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英特尔10nm NUC NUC8i3CYS评测

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橙黄鼠标 发表于 2018-9-25 17:48 | 显示全部楼层 |阅读模式
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本帖最后由 橙黄鼠标 于 2018-9-25 17:51 编辑

前言

因为英特尔的10nm工艺进度缓慢,迟迟无法解决良品率和产能问题,导致10nm工艺多次跳票,至今仍未推出正式的桌面或服务器产品。

也许是为了试水10nm工艺,英特尔在去年5月低调推出i3 8121U处理器,从命名上看这是一款第八代酷睿处理器,但实则它是首个10nm工艺 Cannon Lake-U处理器,拥有双核四线程规格,基础频率2.2GHz,加速频率3.2GHz,TDP 15W,增加AVX512、SHA指令集,BGA封装移动处理器。另外,比较神奇的是这款i3 8121U是没有核显或核显被屏蔽的设计,需要搭配额外的独显使用,有外媒推测这或许是10nm工艺良品率较低导致的。



这款10nm工艺的i3 8121U处理器除了会用在联想IdeaPad 330笔记本上,就只有NUC上会有,我们今天评测的NUC8i3CYS就是搭载i3 8121U处理器的NUC,板载8GB/4GB LPDDR4内存,配备北极星架构的Radeon RX 540显卡、1TB 机械硬盘,有M.2安装插槽,支持最大32Gb/s速率,可额外添加M.2接口固态硬盘。

另外我们评测的这款产品目前还是工程样品,所以外包装比较简略,正式版包装不会是单调的黄色牛皮纸盒。


概览

NUC8i3CYS共有两个可选配置,只有内存容量有区别,一个是4GB,一个是8GB,均为板载内存,双通道LPDDR4 2400MHz规格,无法更换或添加。处理器是i3 8121U,双核四线程配置,基础频率2.2GHz,单核睿频可达3.2GHz,TDP 15W;显卡为Radeon RX 540,8个CUs单元,512个流处理器,核心频率1124MHz,2GB 64bit GDDR5显存,配备1TB机械硬盘,有线网卡为英特尔千兆网卡i219-V,无线网卡为英特尔的无线千兆网卡intel Wireless AC 9260,支持802.11 AC Wave标准,最高速率可达1.73Gbps,集成蓝牙5.0。



前置面板接口,从右边往左数是电源键(带电源指示灯,常亮为开机,闪烁为休眠),3.5mm音频接口、两个USB 3.0接口(黄色支持1.5A快充)和黄色硬盘灯。



两侧是NUC的进风口,其中左侧配备一个SDXC SD卡读卡器,下方是一个防盗锁接口,普通消费者无需理会,NUC8i3CYS的进风冲网孔面积比上一代要大得多,能提高散热器的散热效率。



背部接口,从左到右数分别是HDMI 2.0a接口2、USB 3.0接口 x 2、电源接口(19V x 4.74A=90W)、HDMI 2.0a接口1、RJ45网络接口。此处同时还是NUC涡轮散热器的出风口,从两侧进风,从背部出风。



底部四个防滑脚垫,同时中心位置是固定螺丝,拧开后拆装机械硬盘和M.2硬盘。



附件包括电源适配器、VESA壁挂板、固定螺丝包和小型螺丝刀,电源适配器可提供最大19V x 4.74A=90W的输出功率。


细节介绍与拆解

NUC8i3CYS的定位是MiniPC,长度和宽度都在100mm出头的样子,高度仅有51mm,放在桌子上大概不会比一个鼠标更占地方,同时NUC也支持VESA孔位,安装在显示器背部或者挂在墙壁上都是可以的。



NUC的外观是非常简洁的设计,顶部是黑色镜面烤漆,主体铁灰色,两侧冲网孔进风,背部冲网孔出风,前面板和后面板为I/O输出/输出接口以及电源键。



拧开底部螺丝后,注意不要用力扯出来,容易损坏连接机械硬盘的排线,慢慢提出来即可(图中M.2 SSD并非标配,仅供展示)。



拆下来的底盖同时也是2.5寸硬盘支架,可以自行更换硬盘,如换上额外的SATA 2.5寸 SSD,旁边的灰色横条是NUC里的M.2硬盘导热贴,通过导热贴将热量导到硬盘架上进行辅助散热。



