英特爾第13代酷睿處理器新架構(gòu)技術(shù)分析

近期處理器廠商AMD在代表性能的桌面處理器市場(chǎng)發(fā)起了猛烈進(jìn)攻，備受期待的Zen 4銳龍7000系列處理器終于在本周一上市，而且從性能測(cè)試來(lái)看，將對(duì)目前市面上在售的英特爾第12代酷睿處理器造成很大的壓力。顯然面對(duì)AMD咄咄逼人的攻勢(shì)，但作為處理器另一大廠商的英特爾肯定也不會(huì)毫無(wú)作為，所以他們?cè)诮裉煺酵瞥隽说?3代酷睿桌面處理器來(lái)狙擊Zen 4處理器，那么他們能否實(shí)現(xiàn)這一目的呢？接下來(lái)先讓我們看看英特爾第13代酷睿處理器在架構(gòu)上主要有哪些變化？

▲第13代酷睿處理器由S系列臺(tái)式機(jī)處理器與U、P、H、HX系列移動(dòng)端產(chǎn)品組成

九大變化助力13代酷睿 讓它頻率更高、緩存更大、核心數(shù)更多

相對(duì)第12代酷睿處理器，第13代酷睿仍采用P Core性能核+E Core能效核的高性能混合架構(gòu)設(shè)計(jì)，處理器主要有九大變化：

1.首先它采用了進(jìn)階版的Intel 7制程工藝，使用了第3代英特爾SuperFin晶體管，可以顯著提高通道遷移率，降低電阻與芯片內(nèi)部熱量，為CPU達(dá)到更高的工作頻率創(chuàng)造條件。

2.同時(shí)13代酷睿處理器還使用了更快的“Raptor Cove”P(pán) Core大核心性能核，采用了基于速度路徑改進(jìn)的更新設(shè)計(jì)，可以獲得最多600MHz的睿頻頻率提升，其P Core最高睿頻頻率可以達(dá)到5.8GHz。從圖上可以看到，這款內(nèi)核具有非常好的電壓和頻率曲線。右邊展示的是的電壓頻率曲線，新的Raptor Cove可以在更低的電壓中獲得和12代酷睿Alder Lake相同的頻率，比如要達(dá)到5.2GHz，Raptor Cove可以用低于50mV的電壓獲得5.2GHz的頻率。橫向來(lái)看，施以同樣的電壓，在Raptor Cove上可以獲得更高的頻率，同等電壓可以獲得5.4GHz，也就是可以高出200MHz的頻率。同時(shí)最高的頻率線也進(jìn)一步提升，可以提升600MHz，達(dá)到最高5.8GHz的水平。

3.此外，英特爾還提升了13代P Core性能核的二級(jí)緩存容量，每核心二級(jí)緩存容量從原來(lái)的1.25MB提升到現(xiàn)在的2MB，并采用了新的L2P動(dòng)態(tài)預(yù)取器算法，可以顯著減少處理器訪問(wèn)內(nèi)存的次數(shù)，在處理器內(nèi)部就能完成數(shù)據(jù)存取操作，從而提升CPU核心的運(yùn)算效率，降低延遲。同時(shí)其二級(jí)緩存也更加智能，可以利用機(jī)器學(xué)習(xí)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)遙測(cè)，實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的預(yù)抓取。

4.盡管13代酷睿處理器仍延續(xù)使用12代酷睿上基于Grace Mont架構(gòu)的E Core能效核，但它所能擁有的E Core能效核心數(shù)量翻番，一顆處理器內(nèi)部最多可以配置16顆能效核心，所以其旗艦產(chǎn)品酷睿i9-13900K的核心數(shù)可以達(dá)到8顆P Core+16顆E Core=24顆，線程數(shù)可以達(dá)到8×2+16=32條。

5.能效核的最高睿頻頻率也有提升，從之前的3.7GHz提升600MHz到4.3GHz。

6.同樣英特爾提升了能效核心的二級(jí)緩存容量，在12代酷睿上是每4顆能效核共享2MB二級(jí)緩存，在13代酷睿上，二級(jí)緩存的容量提升到了4MB，此外，英特爾也為能效核心的二級(jí)緩存采用了深度優(yōu)化的預(yù)取器算法。

