Haswell 好伴侣

2014-03-04 03:18
个人电脑 2014年2期
关键词:核芯芯片组后缀

距离Intel Haswell平台发布已半年有余,随着Haswell奔腾系列处理器的推出以及赛扬处理器的发布,Intel已基本完成了桌面级产品线的换代:第四代酷睿处理器Haswell已经将接口变更为LGA 1150,8系列主板彻底取代原来7系列主板的地位,在规格上来说,8系列主板除了CPU接口不同外,与7系列的区别实际不大,Z87相比Z77最大的优势就是6个SATA接口全部都换成SATA 6Gbps接口,USB 3.0接口也增加了两个,增加Intel DSA动态存储加速技术。作为8系芯片组中最高规格的Z87芯片组,它在性能和技术规格均为最强,而消费者在Z87芯片组产品上的关注度也非常高,因此我们征集了一部分采用Z87芯片组的主板并对其进行了测试,希望对近期内有购买Z87主板计划的朋友有所帮助。

我们根据主板板型大小的规格选择了ATX、ITX主板,而之所以这样考虑是因为一部分对DIY还有需求的用户在购买主板时仍然将ATX主板作为首选,而原因也简单明确:因为扩展性强,使用方便。而ITX则是最近才开始在高端用户流行起来的一种“玩意”,曾几何时mini 主机只是极少数玩家的玩物,ITX规格的主板、机箱可供消费者选择的种类偏少是主要问题,再加上许多人认为小型化等于缩水,所以mini 主机在前几年都不太流行。但是去年不少厂家在ITX领域发力,各种ITX配件也日渐丰富起来,再加上技术的发展,现在用小巧的配件也能打造出一台高性能主机,ITX主机渐渐开始流行起来。面对随之而来的趋势,我们自然需要保持关注。

与处理器共进“8”系列

Tick-Tock这个名称源于钟表上秒针行走时所发出的嘀嗒声,英特尔公司在2007年正式提出了以此命名的发展战略模式,为其芯片设计制造业务规划出一个可持续的发展框架——将处理器微架构的更新和芯片制造工艺升级的时机错开,Tick代表着制造工艺的进步,例如从32纳米的Sandy Bridge到22纳米的Ivy Bridge,架构没有发生变化,性能提升不大,只是缩小了芯片面积、降低功耗和发热量;而Tock则意味着微架构的变化,例如同样32纳米的Sandy Bridge就采用了与Westmere不同的架构,还有这次专题的主角——Haswell,它和同样基于22纳米制造工艺的Ivy Bridge也是两种不同的架构。也就是说,英特尔公司以两年为一个周期,在Tick年提升制造工艺,在Tock年改变处理器的微架构,从而让自己的芯片设计制造业务有规划、有效率地发展下去。

一般来说,普通家庭中一台PC的使用寿命大约是四到五年,当然也有两种例外,一种是坚持使用十年前的Windows XP系统、平时只上上网看看新闻,不玩PC游戏不看高清,甚至有可能还没跨入酷睿的时代;另一种则是走另一个极端的发烧友用户,电脑的配置始终要和最新一代的技术规格保持同步,按照英特尔的Tick-Tock战略,他们几乎一年就要升级一次PC。对于游戏发烧友来说,不需要别人去说服他升级或更换PC,只要他觉得自己的电脑在运行热门游戏时已经显得力不从心,就会主动萌生这个想法。而对于那些在PC的投资上特别保守的人来说,你很难用技术规格的进步、性能提升的比例来打动他;当然,这里还包括受购买能力的限制和对PC依赖程度很低(靠笔记本或平板电脑来实现娱乐功能)这两种可能。所以,我们这篇文章的目标读者是那些关注核心技术进步、日常生活中对PC有依赖性(纵然不热衷于高负载的3D游戏,起码也是以PC为常用的多媒体娱乐工具)的人群。如果你的电脑还停留在Sandy Bridge以前的规格,确实应该考虑考虑更新一下配置了。

处理器

既然定义为第四代酷睿智能处理器,那在命名方式上也毫无悬念,一定是符合Core i7-4770、Core i5-4670/4570的规则。至于字母后缀的含义,K、M、S、T、U都是我们熟悉的规格,移动平台中增加了H和Y两种规格,其中H后缀可以看作是M后缀的显示性能增强版(关于显示核心的类别以及锐炬显卡的细节,在下文会有详细描述),而Y后缀则是比U后缀功耗更低的版本,专为可变形超极本而打造;在桌面平台中增加了一个R后缀,实际上也只有Core i7-4770R这么一款产品,也是唯一一款集成了锐炬显卡的桌面级处理器,据称是特供苹果iMac一体机的,不会在零售市场上销售。

