- 2013-5-31 15:34:21
- 类型:原创
- 来源:电脑报
- 报纸编辑:王宇
- 作者:
每一年Intel的处理器更新都能够吸引很多用户的关注,最新的22nm Haswell当然也不例外,虽然Ivy Bridge才发布了一年多一点,但Haswell已经迫不及待地要登上历史舞台了。作为一款全新架构的产品,Haswell的处理器性能更强,核芯显卡性能全面提升,而且再次开启了外频调节,这些是否能为Intel赢得更大的市场?同时其超频能力是否能带给我们新的惊喜?下面,我们就用一系列测试来解答这些问题。
新核心 新旅程
Core i5 4430工程样品处理器
Core i7 4770K工程样品处理器
去年年初登场的Ivy Bridge处理器,以其优秀的架构和22nm的制程征服了很多用户,迅速成为了市场的主流,同时也让用户对其下一代产品Haswell充满期待。我们知道,基于Intel的Tick-Tock的交替发展战略,今年发布的Haswell其架构有明显的调整,但仍然采用更加先进的22nm制造工艺。
作为全新发布的第四代酷睿家族的产品,Haswell核心的Core i7 4770K相对于上一代的Core i7 3770K来说,宏观变化并不太大,依然是4核心8线程,三级缓存也是8MB,默认频率也是3.5GHz,不过接口从LGA 1155变成了LGA 1150,原来的主板已经不能用了。
从细节上来看,Haswell的变化还是相当大的,且不说架构,Core i7 4770K保留原有的睿频加速技术、AVX/AES指令集和双通道内存架构之外,还加入了AVX 2指令集,同时将VR(电压调节器)整合到处理器内部,其核芯显卡也升级到了Intel HD Graphics 4600,新核芯显卡的OpenCL支持明显改进,据称性能可以达到GeForce GT640的水平,我们后面将对此进行验证。
全新发布的Haswell还是分为Core i7/i5/i3、赛扬、奔腾等系列,Haswell和Ivy Bridge的Core i7/i5采用同样的核心/线程数设计——Core i7为4核心8线程设计,而Core i5则为4核心4线程。
主流Haswell处理器规格表 | ||||||
型号 | Core i7 4770K | Core i7 4770 | Core i5 4670K | Core i5 4670 | Core i5 4570 | Core i5 4430 |
频率 | 3.5GHz | 3.4GHz | 3.4GHz | 3.4GHz | 3.2GHz | 3.0GHz |
制程 | 22nm | 22nm | 22nm | 22nm | 22nm | 22nm |
二级缓存 | 4×256KB | 4×256KB | 4×256KB | 4×256KB | 4×256KB | 4×256KB |
三级缓存 | 8MB | 8MB | 6MB | 6MB | 6MB | 6MB |
核心数 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 |
线程数 | 8 | 8 | 4 | 4 | 4 | 4 |
核芯显卡 | Intel HD Graphics 4600 | Intel HD Graphics 4600 | Intel HD Graphics 4600 | Intel HD Graphics 4600 | Intel HD Graphics 4600 | Intel HD Graphics 4600 |
核芯显卡最高频率 | 1.25GHz | 1.25GHz | 1.25GHz | 1.25GHz | 1.25GHz | 1.25GHz |
接口 | LGA 1150 | LGA 1150 | LGA 1150 | LGA 1150 | LGA 1150 | LGA 1150 |
内存架构 | DDR3 双通道 | DDR3 双通道 | DDR3 双通道 | DDR3 双通道 | DDR3 双通道 | DDR3 双通道 |
睿频 | 最高3.9GHz | 最高3.9GHz | 最高3.8GHz | 最高3.8GHz | 最高3.6GHz | 最高3.2GHz |
TDP | 84W | 84W | 84W | 84W | 84W | 84W |
Haswell架构分析
Core i7 3770K(左)与Core i7 4770K采用接口差异不大,但电容排列方式大不相同
