大小核心混合架構結合 Intel 7 製程,讓性能飛躍提升之餘也改善了功耗與溫度。

經過 Intel Innovation 2021 與相關活動一連串暖場,Intel 代號 Alder Lake-S 的第 12 代桌上型處理器暨平台,在今晚性能解禁並且同步開賣。這篇將簡單聊聊,Alder Lake-S 實際把玩的兩三事,當然重點還是在於性能表現部分。

K / KF 不鎖頻處理器與 Z690 晶片組先開賣

如果你早已經打定主意就是要買,大概只會關心處理器與主機板價格吧,台灣零售通路市場參考售價果不其然,在解禁前兩天開始蹦了出來。Intel 目前只開賣 Core i9 / i7 / i5 系列的 K 和 KF 版不鎖頻處理器,唯一可搭配主機板晶片組是 Z690,其餘更多產品大概得等到明年。

處理器為首的 Core i9-12900K,Intel 每千顆建議售價 589 美元,台灣零售通路市場可能以 18,700 元開賣,其餘請參考下列。Intel 再一次與 AMD 直球對決,依然是 Core i9 / i7 / i5 對應到相同數字的 Ryzen R9 / 7 / 5 系列,除了比拚性能更要看誰的供貨穩定、量足夠。

Intel 第 12 代桌上型處理器台灣市場參考價格:

Core i9-12900K USD 589、TWD 18,700,匯率約 31.75
Core i9-12900KF USD 564、TWD 18,100,匯率約 32.09
Core i7-12700K USD 409、TWD 13,200,匯率約 32.27
Core i7-12700KF USD 384、TWD 12,700,匯率約 33.07
Core i5-12600K USD 289、TWD 9,700,匯率約 33.56
Core i5-12600KF USD 264、TWD 9,150,匯率約 34.66

至於 Z690 晶片主機板部分,可以說今年的代表詞彙是漲漲漲,先前 500 系列受到 COVID-19 疫情等影響,相較於 400 系列普遍貴上 1,000~2,000 元不等。近期疫情仍未結束更引發通貨膨脹,再加上 PCIe 5.0、DDR5 的導入多少會墊高成本,所以從正式開賣前的初步價格來看,動輒漲 1,000 元或以上可能成為常態。

Performance Hybrid 大小核心混合架構登上桌機

那麼,Intel 到底為 Alder Lake 做了哪些改變,又何以強調這是自 Skylake 微架構之後,再一次重大的創新突破呢?

Alder Lake 家族採用大小核心混合架構設計,如果你還記得代號 Lakefield 行動處理器,它可以算是 Alder Lake 的試金石。Intel 此次將架構命名為 Performance Hybrid Architecture,大核心稱作 Performance-Core(簡稱 P-Core),而小核心以 Efficient-Core(E-Core)稱呼之。

混合架構顧名思義,主要運算性能還是由 P-Cores 肩負,E-Core 則用於分擔相對輕量工作,並借助它來實現低功耗、提升多執行緒表現等目的。P-Core 核心架構代號 Golden Cove,應用在桌上型產品最多具有 8 個實體核心,同時支援超執行緒技術(Hyper-Threading),故而計算執行緒的時候可以合併計算。

至於 E-Core 核心架構代號 Gracemont,它是源自 Atom 處理器,應用在 Performance Hybrid 架構中每 4 個核心為 1 個群組。因此會看到 Core i9 系列 8 P-Core + 8 E-Core、Core i7 系列 8 P-Core + 4 E-Core,以及 Core i5 系列 6 P-Core + 4 E-Core 這樣的配置,所有執行緒合併計算依序為 24、20、16 個。

Alder Lake-S 片面來看並未支援 AVX-512 指令集,但是電路普遍被認為仍然存在,只因為大小核心採用相同的指令集,可以避免設計複雜度等問題。Intel 故而遮蔽 P-Core 的 AVX-512,並修改強化 E-Core 新加入AVX2 來因應,至於 P-Core 那 AVX-512 可能有機會透過主機板,在 UEFI BIOS 關閉 E-Core 之後重新現身。

當然了,大小核心如何協同工作妥善分配運算指令 / 資源 ,以達成提高性能、降低功耗等訴求,就是個有複雜度的問題。Intel 為此設計了 Thread Director Technology,透過它與 Windows 11 作業系統緊密配合,進行工作負載類型識別、排程等處理,盡可能妥善分配運算需求至各個 P-Core 與 E-Core 核心。

