· 前言
近幾年來,英特爾迅馳移動平臺的更新速度越來越快,將原來的一年多時間縮短至現在的半年多。不過我們仔細分析就會發現,其實平臺的換代速度並沒有加快多少,僅僅是英特爾調整了其平臺推廣方式:在兩代迅馳平臺之間,加入「過渡平臺」這一理念,即將下一代迅馳平臺的處理器提前應用到現有的平臺當中,而平臺中的其它組件暫時保持不變。
眾所周知,迅馳平臺主要包括三大組件:處理器、晶片組和無線模塊。和非迅馳平臺相比,它們在運算效能、無線網絡接入和電池續航時間等方面都有著更好的表現。而作為筆記本中最重要的組件,單是處理器的升級已經足以給平臺整體效能帶來明顯的改善。
例如,英特爾公司於2006年8月將本應於次年5月發布、基於迅馳4平臺(Santa Rosa)的酷睿2處理器提前應用到當時的迅馳3平臺(Napa)中,並將其命名為Napa Refresh,俗稱「迅馳3.5」。此舉一方面加快了迅馳平臺的普及速度,另一方面也讓許多消費者提前體驗到酷睿2處理器的強勁效能。
基於45納米技術的Penryn雙核處理器
· 正文
在迅馳4平臺發布八個月之後的今天,名為Santa Rosa Refresh的「迅馳4.5」平臺正式發布。正如人們之前預料的那樣,它在保持晶片組和無線模塊等組件保持不變的基礎上,將基於第五代迅馳平臺(Montevina)、代號為Penryn的45納米處理器提前應用到現有平臺當中。
首批上市的Penryn雙核處理器主頻從2.1GHz~2.8GHz不等,我們ZOL筆記本頻道在第一時間拿到了一顆2.4GHz的Core 2 Duo T8300,在Penryn家族中屬於中端主流型號;此外,我們還找到了兩顆現有的65納米處理器T7300(2.0GHz)和T7700(2.4GHz)與之進行對比。通過測試,我們希望找到以下問題的答案:
· 和主頻相同的T7700相比,T8300在哪些應用中會體現出優勢?
· 和千顆採購價格相同的T7300相比,T8300能有多大的效能提升?
· 先進的工藝技術是否能實現更小的發熱量、並延長電池續航時間?
在對Penryn展開全面的測試之前,我們還是先來簡單了解一下它具體都採用了哪些新技術:
· 45納米製造工藝
現時IC製程工藝通常以納米做為度量單位,其實際上是指集成電路中電晶體之間的連接線寬。連接線寬越短,單位面積的晶片上所能夠容納電晶體數量也就越多,其效能及功能亦將隨之增強。和現有的65納米雙核處理器內建2.9億個電晶體相比,採用45納米製程的Penryn雙核處理器擁有多達4.1億個電晶體,而核心面積卻更小,從而有效降低了因「電晶體集成度增加和頻率提升」所帶來的發熱量和功率消耗。
· 新材料:High-k柵介質
出於二氧化矽的易獲取性以及能夠通過壓縮其厚度以持續改善電晶體效能,因此在過往四十餘年的時間中,業內均普遍採用二氧化矽做為製造電晶體柵介質的材料。而在65納米製程工藝下,英特爾公司已經將電晶體二氧化矽柵介質的厚度壓縮至1.2納米,僅與五層原子的厚度相當,基本上達到了這種傳統材料的極限。此時不但使得電晶體在效能增益以及製程提升等方面遭遇瓶頸,過薄的電晶體二氧化矽柵介質亦使得其阻隔上層柵極電流洩漏的能力逐漸降低,導致漏電率大幅攀升。
為了使上述情況得到解決,英特爾公司於45納米Penryn家族處理器中首度引入High-k技術。此種以Hafnium鉿元素為基礎物質的新型材料不但擁有良好的絕緣性,且比傳統二氧化矽柵介質更為厚實,能夠進一步控制電晶體的漏電率。
45納米新型介質(右)與傳統材料(左)的比較
High-k柵介質與Metal Gate柵極的引入能夠使得電晶體漏電率較之傳統材料降低10倍以上,與65nm製程工藝相比能夠在相同耗能下提升20%的時鐘頻率、亦或是在相同時鐘頻率下擁有更低的耗能。45納米晶片每秒鐘能夠進行約三千億次的開關動作,在以銅與low-k材料搭配組成的內部連接線的作用下,晶片開關速度能夠提升20%且耗電量降低30%。此外,所有將於今年生產的45納米以及65納米處理器都將採用100%無鉛工藝製造。
· SSE4多媒體指令集
