Alder Lake處理器深入把玩：雙內(nèi)核效能對比，未來移動版性能預(yù)覽

其實自Intel Alder Lake處理器要用x86混合架構(gòu)的消息傳出，與之相關(guān)的爭論就沒停過，爭論的重點基本上都在桌面處理器有沒有必要用E-Core這一點，對于移動處理器來說，E-Core確實挺有用的，畢竟筆記本的體積是有限的，要控制發(fā)熱量，而且還需要考慮續(xù)航問題，降低發(fā)熱和功耗這正是E-Core在行的。但臺式機的散熱器大得多，處理器的熱功耗設(shè)計和筆記本相比可以大許多， 也不需要太過在意節(jié)能的問題。

那么為什么Intel還要在Alder Lake-S里面塞E-Core呢？Alder Lake所用的P-Core也就是Golden Cove的IPC與頻率都很高，有著很強的單線程性能，而想提升多線程性能的話就需要堆砌大量的P-Core，不過P-Core的核心面積實在是太大了，堆太多的話發(fā)熱太大就會影響頻率。還有就是芯片面積的問題，下一代Xeon可擴展處理器Sapphire Rapids單個芯片里面就有15個Golden Cove，根據(jù)Intel的資料它的芯片面積大約是400mm2，這尺寸肯定不能直接扔主流消費市場。

那么如果確保處理器有足夠的單線程性能，又在不大幅增加芯片面積的情況下增加多線程性能呢？Intel給出的答案就是混合架構(gòu)的Alder Lake，在此架構(gòu)里P-Core的目的是提升處理器的單線程性能，而E-Core的設(shè)計目的則是用更低的功耗來提升多線程性能，因為E-Core相當(dāng)省晶體管，大概4個E-Core的芯片面積才和1個P-Core這么大。

這里直接借用一下@Locuza_做的圖

從上圖可以看到，1個E-Core的芯片面積大概1.7mm2，而4個E-Core加上2MB L2緩存的面積是8.78mm2，只是略大于一個P-Core加上它的1.25MB L2緩存，但根據(jù)官方的說法，4個E-Core所提供的多線程性能是要遠(yuǎn)高于1個開啟超線程的P-Core的，所以桌面的Alder Lake-S上那8個E-Core的主要作用確實是用來拉高處理器的多線程性能的，節(jié)能作用只是其次。

桌面版Alder Lake-S的8P+8E組合是Alder Lake里面核心數(shù)量最多的，移動版的Alder Lake-P最多只有6P+8E，但核顯的規(guī)模增大，并且增加了Thunderbolt 4控制器和IPU圖像處理單元，低功耗移動版更是只有2P+8E，而下一代的Raptor Lake處理器更是打算把E-Core數(shù)量增加到16個 ，看來這E-Core是真的好用，而且堆起來性價比也很高。

其實我們在首測的時候是想單獨測試P-Core和E-Core的性能的，但實際上只能單獨把E-Core完全關(guān)閉，P-Core至少得保留一個，所以那時候就沒關(guān)于E-Core的測試，現(xiàn)在我們換個思路，來試下不同P-Core和E-Core的組合會對性能有什么影響。

測試平臺與說明

測試平臺就是同步評測那套，使用Core i9-12900K處理器，華碩ROG MAXIMUS Z690 HERO主板，兩條16GB芝奇RIPJAWS S5 DDR5-5200內(nèi)存，時序是CL40-40-40-76，顯卡是NVIDIA GeForce RTX 3090 Founder Edition。這次測試是通過關(guān)閉Core i9-12900K的P-Core和E-Core來驗證不同核心組合性能，我們并不會處理器的頻率做任何改動，如果沒特殊說明的話就是默認(rèn)解鎖功耗限制，這次只是一個驗證性的測試，所以測試的項目會比首發(fā)評測少很多。

Core i9-12900K默認(rèn)的睿頻設(shè)置請看下表：

驗證一：4P和2P+8E誰更強

為什么會選這樣的組合來測呢？因為4個E-Core的芯片面積和1個P-Core大致相同，Intel也說過2個P-Core加8個E-Core的多線程性能是比4個P-Core更好的，所以我們就來驗證一下，附帶測下1 P-Core+8 E-Core以及1 P-Core+4 E-Core的組合。

理論測試

單純看各個測試的多線程測試的話，2P+8E的組合多線程性能是要比4P更強的，畢竟核心線程數(shù)量差距擺在那里，兩個P-Core多線程性能確實不如8個E-Core，甚至1P+8E的多線程性能也和4P差不多。

但認(rèn)真去看這些數(shù)據(jù)的話，你會發(fā)現(xiàn)只剩1個P-Core時單線程性能是明顯下降了的，這可能與Windows的顯存輔助均衡調(diào)度算法有關(guān)。

此外看3DMark CPU Profile的測試結(jié)果，4個P-Core在4線程和8線程時得分是要比2P+8E要高的，單線程性能相同，雙線程的結(jié)果可能是單純的測試誤差，說明在8個線程內(nèi)P-Core其實要比2P+8E更強，只有在兩個都是最大線程時多線程性能才會拉開差距。