从整体架构来看,Haswell的改变还是相当巨大的。从处理器角度说,首先,Haswell整合了VR(主板供电模块),采用PowerCell架构设计,降低了主板的供电设计难度,进一步提高了供电效率,并优化了供电的可控性、稳定性和能效,为节能控制和超频提供了更大的提升空间。其次,Haswell引进了类似甲骨文、IBM等服务器CPU的TSX事务内存组件,简化了多核编程、优化了多核处理的性能,让未来核心数的增加能带来更明显的性能提升。再次,Haswell新增了C7待机模式,最低电流只有0.05A,并且待机频率由1.6GHz缩减到800MHz,节能降温效果更明显。最后,Haswell拥有更灵活的外频调整,有几档外频可选,可自由调节, K系列Haswell的最高倍频从56提升到了80,让液氮超频玩家有机会挑战更高的极限频率。
从核芯显卡角度说,Intel HD Graphics 4600系列核芯显卡的加入,也大大提升了整合显卡的性能。从Haswell开始,核芯显卡不再只限于两个档次,而是变成了5个档次——GT3e、GT3(28W)、GT3(15W)、GT2、GT1,分别对应Intel Iris Pro Graphics 5200、Intel Iris Graphics 5100、Intel HD Graphics 5000、Intel HD Graphics 4600/4400/4200和Intel HD Graphics。前三个档次的核芯显卡不会出现在桌面平台,而后两个档次的核芯显卡则分别用于酷睿、奔腾和赛扬处理器。
为了强化核芯显卡的性能,Intel还在高端笔记本用的Core i7处理器中使用Intel Iris Pro Graphics 5200核芯显卡,其中整合了eDRAM缓存,据称性能可以媲美主流笔记本独显GeForce GT 650M(近期我们将会对移动端的Haswell处理器进行测试,敬请关注)。总的来说,Haswell处理器的3D性能与视频编码速度都有较大幅度的提升,能几乎实时实现图片/视频的滤镜处理。
Haswell处理器性能实测
对于Haswell平台的Core i7 4770K和Core i5 4430来说,都是取代上一代的酷睿处理器,而Haswell处理器最大的性能提升在于其核芯显卡,因此我们组合四套配置进行测试,通过对整机性能、游戏性能、处理器性能、内存性能、多媒体编码性能的测试来验证Haswell平台的性能表现。
整机性能测试:我们引入最新的PCMark7进行测试,PCMark 7包含七个不同的测试环节,结合超过25个独立工作负载,涵盖了存储、计算、图像与视频处理、网络浏览、游戏等PC日常应用的方方面面。在游戏性能测试上,我们使用3DMark模式以及DX11游戏《失落星球2》、DX10游戏《生化危机5》和DX9游戏《街头霸王4》来考查各配置的游戏性能。
处理器性能测试:我们通过运行Cinebench R11.5 64bit、wPrime、WinRAR4.0 64bit、ScienceMark2、SiSoftware Sandra2011等测试程序来测试其得分,同时用MediaCoder2011压缩一段13分50秒的AVI视频和Lame 3.99压缩一段50分33秒的WAV音频来测试其编码能力,最后用AIDA64的“系统稳定性测试”来对CPU进行压力测试,看看在CPU满载的情况下系统的功耗是多少,然后用FurMark来对核芯显卡进行压力测试,看看在核芯显卡满载是的系统功耗。
对于采用22nm制程且不锁定频率的Core i7 4770K来说,超频是每个高端玩家拒绝不了的诱惑,因此我们在所有常规测试完成后,对处理器进行了超频,看看在搭配Intel原装风冷散热器的状态下,Core i7 4770K的极限频率是多少,这时系统的性能又有多强。
测试平台配置
处理器:Intel Core i7 4770K
Intel Core i7 3770K
Intel Core i5 4430
AMD A10-5800K
主板:Intel DZ87KLT-75K
Intel DZ77GA-70K
映泰Hi-Fi Z87X 3D
映泰Hi-Fi A85X
内存:宇瞻DDR3 1600 2GB×2
硬盘:金士顿64GB SSD
显示器:Dell U2312
电源:长城巨龙1250
系统:Windows 7 64bit中文版
Intel DZ87KLT-75K
映泰Hi-Fi Z87X 3D
整机及游戏性能测试分析
整机及游戏性能测试 | |||||
项目 | Core i7 4770K | Core i5 4430 | Core i7 3770K | A10-5800K | |
