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借机降频门科普一下处理器能效和降频

这年头大家都怕降频,什么i9降成奔腾,什么Macbook压不住基准频率之类的,其实说难听点,都是无知的表现。

先说点结果18版MBP装i9比i7提升不大,但是绝不会出现不如i7的情况,更不会出现六核不如四核的情况,除非是像首发时候那样调度有bug。而且此规律适用于任何笔记本甚至手机。

处理器生产出来并不都是相同的,有的“体制”好有的“体制”差,区别就在于同样的频率下需要用多少电压才能稳定运行,用的电压低功耗也低,体制就好,俗称“雕”。同样频率下需要高压才能稳定,用的电压也高,体制就差,俗称“雷”。处理器生产出来是雕还是雷基本是随机的不能控制,但是出场的时候可以进行体检,筛选。

体制好的芯片在同样频率下比体质差的芯片就是省电,而且省的电是完全免费的,没有任何性能上的损失。

其实这就是为什么同样的TDP,有的处理器标注的频率就比别的高。比如MBP15寸就有i7 2.2Ghz和i9 2.9Ghz,意思就是说同样45w的功耗,前者可以稳在2.2Ghz,而后者就凭白可以稳在2.9Ghz,这多出来的0.7Ghz完全是免费的性能,不需要任何多余的功耗,只需要你多掏钱。生产的时候Intel直接就筛选了那些大雕来做成了i9,次品就做成了i7。所以说即使是“压不住”的情况,比如说MBP15只能提供50W的散热,无论你是i7还是i9都同样降频,但是i9比如说就可以稳住3.2而i7只能稳住3.0,当然还是i9更快。而且无论这个散热压力有多大,就算你只有20W的散热能力,i9能稳住1.8,i7能稳住1.7,还是i9更快。

无论是否能“压住”,无论散热强弱,同样架构的处理器,基础频率越高的性能越强,电压越低的性能越强。只不过随着散热能力下降,差距会越来越小。

这是一个转自PCWorld的测试,这里横向是跑CB的核心数量。

  • 首先我们可以看到6核心以上基本都是HT带来的性能提升,特别是对于散热牛B的外星人这个提升是很明显的
  • 其次我们可以很明显看到,随着线程数量增加,分数没有任何下降的情况。6核心降频不如4核心是不存在的事情。只不过性能增长的速度是递减的,而且逐渐趋向于散热极限。尽管如此,我们仍然可以推断即使苹果塞进去18个核心,它依然可以比6核心性能更强,核心数量的优势不可能被降频盖过去,只会趋于平衡,也就是说即使你有30个核心,在同等散热条件下,也比6核心高不了多少,但是30核心的处理器成本却要高数十倍甚至上百倍。
  • 这个测视里虽然外星人同样是i9,但是到了4线程的时候才超过苹果。也就是说这个处理器如果只有4个核心关闭HT的话,反而是MBP更强。当然开放的核心多了热量大了MBP就发挥不出那么多性能但是散热更强的外星人却可以,所以可以实现反超。但是无论怎么开放核心,MBP的成绩都不会降低!

所以说没错,散热更差的i9确实不如散热更好的i7,但是不要忘了,如果是同样的散热,依然是i9更强。

无论怎么增加核心数量造成降频,多线程性能不会降低!

无论怎么增加核心数量造成降频,多线程性能不会降低!

无论怎么增加核心数量造成降频,多线程性能不会降低!

同样架构同样核心数量下,性能/功耗的能效比是差不多的,虽然大雕的能效比要凭空高一些,但是一般刚不过单纯的功耗高。


而且所谓的“基准频率”,只是一个衡量功耗的工具,没有任何其他意义!一台笔记本能否压得住“基准频率”没有任何意义!

任何一款处理器的性能要比较合理得表现至少要画一个线性图,其中轴是主频,Y轴是功耗。这条线的起点会是处理器的最低频率的功耗,终点是可以达到的最高频率(一般在5-7Ghz之间),中间过渡基本呈指数关系,在极限频率区域功率上升十分陡峭。

那么请问在这个曲线上哪里才算是“基准频率”?哪里才是一台笔记本应该能压得住的频率?这是一个平缓的过渡没有任何一个位置有什么特殊含义,除了4.X Ghz的部位一般有一个墙,主板不允许频率继续升高。是应该能压得住这个最高频率才算合格么?那么很遗憾除了败家眼的那个什么水冷笔记本,几乎没有任何产品的散热是“合格”的。

如果一台笔记本散热强大,那么处理器就可以稳定在比较靠右的位置,性能也就比散热不那么强的处理器强一些。但是由于这个指数关系,多50%的散带来的性能提升要远远小于50%。但是由于散热能力和散热面积成正比,所以多50%散热能力基本就得多超过50%的厚度。

20年前,处理器基本是固定在一个频率下的,基准频率就是最高频率。后来英特尔提出了酷睿技术,有人说它是自动超频,其实并不是。上述曲线覆盖的区域,没有任何一个区域可以认定为是否为“超频”,至少从物理和电气学角度看是不存在的。当然其实也不存在怎么“降频”,现代处理器性能管理器仅仅是根据目前的温度和功耗分配处理器在曲线上适当的位置工作而已。而且现代处理器如果处于一个散热和供电都基本无限的情况,无论多少个线程它都会直接跑到所谓的最高酷睿速度,比如水冷台式机就是这个情况。

