（单核篇）2008-2023年经典架构移动cpu实测定频性能——功耗曲线汇总（更新至23.08.29、ZEN4/RPL-E)

hljgyr

接上篇多核部分 https://www.ibmnb.com/thread-2032370-1-2.html
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23.04.19更新：增加对14/15代intel7nm工艺(MTL-H、ARL-H）单核性能及能耗不负责任预测
23.08.29更新：增加ZEN4(7940HS)、RPL-E(13代能效核）能效曲线、频率-能效曲线、修正更新部分测试数据


理论单核测试共选用24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。各项测试内容及计算权重（百分比）如下所示：
3GHz组：

4GHz组：


性能基准：Penryn@ 3.06GHz（论坛熟知的默认频率,对应经典的末代顶配双核酷睿2 t9900），其单核综合性能=100分（由qx9300测得）；
功耗测试：取cpu单核中等负载（fritzchess）及重负载（r20)下对应核心功耗（单核测试package功耗受核心外围影响较大，采用核心功耗评价更为准确）；
能效基准：将上述各项跑分对应负载情况，综合平均后进行计算，并以CML@4GHz计为1.00分，此分值越高越好 (基准能效下，4.0GHz 10980HK单核测试平均核心功耗为13.7W，性能分数为221，即2.2倍的t9900单核性能)；


对下图的一些说明：
测试频率点分别为2.0-2.4-3.0-3.6-4.0-4.4-5.0-5.4，整数频率点（3.0-4.0-5.0）增大了标识并做了突出性能标注，方便纵向比较；
除电压不可调节平台(SNB、IVB、JSL、GCM)外，所有cpu功耗测试结果均基于各频率点下的优化后电压，充分发挥各架构潜力；在优化电压下，同功耗运行频率绝大多数情况在默认电压基础上提升200-300MHz，性能亦等幅提升；优化电压与同代同架构低压cpu的低频段f-v曲线吻合度较高，亦具有一定参考价值；
测试定频曲线的意义在于泛用性，可以通过性能随频率的变化趋势，便能非常精准地推测出同世代不同规格cpu在不同基频、不同睿频下的性能表现，除此之外，根据处理器展现出的性能水平，也可以判断其频率是否达到标称，或是否受到功耗限制。

由于单核功耗测试受随机因素影响更大，曲线相对欠平滑，后续将复核并追加更多功耗点数据，本帖也将长期更新



频率-能耗曲线如下图，可以清晰显示各架构的甜点能效区间
AMD ZEN4处理器在这一环节暂时无敌，不仅在2-2.4ghz段飙飞上了天（最高超过14.5倍基准能效），甚至在5ghz频率也几乎做到了默秒全，这个全不仅指迄今为止各代各款的intel处理器，也指他们的任意频率段（仅略微落后于-165mv下2-2.4ghz RPL-P核），细品。
而RPL只能和ZEN3+在高频段上打的有来有回


一些个人想法：
1.单核性能与电脑速度的关系：通过对多项日常及行业生产力软件进行处理速度记录分析，本贴所示单核综合性能分与上述处理速度相关性很高，基本可以反映计算机各项操作流畅度与实际体验
另外，根据多个平台实际操作测试经验，考虑更大的热功耗-面积比，同功耗下单核负载对散热系统压力明显增大，以intel为例，轻薄本单核解热能力大部分在8-10W核心功耗区间，全能本多在12-18W，性能本则可以压制住20W以上的单核核心负载。
在大多数情况下，系统响应速度很大程度上取决于单核性能、单核性能上限则受限于系统解热能力
举个简单例子：搭载3940xm的W530可以压制20-22W的单核功耗（核心功耗15-17W,频率3.8-3.9GHz)，此时在性能功耗曲线上它的单核性能对应可达到170左右，搭载8650u的t480/x1c 2018可以压制8W左右的单核负载功耗，在曲线上对应单核性能在185左右。这意味着理想条件下，这两种机型的系统响应速度基本在一个水平线上，8代i7稍微领先；而8650u若触及温度墙，频率降至3GHz以下，则性能分降至160-170区间，表现将落后于3代老机型。
论坛上一半以上关于"新机器i7，i5为何速度不快，甚至不如某某三代老工作站”的抱怨均来源与此，但凡硬盘内存是主流正品，剩下一小半，责任均在管家全家桶、预装软件全家桶、串联cpu热管的垃圾独显、臃肿win10系统的各项后台服务上，无一例外。


