Ryzen 7 3700X与Core i9-9900K同频PK:英特尔要成追随者了?

Ryzen 7 3700X与Core i9-9900K同频PK:英特尔要成追随者了?

其实从AMD的第二代锐龙和第三代锐龙处理器的评测就能看出,AMD这几年来处理器的单线程和多线程性能都有所提升,从Zen到Zen+再到Zen 2,AMD在不断的对内核和缓存进行优化提升性能,新的工艺也让锐龙处理器的频率节节攀升,特别是使用台积电7nm工艺的锐龙3000系列处理器在能耗比方面远超Intel同档产品。

不过锐龙7 3700X首发评测时有一样东西是没做的,就是同频测试,估计大家应该很想现在Intel和AMD处理器在同核心同频率情况下谁更强一些,今天我们要做的就是这个测试。

这几年来Intel与AMD处理器架构变化

AMD方面

在2017年Zen架构出来之前,推土机架构那个惨我就不想再提了,Zen架构让AMD有了翻身的资本,它与与以往的推土机架构相比进化相当的大,14nm FinFET工艺、SMT多线程、全新的缓存设计、大幅提升的IPC、SenseMI技术等让其与以往的推土机架构表现完全不同,IPC与挖掘机架构相比提示了52%之多。

Zen架构核心图

锐龙处理器内部都有两个CCX单元,这是Zen架构的最小CPU Complex(CCX),内有四个x86核心,每个核心都有独立的L1与L2缓存,共享8MB L3缓存,每个核心都可以选择性的附加SMT超线程,CCX内部的核心是可以单独关闭的,CCX之间使用高速Infinity Fabric进行通信,这种模块化设计允许AMD根据需求扩展核心、线程和缓存数量,针对消费客户,服务器和HPC市场推出不同的产品。

2018第二代锐龙处理器的Zen+架构其实只是小修小改,采用从14nm工艺改良而来的12nm工艺,频率明显比上代更高了,功耗也有所降低,内存和缓存的延迟也有所 降低,使得IPC有少量提升了3%,第二代精准频率提升技术和XFR2的引入允许更多线程同时提升到更高的频率,不同线程的负载可以把频率提升到不同水平,不像第一代那样一刀切只能提升两个线程。

而今年的Zen 2架构改动就大了,最大的变化就是CPU从单个核心变成了MCM多芯片封装,它由1到2个CCD核心和1个I/O核心所组成,把原来整合在CPU里面的内存/PCI-E/USB/SATA控制器等又独立出去了,这样的设计更为灵活让AMD可以拿出16核的AM4处理器,而且可以用最新的7nm工艺生产CCD核心,而对性能没那么敏感的I/O核心则使用原来的12nm工艺,对降低成本和提高良品率都有一定帮助。

Zen 2架构的内核经过了一系列的优化 ,翻倍了浮点单元位宽,从2x128bit提升到2x256bit,大幅提升执行AVX-256指令的效率,使它在运行创作类应用时性能大幅提升,其他修改包括采用全新的TAGE分支预测器、改善指令解码系统、整数调度器从84增加到92、改进读取与存储系统。

缓存设计也有所修改,为了对应内存控制器外置后的延迟提升,Zen 2架构的L3缓存直接翻了一倍,L1数据缓存位宽也翻了倍,L1与L2缓存的预读机制都有所改善。

Zen 2架构的IPC提升了15%之多,再加上7nm工艺带来的频率提升,单线程性能比上代提升了21%之多,处理器的功耗也因为采用新制程也大幅降低,此外它也是首款支持PCI-E 4.0的处理器。

Intel方面

反观Intel这几年,由于10nm工艺的一再延期,导致新架构处理器的更新也一再延期,其实当年Intel是打算10nm的Cannon Lake和14nm++ Coffee Lake处理器一同推出的,然后再下一年全部都换成10nm+的Ice Lake,结局大家都看得到了,Cannon Lake只有一款产品并且只是少量出货,桌面市场继续用14nm的Coffee Lake支撑着,下一代桌面处理器依然是用14nm工艺,采用全新Sunny Cove架构的Ice Lake虽然发布了,但只面向移动市场,桌面市场什么时候有还是未知数。

