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11代酷睿桌面處理器體驗(yàn):打造一臺平價PC,需要注意些什么?

2021-04-01
來源: 電子工程專輯
關(guān)鍵詞: 11代酷睿 平價PC 桌面處理器

  這兩天關(guān)注PC處理器的同學(xué),藉由各種評測資料,應(yīng)當(dāng)都大致了解了十一代Intel酷睿桌面處理器產(chǎn)品——代號為Rocket Lake-S的處理器性能。前不久這個系列產(chǎn)品發(fā)布之時,我們也特別刊文介紹了這代Cypress Cove CPU架構(gòu),以及Xe核顯GPU的概況。

  我們拿到了最新的Intel酷睿i9-11900K(8核16線程,睿頻5.3GHz,125W TDP)和酷睿i5-11600K(6核12線程,睿頻4.9GHz,125W TDP)。其中i5-11600K目前在京東的報價是2349元人民幣,不帶Xe核顯版的11600KF則為1699元人民幣——算是近代酷睿中端定位產(chǎn)品中相當(dāng)有性價比的一款了,雖然也和AMD太過強(qiáng)勢有關(guān)。

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  借此機(jī)會,我們組裝了一臺基于酷睿i5-11600K的平價PC,也正好聊聊現(xiàn)如今的平價PC在性能上可發(fā)揮到什么程度——比如能玩哪些游戲;并且也順帶談一談酷睿i9-11900K這款年度旗艦PC處理器的表現(xiàn)怎么樣。

  搭建“平價”平臺

  有關(guān)這兩款處理器的具體配置就不贅述了,可參見此前發(fā)布之時的介紹文章。我搭建的這款“平價PC”整體配置如下:

  處理器:Intel酷睿i5-11600K(Rocket Lake-S);

  主板:ROG MAXIMUS XIII HERO;(BIOS固件更新日期2021年3月15日,ME固件版本15.0.20.1466)

  內(nèi)存:金士頓8GB x2 DDR4 3200;(以下體驗(yàn)全部基于XMP II, DDR4-3200, 16-18-18-36-1.35V這個配置)

  硬盤:三星980 PRO 500GB SSD;

  顯卡:Nvidia Geforce GTX1060 6G;

  這里面可能主板不夠平價——選擇這個主板純粹是因?yàn)槭诸^有現(xiàn)成資源。選擇其他500系列芯片組平臺,就“平價PC”的目標(biāo)用戶群——包括平常會玩游戲,且用PC辦公、中輕度多媒體創(chuàng)作、編程等比較普適的人群——也是完全沒問題的。

  這里DDR4 3200內(nèi)存和PCIe 4.0 SSD也都是為了搭上十一代桌面酷睿新技術(shù)的班車——而這兩款產(chǎn)品又不會顯得那么超前和昂貴。

  另外,顯卡選擇Geforce GTX 1060,一方面這半年因?yàn)槿蛉毙镜年P(guān)系,顯卡價格都翻番了——即便是GTX 1060 6G,如今的價格都高達(dá)2800元,比4年前發(fā)布時的價格都還要高;另一方面,這款Pascal架構(gòu)的GPU如今在Steam平臺,依然是市場保有量份額最高的顯卡產(chǎn)品,實(shí)在是平民化產(chǎn)品中最有說服力的一款了。

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  與此同時,在散熱方案上我選擇的是風(fēng)冷:Cooler Master暴雪T400V2,外加ARCTIC MX-4導(dǎo)熱硅脂。這個方案要壓住酷睿i5-11600K應(yīng)該不成問題,應(yīng)對極限狀態(tài)的酷睿i9-11900K可能會比較勉強(qiáng)。

  作為對比,酷睿i9-11900K也會加入到這個平臺中來做體驗(yàn)測試。這套方案中,顯卡以及散熱系統(tǒng)可能會成為性能發(fā)揮比較大的瓶頸。

  兩個關(guān)注點(diǎn):ABT與Gear 2分頻

  在組建這臺PC的過程中,有兩點(diǎn)比較令人在意,也是愛好者們組建自己的PC時在設(shè)定上需要在意的問題。其一是在我們拿到兩款處理器后的不久,Intel就宣布推一個叫Adaptive Boost Technology的技術(shù)(以下簡稱ABT)。從Intel的官方描述來看,這又是個多核睿頻方案,可以在某些情況下推升更高的全核心頻率,不過只面向酷睿i9。ABT需要在BIOS中啟用,默認(rèn)是關(guān)閉的。

