低压CPU真有性能天梯图上那样高性能吗?

作者:168社区 2019-12-19 浏览:2024
导读: 实际使用中感觉8代的i5低压还没4代i5标压用着舒服。同样配置,8代硬盘和内存用的还是比较好的,其它......
实际使用中感觉8代的i5低压还没4代i5标压用着舒服。同样配置,8代硬盘和内存用的还是比较好的,其它是联想think pad主板 而另一个是几年前神州的主板

-----------以下是答案----------

--回答1--

(先把题主描述中的问题留到最后,优先回答主问题)【以下内容涉及大量理工型词汇,内容较长】

第8代酷睿低压CPU的主流型号升级到四核八线程以后,某种程度上传统只标型号的“天梯图”已经不再有效了。

相比7代酷睿低压翻倍的核心数,更高的最大睿频频率,以及没有得到本质更新的制程和架构,都意味着8代酷睿四核低压的理论最大功耗会比7代高出很多。

(实际情况也确实是这样,在散热和供电都给足、不限制功耗的情况下,i7-8550U烤机时的峰值功耗能达到50W以上,六核十二线程的十代低压i7-10710U甚至可以跑到接近70W;相比之下i7-7500U的峰值功耗只有二十多瓦。)

搭载低电压处理器的大多为轻薄本,很显然,绝大多数轻薄本的散热系统都不能处理如此高的发热,只能通过限制CPU的最大功耗、最高温度等措施来保证散热不会崩盘。功耗墙、温度墙设定的越低,在处理同一任务时CPU能稳定维持的频率也越低,性能也就越差。


在去年年初的文章中,笔者曾讲过功耗墙是如何控制影响标压CPU的性能发挥的:

下图为Intel官方调节软件Intel Extreme Tuning Utility的界面,图中红框内自上而下的三个条形可调项,分别代指短时睿频功耗最大值(PL2)、长时睿频功耗最大值(PL1)、短时睿频可持续时间(笔者一般称为“鸡血时间”)。记住这几个括号中的名词,后面会频繁提到。

低压CPU真有性能天梯图上那样高性能吗?

——当CPU进入高负载状态时,由于8代标压六核心的规格和较高的睿频频率,这时的CPU功耗会超出TDP。此时,PL2限制开始介入,如此时功耗不大于PL2,则不做任何操作;否则CPU频率会自动降低,使CPU功耗不大于PL2的设定值。
——过了“鸡血时间”后,PL1限制开始介入,这时CPU频率会进一步下降,使功耗不大于PL1的设定值。PL1限制一直持续到高负载状态结束。
在一般情况下,移动标压处理器的PL1的设定值与TDP相等,PL2的设定值则稍稍高出TDP一些。通过这两条措施,CPU的功耗就能被控制在TDP以下;同时,运行时间较短的程序又能在“鸡血时间”内获得更高的性能。


以上的机制在Intel低压处理器上同样适用,作用方法也相同。

实际上,我们在XTU里调节的“鸡血时间”只是一个理论的最大值,真实场景中的真男人时间是根据Intel的一个公式来计算的,其中涉及到的变量有当前CPU功耗、PL1限制和一个“参考系数”,这个“参考系数”与我们手动在XTU里调节的“鸡血时间”有关。

这也是为什么我们运行循环的Cinebench R15或R20测试时,后面几次的跑分可能会比第一次低的原因,因为“真男人时间”相比第一次测试时大大缩短了。


说完了Intel的,其实在AMD的笔记本CPU上也有类似的调节机制,其中三个限制分别为FAST PPT Limit(类似Intel的PL2)、 SLOW PPT Limit(类似Intel的PL1)和Slow PPT Time(类似Intel的“鸡血时间”)。不同的是,AMD的鸡血时间比较死板,没有上面用公式计算那一套复杂机制。

除此之外,AMD的CPU还多出了一个额外的限制策略:持续平均功耗限制(STAPM Limit),CPU会统计过往一段时间(STAPM Constant Time)功耗的平均值,如果大于限制就触发降频,把CPU的功耗限制在STAPM Limit以内。

那么,不同功耗设定下,同一颗CPU的短时性能和持续性能差别又如何呢?

