2008-2024年经典架构移动cpu实测定频性能——功耗曲线汇总（更新至24.12.31）
本帖最后由 hljgyr 于 2025-1-20 16:35 编辑时间回到2019年，本人抱着对不同年代移动cpu代际差异的好奇心，不满足于各类硬件自媒体不完备的对比及不负责任的论断，于是建立了自测的想法并开始着手准备。
测试平台组建方面，陆续收集并评测了自酷睿2时代至今20余套移动端平台（个人全部硬件开销超过8万元）。部分代表cpu及测试平台如下：
core2: thinkpad W700/QX9300/8g ddr3-1066/gtx-750ti、thinkpad W500/t9900/8g ddr3-1066/v5700
1代：thinkpad W701ds/i7-940XM/24g ddr3-1333/gtx-750ti
2,3代：M18xr2/i7-2960XM、i7-3920XM/16g ddr3-1866/gtx-750ti
4代：precision M6800/i7-4940MX/32g ddr3-1866/quadro p4000
10代：sparsea S210H/i9-10980HK/64g ddr4-3200/uhd630、matebook14-2020(i7-10510u)
11代：nuc-x15/i7-11800H/64g ddr4-3200/rtx3070m、GMK M2(i7-11390H）
13代：mechrevo 16s/i9-13900HX/64g ddr5-5600/rtx4080m
zen2:um480xt/r7-4800H/32g ddr4-3200/vega7
zen3:gtr5/r9-5900HX/32g ddr4-3200/vega8
zen3+:um690pro/r9-6900HX/32g ddr5-5600/680m
zen4:um790pro/r9-7940HS/32g ddr5-5600/780m
zen4HX:r9000p 2024/r9-7945HX/32g ddr5-5600/rtx4060m
atom-apl:/teclast x3/n3450/6g ddr3-1600/hd500
atom-jsl: pn41/n6005/16g ddr4-3200/uhd-32eu
atom-gcm：EQ12pro/i3-n305/32g ddr5-4800/uhd-32eu
上述测试平台均安装win10 2004版本纯净系统，关闭自动更新、defender等功能
在测试软件选取，测试方式及流程统一方面，经过数次调整终于形成了一套涵盖所有平台的较可靠方案和评价依据（性能及能效分）；
从2019年至今，5年间历经不断更新打磨，整体测试（含复测）耗时超过1000小时，分项测试数量接近12000项，多代处理器纵测工作终于初见成果；
特在此贴将其汇总分享给本坛坛友，本贴内各图表仅当抛砖引玉，希望各位同好们提出宝贵想法和意见，不胜感激；
全部测试内容分为三部分：1.理论性能能效测试（多核测试）部分、2.单核及IPC测试部分、3.日用软件及行业应用测试（单核、多核）部分。
单核部分测试见此：https://www.ibmnb.com/thread-2032848-1-1.html
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23.04.11更新：根据10510u实测更新并优化了cml4核功耗数据并推及至8核
23.04.19更新：增加ADL-N 4C4T(N100/200系列）实测能效曲线，增加多核能效-频率曲线、能效-性能曲线
23.07.12更新：增加RPL-Ecore(16C)实测能效曲线（13900HX纯小核）、7940HS实测能效曲线、
24.01.16更新：根据M18xr2平台2960XM 3GHz性能测试结果更新性能基准、增加4800H实测能效曲线
24.12.31更新：补充2960XM超频测试数据、更新2960XM基准性能数据及分数权重、更新部分平台测试数据、增加U9-285K P/E（默认电压）、R9-7945HX、I7-940XM实测能效曲线
