英特爾和AMD的工程流程如何進行？

英特爾與AMD的競爭是烏龜與野兔的競爭。但哪家公司是龜？哪家公司是兔？

在過去的幾個發(fā)布周期中，英特爾和AMD的粉絲之間的評論之戰(zhàn)一直很激烈，大量的數(shù)字墨水都在討論這些年來哪個公司有了顯著的改善，或者沒有明顯的改善。對于兩家公司最快處理器的原始性能，也不乏意見。

我們認為，深入研究每個公司的最快桌面/ CPU的存檔性能基準測試是很有趣的，這樣可以很好地了解這些年來每個公司的實際表現(xiàn)，甚至可以看看是否有一些模式需要收集，或者對未來進行一些押注。

在深入研究圖表之前，讓我們先從一些表開始——通過這種方式，您可以看到我們使用了哪些CPU作為每年的里程碑。在我們研究的過程中，數(shù)據(jù)中有一些不規(guī)則現(xiàn)象；我們也會討論這些，討論一些簡單圖表無法展示的東西。

二十年來的發(fā)燒友計算

雖然英特爾和AMD每年都會針對不同的價位和目標市場推出大量的處理器，但我們每年都局限于速度最快的臺式機或“發(fā)燒友”處理器。這意味著沒有服務器處理器，也沒有高端臺式機（HEDT）處理器——所以我們不會關注Threadrippers或最新型號XE系列英特爾部件。

即使是像我這樣整個時期都是作為一個系統(tǒng)構建者的人，組裝這樣的列表也是一個巨大的痛苦，更不用說匹配測試結果了。這在AMD方面尤其困難，因為AMD并沒有真正相當于英特爾的Ark提供單一的處理器列表，按代、類型和發(fā)布日期排序。如果你認為我選錯了一年中的“頂級處理器”，請在評論中告訴我。

我們應該解決圖表中出現(xiàn)的一些異常情況——首先，不，2014年、2015年和2016年AMD沒有推出新的高性能CPU并不是疏忽。2013年的fx -9590被廣泛（并且是理所應當）批評了它驚人的225W TDP和平庸的性能——在四年的運行中是Team Red最快的CPU。在此期間，AMD推出了幾代低功耗、價格低廉的桌面設備，但沒有一款性能優(yōu)于FX-9590。

英特爾在2013年至2017年期間也經(jīng)歷了幾次失誤，盡管沒有那么嚴重或持續(xù)這么長時間。第五代Core系列基本上死于2014年，盡管第四代Core i7系列的更新確實提供了顯著的性能提升。兩年后，從技術上講又是另一種風潮-配備Core i7-7700K的Kaby Lake直到2017年1月才真正啟動。我們稍加捏造，讓Kaby Lake進入2016年的行列，因為否則它會完全消失，同年晚些時候Coffee Lake和i7-8700K出現(xiàn)。

AMD Athlon的興衰：2001-2007年

現(xiàn)在很難相信，但曾幾何時，多線程工作負載遠比單線程負載要punish的多。但這并不是很久以前。

在2001-2005年，Athlon XP和Athlon 64 vs Pentium 4-AMD的時代在雙線程工作負載上獨占鰲頭。2006年，英特爾的Penti um965改變了這一平衡。

即使在Athlon時代，AMD也難以在單線程性能上趕上英特爾。它的Athlon 64 X2處理器一度占據(jù)領先地位，但英特爾（Intel）憑借酷睿2 Extreme QX9650奪回了領先地位。

這是我們許多人在21世紀初忘記的事情-多任務處理性能 太差了。在上面的第一個圖表中，我們正在研究多線程和單線程Passmark CPU基準測試分數(shù)之間的比率。對于2001-2005年份的CPU，單線程得分實際上 高于多線程，這意味著您可以在給定的時間內(nèi)在單線程上完成更多的計算工作，而不是分解為并行線程。