7.官標(biāo)支持更高的內(nèi)存頻率，在每通道只使用1根內(nèi)存插槽時(shí)最高支持DDR5 5600的內(nèi)存，在主板插滿四根內(nèi)存時(shí)，最高支持DDR5 4400的內(nèi)存。當(dāng)然我們知道其實(shí)在第12代酷睿時(shí)，就可以支持DDR5 6000甚至更高頻率的內(nèi)存，官標(biāo)內(nèi)存頻率只是顯示處理器的內(nèi)存支持能力更強(qiáng)了。

8.13代酷睿將連接CPU內(nèi)核、緩存的Compute Fabric（計(jì)算總線）頻率提升了多達(dá)900MHz，其睿頻頻率可以達(dá)到最高5.0GHz，可以提供更高的傳輸帶寬，更低的傳輸延遲。

9.增大了LLC智能緩存容量，從之前酷睿i9-12900K的30MB提升到36MB，同時(shí)新的智能緩存具有動(dòng)態(tài)包容和非包容兩個(gè)模式。包容模式是把所有的數(shù)據(jù)放在智能緩存中讓所有核心共享，對(duì)處理器單線程的性能提升是比較有優(yōu)化性的；非包容模式是有選擇性的把數(shù)據(jù)放入緩存，對(duì)多線程性能有優(yōu)化的效果。第13代酷睿處理器可以通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)地設(shè)定智能緩存模式，按照各種應(yīng)用場(chǎng)景將緩存設(shè)定為包容或非包容模式。

除了在硬件以及架構(gòu)上做的新的優(yōu)化外，13代酷睿處理器在英特爾硬件線程調(diào)度器上也做了進(jìn)一步優(yōu)化，英特爾更新了線程級(jí)別邊界，可以更好理解前端應(yīng)用使用情況以及后端程序運(yùn)行情況，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地對(duì)各類線程進(jìn)行分配，如盡可能地將后臺(tái)應(yīng)用、大流量、多線程分配給E Core能效核。同時(shí)還在Windows 11 22H2版本中優(yōu)化解決后臺(tái)服務(wù)功能，并引入來(lái)自移動(dòng)端的核心休眠技術(shù)。

其他方面，第13代酷睿處理器還支持雷電4技術(shù)，擁有40Gbps的數(shù)據(jù)傳輸帶寬，處理器提供16條PCIe 5.0通道，以及4條PCIe 4.0通道。同時(shí)英特爾還為13代酷睿推出了新一代的700系列芯片組，可以提供最多20條PCIe 4.0通道，比上一代產(chǎn)品多了8條，帶寬為20Gbps的USB 3.2 Gen 2x2接口數(shù)量也得到了增加。

針對(duì)超頻，英特爾也推出了新版的Intel Extreme Tuning Utility超頻工具，可以對(duì)處理器內(nèi)的每一個(gè)核心進(jìn)行可視化超頻。同樣軟件也為超頻新手提供了簡(jiǎn)單的一鍵超頻功能。內(nèi)存方面，第13酷睿則繼續(xù)提供對(duì)XMP 3.0內(nèi)存超頻技術(shù)的支持，用戶只需采用支持XMP 3.0技術(shù)的內(nèi)存，載入相關(guān)的超頻檔案，主板就會(huì)自動(dòng)調(diào)整內(nèi)存的頻率、電壓，輕松實(shí)現(xiàn)內(nèi)存超頻。

▲第13代酷睿處理器的主要技術(shù)特性

性能最強(qiáng)者組成首發(fā)陣容

六款未鎖頻版登陸

與以往英特爾產(chǎn)品的發(fā)布一樣，首批亮相的第13代酷睿處理器主要由酷睿i9-13900K/KF，酷睿i7-13700K/KF，酷睿i5-13600K/KF六款未鎖倍頻，可以超頻的處理器組成，后綴帶F的仍然是沒(méi)有內(nèi)置核芯顯卡的版本，對(duì)使用獨(dú)立顯卡的用戶而言更加超值。其中酷睿i9-13900K的性能指標(biāo)最為突出，最高睿頻頻率高達(dá)5.8GHz，擁有24顆核心（8顆P Core+16顆E Core），可以提供總計(jì)32條計(jì)算線程，也就時(shí)說(shuō)它能夠同銳龍9 7950X、銳龍9 5950X這類32線程的AMD頂級(jí)產(chǎn)品匹敵。而其他定位中端的酷睿i7-13700K，酷睿i5-13600KF也不弱，它們的最高加速頻率分別也能達(dá)到5.4GHz、5.1GHz，且計(jì)算線程數(shù)量最低也有20條。其中酷睿i5-13600K/KF由6顆P Core與8顆E Core組成，擁有6×2+8=20條計(jì)算線程；酷睿i7-13700K/KF則由8顆P Core、8顆E Core組成，擁有8×2+8=24條線程。這也就意味著它們面對(duì)相應(yīng)的8核心、16線程銳龍7 處理器，6核心、12線程銳龍5 處理器時(shí)，也擁有更多的計(jì)算線程數(shù)。