PCMark7测试 | 基准 | 5699 | 5406 | 4535 | 3906 |
轻量级 | 4778 | 4484 | 4651 | 3662 | |
办公应用 | 4941 | 4451 | 4687 | 3709 | |
创作性能 | 7301 | 7157 | 5292 | 5582 | |
娱乐性能 | 4876 | 4615 | 3550 | 3281 | |
计算性能 | 13834 | 12701 | 5733 | 5721 | |
存储性能 | 4451 | 4530 | 4483 | 4276 | |
3DMark ICE STORM | 53415 | 51715 | 50133 | 53376 | |
3DMark CLOUD GATE | 7869 | 6741 | 6164 | 5704 | |
3DMark FIRE STRIKE | 860 | 848 | 639 | 993 | |
《失落星球2》1280×720中高画质,无AA | 26.8fps | 27.5fps | 25.3fps | 34.5fps | |
《生化危机5》1920×1080最高画质,无AA | 34.6fps | 34.5fps | 29.9fps | 40.8fps | |
《街头霸王4》1920×1080最高画质,无AA | 52.32fps | 51.56fps | 37.47fps | 63.23fps |
PCMark7的测试成绩既在我们的意料之中,也让我们有些意外,作为新一代的主流高端处理器,Core i7 4770K的PCMark7表现肯定比上一代的高端Core i7 3770K强,但Core i5 4430的PCMark7成绩也比Core i7 3770K强则让我们有一些意外。
究其原因,应该还是得益于新核芯显卡的出众性能,让Core i5 4430在创作性能和娱乐性能上都拥有了一定的优势。总体来看,我们可以看到Core i7 4770K不仅综合性能表现得分最高,而且各测试子项基本上都拥有一定的优势,只有磁盘性能测试项中,Core i7 4770K平台的得分稍低,由于采用的是同一块固态硬盘,而且得分差距小于3%,我们认为这可能是不同主板在测试中的个体差异所致。
对于新的3DMark来说,处理器性能对最终测试的成绩还是有一定的影响,当处理器性能差距不大时,显卡能够起到决定性的作用,但处理器性能差距较大时,3DMark CLOUD GATE则会出现一些异常。从测试结果可以看出,A10-5800K的显卡性能依然是最强的,不过搭配Intel HD Graphics 4600的Haswell处理器也不差,只是略输于A10-5800K搭配的独显核心。而上一代的Intel HD Graphics 4000的性能则明显低于Intel HD Graphics 4600。
在具体游戏测试中可以看到,对于目前的大型3D游戏来说,处理器已不再是制约游戏性能的瓶颈,但核芯显卡要想应付DX11游戏还是非常艰难,只有在低分辨率和低画质下才有比较流畅的表现。不过,对于DX10游戏和DX9游戏来说,Haswell处理器整合的Intel HD Graphics 4600核芯显卡基本上已经够用了。
处理器性能测试分析
处理器性能测试 | ||||
项目 | Core i7 4770K | Core i5 4430 | Core i7 3770K | A10-5800K |
Cinebench R11.5 64bit | 8.17 | 5.16 | 7.50 | 3.30 |
wPrime 1024M | 220.943s | 385.868 | 227.37s | 547.092s |
WinRAR4.0 64bit | 3733KB/s | 3283KB/s | 3872KB/s | 2395KB/s |
ScienceMark2 | 94.117s | 114.751s | 95.261s | 138.807s |
Sisoftware Sandra 2011计算ALU | 129.78GIPS | 104.61GIPS | 130.24GIPS | 54.56GIPS |
Sisoftware Sandra 2011计算FPU | 91.34GFLOPS | 44.36GFLOPS | 94.91GFLOPS | 34.57GFLOPS |
Sisoftware Sandra 2011多媒体Int | 227.88MPixel/s | 150.47MPixel/s | 236.31MPixel/s | 149.43MPixel/s |
