Ryzen 7 3700X與Core i9-9900K同頻性能測試
其實從AMD的第二代銳龍和第三代銳龍處理器的評測就能看出,AMD這幾年來處理器的單線程和多線程性能都有所提升,從Zen到Zen+再到Zen 2 ,AMD在不斷的對內核和緩存進行優化提升性能,新的工藝也讓銳龍處理器的頻率節節攀升,特別是使用台積電7nm工藝的銳龍3000系列處理器在能耗比方面遠超Intel同檔產品。
不過銳龍7 3700X首發評測時有一樣東西是沒做的,就是同頻測試,估計大家應該很想現在Intel和AMD處理器在同核心同頻率情況下誰更強一些,今天我們要做的就是這個測試。
這幾年來Intel與AMD處理器架構變化
AMD方面
在2017年Zen架構出來之前,推土機架構那個慘我就不想再提了,Zen架構讓AMD有了翻身的資本,它與以往的推土機架構相比進化相當的大,14nm FinFET工藝、SMT多線程、全新的緩存設計、大幅提升的IPC、SenseMI技術等讓其與以往的推土機架構表現完全不同,IPC與挖掘機架構相比提升了52%之多。
Zen架構核心圖
銳龍處理器內部都有兩個CCX單元,這是Zen架構的最小CPU Complex(CCX),內有四個x86核心,每個核心都有獨立的L1與L2緩存,共享8MB L3緩存,每個核心都可以選擇性的附加SMT超線程,CCX內部的核心是可以單獨關閉的,CCX之間使用高速Infinity Fabric進行通信,這種模塊化設計允許AMD根據需求擴展核心、線程和緩存數量,針對消費客戶,服務器和HP C市場推出不同的產品。
2018第二代銳龍處理器的Zen+架構其實只是小修小改,採用從14nm工藝改良而來的12nm工藝,頻率明顯比上代更高了,功耗也有所降低,內存和緩存的延遲也有所降低,使得IPC有少量提升了3%,第二代精準頻率提陞技術和XFR2的引入允許更多線程同時提升到更高的頻率,不同線程的負載可以把頻率提升到不同水平,不像第一代那樣一刀切只能提升兩個線程。
而今年的Zen 2架構改動就大了,最大的變化就是CPU從單個核心變成了MCM多芯片封裝,它由1到2個CCD核心和1個I/O核心所組成,把原來整合在CPU裡面的內存/PCI-E/USB/SATA控制器等又獨立出去了,這樣的設計更為靈活讓AMD可以拿出16核的AM4處理器,而且可以用最新的7nm工藝生產CCD核心,而對性能沒那麼敏感的I/O核心則使用原來的12nm工藝,對降低成本和提高良品率都有一定幫助。
Zen 2架構的內核經過了一系列的優化,翻倍了浮點單元位寬,從2x128bit提升到2x256bit,大幅提升執行AVX-256指令的效率,使它在運行創作類應用時性能大幅提升,其他修改包括採用全新的TAGE分支預測器、改善指令解碼系統、整數調度器從84增加到92、改進讀取與存儲系統。
緩存設計也有所修改,為了對應內存控制器外置後的延遲提升,Zen 2架構的L3緩存直接翻了一倍,L1數據緩存位寬也翻了倍,L1與L2緩存的預讀機制都有所改善。
Zen 2架構的IPC提升了15%之多,再加上7nm工藝帶來的頻率提升,單線程性能比上代提升了21%之多,處理器的功耗也因為採用新製程也大幅降低,此外它也是首款支持PCI-E 4.0的處理器。
Intel方面
反觀Intel這幾年,由於10nm工藝的一再延期,導致新架構處理器的更新也一再延期,其實當年Intel是打算10nm的Cannon Lake和14nm++ Coffee Lake處理器一同推出的,然後再下一年全部都換成10nm+的Ice Lake,結局大家都看得到了,Cannon Lake只有一款產品並且只是少量出貨,桌面市場繼續用14nm的Coffee Lake支撐著,下一代桌面處理器依然是用14nm工藝,採用全新Sunny Cove架構的Ice Lake雖然發布了,但只面向移動市場,桌面市場什麼時候有還是未知數。
其實Intel的桌面處理器架構從2015年的Skylake開始就沒變過,當年的Skylake可以說是自Sandy Bridge以來Intel最給力的一次升級了,CPU同時升級架構、工藝及核顯,內存同時支持DDR3與DDR4,採用了更為先進的14nm工藝使得Skylake在頻率提升、性能增強的同時功耗有了明顯降低,而FIVR電壓控制模塊則被取消了,電壓的控制也重新回到主板上,然而誰知道這架構一用舊這麼多年。
