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1800X為何秒不掉酷睿i3?

對於電腦而言,最為重要的硬體無疑是處理器。處理器性能強弱直接決定著使用者體驗,而決定處理器性能高低的,則是制程工藝以及架構先進性。

年初AMD發佈Ryzen 7處理器之後,14nm制程工藝終於追上了英特爾。然而很多人只看到了表面的數字,卻並未深究14nm制程工藝背後,二者在技術先進性上有何區別。其實同為14nm,英特爾已經在其上耕耘了三代,憑藉新一代Tri-gate技術的優勢,英特爾在14nm制程工藝中能夠提供更高密度的晶片。

其實Ryzen雖然與英特爾採用了同樣的FinFET 14nm工藝,但Ryzen的工藝水準大概只相當於英特爾2015年發佈的Broadwell-E平臺的水準。處理器性能提升與制程、架構先進性有關,而其制程與架構升級的最終目的是在單位面積裡容納更多的電晶體。簡單粗暴的來講,電晶體數量越多,一般情況下處理器性能就越強

。所以同為14nm制程工藝,但如果單位面積上容納的電晶體數量有差距的話,性能也就有著較大的差異了。

此外,從下麵的Ryzen微架構後端示意圖來看,AMD與英特爾微架構設計不同。Ryzen或者說AMD自K7以來處理器的整數和浮點執行資源是分離式的,有各自獨立的調度器和執行流水線。本次為了讓Ryzen 7系列處理器的主頻達到現有水準,AMD也不得不通過拉長執行流水線的方式來實現,這種做法雖然便於拉升主頻,但較長的流水線深度對於亂序處理器而言,在遇到分支預測失敗的時候,需要整個流水線清空,20級流水線的分支預測懲罰一般是20個週期。

根據相關測試資料可以瞭解到,Ryzen的分支預測懲罰在17到21個週期左右,KabyLake是16到20個週期,Broadwell是15到21個週期。總體來說Broadwell的分支懲罰普遍更低些,大概是15個週期左右,KabyLake略高,為17個週期左右,Ryzen的預測懲罰值普遍在19個週期左右。

Ryzen微架構後端示意圖

其實說白了就是,AMD為了讓Ryzen的頻率看得過去,幾乎用盡了各種手段來拉升主頻,如果不通過拉長執行流水線的方式來拉升主頻的話,Ryzen的核心頻率恐怕連突破3GHz都很困難,從而從另一個角度反映了Ryzen架構自身的落後性。

此外,銳龍8核處理器由兩個CCX結合而成,需要注意的是,在Zen中,L3快取記憶體並非最後一級快取記憶體(Last Level Cache,LLC),因為16MiB L3快取記憶體是由兩塊分離的L3快取記憶體組成,兩個CCX之間不存在統一的L3快取記憶體。銳龍RYZEN 7兩個CCX是獨立的,其之間是採用Infinity Fabric進行連接。

Infinity Fabric由兩部分組成,分別是Scalable Control Fabric和Scalable Data Fabric,其中Scalable Data Fabric是用於互聯AMD處理器和記憶體的資料匯流排,RYZEN 7互聯兩個CCX的就是Scalable Data Fabric,其頻率和記憶體時鐘頻率一樣,例如搭配DDR4-2400的時候,SDF的頻率就是1200MHz。AMD此前在官方回應中表示其SDF頻寬為22GiB/s,並不高,所以導致8個內核不能像Boardwell-E那樣直接互相通訊,兩個不同CCX的內部內核通信無法達到CCX內部那樣高效。

·日常應用R7 1800X跑不過酷睿i3 7350K?

