用意した。それぞれのテスト機材については以下の表のとおり。

ベンチマーク結果

今回、実行したベンチマークテストは、「CINEBENCH R15 (グラフ1)」、「x264 FHD Benchmark (グラフ2)」、「TMPGEnc Video Mastering Works 6 (グラフ3)」、「PCMark 8 (グラフ4)」、「PCMark 10 (グラフ5)」、「SiSoftware Sandra Platinum (グラフ6～12)」、「3DMark (グラフ13～15)」、「【グラフ16】ファイナルファンタジーXIV: 紅蓮のリベレーター ベンチマーク (グラフ16)」、「Ashes of the Singularity (グラフ17)」、「オーバーウォッチ (グラフ18)」、「The Witcher 3 (グラフ19)」、「Ghost Recon Wildlands (グラフ20)」、「Watch Dogs 2 (グラフ21)」。

CINEBENCH R15では、CPUのシングルスレッド性能を測定するSingle CoreではCore i7-7740X、マルチスレッド性能を測定するAll CoreではCore i9-7900Xがそれぞれトップスコアを記録した。

All CoreでRyzen 7 1800Xに1.3倍の差をつけたCore i9-7900Xのマルチスレッド性能の高さはもちろん優れたものだが、4コア/8スレッドのCore i7-7740Xと比較して、Single Coreで約2.6%の差しかつけられていない点にも注目だ。

従来のハイエンドCPUは、コア数の多さによって高いマルチスレッド性能を実現する一方、シングルスレッド性能はメインストリーム向けのCore i7-7700Kなどより低いものとなっていた。しかし、Core i9-7900Xでは、最大で4.5GHzに達するTurbo Boost Max 3.0の効果もあって、Core i7-7700Kと変わらないほど高いシングルスレッド性能を獲得している。

x264でのエンコード性能を測定するx264 FHD Benchmark v1.01では、57.12fpsを記録したCore i9-7900Xがトップスコアを記録し、Core i7-7740XはCore i7-7700Kを若干上回る3番手のスコアを記録した。

現行のエンコードソフトであるTMPGEnc Video Mastering Works 6を用いた動画エンコードテストでも、各CPUの順位はx264 FHD Benchmarkと変わらない。

このテストにおいてCore i9-7900Xは、H.264形式へのエンコードをRyzen 7 1800Xの約76%の時間で完了する一方、H.265形式では約66%の時間でエンコード処理を完了している。Ryzen 7が得意とするH.264形式への動画変換で高い性能を発揮する一方、AVX 2.0拡張命令が効果的なx265を用いたH.265形式への変換ではCore i9-7900Xがその優位を示した格好だ。

PCの総合的な性能をスコア化するPCMarkは、従来のPCMark 8と最新のPCMark 10の2本を実行した。

PCMark 8は、マルチスレッド性能に優れたCPUより、シングルスレッド性能が優れたCPUのほうが高いスコアを記録する傾向があり、今回もトップスコアを記録したのはCore i7-7740Xで、Core i9-7900Xは3番手のスコアとなった。

PCMark 10でも、シングルスレッド性能の高さが有利な傾向はあるようで、総合スコアを含めた5つのスコアのうち、4つでCore i7-7740Xがトップスコアを記録した。写真、動画、CG制作などの性能を測る「Digital Content Creation」ではマルチスレッドCPUのほうが優位なようで、ここでのみCore i9-7900XがCore i7-7740Xを上回った。

CPUの演算性能を測定するSiSoftware Sandra Platinumの「Processor Arithmetic」では、もっともコア数の多いCore i9-7900Xが頭一つ抜けた性能を示し、Core i7-7740XはCore i7-7700Kをわずかに上回る結果となった。

マルチメディア処理性能を測定する「Processor Multi-Media」は、Skylake-Xで新たに採用された拡張命令「AVX-512」が有効となるテストだ。新拡張命令の効果によりCore i9-7900Xは、4倍精度演算を除くテストで比較したCPUの2倍以上、浮動小数点演算では3倍以上という圧倒的なスコアを発揮している。

暗号化処理性能を測定する「Processor Cryptography」でも、Core i9-7900Xがコア数と広いメモリ帯域を生かしてトップスコアを獲得した。Core i7-7740XはDDR4-2666メモリの利用により「Encryption/Decryption Bandwidth」でCore i7-7700Kより約21%高速化だが、メモリ帯域の影響が少ない「Hashing Bandwidth」では5%弱のスコアアップに留まっている。

メインメモリの帯域幅を測定する「Memory Bandwidth」では、DDR4-2666のクアッドチャネル動作に対応するCore i9-7900Xが50GB/sを超える帯域を記録。メモリクロックはCore i9-7900Xと同じDDR4-2666ながらデュアルチャネル動作に留まるCore i7-7740Xは、同じメモリを搭載したRyzen 7 1800Xよりやや低い32GB/s前後という結果となった。

CPU内蔵キャッシュの帯域幅を測定する「Cache Bandwidth」では、コア数の多いCore i9-7900XがL1～L2キャッシュ領域でTB/s級の帯域を記録。Core i7-7740XとCore i7-7700Kの帯域幅は非常に近いものとなっている。「Cache & Memory Latency」でも両CPUの特性はほぼ同一であり、キャッシュついてはKaby Lake-XとKaby Lake-Sの間に変更はないようだ。

3DMarkでは、DirectX 12テストの「Time Spy」とDirectX 11テストの「Fire Strike」を実行した。

Time SpyではCPUのマルチスレッド性能がスコアに与える影響が大きく、最高スコアは10コア20スレッドCPUのCore i9-7900X。8コア16スレッドCPUのRyzen 7 1800Xがそれに続く結果となり、Core i7-7740Xは3番手の結果となった。