現階段的 Thread Director Technology 就像倉庫管理,得考量先進先出、熱門程度、重量等因素,把貨物安排到最合適位置去。這一切都在背景自動化執行,我們無法看到工作負載如何被安排,它也猜不到我們目前的使用行為、理想情境,會是希望運算性能火力全開,或者盡可能省電連帶降低溫度。

Windows 11 工作管理員內 CPU 狀態的顯示方式依舊,無從察覺 P-Core 與 E-Core 運作是如何。

Intel 另外也重新規劃快取記憶體架構,L2 Cache 依系列而定配置 9.5MB、12MB、14MB 不等容量,其規則是 P-Core 每個核心 1.25MB,而 E-Core 每個群組有 2MB。以 Core i7 系列為例,8 個 P-Core 那就是  10MB(8 x 1.25MB),再加上 1 個 E-Core 群組那 2MB 總和等於 12MB(10MB + 2MB)。

L3 Smart Cache 設計上依然全體共享,Core i9 系列配備 30MB、Core i7 系列 25MB、Core i5 系列 20MB,容量都高於 Rocket Lake-S 世代。在這設計架構之下,Alder Lake-S 還是具備超頻可玩性,除了 P-Core 連同 E-Core 也可以進行調整,從主機板 UEFI BIOS 到使用 XTU 軟體皆可進行。

XTU 內保留 Intel Speed Optimizer 懶人超頻功能。
XTU 啟用 Intel Speed Optimizer 之後 E-Core 倍頻也能一併拉高。

Intel 7nm 製程作為新架構的後盾

Alder Lake 統一採用 Intel 7nm 製程生產,原本命名 10nm Enhanced SuperFin 但是在 7 月份大轉彎,改採用和競爭對手技術相對應的數字來代表。實際製作 Alder Lake-S 時,Intel 還打出 Thin Die + Thin STIM 這張牌,透過減少處理器裸晶圓與 STIM(焊接熱介面材料)的厚度,達到提散熱傳導效率等目的。

此外,Alder Lake-S 功率需求限制經過調整,同時也不再以 TDP 來表示。K、KF 版基礎功率 125W,最大加速功率分別是 Core i9 系列 241W、Core i7 系列 190W、Core i5 系列 150W。儘管看起來改善不大,但 Intel 舉 Core i9-12900K 當例子,指出 65W 功耗的性能表現足以和 Core i9-11900K 相比,也就是說效能功耗比提升許多。

DDR5 記憶體、UHD Graphics 內顯

圖上:DDR5 記憶體模組、圖下:DDR4 記憶體模組。

接著再聊點 DDR5 記憶體,Alder Lake-S 記憶體控制器支援 JEDEC DDR5 與 XMP 3.0 兩種標準,Intel 在評測指南內提到如下圖資訊,表示模組類型、安裝數量與時脈限制的關係式。SPC 是指 4 個記憶體模組插槽,DPC 為每個通道安裝模組數量,Alder Lake-S 依然是 2 通道設計、最多可配置 4 組插槽。

有趣的點在於,多數主機板都是配置 4 組插槽,只安裝 2 支模組的人大概也佔多數,假如時脈會被卡在 DDR4-4400 情何以堪。實際簡單試驗 XMP DDR5-5200(1 Rank)與 JEDEC DDR5-4800(1 Rank)模組,個別安裝 2 支都能自動以 DDR5-4800 時脈組態運作,前者另外開啟 XMP 功能也是無礙上到 DDR5-5200。

XMP 3.0 DDR5 16GB x 2 Kit 記憶體模組啟用 XMP 功能之前,正常以 DDR5-4800 時脈組態運作。

當安裝 4 支 DDR5-4800(1 Rank)模組,試驗組合開機後降至 DDR5-4000 時脈組態,此時與 Intel 提供的參考資訊符合。只要這不是牽動到複雜的硬體層因素,日後隨著 UEFI BIOS、Intel MEI 韌體更新,也許就會陸續解鎖了。再者主機板廠通常也會下些功夫,讓自家產品受到限制的影響降至最低,所以應該毋需多慮。

JEDEC DDR5-4800 記憶體模組安裝 4 支,時脈組態自動降至 DDR5-4000。

說到 DDR5 記憶體,大家另一個念頭就是貴,這其實可能沒有那麼絕對。如果以電腦能開機使用就好當作前提,那麼 DDR5-4800、DDR4-3200 原生模組兩相比較,DDR5 價格確實動輒翻倍。可是也別因此忽略了本質差異,畢竟 DDR5-4800 等效時脈比 DDR4-3200 高了很多階,本該存在一定幅度的價差。

