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英特爾 Alder Lake 處理器將至,如何科學去跑分

蘋果 M1 處理器在去年驚豔亮相,在桌面環境下表現出了驚人的效能和效率,ARM 陣營可謂是揚眉吐氣。而今年,似乎要輪到 x86 陣營反擊了。英特爾將會在今年推出全新架構設計的 x86 處理器 Alder Lake,它的革命性之處,在於使用了 ARM 中實裝多年的大小核架構。

▲Alder Lake 使用了大小核混合架構,在不同平臺對應有不同規格

高效能大核 + 高效率小核的組合,已經被證明的確可以帶來更好的體驗。然而這樣的設計,在 x86 陣營中鳳毛麟角,之前的評價體系對於 Alder Lake 來說,或許是不夠精確的。那麼要如何才能客觀評價 Alder Lake?待到 Alder Lake 正式釋出、以第 12 代酷睿處理器的正式產品名登場時,要如何跑分才能更科學?今天就給大家分享幾個思路吧。

用適合的作業系統跑分

如果你這幾年有關注 AMD 的銳龍處理器,那麼應該知道作業系統的排程,對於 CPU 的效能影響是非常大的。無論是對於銳龍也好,Alder Lake 也好,架構的改變,需要作業系統採用新的排程演算法,才能發揮 CPU 應有的效能。

以銳龍 CPU 為例。銳龍之所以可以輕易推高核心數量,和它獨特的拓撲架構密不可分。例如在 Zen 2 中,每 4 個核心封裝成為一個 CCX,每兩個 CCX 封裝為一個 CCD,這樣的好處是可以通過簡單增加 CCX 和 CCD 模組,堆砌出更多核心。

▲AMD Zen2 的架構,可以看到核心-CCX-CCD 的拓撲

但是,這樣的架構帶來了 CPU 排程的新問題,例如核心和核心直接的通訊,會出現跨 CCX 乃至跨 CCD 的情況,而跨 CCX 的核心之間通訊,會產生額外的延遲。例如一個程式用了 CPU 兩個核心,但這兩個核心有可能位於同一個 CCX,也有可能分別位於不同的 CCX 中,後一種情況會帶來更高的通訊延遲,效能資料自然遜於前一種情況了。

在 Win10 1903 中,系統對此進行了優化,Win10 1903 系統會優先排程處於同一 CCX 內的核心,避免跨 CCX 造成的延遲,多核效能有所提升。

▲Windows 10 1903 對 Zen 架構的優化:優先呼叫同一 CCX 內的核心、縮短頻率響應時間

▲Windows 10 1903 可以提升 Zen 的遊戲效能和日常表現

這次 Alder Lake 也會遇到和銳龍類似的問題。Alder Lake 使用了大小核混合架構,作業系統必須足夠聰明,才能準確判斷什麼時候使用小核心,什麼時候呼叫大核心。很遺憾,由於桌面處理器現在才開始使用大小核設計,因此當前的 Windows 系統都沒有對其優化,想要發揮出 Alder Lake 這樣的大小核架構的威力,就需要升級到 Windows 11 了。

在 Alder Lake 中,英特爾部署了 Intel Thread Director 的硬體排程技術,結合適合的作業系統,可以對執行緒智慧分配到合適的核心當中。而 Windows 11,就對這項技術提供了較好的支援。

實際上,已經有媒體測試對比過 Win11 和 Win10 在大小核混合架構 CPU 平臺下的效能差異。媒體使用了三星 Galaxy Book S 裝置,它基於 Lakefield Core i5-L16G7 平臺,而 Lakefield 就是典型的大小核設計的 CPU,可以將其看作是 Alder Lake 的前哨。下面是具體的測試結果。

首先是 GeekBench 5 測試,Win11 相比 Win10 21H1,在多執行緒上有 5.8% 的優勢,在單執行緒上則有 2% 的優勢。Win11 的效能對比 Win10 21H2 更好,但提升幅度並不算令人振奮,期待最終版能有更好的表現。

接著是瀏覽器跑分 Speedmeter 2,測試也顯示 Win11 的效能要更好。使用同樣的 Chrome 91,Win11 對比 Win10 21H1 有 10% 的效能優勢。