而Intel公司真正嚴格意義上的第五代多媒體指令集——Streaming SIMD Extension 4(SSE4)被視為是繼2001年的SSE2之後最為重要的多媒體指令集改進。除擴展Intel 64位指令外,還新增對於影像編輯、視訊編碼、三維渲染以及遊戲應用等方面的指令,使得處理器的效能受益性更為廣泛。
SSE4將進一步提升處理器的多媒體應用效能
第五代SSE4多媒體指令集將分為SSE4.1以及SSE4.2兩個版本,其中SSE4.1版本將首度於45納米Penryn家族處理器中出現,共增加了47條新的指令。當然,指令集是否能發揮效用還需要應用軟體的支持,據了解,目前已有總共21項的目標應用向英特爾公司承諾將提供對SSE4多媒體指令集的支持,另外還有100家以上的獨立軟體開發商為英特爾公司設計程序,SSE4多媒體指令集以及多核心應用的前景將會十分廣闊。
· 現有技術得以改進
此外,Penryn還加入了Enhanced Dynamic Acceleration Technology(增強型動態加速技術),該技術可以在單任務環境下對工作核心進行自動超頻,以獲得更高的處理效能,並且在現有技術基礎上有所改進。
功耗控制方面,Penryn處理器增加了C6模式,相對於Merom所支持的Enhanced Deeper Sleep(C4e)模式,Penryn的C6模式可以進一步降低一級緩存的供給電壓(甚至關閉一級緩存),這意味著當筆記本處於睡眠/休眠狀態時會更為節能。
45納米移動處理器加入C6電源管理模式
換句話說,如果我們在一段時間內不使用筆記本的話,可以不用關機、只須將頂蓋扣合令其進入睡眠或休眠狀態即可,憑藉45納米處理器出色的功耗控制技術,普通電池容量即可輕鬆維持十幾甚至幾十個小時的睡眠待機時間。而節省下來的開關機時間,對那些工作繁忙的商務人士來說還是很有價值的。
此外,45納米Penryn處理器的新特性還包括「快速Radix-16除法器」(加速浮點以及整數的除法運算速度)、「超級Shuffle引擎」(使多媒體指令運算更具效率)和「分裂負荷緩存增強」等等。
需要說明的是,Penryn採用的是改進型酷睿微架構,原有的「超寬動態執行單元」在保持四路並行解碼的基礎上,將流水線長度由目前的14級拓展到16級,這讓它可以輕易工作在更高的頻率上。相對於奔騰4時期長達31級流水線長度而言,本次流水線長度僅僅增加了2級,就將主頻範圍從1.6~2.4GHz提升至2.0~2.8GHz,效能提升顯著,綜合來看還是利大於弊的。
· 首批上市的Penryn處理器規格
據了解,Montevina平臺的Penryn處理器分為三種類型,包括四核心的Penryn-QC(Quad Core)、雙核心的Penryn-DC(Dual Core)/6M和Penryn-DC/3M,以及單核心的Penryn-SC(Single Core)。其中Penryn-DC系列將會出現在Santa Rosa Refresh平臺之上。另外,Celeron這一品牌仍有可能保留並面向入門級消費類市場。
其中,Penryn-QC採用雙晶片(2×2)設計,二級緩存容量高達12MB,它的功耗也達到驚人的45瓦,主要針對17英寸以上,不追求移動性的發燒級遊戲筆記本;Penryn-DC則為6MB二級緩存版的雙核處理器,主攻高端和主流市場;而Penryn-DC/3M雖然也是雙核結構,但它的二級緩存只有3MB,針對主流輕薄機型;至於單核心的Penryn-SC,二級緩存只有2MB,面向低端輕薄和超便攜領域。
部分Penryn雙核處理器的型號及主要參數 | ||||
2008年一月發布 | ||||
處理器型號 | 核心頻率 | 二級緩存 | 前端總線 | 對應平臺 |
Intel Core 2 Duo T8100 | 2.10GHz | 3MB | 800MHz | Santa Rosa Refresh |
Intel Core 2 Duo T8300 | 2.40GHz | 3MB | 800MHz | |
Intel Core 2 Duo T9300 | 2.50GHz | 6MB | 800MHz | |
