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Broadwell-DT处理器技术解析与性能预览

2015-07-13张智衍《微型计算机》2015年7月上

近,英特尔终于发布了首款面向桌面市场的Broadwell架构产品,也就是Core i7-5775C、Core i7-5775R、Core i5-5675C等五款。和上代产品相比,全新产品引人注目的就是采用14nm工艺、Iris Pro核芯显卡以及128MB eDRAM板载缓存。那么,这些新技术的应用是否会带来大幅的性能提升?对于目前采用Haswell或Haswell Refresh处理器的用户来说,是否值得为此升级呢?

Broadwell-DT处理器技术解析与性能预览
Broadwell-DT处理器技术解析与性能预览

英特尔在2014年的处理器发展上出现了一次比较大的延迟,由于生产和技术方面的问题,14nm工艺一再延迟,因此英特尔不得不将2013年就发布上市的Haswell架构再延寿一年,并化身Haswell Refresh,以更高的工作频率推向市场,打破了英特尔长久以来保持的“Tick-Tock”规律。与此相应的是,本来应该接替Haswell架构、以“工艺更新、架构微调”的“Tick”代次为主要目的的全新产品Broadwell-DT(专指桌面市场的Broadwell产品),不得不从2014年中期延期至2015年中期才正式开卖。不巧的是,随后“工艺不变、架构更新”的“Tock”代次的全新Skylake产品又箭在弦上,且进展顺利即将在今年第三季度上市。因此,Broadwell架构产品很可能成为英特尔近几年来寿命短的处理器家族。

速度慢 Broadwell架构相关产品的发布

Broadwell的相关产品是英特尔近几年来发布速度慢的产品了,从2014年中期到现在,英特尔每隔一段时间就面向不同的市场推出相关的Broadwell架构产品。Broadwell实际产品首次上市是在2014年中期,也就是Broadwell桌面版本宣布延期的同时,英特尔就推出了全新面向无风扇设备、二合一设备的Core M处理器。这款处理器的大优势在于TDP功耗高只有4.5W,震惊了市场。Core M处理器采用的架构正是Broadwell家族中的Broadwell-Y,工艺也是14nm。很快,诸如Surface Pro这样的新一代产品都开始普遍使用Broadwell-Y,英特尔获得了不小的成功。

Core M是首款Broadwell架构的14nm处理器,由于面向超低功耗的领域,所以规格比较低,只有2个CPU核心。
Core M是首款Broadwell架构的14nm处理器,由于面向超低功耗的领域,所以规格比较低,只有2个CPU核心。

Broadwell-U家族的产品面向移动平台,GPU部分做出了加强,CPU部分维持2个核心不变。
Broadwell-U家族的产品面向移动平台,GPU部分做出了加强,CPU部分维持2个核心不变。

Broadwell-H核心面向高性能移动设备,这个和桌面的Broadwell-DT基本同根同源,架构和芯片照片都是完全一样的。
Broadwell-H核心面向高性能移动设备,这个和桌面的Broadwell-DT基本同根同源,架构和芯片照片都是完全一样的。

英特尔全新发布的Broadwell-DT处理器,尤其重点提到了Iris Pro核芯显卡、低功耗以及面向小型PC和AIO设备。
英特尔全新发布的Broadwell-DT处理器,尤其重点提到了Iris Pro核芯显卡、低功耗以及面向小型PC和AIO设备。

随后在2015年一月份的CES上,英特尔又推出了Broadwell-U家族,这个系列的产品是为传统的笔记本电脑、mini-PC或者一体机等设备设计,低功耗在15W左右,高也不过28W。此外,Broadwell-U的GPU部分全部基于英特尔第八代架构设计,还推出了顶级的Iris Pro型号,并通过板载的eDRAM来加强图形性能。

低功耗版本虽然省电,但是性能表现却没有那么出色。为了给性能级用户更多的选择,英特尔在今年第一季度又推出了Broadwell-H系列移动处理器。H系列的TDP提升到了47W~65W,主要面向一体机、高性能移动设备等。Broadwell-H的主要特点在于高性能,搭配15英寸或者17英寸的大屏幕,配备更大容量的电池。