其实Intel的桌面处理器架构从2015年的Skylake开始就没变过,当年的Skylake可以说是自Sandy Bridge以来Intel最给力的一次升级了,CPU同时升级架构、工艺及核显,内存同时支持DDR3与DDR4,采用了更为先进的14nm工艺使得Skylake在频率提升、性能增强的同时功耗有了明显降低,而FIVR电压控制模块则被取消了,电压的控制也重新回到主板上,然而谁知道这架构一用旧这么多年。

2017年年初推出的Kaby Lake其实就是工艺升级到14nm+的Skylake,能耗比有所提升,最明显感觉是频率更好超了。

2017年10月推出的Coffee Lake工艺升级到14nm++,能耗比进一步提升,内核增加了两个,IPC无提升,但多核性能有了质的飞越。

去年推出的第九代酷睿处理器依然是Coffee Lake架构,Intel进一步把核心数量增加到8个,而且内部导热材料从硅脂换回了无钎剂焊,散热能力会有大幅提升。

自从2015年14nm工艺投产以来Intel一直在改进工艺,在不提升功耗的情况不断提升性能,14nm++工艺比初代14nm工艺性在同样电压下频率能提升26%,或者在同样频下功耗降低52%,在同世代的工艺里面算是相当不错的了,但是10nm因为最初的标准定得太高的问题导致良品率一直不高,拖了很久才能投产。

其实这么多年来Intel并不是没有对内核进行过优化,HEDT平台上的Skylake-X架构虽然内核依然是Skylake,但是缓存经过修改,缩小L3增大L2以此来提升IPC,另外用网状总线代替了环形总线,并且增加了AVX-512指令集,然而这些修改都没有普及到主流平台处理器上。

Ice Lake处理器所用的Sunny Cove微架构是这几年来Intel最大的一次内核升级了,只是不知道桌面平台什么时候能用得上。

测试平台与说明

这次测试其实就是把首发的测试项目再重跑一次,平台也是差不多的,测试对象包括同是8核16线程的Ryzen 7 3700X、Ryzen 7 2700X和Core i9-9900K,处理器的频率全部锁到4GHz,电压AUTO就可以了,不过AMD平台上AUTO电压的话都普遍偏高,手动设置的话又没啥代表性,所以功耗就不测了。

PCMark 10整机性能测试

基准性能测试

创作能力测试

游戏性能测试
测试成绩汇总

根据上面的测试数据我们可以统计得出这三个CPU的综合性能表现:

Zen 2架构的Ryzen 7 3700X与上代Zen+架构的Ryzen 7 2700X相比,在同频情况下单线程性能提升了11.7%,而多线程性能提升18%,Zen 2架构优化带来的效能提升是相当之明显的,只用了一年时间就让性能提升这么多,AMD这效率真让人惊叹。

而且我们可以看到的是Ryzen 7 3700X的单线程性能在同频情况下就已经比Core i9-9900K高出3%,多线程性能更是高出9%,这说明Intel以往微架构上的优势已经不复存在了,现在IPC是AMD的Zen 2比较强,而且Zen架构多核互联的效率更高,多线程的性能提升比率Zen架构都要比Intel现在基于Skylake的Coffee Lake要更高,当年的Skylake微架构确实不错,然而原地踏步四年的话是必然会被超越的,现在Intel剩下的也只是他们的14nm++工艺能把频率拉到很高来掩饰他们处理器效能的不足,然而能耗比早就被用7nm的Zen 2远远抛离。

随着Zen 2架构的单线程效能的提升,Ryzen 7 3700X的游戏性能也比Ryzen 7 2700X有了明显的改善,同频率下提升了10%左右,游戏性能的增幅并没有CPU性能增幅那么大,这多是内存控制器外置到I/O核心后导致内存延迟增大的锅,Ryzen 7 3700X与同频Core i9-9900K的差距已经缩小到93.8%,和上代的Zen+有了不小的进步。

AMD Zen 2同频效能已经超越了Intel的Coffee Lake,AMD这几年在CPU市场发力,推出了三代Zen架构处理器,处理器效能一代比一代好,反观Intel这几年,虽然CPU架构也换了三代,然而本质上还是Skylake,IPC从2015年开始就没变过,只是在不断的往里面堆核心并提升频率,虽然说Intel手上还有使用Sunny Cove的10nm Ice Lake处理器,然而明年也未必能在桌面市场看到它的身影,而AMD明年应该可以如期拿出采用7nm EUV工艺的Zen 3,目前全球各地零售市场都出现了AMD处理器的出货占有率增长甚至超越Intel处理器的情况,Intel再不重视桌面市场就真会被AMD抢过去了。

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