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  ABT主要是在供電和散熱方案有富余的情況下,實(shí)現(xiàn)8個核心同時達(dá)到5.1GHz的頻率。如此一來,Intel現(xiàn)有的睿頻方案(也就是市場營銷詞匯)就有些復(fù)雜了。早前Intel有個Turbo Boost 2.0;后來出現(xiàn)了Turbo Boost Max 3.0(針對體質(zhì)比較好的核心,獲得額外的睿頻);再后來有了Thermal Velocity Boost(在沒有撞到溫度墻的情況下,頻率可再得到100MHz的推升)。

  這次的ABT從名字來看,是個“自適應(yīng)”的浮動睿頻方案。Intel規(guī)范下的這些睿頻技術(shù),仍然受到PL2和Tau值,以及溫度墻(TVB的溫度墻為70℃)的限制。ABT這類技術(shù)的存在,大致上表明了Intel對其14nm工藝也算是徹底挖掘干凈了。

  不過主板廠商可以一定程度無視Intel睿頻的規(guī)范值。比如我們手頭這款ROG MAXIMUS XIII HERO主板的BIOS選項(xiàng)中就有個Multi-Core Enhancement(多核增強(qiáng),以下簡稱MCE),是ROG主板的常規(guī)選項(xiàng)——許多板卡廠商面向用戶也都有此類設(shè)置項(xiàng)。它與Intel的ABT會是什么關(guān)系,將是本文會探討的一個話題,雖然ABT和酷睿i5沒什么關(guān)系。

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  另一個關(guān)注點(diǎn)則在于,對于內(nèi)存DDR4-3200而言,僅有酷睿i9-11900K/11900KF才支持Gear 1模式——也就是內(nèi)存控制器與內(nèi)存頻率之比為1:1;其余包括酷睿i7、i5在內(nèi)的型號,在內(nèi)存達(dá)到該頻率時均需分頻,也就是Gear 2模式,內(nèi)存控制器與內(nèi)存頻率的比值會切分為1:2。

  在DDR4-2933規(guī)格下,所有型號才可支持Gear 1模式。也就是說,這臺“平價PC”選配的DDR4-3200內(nèi)存在給酷睿i5-11600K做配時,默認(rèn)內(nèi)存控制器的頻率會降到800MHz(即雙工1600 MT/s)。在BIOS中,手動設(shè)置內(nèi)存頻率為DDR4-2933,并將內(nèi)存控制器與內(nèi)存頻率比值設(shè)為1:1,理論上會獲得更高的內(nèi)存使用效率。

  那么Gear 1和Gear 2在我們這套平臺上,會造成多大的性能差別?這也是測試中嘗試探討的話題。

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  最后,因?yàn)槭诸^沒有競品和Intel前代產(chǎn)品做測試對比,孤立地羅列測試數(shù)據(jù)可能會比較沒有參考價值。不過若今后還有機(jī)會做此類體驗(yàn),這些數(shù)據(jù)將作為后續(xù)其他同類產(chǎn)品對比的依據(jù)。而且下面的測試項(xiàng)都很常見,要作為橫向?qū)Ρ鹊臄?shù)據(jù),依然是有意義的。而且測試多以高層級的系統(tǒng)及真實(shí)環(huán)境體驗(yàn)為主,因?yàn)闀r間也比較有限,并未做更細(xì)致的底層剖析和探討。

  游戲體驗(yàn):Gear 1/Gear 2在平價PC上的性能差別

  國外有平臺已經(jīng)對比過Gear 1和Gear 2模式下,游戲性能的差別(因?yàn)橛螒驅(qū)儆诒容^典型的內(nèi)存時延敏感型應(yīng)用)。就體驗(yàn)角度來看,兩者在大部分游戲下的體驗(yàn)差距并不大?!禛TA 5》《全面戰(zhàn)爭:三國》《F1 2020》等游戲在這兩種模式下,能夠表現(xiàn)出1%-4%的性能差距,《賽博朋克2077》這樣的游戲則幾乎沒有區(qū)別。

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  酷睿i5-11600K在Gear 2分頻模式下的cache與內(nèi)存測試數(shù)據(jù),內(nèi)存延遲還是相對比較大的。

  但就愛好者的角度,在游戲中1%-4%的幀率數(shù)值差距,也足夠令人急眼了(也是與上一代酷睿做性能比較的依據(jù))。事實(shí)上從體驗(yàn)角度,即便是生產(chǎn)力應(yīng)用,如Chromium編譯、Blender渲染,Gear 1、Gear 2也不易造成實(shí)質(zhì)上的影響。

  不過網(wǎng)上那些對比,大多是全豪華平臺,包括選配的RTX 3080,64GB RAM等;和我們這些普通用戶關(guān)系好像并不大。所以在我們搭建的這個平價PC上,Gear 1和Gear 2是否有差別?