关于处理器的运算性能部分,并没有太多可以诉之于笔墨的文字。简单一句话,22纳米工艺下更成熟的架构以及新指令(AVX2)的扩展,让Haswell具备明显优于Ivy Bridge的性能。所谓更成熟的架构,就是指环形总线的设计,它可以更容易地实现各个单元之间的连接;而升级到256位的AVX2指令集则是让CPU的浮点运算性能提升了一倍。除了基本性能提升之外,第四代酷睿处理器在超频方面也有得天独厚的优势,在以往的主板电路中,必须设计不同的VR(电压调节器)来分别控制CPU、GPU、I/O等不同部件的电压,用户通过微调这些参数来获得更好的稳定性或超频性能。但是在Haswell架构中,这些调节器全部整合到了CPU之中,主板只需要设计一个VR,其他的微调交给CPU完成,大大降低了主板的供电设计难度,同时也大大简化了超频的操作。

尽管Haswell的架构变化,给处理器的运算性能带来了明显的提升,不过这还不是最令人激动的环节,核芯显卡的变化才是第四代酷睿智能处理器中的最大亮点。英特尔第一款集成图形单元的处理器是32纳米的Clarkdale Core i3,其中运算单元基于32纳米的制造工艺,而图形单元还停留在45纳米工艺的阶段,在一些第三方的硬件检测工具中,它就被识别成HD Graphics 1000;从Sandy Bridge开始,英特尔正式提出了核芯显卡的概念,包括代号为GT1和GT2的两种规格,对应的正式名称分别为HD Graphics 2000和HD Graphics 3000,前者包含6个执行单元,后者为12个执行单元;到了Ivy Bridge这一代,仍然是分为GT1和GT2两种规格,只不过命名变成了HD Graphics 2500和HD Graphics 4000,前者的执行单元数量没有变化还是6个,后者的执行单元数量提升到16个。具体到处理器型号与图形核心的搭配上,规律性不是很强,尤其是桌面级处理器的规格更是略显混乱——在第二代酷睿处理器家族中,只有以K结尾的不锁频型号以及以5结尾的型号会采用GT2核芯显卡(即HD Graphics 3000),而其他产品则提供GT1核芯显卡(HD Graphics 2000)。但是在第三代台式机酷睿处理器家族中,这一政策并未完全延续下来。因为从目前英特尔已经公布的规格来看,所有酷睿i7产品,无论其是以K结尾的不锁频版本,还是以T或S结尾的低功耗版本,搭载的都是GT2核芯显卡(即HD Graphics 4000);只有酷睿i5处理器保持了与二代酷睿相同的组合——不锁频版本搭载HD Graphics 4000,其它搭载HD Graphics 2500。在笔记本平台上,与第二代一样,所有第三代酷睿处理器搭配的都是GT2核芯显卡(即HD Graphics 4000)。endprint

上面这段话看起来够绕的吧?到了Haswell这一代产品,图形单元的分类就更加复杂且无规律可循了。Haswell的图形单元包含GT1、GT2和GT3三种核心代号,其中GT3又分为15瓦、28瓦和GT3e这三个版本,GT3(15瓦)对应的正规命名为Intel HD Graphics 5000,而GT3(28瓦)和GT3e对应的正规命名为Intel Iris 5100和Intel Iris Pro 5200。Iris是英特尔公司为其图形芯片注册的一个新商标,其中文名叫锐炬(Iris Pro翻译为锐炬Pro——居然还是中英文混搭)。从英特尔官方给出的对比数据来看,以3DMark11的Performance模式为测试脚本,锐炬5100显卡(Core i7-4558U)相对于核芯显卡4000(Core i7-3687U)的性能提升基本是翻了一番,已经超过了目前入门级独立显卡的水平,也就是说下一代超极本中部分产品的3D性能应该能达到GeForce GT 640的水平。对于台式机用户来说,目前已知的桌面级处理器绝大多数都采用GT2的核心,只有一款特供苹果iMac的型号——Core i7-4770R集成了锐炬Pro的显示核心,恐怕大部分消费者是无从体验的(不过话又说回来了,有多少肯花两千元买颗CPU的人,不搭配个中高端的独立显卡,只用它的核芯显卡呢?所以说英特尔为Core i7/i5级别的桌面级处理器搭配GT2显示核心也算是明智的。在移动平台中,会增加一种H后缀的四核处理器,热设计功耗为47瓦,就是采用了GT3e显示核心、也就是核芯显卡里的最高规格——锐炬Pro,至于这类处理器会被应用到什么样的笔记本中,现在还难以判断。从技术规格来说, Haswell核芯显卡也有很多进步,例如支持DirectX 11.1、OpenGL 4.0、OpenCL 1.2的接口规范,支持4K×2K的分辨率,另外在三屏输出的操作上也更加简单——选择任意三个视频输出接口即可实现,比起Ivy Bridge核芯显卡必须要依靠两个DisplayPort接口才能实现三屏输出的解决方案,显然是靠谱多了。

芯片组

既然第四代酷睿智能处理器已经发生了架构的变化,显然也就意味着不再兼容上一代的芯片组平台,因此与LGA 1150封装的Haswell处理器相匹配的英特尔8系列芯片组也就一同诞生了。我们最早看到的产品是面向高端消费市场的Z87芯片组,它也是完全开放超频功能的唯一平台,如果要体验不锁倍频(K后缀的处理器)的Core i7-4770K,必然要搭配Intel Z87芯片组平台。