您可能會認為這是因為它們?nèi)匀皇菃魏?、單線程的CPU，但是您錯了。Intel在2002年引入了1c/2t Pentium 4 2.8GHz的超線程，這對實際的多線程能力影響很小。AMD在2005年推出了第一個真正的雙核桌面CPU——Athlon 64 X2 4800+，但它也沒有太大的區(qū)別。

在英特爾2006年的Pentium Extreme 965（雙核/四線程CPU）之前，多線程的比率沒有突破100%——這意味著多線程任務比同等的單線程任務完成得更快。第二年，AMD和英特爾都推出了真正的四核桌面CPU，并永久地結束了高性能單線程處理器的時代。

即使在AMD的這個黃金時代，英特爾在單線程性能方面也擊敗了AMD。Pentium 4架構作為Pentium III的較弱后繼者而受到全面和應有的嘲諷，而PentiumIII往往會逐時勝過它。但是，Pentium III的時鐘頻率不能達到Pentium 4的水平，而且，無論如何，該時代性能最高的工作負載都是單線程的，并且英特爾的Pentium 4在性能上領先于AMD的Athlon。盡管后者的CPU性能很弱。

對英特爾來說不幸的是，早在2001年之前，整個世界就已經(jīng)轉向了多任務操作系統(tǒng)，多線程的工作負載也隨之出現(xiàn)，這在Firefox前身Phoenix在2002年采用選項卡式瀏覽中得到了證明。隨著CPU飽和，用戶逐漸習慣于全天打開許多程序的環(huán)境，多線程性能（而不是單線程）成為當務之急。

2007年，AMD和英特爾都推出了真正的四核桌面CPU。兩家廠商的發(fā)燒級CPU的多線程性能都達到了頂峰——盡管雙方都獲得了巨大的收益，但英特爾的Core 2 Extreme QX9650擊敗了AMD的新Phenom X4。

新的四核CPU具有足夠的多任務性能，可以同時處理低優(yōu)先級的后臺任務和高優(yōu)先級的前臺任務，而不會使前臺任務明顯受損，這就將焦點轉移到了單線程性能上。這對AMD來說尤其不幸，因為Intel不僅在多線程性能上有所改進，QX9650在單線程性能上也取得了突破。

隨著近70%的單線程性能優(yōu)勢被英特爾的qx9650所取代，以及焦點突然回到單線程性能的王者地位，至少在這些高端CPU中是這樣——AMD 21世紀的第一個黃金時代正式結束了。

與2008年的i7-965 Extreme相比，英特爾2009年的i7-975 Extreme并沒有太大的改進，但2010年的十六進制core i7-980X則是一個大熔爐。與此同時，AMD雖然年復一年地穩(wěn)步前進，但仍然處于劣勢。

在整個2007年至2013年期間，英特爾都比AMD擁有單線程優(yōu)勢，而且通常是相當多的優(yōu)勢。

就提高CPU性能和功能而言，2007-2013年是一個令人振奮的時代，但就英特爾與AMD之間的斗爭而言，這是一個相當無聊的時代。英特爾從單線程和多線程性能的健康領先開始，一直保持領先地位。

在整個Phenom和Phenom II架構的運行過程中，AMD在多線程和單線程性能方面均取得了穩(wěn)步的增長。這樣一來，它在單線程性能上幾乎可以趕上英特爾，但在多線程方面，它從未接近過。

兩家公司都于2010年發(fā)布了他們的第一個六核CPU，但是AMD的X6 1100T與2009年的X4 965使用相同的K10架構，英特爾的i7-980X既實現(xiàn)了芯片縮減，又添加了一套新的AES指令。這使Intel的多線程性能幾乎飆升了兩倍，同時仍然保持了很小的單線程引導時間。

2011年，AMD憑借其命運多舛的八核Bulldozer架構全力投入多線程。盡管Bulldozer確實在多線程領域開始在Intel上取得重要地位，但這是有代價的。新的FX-8150實際上在單線程性能上倒退了。