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  這里選擇了5款游戲來作比較,分別是《古墓麗影:暗影》《CS:GO》《全面戰(zhàn)爭:三國》《刺客信條:英靈殿》《彩虹六號:圍攻》。除了《彩虹六號》(Ultra超高畫質(zhì))外,其他游戲均選擇高畫質(zhì)、1080p分辨率(畢竟上2K是有些為難GTX 1060了),都關(guān)閉垂直同步。

  除了酷睿i5-11600K的Gear 1(內(nèi)存控制器頻率1466MHz,內(nèi)存頻率1466MHz)和Gear 2(內(nèi)存控制器頻率800MHz,內(nèi)存頻率1600MHz),這張表也加入了酷睿i9-11900K的數(shù)據(jù)。值得一提的是,這里的對比均開啟了MCE。從這張表至少可得出以下結(jié)論:

  1.雖然Geforce GTX 1060已年代久遠(yuǎn),但普通用戶若非太過注重畫質(zhì)或者要玩賽博朋克一類的當(dāng)代3A大作,拿這款顯卡玩一般游戲也還是夠用的。怪不得Steam上的GTX 1060釘子戶還是那么多(人手2080/3080那是假象)。

  2.酷睿i5-11600K在Gear 1和Gear 2兩種模式下,游戲體驗(yàn)差距幾乎可以忽略不計。這也可能與Geforce GTX 1060作為系統(tǒng)瓶頸有關(guān)。

  3.由于Geforce GTX 1060系統(tǒng)瓶頸的存在,酷睿i9與酷睿i5在該P(yáng)C平臺上沒有表現(xiàn)出游戲體驗(yàn)的差距(即便酷睿i9開啟ABT睿頻)。所以對于平價PC的目標(biāo)用戶,如若考慮配頂級CPU,也需要以同檔GPU、RAM等做配;或者說根據(jù)整個系統(tǒng)來選擇合適的硬件,才能發(fā)揮系統(tǒng)最高的效率。

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  主板出廠時,針對十一代酷睿i5/i7默認(rèn)即為Gear 2分頻模式。這將浪費(fèi)部分內(nèi)存效率。所以就需要愛好者們手動修改內(nèi)存頻率,挖掘更多的性能潛力——即便在平價PC上其提升十分有限。

  這種Gear 2分頻,與此前AMD處理器的FCLK分頻應(yīng)當(dāng)是類似的。AMD在近代銳龍?zhí)幚砥魃弦肓艘环N名為Infinity Fabric的互聯(lián)方案,Infinity Fabric將CPU核心與系統(tǒng)內(nèi)存、其他系統(tǒng)組件(PCIe、南橋等)做了連接。

  Infinity Fabric有個時鐘叫FCLK。FCLK頻率越高,理論上CPU核心與系統(tǒng)其他部分連接的帶寬就越高。理想情況下,F(xiàn)CLK與內(nèi)存頻率一致時(1:1)效率最高。兩者出現(xiàn)不同步時,就會存在時延。Infinity Fabric也確實(shí)存在頻率上限(準(zhǔn)確地說是Data Fabric的GMI2模塊存在頻率上限),大約在1900MHz附近。

  AMD Zen 2架構(gòu)下,內(nèi)存頻率與FCLK頻率解綁——這一點(diǎn)我們此前的文章也提到過。1:1的這種關(guān)系就被打破了,分頻這個概念因此出現(xiàn),內(nèi)存延遲增加(且CPU核心與內(nèi)存通訊還需要經(jīng)過I/O die)。AMD此前將Infinity Fabric位寬翻倍,以及增大處理器的L3 cache來緩解帶寬和延遲問題。

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  酷睿i9-11900K的cache與內(nèi)存測試

  Intel的情況可能與此相似,當(dāng)然內(nèi)存超頻在此仍是個選擇。不過今年十一代桌面酷睿CPU的L3 cache并沒有提升(i5-11600K相比i5-10600K,兩者L3 cache都是12MB)。從這個角度來說,獨(dú)占DDR4-3200 Gear 1的酷睿i9-11900K/11900KF,還是有存儲系統(tǒng)方面的優(yōu)勢。

  ABT與MCE都開嗎?

