在经历了漫长的曝光、预告、面向行业分析师的预先发布、针对开发者的资料公开后,2021年10月28日凌晨,Intel面向消费者正式推出他们憋了好久的“大招”——第12代酷睿桌面处理器,以及与之搭配的Z690芯片组。说实在的,Intel今天这场名为“Intel InnovatiON”的活动本身,意义还是很重大的。因为这可能是继Intel在2017年停办英特尔信息技术峰会(IDF, Intel Developer Forum,又称英特尔开发者论坛)后,时隔五年重新举办同时面向开发者和消费者、且一次性发布多款重磅软硬件新品的大规模活动。关注我们三易生活的朋友可能还记得,早在今年8月,我们就已经基于Intel架构日公布的技术资料,对12代酷睿处理器的底层架构与核心规模进行了非常详细的解析(Intel 12代酷睿详解:内存频率惊人,架构面向未来)。这也就导致当真正面向消费者的此次活动召开时,能讲的东西反而不如“架构日”那次更多。但在仔细挖掘了此次活动中一些细节后,我们还是找到了许多值得与大家分享的产品细节,以及背后的相关技术信息。
与此前的“架构日”相比,虽然今天Intel关于12代酷睿的底层技术信息公布得并不算多,但因为具体的6款新品信息正式解禁,也使得我们三易生活终于有机会将12代酷睿与Intel此前的CPU架构得以进行一次更为直观的比较。我们选择了12代酷睿的i9、i7,分别对比此前的11代和9代酷睿进行了对比。而之所以没有选择10代酷睿,主要因为这是架构分析,但9代和10代桌面版CPU的架构相同,而选择9代的8核型号,则是由于对比起来会更容易一些而已。有了这张对比表格,许多东西就可以一目了然地看清楚了。例如在12代酷睿上,Intel有史以来第一次主动公布了睿频状态下的TDP,而这是此前从来没有过的情况。事实上,如果大家熟悉前几代的桌面版酷睿处理器可能就知道,基本上从9代酷睿开始,满载睿频功耗都在200W以上,其中11代酷睿更是公认达到了250W的水准。相比之下,12代酷睿在增加了8颗“E核”的情况下,官方公布的睿频功耗却比上代有所降低,这实际上也就很明确地传达出了一个信息,那就是12代酷睿的能效比很可能有着极大幅度的改善。改善了多少?虽然Intel方面没有明说,但他们给出了一个非常有趣的对比例子,那就是将12代酷睿的功耗限制在65W时,它的性能和功耗与限制在125W的11代酷睿是基本一致的。换而言之,也就是接近100%的整体能效比提升。如此大的能效比改善是如何实现的?一方面,全新的“Intel 7”制程自然功不可没。而另一方面,对比9代、11代和12代酷睿的缓存设计便不难发现,Intel的这三代CPU的架构很明显地将缓存越做越大了。大缓存的缺点是什么?简单来说,缓存在CPU里本身就是个很“占地”的部件,更大的缓存会导致CPU面积膨胀,大幅增加制造成本。但与之相对应的,却是更大的缓存往往能非常有效地提升CPU的运算效率,降低CPU读取内存的频率,从而变相改善内存延迟,有效提升内存延迟敏感型应用(如游戏、多媒体编辑)的性能表现。事实上,Intel目前公布的12代酷睿性能表现数据中,也基本上“恰好”都是这类应用。包括照片编辑性能提升高达36%、视频编辑性能提升高达32%、3D建模性能提升高达37%,以及多帧渲染速度提升高达100%。
平心而论,虽然“大小核”的CPU设计在智能手机、平板等移动设备上已经很常见,但在PC领域、特别是x86架构处理器上,“大小核”设计的第一次大规模应用,还是要从此次的12代酷睿算起。那么问题就来了,对于12代酷睿来说,它要如何确保各类应用都能高效地利用这一独特的“大小核”CPU架构呢?根据此前Intel架构日公布的资料显示,在12代酷睿处理器内部集成了一个名为Intel ITD(线程调度器)的硬件单元,它的作用就是配合操作系统里的软件调度器,实现应用程序的自动任务分配。而在12代酷睿处理器的开发者文档中,也给出了操作系统配合线程调度器的典型场景。比如说当你打开了一个视频转码软件开始进行视频压缩时,操作系统(这里专指Windows 11)就会判断出这是一个“重负载应用”,从而将其自动分配给高性能的P核,此时诸如系统杀毒软件之类的线程,则会被自动分配到低功耗的E核上运行。如果这时你又开启了一个图片处理软件,并开始进行相关操作,那么这时候视频转码软件的优先级就会被自动降低,其负载会被移动到E核上,而P核则开始处理前台正在进行的图片处理运算。根据Intel的说法,这种基于程序操作优先级的核心自动分配方式,在大部分情况下表现都很好。