举三个例子:


十代酷睿 i7-1065G7,10nm制程,四核八线程


下图是我自己之前评测雷蛇灵刃13潜行版时的测试记录,三种模式的PL1分别为9W、12W和15W。可以看到,15W设定下的性能比9W时高了三分之二。

cotton:13寸性能小钢炮——雷蛇灵刃潜行版13(2019款)评测​

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下图是 @Navis Li 的另一台雷蛇灵刃13潜行版评测里的记录,不同的是,他这一台是不带独立显卡的水银版,性能模式下CPU的PL1默认被设定在25W而不是15W。

对比两张图就可以看出,25W下i7-1065G7的性能比15W又提高了近50%,甚至超出了第6代酷睿的标压i7-6700HQ。

Navis Li:10nm 以一敌二 — 雷蛇灵刃潜行 2020 水银版评测​

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十代酷睿i7-10710U,14nm+++制程,六核十二线程


这张图来自于火鸡的测试文章,CML Score一列表示在最左边一列的功耗设定下i7-10710U的Cinebench R15跑分,CFL Score则是i7-9750H的。

孤独凤凰战士:【点评】intel 10代酷睿移动版性能测试(二)—— CometLake-U 6核​

如果按Intel官方设定的15W TDP来定功耗墙,i7-10710U就是个弟中弟,比同功耗下的i5-8265U也就强了一丢丢。

而35W时情况完全不同了,跑分已经和45W的i7-9750H基本相等,做到了真正的“高性能”。

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二代锐龙R5 3500U,12nm制程,四核八线程


这是Notebookcheck做的惠普Probook 455R G6(其实就是国内的15寸战66 AMD版)的评测。这台机器的STAPM Limit设置到了18W,Cinebench R15循环后稳定跑分在560cb:

HP ProBook 455R G6 Laptop Review: Better battery life thanks to Zen+​

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这是我个人做的MateBook D 14的测试,目前华为和荣耀几款使用AMD低压处理器的机型基本都把STAPM Limit设置到22W,R15分数也比上面高出了大约10%。

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所以,在当前主流低压处理器均为四核起步的情况下,衡量一个CPU的性能必须与功耗合在一起提,否则没有太多意义。如果要做横向对比,也要把CPU的功耗共同放上来比较,类似这样。

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就目前情况来看,低压处理器要达到题主说的“近似同代标压”的性能水平,CPU的持续功耗限制一般要给到35W左右,最少也不能低于25W。此外,很多带有一个独显的轻薄本,在独显工作时机器通常会把CPU的功耗墙自动拉低,以减轻散热压力和供电压力。这时候的CPU性能相比独显不工作时会进一步下降。

如华为MateBook 14带MX250独显的版本,打游戏时CPU的持续功耗只能保持在10W。

小新Pro13的独显开启时,CPU的功耗限制也会从35W慢慢降到15W,防止65W的适配器过载。


最后回到题主的问题:

低压CPU真有性能天梯图上那样高性能吗?

这个叙述很模糊,不仅没有讲出具体机型、具体配置,也没有讲明“感觉没老机器舒服”具体是什么表现。这里暂且把这个“不舒服”理解为“卡、反应慢”。

在控制其他变量的条件下,8代低压i5的低负载日用体验一定要优于4代标压i5。

因为8代低压i5拥有更新的架构、更高的睿频频率,绝对性能无论单核多核都高于i5-4200H,而日常的轻负载也不至于让CPU撞到功耗墙产生明显降频。


那么在题主认为8代cpu的机型内存硬盘更好的前提下,还出现这种新机器反应速度不如老机器的现象,有几种可能性:

(1)CPU在用户不知情的情况下发生了降频,如独显开启、机器功耗墙限制严格撞了功耗墙等。

(2)CPU被用户主动限制了性能发挥,如开启了Win10的节电模式,或者使用了类似“鲁大师节能电源方案”之类的功能。它们都会对CPU频率加以限制。

(3)两台机器的软件环境不同,8代低压的机器上环境比较恶劣(如同时运行着几个国产安全防护软件)。

--回答2--

@cotton 已经说了标压处理器和 ULV 的 PL1 PL2 差距带来的实际使用下的性能问题.

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低压CPU真有性能天梯图上那样高性能吗?

就实际 NBC 测试的 8250U 笔记本来说, 其实低端本和高端本在单核心性能上虽然有差距(最大不超过 30%), 但是多核心情况下的差距就颇为壮观了(高端可以比低端多出 150% 的性能). 如果要超过平均性能的中位数, 首先需要 PL1 PL2 足够高, 其次 PL2 能维持足够长的时间, 这个和固件上的散热/频率策略和实际散热能力有关.

以及另外就是 IO 问题. 很多人提到标压处理器比 ULV 采购价便宜. 这里的一个原因是标压处理器需要外置 PCH. 而 ULV 的 Package 上集成了 PCH. 这样就能简化设计, 无非算钱的方法有差异. 但是对于用户来说, ULV 自从 Haswell 开始封顶 PCIe4x 的带宽其实很大程度限制了独显选择的空间.