其實如果光看多線程性能的話，8個E-Core是肯定要比2個P-Core更好的，兩者的芯片面積也差不多，那在有限尺寸的晶圓上全堆E-Core多線程性能不是更好？更何況Gracemont架構(gòu)本身是支持超線程的，只不過在Alder Lake里面它是E-Core沒這個必要所以沒開而已，事情肯定沒這么簡單，不然Intel也不會畫這么大力氣去搞個混合架構(gòu)了。

游戲性能

消費級處理器在絕大部分情況下都不會全線程一齊負(fù)載的，單線程性能有多重要這個游戲就會告訴你，測試的4個游戲里面4P與2P+8E在《全面戰(zhàn)爭：三國》和《Far Cry 6》幀數(shù)差距不大，但《古墓麗影：暗影》與 《銀河破碎者》里2P+8E就明顯落后4P很多，如果進(jìn)一步削減P-Core數(shù)量的話性能下降得更厲害，1P+8E的游戲性能與2P+8E差很多，1P+4E的性能下降幅度反而沒那么大。

很明顯，E-Core在游戲里面幫不上太大的忙，主要還是得看單線程性能強得多的P-Core，就如Intel在架構(gòu)日上所說的那樣，P-Core是用來提供單線程性能的，而E-Core則是在盡量節(jié)能的情況下提升多線程性能。

功耗測試

雖然我沒對Core i9-12900K的頻率進(jìn)行改動，但因為睿頻的關(guān)系它在不同核心數(shù)量時頻率還是不一樣的，核心數(shù)量越少全核頻率就越高，這會對CPU的功耗帶來微妙的影響，但整體來說還是關(guān)閉核心帶來的影響更大，4個P-Core的功率是要比2個P-Core加8個E-Core功耗高8%的，后者的組合帶來的多線程提升反而更大一點，怪不得Intel下一代產(chǎn)品還要繼續(xù)增加E-Core數(shù)量。

2P+8E跑FPU的功耗是112W，而1P+8E則是84W，大致可推算出一個P-Core的功耗是28W，而1P+4E的功耗是60W，大致可推算出一組4個E-Core的功耗是24W，當(dāng)然這只是大致的推算，并不是十分準(zhǔn)確的數(shù)值，但依然看得出E-Core在能耗方面確實要比P-Core好不少。

驗證二：超線程有多大作用

由于Core i9-12900K是16核24線程的，然后你會發(fā)現(xiàn)把E-Core關(guān)閉或者把P-Core的超線程關(guān)閉的話都會變成16線程，只是這16線程的組成成分不太一樣，下面就來對比一下這兩個組合的性能，并且會放上完整的Core i9-12900K的成績作為參照。

理論測試

基本上這三種組合單線程性能沒多大差別，多線程性能大部分情況下8P+8E 16T是要優(yōu)于8P 16T的，畢竟多了8個物理核心怎么都比8個邏輯核心要強，當(dāng)然7-Zip的解壓縮測試是個例外，只有這里8P 16T是要比8P+8E 16T更強的。

3DMark CPU Profile這個分線程數(shù)的測試我們能看出更多有趣的事，8P 16T在4線程和8線程的成績是要遠(yuǎn)比8P+8E 16T和8P+8E 24T更低的，2線程時也略微低一些，這很有可能是線程調(diào)用出了問題，在E-Core開啟的時候線程被正確分配到P-Core上，沒有調(diào)用到虛擬的邏輯核心，但在只有P-Core的時候調(diào)度可能出了問題，線程被分配到邏輯核心上，導(dǎo)致性能明顯下降。

16線程時8P 16T的得分也是低于8P+8E 16T的，不過這就不是線程調(diào)度的原因了，單純是8個E-Core性能比8個P-Core超線程弄出來的邏輯核心性能更強。8P+8E 16T在8線程和16線程時性能比8P+8E 24T好一點，這是因為P-Core在關(guān)閉超線程后全核頻率從4.8GHz提升到4.9GHz，而且我們可以從16線程的得分看出此時Core i9-12900K是優(yōu)先使用E-Core來進(jìn)行負(fù)載的，而不是使用P-Core的超線程。

游戲性能

這三個組合的游戲性能差別倒是不大，畢竟P-Core數(shù)量管夠，硬要說的話就是關(guān)閉超線程后性能會高那么一點點，因為這種情況下P-Core的全核頻率更高，關(guān)閉超線程也對CPU的單線程性能有輕微提升，但不怎么明顯就是了。

功耗測試

Core i9-12900K在華碩ROG Z690 Hero主板上跑AIDA 64 FPU AVX2負(fù)載時功耗是242W，關(guān)閉全部E-Core的話功耗會降低到213W，而關(guān)閉超線程的功耗則是214W，兩者的功耗如此接近比較意外的，當(dāng)然了兩者的溫度其實相差很遠(yuǎn)，關(guān)閉E-Core后會讓熱量更為集中，就算用360一體式水冷也很難壓住，關(guān)閉超線程的話會降低P-Core的發(fā)熱，讓CPU溫度下降到只有70多度。