但是如果一个程序本身需要用到多个线程,那么此时Intel就建议开发者对应用进行一定的针对性优化了。对于这些有一定优化设置(Intel称之为“良好优化”)的应用程序,12代酷睿不仅会识别出哪些线程是高负载任务、哪些是低负载,并自动在大小核中进行分配,它还会自动衡量计算负载的大小,自动进行负载均衡(也就是说尽量不让少数几个核心满载,而是将重要任务平均分给大核心)。这样一来,就可以有效地降低处理器的功耗和发热,同时也能保障应用的处理效率。最后一种情况,则是完全针对混合架构进行深度优化的应用了。在这类应用启动时,它们就会自动地创建两个线程池,明确地将重负载任务和轻负载任务放在不同的线程池里执行。而12代酷睿此时也会自动地用大核心执行优先线程池里的任务,用小核心执行次要线程池的任务。在这种情况下,一个应用程序就可以高效地同时使用大小核的算力,例如在游戏里,画面渲染、AI计算相关的任务就可以由大核心执行,同时视频编码、音频效果计算、推流直播等任务则会智能地分配给不同的小核心,从而让整体的执行延迟最小化。可以做到一边流畅地打游戏,一边直播+录屏,同时还能开启诸如空间音效之类的功能。
对于超频玩家来说,Intel处理器近年来几乎就没有让人失望过,尽管他们的竞争对手推出了许多默认性能非常有竞争力的产品,但他们往往不会给超频留下太多的余地。相比之下,Intel不仅在12代酷睿里增加了更多的超频功能,而且甚至还专门改动了一些硬件设计,以便于让处理器拥有更大的潜在超频空间。众所周知,近年来先进制程在带来处理器性能增强的同时,也引发了名为“积热”的新问题。它指的是由于处理器内部的晶体管密度过高,导致热量被处理器本身“闷”在了内部,难以传导到晶圆表面或是处理器顶盖上,最终无论玩家使用多好的散热器,都无法有效降低核心内部温度的现象。很显然,Intel对此有所准备。所以我们可以看到从第10、11代酷睿开始,他们就采用了比常规设计更薄的CPU核心,这样可以提高CPU在垂直方向上的导热性能。而到了12代桌面版酷睿上,不仅CPU核心采用了超薄设计,同时还改用了更薄的钎焊导热材料,同时将表面的铜合金顶盖进行了增厚处理。这样一来,由于铜顶盖的导热系数和比热容都远高于硅片或钎焊材料,实际上整个CPU从晶圆内部到顶盖表面的导热速度,以及对瞬间升温的“压制”能力也都变相提升了。在这个设计基础上,12代酷睿处理器的可超频型号(也就是目前发布的12900K/KF、12700K/KF和12600K/KF)这次几乎是将芯片内部所有与计算性能有关的模块都开放了超频。理论上玩家可以自由调节的选项,包括P核倍频、E核倍频、缓存频率(同时也是内部环形总线频率)、集成的Xe架构核芯显卡频率、内存频率,以及主板时钟发生器的外频。在这当中,尤其是12代酷睿的内存超频功能可以说是相当特别。一方面,Intel通过XMP 3.0规范为DDR5内存引入了更多的内置频率选项,现在一条顶级的DDR5超频内存出厂时可以预设多达三种不同的XMP超频频率,便于玩家根据自己的需求以及主板体质进行选择。同时,XMP 3.0还允许内存厂商额外再预留两个内存超频频率的“空白档”,玩家可以将自己调节出来认为最适合的频率、小参、电压等信息直接写入内存,并且不再需要第三方工具,自然同时也大幅降低了操作的风险。这样一来,由于内存超频设定不需要再保存在主板BIOS当中,这就意味着即便主板损坏、或是主板因为升级固件而清空了BIOS设定,写入内存的自定义超频设置也不会再丢失了。对于经常需要超频内存的玩家来说,这显然是一个很实用的特性。不仅如此,通过活用XMP 3.0规范,Intel还在12代酷睿上带来了“动态内存提速”功能。简单来说,就是CPU可以根据负载情况,实时地自动切换不同的内存频率文件。例如刚开机的时候,内存可能运行在DDR5-4800的频率下,而在打开一个游戏后,CPU就会自动套用XMP文件,将内存频率超到DDR5-6400甚至更高,并且在游戏结束后内存频率又能立刻降回来,以达到省电和降低发热的作用。不难看出,无论从架构、制程,还是功能设计上来说,12代酷睿都可以说是做足了准备,也确实可能代表了x86架构处理器体系近十年以来的最大变革。当然,你要说它实际用起来如何、与Windows 11操作系统配合起来是否会有额外的加成,在各大主流游戏和内容创作软件里又能否带来神奇的“化学反应”?这可能就得等到实际的产品上市(11月4日)后,才能见分晓了。
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