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    架构变革性能飞跃 英特尔12代酷睿解析

      [  中关村在线 原创  ]   作者:Y

    2021年10月28日0点01分,英特尔正式解禁第12代桌面级酷睿处理器,不过相关性能测试要等到11月4日才能放出,敬请期待!

    架构变革性能飞跃 英特尔12代酷睿处理器解析

    架构变革性能飞跃 英特尔12代酷睿处理器解析

    以下是英特尔12代酷睿桌面级处理器首发阵容。

    架构变革性能飞跃 英特尔12代酷睿处理器解析

    对于英特尔而言,第12代酷睿处理器意义非凡,这主要体现在四个方面:

    首先,这是第一次在同一SoC架构下,实现了包括台式机、笔记本等所有平台的覆盖。

    其次,12代酷睿处理器架构实现全面变革,基于Intel 7工艺制造、全新的混合架构设计,以及性能核、能效核,Intel Thread Director技术(线程调度器),都使12代酷睿与以往与众不同。

    第三,全新设计的核心和混合架构为12代酷睿处理器带来了大幅度的性能提升,性能核在相同频率下,性能表现比11代酷睿处理器提升19%。

    第四,能效核带来了多线程性能层面的大幅度提升,同时还可以更加有效地利用芯片面积,并降低功率。

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    正是因为这些新特性,英特尔将12代酷睿再次定义为“世界上最佳的游戏处理器”。此外,12代酷睿处理器从底层设计着手,满足了超频需求,可以提供更好的超频体验。而针对内容创作方面的应用,则针对多线程性能响应进行大幅提升。而在创新技术方面,英特尔12代酷睿平台率先推进了DDR5和PCIe 5.0技术落地,这使得12代酷睿整个平台的性能得到全面跃升。

    此外需要明确的一点是,英特尔P-Core与E-Core的设计,与ARM架构的大小核设计有比较明显的区别。英特尔的P-Core与E-Core设计并不像ARM那样的一个核专门为了省电,一个核专门为了效能。而是让每个核心都达到最高效能,并增强多线程能力。事实上,12代酷睿E-Core的效能要优于10代酷睿Comet Lake,因此其虽然被称为能效核,但性能并不弱。

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    英特尔12代酷睿处理器结构示意

    接下来,我们一起看看英特尔12代酷睿这些新特性,究竟为新一代平台带来了怎样的改变?

    其实在此之前,英特尔已经在8月份举办的架构日活动上详细披露了12代酷睿基础架构相关技术信息。简单来说,12代酷睿是基于全新的x86指令集的、混合架构设计思路所打造的新一代处理器,它与过去11代酷睿处理器在底层设计上完全不同。

    首先,英特尔为12代酷睿处理器引入了P-Core,也就是性能核。它基于全新的Golden Cove微架构设计,专注于提升单线程处理能力。

    其次,英特尔为12代酷睿处理器引入了E-Core,即能效核。它基于低能耗高性能的Gracemont架构打造,该架构使得E-Core具备更强的多线程吞吐和承载能力。

    基于这样的设计理念,在12代英特尔酷睿产品上,P-Core主要负责游戏以及重负载生产力软件应用,同时英特尔通过进一步优化,使其可以更好地承载这些应用,提供高效的性能体验。

    而E-Core则通过增加多线程吞吐,使其更多承载后台应用程序和管理,从而可以降低系统后台程序中断前台的处理。

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    而为了使这种异构组合更好的融合在一起,英特尔使用了混合架构设计,实现了P-Core和E-Core对单线程、多线程以及真实应用场景的真实处理性能的提升。同时,英特尔在混合架构之下对缓存进行了扩容,在增加了P-Core的二级缓存和E-Core的每核二级缓存的情况下,英特尔同时在共享L3智能缓存上也进行了增强和扩容。根据不同的核心数,英特尔12代酷睿处理器L3智能缓存最高提高到30MB,有效提高内存数据量、降低延时。

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    近年来,英特尔在处理器革新方面更加注重整个平台的性能提升,因此率先引入了PCIe 5.0以及DDR5内存规格。通过PCIe 5.0这一全新的I/O接口,可以进一步提高独立显卡以及SSD的吞吐能力,在游戏、视频特效、AI加速等方面,打通了数据吞吐的性能瓶颈,让CPU和GPU更好地发挥数据处理能力。

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    DDR5内存规格则会进一步提高内存速度和带宽,为需要大量数据处理的大型生产力软件带来大幅效能提升。同时,DDR5更好的超频能力,使其应对重负载任务时更加游刃有余。

    在混合架构设计层面,亟需解决的问题就是如何能够让线程可以跑到对应的核心数上。也就是让重负载的单线程运行到P-Core上,而多线程以及后台线程可以运行到E-Core上。为此,英特尔研发了“Intel Thread Director技术”,即英特尔硬件线程调度器。

