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据最新消息,微软正在紧锣密鼓地为第五代平板的硬件及软件两大部分展开相应的准备工作。令人眼前一亮的是,微软新一代顶级平板的SSD储存空间将增至512GB。虽然微软旗下的Surface Pro 4实力不容小觑,这款平板产品采用有英特尔处理器,辅以16GB内存及256GB存储空间。尽管微软发布这款平板的时间并不太长,但这款产品似乎很快就将失去其地位了。
Surface Pro
此外,Surface Pro 4将搭载英特尔Kaby Lake处理器,因而该平板产品的运算能力及电池续航能力都将大有起色。微软或将为这款平板产品带来USB Type-C 及Thunderbolt 3插口,由于下一代 Surface Pen将配有磁性模块,因而该笔还可实现无线充电功能。值得一提的是,英特尔旗下的 Kaby Lake处理器能够支持原生4K视频,有业内人士猜测Surface Pro 5屏幕分辨率将达到4K水平。
Surface Pro
与此同时,微软或将把指纹识别器内置到其屏幕内(早在多年前该专利就已经浮出了水面)。发布时间方面,这款平板产品或将在明年春季亮相,Surface Pro 5将开箱预载Windows 10 Redstone 3系统,该系统专注于包括HoloLens在内的虚拟现实设备和3D功能。此前消息称,我们要等到明年秋季才会迎来Windows 10 Redstone 3系统,因而事实究竟如何,我们还将拭目以待。
自去年8月份英特尔推出第七代智能酷睿处理器之后,沉寂近十年的AMD在2017年初,正式推出了全新Ryzen架构处理器AMDRyzen7系列。凭借14nm工艺制程、8核心16线程设计、专门针对英特尔七代酷睿的价格对位,以及并不弱于七代酷睿的性能,一时间,Ryzen似乎让人们看到了AMD复兴的曙光。
喧嚣过后,关于七代酷睿与Ryzen究竟谁更强其实依然没有定论,而在全面的客观测试数据发布之前,我们不妨先从技术、架构层面,来了解一下七代酷睿与AMDRyzen到底有何差异?
英特尔七代酷睿桌面级处理器家族
英特尔第七代智能酷睿处理器采用了14nm工艺制程,KabyLake架构。其中酷睿i7、酷睿i5处理器均采用了4核心设计,酷睿i3处理器采用双核心设计。根据定位不同,七代酷睿家族处理器主频从3.0GHz到4.5GHz均有布局,酷睿i7家族三级缓存为8MB,酷睿i5家族三家缓存为6MB,酷睿i3家族三级缓存为4MB,目前三大家族共有处理器十八款,其中最为主力无疑是酷睿i37350K、酷睿i57600K以及酷睿i77700K三颗具备不俗超频能力的处理器。
此外,酷睿i57600(T)以及酷睿i77700(T)处理器也是用户较为常见的选择。
AMDRyzen7桌面级处理器家族
再看AMDRyzen7家族。
首发处理器包括三颗:Ryzen71700、Ryzen71700X以及Ryzen71800X。同样采用了14nm工艺制程。三颗处理器均为8核心16线程设计。在核心线程数上要比主流的七代酷睿处理器更多,同时三级缓存均达到16MB,也要优于七代酷睿平台。不过,Ryzen7三颗处理器的初始主频相对于英特尔七代酷睿主力处理器而言略低,分别为3.0GHz、3.4GHz以及3.6GHz,此外在动态频率(睿频)上Ryzen也明显要比七代酷睿低,此外在对多通道内存的支持上,Ryzen7全系仅支持双通道DDR4内存,另外如果不升级BIOS的话,最高内存频率只支持2400MHz。
了解基本信息之后,我们来看看七代酷睿与Ryzen7之间的差异点到底在哪里?
·同样的14nm,不同的技术积累
首先我们来聊聊制程工艺。
Ryzen之所以被大家认可,很大程度上源自于工艺制程的突破。尤其是在英特尔接连三代处理器都采用14nm工艺之后,这种制程上的追赶在用户眼中似乎更有说服力。
然而,同为14nm工艺制程,七代酷睿与Ryzen之间的技术成熟度有着较为明显的不同。
七代酷睿的Kabylake架构采用全新的14nmFinFET+工艺,特性与性能都与Broadwell时期的14nm不可同日而语,而Ryzen采用的则是授权自三星的14nmFinFET工艺,少了一个“+”,在底层技术上就有了一定的差异。
其实,英特尔早在2015年推出第一代14nm工艺制程时,其芯片密度就远远要高于同代的三星14nmFinFET工艺。而芯片密度与处理器性能强弱有不小的关联。
Kabylake改进的14FinFET+虽然线宽未变,但在性能上按官方说法又有12%的提升(实测大概在10%左右),这样的提升主要体现在七代酷睿主频的全面提升上。如i77700K的睿频频率从6700K的4.2GHz提升到4.5GHz就是最好例证。
晶体管结构图
另外,既然提到了芯片密度,那么就不得不提晶体管。
上图是一张晶体管结构示意图,GATE控制SOURCE与DRAIN的通断,其实也就是计算机二进制“1”和“0”的通断。GATE的宽度越窄,电流通过时的损耗就越低,产生的热量也越低,从而使得功耗变得更低,而GATE的宽度就是我们常说的XXnm。这也就是为什么XXnm数越小,反而功耗越低的原因。
除了通过缩减制程工艺来降低功耗、提升性能之外,单位面积上晶体管的数量也会影响到处理器的性能。而之所以说同为14nm,Ryzen的工艺技术却略显落后的原因,说白了就是在单位面积上,二者集成的晶体管数量有较大差异,从而对性能强弱产生了影响。