第一部分：理论测试数据：
理论多核测试共选用21项测试软件，分为科学计算、编解码、游戏、渲染、综合计算5部分。以i7 2960XM@ 3.0GHz的综合性能定为100分基准(下图中红色测试值标注为基准值），各项测试内容、计算权重（百分比）以及选用的各代处理器标准频率（3GHz)下性能-能效测试值如下所示，绿色为低功耗系列，红蓝代表A及I两大阵营，浅蓝色为4C8T系列。
3.0GHz:
4.0GHz:
以4核心3ghz频率多核性能为例，从core2的Penryn核心到13代RPL-P核心，逐代性能及增长幅度见上图。
可以发现，酷睿2~1代多核心性能提升幅度最大，当然HT的加入相当于变相增加核心规模。
从代际看，1-2代，3-4代，10-11代，11-12代提升幅度均比较理想，在14%-20%之间。
与之形成鲜明对比的是，恶臭的牙膏时代（2013-2021，横跨8年），4代HSW-10代CML同等核心数量下综合性能提升14.4%，仅相当于正常迭代1代的水平，被玩家及竞品调侃至今也是咎由自取。
从AMD 4000系列（ZEN2)发布起，intel便陷入了多核性能落后的局面，但是从后面2个架构代迭代情况看，intel的综合性能提升还是强于amd的，以至于11代和zen3接近平手，13代实现了对zen4的反超。当然能效方面，两家已经不在一个赛道上。8核心3ghz下两大阵营性能及代际提升幅度见下图：
第二部分：能效曲线汇总
各曲线图中频率点从左至右依次为2.0-2.4-3.0-3.6-4.0-4.4-5.0，整数频率点（2.0-3.0-4.0-5.0）作突出标注，4.0GHz频率点做单独标注，方便纵向比较；
功耗测试：取cpu中等负载（fritzchess）及重负载（r20)下对应package 功耗，对上述各项跑分对应负载情况，综合平均后进行计算；
能效基准：将处理器综合性能及综合负载情况，做比后进行计算，并以CML-4C8T@4GHz计为1.00分，此分值越高越好 (基准能效下，4.0GHz 10980HK-4C8T测试平均功耗为45W，性能分数为182)；
由于涉及部分超频测试，为探寻各架构最大潜力，除电压不可调节平台（1-3代酷睿、intel n系列低功耗处理器），所有cpu功耗测试结果均基于各频率点下的优化后电压。
未优化电压处理器，如1-3代，可见cpu性能与功耗基本呈线性关系，在超频段（2，3代4g-4.4g频率)，斜率出现一定幅度增加，说明电压裕度降低，更接近优化电压值。若按降压后4-10代曲线特性将首末点进行拟合，即可得到1-3代最优电压下性能功耗曲线，但由于上述处理器基准性能较低，电压优化不会对相对关系产生较大影响，因此不再补充模拟电压优化结果。
从多代cpu优化结果看，优化电压下（-75~-100mv)，同功耗运行频率一般在默认电压基础上可提升200-300MHz，性能亦等幅度提升；此外，通过与10代、11代低功耗系列对比，全规格移动cpu优化电压后与同代同架构低压cpu的低频段f-v曲线吻合度较高，具有一定参考价值；
具体到年代划分，以skylake架构（10代10980hk)为对比基准，早期处理器及低功耗系列能效曲线如下所示：
从酷睿9代/ZEN2起，8核cpu逐渐普及，同样以10代10980hk为对比基准（从鸡头落到凤尾），8核心移动cpu能效曲线如下所示（含桌面u9P核）：
最后是HEDT级别移动端平台，以10980hk和7940HS为对比基准，高端移动平台cpu能效曲线如下所示，此处加入桌面端U9-285K比较。由于桌面U9默认f-v特性参数偏保守，因此存在较大优化空间，仅作参考。
第三部分:能效频率特性曲线及性能能效特性曲线
多核能效-频率曲线：
该组曲线主要显示当前各处理器的能效随频率变化走势，各条曲线中的较高能效频率点可以作为限频降温参考。现阶段选用4C、8C处理器测试结果，11代TGL及10代CML在部分频率段8核能效相比4核出现倒挂现象原因为4核心可在对应频率保持更低的运行电压，正常情况下8核能效相比同等条件4核提升5-10%；