不過(guò)與Zen 4類似，為了達(dá)到更高的工作頻率，更多的線程數(shù)，13代酷睿的功耗也有所增加。其中酷睿i9-13900K/KF的最高睿頻功耗從酷睿i9-12900K/KF的241W增加到253W，酷睿i7-13700K/KF的最高睿頻功耗則從酷睿i7-12700K/KF的190W增加到253W；酷睿i5-13600K/KF的最高睿頻功耗從酷睿i5-12600K/KF的150W增加到181W。

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▲第13代酷睿i5、酷睿i7、酷睿i9均采用全新包裝

▲13代酷睿處理器外觀與內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

大幅提升

初探第13代酷睿處理器性能表現(xiàn)

那么第13代酷睿處理器的性能表現(xiàn)到底如何？由于目前我們尚未拿到評(píng)測(cè)產(chǎn)品，就讓我們先通過(guò)英特爾的官方數(shù)據(jù)來(lái)了解一下。經(jīng)過(guò)以上改進(jìn)，13代酷睿處理器旗艦：酷睿i9-13900K在SPECrate2017的處理器性能測(cè)試中，其單線程性能較酷睿i9-12900K提升了多達(dá)15%，多線程性能的提升幅度高達(dá)41%。13代酷睿處理器更高的工作頻率、更多的線程數(shù)，更大、更先進(jìn)的緩存在這其中做出了主要貢獻(xiàn)。同時(shí)先進(jìn)的生產(chǎn)工藝也為13代酷睿帶來(lái)了更好的能效比，在同為241W功耗時(shí)，13代酷睿處理器的多線程性能比酷睿i9-12900K提升了37%，而如果13代酷睿要達(dá)到酷睿i9-12900K的多線程性能，那么它只需要消耗65W的功耗就能實(shí)現(xiàn)。

英特爾對(duì)酷睿i9-13900K的總結(jié)是相比酷睿i9-12900K，游戲性能可以提升24%，內(nèi)容創(chuàng)建性能可以提升34%。與AMD的銳龍9 5950X相比，其游戲性能領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)最多能達(dá)到驚人的107%，而且即便與AMD后期推出，采用3D堆疊三級(jí)緩存，主要用來(lái)提升游戲性能的銳龍7 5800X3D相比，酷睿i9-13900K也能在大部分測(cè)試中戰(zhàn)勝對(duì)手，僅在《魔獸世界：暗影國(guó)度》《騎馬與砍殺3：霸主》等游戲中小幅落后。

同時(shí)在內(nèi)容創(chuàng)建性能上，酷睿i9-13900K相對(duì)于同為32線程的銳龍9 5950X也有巨大的優(yōu)勢(shì)。在Autodesk Revit建模中領(lǐng)先對(duì)手69%，在Auto CAD 應(yīng)用中領(lǐng)先47%。在多任務(wù)執(zhí)行時(shí)，如在同時(shí)進(jìn)行Media Encoder媒體編碼與PhotoShop圖片編輯時(shí)，其性能領(lǐng)先酷睿i9-12900K約29%。在同時(shí)使用Blender與虛幻引擎進(jìn)行動(dòng)畫(huà)開(kāi)發(fā)時(shí)，酷睿i9-13900K的性能較酷睿i9-12900K提升34%。

根據(jù)英特爾數(shù)據(jù)，第13代酷睿處理器可在液氮超頻中超過(guò)8GHz的驚人頻率，DDR5內(nèi)存頻率可超頻到10000MHz以上。

當(dāng)然以上數(shù)據(jù)只是英特爾的官方數(shù)據(jù)，第13代酷睿處理器的性能到底如何，相對(duì)于Zen 4處理器是否有優(yōu)勢(shì)，還是需要通過(guò)實(shí)戰(zhàn)測(cè)試來(lái)一探究竟，《微型計(jì)算機(jī)》評(píng)測(cè)室也將在第一時(shí)間對(duì)第13代酷睿處理器進(jìn)行測(cè)試。

編輯：黃飛

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