此外,AMD自K7以来处理器的整数和浮点执行资源是分离式的,Ryzen也不例外,有各自独立的调度器和执行流水线。本次为了让Ryzen7系列处理器的主频达到现有水准,AMD也不得不通过拉长执行流水线深度的方式来实现,这种做法虽然便于拉升主频,但较长的流水线深度对于乱序处理器而言,在遇到分支预测失败的时候,需要整个流水线清空,20级流水线的分支预测惩罚会达到20个周期。
根据相关测试数据可以了解到,Ryzen的分支预测惩罚在17到21个周期左右,KabyLake是16到20个周期,Broadwell是15到21个周期。总体来说Broadwell的分支惩罚普遍更低些,大概是15个周期左右,KabyLake略高,为17个周期左右,Ryzen的预测惩罚值普遍在19个周期左右,最终这种影响会体现在核心效率上,这也是为什么Ryzen在单核、双核应用上不如七代酷睿的主要原因。
Ryzen处理器微架构示意图(图片来自WiKiChip)
此外,AMD此前在技术层面给出了一些回应:锐龙系列处理器由两个CCX结合而成,而在Zen架构之中,通常认为的L3高速缓存并非最后一级高速缓存(LastLevelCache,LLC),这16MiBL3是由两块分离的L3高速缓存组成,两个CCX之间不存在统一的L3高速缓存。两个独立的CCX之间采用了InfinityFabric进行连接。
CPUComplex(CCX)结构示意图(图片来自WiKiChip)
InfinityFabric由两部分组成,分别是ScalableControlFabric和ScalableDataFabric,其中ScalableDataFabric是用于联通AMD处理器和存储器的数据总线,RYZEN7互联两个CCX的就是ScalableDataFabric,其频率和内存时钟频率一样,例如搭配DDR4-2400的时候,SDF的频率就是1200MHz,而其SDF带宽为22GiB/s,并不算高,所以导致Ryzen7的8个内核不能像Boardwell-E那样直接让缓存数据互相通讯,因为延迟与较低的带宽,所以致使两个不同CCX的内部内核通信无法达到单一CCX内部那样高效。(英文原文详见:WiKiChip)
·内存兼容性差异明显
除了底层架构存在一些效率上的差异之外,七代酷睿与Ryzen在内存兼容性上也有较为明显的差异,这在Ryzen上市之后用户的反馈中有着较为普遍的体现,如图:
AMDRyzen正式售卖之后,用户发现其对多通道内存的支持上存在缺陷,而从AMD官方的规格表中也可以看到,Ryzen全系只支持双通道内存,这对于不少发烧级用户来说就显得比较憋屈了。
此外,Ryzen对于高频率内存的兼容性也存在问题,平台发售初期,超过2400MHz以上频率的内存会导致蓝屏现象频发,而在推出BIOS更新之后,最高虽然可以支持3200MHz内存,但由于自行刷BIOS的风险较高,所以不建议普通消费者自行刷BIOS。
·功耗高主频低
高功耗与低主频也是Ryzen与七代酷睿较为明显的差异之一。
从上面的表格不难看出,Ryzen7系列处理器的功耗普遍比七代酷睿高,1800X与1700X都达到95W,1700为65W;而i77700K、i57600K为91W,i37350K为60W。然而Ryzen7系列无论是基础频率还是动态频率,都要明显低于七代酷睿,同时能够达到现有频率,也是在付出拉长执行流水线深度的代价下才达到的,而对于拉长执行流水线深度所产生的不利影响,我们在之前已经详细阐述过了,就不再赘述。
此外由于架构、制程技术不够先进,Ryzen在功耗与性能平衡点上只能把频率控制在3.0GHz-3.6GHz之间,如目前的旗舰级产品Ryzen1800X处理器基础频率只有3.6GHz,如果频率再向上拉升,那么Ryzen的功耗就很难得到控制,从而会引发更多潜在问题,而如果没有通过拉长执行流水线深度来拉升主频的话,那么Ryzen能否保证现有频率也存在疑问。
·超频体质Ryzen不及七代酷睿
最后我们再聊聊超频。
英特尔七代酷睿相对于AMDRyzen的最明显的优势除了主频,就在于超频。一方面,七代酷睿通过底层架构优化(见下图),对BCLK结构进行了调整,从而使得超频更具稳定性;另一方面,在将AVX2指令集优化之后,彻底解决了前两代酷睿超频不稳定、卡死的问题,从而使得第七代酷睿i37350K就能够在风冷散热的情况下,较为轻松的从4.2GHz站上4.8GHz,甚至最高能够达到5GHz或5.1GHz,而AMD位于旗舰地位的Ryzen1800X3.6GHz超4GHz而言,超频幅度领先非常明显。
如果从超频体质角度来看,Ryzen7系列处理器与七代酷睿有着较为明显的差异。
英特尔对第七代酷睿超频做了底层架构上的优化
·结语
虽然AMDRyzen在架构先进性上与英特尔相比存在一定的差距,但是AMD通过提升核心数量、保证较高水平的基础频率、再加上一定的动态频率提升,使得Ryzen7在实际应用中的能效比与七代酷睿有了一战之力。
不过,为了保证现有频率,以及多核性能,AMD也不得不通过拉长执行流水线深度的方式来实现,这多少会对处理器效率产生一些影响,可见,虽然同为14nm工艺制程,但英特尔依然保有技术上的领先优势,Ryzen想要彻底赶超并战胜英特尔,还有较长的路要走。
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