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處理器史話 | “核”與“線程”對CPU工作效率的貢獻,各有千秋

2016/11/11
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接上文:這張漫畫告訴你,為什么雙核 CPU 能打敗四核 CPU?,我們繼續(xù)談核數(shù)量和速度的關(guān)系,上文講到第四點,本文從第五點開始。

(5)PK 選項之 ScienceMark:主頻高低是性能關(guān)鍵所在
ScienceMark 是一款通過運行一些科學(xué)方程式來測試系統(tǒng)性能的工具。主要用于桌面臺式機和工作站上測試內(nèi)存子系統(tǒng),同時也用于測試服務(wù)器環(huán)境中的讀寫延時,當然,它對內(nèi)存的帶寬及 CPU內(nèi)存控制器之間的速度等也可進行測試。


這是一款涉及內(nèi)存的帶寬及 CPU 與內(nèi)存控制器之間的速度測試,其次對于主頻的高低也有一定的影響,面對主要采用 ALU 運算的 SciencMark 2.0,高主頻還是有一定優(yōu)勢,此外原生內(nèi)存控制器也會對成績稍有影響,這也是“膠水”內(nèi)存控制器 i5 沒有與 AMD 拉開差距的主要原因。

(6)PK 選項之 3DMark Vantage:架構(gòu)輔助多線優(yōu)勢明顯
3DMarkVantage2008 年 4 月 28 日發(fā)布,是業(yè)界第一套專門基于微軟 DX10 API 打造的綜合性基準測試工具,并能全面發(fā)揮多路顯卡、多核心處理器的優(yōu)勢,能在當前和未來一段時間內(nèi)滿足 PC 系統(tǒng)游戲性能測試需求。

由于此款軟件是針對 3D 性能的測試,所以只選用了測試項目中的 CPU 選項的得分進行對比。設(shè)置為性能模式,采用 1280X1024 進行測試。

Peformance 模式下,CPU 分數(shù)要占到總分的 20%之多,這個比重比 3DMark06 還要大,成績中 Intel 依舊保持著這個測試項目的優(yōu)勢,即便是模擬的四核也讓對手物理三核暗淡無光,3DMark 對于 CPU 的考驗來自多方面,架構(gòu)主頻緩存面面俱到,i3、i5 具備單核強勁性能,又有多線程的扶持,高得分并不意外。

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(7) PK 選項之 PCMark Vantage:架構(gòu)影響綜合性能發(fā)揮
PCMark Vantage 是 Futuremark 發(fā)布的新一代基準測試軟件,并比較完美的對多核心處理器進行了優(yōu)化,而且是專為 Windows vista 32/64-bit 打造的,不再支持 Windows 2000/XP。

PCMark Vantage 可以衡量各種類型 PC 的綜合性能,主要分為三大部分進行:
1、處理器測試:基于數(shù)據(jù)加密、解密、壓縮、解壓縮、圖形處理、音頻和視頻轉(zhuǎn)碼、文本編輯、網(wǎng)頁渲染、郵件功能、處理器人工智能游戲測試、聯(lián)系人創(chuàng)建與搜索。
2、圖形測試:基于高清視頻播放、顯卡圖形處理、游戲測試。
3、硬盤測試。

結(jié)論:相比較而言 AMD 三核都是中低端產(chǎn)品,自然無法與如日中天的酷睿 i3/i5 相抗衡。

(8)PK 選項之 WinRAR 測試:超線程作用提升明顯
WINRAR 作為目前最常用的壓縮軟件備受大家喜愛,基本是每臺電腦的必備軟件。而大家也知道,WINRAR 的壓縮效率和 CPU 的性能成等比關(guān)系,CPU 運算能力越強,壓縮及解壓文件的速度就越快。


從 WinRAR 測試結(jié)果來看,受限于內(nèi)存控制器原因,單核成績相差不多,但由于 WinRAR 壓縮工作基本是依靠處理器的運算來完成工作,核心數(shù)量架構(gòu)效率與緩存的配合才是決定性因素。

