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AMD Ryzen 7和酷睿i3竟互有输赢!原因在于架构
2017-03-26 08:46:05  出处:ZOL  作者:尹航 编辑:万南   点击可以复制本篇文章的标题和链接
 
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对于电脑而言,最为重要的硬件无疑是处理器。处理器性能强弱直接决定着用户体验,而决定处理器性能高低的,则是制程工艺以及架构先进性。

年初AMD发布Ryzen 7处理器之后,14nm制程工艺终于追上了英特尔。然而很多人只看到了表面的数字,却并未深究14nm制程工艺背后,二者在技术先进性上有何区别。其实同为14nm,英特尔已经在其上耕耘了三代,凭借新一代Tri-gate技术的优势,英特尔在14nm制程工艺中能够提供更高密度的芯片。

其实Ryzen虽然与英特尔采用了同样的FinFET 14nm工艺,但Ryzen的工艺水平大概只相当于英特尔2015年发布的Broadwell-E平台的水准。处理器性能提升与制程、架构先进性有关,而其制程与架构升级的最终目的是在单位面积里容纳更多的晶体管。简单粗暴的来讲,晶体管数量越多,一般情况下处理器性能就越强。所以同为14nm制程工艺,但如果单位面积上容纳的晶体管数量有差距的话,性能也就有着较大的差异了。

此外,从下面的Ryzen微架构后端示意图来看,AMD与英特尔微架构设计不同。Ryzen或者说AMD自K7以来处理器的整数和浮点执行资源是分离式的,有各自独立的调度器和执行流水线

本次为了让Ryzen 7系列处理器的主频达到现有水准,AMD也不得不通过拉长执行流水线的方式来实现,这种做法虽然便于拉升主频,但较长的流水线深度对于乱序处理器而言,在遇到分支预测失败的时候,需要整个流水线清空,20级流水线的分支预测惩罚一般是20个周期。

根据相关测试数据可以了解到,Ryzen的分支预测惩罚在17到21个周期左右,KabyLake是16到20个周期,Broadwell是15到21个周期。总体来说Broadwell的分支惩罚普遍更低些,大概是15个周期左右,KabyLake略高,为17个周期左右,Ryzen的预测惩罚值普遍在19个周期左右。

AMD Ryzen 7和酷睿i3竟互有输赢!原因在于架构
Ryzen微架构后端示意图

其实说白了就是,AMD为了让Ryzen的频率看得过去,几乎用尽了各种手段来拉升主频,如果不通过拉长执行流水线的方式来拉升主频的话,Ryzen的核心频率恐怕连突破3GHz都很困难,从而从另一个角度反映了Ryzen架构自身的落后性。

此外,锐龙8核处理器由两个CCX结合而成,需要注意的是,在Zen中,L3高速缓存并非最后一级高速缓存(Last Level Cache,LLC),因为16MiB L3高速缓存是由两块分离的L3高速缓存组成,两个CCX之间不存在统一的L3高速缓存。锐龙RYZEN 7两个CCX是独立的,其之间是采用Infinity Fabric进行连接。

Infinity Fabric由两部分组成,分别是Scalable Control Fabric和Scalable Data Fabric,其中Scalable Data Fabric是用于互联AMD处理器和存储器的数据总线,RYZEN 7互联两个CCX的就是Scalable Data Fabric,其频率和内存时钟频率一样,例如搭配DDR4-2400的时候,SDF的频率就是1200MHz。AMD此前在官方回应中表示其SDF带宽为22GiB/s,并不高,所以导致8个内核不能像Boardwell-E那样直接互相通讯,两个不同CCX的内部内核通信无法达到CCX内部那样高效。

·日常应用R7 1800X跑不过酷睿i3 7350K?