8系列芯片组最大的变化就是增加了原生高速接口的数量,此前Z77主板能够提供4个原生USB 3.0接口、2个原生SATA 6Gbps接口以及1条PCI-E 3.0插槽的支持;而到了8系列芯片组,原生USB 3.0接口的数量会从4个变为6个、原生SATA 6Gbps接口数量会从2个变为6个,从而能够更好地适应高速外置存储设备的连接。

另外7系列主板中的Rapid Storage技术在8系列芯片组中也得到升级,除了大幅优化SSD硬盘的支持外,新的快速储存技术还能提供三项重大的新技术:利用内存作缓存加速的“快速同步”,通过动态调整供电状态为磁盘加速的动态磁盘加速器;基于UEFI技术的极速启动支持。

测试环境

我们在实验室内测试了这些主板,在测试中我们使用了测试使用Intel Core i7-4770K处理器,内存为Kingston Hyperx DDR3-1600 4GB×2,显卡是华硕的GTX 760 DirectU II OC,CPU和内存保持默认频率,SATA设置成AHCI。测试系统为Windows 7 SP1 64位旗舰版,显卡驱动为GeForce/ION 331.82 WHQL,主板芯片组驱动则是Intel Chipset inf V9.4.0.1027版本。

根据不同的应用特点,我们选择了 PCMark 8、3DMark 2013 Fire Strike、wPrime 2.08 32MB、WinRAR 5.01、Metro Last Light、古墓丽影 9在内的6款程序进行测试。

测试程序意义与说明

wPrime 2.08

wPrime是一款通过算质数来测试计算机运算能力的软件(特别是并行能力),但与Super Pi只能支持单线程不同的是,wPrime最多可以支持八个线程,也就是说可以支持八核心处理器,并且测试多核心处理器性能时比Super Pi更准确。

PCMark 8

PCMark 8是针对Windows系统的整机性能基准测试软件,它提供了共计5个测试模式,分别为家用(Home)测试、创作(Creative)测试、工作(Work)测试、存储(Storage)测试和应用(Applications)测试,其中前三项测试功能中还包含了电池测试的选项,用户可根据实际需要选择合适的模式进行测试。与上一代产品相比,PCMark 8有几个明显的变化:首先是存储测试被独立出来,测试项目也针对固态硬盘和机械硬盘的特性进行了优化,固态硬盘的优势会得到充分体现;其次就是加入了电池测试,这项测试主要是针对移动设备例如Windows平板和笔记本电脑,通过重复运行测试的方式来测量设备的续航时间;另外,该软件还首次加入了应用测试,需要用户自行安装Adobe Creative Suite或Microsoft Office套装软件,在应用测试中,PCMark 8会调用指定的外部应用,以自动化操作的方式模拟用户的实际操作,以此测试平台的实际效能。由于是调用外部程序而不是使用内部的Benchmark,因此对用户来说更具有参考意义。从这一点来说,我们一直坚持使用的Bapco组织开发的SYSmark、MobileMark软件来测试PC系统,显然是更专业严谨的一种选择。

3DMark

全新的 3DMark 共包含三个测试场景:Ice Storm、Cloud Gate 以及Fire Strike。目前,三个场景只有 Ice Storm 是桌面版和移动版均有(所谓跨平台也就是这个场景),其它两个场景目前仅针对桌面版。

整体来说,新版3DMark提升了对显卡的要求,但仅限于Fire Strike这一个场景,Ice Storm、Cloud Gate场景为了照顾其它平台不可避免的在画质方面做出了妥协,这样做的结果就是桌面显卡在这里大展雄风,跑分达到了数万甚至数十万。Fire Strike场景在优化之后兼顾到了显卡性能以及显存容量等多方面的因素,对于显卡性能的判定显然更加公正客观一些,因此我们在选择测试项目时使用了Fire Strike这个场景。

Metro Last Light

这款游戏题材基于俄罗斯最畅销小说Dmitry Glukhovsky,依旧由乌克兰4A游戏工作室开发并采用改进后的4A游戏引擎。最后的曙光讲述了一场为争夺足以毁灭人类的世界末日装置的内战。人类依旧苟活在地下等死。不同派系之间的战争还在继续,晚上依旧有各种变异生物潜伏在暗处。地面依旧是各种毒气,但有传言冰层开始融化,阳光开始穿透云层。

我们采取游戏提供的Benchmark程序来完成测试,该Benchmark所包含的场景具有光照系统,烟雾系统以及激烈交战场景,能够全面反映显卡在处理光影效果以及超高分辨率材质时的表现。

古墓丽影9

《古墓丽影9》讲述劳拉的首次冒险之旅,主角劳拉克劳馥的年龄被设定在21岁,那时的她还只是一名刚出茅庐的新人,经验欠缺。随着游戏剧情的发展,玩家将与劳拉共同成长,获得新的武器和道具并习得新技能。在冒险的小岛上,玩家可以在营地对道具进行组合,有些特定区域就需要特定道具和技能才能通过。岛上的各个营地之间可以快捷传送,玩家无需长途跋涉。而除了劳拉外还将有其他角色出现在岛上,我们在测试中采取游戏提供的Benchmark程序来完成测试,测试进行三次,取平均值为最终结果。endprint

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