Intel Core 2 Duo T9500 | 2.60GHz | 6MB | 800MHz | |
Intel Core 2 Extreme X9000 | 2.80GHz | 6MB | 800MHz | |
2008年中期發布 | ||||
未知,筆者推測 T8200 | 2.13GHz | 3MB | 1066MHz | Montevina TDP 25W |
未知,筆者推測 T8400 | 2.40GHz | 3MB | 1066MHz | |
未知,筆者推測 T8500 | 2.53GHz | 3MB | 1066MHz | |
未知,筆者推測 T9400 | 2.53GHz | 6MB | 1066MHz | Montevina TDP 35W |
未知,筆者推測 T9600 | 2.80GHz | 6MB | 1066MHz | |
未知,筆者推測 T9800 | 3.06GHz | 6MB | 1066MHz |
本次推出的Penryn處理器的TDP功耗和現有的Merom處理器相同(都為35W),但在實際應用中,Penryn將會憑藉更為先進的45nm製程和電源管理技術贏得更長的電池續航時間。而在08年中期發布的Montevina平臺中,英特爾還會推出TDP功耗僅為25W的Penryn處理器。
搭載了T8300處理器的迅馳4.5筆記本
英特爾公司本次共發布了五款800MHz前端總線的Penryn雙核處理器,主頻從2.1GHz至2.8GHz不等,其中搭配3MB二級緩存的型號屬於T8000系列,搭配6MB二級緩存的屬於T9000系列,其中頂級型號則會被命名為Extreme X9000,面向追求極致性能的高端遊戲玩家。
取下風扇和散熱銅管,即看到處理器等核心部件
正如迅馳4平臺的Merom處理器將前端總線從667MHz提升至800MHz一樣,將於08年中期發布的、基於Montevina平臺的Penryn處理器會將前端總線進一步提升至1066MHz,同時沿用Socket P接口。目前我們還不清楚這些處理器的具體型號,不過筆者根據英特爾以往的命名習慣對它們的型號進行了推測,供大家參考。
終於看到了傳說中的Core 2 Duo T8300
從Penryn處理器的規格當中,我們發現一個有趣的現象,那就是英特爾將首次加入0.5倍頻的遞進方式,比如Core 2 Duo T8100(2100MHz主頻÷200MHz外頻=10.5倍頻)。當然,倍頻是否為整數對處理器的性能並沒有任何影響,這僅僅是因為隨著處理器外頻的提升(最新的Penryn已達266MHz),倍頻為1的遞增已經顯得跨度太大了些,將會導致產品線分布過於鬆散,因此引入0.5倍頻技術也是當務之急。這也是筆者推測2.53MHz主頻、3MB二級緩存那顆處理器型號為T8500(而不是T8600)的主要依據。
· 處理器對比 測試方法介紹
正如我們在前面提到的,Montevina平臺的Penryn-DC/3M的TDP功耗將會只有25W,比目前Merom處理器的35W降低了近30%。考慮到Penryn處理器擁有更為先進節能的電源管理技術,相信Montevina平臺中採用Penryn-DC/3M處理器的筆記本電腦將會獲得更長的電池續航時間。
回顧最近兩代迅馳平臺處理器的推廣歷程,我們不難發現:以T2350、T5200、T5450為代表的這類「降頻版」處理器佔據了相當大的市場份額,它們的好處顯而易見——降低外頻的同時增加倍頻,使得同頻率下的實際性能並沒有明顯降低,而價格卻便宜了不少。
Penryn處理器同樣基於Socket P接口
因此我們幾乎可以斷定的是,今年無論是Santa Rosa Refresh平臺、還是Montevina平臺,都會及時推出相應地降頻版處理器,來滿足那些追求性價比的消費者的需求,同時也加快新平臺的普及步伐。有消息稱,Penryn將在今年第三季度前後佔據英特爾移動CPU出貨量的47%,其中Santa Rosa Refresh平臺28%、Montevina平臺19%,另外53%當中有34%是Santa Rosa平臺的Merom、19%是Napa Refresh平臺的Merom。