4x 的带宽一方面还要和其他网络/存储外设共享, 另外很多笔记本没有屏幕的 MUX, 所以必须得回传画面到集显输出, 增加延迟而且更加影响性能. 一般我们也看到用 ULV 处理器的最高也只是用 1650 这样的中高端, 大多数还是 MX250 乃至 MX230 这样的中低端货.

当然 AMD 这里情况又有所不同. 一般来说 AMD APU 因为本身 GPU 部分设计了独立的访存通路和缓存, 不像 Intel 那样纯图形跑分和游戏跑分差异巨大. 所以很多厂商一般把 AMD APU 本子作为一个定位在价格、续航略低, 但是图形介于 Intel/Nvidia MX250 的位置上.

但是 AMD ULV 平台因为有独立的 8x(其实 3550H 的标压也有) PCIe 用于连独显, 其实搭配 RX540 或者是 RX550 乃至 RX560, 以及最近开始流行的 RX5300M-RX5500M 都是不错的选择(当然最好还是等明年 Zen 2 APU 出来). 而 Intel ULV 平台如果上 A 卡就不得不考虑 A 卡平台本身对于带宽的要求高于 N 卡这个问题, 这也是为什么很少能看到 ULV 本搭配 MX230/250 之外 A 卡的情况.

--回答3--

这么说吧,8代低压的i5-8250U,从CPU核心上,和七代标压i7-7700HQ是几乎一样的,都是四核八线程,每个核心完全一样。


除了功耗和频率,8250U和7700HQ的区别,一个是8250U集成的核显稍有改进,一个是8250U没有直连CPU核心的16x PCIe通道,并且在同一块基板上封装了ICH芯片,不像7700HQ那样需要使用HM170这样的独立主板芯片。


但既然是低压U,功耗受到限制,在运行重CPU负载的任务时只能通过降低频率来保证功耗不超过限制。在某些应用中,这个频率下降幅度是很大的。也就别指望实际性能有多好了。如果笔记本散热能力差,或者运行在静音模式进一步限制了功耗,又或者使用了独立显卡占用了一部分功耗,这个问题会更严重。


某些散热强的笔记本,开启强冷模式后,低压i5性能不弱于七代的标压i7的。例如最近很热的小新Pro 13,i5版的10210U其实就是8250U的功耗优化版,强冷模式可以给到35W功耗,各种跑分都不输7700HQ

--回答4--

这个问题我相信也代表了很多人的疑问,但是背后的原因其实很好解释,我可以用一个很简单的方法来展示背后的原因,可能有一些小地方不严谨,但是确实非常简单易懂:

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我们最常用的跑分软件之一,CINEBENCH 系列,如果去看跑分的细节,就会发现不论是 R15 还是最新的 R20 都提供了两个 CPU 分数:

上边的 CPU 代表全部的核心和线程下边的 CPU ( Single Core) 则是一个核心的性能

再下边还有一个倍数,然后你就会发现:这个倍数基本就等于你的核心数。

这话对于一部分人来说可能是小儿科,但是很大一部分人确实都不知道,也没有想过这个问题。因为这个问题偏小白,所以我们把话说得再简单一点:

如果我们把 1 个核心比作 1 个人干活,那么 6 个核心就等于 6 个人干活,那么在单个核心的性能一致(每一个人干活的能力一样)的前提下,完成任务所需要的时间就等于核心的多少(有几个人)。

而我们现在来看 intel 和 AMD 最新的所谓「低压」处理器,它们的单核性能,相对于所谓的「标压」处理器,几乎是一样的,比如 i5-8250U 就跟 i5-8300H 没什么区别,i7-10510U 就跟 i7-9750H 没什么区别。

所以它们的 CPU 性能,就是比谁核心多,谁就强。

而早几年为什么大家都追求「标压」呢,还是因为 8 代酷睿之前的 U 系列处理器都只有双核啊,那怎么可能打得过 4 核心的 H 处理器呢。

这样就结束了吗?并没有,理论性能是有了,但还有一个很重要的决定因素就是散热:

在举一个例子,我们之前说过,一个核心 = 一个大汉,它们的工作效率除了每一个人自身能力之外,还要跟工作环境有关,比如说 1 个小房间有 1 个空调,平时也就两个大汉一起干活,刚好能满足每一个大汉半个空调的散热需求。

这也是为什么前几年我写评测也都不提功耗,因为那时候双核 U 处理器用默认的 15W TDP 确实就完全足够了,你再给它弄一个 30W 散热,最后性能也没提升多少,是真的「徒增功耗」。

如果房间大小不变,也还是一个空调,我们硬塞进去四个大汉,那么总效率一定会提升,不过每一大汉的单人效率就会因为太热太挤了反倒下降。

所以散热至关重要,现在 U 结尾处理器都有 4 核 6 核了,天花板就从 15W 暴增到了 30W 甚至 45W, 尽管它们在 15W 的时候也比以前要强,但哪个消费者不想要白来的高性能呢。