再來看渲染成績。在 Cinebench R23 中,Win11 在單執行緒測試中呈現出了約 8.2% 的優勢。這個測試結果是通過三種不同的測試得出的,而 Core i5-L16G7 這顆處理器的確在 Win11 中表現出了更強的效能。

最後是 3DMark 測試,該測試中沒有呈現出顯著的效能差異,這也是可以理解的 ——3DMark 對驅動依賴較大,而新系統和新硬體都尚未有完善的驅動匹配。

可以看到,Win11 在大小核 CPU 平臺上,發揮出了顯著優於 Win10 的效能,這會給遊戲帶來更高的幀數、更低的延遲和更少的卡頓 —— 對大小核架構優化不足,是有可能讓異架構核心切換延遲明顯增加的,而 Win11 顯然對大小核優化更好。

總的來說,要發揮出新 CPU 的效能,就需要使用對架構有優化的作業系統。Alder Lake 和 Win11 正式版都會在年底釋出,如果大家打算用 Alder Lake,可別忘了配備新系統了。

用適合的測試軟體跑分

Alder Lake 使用了大小核設計,而根據目前公佈的資訊,桌面平臺的會是 8+8 核心,筆記本移動平臺的也會擁有 6+8 以及 2+8 核心。和當前的英特爾 CPU 相比,Alder Lake 無疑屬於核心數量爆炸,在某些效能測試軟體,成績會有極大程度的提高,但要如何理解這個測試成績呢?

例如 Cinebench,這是一個 DIY 玩家很常用的跑分軟體,它通過渲染測試來衡量 CPU 效能,對多核心優化較好,通常來說核心數量多的 CPU 在 Cinebench 中更容易取得好成績。Alder Lake 的核心數量提升很大,可以預見的是在 Cinebench 中會跑出遠勝於前的成績,但這是否意味著 Alder Lake 對比前代提升就有那麼大?

▲Alder Lake 一定會在 Cinebench 這樣的測試中有大幅提升,但這是否意味著日常使用也提升很大?

Cinebench 測試的是 CPU 多核在高負載下的峰值效能,但未必符合日常使用的場景。例如開啟一個網頁,實際上更考驗的是 CPU 的瞬時響應速度,尤其是 Alder Lake 這種大小核架構的 CPU,加上可變頻率設計,能否在第一時間響應任務、攀升到較理想的效能去完成使用者觸發的輕量任務,或許更加影響使用者日常體驗。

▲Alder Lake 使用高達 1000GB/s 的匯流排連線大小核,但沒有明說延遲如何,延遲會極大影響日常體驗

因此,對於 CPU,還是需要使用更多的跑分工具去測試,例如 PCMark 就可以測試 CPU 對輕量任務的響應速度。評價 CPU 效能,特別是 Alder Lake 這種架構大改的產品,不能迷信一兩款測試工具,而是需要針對 CPU 的特性,進行更多維度的測試,才能獲得更客觀的結論。

使用合適的編譯器跑分

儘管 x86 CPU 的指令集是相容的,但實現指令集的具體方法,卻有所區別。對此,一些針對處理器的程式碼優化,可以更完美地發揮出 CPU 應有的效能。例如編譯器,同樣的測試程式,如果使用對 CPU 更友好的編譯器,結果可能大有不同。

▲Anandtech 使用 SPEC 2017 等專業軟體來測試效能,但測試英特爾 CPU 沒有使用 ICC 編譯器

很多媒體例如 Anandtech,會使用 SPEC 這樣的專業測試軟體來衡量 CPU 的效能。不過 SPEC 測試可以使用不同的編譯器,Anandtech 所使用的 CLANG 編譯器,並不能完美髮揮英特爾 CPU 的效用。如果改用英特爾自己的 ICC 編譯器,成績會明顯上浮。因此,大家觀看某些測試成績的時候,需要注意使用的是什麼編譯器,不然很有可能得到不準確的結論。

總結

CPU 的效能測試是一個很複雜的問題,而面對新的架構設計,如何選擇合適的測試方法又顯得格外重要。Alder Lake 很快就會到來,它帶來的架構革命會讓 x86 的體驗更上一層樓嗎?我們拭目以待吧。