45納米處理器的核心面積減小了約40%
在將送測樣機進行簡單拆解後,我們發現這顆基於45納米技術的Core 2 Duo T8300處理器沿用了現有的Socket P接口,但遺憾的是,由於主板電路同時也需要稍加改進,將導致現有的965平臺用戶無法自行將處理器升級為Penryn,否則將出現各種兼容性問題。
電容少,說明電晶體集成度大幅提升,佔用空間更小
通過以上圖片我們不難看出,得益於45納米製程,新的Penryn處理器擁有了更小的核心面積和更高的電晶體集成度。這意味著製造成本的降低、功耗和發熱量的減少——也就是說,基於新平臺的筆記本使用起來更為涼爽、電池續航時間也將會更長。
T8300參數及SuperPI測試成績:20.561秒
在測試中我們發現,目前的CPU-Z 1.42已經可以很好地識別這顆Core 2 Duo T8300,從各項參數來看,它和現有65納米處理器的主要區別在於「代號、工藝、核心電壓、指令集和二級緩存」幾個方面。
T7700參數及SuperPI測試成績:21.341秒
根據我們的測試經驗,名為Penryn的改進型酷睿微架構將會提升處理器在某些應用中的效能、45納米製造工藝能夠帶來更低的功耗和更長的續航時間、SSE4.1指令集將會顯著提升處理器的視頻編碼能力、而3MB的二級緩存和現有中端處理器的2MB相比也有著50%的提升幅度。
測試平臺 | ||
處理器 | Core 2 Duo T8300(Penryn 2.4GHz 3MB 800MHz) | |
Core 2 Duo T7700(Merom 2.4GHz 4MB 800MHz) | ||
Core 2 Duo T7300(Merom 2.0GHz 4MB 800MHz) | ||
晶片組 | Intel Crestline PM965 + ICH8-ME | |
內存 | Hyundai 2 × 1GB DDR2-667(5-5-5-15) | |
硬碟 | Hitachi 160GB 5400RPM SATA 8MB | |
顯示晶片 | NVIDIA GeForce 8400M GS(128MB) | |
液晶屏 | 14.1'' WXGA(1280×800) | |
電池 | 53.28Wh(11.1V 4800mAh)6 Cell | |
測試項目 | ||
基準效能 | PCmark05 | PCmark05-CPU |
3Dmark06 | 3Dmark06-CPU | |
渲染及編碼 | Cinebench R10 | MainConcept H.264 |
XMPEG + DviX | TMPGEnc 4.0 | |
3D遊戲效能 | PES 2008 | Need For Speed 11 |
溫度及續航 | Everest 4.20 | BatteryMark 4.0.1 |
下面,我們就在統一的平臺下,對這三款處理器展開全面的測試,從而獲得本文開頭那三個問題的答案。
· 基準效能測試:略有提升
首先,我們採用大家最為熟悉的兩款Futuremark軟體——PCmark05和3Dmark05來測試這三款處理器的基準運算效能。
PCMark05是Futuremark公司推出的性能測試軟體,可以用來測試系統整體性能以及CPU、內存、磁碟和2D圖形等子系統性能。它包含三個多任務測試項目(第一個項目是文件壓縮和文件加密,第二個項目是文件解壓縮和圖像處理,第三個項目是掃描病毒和語法檢查)以及Web頁面處理、音頻解碼、視頻解碼等單線程測試項目。最終結果也是由各分項成績加權而來的相對得分,數值越高說明系統的整體性能越出色。
3Dmark06測試場景
自1998年發布第一款3Dmark圖形測試軟體至今,3Dmark已經逐漸成長為一款最為普及的3D圖形卡性能基準測試軟體。3Dmark的一系列版本以簡單清晰的操作界面和公正準確的3D圖形測試流程贏得了越來越多人的喜愛。3Dmark06主要使用最新一代遊戲技術衡量DirectX 9級別的3D硬體。
