大數據時代,每一臺電子設備需要應對的數據量都與日俱增。追究數據來源,一方面是單一功能的細化和強化,此外更多功能的融入也增加了數據的維度和深度。
當我們將視角聚焦于一臺電腦(臺式機或PC)時,不斷增加的集成功能和外設功能讓本就擁擠的主板空間更加成為限制,而用戶對于高性能的追求永無止境,廠商不敢在單一產品性能提升上有絲毫懈怠。從這個維度出發,我們似乎能更好地理解CPU和GPU之間的融合。
從“集成顯卡”到“核顯”
當我們在AMD官方網站點擊“筆記本電腦”列表下的產品時,第一頁推薦的所有AMD 銳龍處理器都會帶有Radeon Graphics顯卡,毫無疑問這已經是筆記本電腦市場的主流。
然而,一直關注筆記本電腦配置發展的人都知道,這樣的“核心顯卡”配置并不是一開始就有的,也是經歷了前期很長一段時間“集成顯卡”的探索。
在處理器上集成核顯之前,我們最開始其實是在主板上看到CPU和GPU的融合,準確的說是通過主板上的北橋芯片組。在主板上,北橋主要負責提高通信性能而縮短傳輸距離,是離CPU最近的芯片,控制 CPU內存、顯卡等高速設備。與之相對應的是南橋,主要負責I/O總線之間的通信,如PCI總線、USB、LAN、ATA、SATA等。
英特爾最早的集成顯卡要追溯到在i820主板的北橋中集成了i752顯卡。從i845開始,英特爾啟用Extreme Graphics名稱命名顯卡,后來又將名稱變更成GMA,i950中的GMA950是該系列的第一代。
我們在英特爾的GMA家族看到了一系列的集成顯卡產品,包括GMA 9xx系列,以及其后出現的GMA加上四位數字命名的集成顯卡,從GMA 3000到GMA X4500。實際上,當英特爾的GMA進入四位數字時代后,就已經開始有所分別,出現了數字前有無“X”的區別,有的話就是高端。
2008年,英特爾在G45/G43/G41系列芯片組中集成了GMA X4500顯卡,其最大的特色就是支持高清視頻的解碼。這是GMA 系列的謝幕之戰,同時也是英特爾集成顯卡的絕唱。在英特爾一代酷睿上,雖然只是用QPI總線和膠水將CPU和GPU粘在了一起,這已經是對“核顯”的嘗試。
對于AMD的產品來說,業界俗稱的“A卡”實際上有ATI和AMD兩個階段,分界點是2006年。拿我們開篇時舉的例子,現在的AMD處理器依然在使用Radeon這個標識,但這個標識其實是源于ATI時代。
當英偉達收購3DFX之后,顯卡的百家爭鳴時代結束了,S3、Matorx等廠商開始一點點難以為繼,但ATI卻依然堅挺。ATI推出首款Radeon顯卡——Radeon 256之后便讓這個系列為人熟知。
在ATI手里,Radeon也經歷了一系列的演變,從Radeon 256一直到Radeon X1900 XTX。2006年,ATI被AMD收購。
在AMD推出的690G整合芯片組中開始在北橋芯片中整合Radeon Xpress 1250 IGP,到了這個時候,集成顯卡的性能已經有了長足的進步,在3DMark上的跑分已經能夠達到獨立顯卡的75%以上水平。
但是,集成顯卡的瓶頸也開始顯現,已經很難做明顯的性能提升。2010年,從發展軌跡上來看這是集成顯卡發展的巔峰,AMD在880G和890GX芯片組分別集成HD4250和HD4290后進步幅度已經非常有限,而英特爾已經開始在主板上取消了北橋。
雖然英特爾做的很決絕,但最開始想將CPU和GPU封裝到一個芯片里面的是AMD。其實所謂的核心顯卡也是集成顯卡,不過由于制程先進,性能提升比較明顯,而且和以前的集成顯卡不同,GPU不是集成在主板芯片組里,而是直接集成到CPU內部,可以和CPU進行高速的數據交換。
英特爾對于核顯最開始的嘗試——Intel HD Graphics還是核顯“膠水時代”的產物,而且剛開始的時候英特爾對于核顯的試驗也較為保守,僅僅是在Core i5、i3系列去做嘗試,時間點是2010年,芯片型號是Clarkdale。
在Clarkdale的基礎上,2011年英特爾推出的Sandy Bridge正式實現了“核顯”。在Sandy Bridge內部,CPU、GPU、內存控制器、PCI-E控制器全部整合到一個核心里面,它的最大改進在于三級緩存改用了環形總線設計,并且其核心、GFX以及顯示/媒體控制器可共享L3高速緩存。
現在,我們在英特爾處理器上看到的核顯名稱是“銳炬”,其開始出現于代號為Haswell的處理器上,也就是Gen7．5核顯。在此之前,英特爾一直用HD Graphics來命名自己的集成顯卡,“銳炬”出現后,英特爾引入了新的名字“Iris”和“Iris Pro”,中文名為“銳炬”和“銳炬Pro”。
AMD雖然在提出想法之后被英特爾搶占了先機,然而其還是在2011年正式推出了A系列FM1 APU,代號為Llano(大草原)。在AMD的APU產品中,我們需要特別提出Kaveri APU,其發布于2014年,雖然因為高定價限制了其銷售量,但其核顯性能遠超英特爾。
2017年,AMD針對Vega(織女星)架構召開吹風會,定位高端,定義為AMD未來旗艦和高端顯卡的基石。雖然Vega和Polaris相隔不到一年,但卻是當年顯卡行業最大的變革。為了能夠幫助客戶高效地處理最新的數據和負載需求,Vega架構采用高帶寬緩存(HBC),單位帶寬實現了倍增。該架構還特意設計了高帶寬緩存控制器(HBCC),當時的最大虛擬尋址空間就能達到512TB。同時,下一代計算引擎單元(NCU)和下一代像素引擎同樣也被業界稱為是技術革命。