一个有意思的事情是，IA两家各代的能效随频率的变化率都是趋近的，而无论是7nm zen3，还是4nm zen4 ，曲线的下降率都超过了intel同代u，所以intel专注高频工艺是有其道理的，当然，先天条件（架构制程）差太多的话，差距就难以弥补了。
多核性能-能效曲线：
结合性能曲线可以看到，增加物理核心可以提升相同能效下性能上限，或者相同性能下大幅提升能效（增加1倍核心，可以在约55%频率下实现同等性能，能效翻番）；
但核心数提升，对于固定频率下的能效没有特别明显的增益。堆砌核心的意义，在于吃更多饭干更多活。没有重度性能需求，则优先追求目标性能下最低功耗。多核处理器（8性能核以上）多数为桌面端下放型号，在低性能目标下受限于较高的背景功耗，其能效表现未必优于6-8性能核处理器。
第四部分，cpu性能按需所取的个人看法及建议
首先，关于性能需求的定义，通过个人十数个平台CPU实际体验，简单总结如下：
A档——80性能分数（等效QX9650_4.2ghz)：
对于简单文字及表格办公、1k-2k视频播放、网页浏览等基础应用，在显卡可参与媒体硬解的条件下，上述性能对应桌面端酷睿2四核极限超频平台、95W性能释放的一代移动xm级四核平台、散热支持全核2.4g的2-3代四核移动平台、或15w以上性能释放的n100平台，此性能在2024年是系统脱离明显可感知卡顿的下限；
关于此档中的多个早期双核、四核处理器实际应用体验情况，可参考本人后续w700评测贴第三部分内容https://www.ibmnb.com/thread-2066667-1-1.html
B档——160性能分数（等效i7-2600k_5ghz)：
若要基本保证系统各类操作流畅度，并要求CPU性能足以应付当下几乎全部办公场景（pcmark10多数办公测试项目仅占用4核心）、一般多媒体编辑场景（主要受限于内存容量）、绝大部分专业及行业应用（CAD、solidwork、matlab等），大部分网络及单机游戏（配合主流性能显卡），cpu需达到150分上下性能分。这一性能分段代表是4ghz默频4790k(4940mx)、全核3.5ghz满血8-10代低压等。说实话以我观察情况，哪怕到现如今，普通用户的cpu里还有相当一部分未达到这一性能级别。
C档——300性能分数（等效默频i9-9900k_3.6ghz)：
这个性能下的移动处理器普遍为8核16线程级别，如45W功耗释放的11800H、默频5900HX/6900HX、20W功耗释放的7940H等。个人用户实际上在除压缩/解压缩、视频编解码外的绝大多数情况下都难以调用其100%性能；即使是大型仿真建模、科学运算在配备足够内存的条件下也可以从容应对。游戏方面，配备性能级显卡，除超高刷需要外，基本可做到通吃。
D档——600性能分数：
这个性能级别对于物理核心数量基本要求为12性能核及以上，如果长期运行视频制作、工业渲染等高并行度重负荷，多核性能直接与经济收益挂钩，那么在利润率合理区间内选择更大核数无疑是更优方案。当然，这类用户基本不考虑移动平台作为生产力设备。对于笔记本来说，能吃满处理器的专业级应用，其内存需求往往远高于移动平台上限，而配备此类处理器的笔记本通常安装有主流及以上级别独显进行影音编辑加速。因此此类处理器从目前大多数个人级应用看，基本仍处在性能过剩的状态。以我对16核心r9-7945的使用体验来看，除跑分外，99%的使用时间内，我都难以察觉到它与7940HS之间的理论性能差距。
根据以上分析，8核是当下移动用户综合最优的选择。简单总结就是，8核以下频率增益远小于核心增益，8核以上性能增益在大多数场景下未必可感知，而对应的空载功耗往往大幅提升影响使用舒适度。
最后，每代cpu用一两句话简单概括总结下：
INTEL：
1.1酷睿2：经典有余而性能不足，双核几乎没有实际使用价值，四核极限超频后勉强满足日用，最好的归宿是陈列柜；
1.21代酷睿：单核提升极其有限，但多核IPC因核心设计及HT加入得到质的飞跃，入门四核可挑战上代至尊。缺点是老制程导致能效极低，严重拖累了频率及性能表现，现如今也在淘汰之列。
1.32代酷睿：划时代的设计思路恩泽当下，单核及多核IPC显著加强，入门四核可完虐上代至尊。能效相比1代显著提升，但仍属火炉级别，从使用舒适度考虑，并不推荐作为当下主力。