結(jié)論:四線程效率相比三核三線程還是具有絕對優(yōu)勢,不可以否定超線程的作用。

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(9)PK 選項之 X264 編碼:核心架構(gòu)+超線程效果顯著
高清視頻流行的今天,有多少人知道欣賞的 480P720P 高清電影是通過壓縮 1080P 視頻得來的,而關(guān)乎壓縮速度的最有效途徑就是使用的 CPU 以及支持的指令集。所以,采用 X264 的編碼壓縮 720P 測試 CPU 的編碼能力。


多線程下 i3/i5 性能提升明顯,物理三核也遠非對手,此外新酷睿 i3/i5 中,加入了新指令集,因此編碼壓縮都增幅不少。

(10)PK 選項之 PHOTOSHOP:32nm 指令集優(yōu)化渲染效率明顯
作為 PS 高手或是相關(guān)圖片設(shè)計工作者,圖片渲染是必不缺少的使用項目,測試選取分辨率大于 7000X5000 的圖片,進行規(guī)定的凸出濾鏡的渲染性能測試,通過模擬真實的使用情況的時間長短,來衡量不同處理器之間的性能差距。


分辨率 7000 x 5000 的圖片,渲染前效果? 分辨率 7000 x 5000 的圖片,渲染后效果


測試結(jié)果可以看出,CS4 在實時渲染下并不支持多核運算,單核性能才是實時渲染速度的關(guān)鍵所在,新架構(gòu)的 32nm 酷睿渲染執(zhí)行效率提升明顯,看來升級全新架構(gòu)的處理器在渲染指令集上大有建樹,這對實時渲染非常有效。

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(11)PK 選項之 DX9C 游戲測試:多核王道,超線程優(yōu)勢不明
《求生之路》就是一款比較經(jīng)典的僵尸題材游戲,《求生之路 2》作為續(xù)作正式登陸 PC 平臺。該作加入了對多核 CPU 渲染的支持,對于支持 CPU 多核渲染,也算是本游戲的一個亮點,測試采用標準 1080P 分辨率,最高特效下開啟八倍抗鋸齒,通過自制一段游戲測量平均幀數(shù)。

DX9 游戲中,緩存依舊是性能的保障,在羿龍和速龍的表現(xiàn)中可以明顯察覺到,此外高主頻也同樣是性能的推動力,這是 i3 與 i5 的差距體現(xiàn)。雖然游戲號稱支持多線程,但是超線程技術(shù)似乎沒有發(fā)乎太大的作用,導(dǎo)致 i3 性能甚至不如羿龍三核。

(12)PK 選項之 DX10 游戲測試:大緩存性能突出作用明顯
《孤島危機》,作為年度 DX10 游戲巨作 Crysis 的游戲畫面,超越了次世代平臺和之前所有的 PC 游戲,即便是搭配頂級的顯卡,在采用大分辨率開抗鋸齒的情況下,也只能勉強“瀏覽”游戲。

測試方法:Crysis Demo 內(nèi)置了 CPU 和 GPU 兩個測試程序,使用 CPU 測試程序,這個程序會自動切換地圖內(nèi)的爆炸場景,激烈的爆炸場面嚴格的考驗著 CPU 渲染性能,運行一段時間得到穩(wěn)定的平均 FPS 值作為測試依據(jù)。

在低分辨率情況下,顯卡已經(jīng)不是瓶頸,而僅僅在于 CPU 的運算能力。
測試中,雖然 i5 661 性能最高,但也依靠睿頻的加速 3.6GHz 所帶來的效果,羿龍主頻雖低但是強于速龍,由此可見,多數(shù)游戲?qū)τ?CPU 緩存的壓力考驗較重,主頻只是次要。

(13) PK 選項之 DX11 游戲測試:超線程技術(shù)發(fā)揮不理想
《科林麥克雷:塵埃 2》是前作的正統(tǒng)續(xù)作,游戲加入了對 DX11 特效和多核 CPU 的支持,目前只有 HD5000 顯卡可以一展所長。


測試設(shè)置:1920x1080 分辨率 / 最高特效 / 四倍抗鋸齒。

游戲?qū)τ诙嗪?CPU 優(yōu)化明顯,總整體成績來看,多核提升卻有成果,但是游戲似乎對于超線程多核并不感冒,導(dǎo)致高性能 i3/i5 成績不如羿龍速龍,看來超線程技術(shù)的優(yōu)化與游戲發(fā)展息息相關(guān)。