2.在目前单核睿频普遍飙到5GHz的时代，性能提升的边际效应越来越明显，以往奔腾M-酷睿2时代，1.8Ghz提升到2Ghz，2.8Ghz提升到3Ghz，对应性能是看得见的提升，人们也愿意为这样的提升付出额外的钞票，而到现在，13代顶级13980HX相比13900HX，仅仅增加0.2GHz最大频率，4%不到的频率提升不仅在跑分和使用中几乎不可被感知（本次测试中5.4G频率下13900HX不少单核测试项目成绩高于13980HX对应分数均值，数据来源NBC），而为此付出的功耗代价必然是极其巨大的，其象征意义远大于实际意义。当然，我还是期待14代能搞出6ghz睿频的单线程怪物移动处理器出来，虽然它的性能跟能耗我几乎能猜出个八九不离十。
因此，个人认为衡量一款处理器单核性能，不是单纯的拼核心，拼频率，更科学的方式是高频的可持续性（高频单核能效），以及高频相比中频的性能衰减（这个取决于缓存、内存、系统多方面），前者AMD做的非常好，而后者则一直是intel的强项。

3.一点额外的归纳和预测：I系移动CPU从IVB时代便无限接近一度被认为难以逾越的4GHz频率线（3940XM加速频率3.9GHz)，在HSW上面正式达成了这一成就（4940MX加速频率4.0GHz），CFL时代则上探到了曾经难以想象的5GHz频率线（9980HK）
正因为单核心达到上述频率是非极限超频的稳定工作状态，因此能够更好地同向比较
如图，在性能-功耗曲线的工作频率中摘取4GHz,5GHz点，并连线，此时有意思的事情出现了：4GHz、5GHz散点在intel各代处理器上形成了两条近乎完美的直线(4GHz线r2=0.9997)


换言之，11年来IVB-HSW-CML-TGL-RPL这几代处理器间达成了一条极为默契的约定：IPC逐级上升，同频能耗同比下降
如果制程架构的升级能够继续这一规律，那么向前延伸出的虚线部分便是后续intel4、intel3、20A、18A配合对应新架构后的IPC及能效发展方向，我们有理由相信，不久的将来一定会出现单核性能超越当前13900KS的同时，功耗控制在10W以下的移动低功耗cpu
不做太远的预测，只将Intel4在4Ghz的能耗对标Zen4/TSMC 5nm组合,那么MTL/ARL上面（姑且认为后者是前者的优化修订版）的最优性能-功耗趋向将很有可能在4GHz、5GHz落在紫色、红色标注点上，如此一来，面对Zen5/TSMC 3nm组合，便具备了足够的挑战资本
至于未来真实的发展走向到底如何，我们只能耐心等待了~~

hljgyr

23.08.29：增加ZEN4(7940HS)、RPL-E(13代能效核）能效曲线、频率-能效曲线
简单总结下：
1.   ZEN4核心能效只能用恐怖形容（如果最新版的hwinfo64对它的核心功耗没有读取错误的话），4nm制程领先了intel7不止两个身位，差距不是百分比而是倍数关系，以至我确信在能效上，Intel4注定是出生即被碾压
不过根据对zen4 HS系列的深度测试，它的能效表现远比它的性能表现更亮眼，7940HS和它的前辈6900HX,5900HX一样，在高频段存在明显的性能衰减，这可能是架构和规格层面上的先天制约。当然，相比5g频率段运行得呼哧带喘的6900HX,7940HS在5g频率上工作起来非常优雅而游刃有余，单核测试过程甚至不需要提升风扇转速。虽然此时的它实际上理论跑分并没比4.4g的13900HX高出多少，系统响应和单线程生产力上有相当的概率还要落后一些

2.  关于intel的所谓“能效”核心的能效表现，经过对13代上面可降压、大缓存的能效核完全体进行的各项测试，目前基本上可以下定论了，曲线上也清晰可见：
i9上面的能效e核在全频率段的核心能效都低于性能p核，甚至低于11代tgl核心
而它的小弟n系列基本上只能和22nm甚至32nm的老前辈们混，堪称惨案
能效核的最大短板竟然是能效，哈哈哈哈，打脸打得飞起，intel在这方面的营销和宣传太失败了