到2012年，AMD的Bulldozer已成為Piledriver，并且在多線程方面幾乎趕上了Intel，但這僅僅是因為Intel在將其工藝縮減至22nm時將其核心數(shù)量從6個減少到4個。這使AMD擁有“幾乎一樣好”的多線程性能，內(nèi)核數(shù)量是原來的兩倍，而單線程性能則比英特爾落后了三年。

2013年，情況更糟的是，AMD推出了最終的PiledriverCPU（可惡的FX-9590）。盡管英特爾在工程技術上的領先優(yōu)勢不斷提高，但該CPU仍代表了一種保持競爭力的Hail Mary方法-它主要與英特爾i7-4770K保持同步，但僅通過時鐘頻率和電壓來實現(xiàn)，而時鐘頻率和電壓通常會留在“極限超頻器”領域。

與FX-8350的125W和i7-4770K的84W相比，額定TDP為225W，F(xiàn)X-9590是幾乎無法使用的CPU。在典型情況下，對其進行空氣冷卻是沒有挑戰(zhàn)性的，而且風扇的噪音和廢熱也令人討厭，即使是鐵桿AMD風扇也無法為其找借口，尤其是在其競爭仍然輕松勝過它的時候。

FX-9590是AMD四年來最后一個發(fā)燒級CPU。從2014-2017年開始，Red Team唯一的新CPU版本是預算CPU和APU，沒有一個比FX-9590更好，更不用說競爭了。

命運的變化：2013-2020

事實上，AMD在三年的低迷期中幸存下來，卻沒有發(fā)布一款新的CPU，這說明了市場的一小部分——以及每個廠商的利潤率——最大、最快的CPU才是真正的。在2014-2017年，Red團隊繼續(xù)推出了新的桌面CPU——但所有的新設計都瞄準了“財政上更合理”的市場細分，集中在便宜的APU上。

盡管AMD慘敗，但英特爾卻大為吃驚。值得稱贊的是，Blue Team確實繼續(xù)發(fā)布了新的性能CPU，并在這段時間內(nèi)實現(xiàn)了單線程性能的增量提升，但單線程的提升并不多。在2016年，很難從5年的舊CPU上進行升級。

2017年，一切都發(fā)生了改變，AMD最終發(fā)布了一款代號為Zen的全新、熱情友好的架構。Zen架構將功率和熱效率恢復了一致，同時使原始多線程性能顯著高于英特爾的最佳性能。盡管Zen的單線程性能仍落后于英特爾，但它也實現(xiàn)了幾次大幅躍升，奪回了這一桂冠。

2018年的Zen +在多線程性能方面充其量僅是次要的改進，但與最初的Zen相比，它在Intel的單線程領先優(yōu)勢中所占的份額不大。英特爾的第一個可行的i9產(chǎn)品i9-9900K短暫地使Red Team奪回了多線程性能的桂冠，但領先優(yōu)勢并沒有持續(xù)很長時間。

2019年，英特爾在狂熱者這一領域大做文章——它最好的CPU是i9-9900KS，與2018年的i9-9900K相比幾乎沒有任何改進。與此同時，AMD的Ryzen 9 3950x又實現(xiàn)了一次巨大的多線程飛躍和一次強大的單線程增長。Ryzen 9 3950x是一款16核/32線程的巨形處理器，展示了其新Zen 2架構的最佳性能。AMD還沒有完全趕上英特爾的單線程領先地位，但它將i9-9900KS的多線程性能提高了一倍多。

這使我們到了今年。英特爾仍在為延遲10納米制程工藝而苦苦掙扎，于是發(fā)布了i9-10900K，盡管它仍在與9900K和9900KS相同的體系結構上運行，但在單線程和多線程工作負載方面均取得了顯著改善。不幸的是，對于Blue Team而言，AMD并沒有休息-2020年的Zen 3架構大大改善了Zen 2的單線程性能。

