つぶやく
2014/06/26 00:00レビュー
4コアすべてが4GHz駆動のDevil’s Canyonはゲーマーを幸せにするか
Core i7-4790K
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今回4Gamerでは，そのなかで最もスペックの高いCore i7-4790K（の，正確を期すと性能評価用エンジニアリングサンプル）を入手できたので，自作派ゲーマーから高い期待を集めている本製品のポテンシャルを確認していきたいと思う。
※お詫びと訂正
初出時，i7-4790KのIntel Turbo Boost Technolgy有効時の動作クロックが，全コア最大4.4GHzだとしていましたが，正しくは「2コアまで最大4.4GHz，3コアで最大4.3GHz，4コアで最大4.2GHz」となります。
事前に入手したIntelの資料で4コア最大4.4GHzとなっていたことと，テストに用いたマザーボードのUEFI設定メニューにある「CPU Core Ratio」が「Sync All Cores」になっていたのを見落としていたことから，「全コア最大4.4GHzである」という，誤った確信を基に記事を構成してしまったのが，誤りの原因です。
正しい動作クロック設定でi7-4790Kのテストをし直し，2014年6月26日17：00をもってグラフを差し替え，また，本文もアップデートしました。テストのミスにより混乱を招いたことをお詫びいたします。
定格クロック4.0GHzで，最大クロックは4.4GHz。ついにCoreは定格4GHzの世界へ
Core i7-4790K（以下，i7-4790K）については，発表時の記事，そして，その後のCOMPUTEX TAIPEI 2014レポートで概要をお伝え済みだが，あらためてそのスペックを確認しておこう。
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先にリリースされた「Core i7-4790」だと，定格3.6GHz，最大4GHzなので，モデルナンバーにKが入ったことにより，動作クロックは400MHzも引き上げられた計算だ。
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なお，Turbo Boostは，複数のコアに対して負荷がかかっている場合，その状況に応じて動作クロックを変化させるが，i7-4790Kでは，2コアまで負荷がかかっている場合，Turbo Boostの条件を満たしていれば，動作クロックは4.4GHzまで上がるようになった。負荷のかかっているコア数が3コアなら最大4.3GHz，4コアなら最大4.2GHzという設定だ。“Intel語”でいうところの「2-3-4-4」となる。
発表時に入手した資料だと，「4-4-4-4」だったのだが，実際には異なるので，この点は注意してほしい。
Intelによれば，4GHz超という高い動作クロックを実現できた背景には，パッケージレベルで新たに導入した新素材「Next-Generation Polymer Thermal Interface Material」（以下，NGPTIM）の存在があるという。
Intelが特許を持つNGPTIMは，熱伝導材にポリマー（高分子重合体）を添加したもの。Devil's Canyonを除くHaswell Refresh世代のCPUや，Haswell世代のCPUなどといった，最近のIntel製CPUで使われていたシリコングリスなどの熱伝導材と比べ，NGPTIMは欠損や剥離が起きにくく，高い熱伝導率を実現するとのことだ。
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そんなi7-4790Kのスペックを，i7-4790，そしてi7-4770Kと比較したものが表1だ。
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i7-4790やi7-4770Kと比較
電圧設定「Auto」のまま4.8GHz動作を実現
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今回は比較対象として，前段でもその名を挙げたi7-4790とi7-4770Kを用意した。グラフィックスカードには，GPUボトルネックの発生をできる限り避けるべく，「GeForce GTX 780 Ti」のリファレンスカードを用意している。
マザーボードは，ASUSTeK Computerのゲーマー向け製品ブランド「R.O.G.」（Republic of Gamers）に属する「MAXIMUS VII RANGER」を用いることにした。本製品は，「Intel Z97 Express」チップセットを採用し，Devil’s Canyonに正式対応するモデルだ。