  要理解ABT(Adaptive Boost Technology)這種技術(shù)的效果,還是得借助于Cinebench這類基準(zhǔn)跑分。下面這張圖給出了酷睿i9在ABT與MCE(Multi-core Enhancement)不同開關(guān)組合下,Cinebench R23與Geekbench 5的跑分(其中Cinebench R23連續(xù)跑10分鐘);另外也附上了酷睿i5的跑分,同樣開啟MCE。

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  這個分?jǐn)?shù)僅在此處做比有價值,因?yàn)檎麄€平臺的配置并不高(且很大程度受到風(fēng)冷散熱方案的限制),酷睿i9搭配更高配的方案還能獲得更好的成績;但在此做對比依然是有參考價值的。

  這張表可得出的結(jié)論是,同時開啟ABT與MCE能夠獲得最出色的性能——也就是同時開啟Intel的睿頻方案,與板卡廠商更激進(jìn)的溫控與功耗策略,可獲得最佳性能。另外,ROG這張主板提供了AI超頻方案,在BIOS中一鍵選擇就給出了電壓、頻率方面的自動搭配——這也算是一種官超,其設(shè)定本質(zhì)上還是偏保守的。

  所以就酷睿i9-11900K而言,BIOS中的簡單設(shè)置,Cinebench R23多核性能測試就能獲得大約10%的性能提升。

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  酷睿i9-10900K,MCE/ABT都關(guān)閉時,Cinebench R23前5分鐘跑分的CPU核心頻率與Package TDP功耗曲線(左側(cè)的數(shù)據(jù)為截圖當(dāng)下的值,可忽略)

  觀察酷睿i9-11900K的MCE/ABT都關(guān)閉,以及都開啟,兩種狀態(tài)下進(jìn)行CineBench R23跑分時,CPU核心頻率、Package功耗參數(shù)變化。在MCE/ABT全關(guān)的情況下,Package功耗沖高到199W即回落;起初最高核心頻率曾達(dá)到5.2GHz,并快速回落到4.7GHz左右,在1分多鐘后降到4.2GHz附近,Package功耗穩(wěn)定在125W,Package整體溫度(70℃附近)也比較保守。

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  酷睿i9-10900K,MCE/ABT都開啟時,Cinebench R23 10分鐘跑分的CPU核心頻率與Package TDP功耗曲線(左側(cè)的數(shù)據(jù)為截圖當(dāng)下的值,可忽略)

  而在MCE/ABT都開啟的情況下,Package溫度在很短時間內(nèi)就達(dá)到了100℃,后續(xù)穩(wěn)定在90℃,Package功耗曾一度達(dá)到290W——這個數(shù)字還是頗為驚人的;并且功耗在200W以上還維持了一小會兒(約15秒);后續(xù)也一直穩(wěn)定在172W附近;全核心頻率穩(wěn)定在4.55GHz。這種模式下,散熱系統(tǒng)已經(jīng)成為酷睿i9-11900K性能發(fā)揮的瓶頸,所以我們搭建的這套系統(tǒng)的確無法真正發(fā)揮i9-11900K的性能。

  值得一提的是,若只討論ABT特性,則在開啟ABT以后(無論MCE是否開啟),系統(tǒng)有著明顯更為激進(jìn)的功耗策略。比如在開啟MCE但未開啟ABT的情況下,Package功耗不曾突破過200W,雖然測試后續(xù)的5-8分鐘也基本維持在170W上下。

  而主板廠商的MCE特性(有些可能叫Multi-Core Turbo),則有著更堅(jiān)挺的持續(xù)性能策略。在未開啟MCE、而開啟ABT的情況下,Package峰值功耗雖然也能達(dá)到244W,Package溫度一度升至90℃,但很快核心頻率掉落到4.2GHz,功耗也穩(wěn)定在125W。

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  酷睿i5-11600K開啟MCE,Cinebench R23前5分鐘跑分的CPU核心頻率與Package TDP功耗曲線:Package功耗基本穩(wěn)定在142W附近,全核頻率全程4.6GHz左右。

  所以說,就我們的測試來看,ABT與MCE雙開時,系統(tǒng)有著最為激進(jìn)與持久的溫控和功耗策略。追求極致性能的愛好者應(yīng)當(dāng)將這兩者都置于開啟狀態(tài)(對酷睿i5/i7而言,也只有MCE能開)——雖然后面會提到,就高度抽象的系統(tǒng)層面,由于我們搭建的這套平臺各種瓶頸的存在,這么做就體驗(yàn)而言也無法表現(xiàn)出太大的優(yōu)勢(前文的游戲測試就已經(jīng)佐證了這一點(diǎn))。

