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Corei7CPU处理器性能区别(core i7处理器算什么级别)

2019-06-06 22:00:03科技785

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酷睿i7处理器性能差距

Corei7CPU处理器性能区别(core i7处理器算什么级别)

2006年,英特尔提出Tick-Tock战略,Tick指CPU工艺升级,Tock指CPU架构升级。两者轮流,两年为一个周期。在Haswell架构之前,英特尔一直在一步一步地遵循这个步伐。2007年45nm制程的Penryn处理器,2008年是45nm制程的Nehalem架构,之后分别是32nm Westmere,32nm Sandy Bridge,22nm Ivy Bridge,22nm Haswell。22nm工艺是一个非常重要的节点,这是英特尔首次投入实用的3D晶体管工艺。然而,随后的14nm工艺随之而来的是一个很大的挑战,14nm工艺的延迟迫使英特尔放慢了进度。

事实上,英特尔现在的制程技术路线已经变成了制程-架构-优化,从之前的两步走变成了三步走,而且步伐放缓了。

都说Intel这几年CPU性能提升不大,老U还能再战N年。那么最近几代英特尔处理器的性能差距有多大呢?今天我们就来测试从第一代酷睿i7-870到最新的酷睿i7-7700K的六款六代酷睿处理器,看看各代之间的差距到底有多大。但是在测试之前,我们先来回顾一下英特尔近年来的CPU架构。

万物之始:尼哈莱姆

2008年推出的Nehalem微体系结构是一切的基础。英特尔近几年的酷睿处理器微架构就是基于它。严格来说,Nehalem微架构仍然是基于上一代Core微架构的改进,但它的改进是全方位的。计算核心的设计源自之前的核心微架构,并且经过了优化和强化。为了重拾超线程技术,支持睿频加速和SSE4.2,非计算内核的设计变化主要包括三级包容性缓存设计、QPI总线和集成内存控制器。

Nehalem微体系结构采用可扩展的架构,主要是因为每个处理器单元都采用了积木式的模块化设计。其组成部分包括:内核数量、SMT功能、L3缓存容量、QPI连接数、IMC数量、内存类型、内存通道数量、集成GPU、能耗和时钟频率等。这些组件可以自由组合,以满足各种性能要求,如双核、四核甚至八核处理器。

由于这种模块化设计,英特尔可以灵活制造各种差异化的内核,如支持三通道DDR3的Bloomfield内核、支持两通道DDR3的Lynnfield内核和Clarkdale内核。此外,这些内核之间也存在差异,例如它们是否支持超线程和睿频加速技术。Clarkdale还集成了GPU图形单元。

2009年9月,英特尔推出基于Nehalem微架构的Lynnfield处理器,采用LGA 1156接口。Lynnfield和Bloomfield的区别不仅在于内存通道的数量,还在于将PCI-E控制器集成到CPU中,而北桥和南桥的其他功能都集成到了PCH中。主板从三芯片变成了两芯片,形成了现在主板的基本布局。

2010年的Clarkdale只有双核设计,将GPU集成到CPU中,但只是简单的将GPU和CPU封装在一起,并没有真正达到ldquoRdquo一个CPU里其实有两个ldquoRdquoCPU的制造工艺升级到了32nm,而GPU还是老的45nm工艺。它们通过QPI公共汽车连接,通过DMI公共汽车对外连接到PCH。

真正的双核融合:Sandy Bridge

2011年初,英特尔将其微架构升级为新一代Sandy Bridge,真正实现了GPU和CPU的整合,这是一个很大的突破。与Nehalem相比,内核架构也有很大变化,包括:新的分支预测单元、新的Uop缓存、新的物理寄存器文件、256位指令的有效执行、放弃QPI总线改为环形总线、最

AVX指令集的加入是Sandy Bridge最重要的改进,浮点性能大幅提升。新一代的Turbo Boost 2.0技术增强了Sandy Bridge自动提速的灵活性,也可以对CPU进行提速,随着系统负载的不同,协调两者的频率升降,更加智能。

新一代图形核心拥有出色的图形和多媒体性能。由于采用了环形总线设计,L3缓存可以被CPU核、GPU核和system assistant系统代理共享,并且可以在L3中直接通信。GPU主要包括指令流处理器、媒体处理器、多格式媒体解码器、执行单元、统一执行单元阵列、媒体采样器、纹理采样器、指令缓冲区等。与上一代相比,其架构有了很大的改动。

3D晶体管起航:常春藤桥

虽然Ivy Bridge只是Sandy Bridge的改进版,架构也没有太大变化,但对于英特尔来说是一款非常重要的产品,因为这是第一次。

  更强图形性能与更为精确的功耗控制:Haswell

  Haswell是Intel在2013年推出的全新微架构,该架构给人最深刻的印象就是把原来主板上的VRM模块整合到了CPU内部,FIVR调压模块的加入让主板的供电变得简单,并且可以对CPU内部的电压进行更为精确的控制,提高供电效率,实际上Haswell与Broadwell架构的产品是我见过电压最为稳定的Intel处理器。