2017年年初推出的Kaby Lake其實就是工藝升級到14nm+的Skylake,能耗比有所提升,最明顯感覺是頻率更好超了
2017年10月推出的Coffee Lake工藝升級到14nm++,能耗比進一步提升,內核增加了兩個,IPC無提升,但多核性能有了質的飛越。
去年推出的第九代酷睿處理器依然是Coffee Lake架構,Intel進一步把核心數量增加到8個,而且內部導熱材料從矽脂換回了無釬劑焊,散熱能力會有大幅提升。
自從2015年14nm工藝投產以來Intel一直在改進工藝,在不提升功耗的情況不斷提升性能,14nm++工藝比初代14nm工藝性在同樣電壓下頻率能提升26%,或者在同樣頻下功耗降低52 %,在同世代的工藝裡面算是相當不錯的了,但是10nm因為最初的標准定得太高的問題導致良品率一直不高,拖了很久才能投產。
其實這麼多年來Intel並不是沒有對內核進行過優化,HEDT平台上的Skylake-X架構雖然內核依然是Skylake,但是緩存經過修改,縮小L3增大L2以此來提升IPC,另外用網狀總線代替了環形總線,並且增加了AVX-512指令集,然而這些修改都沒有普及到主流平台處理器上。
Ice Lake處理器所用的Sunny Cove微架構是這幾年來Intel最大的一次內核升級了,只是不知道桌面平台什麼時候能用得上。
測試平台與說明
這次測試其實就是把首發的測試項目再重跑一次,平台也是差不多的,測試對象包括同是8核16線程的Ryzen 7 3700X、Ryzen 7 2700X和Core i9-9900K,處理器的頻率全部鎖到4GHz,電壓AUTO就可以了,不過AMD平台上AUTO電壓的話都普遍偏高,手動設置的話又沒啥代表性,所以功耗就不測了。
測試成績匯總
根據上面的測試數據我們可以統計得出這三個CPU的綜合性能表現:
Zen 2架構的Ryzen 7 3700X與上代Zen+架構的Ryzen 7 2700X相比,在同頻情況下單線程性能提升了11.7%,而多線程性能提升18%,Zen 2架構優化帶來的效能提升是相當之明顯的,只用了一年時間就讓性能提升這麼多,AMD這效率真讓人驚嘆。
而且我們可以看到的是Ryzen 7 3700X的單線程性能在同頻情況下就已經比Core i9-9900K高出3%,多線程性能更是高出9%,這說明Intel以往微架構上的優勢已經不復存在了,現在IPC是AMD的Zen 2比較強,而且Zen架構多核互聯的效率更高,多線程的性能提升比率Zen架構都要比Intel現在基於Skylake的Coffee Lake要更高,當年的Skylake微架構確實不錯,然而原地踏步四年的話是必然會被超越的,現在Intel剩下的也只是他們的14nm++工藝能把頻率拉到很高來掩飾他們處理器效能的不足,然而能耗比早就被用7nm的Zen 2遠遠拋離。
隨著Zen 2架構的單線程效能的提升,Ryzen 7 3700X的遊戲性能也比Ryzen 7 2700X有了明顯的改善,同頻率下提升了10%左右,遊戲性能的增幅並沒有CPU性能增幅那麼大,這多是內存控制器外置到I/O核心後導致內存延遲增大的鍋,Ryzen 7 3700X與同頻Core i9-9900K的差距已經縮小到6%左右,和上代的Zen+有了不小的進步。
AMD Zen 2同頻效能已經超越了Intel的Coffee Lake,AMD這幾年在CPU市場發力,推出了三代Zen架構處理器,處理器效能一代比一代好,反觀Intel這幾年,雖然CPU架構也換了三代,然而本質上還是Skylake,IPC從2015年開始就沒變過,只是在不斷的往裡面堆核心並提升頻率,雖然說Intel手上還有使用Sunny Cove的10nm Ice Lake處理器,然而明年也未必能在桌面市場看到它的身影,而AMD明年應該可以如期拿出採用7nm EUV工藝的Zen 3,目前全球各地零售市場都出現了AMD處理器的出貨佔有率增長甚至超越Intel處理器的情況,Intel再不重視桌面市場就真會被AMD搶過去了。