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  事實(shí)上,這些也能反映Rocket Lake-S的高性能需以較高的功耗和溫度為代價。上面這張圖是在同時開啟MCE與ABT時,對酷睿i9-11900K進(jìn)行10分鐘的AIDA64壓力測試時的溫度、功耗、頻率、電壓大致情況。

  生產(chǎn)力、多媒體與娛樂性能

  這兩年因?yàn)楦偁帉κ指鞣矫娴膲毫?,Intel在處理器宣傳中愈發(fā)喜歡談“使用體驗(yàn)”。這個方向?qū)τ脩舳砸欢ㄊ菦]錯的,畢竟性能數(shù)字是需要落實(shí)到具體的應(yīng)用中的。

  針對實(shí)際性能體驗(yàn),我們跑了PCMark 10(Office辦公套件),以此作為生產(chǎn)力性能代表;針對多媒體應(yīng)用,測試的是Adobe Lightroom Classic、Premiere Pro、AE(After Effect);日常網(wǎng)頁瀏覽的測試對象WebXPRT 3。這些都是生活、工作中比較具有代表性的測試項(xiàng)。

  需要指出的是,這些測試更偏向整體系統(tǒng)性能,存儲、RAM、圖形計算甚至軟件也都有著顯著更高的參與度。如此一來,這些CPU自身對于這類系統(tǒng)性能測試的影響就變得比較低了;尤其當(dāng)我們搭建的整個系統(tǒng)存在性能瓶頸時。

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  注:英偉達(dá)的Geforce GTX 1060最新驅(qū)動似乎有些問題致PCMark 10無法跑完測試,所以PCMark 10的測試全部基于Intel核顯(UHD 750,即32EU的Xe)

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  所以從這些跑分來看,酷睿i9-11900K的ABT開啟與否實(shí)則都并未對這類系統(tǒng)測試產(chǎn)生太大的影響,畢竟這次體驗(yàn)的主角仍然是酷睿i5-11600K——也更適配我們搭建的平價桌面PC。

  最后值得一體的是,Rocket Lake處理器的部分SKU集成了Xe GPU。不過我們測試的這兩款處理器內(nèi)置的Xe GPU僅有32EU,并不是十一代酷睿筆記本平臺(Tiger Lake)那樣的96EU,其圖形計算性能因此并不像筆記本平臺那么彪悍。

  不過這代Xe核顯的用處大了很多,我嘗試用核顯來跑《原神》,720p極低畫質(zhì)下還是具備了可玩性的——核顯性能感覺與Ice Lake-U(十代酷睿移動平臺)頗為相似;與此同時跑刀塔這類游戲是不在話下的;另外一點(diǎn)比較重要的是QSV引擎增強(qiáng),尤其HEVC支持和流行CODEC的帶寬翻倍,對于視頻剪輯這些工作會很有幫助。

 

  整體看來,酷睿i5-11600K(以及i5-11600KF)是Rocket Lake-S這代過渡產(chǎn)品中相當(dāng)有性價比的選擇;也是選配平價PC值得考慮的對象。不過這里的GPU要重新考慮一下,比如在未來幾個月GPU價格穩(wěn)定后,考慮30系的甜品級顯卡——畢竟還有Resizable BAR這種相當(dāng)令人期待的特性加持。

  至于酷睿i9-11900K,其實(shí)這次搭的平臺并不能發(fā)揮其實(shí)力。事實(shí)上,Cypress Cove(即Rocket Lake-S的CPU)將10nm的Sunny Cove微架構(gòu)(Ice Lake-U的CPU)回遷到14nm制造工藝,這個過程對Intel的工程師而言也并不容易。尤其要在晶體管尺寸或間距更大的情況下做設(shè)計,信號傳輸、數(shù)據(jù)路徑都要重做。比如信號完整性針對更長的路徑或者延遲,都還需要做各種考量和升級;另外14nm工藝應(yīng)用更需要考慮到功耗、尺寸之類,相較原10nm的權(quán)衡。

  所以我們會看到酷睿i9-11900K并沒有選擇堆更多的核心,核顯EU數(shù)也并不算多,皆與其間權(quán)衡相關(guān)。不過延續(xù)了五代的架構(gòu)首次換新,Rocket Lake-S的實(shí)際表現(xiàn)除了基本符合Intel發(fā)布會上的預(yù)期,也是在為Alder Lake這樣的產(chǎn)品做更充分的準(zhǔn)備了。

 

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