そのほかテスト環境は表2のとおり。用いたグラフィックスドライバ「GeForce 340.43 Driver Beta」は，テスト開始時点における最新版となる。
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テスト方法は4Gamerのベンチマークレギュレーション15.2準拠。CPUのテストなので，レギュレーションに基づき「標準設定」もしくはそれに準じたグラフィックス設定を行ってGPU負荷を下げつつ，1280×720ドットと1600×900ドット，1920×1080ドットの3解像度におけるスコアを取得することになる。ただし，「The Elder Scrolls V: Skyrim」（以下，Skyrim）だけは，標準設定だとではスコアの頭打ちが発生することから「Ultra設定」を用いたので，その点はあらかじめお断りしておきたい。
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このとき注意したいのは，ゲーマーにとって，オーバークロックは「常用」が前提になるということだ。ガスだの液体窒素だのといった大がかりな冷却システムを取り付けた状態で試み，数分だけ世界最高レベルに達することができたところで，ゲーム用途における大した意味はない。そのため，今回も空冷での常用を前提に，Thermalright製のサイドフロー型クーラー「Silver Arrow SB-E Extreme」を取り付けつつ，動作クロックを引き上げ，バラック状態にて，常用可能かどうかをチェックしたいと思う。
具体的には，マザーボードのUEFI（≒BIOS）からTurbo Boostの動作倍率を高め，システムに100％の負荷を与えるストレスツール「OCCT」（Version 4.4.0）を6時間実行。そこで問題が生じないことをもって「安定動作」と判断することにした。
まず，MAXIMUS VII RANGERのCPUコア電圧設定を標準の「Auto」にしたまま倍率を高めていったところ，4コア全部で48倍，つまり，4.8GHzが安定動作の上限となった。
このとき，CPU情報表示ツールである「CPU-Z」で見ると，コア電圧は1.374V。オーバークロック設定を行わない状態でOCCTを実行して4コアに負荷をかけ，42倍設定で駆動しているときのコア電圧は1.134Vだったので，Auto設定では，リファレンスの最大クロック動作時と比べて0.240V高いコア電圧で，全CPUコアの4.8GHz動作を実現できたということになる。
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マザーボードが異なるうえ，コア電圧設定も「default」だったため，完全な同条件ではないことを断ったうで，参考までに付記しておくと，かつて実施したi7-4770Kの空冷オーバークロックでは，最大4.3GHzが安定動作の上限だった（関連記事）。それと比較すると，i7-4790Kでは，より高い動作クロックで安定動作できるようになっているといえそうだ。
4.8GHzまできたのであれば，5GHzも狙いたいところだが，今回のテスト環境では，どうやっても50倍設定では安定動作しなかった。電圧設定をAutoのままでも5GHzでOSは立ち上がってくるのだが，OCCTの6時間連続実行をパスできず，途中でフリーズ。一方，手動での電圧設定変更を試みたところ，0.1V引き上げただけで，OSが起動しなくなってしまった。
ただ，Auto設定でも50倍設定でOSが立ち上がった以上，マザーボードを変えるとか，簡易液冷クーラーを用意するとかすれば，5GHzで安定させることも不可能ではなさそうだ。気合いと根性のある人は，いろいろ試してみるといいかもしれない。
※注意
CPUのオーバークロック動作は，CPUやマザーボードメーカーの保証外となる行為です。最悪の場合，CPUやメモリモジュール，マザーボードなど構成部品の“寿命”を著しく縮めたり，壊してしまったりする危険がありますので，本稿の記載内容を試してみる場合には，あくまで読者自身の責任で行ってください。本稿を参考にしてオーバークロック動作を試みた結果，何か問題が発生したとしても，メーカー各社や販売代理店，販売店はもちろん，筆者，4Gamer編集部も一切の責任を負いません。
Sandra 2014 SP2aで基本特性をチェック
Haswell Refreshはキャッシュ周りに強化あり？
いつもならここからはレギュレーションに従ってゲームアプリケーションのテストを始めるのだが，もう少し待ってもらうことにして，先にi7-4790Kの基本特性を確認しておきたい。ここでは，テスト対象の3製品の動作クロックをあえて揃えないまま，「Sandra 2014 SP2a」（Version 20.35）に用意されたいくつかのテストを実行してみようと思う。
