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英特尔Haswell处理器全国首测
  • 2013-5-31 15:34:21
  • 类型:原创
  • 来源:电脑报
  • 报纸编辑:王宇
  • 作者:
【电脑报在线】 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。

    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。

 
本文出自2013-06-03出版的《电脑报》2013年第21期 E.硬件DIY
(网站编辑:pcw2013)


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