JEDEC 標準 DDR5 記憶體模組圖例:Crucial DDR5-4800 8GB(CT8G48C40U5)。

XMP 超頻模組同理,達 DDR4-4000 及其以上時脈產品也不便宜,與 DDR5-4800 模組的差距會縮小不少。另外呢,DDR5 記憶體顆粒還原生內建 ECC,其實 DDR4 ECC 模組的價格簡直和 DDR5 有得拚。也因此,DDR5 模組的單價無可否認比較高,但是考量諸如此類因素之後,差距也許沒想像中那樣多。

XMP 3.0 記憶體模組的 SPD 允許自訂 2 組運作組態,設定途徑視產品而定。

在 Rocket Lake-S 世代,Intel 將內顯大改成 UHD Graphics 750,骨子裡是植基於 Xe 架構。Alder Lake-S 大致上維持不變,當前的 K / KF 不鎖頻版小升級成 UHD Graphics 770,執行單位數量等硬體規格大同小異,關鍵或許只是動態時脈拉高 150~255MHz 不等幅度,還能借助 DDR5 記憶體來為性能加分。

圖左:UHD Graphics 770、圖右:UHD Graphics 750。
UHD Graphics 770(Core i9-12900K)。
UHD Graphics 750(Core i9-11900K)。

基於這些種種設計而誕生的 Alder Lake-S,Intel 表示可以帶來全面性進化體驗,在不同測試項目中甚至能超越競爭者達 30%,而這個混合架構也會是未來幾年內新產品的根基。由於我們先前已經有些彙整介紹,所以其他零零總總細節就不再重複,如下圖平台等部分可以另外參考相關文章。

延伸閱讀:

想擁抱 Alder Lake-S?關於 Intel 第 12 代 Core 桌上型處理器的那些事
Intel Innovation 2021:Alder Lake 處理器遊戲、內容創作、生產力性能表現大躍進

這應該是你期待已久的進化

Alder Lake-S 性能實測體驗階段,僅就 Intel 所提供新舊兩代 Core i9 和 Core i5,總計 4 款 K 版處理器作為主軸。洩題般來說,其實也無須過多的比較組,甚至是再多說些什麼話,一切就是那麼清楚、明確。

測試平台

作為各式運算性能參考基準的 Sandra,在多執行緒模式下 Core i9-12900K 動輒超越 Core i9-11900K 達 50% 以上,即便是 Core i5-12600K 也有出現勝過 Core i9-11900K 的時候。相對的,Core i5-12600K 自然也拉開與 Core i5-11600K 之間的距離,Alder Lake-S 運算性能提升幅度十分顯著。

不過細看下來,影像處理、的科學分析、處理器神經網路等局部性能,Rocket Lake-S 表現反而較好,此外所有單線程測試同樣如此,甚至是 Core i5-12600K 表現還在 Core i9-12900K 之上。另外可以留意的是,Alder Lake-S 在預設組態下並未支援 AVX512,然而 Sandra 使用量占比卻是不小。

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換言之,直接兩相比較並不大合適、難以當絕對值,至於那些現象是否包含軟體相容性、硬體層最佳化等因素,我們暫時無法置評。好在,Geekbench 同樣可以作為參考,它測試分成整數、浮點數、加密類型。Alder Lake-S 尤其在多核心組態,能拉開相當大幅度差距,Core i5-12600K 甚至是超越了 Core i9-11900K。

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再來這麼一大堆數據,大致分類成運算、繪圖渲染、遊戲,以及日常應用、影音處理等幾個群組。以下 6~12% / 11~12% 這樣的敘述,依序分別代表 Core i9 / Core i5 各自新、舊相較的結果,這樣能夠快速看出性能大致傾向。

Alder Lake-S 在運算類型測試軟體裡,提升幅度大約是 3DPM 1~16% / 7~16%、7-Zip 50~69% / 35~50%、Dolphin 22 / 28%、Y-Cruncher 69% / 38%、WinRAR 30% / 18% 不等,連同後續的一些數據看來是 Core i9-12900K 提升幅度較多,畢竟它比 Core i5-12600K 多了個 E-Core 群組。

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至於繪圖渲染相關方面,分別是 Blender 43~61% / 33~66%、Cinebench 19~68% / 22~54%、Corona 51% / 38%、POV-Ray 21~54% / 25~47%、V-Ray 4~49% / 5~43% 左右。其中部分項目如 Y-Cruncher 單線程,Alder Lake-S 表現反而不如 Rocket Lake-S,也許就像 Sandra 那樣有待更多驗證。