说处理器“超频”或者“降频”就好像说一辆汽车有它“应该”跑的速度,如果驾驶员想减速或者加速,驾驶员就不合格一样。

处理器并不存在它“应该”跑的频率,没有此频率为基准也就不存在什么“超频”或者”降频“,这都是至少过时了10年的老旧观念。根据情况不同,驾驶员可以决定具体开多快,就像性能控制器可以根据情况决定处理器跑在什么频率一样。


所以说,如果你要最大性价比的话,用最少的钱获得最多的性能的话,当然是要给一个处理器提供最大的散热,足够压住它的最高频率。因为处理器的核心面积要远比散热器贵,所以你当然是想要最大限度利用仅有的CPU核心,跑出最高的频率。而像苹果这样花巨资装上i9却只能跑出3Ghz,而最大酷睿有4.8Ghz的CPU,相当于是浪费了处理器38%的潜力,同样的处理器如果装进败家之眼水冷模具里面,能快50%,这都没错。

但是呢,贫穷限制了你的想象力

只有穷人才纠结性价比,能不能发挥仅有芯片的最大潜力。如果你不穷的话这些都不是问题,在家工作不够强力?添一台Mac Pro不就行了么?18核心跑到飞起,有什么问题么?如果买了外星人,背得肩膀痛工作乏力影响创意,出的设计不好影响了名声,那才是真的亏损。

只有当你穷的时候才会纠结你买的车能不能跑上高速路,而有钱人担心的不是车子能不能跑高速,而是跑的时候是否舒适,开出去是否有面子。(极个别赛车手除外)而且很明显我也没有在说富二代,官二代,亿万富翁什么的。在国外随便一个拍婚纱照的摄影师,一小时50-200刀,工作40小时,一周就能买一台高配i9 MBP 15寸,相比之下乞丐版确实能便宜一半但是20小时的工钱,一台速度快10%的机器根本用不了几个月就能赚回本钱,实在是太划算了好不好?

只有当你穷得要攒一年钱才能买台电脑的时候,才会纠结能否用增加厚度和重量等便宜的方式增强性能。只有当你买了笔记本买不起台式机的情况下,才会去纠结笔记本是否能有极致的性能。只有当你的时间一文不值的时候,你才会用自己的时间去仔细研究每一款机器的具体散热能力是多少,哪一款机器的性价比最高。只有当你买不起另外的游戏机(游戏PC或者主机)的时候才会纠结笔记本是否可以持续吃鸡不卡。

否则的话,笔记本显卡不给力?配一台主机上水冷1080Ti不就完了么?深度学习不给力?配一台工作站插6张泰坦V不就完了么?渲染视频不够快?配一台渲染服务器上双路18核智强不就行了么?人出门可以背得动的东西是有限的,而且永远是越轻越好,性能才是第二位的。

所有问题的原罪其实就是因为你的主要用途是在寝室里打游戏,而且只能买一台笔记本,而且还穷。


由上述人士组成的笔电话题另一个常见的观点就是瞬间性能不算性能,GB4太短纯属娱乐,CB也太短纯属娱乐。不能持续跑1小时的都不是“真实”性能。这样观点背后的动机也很明确,因为如果不能维持一小时足够的性能,吃鸡吃了20分钟就开始卡这当然是不行的。

但是这真的是一般用户的需求吗?

玩游戏是一个极为特殊的可以持续满载机器性能的应用,除此之外真的只有渲染视频/3D才能持续满载。而且同时玩游戏还是唯一一个不但要求持续满载还要求持续满足某个性能门槛的应用,其余的挂机渲染即使慢一点也不会影响使用,只影响渲染时间。所以其实对一个笔记本来说,持续性能的唯一用途,就是减少挂机渲染的时间,不能说没用但是多一点少一点真的不是很敏感。只有游戏玩家才对持续性能格外的敏感。

一般的用户拿笔记本干什么?上Facebook,看Youtube,改一改iPhone拍摄的照片加个滤镜,收发Email,图片压缩一下,写个论文,看个PDF。这些应用都对持续性能几乎没有要求,处理器90%以上是空载。

但是

如果你的处理器最高只有2Ghz,这些任务就会显得格外得卡顿。图片加个滤镜如果4Ghz需要0.2秒,那2Ghz就需要0.4秒,从几乎瞬间变成卡了一下,这就是质变。所以如果我的电脑可以维持哪怕0.2秒的4Ghz,就可以从有点卡变成完全不卡,何乐而不为呢?那么有没有这样的电脑呢?12寸超薄Macbook就是这样,持续跑满载只能1.2Ghz,但是瞬间可以加到3.8Ghz,对于上述应用丝般顺滑完全不卡,其实甚至跑个FCP编辑1080p视频都不卡,就是导出视频很慢,持续性能差嘛。

你要说这都不是“真的”性能,你试试最高只能1.2Ghz的处理器能用吗?同样持续性能的情况下为什么不要5秒真男人呢?有了总比没有好怎么可能更差呢?但是到了某些人群的嘴里,5秒真男人反而成了贬义词,好像蛮王少了R反而可以更强而已。

编辑于 2018-08-30