在AMD发布Ryzen 9 7950X不到一个月且尚未开卖之际,英特尔正式发布了第13代酷睿桌面处理器,代号Raptor Lake-S。其中旗舰型号为酷睿i9-13900K,8个P-Core,16个E-Core,线程数量达到32个,最高睿频5.8GHz,比隔壁家的Ryzen 9 7950X还高了100MHz。这不仅意味着Core i9-13900K终结了AMD坐了还不到一个月的游戏、内容创作CPU性能王座,还重新开启了频率狂奔的时代,6GHz频率近在咫尺。
在发布Core i9-13900K的同时,Core i7和Core i5 K系列与KF系列也同步放出,其中Core i7-13700K/KF配置为8C8c24T,最高频率5.4GHz;Core i5-13600K/KF配置为6C6c20T,最高频率5.1GHz,相当于Core i7甚至Core i5的部分性能表现就已经拥有了之前旗舰Core i9-12900K的水平。
这里让我们先上规格表:
那么时隔一个月,我们问出了与AMD类似的问题,13代酷睿这么猛是如何做到的?在正式发布前夕,我们有幸参加了英特尔媒体闭门会议,现在就让我们聊聊13代酷睿与Raptor Lake-S。
Intel 7的再立功
英特尔将Raptor Lake的性能显著提升归结为拥有更快的P-Core,数量翻倍的E-Core,以及更低的内存延迟和更高的内存带宽,让我们逐一说明。
在整体上,13代酷睿Raptor Lake仍然使用了Intel 7工艺,但实际上与12代酷睿的Intel 7已经不能同日而语。在迭代上,进阶版Intel 7属于第3代英特尔SuperFin晶体管工艺,在前阵子以色列Fab28工厂活动上,帕特·基辛格就专门解释了进阶版Intel 7升级的幅度,其实完全可以用Intel 6来命名,逐一见的跨度之大。
在新工艺的加持下,Raptor Lake单核性能提升了15%,多核性能提升了41%,整体性能获得了显著的40%提升。更重要的是,改良工艺还让Raptor Lake拥有更好的超频性能,能够帮助13代酷睿在液氮极限性能下超过8GHz的天花板,以及DDR5内存实现10000MT/s的速度,在正式发布之后,13代酷睿将有望打破数个超频世界记录。
事实上我们也有理由怀疑Core i9-13900K的5.8GHz并非CPU常规睿频的终点,根据后续特挑体质KS系列的做派,如果英特尔计划发布Core i9-13900KS,那么出厂睿频性能无疑将达到6GHz。
这一次构成P-Core的核心架构代号为Raptor Cove,相当于12代酷睿上Golden Cove微架构的升级版。去年《英特尔架构日2021:手握八芯八箭混合架构,12代酷睿浅析》中,我们详细解释了Golden Cove微架构对未来十年的重大意义,时隔一年的Raptor Cove只需要依靠工艺与细节优化,就能获得不错的提升。
顺带一提,E-Core则仍然使用Gracemont微架构。所不同的是Core i9-13900K的E-Core核心数量翻倍,升级到了16个,相当于多增加了两组Gracemont,Die面积因此增加,但在整体上架构变化不大,所以13代酷睿也能顺利的向前兼容Z690主板和LGA1700插槽。
按照英特尔的说法,更新后的Raptor Cove内核使用了基于速度路径改进的新设计,从而让处理器频率获得600MHz的提升,最终让CPU从12代的5.2GHz提升到了5.8GHz。
不仅如此,Raptor Cove让每个P-Core的L2缓存容量由Alder Lake的1.25MB提升到了2MB,相当于增加了60%,P-Core总共拥有16MB L2缓存。为此,英特尔还引入了全新的动态预取器算法L2P技术,即Logical to Physical,从而实现更高效的预读取方式。
如果前面所言,E-Core保持了Gracemont微架构的规格,同样源自于Tremont Atom设计,4个E-Core所占据的面积与1个P-Core相当,因此4个E-Core构成1个集群,并共享L2缓存。
与P-Core类似,E-Core的L2缓存容量也直接翻倍,由Alder Lake上每4个E-Core构成的集群共享2MB L2,升级成了每4个E-Core构成的集群共享4MB L2,同时再新增2个集群,最终使E-Core总共拥有16MB L2缓存,搭配P-Core上的16MB L2,就总共构成了Core i9-13900K的32MB L2缓存。
在性能上,E-Core实际频率提升最多可达600MHz,同时E-Core的最高频率从Alder Lake的3.9GHz提升到了4.3GHz。与P-Core一样,预取器算法也进行了优化。