Sisoftware Sandra 2011多媒体Float | 290.76MPixel/s | 193.87MPixel/s | 312.99MPixel/s | 82.81MPixel/s |
Sisoftware Sandra 2011密码学带宽 | 7130MB/s | 7100MB/s | 5921MB/s | 4598MB/s |
Sisoftware Sandra 2011散列带宽 | 1347MB/s | 1072MB/s | 1728MB/s | 247MB/s |
Lame 3.99音频转码时间 | 61s | 65s | 65s | 112s |
MediaCoder2011视频压缩时间 | 288s | 345s | 298s | 649s |
处理器性能测试部分,从测试成绩可以看到,对于强调多核心系统计算性能的Cinebench R11.5 64bit和wPrime来说,CPU架构、核心/线程数和频率的差距决定了最终的性能差距,而Core i7 4770K、Core i7 3770K的架构差异并不算大,因此性能差距不大。在这两个测试项中,Core i7 4770K的表现都非常好,尤其是在Cinebench R11.5测试,Core i7 4770K的成绩明显超过Core i7 3770K,虽然领先幅度不是特别大,但还是可以看出Core i7 4770K强劲的性能。而频率较低且没有超线程的Core i5 4430则明显落后,架构和性能差距明显的A10-5800K则以大比分落败。
由于WinRAR并不能完全利用所有线程和核心来进行处理运算,所以在WinRAR测试中,Core i7 3770K反而占据了一定的优势,不过差距不到5%,这种差距存在一定的偶然性,基本上我们还是认为两代Core i7处理器的性能差距不大,唯一差距较大的是A10-5800K。
在ScienceMark2的测试中,CPU的占用率只有10%左右,这种压力测试也无法完全体现Core i7 4770K的性能优势,所以我们看到Core i7 4770K相较于Core i7 3770K的性能优势微乎其微,不过同样的,Core i5 4430的性能表现就没那么好了,A10-5800K的差距更是非常明显的。
Sisoft Sandra 2011的CPU计算和多媒体测试压力非常大,每个核心/线程都以100%的占用率运行,在这项测试中Core i7 3770K取得了大部分项目的领先,Core i7 4770K只在加密解密运算的密码学带宽测试中占据了明显优势。
相对来说音视频编码虽然同样考验CPU的多媒体性能,但对于所有的Core i7处理器来说目前的编码软件还不能将其性能完全榨干。我们在监测中发现在Lame音频编码时,Core i7 4770K平台的CPU占用率只在10%~30%之间,因此在这两项测试中Core i7 3770K的性能优势也不是非常突出,只是明显优于A10-5800K。而MediaCoder2011则能够让CPU处于最大负载,得益于新架构对视频编码的优化,Core i7 4770K还是取得了全面胜利。
高负载状态下的Core i7 4770K
待机状态下的Core i5 4430
超频性能测试分析
Intel为Core i7 4770K配套的Intel DZ87KLT-75K主板采用了全新设计的UEFI BIOS,在系统和超频设置项上操作非常简单,在初始界面即可对Core i7 4770K进行超频,在频率设置上它采用了提升睿频最高频率的做法,由于我们采用的是Intel的原装风扇,散热能力有限,处理器频率并不能超得特别高,我们尝试将外频提高到48,能够正常开机,不过并不能进入系统,我们逐步降低处理器的主频,最终,处理器在Intel原装风冷散热器下能够稳定的极限频率为4.5GHz。
对于一款没有锁定外频的处理器来说,超外频当然是必须要尝试的,不过我们的尝试并不太成功,处理器在120MHz×30状态下非常稳定,不过再往上就会出现进不了系统,或者不能完成测试项目的情况,而120MHz×30对于我们来说实在没有太大的意义,因此我们没有记录这一成绩。
另外,除了提升处理器的频率,我们还尝试调高核芯显卡的频率,将核心显卡由原来的1.25GHz提高到1.7GHz,能够正常进入系统,但不能完成所有测试项,而且在3DMark测试中其性能表现甚至比不超频还低,一直降到1.5GHz时,才稳定下来。