というわけでグラフ1は単純な演算性能を見る「Processor Arithmetic」の結果である。「Dhrystone」は整数演算の古典的なテスト，「Whetstone」は浮動小数点演算のテストだが，3製品の間には動作クロック分のスコア差しか認められない，と述べてよさそうだ。いずれのグラフバーもきれいな階段状に並んでいる。
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AVX2命令を用いたマルチメディア系演算の性能を見る「Processor Multi-Media」の結果がグラフ2，3だ。ここでグラフを2つに分けたのは見やすさを確保するためで，それ以外の意味はないが，ここでも基本的はグラフ1と同じ階段状になっている。
AVX2命令を用いた32bit整数演算性能を見る「Integer Native x32 AVX2」だけそうなっていないが，これは，今回あえてTurbo Boostを有効化し，「CPUコアではなくCPU製品としての基礎検証」を行った結果ということになる。事実，念のためTurbo Boostを無効化してスコアを取り直したところ，i7-4790Kは305.85にまで落ちることを確認できた。要するに「Integer Native x32 AVX2では，i7-4790Kで最大4.4GHzへ達することが強く影響した」ということなのだろう。
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暗号化性能を見る「Cryptography」では，AES（Advanced Encryption Standard）256bitのエンコード/デコードを行う「Encryption/Decryption Bandwidth AES256-ECB AES」で，3製品が並ぶ結果となった（グラフ3）。ここでは固定機能を用いたハードウェアアクセラレーションが有効になるので，「Haswell RefreshとHaswellで固定機能の性能に違いはない」ということになる。
一方，ソフトウェアベースで「SHA2」（Secure Hash Algorithm 2）でハッシュの計算を行う「Hashing Bandwidth SHA2-256 AVX2」だと，3製品は再び動作クロックどおりの階段状に並ぶ結果となった。
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CPUコア間のデータ転送レートをテストする「Multi-Core Efficiency」のテスト結果がグラフ5で，ここではi7-4790Kのスコアが突出しているが，これもProcessor Multi-MediaのInteger Native x32 AVX2と同じ理由によるものだ。
Turbo Boostを無効化すると，i7-4790Kのスコアはi7-4790やi7-4770Kと大差のないものに落ち着いていたので，ここでのスコア差はやはり，最大で4.4GHz動作する仕様が生んだものということになる。
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少し視点を変えて，グラフ6メインメモリのバス帯域幅を見る「Memory Bandwidth」のテスト結果だ。マザーボードが同じで，同じデュアルチャネルDDR3-1600メモリコントローラを統合するため，スコアは見事な横並びとなった。
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同じくメモリ関連から，CPU側キャッシュメモリとメインメモリの帯域幅を容量帯ごとに見たものがグラフ7となる。内蔵キャッシュ側では動作クロックに応じたスコアの違いが生じているのに対し，メインメモリ側ではそうなっていない。これはここまでのテスト結果からして妥当な内容といえよう。
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最後はキャッシュメモリとメインメモリのレイテンシを見る「Cache & Memory Latency」だ（グラフ8）。計測対象がレイテンシなので，スコアは小さいほうが良好ということになるが，ここではL3キャッシュの容量内に収まる「4MB Range」「8MB Range」と，L3キャッシュから溢れる「16MB Range」以上で，Haswell Refreshの2製品が，i7-4770Kに対して有意なスコア差を付けている点に注目したい。
短時間で行ったi7-4790のテストレポート時に筆者は，Haswell RefreshとHaswellの間に，性能面での違いはないという見解を示したが，ここでのスコアを見る限り，それは訂正する必要があるだろう。ゲームで体感できるレベルかどうかはともかく，L3キャッシュとメモリコントローラ周りではレイテンシを抑える方向でのチューニングがなされているようだ。