Fire Strikeでは、4K解像度(3,840×2,160ドット)の「Fire Strike Ultra」と、フルHD解像度(1,920×1,080ドット)の「Fire Strike」の2種類を実行。4KのFire Strike Ultraのスコアはほぼ横一線で、CPUの違いによる有意な差はつかなかったが、フルHDのFire StrikeではCPU毎にスコアに差が生じており、トップはCore i9-7900Xで、Core i7-7740Xがそれに続く結果となった。

ファイナルファンタジーXIV: 紅蓮のリベレーター ベンチマークでは、フルHDと4Kの2画面解像度でテストを実施した。なお、描画設定は「最高品質」で統一している。

フルHD解像度では、Core i7-7740Xが最高スコアとなる19,722を記録してトップを獲得。Core i9-7900Xのスコアは3番手となる16,382で、Core i7-7740Xに2割ほどの差をつけられる結果となった。一方、4K解像度では各CPUの性能差はGPU描画性能のボトルネックにより吸収され、ほぼ横並びのスコアとなっている。

Turbo Boost Max 3.0による高クロック動作でシングルスレッド性能を大きく高めたCore i9-7900Xだが、最近のゲームでは複数コアを処理に用いる場合が多いため、最大クロックである4.5GHzを維持できるシーンはわずかで、実際のゲーム中は4.0GHz前後で動作している。これに対し、Core i7-7740Xは使用スレッド数に関わらず常時4.5GHz動作を維持している。

平均フレームレートが120～140fpsに達するフルHD解像度でのテストでは、この動作クロックの差がGPUの描画性能の枷となってスコア差に表れたという格好だ。

Ashes of the Singularityでは、DirectX 12モードでベンチマークテストを実行した。画面解像度はフルHDのみだが、「Standard」と「Crazy」の2種類の描画設定でテストを行なった。

このテストではマルチスレッド性能の高いCPUがよりよい結果を出す傾向があり、実際Core i9-7900Xが描画設定を問わず最高の平均フレームレートを記録している。本来であればRyzen 7 1800Xはもっと良い結果が得られてもおかしくはないのだが、まだ最適化が不十分なためかCore i7-7740XやCore i7-7700Kよりも低いフレームレートとなっている。

実際のゲーム中でのフレームレート測結果(Ghost Recon Wildlandsはベンチマークモードでの測定結果)を見てみると、ほとんどのテストでCore i7-7740Xが優勢であるもの、Core i9-7900Xもそこから大きく離されることのない性能を発揮している。また、マルチスレッドCPU向けの最適化が進んでいるWatch Dogs 2ではCore i9-7900XがCore i7-7740Xを上回る結果を残している。

Core i9-7900Xが、その優れたマルチスレッド性能を武器にCore i7-7740Xを上回るゲームタイトルはまだ少ないが、ゲーム用途でCore i9-7900Xが明らかにCore i7-7740Xよりも劣るという場面が少ないことも確かだ。

各CPUを搭載したシステムの消費電力をワットチェッカーで測定した結果をまとめたものが以下のグラフだ。各CPUは使っているマザーボードやメモリが異なるため、単にCPUの消費電力差だけを反映したものではない点に注意していただきたい。

アイドル時の消費電力は、Core i9-7900Xが比較製品中もっとも高い54W、Core i7-7740XはCore i7-7700Kより3W高い41Wだった。メモリの枚数が異なるとはいえ、同じマザーボードを使っているCore i9-7900XとCore i7-7740Xとの間に生じた13Wの差はやや大きく感じる。

一方、CPU系のベンチマークテストを実行したさいのピーク消費電力では、Core i9-7900XがCINEBENCH R15で247Wと非常に高い数値を記録した他、エンコード処理時にも207～216Wと、Ryzen 7 1800Xより50W近く高い消費電力となっている。ストレステストとして著名なPrime 95のSmall FFTsを実行したさいのピーク電力は265Wで、これはRyzen 7 1800Xより100W近く高い。Core i7-7740XがCore i7-7700Kと同程度の低い消費電力となっているのとは対照的な結果だ。

ゲーム系ベンチマーク実行時の消費電力でもCore i9-7900Xが比較製品中最大の消費電力となっているが、CPU系ベンチマークと比べれば比較製品との消費電力差は小さくなっている。Core i7-7740XはここでもCore i7-7700Kとあまり変わらない消費電力となっている。マザーボードが違うという点を考慮する必要はあるが、112Wと91WというTDPの差から受ける印象ほど、Core i7-7740Xの消費電力は大きくないように見える。

各テスト実行時のピークCPUコア温度を「Core Temp v1.8.1」で測定した結果をまとめたのが以下のグラフ。室温やCPUクーラーの冷却性能は統一しているが、温度を測定するセンサーは各CPUに内蔵されているものであるため、本来これらのデータは横並びでは比較できないものである点にご留意いただきたい。

消費電力の高さが目立っていたCore i9-7900Xだが、CINEBENCH R15やTMPGEnc Video Mastering Works 6を実行したさいのピーク温度は最高でも69℃と比較的おとなしい温度となっている。Prime 95 Small FFTsでも最大77℃であり、空冷CPUクーラーでもそれなりの性能がある製品であれば、十分運用可能な温度だ。

逆に、消費電力が低めだったCore i7-7740Xは意外と高いCPU温度となっており、ベンチマークテストでは最大75℃、Prime 95実行時は最大85℃となっている。サーマルスロットルの発動までには十分な余裕がある温度だが、それなりに冷却性能の高いCPUクーラーを選んだほうが良いだろう。