基準效能測試:得分越高越好
從本環節的測試成績來看,T8300相對於同頻率的T7700並沒有體現出明顯優勢,這主要是PCmark05和3Dmark的CPU子項目測試更看重處理器主頻的緣故。不過和價格相近的T7300相比,T8300無疑更具性價比。
不過在我們的日常應用中,僅有少數軟體進行的是單純的浮點運算,更多的還是會依賴處理器的圖形渲染及視頻編碼等效能,下面我們就針對這些常見的應用進行測試。
· 圖形渲染測試:有一定提升
Cinebench是業界公認的基準測試軟體,在國內外主流媒體的多數系統性能測試中都能看到它的身影。它使用該公司針對電影電視行業開發的Cinema 4D特效軟體引擎,可以測試CPU和顯卡的性能。
近日Maxon公司推出了Cinebench的最新R10版,相對於之前的9.x版,公司宣稱R10版更能榨乾系統的最後一點潛能,準確體現系統性能指標。Cinebench R10支持Windows XP和Vista的X86/X64系統,以及PowerPC和Intel架構Mac平臺,最高支持16個處理器核心。
Cinebench R10軟體界面
測試包括兩項,分別針對處理器和顯卡的性能指標。第一項測試純粹使用CPU渲染一張高精度的3D場景畫面,在單處理器單線程下只運行一次,如果系統有多個處理器核心或支持多線程,則第一次只使用一個線程,第二次運行使用全部處理器核心和線程。第二項測試則針對顯卡的OpenGL性能。
圖形渲染測試:得分越高越好
測試成績表明,相對於同頻率的T7700,T8300在圖形渲染方面的效能提升在9%左右,同時比價格相同的T7300強約30%。這意味著對圖形工作站用戶和部分遊戲玩家而言,45納米處理器確實能夠帶來一定的效能提升。
· 視頻編碼測試:效能提升顯著
XMPEG是FlaskMPEG的修改版,是一個非常好用的視頻製作工具,相比於VirtualDub,它除了支持MPEG2的解壓縮之外,穩定性也高一些,在編碼中的處理功能還是很強大的。因為和VirtualDub重複的功能不多,所以兩者可以說是相得益彰。
TMPGEnc是一套高畫質視頻編碼轉換工具軟體,支持VCD、SVCD、DVD以及所有主流媒體格式,而且還提供對高清晰度視頻格式的支持。其最新版本 4.0 Xpress 在保證原有的高質量視頻轉換品質的前提下,對新近推出的Intel和AMD處理器進行了代碼優化,支持最新的多媒體擴展指令,令其在提高視頻轉換質量的情況下大大加快了視頻轉換的速度。
TMPGEnc 4.0等軟體已經能夠支持SSE4指令集
同時,TMPGEnc軟體在提供各類視頻格式的標準編碼設置外還提供了各種自定義設置,加強了編碼的靈活性。
視頻編碼測試:用時越短越好
在本環節測試中,擁有SSE4多媒體指令集的45納米處理器表現出巨大的領先優勢,在兩款測試軟體中分別有著顯著的效能提升。如果您經常需要對視頻文件進行編輯和處理,那麼45納米處理器可能會為您節省一半以上的時間,令您的工作大幅提升。
· 遊戲效能測試:略有提升
儘管現在對3D遊戲效能影響最顯著的是顯卡,但處理器的作用同樣不容忽視。下面我們就來看看集成了種種新技術的Penryn處理器是否能夠帶來遊戲效能的提升。
由於筆記本顯卡的仍然無法與臺式機相提並論,因此我們選擇了兩款時下比較熱門的主流3D遊戲對其進行測試。其中,PES2008作為PES(實況)系列的最新作品,在畫質更為精細的同時、對硬體的要求也大幅提升,主流雙核處理器和8400M GS的配置也只能在1280×800中等畫質下才能流暢運行,但它的魅力還是會吸引很大一部分玩家投入資金來升級自己的遊戲平臺。
兩款3D遊戲測試
和PES2008相比,最新款的Need For Speed(極品飛車)遊戲對硬體的要求則更為苛刻,但其炫麗逼真的遊戲場景和極速飛馳的感受,同樣令人難以抗拒。對筆記本用戶而言,配置高端顯卡的產品往往價格不菲、而且發熱量和耗電量的問題也比較突出,那麼新一代45納米移動處理器是否能夠在一定程度上提升其遊戲效能呢?