  指令集方面,Haswell增加了两个指令集,一个是针对多线程应用的TSX扩展指令,另一个是就是AVX指令的进阶版AVX2。还有一点就是从Haswell架构开始Intel的核显开始了模块化、可扩展的设计,就此走上了暴力堆砌核显规格的道路,最高级的核显拥有40个EU,还有大容量eDRAM作为L4缓存,可同时提升CPU与GPU性能。

  其实在Haswell与Skylake之间还有个Broadwell,就是采用14nm工艺的Haswell处理器,不过Broadwell主要用在移动平台上,桌面级的Broadwell就两颗,而且国内没有正式上市所以没啥存在感,这里就不再做介绍了。

  DDR4的时代到来:Skylake

  Skylake可以说是自Sandy Bridge以来Intel最给力的一次升级了,CPU同时升级架构、工艺及核显,内存同时支持DDR3与DDR4,采用了更为先进的14nm工艺使得Skylake在频率提升、性能增强的同时功耗有了明显降低,而FIVR电压控制模块则被取消了,电压的控制也重新回到主板上。

  Skylake处理器在超频上的改进可能让人眼前一亮,因为此前Intel对超频的限制颇多,全民超频的盛况早就不存在了,但Skylake处理器上,Intel虽然会继续限制倍频,但这次的BCLK外频限制没这么严了,外频能轻易超到125MHz以上,外频的解放更有助于极限超频玩家挑战更高记录。

  核显方面,Skylake与Broadwell其实挺相似的,每组Subslice单元依旧是24个EU,但是整体规模变得越来越大了,Skylake最多可以扩展到3组Slice单元,也就是说最多会配备72个EU单元,因此Skylake也多出GT4这个级别的核显。

  小修小补提升能耗比:Kaby Lake

  Kaby Lake只是Skylake的优化版本,主要改善能耗比,然而这些在桌面版的处理器上表现并不明显,桌面版第七代处理器比较明显的区别只是频率高了。

  Kaby Lake虽然都是使用14nm制程,不过Intel说他们对工艺进行了改良,Kaby Lake处理器上使用的新工艺使用了更高的鳍片与更宽的栅极间距,更高的鳍片意味着需要更小的驱动电流,这可减少漏电概率,而更宽的栅极间距这货会降低晶体管密度,这需要更高的电压但是可以降低生产难度,另外更宽的间距允许每个晶体管的产生的热有更多地方扩散,这有助降低内核温度并提升频率,这也是为什么Kaby Lake频率都比Skylake高但功耗则没什么变化的原因。

  GPU方面Kaby Lake的核心与Skylake一样都是Gen 9,不过针对4K视频回放进行了改良,增加了H.265 Main.10、VP9 8/10-bit格式的硬件解码与编码,可大幅降低4K视频播放时的功耗,这对台式机来说可能不算什么,不过对移动设备来说降低功耗等同增加续航时间,这个是相当重要的。

  这几年来Intel LGA 115X平台较有代表性的Core i7处理器规格一览

  近年来LGA 115X平台顶级主板芯片组规格一览

  说真的主板芯片组的变化可能是给消费者更新换代的更大原因,如果说这些年来LGA 115X平台CPU给人的感觉总体差别不大的话,主板更新换代的差别就是相当大了,PCI-E总线从2.0变3.0,存储接口从SATA 3Gbps慢慢进化到SATA 6Gbps到现在最新的M.2/U.2接口,USB接口从2.0到3.0再到现在最新的3.1,这些都是能看得到且相当实在的变化,再加上主板厂商每次都会在主板上加新花样,可以说主板带来的变化更有让人更新换代的冲动。

  测试平台与说明

  这次测试的处理器包括从Core i7-870到Core i7-7700K的六代Intel LGA 115X平台的处理器,Core i7-5775C是稀有品那个就算了,他们会搭配对应的主板,Core i7-7700K/6700K会使用DDR4内存,而其他处理器则使用DDR3内存,显卡采用GTX 1070 FE版,系统使用Windows 10 build 1607,显卡驱动是NVIDIA GeForce 372.70。

  测试项目包括CPU基础性能测试与游戏性能测试,CPU性能测试用的都是基础性能测试软件,而游戏测试包括3DMark Fire Strike基准测试与《文明:超越地球》、《GTA 5》两个游戏,会分别对比CPU默认性能与4G同频下的性能差别,此外还有功耗与温度的测试,由于CPU超频后的电压会随不同CPU的体质而不同,所以只测试CPU默认频率下的功耗与温度。

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