那麼技術落後、性能差異體現在實際應用當中有著怎樣的不同呢?我們不妨來看看英特爾酷睿i3 7350K處理器與AMD Ryzen 7 1800X在輕度日常應用測試方面的資料對比:

看到這裡有朋友會問了,Ryzen 7 1800X與酷睿i3 7350K都不是一個定位的,為什麼要拿來做性能比較呢?其實我們想說的是,在制程技術落後的情況下,即便同為14nm,即便R7 1800X定位比酷睿i3 7350K高,但在某些應用環境中,R7 1800X與酷睿i3 7350K相比,都是有著一定的差距。

為什麼會造成這樣的結果呢?

首先,酷睿i3 7350K得益於架構先進性,使得其基礎頻率就達到了4.2GHz,超頻之後更是能輕鬆站上5GHz左右,因此對於上述這些偏向單核心性能的應用而言,R7 1800X即便擁有8核心16執行緒,但由於主頻僅有3.6GHz,所以其實際表現比酷睿i3 7350K還要有明顯差距。

酷睿i3 7350K超頻5GHz:1.45V電壓、風冷穩定運行

此外,在超頻方面,由於Ryzen整體架構技術落後於英特爾,所以在功耗與性能之間的平衡點只能做到3.6GHz,超頻也只能在風冷散熱下達到4GHz,無論是超頻效率、還是超頻後單核性能,都是比酷睿i3 7350K要弱不少。

從上面的測試圖中我們可以看到,酷睿i3 7350K超頻5GHz,風冷散熱情況下,1.45V電壓能夠穩定運行,這對於Ryzen而言幾乎是不可想像的事情,這就是制程、架構先進性帶來的好處。

由此可見,R7 1800X官方與酷睿i7 7700K對位的話,並且將價格瞄準酷睿i7,其實並沒有完全的說服力。因為從我們的測試來看,只要不是從事專業視訊短片、大型3D渲染的用戶,而只是玩遊戲、做簡單圖片處理、視頻處理的話,那麼售價僅1000元出頭的酷睿i3 7350K所帶來的體驗要比售價高達3000多元的R7 1800X好上不少。

·重度應用:X99不戰而勝

此外我們再說說重度應用。

本次AMD發佈Ryzen 7平臺之後,可能是考慮到本身制程工藝落後、且存在相容性問題,因此旗艦級的Ryzen 7 1800X官方對位也是放在了酷睿i7 7700K上。然而對於英特爾來說,滿足用戶重度應用需求的硬體平臺其實並非200系晶片組主機板及相應處理器,而是旗艦級X99晶片組主機板,以及酷睿i7 6900K、酷睿i7 6950X這樣的多核心旗艦處理器。

X99平臺極致的擴展性使其更適用于重度應用環境

由於Ryzen只支援雙通道記憶體,且PCIe 3.0x4通道由CPU提供,所以在記憶體、SSD擴展性、速度、性能等方面,全面落後於英特爾Z270、X99平臺。同時別忘了,X99平臺獨有的40條PCIe 3.0通道、獨家的四顯卡CrossFire或者SLI也深受發燒級、重度用戶青睞。

此外再配合英特爾即將推出的Optane閃騰存儲技術,以及理論傳送速率達到10G/s的雷電介面,綜合平臺擴展性來看,英特爾在重度應用體驗上有著更為鮮明的平臺優勢。

·結語

雖然對比多核心性能的話,Ryzen 7系列處理器有著能夠與七代酷睿叫板的表現。但如果從制程、架構技術先進性,以及一些比較吃主頻而非多核心性能的應用上來看,即便是目前位居旗艦級的R7 1800X都難以秒掉酷睿家族入門級的酷睿i3 7350K處理器,甚至在不少日常應用環境中,整體表現比酷睿i3 7350K還要差很多。

通過實際測試及理論解讀來看:Ryzen制程、架構技術明顯落後於Kabylake,這使得Ryzen 7處理器主頻雖然普遍達到了3GHz以上,但卻只能通過拉長執行流水線深度的方式來做到高頻率,這樣的帶來的結果就是1800X在效能上比i3 7350K都明顯要差不少,這一點通過我們的測試已經展現的非常明白了。

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