主板部分靠左边是M.2硬盘位,可支持最大2280规格的M.2硬盘,支持PCIe 3.0 x 4 32Gbps速率以及SATA 6.0 Gb/s速率。这款NUC只有M.2硬盘和SATA硬盘支持用户自行更换,其他部分均为固定配置。



主板下方是散热系统,和其他NUC、笔记本一样,采用涡轮风扇、纯铜底座设计,配备两条热管,在热管尾端连接散热鳍片,吹向NUC的背部出风口,虽然NUC的散热鳍片比较小,但加上涡轮散热的转速也足够i3 8121U+RX 540使用了。



我们进一步进行拆解,将主板拆出来给大家看看,位于M.2硬盘位下方的三个芯片分别是内存和显存芯片,Skynix海力士的是LPDDR4颗粒,编号为H9HCNNNBKUMLHRNME;Samsung三星的是GDDR5显存,编号为K4G80325FB-HC28。



根据海力士的Part Numbering,H9HCNNNBKUMLHRNME是一颗单颗2GB、双通道的LPDDR4内存颗粒,内部集成了两颗DDR4 Die,每个Die 16bit,可单颗颗粒和CPU的双通道进行交互,这也是LPDDR4的优势之一,而i3 8121U也成为首个支持LPDDR4的处理器,未来的CannonLake正式版也会同样支持LPDDR4内存,换句话说CannonLake的笔记本使用LPDDR4内存会成为常态。



LPDDR4在结构上借鉴了闪存堆叠的容量优势,和以往的DRAM内存不同,LPDDR4可做到单颗颗粒实现双通道多Die堆叠的设计,由此可实现更大容量、更少芯片的设计方案。例如4Die 2 Channels的方案就能实现单颗4GB 双通道的LPDDR4内存,两颗内存颗粒就能满足8GB的内存需求,四颗内存颗粒就能实现16GB的内存需求,能更加节省PCB的空间,把笔记本、NUC、MiniPC做得更小、更薄。



Samsung K4G80325FB-HC28是单颗1GB 7Gbps的显存颗粒,共有两颗,所以是2GB的显存。



背面也有两颗内存芯片和一颗显存芯片,结合我们之前的资料,可以确定NUC8i3CYS配备双通道 8GB DDR4 2400MHz内存,RX 540显卡配备2GB GDDR5显存。



图中这个芯片就是这次的主角i3 8121U+Coffee Lake-U PCH芯片了,红色框中小的才是CPU芯片,蓝色框中大的是PCH芯片。



Radeon RX 540独立显卡,配备2GB GDDR5显存,64-bit位宽,512个流处理器。



供电上,RX 540显卡采用2相供电设计,PWM芯片为RT3662AC 2+1相PWM芯片,使用其中2相,每相一颗Fairchild 5018SG上下桥一体封装MOSFET,在Vgs=10V时内阻分别为5.0毫欧和1.6毫欧;i3 8121U+PCH部分采用2+1相供电设计,PWM芯片为NPC81210 2+1相PWM芯片,使用其中2相为CPU供电,使用其中1相为PCH供电,每相一颗VISHAY SIZ980DT上下桥一体封装MOSFET,在Vgs=10V时内阻分别为6.7毫欧和1.6毫欧。



有线网卡是intel WG219V千兆网卡。



无线网卡是intel Wireless-AC 9560,支持802.11 AC Wave标准,最高速率可达1.73Gbps,集成蓝牙5.0。



板载Codec为ALC233,这应该是一颗专门为intel定制的Codec,并未公布在官网零售产品上。


测试平台及硬件识别信息
测试平台:
处理器:Intel Core i3 8121U(全核睿频3.1GHz)
主板:intel NUC8CYB ID5A04 CoffeeLake-U PCH
内存:DDR4 8GB 2400MHz
显卡:Radeon RX 540
硬盘:Samsung 960 PRO
电源:90W AC Adapter
室温:26度

CPU-Z不能完全正确识别i3 8121U的信息,纳米制程部分没有显示,核心代号显示为Skylake,但处理器名字识别为Intel Cannon Lake,这个NUC是工程样品,所以处理器识别为ES很正常,指令集部分显示支持AVX512/FMA3/SHA指令;内存部分因为LPDDR4的特殊性,CPU-Z无法正确识别,仅能认出容量为8GB,AIDA64的AIDA64 CPUID可以识别出为双通道DDR4 8GB 2400内存,并且核显为未激活状态;显卡部分可正确识别为RX 540显卡,核心频率1124MHz,512流处理器,2GB GDDR5显存。