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動作クロック分のスコア向上率を期待できるi7-4790K
オーバークロックの効果も妥当
ようやくお待ちかねのゲーム性能検証である。ここからは，前々段で紹介した「オーバークロックにより4コアすべてが4.8GHzで駆動し，安定動作した状態」を，「i7-4790＠4.8GHz」としてテスト対象に加えていきたい。
さて，グラフ9は3DMarkの「Fire Strike」テストにおける総合スコアをまとめたものだが，Fire StrikeはGPU性能がモノをいうテストということもあり，スコアに大きな違いはない。一応比較しておくと，i7-4790Kはi7-4770K比でわずかに約1％高いだけだ。
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CPU性能的にはどの程度のスコア差が出ているだろうか。グラフ10は，Fire Strikeの詳細スコアから，CPUで物理シミュレーションを行う「Physics test」と，GPUによる3Dグラフィックスレンダリングを行いながら，同時にCPUによる物理シミュレーションも行う「Combined test」のスコアを抜き出したものになる。
分かりやすいのはピュアなCPU性能比較となるPhysics testのほうで，i7-4790Kのスコアはi7-4790より約4％，i7-4770Kより約8％高いスコアを示す。i7-4790K＠4.8GHzがi7-4790Kを約14％上回っているのも見逃せないところだ。
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続いては実際のゲームアプリケーションから，「Battlefield 4」（以下，BF4）の結果を見てみたい（グラフ11）。
ここでスコアは階段状に並んでおり，CPUクロックの違いが多少なりともスコア差を生んでいるのが分かる。i7-4790K＠4.8GHzにおけるオーバークロックの効果も確認できよう。
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グラフ12は「Crysis 3」の結果となるが，Crysis 3は標準設定でも十分に描画負荷が高いこともあって，BF4と比べて，“階段”はずいぶん緩やかになる。ただ，それだけに，i7-4790K＠4.8GHzは意味のあるスコアを示しているともいえそうだ。残る3つのテスト対象が横並びになってしまう1920×1080ドットでも60fps超で踏みとどまっている点は押さえておきたい。
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今回のテストシステムにとっては十分すぎるほど負荷の低い「BioShock Infinite」のスコアがグラフ13で，実際，1280×720ドットではi7-4790Kとi7-4790間で約3％，i7-4790Kとi7-4770K間で約5％と，妥当なスコア差が表れた。しかし，描画負荷が高まるにつれ，そのスコア差は縮まっており，ゲームアプリケーションにおいてCPUが影響を及ぼせる範囲の小ささも浮き彫りになっている。
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グラフ14はSkyrimのテスト結果だが，Skyrimも今回のテストシステムにとっては非常に負荷が低いため，1280×720ドットではスコアの頭打ちが発生してしまった。より描画負荷の高い設定では多少のスコア差が出てくるものの，違いは大きくなく，全体的にCPU間の実力差は分かりにくい。
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「ファイナルファンタジーXIV: 新生エオルゼア ベンチマーク キャラクター編」（以下，新生FFXIVベンチ キャラ編）のスコアをまとめたものがグラフ15となる。
その傾向はどちらかといえばBioShock Infiniteとよく似ており，低負荷な状況下でi7-4790K，そしてそのオーバークロック設定であるi7-4790K＠4.8GHzがスコアを伸ばした。
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性能検証の最後はグラフ16の「GRID 2」だが，ここでのテスト結果もBioShock Infiniteとよく似ている。要するに，描画負荷が低く，GPUがスコアを左右しにくい局面では，4コアすべてが4GHz超級で動作するメリットが得られる，というわけだ。
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i7-4790Kの消費電力はi7-4770K比で＋数W程度
オーバークロックの代償は少なくない
