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cpu核心效率天梯图
日期:2021-09-07 13:41:12 来源:头条 作者:小虫站长 次浏览
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摘要:intel和AMD哪家处理器更好?这个问题换个说法:酷睿十一代约ZEN3打架,谁赢了? (这样就把时间点限制在当下,未来哪家厉害,此文不作猜测)

  前言

  intel和AMD哪家处理器更好?

  这个问题换个说法:酷睿十一代约ZEN3打架,谁赢了? (这样就把时间点限制在当下,未来哪家厉害,此文不作猜测)

  注:ZEN3对应Ryzen 5000系列,属锐龙四代。

  对比处理器的优劣,不能看表面上能堆砌多少个核心,要深入到本质里,即看IPC谁更高。

  IPC(Instruction Per Clock)的本身定义是“CPU每一时钟周期内所执行的指令多少”,体现了CPU微架构的设计能力。

  通俗地说,IPC就是核心效率,此文我们就在“相同的核心数量、相同的线程数量、相同的频率“这个三个“相同”的基础上,让酷睿十一代和ZEN3来一场公平的较量。

intel和AMD处理器哪家好?比CPU天梯图更高级的是核心效率天梯图

  正文

  CPU“更先进”,更“科幻”的较量,如果只有两场比赛,那么一定是“制程”和“微架构”。

  这二者是有一定联系的。更好的制程,能让微架构实现“更深(deeper)、更宽(wider)、更智能(smarter)”的目标,进而有更高的IPC。

  第一场:制程之战

  目前的制程数值,不能反应真实水平。

  早期的半导体制程用栅极宽度来描述,但并不是强制性标准。台积电营销负责人曾说,从0.35微米(350nm)开始,所谓的工艺数字就不再真正代表物理尺度了,7nm仅是一种行业标准化术语而已。至于这个7nm、10nm、14nm到底是采用什么标准计算出来的,站长没查询到资料。只能说,各家的标准根本不一样。打个比喻:到市场买肉,有的标注20元/磅,有的是40元/公斤,20元的不一定就便宜,因为衡量的标准不同。

  英特尔建议以晶体管密度(MTr/mm2,每平方毫米的百万晶体管数)来作为定义工艺节点的指标,可惜的是,目前在具体产品的销售中并没有引用“晶体管密度”这一指标,仍然采用7nm、10nm等“术语”,仅从数字大小看就容易误判。

  酷睿十一代(移动版Willow Cove架构)采用的是intel 10nm工艺,其晶体管密度为每平方毫米1.008亿个。

  酷睿十一代(桌面版Cypress Cove架构)采用的是intel 14nm工艺,晶体管密度0.4467亿个。

  ZEN3采用的是台积电7nm工艺, 晶体管密度为每平方毫米0.965亿个。

  由此可见,intel 10nm比台积电7nm还高一点点,基本上算个平手。

intel和AMD处理器哪家好?比CPU天梯图更高级的是核心效率天梯图

  第二场:核心效率之战

  站长选取的研究样本如下:

  酷睿一代:i7-920

  酷睿二代:i7-2600K

  酷睿三代:i7-3770、i7-3770K

  酷睿四代:i7-4770、i7-4770K

  酷睿五代:i7-5775C

  酷睿六代:i7-6700、i7-6700K

  酷睿七代:i7-7700、i7-7700K

  酷睿八代:i7-8700K

  酷睿九代:i7-9700KF、i9-9900KF

  酷睿十代:i5-10600KF、i7-10700KF

  酷睿十一代桌面版:i5-11600KF、i7-11700K

  酷睿十一代移动版:i7-11800H

  挖掘机系列:A12-9800

  锐龙一代(ZEN):R5-1500X、R7-1800X

  锐龙二代(ZEN+):R5-2600X、R7-2700X

  锐龙三代(ZEN2):R5-3600X、R7-3700X

  锐龙四代(ZEN3):R5-5600X、R7-5800X

  锐龙四代移动版(ZEN3):R7-5800H、R9-5900HX

  在具体计算上,IPC是没有一个确定值的。站长采用的办法是单核以CINEBENCH为主,多核以3DMARK FS和TS CPU成绩为主,通过一定的算法得到下图,这样的结果能符合大多数应用场景,也能和两家官方公布的各代提升比例基本吻合。

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  上图解读

  如果把CPU看做金庸小说里的侠客,IPC就相当于内功。

  在农机时代(2011年10月~2017年2月),AMD没有还手之力。

  AMD于2011年10月推出了“推土机”处理器架构,后来又陆续发布打桩机、压路机和挖掘机架构,一直到2017年2月第一代ZEN发布的这一个时间段,俗称“农机时代”。 这一时期对AMD来说是悲伤的时光,内功十分可怜,连酷睿一代都打不过,遇到酷睿二代直接被打飞。

  锐龙一代(ZEN架构)是个转折点, 一步登天超过酷睿五代,锐龙二代(ZEN+)距离当时竞争对手酷睿八代仅有一步之遥,接着在锐龙三代(ZEN2)实现了对英特尔的超越。

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  酷睿八、九、十代(注2)的核心效率没有提升

  英特尔这边,第七代提升极小,第八九十代都是原地踏步,眼睁睁地看到AMD从后面超过去。

  说到这有点读者非常疑惑,不是都说第八代提升最大的吗?

  这是两个概念,第八代是“提升了核心数量”,并不是我们这里讨论的“提升核心效率”,二者是完全不同的概念。核心效率是可以理解为在相同的核心数量、相同的线程数量、相同的频率这“三个相同”的基础上,对比谁更厉害。

  第九代改进很小,配不上“跨代提升”这个词语。

  第十代桌面版效率也没有提升。把第八代的i7做一番改动,就成为第十代的i5。例如:i5-10500可以看做是i7-8700小改而来,二者仅频率上有些细微差异。当然,十代的部分型号也加入了一些新技术,如睿频3.0,这和IPC没什么关系。

  注2:第十代酷睿移动版有两种微架构,Comet Lake和Ice Lake,此图仅包含桌面版,移动版Comet Lake效率没变,移动版Ice Lake有提升但未纳入对比范围。

  注:酷睿代数划分,可参考文章酷睿1~12代的区别

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  决战紫禁之巅,酷睿11代 VS 锐龙4代(对应锐龙5000系列)

  两大高手飞来飞去,刀光剑影,谁赢了?

  在桌面版,锐龙4代胜利,核心效率比酷睿11代高3%

  在移动版,酷睿11代胜利,比锐龙4代高2%

  注:这个结论为个人研究,非权威定论。站长对核心效率天梯图的数值进行了交叉验证和校对。

  之所以出现这样的结果,其根本原因在于:

  酷睿11代有两种微架构,桌面版采用的是Cypress Cove架构(14nm),移动版是Willow Cove(10nm),Cypress Cove不是简单地把Willow Cove改用14nm工艺生产所用的代号,因为空间有限,放大后刻不下,Cypress Cove肯定是有简化的,反应到效率上,就无法达到Willow Cove的高度。

  结束语

  看人不能只看外表,要看内在的人品。处理器也是一样,不仅要看外表有几个核心,更要看内在的“核心效率”高不高。学会看IPC,普通用户就能取得从“小学生”到“中学生”的进步。在选购电脑时,看核心效率天梯图,比看CPU天梯图更有意义。

  从微架构看,intel暂时还有微弱的优势。两大高手约定,明年之夏,华山之巅,酷睿十二代和ZEN4将再来一场“IPC世纪大战”。

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