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    线程调度在异构架构核心上并不罕见,如现如今的智能手机设备的SoC都存在线程调度技术。英特尔硬件线程调度器的领先之处在于,它实现了纳秒级别的Runtime指令监控,而且英特尔与微软合作,可以把Runtime状态及时反馈给操作系统。如此一来,打破了原有的操作系统和CPU之间的简单的线程管理模式,而是提供了更加精细化、更加合理、智能化的线程调度。尤其是在Windows 11系统上,率先实现了能够支持英特尔硬件线程调度器的全新的线程管理机制,因此12代酷睿Alder Lake平台在Windows 11系统下整体性能表现更加优异。

    与12代酷睿桌面级处理器一同而来的,还有全新的600系芯片组,对应的Z690芯片组提供了全新的功能集。其特性主要包括:

    第一,芯片组PCIe升级到PCIe 5.0,配有原有的PCIe 3.0,共交付28条PCIe通道,极大地丰富了外设连接。

    第二,芯片组和CPU之间的DMI升级到DMI 4.0,提供了更高带宽,确保芯片组和CPU之间有更好的高速连接,也为整个平台外设数据传输提供了更高带宽。

    第三,600系芯片组全面集成Wi-Fi 6E,从而提供了更高级别的无线网络传输。

    第四,通过VMD,可以更好的在PCIe下进行设备管理,同时可以灵活进行设备组合管理,并提供给用户更容易使用的全新的设备管理。

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    总体来说,英特尔12代酷睿在架构和制造工艺方面有了全新突破,同时在平台性能、功能、体验方面有了诸多新的进展,包括全新开发的11项技术和功能以及另外2项功能的增强。

    了解了12代酷睿基本信息之后,我们再来看看12代酷睿的性能表现。以下所有测试数据均基于12代酷睿i9-12900K进行测试。

    酷睿i9-12900K是12代酷睿家族中的旗舰型号,它提供了卓越的游戏性能。对于英特尔而言,它是目前全球最强的游戏处理器。此外在内容创作性能方面,12代酷睿相对于11代也有了非常明显的性能提升。

    在基础性能表现上,12代酷P-Core与11代处理器核心相比,在同频率下提升19%,这一测试数据是基于SPEC CPU  2017、SYSmark、WebXPRT、PCMark和GeekBench这些通用Benchmark的综合测试结果而来。

    那么12代酷睿在实际应用中的表现如何呢?首先来看看游戏测试:

    英特尔官方测试对比了11代酷睿i9-11900K和AMD锐龙9 5950X处理器,内存均选用64GB容量,12代酷睿选用DDR5内存(可向下完美兼容DDR4),11代酷睿和锐龙9因为不支持DDR5,因此选用了DDR4内存。操作系统为Windows 11 Pro,分辨率均为1920×1080,显卡选用了RTX 3090,游戏画质均为最高画质。

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    在多个游戏测试中,除了《古墓丽影:暗影》游戏帧数略低3%,《孤岛危机:复刻版》持平之外,其它七款游戏全面领先,幅度从8%到30%不等。综合性能提升取几何平均值来看提升了13%。

    此外英特尔还表示,上述测试都已经在12代酷睿+DDR4内存下进行了测试,总体表现依旧是12代酷睿处理器全面领先。

    接下来再看内容创作方面的性能表现。

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    Adobe应用方面,英特尔对比了12代酷睿i9-12900K和11代i9-11900K的PugetBench性能(这是业界在高端PC上非常常见的测试程序,它实际上直接调用的是Adobe Premiere Pro做视频编辑处理),测试结果为12代酷睿领先32%。中间的测试项为PugetBench调用Adobe Lightroom Classic做大量图片处理,性能提升36%。右侧测试项为Adobe内建的性能测试程序After Effects Pulse Benchmark,这项测试会充分利用核数和线程数资源来做视频处理,12代酷睿性能比11代整整翻一番。

    由此可见,12代酷睿混合架构为其带来了非常明显的IPC提升,单线程和多线程性能通过E-Core和P-Core完美展现了出来。

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    12代酷睿之所以能够获得性能体验上的突破,除了自身性能增强之外,最为重要的原因还包括软件优化。

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    以《杀手3》这款游戏为例,针对12代酷睿全新架构,英特尔与游戏厂商合作,对游戏引擎进行了深度优化,使其能够与硬件线程调度器完美配合,从而让《杀手3》这些着重于单线程性能核的应用,可以非常有效的调用P-Core,从而达到更好的性能。

    以《骑马与砍杀》为例,它对于多线程性能更加依赖,因此英特尔与游戏厂商合作,将其优化到尽可能多的利用到整个12代核上的所有的P-Core,同时在需要的时候用到E-core,并在P-Core和E-Core的调用之间实现完美协调和组合, 让《骑马与砍杀》这样的多线程游戏更好的调用12代酷睿处理器的硬件和线程管理资源。 

    而针对生产力应用,英特尔也与Adobe、Autodesk等软件厂商合作,优化相应软件在12代酷睿平台上的表现。

    正是因为从硬件到软件全方位提升和优化,英特尔12代酷睿处理器才能够再次迎来性能层面的再次飞跃。英特尔12代酷睿处理器的性能测试部分要等到11月4日才能放出,届时12代酷睿也应该会同步上线开售,敬请期待!

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