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处理器史话 | “核”与“线程”对CPU工作效率的贡献,各有千秋

2016/11/11
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接上文:这张漫画告诉你,为什么双核 CPU 能打败四核 CPU?,我们继续谈核数量和速度的关系,上文讲到第四点,本文从第五点开始。

(5)PK 选项之 ScienceMark:主频高低是性能关键所在
ScienceMark 是一款通过运行一些科学方程式来测试系统性能的工具。主要用于桌面台式机和工作站上测试内存子系统,同时也用于测试服务器环境中的读写延时,当然,它对内存的带宽及 CPU内存控制器之间的速度等也可进行测试。


这是一款涉及内存的带宽及 CPU 与内存控制器之间的速度测试,其次对于主频的高低也有一定的影响,面对主要采用 ALU 运算的 SciencMark 2.0,高主频还是有一定优势,此外原生内存控制器也会对成绩稍有影响,这也是“胶水”内存控制器 i5 没有与 AMD 拉开差距的主要原因。

(6)PK 选项之 3DMark Vantage:架构辅助多线优势明显
3DMarkVantage2008 年 4 月 28 日发布,是业界第一套专门基于微软 DX10 API 打造的综合性基准测试工具,并能全面发挥多路显卡、多核心处理器的优势,能在当前和未来一段时间内满足 PC 系统游戏性能测试需求。

由于此款软件是针对 3D 性能的测试,所以只选用了测试项目中的 CPU 选项的得分进行对比。设置为性能模式,采用 1280X1024 进行测试。

Peformance 模式下,CPU 分数要占到总分的 20%之多,这个比重比 3DMark06 还要大,成绩中 Intel 依旧保持着这个测试项目的优势,即便是模拟的四核也让对手物理三核暗淡无光,3DMark 对于 CPU 的考验来自多方面,架构主频缓存面面俱到,i3、i5 具备单核强劲性能,又有多线程的扶持,高得分并不意外。

 

(7) PK 选项之 PCMark Vantage:架构影响综合性能发挥
PCMark Vantage 是 Futuremark 发布的新一代基准测试软件,并比较完美的对多核心处理器进行了优化,而且是专为 Windows vista 32/64-bit 打造的,不再支持 Windows 2000/XP。

PCMark Vantage 可以衡量各种类型 PC 的综合性能,主要分为三大部分进行:
1、处理器测试:基于数据加密、解密、压缩、解压缩、图形处理、音频和视频转码、文本编辑、网页渲染、邮件功能、处理器人工智能游戏测试、联系人创建与搜索。
2、图形测试:基于高清视频播放、显卡图形处理、游戏测试。
3、硬盘测试。

结论:相比较而言 AMD 三核都是中低端产品,自然无法与如日中天的酷睿 i3/i5 相抗衡。

(8)PK 选项之 WinRAR 测试:超线程作用提升明显
WINRAR 作为目前最常用的压缩软件备受大家喜爱,基本是每台电脑的必备软件。而大家也知道,WINRAR 的压缩效率和 CPU 的性能成等比关系,CPU 运算能力越强,压缩及解压文件的速度就越快。


从 WinRAR 测试结果来看,受限于内存控制器原因,单核成绩相差不多,但由于 WinRAR 压缩工作基本是依靠处理器的运算来完成工作,核心数量架构效率与缓存的配合才是决定性因素。

结论:四线程效率相比三核三线程还是具有绝对优势,不可以否定超线程的作用。

 

(9)PK 选项之 X264 编码:核心架构+超线程效果显著
高清视频流行的今天,有多少人知道欣赏的 480P720P 高清电影是通过压缩 1080P 视频得来的,而关乎压缩速度的最有效途径就是使用的 CPU 以及支持的指令集。所以,采用 X264 的编码压缩 720P 测试 CPU 的编码能力。


多线程下 i3/i5 性能提升明显,物理三核也远非对手,此外新酷睿 i3/i5 中,加入了新指令集,因此编码压缩都增幅不少。

(10)PK 选项之 PHOTOSHOP:32nm 指令集优化渲染效率明显
作为 PS 高手或是相关图片设计工作者,图片渲染是必不缺少的使用项目,测试选取分辨率大于 7000X5000 的图片,进行规定的凸出滤镜的渲染性能测试,通过模拟真实的使用情况的时间长短,来衡量不同处理器之间的性能差距。


分辨率 7000 x 5000 的图片,渲染前效果  分辨率 7000 x 5000 的图片,渲染后效果


测试结果可以看出,CS4 在实时渲染下并不支持多核运算,单核性能才是实时渲染速度的关键所在,新架构的 32nm 酷睿渲染执行效率提升明显,看来升级全新架构的处理器在渲染指令集上大有建树,这对实时渲染非常有效。

 

(11)PK 选项之 DX9C 游戏测试:多核王道,超线程优势不明
《求生之路》就是一款比较经典的僵尸题材游戏,《求生之路 2》作为续作正式登陆 PC 平台。该作加入了对多核 CPU 渲染的支持,对于支持 CPU 多核渲染,也算是本游戏的一个亮点,测试采用标准 1080P 分辨率,最高特效下开启八倍抗锯齿,通过自制一段游戏测量平均帧数。

