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多线程性能爆涨41%

13代英特尔酷睿继续挤爆牙膏

文/ 王健鹏
前言 去年的这个时候,英特尔发布了革命性的混合构架12代处理器,吹响了处理器技术路线上的反击号角。过去一年中,英特尔凭借先进构架带来的性能暴涨,带动了从台式机、笔记本到数据中心产品线的全面增涨,而且在2月份的投资者大会上,英特尔CEO帕特·基辛格做出了“2025年在晶体管的每瓦性能上再度领先业界”的预期,可以说,在CPU产品路线上越来越顺风顺水的英特尔,已经把握住前所未有的转型增长机遇。

正是英特尔在产品路线上的进展顺利,研发代号为Raptor Lake的13代酷睿台式机处理器也在2022年10月底如约而至,我们也拿到了英特尔在13代酷睿Raptor Lake-S系列台式机处理器的第一手信息。

 

 

2022年,是英特尔酷睿推出的第16个年头,过去的12产品,英特尔基本掌握了PC产业链顶端的话语权,13代酷睿,将进一步巩固12代酷睿高性能混合构架打下的良好口碑,进一步推出PC性能的大幅增长。据了解,Raptor Lake-S依旧采用Intel 7制造工艺,英特尔目前称之为改良版的Intel 7,按产品路线推算,它将是采用极紫外光刻(EUV)技术Intel 4前的最后一代Intel 7产品。在其之后,英特尔下一代的产品研发代号将命名为Meteor Lake/Arrow Lake,依旧会延续混合构架,通过集成AI性能和GPU,进一步推进其在XPU产品策略上的布局。

 

 

和过去一样,13代酷睿依旧会覆盖台式机和笔记本,在台式平台上提供35W、65W和125W的产品,在移动平台上提供U、P、H和HX系列产品。英特尔首先披露的,则是台式平台125W产品中最强的i9-13900K。

 

 

在再及具体产品之前,我们不妨来看看13代酷睿最突出的13大特点:可以看到,13代酷睿在12代酷睿的基础上大幅提升其核心数和睿频频率,并进一步提升了L2缓存;芯片组向后兼容,保证了老主板的通用性;在内存支持上,13代酷睿并没有走得过于极端,还是同时提供了对DDR4和DDR5内存的支持(按12代酷睿的经验,应该在不同等级的主板上进行区分);另外,XMP超频套件得以延续,而XTU超频套件则进行了可视化革新,调节单个核心更为方便。

 

 

性能是大家关注的焦点,i9-13900K相对12900K,IPC在单线程上有15%的提升,多线程上更是达到了惊人的41%,DDR5内存,最高支持5600MT/s的规格,并有70+的游戏和60+的内容创建应用针对13代酷睿进行了深度优化和调优适配。

 

 

具体到产品上,我们可以看到i5-13600K的核心数增加了4个,线程数增加了4个,最大睿频频率也突破了5GHz,达到5.1GHz,同时,i7-13700K也增加了4核心4线程,最大睿频频率达到5.4GHz;最令人兴奋的是,i9-13900K增加了8核心8线程,最大睿频频率达到前所未有的5.8GHz。

 

 

事实上,i9-13900K增加的8个核心均为能效核(E-Core),这样使得能效核总数翻倍,从而使其拥有8P-Core、16E-Core,共24个核心、36个线程。不仅如此,英特尔还为i9-13900K的每个P-Core和每组E-Core(4个)增加了近一倍的L2缓存——由以往的1.25MB提升到2MB。很明显,英特尔在12代酷睿的应用中充分感受到E-Core在多种场景应用下的优势,通过增加E-Core提升的性能增量是相当明显的。所以IPC的提升主要就得益于“更高的频率、更多的E-Core和更大的L2缓存”三方面。

 

 

再来看看13代酷睿整体平台有哪些进阶:除了刚才所述的,13代酷睿平台不出意外支持雷电4接口;支持支持16条PCIe 5.0通道和4条PCIe 4.0通道,可以说为更多的PCIe 5.0设备作好了准备;内存上同时兼容DDR5 5200MT/s和DDR4;在提升L2缓存同时,L3缓存也同时得到提升。值得留意的是,跟13代酷睿配套的芯片组升级到700系列,最高的依旧是Z790的型号,该芯片组最多支持20条PCIe 4.0通道,比上一代增加了8条,具备更好的扩展性。

 

 

之前我们用得很顺手的超频套件XTU,如今则拥有基于每一个核心的可视化超频界面,依旧提供了方便新手超频的一键超频功能,不仅如此,XMP也升级到了3.0,可提供更多的超频选择(自动调整频率、电压),并保存5组超频设置。

 

 

回到具体应用中来看i9-13900K的性能提升,相对可以i9-12900K,看到以上32款主流游戏中超过一半的都拥有5%以上的提升,最高的《英雄联盟》甚至拥有24%的性能提升。

 

 

在与竞品的比较中,i9-13900K稳超R9-5950X,甚至在大多数游戏中,也超过了额外堆叠了64MB 3D V-Cache的R7-5800X3D。包含《全面战争:战锤3》《使命召唤:现代战争 2》等游戏大作和应用了Nitrous引擎技术的《Ara: History Untold》等游戏,都在13代酷睿的高线程数支持下拥有更加出色的帧率表现。

 