(14)PK 選項之功耗對比測試:32nm 能耗比的確名不虛傳
在上面性能對比后,想必大家對于三核和超線程雙核處理器性能,心里都有了一定的了解,但新的工藝加上升級的架構(gòu),能否能帶來更大的驚喜是大家關(guān)心的焦點,對于下面通過實際測試來證實一下以上處理器的功耗控制能力吧:測試工具——功耗儀。


通過測試,輔以全新 32nm 工藝,新酷??梢跃S持在傳統(tǒng)雙核功耗的基準,無論待機還是滿載,還是比較值得認可的。而 AMD 雙核產(chǎn)品滿載功耗還是有些稍高,但待機功耗比較出色,相信是得益于先進的節(jié)能技術(shù),此外性價比也十分出色,因此稍高的滿載功耗對多核平臺影響不大。

結(jié)論 1:酷睿 i3/i5 僅擁有一般三核的多線程能力。

結(jié)論 2:“核”與“線程”在 CPU 工作效率方面的貢獻,各有千秋,關(guān)鍵因素在于具體的應(yīng)用。

與非網(wǎng)原創(chuàng)內(nèi)容,謝絕轉(zhuǎn)載!

系列匯總:

之一:第一款處理器之謎

之二:處理器的春秋戰(zhàn)國時代:8 位處理器的恩怨與紛爭(上)

之三:處理器的春秋戰(zhàn)國時代:8 位處理器的恩怨與紛爭(下)

之四:處理器的三國時代:蘋果攪動 MCU 江湖

之五:處理器的三國時代:DR 公司盛氣凌人,IBM 轉(zhuǎn)身成就微軟

之六:32 位處理器的攻“芯”計:英特爾如何稱霸 PC 江湖?

之七:AMD 稱霸 PC 處理器市場的“曇花一現(xiàn)”

之八:CPU 兩大陣營對擂,X86 構(gòu)架讓英特爾如日中天

之九:你知道 X86 構(gòu)架,你知道 SH 構(gòu)架嗎?

之十:SuperH 系列處理器:昔日惠普 Jornada PDA 的“核芯”

之十一:MIPS 構(gòu)架:曾經(jīng)是英特爾的“眼中釘”

之十二:MIPS 構(gòu)架之:我和龍芯有個約會

之十三:ARM 架構(gòu):有處理器之處,皆有 ARM

之十四:ARM 和英特爾還有一場“硬仗”要打!

之十五:PowerPC 架構(gòu):IBM 的一座金礦

之十六:PowerPC 和它的“前輩們”:曾經(jīng)那么風華絕代

之十七:PowerPC 和它的“前輩們”:一代更比一代強

十八:當 Power 架構(gòu)的發(fā)展之路遭遇“滑鐵盧”

之十九:開啟多核時代的 Yonah:它是英特爾酷睿 core 的開發(fā)代號

之二十:除了 Core iX 系列,你未曾注意的架構(gòu)還有這些!

之二十一:處理器廠商的絕密武器之工藝之爭

之二十二:CPU 的主頻、倍頻、超頻,不是頻率越高速度就越快

之二十三:這張漫畫告訴你,為什么雙核 CPU 能打敗四核 CPU?

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電子產(chǎn)業(yè)圖譜

1996畢業(yè)于華東理工大學(xué)自控系,同年7月進入某大型國企擔任電氣員。2000年轉(zhuǎn)行從事硬件研發(fā)相關(guān)工作;后從事RFID相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)、設(shè)計,曾參與中國自動識別協(xié)會RFID行業(yè)標準的起草;歷任硬件工程師、主管設(shè)計師、項目經(jīng)理、部門經(jīng)理;2012年至今,就職于沈陽工學(xué)院,擔任電子信息工程專業(yè)教師,研究方向:自動識別技術(shù)。已經(jīng)出版教材《自動識別技術(shù)概論》,職場故事《51的蛻變 》。