在Y、U、H系列产品都上市后,英特尔终于将Broadwell架构推向了桌面市场即Broadwell-DT。目前该系列处理器总共只有Core i7和Core i5两个产品系列共计五款产品型号,部分产品可能会稍后推出。

仅两款可零售 Broadwell-DT的产品规格和型号

如果你比较熟悉英特尔的产品线,那么就会知道一般来说英特尔的桌面产品TDP大概会有15W(一些超低功耗的Xeon处理器)、35W、55W和84W~88W以及顶级Xeon处理器的160W等多个级别。目前桌面产品中消费者关心的产品多数在84W~88W,比如Core i5和Core i7的K系列处理器。但是,Broadwell-DT的出现,改变了这个状况。

由于Broadwell-DT是基于Broadwell-H进一步调整而来,因此Broadwell-DT的TDP只有65W。功耗更低意味着核心频率有所降低,因此Broadwell-DT适合对比的处理器其实是65W的Haswell系列产品,比如Core i7 4790S或者Core i5 4590S,而不是目前大家都很关注的Core i7 4790K或者Core i5 4690K,因为它们的TDP功耗都在84W左右,显然不是一个等级。接下来,再来熟悉一下目前Broadwell-DT处理器的相关规格,英特尔发布了五款基于Broadwell-DT架构的处理器,分别是Core i7 5775C、Core i7 5775R、Core i5 5675C、Core i5 5675R以及Core i5 5575R。

英特尔Broadwell系列CPU所使用的第八代图形核心在架构上也做出了非常大的改进。
英特尔Broadwell系列CPU所使用的第八代图形核心在架构上也做出了非常大的改进。

Broadwell-H的封装图,和之后的Broadwell-DT在架构和排布上完全相同。上部是128MB eDRAM,下方则是处理器核心本体。
Broadwell-H的封装图,和之后的Broadwell-DT在架构和排布上完全相同。上部是128MB eDRAM,下方则是处理器核心本体。

Broadwell-DT支持桌面9系列主板,不过目前BIOS尚不够完善,部分主板的超频功能无法实现。
Broadwell-DT支持桌面9系列主板,不过目前BIOS尚不够完善,部分主板的超频功能无法实现。

从规格来看,Broadwell-DT产品线包含了BGA接口的“R”系列和LGA接口的“C”系列,这意味着前者将被焊接在主板上使用,而不能自由更换,后者则可以和英特尔9系主板兼容(需要升级BIOS)。因此,两款C系产品其实也是消费者在短期内真正能自由买到的Broadwell-DT处理器。英特尔之所以会在这两款处理器的型号使用新后缀“C”,是为了提醒用户它们内置了代号为“Crystalwell”的eDRAM。而其他Broadwell处理器虽然也配备了eDRAM,但由于大多集成在整机上销售,用户无法自由购买,因此不会使用这一后缀。同时,这两款C系处理器都具备超频能力,但为了简化型号,也没有增加传统的超频后缀“K”。

价格方面,Broadwell-DT的售价比Haswell架构的相关产品略贵,比如Core i7 5775C售价高达366美元,比Core i7 4790K大约贵了10美元左右,考虑到Broadwell-DT都内置了英特尔顶级的Iris Pro 6200核芯显卡,并附带了128MB的eDRAM缓存,这个定价其实还算可以理解。不过问题在于,对于成本高昂的128MB eDRAM来说,并非所有人都需要它,尤其是对于准备搭配中高端独立显卡的用户。当然,这也意味着英特尔可能会在集成显卡的性能上超过AMD,毕竟前者付出了大约3倍的成本。

