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intel和AMD处理器哪家好?比CPU天梯图更高层次的是核心效率天梯图

前言

intel和AMD哪家处理器更好?

这个问题换个说法:酷睿十一代约ZEN3打架,谁赢了? (这样就把时间点限制在当下,未来哪家厉害,此文不作猜测)

注:ZEN3对应ryzen 5000系列,属锐龙四代。

对比处理器的优劣,不能看表面上能堆砌多少个核心,要深入到本质里,即看IPC谁更高。

IPC(Instruction Per Clock)的本身定义是“CPU每一时钟周期内所执行的指令多少”,体现了CPU微架构的设计能力。

通俗地说,IPC就是核心效率,此文我们就在“相同的核心数量、相同的线程数量、相同的频率“这个三个“相同”的基础上,让酷睿十一代和ZEN3来一场公平的较量。

AMD和英特尔哪个更好

正文

CPU“更先进”,更“科幻”的较量,如果只有两场比赛,那么一定是“制程”和“微架构”。

这二者是有一定联系的。更好的制程,能让微架构实现“更深(deeper)、更宽(wider)、更智能(smarter)”的目标,进而有更高的IPC。

第一场:制程之战

目前的制程数值,不能反应真实水平。

早期的半导体制程用栅极宽度来描述,但并不是强制性标准。台积电营销负责人曾说,从0.35微米(350nm)开始,所谓的工艺数字就不再真正代表物理尺度了,7nm仅是一种行业标准化术语而已。至于这个7nm、10nm、14nm到底是采用什么标准计算出来的,站长没查询到资料。只能说,各家的标准根本不一样。打个比喻:到市场买肉,有的标注20元/磅,有的是40元/公斤,20元的不一定便宜,因为衡量的标准不同。

英特尔建议以晶体管密度(MTr/mm2,每平方毫米的百万晶体管数)来作为定义工艺节点的指标,可惜的是,目前在具体产品的销售中并没有引用“晶体管密度”这一指标,仍然采用7nm、10nm等“术语”,仅从数字大小看就容易误判。

酷睿十一代(移动版)采用的是intel 10nm工艺,其晶体管密度为每平方毫米1.008亿个。

酷睿十一代(桌面版)采用的是intel 14nm工艺,晶体管密度0.4467亿个。

ZEN3采用的是台积电7nm工艺, 晶体管密度为每平方毫米0.965亿个。

由此可见,intel 10nm比台积电7nm还高一点点,基本上算个平手。 

 CPU制程

 第二场:核心效率之战

站长选取的研究样本如下:

酷睿一代:i7-920 

酷睿二代:i7-2600K

酷睿三代:i7-3770、i7-3770K

酷睿四代:i7-4770、i7-4770K

酷睿五代:i7-5775C

酷睿六代:i7-6700、i7-6700K

酷睿七代:i7-7700、i7-7700K

酷睿八代:i7-8700K

酷睿九代:i7-9700KF、i9-9900KF

酷睿十代:i5-10600KF、i7-10700KF

酷睿十一代桌面版:i5-11600KF、i7-11700K

酷睿十一代移动版:i7-11800H

挖掘机系列:A12-9800

锐龙一代(ZEN):R5-1500X、R7-1800X

锐龙二代(ZEN+):R5-2600X、R7-2700X

锐龙三代(ZEN2):R5-3600X、R7-3700X

锐龙四代(ZEN3):R5-5600X、R7-5800X

锐龙四代移动版(ZEN3):R7-5800H、R9-5900HX

在具体计算上,IPC是没有一个确定值的,站长采用的办法是单核以CINEBENCH为主,多核以3DMARK FS和TS CPU成绩为主,通过一定的算法得到下图,这样的结果能符合大多数应用场景,也能和两家官方公布的各代提升比例基本吻合。

 酷睿和锐龙的核心效率天梯图

上图解读

如果把CPU看做金庸小说里的侠客,IPC就相当于内功。

在农机时代(2011年10月~2017年2月),AMD没有还手之力。

AMD于2011年10月推出了“推土机”处理器架构,后来又陆续发布打桩机、压路机和挖掘机架构,一直到2017年2月第一代ZEN发布的这一个时间段,俗称“农机时代”。 这一时期对AMD来说是悲伤的时光,内功十分可怜,连酷睿一代都打不过,遇到酷睿二代直接被打飞。

锐龙一代(ZEN架构)是个转折点, 一步登天超过酷睿五代,锐龙二代(ZEN+)距离当时竞争对手酷睿八代仅有一步之遥,接着在锐龙三代(ZEN2)实现了对英特尔的超越。

酷睿八、九、十代(注2)的核心效率没有提升

英特尔这边,第七代提升极小,第八九十代都是原地踏步,眼睁睁地看到AMD从后面超过去。

说到这,有些读者非常疑惑,不是都说第八代提升最大的吗?