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系統綜合、真實應用模擬類,所得結果為 Basemark Web 10% / 16%、Octane 23% / 19%、Speedometer 22% / 18%,其中 PCMark 10 就總評而言 15% / 11%,所有細項在 9~23% / 7~24% 附近,至於 WebXPRT 總評分 18% / 15%,各種應用運算情境分別落在 7~30% / 4~21% 左右。

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CrossMark 和 PCMark 10 有點相像,標榜透過真實軟體的一些執行模式 / 程序,來試驗創造力等面向應用的表現。所得結果總評 13% / 14%,各細項表現分別落在 3~27% / 4~28%,也恰好是 Creativity 這個項目提升幅度最大。不過真的要說內容創作,現在相對更貼近現實的測試軟體,莫過於 UL Procyon。

UL Procyon 並無法單獨使用,還得事先安裝 Adob​​e Lightroom / Premiere Pro 等軟體,透過其測試腳本所獲得總和結果為照片14% / 14%、影音 14% / 13%,其中照片的批次處理差距拉開至 28% / 24% 之譜。UL Procyon 現在也支援 Microsoft Office,總評表現為 28% / 29%,細項最低差距也有 15%。

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那麼 Alder Lake-S 在遊戲應用面向,3DMark 測試比較突顯的是處理器相關項目,可拉開 33% 以上差距,這在新增的 CPU Profile 測試模式下更明顯,最大線程測試差異落至少 26%。連同 PCIe 匯流排介面也有點意思,儘管顯示卡只支援到 PCIe 4.0,Alder Lake-S 平台測得頻寬就是略高些許。

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這部分延續至遊戲,簡單列舉幾款真實遊戲搭配 NVIDIA GeForce RTX 3080,設置在 2560 x 1440 解析度、最高貼圖品質、關閉 V-Sync 進行。Alder Lake-S 對於畫面平均幀數、分數,少則能提高 1~4% 多則 10% 以上,其中的 DIRT 5、Gears Tactics 就像 Intel 自己所提到,在少部分遊戲的表現可能反而略低不等。

最後來看溫度與功耗表現,測試平台主機板設置在預設值,只啟用 XMP 功能並未再添油加醋,散熱器是搭配 MSI MEG CoreLiquid S360 一體式水冷。同樣直接破題,只看啟用 AVX 之後的結果,Core i9-12900K 最高溫度得以控制在 100°C 以內,耗電量峰值較 Core i9-11900K 少了 41~55W / 17~26% 不等。

至於閒置待機時,由於浮動偏差值略大一些,所以就沒有一併繪製成圖表。就記錄檔的內容資訊概略來說,受測 2 款 Alder Lake-S 處理器可以低至 4.x~7.xW,前代同級產品則是落在 12.x~14.xW 附近。Alder Lake-S 能有這般表現,基本上都歸功於前述種種架構設計,尤其是那 E-Core 所具備效益與其用意。

乍看之下,Core i5-12600K 耗電量比 Core i5-11600K 少 24~27W 左右,兩者差距不如 Core i9 那樣大,但是概略算下來 22~23% 其實也不少。就結果來說,Alder Lake-S 比起 Rocket Lake-S 甚至是再之前的產品,每瓦效能獲得顯著的提升改善,這也意味 K / KF 版會有更多超頻把玩彈性空間。

搶回頭香帶來 HEDT 等級平台體驗

環顧 Alder Lake-S 所帶來性能增益,是高於先前幾代之間常見 5~15%(不甚精確的印象),意即中間值大約 10% 左右這樣的幅度。過去幾年只有在導入新指令集之類時機點,相關測試項目性能會拉開比較大幅度差距,然而並非每一代產品都有這樣的改變,通俗印象還是以平均 10% 上下居多吧。

除了歸功於 Performance Hybrid 與新的快取架構,導入 DDR5 記憶體也該記上一筆,至於 Intel 7 製程是耗電量與功耗改善的後盾。這些進化並未折損可玩性,Intel 盡可能提供同樣的超頻機能,像處理器、記憶體 / XMP 3.0 與 XTU 軟體支援等俱在,也沒有半調子的限制住 E-Core 不讓玩家進行挑戰。

其餘如 PCIe 匯流排介面規格提升、通道數量增加等,雖然是比較末梢枝節部分,不至於對性能產生關鍵性影響,但是讓整個平台也達到 HEDT 般等級。總而言之,Alder Lake-S 性能躍進、耗電量與功耗有所改善,可以激起眾人久違的心動指數。倒是你對 Alder Lake-S 滿意嗎,還想要更多些什麼呢?!

 

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