前述のとおり，i7-4790KのTDPは88Wで，i7-4790やi7-4770Kの84Wと比べると若干高い。では，この差は実際の消費電力においても違いを生むのだろうか。また，i7-4790K＠4.8GHzで消費電力がどの程度上がるのかも気になるところだ。今回も，ログの取得が可能なワットチェッカー「Watts up? PRO」を用いて，システム全体の消費電力を比較してみることにした。
テストにあたっては，OS起動後30分間放置した時点を「アイドル時」，3DMarkのFire StrikeのPhysics testを30分間実行し続けた時点は「3DMark時」，同様にOCCTを30分間連続実行し続けた時点は「OCCT時」とする。
その結果はグラフ16のとおりで，i7-4790Kは，アイドル時，3DMark時，OCCT時とも，比較対象の2製品より数W程度――正確を期せば2〜8W――高い数字を残した。多少の誤差はあるものの，おおむねTDP値どおりの違いが出ていると述べていいのではなかろうか。
気になるi7-4770K＠4.8GHzは，動作クロックだけでなくコア電圧も引き上げられているため，アプリケーション実行時の消費電力はi7-4790K比で41〜43W高くなった。Turbo Boostを使ったオーバークロックを行う場合，アイドル時は「Enhanced Intel SpeedStep Technology」によってファレンスクロック動作時と変わらない消費電力を期待できるものの，それを超えた動作クロックで動かしたい場合は，代償を支払う必要もあるというわけだ。
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あくまで参考程度と断ったうえで，CPU温度も示しておきたい。ここでは，24℃の室内に，PCケースへ組み込まない状態で机上に置き，グラフ16の各時点におけるCPU温度を，モニタリングツールの「HWMonitor Pro」（version 1.19）で取得することにした。その結果がグラフ17である。
i7-4790K＠4.8GHzだけサードパーティ製のCPUクーラーを組み合わせており，残る3製品ではi7-4790の製品ボックスに付属するIntel純正クーラーを使っている。なので比較には使えないが，TDP 95Wにまで対応するというIntel純正CPUクーラーでは，極端に高い負荷状況で，冷却能力に一抹の不安が残るとはいえるだろう。i7-4790Kを使うなら，空冷か液冷かはともかく，より冷却能力の高いCPUクーラーを組み合わせたほうがよさそうだ。
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i7-4770Kからの上積みは確実にあり
これからのド定番となるi7-4790K
i7-4790のテストレポートにおいて，筆者は，Devil’s Canyonを待つことになるだろうと述べたが，CPU自体のポテンシャルについていえば，i7-4790Kは，待った甲斐のある製品だ。定格4GHz動作するだけでなく，最大で4.4GHz動作するメリットは明らかにある。また，大きめの空冷CPUクーラーを用意し，あとは自己責任を覚悟さえすれば，常用でのオーバークロック動作を比較的容易に狙えるというのも，大いに魅力的といえる。
一方で現実問題として，i7-4790Kとi7-4790，i7-4770Kのどれを使っても，得られるゲーム性能に大した違いはないことは，公正確保のために触れておくべきだと感じた。
というのも，今回は描画負荷を下げたために従来製品とのスコア差が出ているが，実際に「i7-4790K＋GTX 780 Ti」という構成のマシンがあれば，もっとグラフィックス設定は高くなるはずで，そうなると，3つ用意したCPUの性能差は，ほとんど無視できるレベルになる可能性が極めて高いからだ。i7-4790KのCPU性能は文句なしに高いため，それこそビデオエンコードなど，CPU性能が問われるアプリケーションを前にすると得られる効果も大きくなると思われるが，3Dゲームにおいてそのメリットを感じられる局面は極めて限られる。この点は押さえておいてほしい。
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i7-4770Kか，それに近いスペックのCPUを搭載するゲームPCのユーザーが，i7-4790Kに買い換える必要はさすがにないと思われるものの，そうでない人が，これからハイスペックなゲームPCを手に入れたいと考えたとき，i7-4790KはそのPCのCPUとして，極めて有力な選択肢の1つとなるだろう。今後しばらくの間，定番製品となっていくに違いない。
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Intel日本語公式Webサイト
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