这是两个概念,第八代是“提升了核心数量”,并不是我们这里讨论的“提升核心效率”,二者是完全不同的概念。核心效率是可以理解为在相同的核心数量、相同的线程数量、相同的频率这“三个相同”的基础上,对比谁更厉害。

第九代改进很小,配不上“跨代提升”这个词语。

第十代桌面版效率也没有提升。把第八代的i7做一番改动,就成为第十代的i5。例如:i5-10500可以看做是i7-8700小改而来,二者仅频率上有些细微差异。当然,十代的部分型号也加入了一些新技术,如睿频3.0,这和IPC没什么关系。

注2:第十代酷睿移动版有两种微架构,Comet Lake和Ice Lake,此图仅包含桌面版,移动版Comet Lake效率没变,移动版Ice Lake有提升但未纳入对比范围。

注:酷睿代数划分,可参考文章《第一个出生的靠边站,一张图看清酷睿处理器1~12代的区别》

酷睿十一代和锐龙四代 核心效率对比

决战紫禁之巅,酷睿11代 VS 锐龙四代(对应锐龙5000系列)

两大高手飞来飞去,刀光剑影,谁赢了?

在桌面版,锐龙4代胜利,核心效率比酷睿11代高3%

在移动版,酷睿11代胜利,比锐龙四代高2%

注:这个结论为个人研究,非权威定论。站长对核心效率天梯图的数值进行了交叉验证和校对。

之所以出现这样的结果,其根本原因在于:

酷睿11代有两种微架构,桌面版采用的是Cypress Cove架构(14nm),移动版是Willow Cove(10nm),Cypress Cove不是简单地把Willow Cove改用14nm工艺生产所用的代号,因为空间有限,放大后刻不下,Cypress Cove肯定是有简化的,反应到效率上,就无法达到Willow Cove的高度。

结束语

看人不能只看外表,要看内在的人品。处理器也是一样,不仅要看外表有几个核心,更要看内在的“核心效率”高不高。学会看IPC,普通用户就能取得从“小学生”到“中学生”的进步。在选购电脑时,看核心效率天梯图,比看CPU天梯图更有意义。 

从微架构看,intel暂时还有微弱的优势。两大高手约定,明年之夏,华山之巅,酷睿十二代和ZEN4将再来一场“IPC世纪大战”。

最新咨询/评论

  • **** 2021-10-03 15:50 评价等级:很好

    站长测的是同频下的ipc吗?为啥我看说一代锐龙ipc和四代酷睿差不多

    站长回复:

    IPC对比的基础有三个相同:核心数量、线程数量和频率。实测不是同频,带睿频的,用公式换算。别家的不清楚,我个人的研究以这次新版本2.0为准。猜测这个说法是加了游戏实测,因为一代锐龙的内存延迟高,对游戏影响很大。

  • **** 2021-09-15 16:55 评价等级:很好

    小虫站长 你好。我准备换R5 5600X+B550m 迫击炮+1060 3G大概需要多少伏电源才好呢?风扇应该怎么选?

    站长回复:

    你好,查看电源估算公式>>,标准机箱一般不用风扇

  • **** 2021-09-07 17:54 评价等级:很好

    之前就一直在找ipc方面的文章,发现根本没几个人有研究,还是站长给力

    站长回复:

    学习科学知识总归是枯燥的。看娘炮嘟嘴,讨论女星谁穿得少,谁又劈腿了,越是畸形的越受欢迎,哎-

  • cristi**** 2021-08-31 17:56 评价等级:很好

    十一代移动版工艺对比锐龙四代移动版的,英特尔工艺有轻微优势了。那架构上,锐龙四代移动版那三缓阉割后对IPC的影响大吗?

    站长回复:

    阉割L3缓存要影响IPC,由于移动的分数要受到功耗墙和温度墙影响,无法和桌面直接对比,这次没有把这个细节分开,估计要低2%。(也就是说如果把ZEN3移动版分开标注的话,位置估计要下调2%,仍然高于11代桌面)

  • **** 2021-08-31 15:02 评价等级:很好

    感谢分析、分享!透彻!现在每天都会刷下贵网站,看看有没有更新,借机学习下

    站长回复:

    欢迎阅读

  • **** 2021-08-31 09:58 评价等级:很好

    感谢站长的分享。个人认为IPC可以作为CPU发展史的最重要参数,同时单核同功率的性能提升、多核协同效率提升也都很重要。比如说同样给定65W,11代比10代提升多少性能对于用户体验是更重要的(对于日常使用,尤其是移动端);比如说同样8核,zen3比zen2的多核协同效率提升多少也是很重要的(对于专业领域的应用)。

    站长回复:

    是的,我个人选电脑,首先看IPC。算这个要排除功耗因素。

  • **** 2021-08-31 09:21 评价等级:很好

    感觉挺靠谱了,辛苦辛苦

    站长回复:

    欢迎阅读

  • **** 2021-08-31 09:15 评价等级:很好

    第三个相同,相同的频率应该换成相同的功耗

    站长回复:

    算IPC和这个没关系

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