另外,由于定位的原因,Core i5 4430基本没有什么可超性,我们的超频尝试并没有成功。
超频性能测试 | |||||
项目 | Core i7 4770K | Core i7 4770K OC 4.5GHz | HD Graphics 4600 OC 1.5GHz | Core i7 3770K | |
PCMark7测试 | 基准 | 5699 | 6116 | 5990 | 4535 |
轻量级 | 4778 | 5190 | 4951 | 4651 | |
办公应用 | 4941 | 5386 | 5082 | 4687 | |
创作性能 | 7301 | 7814 | 7712 | 5292 | |
娱乐性能 | 4876 | 5132 | 5150 | 3550 | |
计算性能 | 13834 | 14134 | 14965 | 5733 | |
存储性能 | 4451 | 4505 | 4510 | 4483 | |
3DMark ICE STORM | 53415 | 55605 | 54135 | 8095 | |
3DMark CLOUD GATE | 7869 | 8004 | 8313 | 7879 | |
3DMark FIRE STRIKE | 860 | 876 | 1004 | 9081 | |
《失落星球2》1280×720中高画质,无AA | 26.8fps | 28.6fps | 30.3fps | 25.3fps | |
《生化危机5》1920×1080最高画质,无AA | 34.6fps | 35.2fps | 39.6fps | 29.9fps | |
《街头霸王4》1920×1080最高画质,无AA | 52.32fps | 53.61fps | 58.61fps | 37.47fps | |
Cinebench R11.5 64bit | 8.17 | 8.51 | 7.91 | 7.50 | |
wPrime 1024M | 220.943s | 232.862 | 251.272 | 227.37s | |
WinRAR4.0 64bit | 3733KB/s | 4031KB/s | 3644KB/s | 3872KB/s | |
ScienceMark2 | 94.117s | 83.400s | 93.507s | 95.26155s | |
Sisoft Sandra 2011计算ALU | 129.78GIPS | 129.16GIPS | 119.81GIPS | 130.24GIPS | |
Sisoft Sandra 2011计算FPU | 91.34GFLOPS | 91.57GFLOPS | 84.43GFLOPS | 94.91GFLOPS | |
Sisoft Sandra 2011多媒体Int | 227.88MPixel/s | 234.78MPixel/s | 226.16MPixel/s | 236.31MPixel/s | |
Sisoft Sandra 2011多媒体Float | 290.76MPixel/s | 291.40MPixel/s | 267.96MPixel/s | 312.99MPixel/s | |
Sisoft Sandra 2011密码学带宽 | 7130MB/s | 7076MB/s | 7088MB/s | 16.70GB/s | |
Sisoft Sandra 2011散列带宽 | 1347MB/s | 1343MB/s | 1235MB/s | 16.688GB/s | |
Lame 3.99音频转码时间 | 61s | 54s | 61s | 65s | |
MediaCoder2011视频压缩时间 | 288s | 306s | 336s | 972s |
对于处理器本身的超频来说,虽然超倍频可以在4.8GHz频率下进入系统,不过4.8GHz时处理器的散热是个大问题,只有倍频降低到45×时,能够在4.5GHz顺利进入系统并完成所有测试。不过,在测试中我们发现,一旦负载加上去,处理器确实可以以最高频率运行,不过随着时间的延长,处理器核心的温度急剧升高,基于自动保护的需要,处理器的频率将会有一定程度的下降,如果负荷太高,处理器频率甚至可能在某个瞬间降到3.5GHz以下。不过此时我们用温枪测试的散热器温度并不高,也就是说处理器核心在高负载时会骤然升温,而热量无法高效地通过金属顶盖传递到风冷散热器散发出来,或许只有在液氮冷却下才能够获得非常高的频率。