Broadwell-DT的测试平台

处理器:Core i7 5775C、Core i7 5675C
主板:微星Z97A Gaming 6、ASUS Z97 Pro
内存:G.Skill RipjawsZ 4x4GB DDR3-1866 C9@DDR3-1600
高端显卡:ASUS GTX 980 Strix 4GB
电源:OCZ 1250W Gold
SSD:Crucial MX200 1TB
操作系统:Windows 7.1 x64 7601

标配128MB eDRAM  大幅度加强的核芯显卡

英特尔在几个月之前宣布Broadwell-DT的核芯显卡将得到大幅度的增强,尤其是加入了128MB的eDRAM。核芯显卡之前一直和CPU共享内存作为显存,双通道DDR3内存那不到30GB/s的带宽显然会让显示核心的性能受到极大影响。现在核芯显卡拥有128MB的eDRAM后,带宽压力(eDRAM带宽至少在50GB/s以上)和显存访问延迟将被大幅度降低。不仅如此,板载的eDRAM还可以作为处理器的四级缓存,在一定程度上提高CPU的执行效率。

架构改进方面,根据英特尔数据,Broadwell-DT所采用的第八代核芯显卡,计算性能相比前代产品增加了20%、采样吞吐率提升了50%。微架构的改进还带来了几何性能、Z轴消隐、像素填充方面的性能增加,这都有助于提升终的3D性能。EU单元数量方面,Broadwell-DT和Broadwell-H一样,都拥有高达48个改进后的EU单元,型号也全部都是顶级的GT3e,英特尔将其命名为Iris Pro 6200。相比之下,Core M也就是Broadwell-Y只有24个EU单元,Broadwell-U中面向奔腾和赛扬等型号只有12个EU单元、面向Core系列的型号也只有多24个(极少数Broadwell-U拥有48个EU单元,GPU被命名为Iris Pro 6100)。而前代的Haswell架构顶级产品Core i7-4790K只有20个第七代EU单元,并且不具备eDRAM缓存,英特尔也只将其划分在HD高清显卡的系列中。此外,由于生产工艺的进步,Broadwell-DT的核芯显卡可以运行在更高的频率上。在软件支持方面,新的核芯显卡支持DirectX 11.2、OpenGL 4.3、OpenCL 1.2和OpenCL 2.0 API,也支持虚拟内存技术。

总的来看,Broadwell-DT的核芯显卡受益于更强悍的EU单元、更多的EU单元数量以及板载的128MB eDRAM缓存,在性能方面的表现将非常出色。在应用方面,英特尔目前正在进行游戏方面的优化支持。英特尔的游戏自适应优化项目名为“GamePlay”,它通过给出指导设置意见,使得玩家可以获得核芯显卡针对某款游戏的佳设置,这对很多“小白”玩家来说非常有意义。目前英特尔引入了诸如《风暴英雄》、《战舰世界》、《FIFA 2015》、《星际争霸2》等诸多游戏的优化设置内容,玩家只要根据英特尔网站上的相关内容设置游戏选项即可。

功耗测试显示,14nm工艺的采用让Broadwell-DT处理器的表现非常出色,它们比同为65W级别的Core i5 4570S还要低。
功耗测试显示,14nm工艺的采用让Broadwell-DT处理器的表现非常出色,它们比同为65W级别的Core i5 4570S还要低。

在板载eDRAM的帮助下,Broadwell-DT在压缩应用中拥有一定优势。
在板载eDRAM的帮助下,Broadwell-DT在压缩应用中拥有一定优势。

图片处理应用主要依赖处理器单线程性能,Haswell Refresh处理器表现更好。
图片处理应用主要依赖处理器单线程性能,Haswell Refresh处理器表现更好。

转码则相当依赖处理器的频率与多线程性能
转码则相当依赖处理器的频率与多线程性能

CINEBENCH R15显示,Broadwell-DT在处理器性能上的表现并不出色。
CINEBENCH R15显示,Broadwell-DT在处理器性能上的表现并不出色。

全方位测试 通通透透看性能

在介绍了Broadwell-DT系列处理器的相关内容之后,下面我们将摘录国外媒体Anandtech.com的部分先行测试供大家参考,以便各位读者初步了解两款C系Broadwell-DT处理器的性能。