AIDA 64 CPUID可以识别出更多信息,但内存时序部分一直在14-10-10-28和24-22-22-51之间跳动,不能正确识别。


游戏性能及数据分析

Radeon RX 540是Polaris北极星核心,拥有512个流处理器、2GB 64bit GDDR5显存,AMD Ryzen 3 2200G的核显是Vega 8织女星核心,同样拥有512个流处理器,共享显存。从我们的测试中可以看到RX 540的图形性能基本和Vega 8差不多,大概还要好10%左右,但因为i3 8121U是一颗双核四线程15W的处理器,处理器性能明显不如四核四线程65W的Ryzen 3 2200G,在一些比较吃处理器的测试中就拖了后腿,最终成绩不如Ryzen 3 2200G。

功耗上,因为i3 8121U和Ryzen 3 2200G都是不能分开测试功耗的芯片,所以两者都是整机功耗,跑3DMark FireStrike时i3 8121U的功耗在50W左右,Ryzen 3 2200G会达到80W左右, TDP 15W的处理器功耗还是要低一点的。


处理器性能及AVX512性能测试

处理器性能的测试我们选择了intel Pentium G4560来进行对比,和i3 8121U一样,G4560也是一颗双核四线程处理器,但频率会稍高一些达到3.5GHz,三缓要比i3 8121U少1MB,为3MB L3设计。

从我们的测试中可以看到,i3 8121U的处理器性能和G4560的差距基本在10%-20%之间,单线程性能因为核心频率不如G4560,差了10%左右,多线程性能则差了13%-17%,内存性能因为i3 8121U标配DDR4 2400MHz内存,所以性能要优于G4560的 DDR4 2133MHz。

L1的缓存速度是我们重点要说的部分,i3 8121U的L1缓存带宽高达771GB/s,实际上是约等于两个核心以512bit吞吐量取得的峰值数,即(512bit x 2/8)x 3.1GHz x2得到的带宽数,而G4560因为AVX指令完全被砍,L1的缓存速度表现相比七代i3的双核处理器还要更差,一个有AVX-512加持,一个AVX指令被砍,所以L1缓存速度就差了254%左右。



AVX-512单元支持整数和浮点运算,完整版的AVX-512可以实现双发射的512FMA浮点运算,也就是(2 x 256 bit)+(1 x 512bit)的双发射单元,理论单精度浮点性能64FLOPs,双精度浮点性能32FLOPs,比只支持AVX2&FMA的Haswell/Broadwell性能提升一倍。



表格中的CannonLake标明有双发射AVX 512单元,但通过我们的实测,CannonLake-U i3 8121U仅有半吞吐的(2 x 256bit)AVX 512单元,并没有独立的AV512bit单元,这点从SkylakePurley的浮点吞吐测试可以看出。

在去年推出的SkyLake-X也就是i9平台中包含有完整的双发射AVX-512单元,也是英特尔首次将完整的AVX512单元下放到消费级平台中。而10nm Cannon Lake则更牛批,因为从未来的定位看,CannonLake是对标现在的酷睿处理器,也就是LGA115x的主流平台,换句话说主流平台的CannonLake-S也将获得AVX512单元的支持,不过目前无法确定的是CannonLake-S平台获得的是完整的双发射AVX512单元还是像i3 8121U一样的半吞吐AVX512单元。



AVX 512指令集由独立的指令集组成,并且经过多次拓展,Cannnon Lake是比较后推出的产品,所以指令集上还得到了后续的IFMA、VBMI的支持,这也是Skyalek Core-X所没有的指令集,其中ER和PF只有Knights Landing HPC高性能计算机支持,4VNNIW、4FMAPS更是用以支持深度学习运算的指令集,不会下放到消费级平台。




我们再来看看SiSoftware Sandra的基准测试,Sandra在2017年就已经加入AVX512的支持,也是目前唯一一个比较正式的AVX512基准测试,可以看到i3 8121U通过AVX512的加持,在跑SiSoftware Sandra的科学运算、解密和图像处理时,吞吐量几乎能赶上只有AVX 2的i7 6700处理器。