可見,AMD在Vega架構設計上傾注了很多的心血,一直沿用至今。
核顯競爭的現在時
將目光拉回到當下,經過了幾年的產品迭代,現在我們已經不能簡單地將AMD的APU歸結為CPU性能差點事兒,而英特爾在GPU的造詣依然是不高。這是基于一些過往歷史對兩者的偏見。通過對現有產品的測試,我們看看英特爾和AMD在CPU/GPU融合上已經做到了什么水平。
目前,我們在AMD官網上看到帶核顯處理器的性能參數最高的是AMD Ryzen7 5700G。
AMD Ryzen7 5700G是基于 ZEN3 架構的APU,采用 8 核心 16 線程設計,提供16MB的L3緩存和4MB的L2緩存,基準時鐘頻率是3．8GHz,最大加速時鐘頻率最高可達4．6GHz,默認 TDP/TDP為65W。從目前的曝光信息來看,已經有機構讓AMD Ryzen7 5700G實現了最高4．75G的超頻。
正如我們上面講到的,對于核顯的介紹,AMD Ryzen7 5700G搭載的也是RadeonGraphics核顯,還是Vega架構。從具體參數來看,AMD Ryzen7 5700G顯卡頻率為2000 MHz,顯卡核心數量為8個。
而在英特爾,和目前大部分評測師關注的一樣,我們將對比的角色確定為英特爾Core i9-9900K。
在參數上,英特爾Core i9-9900K也是8核心16線程,采用英特爾14nm制程,處理器基本頻率為3．60 GHz,最大睿頻頻率為5．00 GHz,TDP為95 W。英特爾Core i9-9900K采用的處理器核顯為英特爾超核芯顯卡630,顯卡基本頻率為350 MHz,顯卡最大動態頻率為1．20 GHz,顯卡視頻最大內存為64 GB。而且,英特爾還為i9-9900K核顯加入了InTru 3D 技術、清晰視頻核芯技術和清晰視頻技術等技術,以增強顯示功能。
通過英特爾官網,我們能夠看到英特爾Core i9-9900K在游戲中的表現:
在《全境封鎖2》的測試中,Core i9-9900K/i7-9700K 的平均幀數為 154/155,而最新的 Ryzen9 3900X/Ryzen7 3700X 則是 151/149。
在《刺客信條 奧德賽》的測試中,Core i9-9900K/i7-9700K 的平均幀數為 82/83,而最新的 Ryzen9 3900X/Ryzen7 3700X 則是 80/79。
在《絕地求生》的測試中,Core i9-9900K/i7-9700K 的平均幀數為 195/191,而最新的 Ryzen9 3900X/Ryzen7 3700X 則是 178/177。
在《全面戰爭 三國》的測試中,Core i9-9900K/i7-9700K 的平均幀數為 95/94,而最新的 Ryzen9 3900X/Ryzen7 3700X 則是 88/88。
在AMD Ryzen7 5700G發布之后,網友也因為《無人撼動!i9-9900K 仍是超強游戲 CPU》(發布時間為2019年7月)而選擇了對比Core i9-9900K。這一次是核心性能的對比。
在benchmark的測試中,AMD 銳龍 7 5700G的單核評分為631,超過了Core i9-9900K的545分;在多核能力上,AMD 銳龍 7 5700G的評分是6534分,也高于Core i9-9900K的5512分。這個測試的時間是2021年1月。
而根據目前已經曝光出來的英特爾Core i9-11900K的評測分數,也不是AMD 銳龍 7 5700G的對手,前者單核和多核的分數分別為582和5262。
因此,我們能夠看到,雖然在標稱數據上,英特爾更強悍,但在實際測試中,AMD表現更好。在Ian Cutress博士分享的一份評測結果中也印證了這個結論,而且也體現出AMD的APU在核顯方面是強過英特爾的。
在測試的過程中,測試團隊以運轉《文明6》、《最終幻想14》和《最終幻想15》為條件進行了評判。
得出了一下的測試結果:
圖:《文明6》測試評分排名
圖:《最終幻想14》測試評測排名
圖:《最終幻想15》測試評分排名
在這些測試結果中出現最多的話是,AMD的任何功能都更具可玩性,雖然英特爾處理器具有更多的執行單元,更高的圖形頻率和更好的內存帶寬,但最終的運轉結果很多會排在AMD APU的后面。
營收變化說明了一些問題
雖然營收數據不能完全說明處理器性能的比較,但也能夠從側面說明一些問題。以2021年一季度營收數據為參考,AMD第一季度營收34．45億美元,與上年同期的17．86億美元相比增長93%;凈利潤為5．55億美元,與上年同期的1．62億美元相比增長243%。
而反觀英特爾,一季度凈利潤為34億美元,去年同期為57億美元,同比下降了41%。
此消彼長,英特爾面臨AMD崛起帶來了很大的壓力。同時,AMD Zen3+/Zen4架構的曝光更是給英特爾以緊迫感,AMD 新顯卡驅動21．4．1測試的功耗大降72%,而IPC最高提升22%。因此,目前社交媒體上刷屏的“AMD YES”也不會全是“水軍”。