功耗测试

首先进行的是功耗测试。测试方法是使用OCCT令处理器满载,再减去处理器待机状态下的功耗,得到的差值就能反映处理器的功耗情况。从测试结果来看,14nm果然不同凡响,两款处理器的功耗差值分别为66W和67W,和英特尔公布的TDP 65W非常接近。与同级的Haswell、Haswell Refresh处理器相比,其优势相当明显。

日常应用性能性能测试

WinRAR 5.0.1

WinRAR是很有名的压缩软件,测试中将对一个拥有2867个文件、320个文件夹、1.52GB大小的文件集群进行压缩,其中95%的文件都是体积非常小的典型的网页文件,占据90%容量的则是一小段30s的720p视频。结果令人惊讶,尽管Core i7-5775C的工作频率比Core i7 4790K低了700MHz,但它却以较大的优势战胜了Core i7-4790K,其用时比Core i7 4790K少了整整9s。究其原因在于在进行压缩应用时,缓存容量的大小也非常关键,作为CPU与内存间的数据中转站,大容量缓存可以减少数据读写的次数即IO操作数,缩短总体的读写延迟,从而提高执行效率。而由于Core i7-5775C拥有高达128MB的eDRAM缓存,因此胜出自然也就在意料之中。

在《异形:隔离》游戏中,Broadwell-DT表现出了相当大的性能优势,领先7870K达31%。
在《异形:隔离》游戏中,Broadwell-DT表现出了相当大的性能优势,领先7870K达31%。

同样的胜利发生在《全面战争:匈奴王》中,Core i5 5675C胜出A10-7870K大约36%。
同样的胜利发生在《全面战争:匈奴王》中,Core i5 5675C胜出A10-7870K大约36%。

FastStone Image Viewer 4.9

这项测试执行的是图片转换任务,比如调整尺寸、颜色、剪裁等。在测试中使用1750张不同大小和格式的图片,将其全部处理为640×480尺寸、GIF格式,并保持长宽比。这项测试主要依赖处理器的单线程运算性能,几十秒就完成了。测试结果显示,在图片处理应用中,如核心架构相当,那么频率将成为制胜武器,因此Core i7 4790K、Core i5 4690K在整个测试中用时相对更少,成为赢家。

CINEBENCH R15

测试结果显示,CINEBENCH R15对CPU性能一如既往的敏感,频率更高的Core i7 4790K、Core i5 4690K均战胜了对应的Broadwell-DT。不过值得注意的是,睿频频率比Core i5 4690K低了300MHz的Core i5 5675C只比前者少了7分,差距非常之小。这说明尽管Broadwell-DT只是改进制程、架构微调,但正是这个微调可能使得IPC得到了提升,其同频性能的表现较Haswell Refresh可能将更加优秀。

HandBrake v0.9.9

HandBrake是各位读者比较熟悉的一款转码软件,该测试主要是将一段2小时20分钟的640×266的DVD视频转换成MP4常用的x264格式,来考察处理器的性能。这个测试严重依赖处理器的多线程性能,因此Core i7 4790K、Core i5 4690K凭借更高的工作频率,可以在每秒单位时间里处理更多的帧数,轻松击败了Broadwell-DT处理器。

在《中土:魔都阴影》中,Broadwell-DT也明显胜出其他产品。
在《中土:魔都阴影》中,Broadwell-DT也明显胜出其他产品。

而在《侠盗猎车手5》中,Broadwell-DT的优势缩小,帧速只比A10-7870K快约4fps。
而在《侠盗猎车手5》中,Broadwell-DT的优势缩小,帧速只比A10-7870K快约4fps。

从以上两款Broadwell-DT处理器在独显平台上的表现来看,它们虽仍落后相应的Haswell Refresh处理器,但差距不大,帧速差距在5fps之内。


从以上两款Broadwell-DT处理器在独显平台上的表现来看,它们虽仍落后相应的Haswell Refresh处理器,但差距不大,帧速差距在5fps之内。
从以上两款Broadwell-DT处理器在独显平台上的表现来看,它们虽仍落后相应的Haswell Refresh处理器,但差距不大,帧速差距在5fps之内。