遊戲效能測試:幀數越高越好
測試結果表明,在相同主頻的情況下,45納米處理器帶來的遊戲效能提升十分有限,換句話說,此時平臺的性能瓶頸在於顯卡。不過和價格相同的T7300相比,T8300的優勢還是十分明顯的,大約有10%左右的效能提升。
· 溫度及續航時間測試:有一定進步
相信大家都很關心:採用45納米製造工藝和Penryn處理器是否會具備更少的發熱量,從而使筆記本在運行時更為安靜涼爽?下面我們就通過實際測試來驗證。
我們的測試方法是利用Everest軟體中的溫度監控功能,分別記錄它在閒置30分鐘後、以及全速運行WinRAR 30分鐘後的溫度數據。測試結果數值越低說明處理器的發熱量越小。
溫度監控測試:數值越低越好
測試結果表明,基於45納米製程的T8300確實有著更小的發熱量,溫度比主頻相同的T7700降低了10%左右;和主頻僅為2.0GHz的T7300相比也仍然有一定優勢。看來當筆記本採用45納米處理器之後,用戶在操作時確實會稍感涼爽一些。
續航時間測試:用時越長越好
此外,我們還分別對三款處理器進行了電池續航時間測試。儘管它們的TDP功耗同為35W,但從測試結果來看,T8300的續航時間還是稍稍長一些。這主要是由於45納米處理器電晶體的開關耗電量減少30%所致。由於測試機型採用了獨立顯卡,因此續航時間相對較短,根據我們的測試經驗,倘若將顯卡換成Intel GMA X3100集成顯示核心,其續航時間通常會在三小時以上。
另外,正如我們前面提到的,由於C6電源管理模式的引入,使得45納米處理器在系統處於休眠狀態時能夠保持更低的耗電量,從而獲得更長的待機時間,我們在一段時間內如果不用筆記本,甚至無須關機,僅僅將頂蓋閉合即可。我們在測試中發現,在幾個小時的休眠時間內,其電池電量消耗幾乎可以忽略不計。
· 測試成績匯總:Penryn究竟帶來了什麼?
通過以上測試我們不難發現,以Core 2 Duo T8300為代表的45納米Penryn處理器憑藉全新的SSE4多媒體指令集,在視頻編碼相關的應用中的效能提升最為顯著,和同主頻的T7700相比,其提升幅度也有30%~70%不等。這對那些高清電影愛好者、視頻後期編輯處理工作者來說,無疑能夠大幅提高他們的工作效率。
得益於先進的45納米製造工藝和更低的電壓,使得Penryn處理器擁有更低的發熱量和平均功耗,從而令筆記本在使用中更為涼爽、電池續航時間更長。儘管從本次測試數據來看,這一優勢並不算很明顯,但我們相信在OEM廠商的不斷努力下,45納米技術的優勢將得到更為充分的體現。
T8300相對於T7700效能提升幅度一覽
此外,其它一些新技術(如「快速Radix-16除法器、超級Shuffle引擎、分裂負荷緩存增強」)的加入也令Penryn處理器在各類日常應用中表現出更高的執行效率,在基準效能、圖形渲染和3D遊戲效能等方面都有著不同程度的提升。
值得一提的是,作為Penryn家族的中端產品,T8300的千顆採購價格僅僅和現有的T7300相當,這意味著迅馳4.5平臺筆記本都將有著出色的性價比。但是,部分消費者或許不會現在就將45納米處理器收入囊中,這是因為在幾個月之後,名為Montevina的第五代迅馳平臺就將正式發布。
2008年中期,迅馳5平臺正式發布
據了解,迅馳5將採用全新的主板晶片組Cantiga,其中的GM版本將集成更為優秀的圖形晶片,遊戲效能和高清解碼能力都有明顯進步;此外,Cantiga還將對DDR3內存提供支持。而全新的無線模塊和迅盤2.0等組件也令我們對Montevina充滿期待(點擊這裡了解更多)。
迅馳4、迅馳4.5、迅馳5,英特爾移動平臺的更新換代速度令人眼花繚亂,作為一名普通消費者,我們應當如何選擇呢?筆者認為,如果您僅僅需要基本的網頁瀏覽、影音娛樂和休閒類遊戲應用,那麼迅馳4或同時期的入門級平臺顯然更具有性價比;反之,如果您需要強勁的系統性能來在最短的時間內處理各類繁重的工作(尤其是視頻編碼方面的應用),那麼最新的45納米處理器無疑會大大提高您的工作效率。總之,我們還是應該根據自己的實際需求出發,選擇最適合自己的產品。