最后看到功耗部分,作为10nm的试水产品,i3 8121U的功耗表现实在一般般,待机在12W左右,看4K视频、玩游戏大约在30W,跑烧机软件、高负载应用在35-45之间,和KabyLake-U的双核15W处理器的功耗表现基本差不多,甚至待机还要再高一些。


储存性能、内存读写及应用综合性能测试

PCMark 8 Creative模式,基本涵盖了日常的浏览网页、照片编辑、视频编解码、轻度游戏等应用,NUC8i3CYS处理器偏弱,加上功耗上的限制,所以得分只有2927分,离台式机的四千多分有一点差距。



LPDDR4 2400MHz的读写速度,时序方面不确定是否正确识别,延迟偏大。



NUC8i3CYS的M.2接口支持最大32Gb/s带宽,跑Samsung 960能发挥出最大性能。



Cinebench R15,主要衡量处理器的渲染计算能力,可作为生产力性能的基准测试,i3 8121U虽然光环很多,但本质上还是一颗双核四线程处理器,在跑单纯的渲染工作时还是比较吃力,得分313/133分,和G4560差不多。



国际象棋,衡量处理器的运算能力,得分6253分。



7-ZIP,衡量处理器的压缩运算能力,得分9902分。



X264 FHD BENCHMARK,衡量处理器的浮点运算能力以及视频的解码、转码能力,得分11.18FPS。


压力测试、功耗与热成像图

我们使用AIDA64 FPU进行负载测试以获得最大的处理器发热量,可以看到NUC8i3CYS的散热鳍片虽然规模比较小,但是散热性能还是不错的,核心平均温度基本没超过80度,我们测试的室温环境是26度,如果在冬天使用,温度应该会更低一些。



我们同时也进行了CPU+GPU的双负载测试,这时候NUC的整机功耗会达到70W以上,作为为热设计功耗15W散热的散热器,早给70W以上的CPU+GPU进行散热时会显得比较捉急,这时候处理器的温度也会达到95度左右的核心平均温度,最高温度达到99度,接近TJmax的上限,处理器睿频也降低至2.4GHz。不过在日常的使用中,几乎没可能达到这个负载程度,即使是转码、渲染、3D游戏等应用,也只有30W-40W左右的压力水平,NUC8i3CYS的散热还是可以扛得住的。



烤机时的热像成图,左边图1为CPU单负载,中间为CPU+GPU双负载,可以看到因为NUC8i3CYS的散热冲网孔面积有所增加,不管是进风口还是出风口面积都变大不少,所以即使运行CPU+GPU的双负载测试,积热现象也不明显,只是散热功率跟不上了,散热鳍片比较热,而从顶部的热量分布看基本是两边进风,热量递减的状态。


总结
英特尔NUC8i3CYS是英特尔推出的Crimson Canyon NUC miniPC,机身体积延续113mm x 118mm的小巧机身设计,外形简约,顶部采用钢琴烤漆涂层,主机主体为铁灰色设计,前后I/O面板有USB3.0接口、音频输入/输出接口、HDMI接口、RJ45网络接口,内部支持32Gbps速率的M.2接口和6Gb/s速率的SATA接口,满足用户需求,底部支持VESA壁挂孔位,可轻松安装于显示器背部或墙壁上。

性能上,NUC8i3CYS搭载i3 8121U处理器,双核四线程设计,基础频率2.2GHz,单核睿频可达3.2GHz;显卡部分配备RX 540独立显卡,8CUs512流处理器设计,其性能不输于Ryzen 3 2200G的Vega 8核显,可满足入门级网游、单机的需求,用来办公或轻度游戏主机都是不错的选择。

同时,NUC8i3CYS还是一个比较特别的产品,因为它不属于第八代MiniPC NUC Bean Canyon的产品系列,而是单独发布的Crimson Canyon NUC,搭载首颗10nm 处理器i3 8121U,尽管它是一款英特尔的试水产品,但其性能同样不输于第八代Bean Canyon NUC的性能,甚至在图形性能上,RX 540比Iris Plus Graphics 655更有优势一些。