另外值得注意,13代酷睿的L3缓存也发生了较大的改变。从结论上来看,Core i9-13900K L3缓存达到了36MB,比Core i9-12900K增加了6MB。其实这样的设计很好理解,Raptor Lake的L3缓存设计与Alder Lake相同,如下图所示,无论P-Core或E-Core都会配备一个独立的3MB L3缓存集群,也就是图中LLC部分,在增加2个E-Core集群之后,每个集群各自带一个3MB L3,因此总共增加了6MB,总量为36MB。
最后,13代酷睿的L1缓存规格保持不变,其中:
P-Core L1缓存为32KB L1 Instruction Cache(L1i)+ 48KB L1 Data Cahce(L1D);
E-Core L1缓存为64KB L1 Instruction Cache(L1i)+ 32KB L1 Data Cahce(L1D)。
在内存性能方面,13代酷睿仍然同时支持DDR4和DDR5,其中对DDR5的频率的原生支持到5600MT/s。目前包括海盗船、芝奇、美光、金士顿Fury、博帝、十铨T-Force在内的品牌提供了高频内存支持。
为了展现优化工艺和结构之后的性能占比,英特尔绘制了一张给予SPECrate2017_int_base copy的对比图,可以看到频率和缓存提升在其中占据了主要部分,更高频的DDR5内存也做出了一定贡献。
同时英特尔还展出了Core i9-13900K对比Core i9-12900K的每瓦性能对比,13900K在65W功耗下已经拥有与241W功耗的12900K表现,这无疑让人更期待明年13代酷睿移动处理器给笔记本带来的性能变化。
在软件上,Raptor Lake还得会英特尔硬件线程调度器进行了优化,更详细定义了线程类别,并引入机器学习,让CPU线程分配更合理。比如将后台应用和大流量、多线程应用尽量分配到E-Core上。同时英特尔还预告针对笔记本移动平台,还会引入全新的核心休眠技术Dynamic Tuning Technology。
性能新高度
得益于更快的P-Core,更多的E-Core和更大的L2与L3缓存,英特尔表示Core i9-13900K能够获得15%的单线程性能提升,以及41%的多线程性能提升。
针对超频,英特尔再度更新了Extreme Tuning Utility手动超频软件,以及一键超频的Intel Speed Optimizer,并且能够与XMP 3.0配合,实现DDR4和DDR5内存的一键超频。
这里惯例应用英特尔的官方数据作为参考,如果对比Core i9-12900K,游戏性能提升普遍在5%到24%之间。
对比Ryzen 9 5950X和Ryzen 7 5800X3D,领先则会非常明显。鉴于Ryzen 7950X实际测试与Core i9-12900K差距不大,Core i9-13900K重返游戏性能王座肯定是稳了。
另外99% Low FPS也是近期热议的游戏性能稳定性的衡量标准,与Ryzen 9 5950X的对比中,Core i9-13900K优势明显。
得益于线程数量提升,在内容创作上Core i9-13900K领先优势最高可达69%。
在图像与视频负载,或者渲染负载上,Core i9-13900K相比Core i9-12900K提升了27%到34%。
从整体来看,Core i9-13900K相比Core i9-12900K拥有15%的单线程性能提升,41%的多线程性能提升,最高24%的性能提升和34%内容创作工作流提升。
最后主板也顺利成章进入700系列。与600系列一样,700系列使用相同的LGA1700插槽,能够与Raptor和Alder同时兼容。以Z790为例,CPU上将提供16条PCIe 5.0通道和4条PCIe 4.0通道,芯片组则提供20条PCIe 4.0通道,必上一代增加8条,从而能够支持更多的USB 3.2 Gen 2x2 20Gbps接口,也就是数量从4个提升到5个。
按照惯例,包括华硕、技嘉、微星、华擎在内的主板厂商都会与13代酷睿一起同步推出700系列主板。
吹响性能号角
重返Tick-Tock战略之后,英特尔再度回归微架构更新和芯片制程更新每年交替的节奏,13代酷睿正好处在Tock的节点上,利用芯片制程优化以及核心数量乃至Die面积增加,从而获得了显著的性能提升,也正好是对AMD在游戏CPU领域步步紧逼的强势回应。
重点是,一旦开启频率和线程竞争节奏,在未来一段时间内我们可能会再次回到AMD与Intel狂飙性能的互博的时代,无论对于游戏玩家还是DIY性能爱好者而言,这都将是振奋人心的。
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