DX9 游戏中,缓存依旧是性能的保障,在羿龙和速龙的表现中可以明显察觉到,此外高主频也同样是性能的推动力,这是 i3 与 i5 的差距体现。虽然游戏号称支持多线程,但是超线程技术似乎没有发乎太大的作用,导致 i3 性能甚至不如羿龙三核。

(12)PK 选项之 DX10 游戏测试:大缓存性能突出作用明显
《孤岛危机》,作为年度 DX10 游戏巨作 Crysis 的游戏画面,超越了次世代平台和之前所有的 PC 游戏,即便是搭配顶级的显卡,在采用大分辨率开抗锯齿的情况下,也只能勉强“浏览”游戏。

测试方法:Crysis Demo 内置了 CPU 和 GPU 两个测试程序,使用 CPU 测试程序,这个程序会自动切换地图内的爆炸场景,激烈的爆炸场面严格的考验着 CPU 渲染性能,运行一段时间得到稳定的平均 FPS 值作为测试依据。

在低分辨率情况下,显卡已经不是瓶颈,而仅仅在于 CPU 的运算能力。
测试中,虽然 i5 661 性能最高,但也依靠睿频的加速 3.6GHz 所带来的效果,羿龙主频虽低但是强于速龙,由此可见,多数游戏对于 CPU 缓存的压力考验较重,主频只是次要。

(13) PK 选项之 DX11 游戏测试:超线程技术发挥不理想
《科林麦克雷:尘埃 2》是前作的正统续作,游戏加入了对 DX11 特效和多核 CPU 的支持,目前只有 HD5000 显卡可以一展所长。


测试设置:1920x1080 分辨率 / 最高特效 / 四倍抗锯齿。

游戏对于多核 CPU 优化明显,总整体成绩来看,多核提升却有成果,但是游戏似乎对于超线程多核并不感冒,导致高性能 i3/i5 成绩不如羿龙速龙,看来超线程技术的优化与游戏发展息息相关。

(14)PK 选项之功耗对比测试:32nm 能耗比的确名不虚传
在上面性能对比后,想必大家对于三核和超线程双核处理器性能,心里都有了一定的了解,但新的工艺加上升级的架构,能否能带来更大的惊喜是大家关心的焦点,对于下面通过实际测试来证实一下以上处理器的功耗控制能力吧:测试工具——功耗仪。


通过测试,辅以全新 32nm 工艺,新酷睿可以维持在传统双核功耗的基准,无论待机还是满载,还是比较值得认可的。而 AMD 双核产品满载功耗还是有些稍高,但待机功耗比较出色,相信是得益于先进的节能技术,此外性价比也十分出色,因此稍高的满载功耗对多核平台影响不大。

结论 1:酷睿 i3/i5 仅拥有一般三核的多线程能力。

结论 2:“核”与“线程”在 CPU 工作效率方面的贡献,各有千秋,关键因素在于具体的应用。

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系列汇总:

之一:第一款处理器之谜

之二:处理器的春秋战国时代:8 位处理器的恩怨与纷争(上)

之三:处理器的春秋战国时代:8 位处理器的恩怨与纷争(下)

之四:处理器的三国时代:苹果搅动 MCU 江湖

之五:处理器的三国时代:DR 公司盛气凌人,IBM 转身成就微软

之六:32 位处理器的攻“芯”计:英特尔如何称霸 PC 江湖?

之七:AMD 称霸 PC 处理器市场的“昙花一现”

之八:CPU 两大阵营对擂,X86 构架让英特尔如日中天

之九:你知道 X86 构架,你知道 SH 构架吗?

之十:SuperH 系列处理器:昔日惠普 Jornada PDA 的“核芯”

之十一:MIPS 构架:曾经是英特尔的“眼中钉”

之十二:MIPS 构架之:我和龙芯有个约会

之十三:ARM 架构:有处理器之处,皆有 ARM

之十四:ARM 和英特尔还有一场“硬仗”要打!

之十五:PowerPC 架构:IBM 的一座金矿

之十六:PowerPC 和它的“前辈们”:曾经那么风华绝代

之十七:PowerPC 和它的“前辈们”:一代更比一代强

十八:当 Power 架构的发展之路遭遇“滑铁卢”

之十九:开启多核时代的 Yonah:它是英特尔酷睿 core 的开发代号

之二十:除了 Core iX 系列,你未曾注意的架构还有这些!

之二十一:处理器厂商的绝密武器之工艺之争

之二十二:CPU 的主频、倍频、超频,不是频率越高速度就越快

之二十三:这张漫画告诉你,为什么双核 CPU 能打败四核 CPU?

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电子产业图谱

1996毕业于华东理工大学自控系,同年7月进入某大型国企担任电气员。2000年转行从事硬件研发相关工作;后从事RFID相关产品的研发、设计,曾参与中国自动识别协会RFID行业标准的起草;历任硬件工程师、主管设计师、项目经理、部门经理;2012年至今,就职于沈阳工学院,担任电子信息工程专业教师,研究方向:自动识别技术。已经出版教材《自动识别技术概论》,职场故事《51的蜕变 》。