1.43代酷睿：22nm工艺打磨后能效显著加强，单核及多核IPC略微提升，综合使用舒适度大幅优于二代。非处理器性能重度需求条件下，仍可胜任大多数日常工作。
1.54代酷睿：单核及多核IPC显著加强，指令集完善，可胜任更多现代应用；默认电压火炉，调压后能效及使用体验可得到显著提升。
1.65代酷睿：单核及多核IPC略微提升，能效提升有限，频率对比四代倒吸，日常应用体验与前代类似。
1.76代酷睿：架构革新，单核及多核IPC加强，支持更多现代存储配件；频率对比四代倒吸，日常应用体验与4代类似。
1.87代酷睿：架构牙膏，高端型号提升频率，日常应用体验略胜4代。
1.98代酷睿：架构继续牙膏，但1代后首次提升规模，6核标压理论算力提升50%，四核低压理论算力翻番，经典程度不输三代。6核系列勉强可达到当前主流性能
1.109代酷睿：架构加倍牙膏，i9首次达到8核及5g加速频率。
1.1110代酷睿：架构超级加倍牙膏，IPC首次落后对手,工艺稍有打磨，低压版本和8代降压后能效相当；标压系列继续狂飙无意义高频挽尊，造就单核40w奇观。
1.1211代酷睿：标志牙膏时代完结的洗心革面之作，单核多核IPC、核显性能显著提升，能效大幅加强，非过时产品的划分线。
1.1312代酷睿：引入P/E核，性能上限提升，能效表现一般；P核架构更新，单核多核IPC大幅提升，重夺单核性能头名。
1.1413代酷睿：架构及工艺小幅打磨，E核规模翻番，能效显著提升；
1.1514代酷睿：架构牙膏，高频小幅打磨；
1.1615代（u9)： P核单核IPC提升，应用性能也有同步提升，但HT被砍大伤算力，8P核能效严重倒吸。
AMD：
2.0Zen1及以往产品：Zen1为AMD回归试水作，理论性能基本和4代相当，应用性能估计在2-3代水平，至于再往前的农机大军，懂的都懂；
2.1Zen2-4000系列： 8核渲染性能出众，惊艳众人；能效借助台积电之力完爆9代，但架构设计所限，多核IPC一般且随频率衰减明显，单核应用性能较差，不及4代酷睿；
2.2Zen3-5000系列：架构大更新，IPC显著提升，但4ghz以上频率能效及多核效率明显降低；单核应用性能略胜10代同频；
2.3Zen3+ -6000系列：架构牙膏，工艺提升，3ghz以上频率能效大幅提升；核显巨幅增强，淘汰gtx1050以下大部分低端独显；单核应用性能介于10代-11代之间；
2.4Zen47000系列：架构升级，工艺提升，3ghz以上频率能效继续大幅提升，16核心桌面版本当前最强性能，能效极佳；HS版本核显略微增强；单核应用性能介于11代-12代之间，但HX版本基础功耗高，高频单核积热明显，使用体验欠佳。
INTEL 低功耗系列
3.1 Apollo lake低功耗系列（n3000)：虽然相比上代性能提升明显，但IPC低，频率低，能效一般，算力仅和酷睿2双核相当，播放1080p视频已经吃力，难堪大用。
3.2 Jasper lake低功耗系列（n5000)：单核IPC和频率跨越式提升，接近2代水平，低频能效提升明显，但高频能效较差，可以胜任简单办公及音视频用途。
3.3 Gracemont低功耗系列（n100)：单核IPC大幅提升，接近10代水平，频率小幅提升，能效相比上代有提升，但相比酷睿系列普遍较差，尤其高频段能效爆炸。
3.4 Skymont低功耗系列（以285k-E核分析预测)：单核IPC跨越式提升，接近12代水平；频率、规模及能效方面为了避免和u3/u5系列竞争，会进行一定阉割。
补充备注下，点评区被论坛著名低素质用户及其马甲群恶意污染，忽视即可，若影响各位观感在此深表歉意
本帖最后由 hljgyr 于 2024-12-31 20:12 编辑
临近年终，更新一波24年测试进展
本年度重要测试成果：
1.更新了最优状态下2960xm的性能基准；
2.再度请出老家伙W701DS，抖擞精神，站在性能测试台上与后辈们同场竞技；
3.借着国补优惠请来了r9000p和心心念念的7945HX，完成了zen4架构平台测试的最后一块拼图；
4.完成了ARL处理器的首发测试，从而对下代intel移动端处理器性能及能效表现有了相对明确的预期。
