严格来讲,不能说13代Intel酷睿处理器的架构和工艺都没换:一方面,虽然仍采用Intel 7工艺,但有改良(据说被Intel内部称作Intel 7 Ultra),如第三代SuperFin晶体管的应用;另一方面,架构层面主要有cache更动。核心方面,13代酷睿的确算是相比于上代的小改。前不久,我们已经详细报道过新发布的13代酷睿台式机CPU(代号Raptor Lake-S)。
核心架构和工艺都没什么大改,理论上就该被称作挤牙膏了。但从处理器产品整体来看,频率提了一截、核心数还加了不少。连酷睿i5的最高睿频都达到了5.1GHz,总共14个核心,这放在几年前是完全不可想象的。前两年5.1GHz这种频率是绝对旗舰才配有的。
我们也提前拿到了13代酷睿台式机处理器,体验了一周。基于异构核心数增加、cache扩容与改良这两点,体验重点应该放在多线程性能与调度,以及cache延迟、带宽等问题上。不过这些细节,我打算放到后续的文章里再谈。
本文以酷睿i5-13600K这颗处理器为主角,来谈谈就性能和能效角度,13代酷睿有没有挤牙膏。与此同时,旗舰款的i9-13900K也会作为配角在下文中时有出现。
又搭了个“便宜”的平台
之所以用酷睿i5-13600K为主角,而不是i9-13900K,无非不就是因为穷嘛(删去…)。本次参与体验评测的处理器有4颗,分别是12代与13代酷睿对应的迭代型号。具体配置就不多着墨了,如下图:
抛开工艺与P-core(性能核心)改良,概括13代酷睿与上代的差异在于:P-core与E-core(效率核心)的睿频都往上提了;E-core核心数目翻番;L2/L3 cache容量增加超过1倍;支持的内存频率变高;最大睿频功耗增加。
如酷睿i9-13900K的P-core睿频已经达到了5.8GHz,官超一下轻易就能到6GHz;E-core核心数相比上代翻了一番……那么两个问题,堆料能带来多大性能提升?以及已知核心架构与工艺小改,那功耗是不是要爆炸?这也是后文会谈到的部分。
针对酷睿i5-13600K这位主角,这次搭建的测试平台是这样的:
- 主板:华硕Prime Z690-P WIFI(BIOS版本:2002)
- 内存:美光DDR5 4800 32GB ×2
- 显卡:蓝戟GUNNIR Intel Arc A380 Photon 6G OC
- 硬盘:三星980 PRO 500GB SSD(PCIe Gen 4)
- 散热:风冷,九州风神大霜塔Pro
- 电源:CoolMaster GX550电源
- 操作系统:Windows 11 Pro 22H2(22621.674)
*其他测试设置项:在BIOS中开启Intel Adaptive Boost,开启华硕高性能电源选项,开启华硕多核心增强,内存设置XMP I(DDR5 4800 40-39-39-77)
看这个平台配置就知道不适合将酷睿i9-13900K当主角了,如风冷散热就极有可能对i9-13900K构成性能发挥的瓶颈。另外,该平台还有几个槽点:
第一,没有用更快的DDR5 5600;第二,主板寒碜了些;第三也是最为致命的一点,Intel的这款Arc A380是个入门级GPU,会成为所有涉及图形测试(如游戏应用)的唯一瓶颈。但,预算如此。
值得一提的是,13代与12代酷睿采用相同的封装、都支持Z690平台,所以基于经济性考量,自然也就没有选择Z790主板。但至少在我做测试之时,市面上的Z690主板对于13代酷睿的支持情况还不尽相同:原本我买了铭瑄的一块Z690主板,到货后客服告知暂无支持13代酷睿CPU的BIOS可供使用,具体更新时间未知。
然后才换了华硕的这块主板:华硕客服倒是一直在宣传,自家Z690主板全线支持13代酷睿;但他们对于我买的这块主板当前最新BIOS能否支持13代酷睿也不确定——“亲,您可以自己试试哦。”客服是这么说的。
所幸在我买入这张主板之时,刷入华硕官网提供的最新BIOS固件(版本2002,更新于9月15日)已经能够识别13代酷睿。就在截稿前,华硕又更新了一版固件。理论上,以下测试所用平台的BIOS版本可能对测试结果有debuff。毕竟在我做测试之时,13代酷睿还没有发售。
平台的上限,与酷睿i9的水冷需求
在正式给测试数据之前,有必要先搞清楚我搭的这个平台,性能上限和瓶颈在哪儿。尤其电源(550W)和散热似乎都有机会成为CPU性能发挥的瓶颈。
从纸面数据来看,酷睿i5-13600K的最高睿频功耗181W,而Arc A380显卡也就65W TGP,电源和散热理论上应该都不会有问题。我也针对CPU和GPU用AIDA64和FurMark跑了双烤压力测试(8分钟),结果如下:
我手里的这颗酷睿i5-13600K似乎全部核心满载也就不到160W的功耗;Intel Arc A380显卡全速跑的确也不到65W功耗水平。则显然至少电源不会成为瓶颈。
至于散热,针对酷睿i5-13600K进行FPU单烤压力测试,CPU封装功耗与温度变化情况如下图:
FPU单烤压力测试下,CPU封装温度不到90℃。所以风冷用于压制酷睿i5-13600K也是完全足够的,即便又是5.1GHz、又是14个核心的。
即便借用XTU工具来对酷睿i5-13600K做个一键超频,散热的余量也依然比较大。我手上的这颗酷睿i5-13600K最保险的情况下,P-core也能小超到5.3GHz(↑200MHz),E-core则可超频至4.3GHz(↑400MHz),全核满负载功耗~168W,CPU封装温度91℃上下。
为了探究该平台的性能发挥上限,我也用酷睿i9-13900K做了压力测试,得到的结果比较有趣:
从上面这张图来看,酷睿i9-13900K在压力测试下是全程顶着100℃在跑的,表明我搭的这个平台对酷睿i9-13900K而言存在散热瓶颈。
从蓝色的功耗曲线来看,测试的最初几秒酷睿i9-13900K的CPU封装功耗能够摸到290W,但因为温控限制最终稳定在了250W。回顾前面的配置表就会发现,i9-13900K的“最高睿频功耗”是标称的253W,也是大差不差了。
不过在用酷睿i9-13900K跑Cinebench R23测试时,能够观察到CPU封装功耗一度达到307W——换个稍微上点儿档次的显卡,电源也是必须得换的了。显然如果散热系统能够更给力,这颗CPU还有更大的性能发挥潜力。
此处用的散热方案是塔式的双风扇——在风冷方案里也算豪华配置了。则很显然要压住现在的酷睿i9处理器,令其达成最大化的性能发挥,水冷是必不可少的。
有关Intel独立显卡
虽说本文的测试重点不在显卡上,不过Intel Arc A380这个瓶颈还是要拿出来说道说道。原本我是打算买前不久刚刚发布的Arc A770的,毕竟定位高些;但至少在我做本次测试之时,A770还没有在市场上铺货。而N家的高端货GeForce RTX 4080、4090这些卡要多少钱各位也心中有数;且再用之前测过的一块RTX 3060也显得没什么意思。于是我就选定了还相对罕见的Intel Arc A380。
Intel作为最新入市的PC独立GPU市场参与者,生态建设和图形相关软件的完善度还待提高。Arc A380还真是让这次测试遭遇了相当多的“惊喜”。比如在测Photoshop的时候跳出下面这个对话框:
似乎蓝戟官网提供的最新驱动(30.0.101.3267)对OpenCL的支持有问题。这就导致不少测试跑不起来,不仅是PugetBench Adobe全家桶测试几乎一个都不能跑;还有像是PCMark 10需要GPU加速的生产力软件测试,一遇到GPU加速场景就立刻罢工…而且许多游戏测试中会频繁出现贴图错误。
不得已在更新过Intel提供的最新驱动(31.0.101.3490)后,解决了大半测试无法进行的问题(不过一般并不建议越过板卡厂商,直接从芯片厂商更新驱动),部分游戏的贴图错误虽然还是有,但已经没那么夸张了。
听闻在Intel独显发布的这几个月里,Intel正在马不停蹄地做驱动更新和生态完善,毕竟还是行业新手。这两天才跟朋友聊到,Arc A380起初用于玩《原神》都有bug,但近来的驱动更新几乎已经解决了所有问题,效率也提升了不少。
所以我觉得像软件和生态这类GPU发展的真正难点,还是需要大量时间和精力投入的。双寡头市场格局下多出个竞争者总是好事。后续我也会就Arc A770和A380单独做个体验和分析。
这次,我对Arc A380做了一些简单的图形性能测试,以让各位同学对这块显卡有个大致的性能认知:
Arc A380显卡与这4颗CPU做搭配,得到的Time Spy(DirectX 12)、Fire Strike(DirectX 11)、Wild Life(Vulkan)测试结果都差不多;表明A380在我搭的这一平台下的确是图形密集型计算的瓶颈,用什么CPU也无所谓;这些测试也就成为单纯的GPU性能测试了。
所以所有游戏测试结果也大致可预期:
从3DMark理论图形分来看,Arc A380应当是强于GeForce GTX 1060的。不过在实际游戏里的表现受制于驱动和生态支持,会打个折扣。期待未来的驱动更新能大幅提升GPU性能吧。
从这一例也能看出,生态建设对于更专用芯片的重要性;以及即便是Intel这样很早就拥有图形技术的巨擘,也无法在图形独立GPU市场上做到一蹴而就。
CPU性能提升据说有41%?