那么技术落后、性能差异体现在实际应用当中有着怎样的不同呢?我们不妨来看看英特尔酷睿i3 7350K处理器与AMD Ryzen 7 1800X在轻度日常应用测试方面的数据对比:

AMD Ryzen 7和酷睿i3竟互有输赢!原因在于架构

AMD Ryzen 7和酷睿i3竟互有输赢!原因在于架构

AMD Ryzen 7和酷睿i3竟互有输赢!原因在于架构

AMD Ryzen 7和酷睿i3竟互有输赢!原因在于架构

AMD Ryzen 7和酷睿i3竟互有输赢!原因在于架构

看到这里有朋友会问了,Ryzen 7 1800X与酷睿i3 7350K都不是一个定位的,为什么要拿来做性能比较呢?其实我们想说的是,在制程技术落后的情况下,即便同为14nm,即便R7 1800X定位比酷睿i3 7350K高,但在某些应用环境中,R7 1800X与酷睿i3 7350K相比,都是有着一定的差距。

为什么会造成这样的结果呢?

首先,酷睿i3 7350K得益于架构先进性,使得其基础频率就达到了4.2GHz,超频之后更是能轻松站上5GHz左右,因此对于上述这些偏向单核心性能的应用而言,R7 1800X即便拥有8核心16线程,但由于主频仅有3.6GHz,所以其实际表现比酷睿i3 7350K还要有明显差距。

AMD Ryzen 7和酷睿i3竟互有输赢!原因在于架构
酷睿i3 7350K超频5GHz:1.45V电压、风冷稳定运行

此外,在超频方面,由于Ryzen整体架构技术落后于英特尔,所以在功耗与性能之间的平衡点只能做到3.6GHz,超频也只能在风冷散热下达到4GHz,无论是超频效率、还是超频后单核性能,都是比酷睿i3 7350K要弱不少。

从上面的测试图中我们可以看到,酷睿i3 7350K超频5GHz,风冷散热情况下,1.45V电压能够稳定运行,这对于Ryzen而言几乎是不可想象的事情,这就是制程、架构先进性带来的好处。

由此可见,R7 1800X官方与酷睿i7 7700K对位的话,并且将价格瞄准酷睿i7,其实并没有完全的说服力。因为从我们的测试来看,只要不是从事专业视频剪辑、大型3D渲染的用户,而只是玩游戏、做简单图片处理、视频处理的话,那么售价仅1000元出头的酷睿i3 7350K所带来的体验要比售价高达3000多元的R7 1800X好上不少。

·重度应用:X99不战而胜

此外我们再说说重度应用。

本次AMD发布Ryzen 7平台之后,可能是考虑到本身制程工艺落后、且存在兼容性问题,因此旗舰级的Ryzen 7 1800X官方对位也是放在了酷睿i7 7700K上。然而对于英特尔来说,满足用户重度应用需求的硬件平台其实并非200系芯片组主板及相应处理器,而是旗舰级X99芯片组主板,以及酷睿i7 6900K、酷睿i7 6950X这样的多核心旗舰处理器。

AMD Ryzen 7和酷睿i3竟互有输赢!原因在于架构
X99平台极致的扩展性使其更适用于重度应用环境

由于Ryzen只支持双通道内存,且PCIe 3.0x4通道由CPU提供,所以在内存、SSD扩展性、速度、性能等方面,全面落后于英特尔Z270、X99平台。同时别忘了,X99平台独有的40条PCIe 3.0通道、独家的四显卡CrossFire或者SLI也深受发烧级、重度用户青睐。

此外再配合英特尔即将推出的Optane闪腾存储技术,以及理论传输速度达到10G/s的雷电接口,综合平台扩展性来看,英特尔在重度应用体验上有着更为鲜明的平台优势。

·结语

虽然对比多核心性能的话,Ryzen 7系列处理器有着能够与七代酷睿叫板的表现。但如果从制程、架构技术先进性,以及一些比较吃主频而非多核心性能的应用上来看,即便是目前位居旗舰级的R7 1800X都难以秒掉酷睿家族入门级的酷睿i3 7350K处理器,甚至在不少日常应用环境中,整体表现比酷睿i3 7350K还要差很多。

通过实际测试及理论解读来看:Ryzen制程、架构技术明显落后于Kabylake,这使得Ryzen 7处理器主频虽然普遍达到了3GHz以上,但却只能通过拉长执行流水线深度的方式来做到高频率,这样的带来的结果就是1800X在效能上比i3 7350K都明显要差不少,这一点通过我们的测试已经展现的非常明白了。

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