2025年计划：
1.对移动端ARL-HX处理器进行包含电压优化的完整测试；
2.对移动端ZEN5-HX处理器完成各项测试； 顶一下，数据党NB 很有作用，没想到13代那么刚，在45W附近甩其他一大截，待锐龙虚线画实了再看看。 顶一下！
可惜没有12代的，挺想看看12代和13代的比较 工程浩大，数据很有参考价值。 看似简单的一张图表，但是背后的工程量不是一般的大，楼主的坚持，值得加精，最后皮那一下也很直，很硬{:1_272:} 8核性价比最高吗？ 太直观了{:1_257:} 13th 看起来 也还不错 zen4对比zen3+提升好大 年度好帖 ADL-N的电压没有单独设置。比22nm ivb还差～10ESF工艺制程锚定是1V 4Ghz，而ADL-N 0.95V实际只有不到3Ghz，3.8Ghz实际跑在1.34V上，而IVB 4C 3.6Ghz主流体质从1.001-1.206V ONTEL7(10ESF/10ESF+)与TSMCN7(N7+/N6)是对应的，无论是晶体管密度，还是移动端的效能区间(0.9-1.1V)～
ADL-s与RPL-s关系 很像SNB-IVB SKL-KBL那样，是全面优化提升版～无论是工艺还是架构打磨～ 但是小核依旧没有独立电压调节，即使是在D-LVR具备实用能力下～这方面比AMD保守太多 E-Core实际上是Cluster模式 4C一个簇～ 并不需要SMT，因为这个实际上要走的路就是AMD CMP～ AVX256/512FP在Cluster 内共享 而PCore实际上是深陷代码屎山问题，AVX128/256指令集统一化的失败，Core架构延续的代价，跟windows一样，积重难返又难以彻底推倒重来！所以才重新设计ECore，既是面积妥协又是一种尝试！PCore面积是4.6倍Ecore 也就是比Cluster还大，而Cluster可以看成1C4T，多核性能暴击PCore 补个图 N7制程多核x86 核心-功率 数据很有参考价值 本帖最后由 郑中秋中指指 于 2023-4-9 19:17 编辑
太帅了~woc，帅~
而且这张图的意义在于，同功耗下，可以看到什么CPU值得选择
比如要玩ITX，平时不玩大型游戏，散热能力有限，就可以发现ZEN4是很值得选的，12100F这种低频12代其实也可以
对于笔记本来说，斜率很重要（能耗比），显然R9 7000系和13代都是花式吊打，老本子选11代也OK
前几天把家里的4790K翻了出来点亮了下，超4.8的多核也就CPUZ2600多分，要180瓦而且积热严重，被新平台花式吊打，真的很感慨现在的新平台性能和能耗比的发展速度
emmm？什么？多核优化？这个词应该是今天提的吗？哦可能是楼上某君桑脑子还停留在30年前
退一步说，即便lz真要做单核性能图，我们大胆估计X9100能不能达到13900K的三分之一？
郑中秋中指指 发表于 2023-4-9 19:14
太帅了~woc，帅~
而且这张图的意义在于，同功耗下，可以看到什么CPU值得选择
比如要玩ITX，平时不玩大型游 ...
感觉当今Intel的笔记本似乎还是不大能看，倒是期待一下什么时候Thinkpad用AMD+Nvidia的组合，或许能让风扇更安静点（我p15v开个OSU风扇直接满速呼啸，也确实难绷）
当然我感觉干活（编译）还得大核多，小核有时候可不顶事 本帖最后由 临江独钓 于 2023-4-9 19:31 编辑
AzureLabs 发表于 2023-4-9 19:25
感觉当今Intel的笔记本似乎还是不大能看，倒是期待一下什么时候Thinkpad用AMD+Nvidia的组合，或许能让风 ...
p15v gen3有AU+N显这个配置 AzureLabs 发表于 2023-4-9 19:25
感觉当今Intel的笔记本似乎还是不大能看，倒是期待一下什么时候Thinkpad用AMD+Nvidia的组合，或许能让风 ...
intel的大小核…确实目前调度还有待提高，但换个说法大核是超大核，IPC超强，小核也有10代的性能而且能耗比高得多，调度差点就差点吧
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