铺垫了这么多,正式来看看13代酷睿台式机CPU的性能与能效表现。Intel此前在发布会上说,13代酷睿相比于12代酷睿,单线程性能最多提升15%,多线程性能最多提升41%。
我们用最简单的Cinebench R23来验证一下。其中也加入了前文提到的P-core超频至5.3GHz的酷睿i5-13600K。
这个结果颇有点意料之外。酷睿i5-13600K的单线程性能比上代的酷睿i9-12900K还要略强——后者的频率其实还比前者高了0.1GHz——不是说好的核心架构和工艺都没什么变化吗?测了好多次,结果都差不多。这是否说明起码在Cinebench R23测试里,cache改良(不仅是容量增加,还包括新的动态预取算法、动态INI等)带来的IPC收益还挺高?
如果单纯对比两代酷睿i5,则酷睿i5-13600K单线程性能比i5-12600K提升了大约7-8%;多线程性能跃升35%+。(* 注意这些数据仍与整个测试平台存在很大相关性)
酷睿i9这边的情况则更夸张一些。从测试结果来看,两代差距比Intel官方宣传得还要大。酷睿i9-13900K单线程性能比i9-12900K提升15-16%,多线程性能则跨步了45%。
即便是我测出来的这个受制于散热的性能成绩,酷睿i9-13900K也已经强于隔壁的AMD Ryzen 7950X了。
不过这里要明确一点,前文已经谈到我搭建的这个测试平台,对酷睿i9有性能抑制作用。从追踪的功耗和温度情况来看,该平台对酷睿i9-12900K有更大的负加成——也就是说更大程度抑制了12代酷睿i9的性能发挥。
用酷睿i9-12900K在这个平台下跑Cinebench R23多线程性能测试,无法达到这颗处理器标称的241W“最大睿频功耗”:相比酷睿i9-13900K,12代酷睿i9更早地碰到了温度墙(100℃),功耗停留在不到220W。
理论上同平台下的渲染基准测试应当很难达到Intel宣称的15%单线程、41%多线程提升这两个值。因为这两个极致,是算上了频率提升、内存速度提升、cache改良、核心数提升这几个点的。我感觉能有这么夸张的测试结果,一方面是温度墙“贡献”的,另一方面则是这个测试平台本身还是有那么点奇怪的兼容性问题。
大多渲染测试这类全核全线程都用上的测试,得到的结果差不多, Blender Benchmark(3.3.0)亦如是:酷睿i5提升35%,酷睿i9提升45%——再次强调,后面这个数字不对,因为这个测试平台更大程度抑制了i9-12900K的性能发挥。(所以一直在说本文的主角是酷睿i5-13600K)
不过或许很多同学更关心,性能提升这么多,功耗是不是也爆了?基于前文处理器配置表的数据,两颗13代酷睿CPU的最大睿频功耗的确是有提升的。不过极限性能下的功耗提升有限。
以上这两张图是进行4轮Cinebench R23多线程测试时,HWiNFO记录下的CPU封装温度与功耗的变化情况。酷睿i5-13600K在Cinebench R23性能测试成绩提升35%+的情况下,功耗相比上一代的酷睿i5-12600K提了20W,温度稍有提升。
由于前述的平台限制,两颗酷睿i9都受制于温度墙,具体的功耗差异看图吧。如前文所述,12代酷睿i9受到温度墙的制约更为严重,更难以发挥出应有的性能水平。所以45%这个值,和功耗曲线看看就好。
不过这两组数据不够直观。有一个考察维度,是观察两代处理器跑Cinebench单线程测试时的功耗情况:
上面这张图是12代与13代酷睿i5在跑Cinebench R23单线程性能测试时的功耗变化曲线(其中加入了超频至5.3GHz的酷睿i5-13600K)。忽略曲线中出现的一些毛刺——这些应该是在跑测试的时候,系统层面存在的一些其他负载扰动。
从大方向来看,12代酷睿i5跑单线程性能测试的CPU封装功耗在45W上下波动,而13代酷睿i5低了超过10W,一般不到35W;而且还更快跑完了测试(也就是测试成绩更好)。即便是超了频的13代酷睿i5,功耗也没有超过40W。传说中Intel 7 Ultra工艺带来同频更低的核心电压,可能是个中关键。
另外和功耗、能效相关的,Intel在发布会上说13代酷睿只需要12代酷睿1/4的功耗,就能达到12代酷睿的峰值性能水平——这说的是酷睿i9,我的这个平台因此很难测出准确结果(况且人家测的是SPECint)。
虽说不准,而且是不同的测试工具,Cinebench测试多少还是能还原一下功耗情况的。借用XTU工具,将这4颗处理器的功耗限定在45W、65W、95W几个点位,来观察其性能变化,得到如下结果:
这张图里有几个亮点:
(1)虽然酷睿i9-13900K限制在65W这个功耗墙内时,基于Cinebench R23的测试成绩无法达到酷睿i9-12900K满载时(此平台下为233W)的水平,但也已经达到了后者82%的性能水平。换句话说13代酷睿i9,只用了12代酷睿i9将近25%的功耗,就达到了后者超过80%的性能水平…
(2)苹果M1 Max的Cinebench R23多线程性能成绩是12400分左右;M1 Ultra (64-core)的性能成绩是24000分左右。与上面不同档位的数据可略作比较。不过节能这种事,也绝不仅仅是峰值性能下的功耗问题。
(3)在45W功耗段上,13代酷睿i5的性能比12代酷睿i5领先约48%;13代酷睿i5只需要65W功耗,性能就和12代酷睿i5满负荷运转时差不多…
似乎13代酷睿从Intel 7工艺改良和cache改良的获益匪浅?不过这些也没什么好奇怪的,功耗与性能提升的关系原本就不呈线性。这样的能效提升,也让13代酷睿笔记本平台更为令人期待。
另外,这只是Cinebench R23渲染测试的结果,它与PC的大部分真实负载工作方式都有差异。因为日常我们接触的绝大部分软件都不会把所有核心资源全部占满,更不会长时间保持跑在高功耗下。所以模拟真实负载的测试,对使用体验参考更有价值。
生产力与多媒体创作测试
那就来看看和大部分PC用户真正挂钩的测试,主要是生产力和多媒体内容创作。我简单做了几项常见的测试。先来看看微软Office办公四件套:
UL Procyon的办公生产力工具测试,就Word、Excel之类的测试项都属于重度办公负载。酷睿i5-13600K在这项测试里的表现似乎格外强势,综合评分隔代领先10%+左右(而且好像格外适合用来发邮件…)。
Adobe作图的Photoshop、视频后期的Premiere Pro和动画特效工具After Effects是多媒体内容创作的常规测试项。这项测试中,酷睿i9-13900K颇有点一骑绝尘的意思。
对CPU多核有更大需求的After Effects也能够看出两代酷睿处理器12%以上的差距。不过Adobe测试还是很大程度地与GPU加速相关的,尤其是Premiere Pro。
很多同学对Premiere Pro这类视频后期工具的测试格外关注,所以这里特别列出Premiere Pro测试记录中的分项,大致是这样的:
好像酷睿i5和i9拉开差距的项目主要是视频编辑过程中的实时回放(Live Playback),是因为这两个定位的处理器在编解码器上的配置也不同吗?
综合了应用启动、视频会议、网页浏览、表格、文档编辑、照片编辑、渲染与可视化、视频编辑测试项的PCMark 10测试结果也大致相仿。这代酷睿i5-13600K在很多项目上接近甚至超过上代酷睿i9,还是有些出乎意料的。
值得一说的是,PCMark 10并不是单纯或主要考验CPU的基准测试。它在很多测试项里对GPU加速的利用也格外积极,对整个系统和平台的性能属于相对综合的考察。
CrossMark和PCMark应该是比较类似的测试,细分项包含了生产力、创作和响应表现。基本也可用于总结13代酷睿在PC上大部分人的使用场景:生产力方面的隔代提升幅度大约为10%;媒体创作相比前代领先10-15%;系统响应方面的综合体验也提升了大约10%左右。
原本大部分人对于13代酷睿处理器的预期是比较低的,因为一方面12代酷睿有架构方面的大调整——核心架构甚至会用于指导后续10年的大方向;另一方面,Intel也早早预告了明年14代酷睿在工艺、封装和系统性架构上会有巨大调整。所以理论上,13代酷睿应该只是一次例行升级。
或许是Intel在更新12代酷睿时留了一手或者规划得好,基于提频、加核心、改cache和存储系统的迭代方式,还真是给13代酷睿带来了相当不错的性能收益,连能效表现都有肉眼可见的提升。好像P-core + E-core这种异构CPU已经在相当多的应用上让AMD感到无语了,尤其在Zen 4架构升级并没有那么给力的情况下。
不过我个人更关心的其实是后续13代酷睿面向笔记本平台的H、P、U系列能否在全功耗段的能效表现上真正有所进步,并真的让Intel笔记本的续航向MacBook看起,毕竟这是Intel现如今的弱项。后续我还会就13代酷睿处理器更细节性的问题,比如cache改良、异构核心的价值等问题做更进一步的分析。