只要散热好,就能保证每一个大汉(每一个核心)的能力充分发挥,那么总的性能也就可以等于:单个大汉的能力(单核性能) X 大汉人数(核心数),所以可以跑一个分看看,只要你的总性能没有超过单核性能的 X 倍(X 等于核心数),那么就代表你机器的散热满足不了性能的需求。

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为什么你的轻薄本可能会比同样核心数游戏本性能低呢?也就是因为游戏本都有夸张的散热,可以搞定 6 个大汉(6 个核心)同时工作所需要的散热需求,但是不要气馁,有两个原因会让一部分轻薄本也能拥有很接近厚重游戏本的 CPU 性能:

第一,有的产品散热确实不错,因为不需要背着一个独立显卡的缘故,一些轻薄本比如小新 Pro 13, 就可以搞定 35W 的稳定 CPU 散热,所以单纯看 CPU 性能的话,它就有和游戏本一战的能力。第二, 功耗提升带来的性能提升并不是线性的,看下边这张图我们就会发现,当功耗提升生到了一定程度之后,性能提升就会越来越小。

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我们也就能根据它,找到一个平衡点,在边际效应快速衰减之前,达到最高的「性能/功耗」,所以一个轻薄本只需要有游戏本 75% 的散热,,就能达到接近甚至超过 90% 的性能。

低压CPU真有性能天梯图上那样高性能吗?

结合上边我的测试结果,也就能看出来为什么今年我一直推荐 i7-10710U 这个 6 核心的大牙膏的原因,在同样的一个机器上,拥有相同的散热水平,但是 i7-10710U 因为 6 核心的缘故,就算散热不能完全发挥出它的性能,也会比同机型 i7-10510U 这样的 4 核心要强。

比如 i7-10710U 的小新 Pro 13 就能稳定 35W, 甚至会由于十代酷睿的很多新特性,比 i7-8750H 在 35W 的时候强得多。

同理,Y9000x 这样没有独立显卡的产品,总的散热能力肯定不如带独显的,但是 Y9000x 可以把散热都用到 CPU 上,所以 CPU 性能就是不会弱于其他游戏本,而且还更轻薄。

AMD 也是同理,不过 AMD 比较惨,目前 R5 3550H 也只有 4 核心,R5 3500U 也有 4 个核心,而且它们的单核性能差距真的不大,所以我上次被人喷: H 性能怎么可能比 U 弱,一定是收钱了! 我就很不服。

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3500U 就是能跑到这个结果。

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3550H 就是只能跑到一样的水平。

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也就是说只要一个 R5 3500U 能跑到 35W, 那么就可以跟上边搭载 R5 3550H 的小新 Pro AMD 拥有一样的性能。

AMD 就这样,难道还能怪我吗。

--回答5--

首先先说结论:有的。

参数而论,八代低压要比四代标压i5强太多,这里就不过多展现了,没意义,相信你也知道。但为什么实际体现却是,八代低压i5不如四代标压i5呢,最重要的是,实际CPU性能表现。

同一款CPU的性能释放,在不同品牌的笔记本上是不一样的,甚至说,在同一品牌下不同的系列也是不一样的,再极端一点,再同一个系列的不同型号也是不一样的。

更别说不同品牌的笔记本的不同CPU了。

(就好比一辆法拉利跑车,为什么在限速50码,川流不息的车流中,跑不过比亚迪电动车一样,控制变量,或者说环境很重要。)

这涉及到两个东西,

1、散热能力

不同产品的散热能力是不一样的,包括但不限于风扇转速、风扇数量、导热铜管宽度、导热铜管布局、风扇厚度等因素,这些东西都会影响机身散热能力,散热能力的好坏直接决定的CPU的性能表现。

如果你的风扇没办法压住CPU温度,CPU就会采用降低频率的方式来自保,保证自己不会“热死”,而降频最直观的表现就是:卡。

2、BIOS

BIOS是各个厂商针对风扇转速、风扇运行逻辑、TDP等参数进行设置的微系统,他们会根据一定的逻辑来设置,最终将CPU性能设置稳定在一个固定的区间,而ThinkPad系列就是以性能调校保守著称的一个产品系列,所以ThinkPad的表现不如老几代的标压i5实属正常。

其实到这里基本已经得到答案了,低压处理器所拥有的散热环境(低压CPU一般是轻薄本)显然不能与标压处理器所拥有的的散热环境相比(标压CPU一般是游戏本)。然后笔记本的BIOS策略会更激进,而轻薄本则相对保守一些。

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