在這一點上，AMD在單線程性能上處于領先地位。此外，連續(xù)第二年，它在多線程性能上遙遙領先，幾乎是英特爾所能提供的最好性能的兩倍。

長遠來看：2001-2020年的一代一代的改進

看到英特爾在2012年出現(xiàn)反?，F(xiàn)象嗎？該公司從六核CPU降為四核-而且沒有人在意，因為單線程性能得到了相應的提高。

AMD最大的單線程spike對應的介紹，Athlon 64 X2架構在2005年。2007年，英特爾推出了其核心系列產(chǎn)品。

乍一看，此圖表與純多線程之間沒有太大區(qū)別，但請注意，AMD的趨勢線在2016年至2020年之間將保持一致。

如果我們想看看英特爾和AMD的工程流程如何進行，那么從原始數(shù)據(jù)繼續(xù)進行，并觀察性能的代際提升是有啟發(fā)性的-這意味著，今年的情況要比去年好百分之幾。

這些圖表放大了兩家公司各自的架構變更和工程工作的影響，從而更容易發(fā)現(xiàn)重大變更。到目前為止，多線程性能是最大和最令人興奮的峰值-隨著2007年四核CPU的推出，多線程性能也達到了最高性能。在單線程圖表上，幾乎看不到任何東西。

我們最喜歡的一代圖表版本是第三代，它將單線程和多線程改進平均到一條直線上，并賦予兩者相同的權重。盡管乍一看它看上去與純多線程圖表大致相似，但還是會彈出一些有趣的功能。

第一個跳出這里的是英特爾在2005年的輝煌表現(xiàn)，在圖表上只有不到100％的點。低于100％的跌幅可能很小，足以使誤差造成波動-但是，即使Pentium 3.8GHz并不比2004年的Pentium 4 3.6GHz主動 惡化，但顯然沒有任何改善。

再看看AMD從Zen到Zen +，Zen 2和Zen 3的2017-2020年進展，這很有趣。盡管此處的總體形狀與我們在純多線程圖表上看到的相同發(fā)音M相同，但包含單線程性能清楚地表明，每個步驟都是超越最后一步的重要且持續(xù)的改進。

2021年及以后

對于臺式機上的英特爾來說，現(xiàn)在形勢嚴峻，而AMD的另一項重大架構改進（Zen 4）則在2021年面世，AMD稱其為“按部就班”，其工藝節(jié)點縮小至5納米。

在英特爾方面，我們預計并不會像從i9-9900K到i9-9900KS那樣糟糕。但是，這并不意味著Blue Team充滿了光明。盡管i9-10900K確實比前幾代產(chǎn)品有了顯著且令人驚訝的改進，但它與AMD的興起沒有匹敵-它仍然代表著垂死的架構的最后一口氣。

英特爾的臺式機CPU仍停留在14納米制程上，明年的Rocket Lake也將保持14納米制程。賽普拉斯Cove架構本質上是英特爾10納米Sunny Cove筆記本電腦架構的一種變體，被反向移植到較早的14納米制程。

盡管英特爾通過其最新的Sunny Cove筆記本電腦處理器（今年至今僅在原型設計中看到了今年的Tiger Lake）獲得了顯著的性能提升，但其內(nèi)核和線程數(shù)卻很少，而高性能似乎與更高的功耗相關。

現(xiàn)在說10nm Sunny Cove在內(nèi)核數(shù)和功率效率方面的限制是否會轉變?yōu)?4nm Cypress Cove還為時過早。但是，似乎不太可能在2021年看到英特爾像Zen和它的繼任者那樣帶動并很大程度上維持AMD的復興。

盡管如此，英特爾的壞消息很可能是性能愛好者的好消息。英特爾這個規(guī)模小得多的競爭對手，將需要不止一兩個主導周期來鞏固與大型OEM和系統(tǒng)制造商的關系和市場認知。這些業(yè)務關系——以及由此帶來的訂單、收入和利潤——將是保持AMD強大的研發(fā)力量的必要條件，以確保未來AMD能夠為消費者提供更高的性能和更好的價格。
責任編輯:pj