通过我们对i3 8121U的测试,相信读者们也能窥一斑而知全豹,通过i3 8121U的表现推测10nm CannonLake的表现。CannonLake最大的进步除了10nm的工艺提升,就是加入AVX512的支持,我们文章中用了这么多篇幅来去测试AVX512,也是因为他能大大提高处理器的运行效率,其Buff能力丝毫不输于超线程的提升。但是其对性能加成必须是在软件支持的情况下才能有所加成,而现在Windows软件对于AVX512的运用基本为0,类似转码、渲染、加密/解密、数据分析等大吞吐量的应用,AVX512都能起到较好的性能提升,但在实际的应用中,类似Adobe、Maya、Win RAR、7 ZIP等日常使用的软件,都没有加入AVX512的支持,英特尔把原本服务器的先进指令集都下放到消费级中来,甚至还给了完整的双发射512单元,这么良心的彩蛋,软件的支持度却没能跟上英特尔的脚步,这就不能怪英特尔了吧?我经常看到有用户说处理器性能过剩,没有升级处理器的欲望,但实际上真的性能过剩吗?你们没等待过处理器转码、渲染、解压的时间吗?事实上,我们依然有大量的应用能把处理器跑满,只是把处理器在游戏、系统中的表现作为性能衡量标准的用户占大多数,而转码、渲染、解压等应用并不占据这部分用户的大多数时间,所以从性价比考虑这部分的应用会被无视了,但在CannonLake、SkyLake-X中,AVX512却是提升这部分应用效率的大杀器,结果用户却没享受到英特尔彩蛋带来的提升,只因软件的支持度仍然停留在2010年,如果AVX512能像现在的AVX2一样流行,不止停留在转码、渲染、解压等应用,那为用Skylake-X和CannonLake的用户带来的或许是一倍的性能提升。

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暴力SSD 发表于 2018-9-25 22:27 | 显示全部楼层
这么小竟然还有独立显卡。挺好
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七月流火 发表于 2018-9-26 07:29 | 显示全部楼层
说到解压缩,我发现现在7z解压50g+蓝光原盘压缩包,不论是cpu使用率还是硬盘读写速度,都离跑满差了很多,也不知道以后avx512普及了,解压速度能提升多少
wanfeng304 发表于 2018-9-26 08:40 | 显示全部楼层
拿来做4k播放器会不会太奢侈?还可以把路由器和nas的一部分功能放进去。
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SSD考察团 发表于 2018-9-26 09:18 | 显示全部楼层
PCH比CPU大
橙黄鼠标  楼主| 发表于 2018-9-26 11:36 | 显示全部楼层
七月流火 发表于 2018-9-26 07:29
说到解压缩,我发现现在7z解压50g+蓝光原盘压缩包,不论是cpu使用率还是硬盘读写速度,都离跑满差了很多, ...

指望解压软件支持。。有点难
atmosphere 发表于 2018-9-26 16:17 | 显示全部楼层
wanfeng304 发表于 2018-9-26 08:40
拿来做4k播放器会不会太奢侈?还可以把路由器和nas的一部分功能放进去。

不是有无线网卡么。。。自然就可以当路由器
炎夏 发表于 2018-9-27 00:49 | 显示全部楼层
这货多少钱?  
xdd6622 发表于 2018-9-27 08:43 | 显示全部楼层
功耗低不错。。。
武英仲 发表于 2018-9-27 09:40 | 显示全部楼层
第三方出个RYZEN 2500U的NUC
日常使用应该可以吊打这货
CityVen 发表于 2018-9-27 10:23 | 显示全部楼层
xdd6622 发表于 2018-9-27 08:43
功耗低不错。。。

这功耗也不算低吧。。
xdd6622 发表于 2018-9-27 11:38 | 显示全部楼层
CityVen 发表于 2018-9-27 10:23
这功耗也不算低吧。。

待机14W还是不错的

CityVen 发表于 2018-9-28 10:17 | 显示全部楼层
xdd6622 发表于 2018-9-27 11:38
待机14W还是不错的

台式机待机也差不多这水平
sun1a2b3c 发表于 2018-9-29 10:28 | 显示全部楼层
这款哪里有卖?
橙黄鼠标  楼主| 发表于 2018-9-29 20:51 | 显示全部楼层

目前大概还买不到。。。。
txgy 发表于 2018-10-7 15:24 | 显示全部楼层
这个U能不能用XTU降压解锁功耗 鸡血一下?
不记得了 发表于 2018-10-25 09:44 | 显示全部楼层
足够大部分日常应用和简单办公了
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