驗證三：預(yù)測下未來的移動版Alder Lake

移動版的Alder Lake-P會在明年1月的CES上發(fā)布，和桌面版Alder Lake-S相比，核顯的EU單元從32個增加到96個，而CPU則從8P+E8變成了6P+8E，核顯規(guī)模我們沒法模擬，但CPU性能我們可以通過減少兩個P-Core和限制CPU的PL1和PL2功耗進(jìn)行模擬，當(dāng)然了，Core i9-12900K的L3緩存應(yīng)該會比移動版處理器多6MB，這個就沒辦法了。

這個測試?yán)锩嫖覀儠袰ore i9-12900K關(guān)到6P+8E的狀態(tài)，會分別測試解鎖功耗以及把功耗限制到PL2=105W，PL1=45W，Tau=56秒的性能，這功耗限制是我們根據(jù)現(xiàn)在的11代酷睿H45處理器來設(shè)定的，未來的Alder Lake H45的標(biāo)準(zhǔn)功耗估計也差不多這樣，而測試解鎖功耗限制的是單純想看看這種核心組合的性能上限，畢竟不少游戲本也會把處理器的PL1和PL2值設(shè)置到很高，當(dāng)然性能肯定會和我們現(xiàn)在用桌面處理器模擬有一定差距。

理論測試

從各個測試來看，單線程性能基本沒太大影響，畢竟只有單線程輔助時根本摸不到PL2的105W，基本可以滿血跑完所有的測試。多線程的話，如果不限制功耗，6P+E8依然會比8P+8E性能下降10%~20%，加上功耗限制影響就大了，像CPU-Z這樣的短時間測試性能降幅不會很明顯，因為都在PL2的時間范圍內(nèi)，而R23這種10分鐘以上的長時間測試，只有56秒的PL2就可以忽略不計了，絕大部分時間都只有45W，性能降幅相當(dāng)明顯。

但換個角度去看，Core i9-12900K關(guān)掉兩個核后FPU烤機功率是175W，把它限制成只有45W的話依然能發(fā)揮出原本60%的性能，Alder Lake架構(gòu)以及Intel 7工藝在能耗方面確實做得很不錯。

游戲性能

把Core i9-12900K關(guān)兩個P-Core游戲性能影響不大，也就《銀河破碎者》這個比較吃CPU的有一點下降，限制功耗后，有三款游戲大概有10%的幀率下降，《全面戰(zhàn)爭：三國》這游戲這么吃CPU性能居然沒變我是比較驚訝的。

從測試結(jié)果來看未來的移動版Alder Lake處理器性能還是比較不錯的，在限制了功耗的情況下最差情況下依然有Core i9-12900K的一半性能，如果負(fù)載較輕時會發(fā)揮出更佳性能，當(dāng)然實際在筆記本上肯定會被散熱設(shè)計以及搭配的內(nèi)存影響性能發(fā)揮，我們的測試只是大致模擬。

總結(jié)

簡單歸納一下這次測試，Alder Lake里面的一個P-Core和四個E-Core芯片面積接近，四個E-Core的多線程性能大概比一個P-Core高出10~15%，而且功耗要低15%左右，在提升多線程性能和降低功耗方面，E-Core功不可沒，所以Intel下一代的Raptor Lake打算繼續(xù)堆E-Core來提升多線程性能。

當(dāng)然了，只有E-Core是肯定不行的，因為E-Core的IPC只比Skylake好一點，而且它的頻率并不算高，實踐證明P-Core數(shù)量太少的話會嚴(yán)重影響游戲性能，至于需要多少個P-Core那就得看游戲需求了，每個主線程能分到一個獨立的P-Core那當(dāng)然是最好的狀態(tài)，Alder Lake以及Raptor Lake最多8個P-Core的設(shè)計Intel肯定是在多年的數(shù)據(jù)收集后統(tǒng)計出來的。

關(guān)閉P-Core的超線程對Core i9-12900K來說大概會讓多線程性能降低10~30%，具體數(shù)值得看負(fù)載是什么，不過可以確定的是在16線程內(nèi)的負(fù)載是不會造成任何影響的，只有在需要調(diào)用超過16線程時才會動用到邏輯核心，關(guān)閉超線程的話可以讓CPU的溫度與功耗大幅降低，這也是解決Core i9-12900K溫度過高的其中一個方法，當(dāng)然不怎么建議這么做就是，限制功耗同樣可以達(dá)到降溫的目的，而且性能損失沒那么大。

在對未來移動版的Alder Lake處理器的模擬當(dāng)中，我們可以看出這處理器的能耗比其實是相當(dāng)棒的，在關(guān)閉兩個核心并且限制PL1=45W后，此時滿載功耗只有原來的18.5%，它依然能發(fā)揮出接近Core i9-12900K至少50%的多線程性能，而游戲性能方面至少有80%，明年的Alder Lake-P移動處理器是相當(dāng)值得期待的。