CPU显示核心游戏性能测试

从《异形:隔离》测试可以看出,在APU和核芯显卡的对比中,Core i5 5675C轻松地以31%的胜出幅度战胜了目前顶级的APU A10-7870K,其主要原因是来自于EU架构的改善、更多的EU单元以及GT3e核心的使用,当然还有至关重要的128MB eDRAM。同样的场景发生在《全面战争:匈奴王》中,Core i5 5675C胜出A10-7870K大约36%;《侠盗猎车手5》中也胜出了大约7%;《中土:魔都阴影》中胜出了大约20%。总的来看,Broadwell-DT拥有目前为强悍的CPU显示核心,不过Core i5 5675C的价格也比A10-7870K高出900元人民币。

独显平台游戏性能测试

在更换了高端显卡后,各款处理器间的游戏性能差距则得到了明显缩小。总体来看,频率更高的Core i7 4790K、Core i5 4690K在独显游戏平台上仍拥有一定优势,但优势不超过5fps,实际游戏体验效果上,不论是Haswell Refresh还是Broadwell-DT,在独显游戏平台上都不会有太大的差别,它们的表现都不错。

英特尔官方展示的Broadwell-DT第五代酷睿处理器重要特性介绍,可见Iris Pro 6200的图形性能、低功耗、兼容性以及不锁倍频是宣传重点。
英特尔官方展示的Broadwell-DT第五代酷睿处理器重要特性介绍,可见Iris Pro 6200的图形性能、低功耗、兼容性以及不锁倍频是宣传重点。

生不逢时 抑或市场策略?

综上所述,想必大家对英特尔C系列桌面处理器的规格和性能已经有了一定的了解。那么,关键问题来了,谁需要购买Broadwell-DT架构的处理器呢?

从测试成绩来看,Broadwell-DT架构的处理器相比上代Haswell-Refresh,除了在核芯显卡上性能大跃进外,整体性能表现只能说和上代产品处于伯仲之间,甚至受制于频率,CPU性能还有小幅度的下降。另外,作为一代新品的Broadwell-DT,LGA接口的产品竟然只有两款,选择余地实在太少。在上市时间方面,据悉14nm处理器的第二代产品Skylake很可能在今年第三季度末就开卖了,而现在第二季度末才发布Broadwell-DT,短短的一个季度,产品可能还没铺开,就该换宣传对象了吧?

Broadwell-DT简直处处透着诡异,的确不像英特尔的产品风格。目前的情况显示,英特尔很可能并没有将其作为一个主力产品来推广,而只是露个面走个过场,主力市场还是交给Haswell Refresh和即将到来的Skylake家族—尤其是后者,全系列产品的泄露消息越来越多,怎么看怎么“正统”,继承者的位置已经预留好了。而Broadwell-DT,除了开放两个LGA型号给愿意尝鲜的消费者外,BGA型号都供给OEM厂商才是王道。BGA接口没有基座,直接焊接能节省一定成本,Broadwell-DT的TDP又只有65W,再加上其强悍的核芯显卡性能,OEM厂商肯定非常喜欢它,Broadwell-DT的基本去向就可以确定了。

总的来说,Broadwell-DT在延期后直到现在才上市,已经失去了佳销售时机,英特尔肯定明白这一点,因此在产品型号和市场推广上才做出了特殊选择。对消费者来说,Broadwell-DT的购买意义除了核芯显卡和14nm尝鲜以外,的确不大。如果要真的选择14nm的话,为什么不多等两个月购买Skylake架构的相关产品呢?反正后者箭在弦上已经不得不发了。Broadwell-DT,究竟是生不逢时还是市场策略,已经不需要说太多了,明智的消费者想必已经有自己的思考了吧!

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