3. 13代e核的绝对性能，从综合得分上来说，非常接近于10代cml核心（97.7%），按项目细分的话，纯数学计算方面差距相对明显（atom家族的一贯弱项），但是媒体计算，渲染，传统游戏测试上，它都显示出了非常大的潜力
这当然可以片面的理解成刷分，但是我们中的绝大多数人，并不以复杂的大规模科学作为主要生产力。
如果愿意抱着试一试的心态关闭大核心，我打赌至少一半人在日常应用中察觉不到系统性能的损失，为何，因为同频率的n305日常应用中已经做到和10代打平，rpl-e甚至超过5%以上！
后面将单独发帖详细说明，还能效核性能一个清白（能效是真的没得洗...）

jsntrgsy

哈哈哈哈 单核

吾方寸已乱

战赢君还有五秒抵达现场。

thankdad

22nm的HSW竟然接近CML了，14nm后面那么多+号做啥了呢，CML是不是受到UNCORE高功耗影响了。

hljgyr

苍蝇，给爷头脑风暴起来，我要看你还有多少新奇的喷点

郑中秋中指指

我来帮战赢回复一下吧：
一款原本是用于国际象棋棋力测试软件，现更多被用于测试CPU科学运算能力
其他测试软件都不准！只有象棋分数不变！

……
……
哈哈哈哈哈哈哈哈哈我自己都笑了
为啥？就因为象棋用的是整数，纯傻算，什么指令集，不存在的，就跟战赢君的大脑一样简单傻算
对了，SuperPi也差不多是这个效果，君桑你天天发象棋我看腻了，要不换SuperPi吧？

hljgyr

来，苍蝇，收好你的象棋图，权重100的，不用谢。
但你要给爷一个一个仔细数灰线左上方有多少个点，你的曲线尽头是6.3的象棋分，从尽头再往上望，看见了吗，左上方那些布满星星点点的领域，竟然是酷睿2不可触碰的！
阿勒？好神奇！！！那这是为什么呢~~
爷给你耐心科普下，因为那些区域，既比你单核象棋分高，还比你省电，懂了吗？？！！

这张图对我来说是不值一文的废图，为何？
用科学的语言解释，里面的值和实际应用性能的相关性差的一塌糊涂
用你未必能听懂的人话说就是，正常人类都生活在丰富生动的现实世界，而不是精神病患者臆想中的象棋世界！！！！

hljgyr

QUOTE:

kepu 发表于 2023-4-17 21:05

跑分跑不过又来跟我扯体验？？
你就这么确定我没有另外一大组数据专门用来给你科普体验和反应速度？？

临江独钓

QUOTE:

hljgyr 发表于 2023-4-17 21:12
跑分跑不过又来跟我扯体验？？
你就这么确定我没有另外一大组数据专门用来给你科普体验和反应速度？？ ...

三斤的鸭子两斤半的头——全凭一张嘴。说的就是这种人

biandou000

你们太过分了啊，吊起来打的吗？

biandou000

低功耗zen3+真香！Intel的小核应该用zen3+

jsntrgsy

QUOTE:

biandou000 发表于 2023-4-18 09:14
低功耗zen3+真香！Intel的小核应该用zen3+

？？在说啥胡话？架构与制程综合才有能效

biandou000

QUOTE:

jsntrgsy 发表于 2023-4-18 09:22
？？在说啥胡话？架构与制程综合才有能效

就随便意淫一下，毕竟以前也出过Kaby Lake-G

如果模块化和通用化足够成熟，自己能选核心也不是不可能……

jsntrgsy

QUOTE:

biandou000 发表于 2023-4-18 09:28
就随便意淫一下，毕竟以前也出过Kaby Lake-G

如果模块化和通用化足够成熟，自己能选核心也不是不可能… ...

那你更应该期待MTL-H

临江独钓

QUOTE:

kepu 发表于 2023-4-18 10:28
这破图只能发在小坛里，你发到自媒体都要被喷死！

你咋不说发到国际核心期刊呢？格局太小了吧

hljgyr

QUOTE:

kepu 发表于 2023-4-18 10:28
这破图只能发在小坛里，你发到自媒体都要被喷死！

不好意思，51nb论坛是你爷爷们的家，你这个小野种在别人家地盘撒野我们管不着，自会有别人收拾你

但你胆敢进我们家里随地大小便，还特么吹自己撒的远拉得臭，我们做长辈的就要吊起来抽你！！！！！

临江独钓

QUOTE:

kepu 发表于 2023-4-18 10:49
难怪论坛没人气，原来错误占主流

那你去有人气的论坛吠啊

临江独钓

QUOTE:

kepu 发表于 2023-4-18 10:59
这小坛我不来就要关门

哇，本坛要一个疯狗做救世主了。
你还是撒个尿照照自己吧，疯狗刚刚都表示它以群体不要你这种货

whjyls - 浮光掠影

莫非三体中的思想钢印在现实中也存在？

hljgyr

接着奏乐，接着舞，走着~~~
药！不！能！停！

chg008

现在没有利益，全凭爱心来评测，太不容易了
给楼主点赞！

这种帖子在其他论坛可能会被评为精华帖
在这里无人问津，唉...