除了游戏本身之外,拥有更多E-Core的13代酷睿在多任务处理上的性能更加出色,比如边玩游戏边直播推流,或者通过Adobe Media Encorder转码,均能够保持前台和后台运行的足够流畅度。

 

 

在内容创作方面,i9-13900K在Photoshop、Premiere Pro、After Effect这些创作类软件时,拥有大幅依靠R9-5950X的表现,在Autodesk这样的建模软件中,甚至拥有69%的性能超越。

 

 

在前台使用Adobe Photoshop进行批量图片处理时,后台使用Adobe Media Encoder进行视频转码,i9-13900K比上代领先了27%;而在同时使用Blender渲染和Unreal(虚幻)引擎做游戏编辑时,i9-13900K比上代领先了34%,这是由于CPU异构设计下合理进行任务分配带来的增益,P-Core和E-Core在前后台在硬件调度器的机制下均得到合利的使用。

 

 

英特尔还披露,i9-13900K在上市后将成为“拥有地表最强的超频能力”的CPU,在液氮极限冷却条件下,其性能核的频率可超过8GHz,DDR5内存速度超过10000MT/s,而基于12代水冷系统下,i9-13900K也能获得更高的超频频率,DDR5内存也能突破6600MT/s。

 

 

进一步解读Raptor Lake的内核构架,Raptor Lake采用了经过优化的Intel 7制造工艺,通道迁移率得到了非常显著的提升,从性能维度来看,它甚至可以被称为“Intel 6”,为维持产品路线的一致性,它还是保留了Intel 7的命名。Raptor Lake的单核性能提升主要依靠其性能核,在前代Golden Cove Core的基础上,Raptor Lake内核改进了“速度路径”的设计,从而获得600MHz的频率提升。需要指出的是,频率提升有一部分建立在出色的电压和频率曲线甚至上,它可以在更低电压下达到与Alder Lake(12代酷睿)相同的频率,比如在50mV的电压下,Raptor Lake可获得高于Alder Lake 200MHz的频率。

 

Raptor Lake在提升L2缓存的同时,采用了更加智能的动态预读取方法,利用机器学习进行实时数据遥测,实现了数据更精准的预抓取。这一变化在Photoshop、Premiere Pro、After Effect应用场景中能够带来4%的性能提升,在某些测试情况下,甚至性能增益甚至能达到16%。

 

 

能效核的改进主要体现在内核数和L2缓存的倍增,可以看到,在性能核频率提升的同时,能效核也增加了600MHz频率,最大睿频频率达到4.3GHz,不论在频率还是在IPC上,它都已经超过了14nm的初代Sky Lake核心性能,而且功耗上却领先了很多。值得一提的是,新的E-Core改进了预读取的算法,仅这方面就获得了7%的性能提升。

 

 

内存上我刚才已经提及,需要说明的是,它在1DPC上最高可达5600MT/s,2DPC上最高可达4400MT/s,内部总线速率也进一步提升,最大睿频频率可达5GHz,相当于提升了500MHz。这样的改进明显降低了数据读取延时,对游戏类的应用场景增益较大。整个内存方面,约能带来5%的性能提升。

 

 

进一步解读单核和多核在IPC提升的构成,可以看到新的制造工艺、新的电压频率曲线在单核性能提升上的贡献最大;而多核性能上,线程数量的增加贡献最大,稍次的是新的制造工艺带来的增益,再接下来是缓存提升带来的贡献。

 

 

在能效比上,i9-13900K仅需要65W便可获得i9-12900K相同的性能,仅为其功耗的四分之一,如果两者都达到LP2的状态,那么253W的i9-13900K就拥有超过241W的i9-12900K 41%的性能提升。这从另一方面也可以印证,虽然依旧被命名为Intel 7制造工艺,但Raptor Lake的性能、能耗比等各方面均是进步非常明显的。

 

 

软件方面,英特尔的硬件调度器更新了线程类别边界,引入了机器学习机制,可以更好理解前端应用使用情况以及后端程序运行情况。同时与Windows 11 22H2版的契合度更好,后台调度的解决率更高。在调度效率提升的同时,英特尔还在积极扩展与ISV的合作,刚才提及的70+游戏和60+的内容创作应用均满足新的硬件线程调度机制。值得一提的是,13代酷睿将在移动引入全新的核心休眠技术Dynamic Tuning Technology,这项技术也将在CES 2023发布13代酷睿移动端平台时与大家见面,相信它能大大弥补移动平台的续航能力。

 

 

最后,我给大家贴出英特尔在ON技术创新峰会发布的6款13代酷睿Raptor Lake-S系列台式机处理器的具体信息,它们包含三款包含集显的K系列处理器和三款不含集显的KF系列处理器,以上全部为未锁屏版本。

 

写在最后:

从整体来看,Raptor Lake虽然依旧使用Intel 7的制造工艺命名,但在核心性能、缓存、能耗比都进行进行了多项实实在在的创新,看似延续了Alder Lake的架构,但它所展现出的代际性能差,比如多线程41%的IPC提升,完全可以视为在继续牙膏挤爆的节奏。不仅如此,Raptor Lake极大弥补了前代在真实应用场景中暴露出的问题,同时又兼顾了平台的兼容性,尤其在超频能力上,超越了以往各家的CPU表现。完全可以说是一代对得起消费者的新平台。

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