从处理器超频成绩来说,超频以后大部分测试项目成绩都有所提高,但提高的幅度并没有频率提高的幅度那么大,原因就是自动降频。也因为自动降频的缘故,在少数测试项中,测试成绩甚至会低于没超频的状态。
从核芯显卡的超频测试来看,Core i7 4770K中整合的HD Graphics 4600核芯显卡的超频性能还是不错的,但是也存在过热保护的问题,所以我们可以看到在3D性能测试中,相对于超频前性能有相当程度的提升,不过在其他性能测试尤其是处理器性能测试中,Core i7 4770K核芯显卡超频后的成绩明显低于未超频的状态。也就是说,对于Core i7 4770K而言,要想通过核芯显卡的超频来提升系统的整体性能是不现实的,除非用户采用液氮来降温。
系统可以在最高4.5GHz下并完成所有测试
超外频时,受限于散热情况,只能稳定在3.6GHz的状态
功耗测试分析
虽然Core i7 4770K采用了22nm制程,但由于其核芯显卡的性能有了一定程度的提升,因此其TDP不仅没有明显的降低,反而升高了7W,达到了84W。我们将Core i7 4770K和Core i7 3770K拿来做功耗的对比,同时加入超频后的Core i7 4770K功耗成绩,看看Core i7 4770K的改变究竟在哪些地方。
功耗测试 | |||||
项目 | Core i7 4770K | Core i7 4770K OC 4.5GHz | HD Graphics 4600 OC 1.5GHz | Core i7 3770K | |
闲置功耗 | 34.6W | 75.3W | 48.6W | 47.1W | |
CPU满载功耗 | 116.8W | 131.1W | 130.6W | 130.5W | |
核芯显卡满载功耗 | 87.3W | 110.2W | 127.8W | 78.9W |
从测试结果可以看到,同样是采用了22nm制程,Core i7 4770K的闲置功耗确实比Core i7 3770K低得多,显然最低800MHz的待机频率起到了非常大的作用,即便是CPU满载功耗也比Core i7 3770K更低,看来Haswell的待机功耗控制非常出色。不过,由于核芯显卡的性能提升,在核芯显卡满载时,搭配Core i7 4770K的整机功耗要比Core i7 3770K的高一大截。
在超频状态下,我们可以看到,无伦Core i7 4770K能够将待机频率降得多低,实际闲置功耗还是相当高的,超到4.5GHz的状态下闲置功耗甚至比未超频的状态高出一倍多。不过,可能是受限于核心温度过高时的自动降频,我们可以看到无论是CPU超频还是核芯显卡超频,CPU满载时的功耗都差不多。
工程师观点 王宇
Intel的又一次全面超越
虽然Intel这一年来在移动互联平台上的努力见效不算显著,以致于不断有唱衰Intel的声音冒出来,但Intel就是Intel,并不会因为谁的唱衰而减少创新的努力,这一点从Intel的研发费用中也可以看出。移动互联平台就不说了,在个人电脑平台上,Intel仍然是当之无愧的霸主。虽然对于普通用户来说个人电脑的性能已经过剩,但Intel的创新并未停止,Haswell就是明证。
说实话,对于Haswell的性能,其实工程师并没有什么太大的期待,毕竟Sandy Bridge和Ivy Bridge已经够出色了。从实际测试结果来看,Haswell的性能也确实之比Ivy Bridge强一点。但是,其功耗控制却让我非常惊喜,不到35W的闲置功耗不止是省电,更是又一次超越。除此之外,核芯显卡的性能提升也算是一个亮点,哪怕HD Graphics 4600的性能并不能让游戏玩家完全满意,但却是有了和AMD的APU一拼的实力,而且这还只是个开始,在移动平台的核芯显卡才是Haswell真正出彩的部分。但总的来说,Haswell确实可以算是Intel的又一次全面超越。
不过Haswell也不是没有遗憾,虽然既可以超倍频又可以超外频,但从我们的实际测试来说,由于内核温度会在高负载时迅速提高,且不能高效地散发出去,因此其超频性能受到了较大的限制,在部分测试项中的成绩甚至比不超频时还低,不知道Intel下一步有没有什么好办法来解决这个问题,毕竟液氮这种非常规冷却方式并不适用于一般的超频玩家。
另外,这一次改用LGA 1150接口也不能说是Intel不厚道,毕竟将VR整合在处理器中以后,原来的主板要想支持Haswell也显然是不现实的,只是我们希望LGA 1150接口的主板至少也能用到下一次升级。
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