前言
2016年5月底,Intel发烧级平台也过渡到14nm,整个桌面级CPU产品线完成14nm制程的进化。得益于14nm工艺,Intel Broadwell-E/EP的核心数量进一步增加,服务器级的E5-2699V4最多达到22个核心。与此同时,Intel推出了10核心的桌面级Broadwell-E处理器,继5960X之后再一次刷新桌面级处理器规格高度。
Broadwell-E/EP处理器架构
Intel Broadwell-E主要是制程更新,架构上和上代Haswell-E并没有太大区别,接口也没有改变,依旧是LGA2011-3,因此X99主板升级BIOS即可支持Broadwell-E处理器。CPU部分依然是集成了FIVR内部供电,主板供电只负责把电源的12V输入转成1.8V左右的CPU FIVR输入电压,然后再由FIVR分配到CPU内部的各个部分。Broadwell-E处理器继续支持四通道DDR4内存,频率由2133MHz提升到2400MHz,PCIE部分依然是40条PCIE 3.0通道。
这次Broadwell-EP还是一样的推出3个Die,其中LCC Die有2列10个核心,一条环形总线,MCC Die有3列15个核心,HCC Die则有4列24个核心,MCC和HCC都是两条环形总线。和以往一样桌面级只有享受最低端的LCC Die的份,一条环形总线连接四通道的DDR4内存,所以Ring频率可能会对内存性能的发挥有些影响。而最高端的Xeon E5-2699 v4也只是启用了HCC Die的24核心中的22个。从LCC Die Shot来看,Broadwell-E整体设计和之前并没什么不同,10个核心分为两排,一排五个,中间是共享的L3缓存,一共25MB,以及256bit的DDR4四通道内存控制器、40条PCIE Lanes、以及Queue,Home Agent和IO部分。
指令集方面,PCLMULQDQ指令集的吞吐量翻倍,AVX乘法指令集延迟从5个周期减少到3个,并且带来新的指令集ADCX/ADOX,这是整数相关指令集,对非对称加密运算方面有较大的提升。
桌面级Broadwell-E处理器规格一览
这次Intel总共推出四款桌面级Broadwell-E处理器,其中最高端的Core i7 6950X为10核心20线程,基准频率3.0GHz,最大睿频3.5GHz,支持四通道DDR4-2400内存,最大128GB,TDP设计为140W,在频率保持、核心数多2个的情况下TDP和5960X保持不变,千颗批发价格达到1723美元,比5960X上涨了60%。次旗舰6900K基本算是替代5960X的规格,频率3.2/3.7GHz,价格比5960X小涨10%,下面两款6核心的处理器6850K和6800K分别取代5930K和5820K,默认频率虽然有一定提升,但价格也都有小幅上涨。
从Intel这次的定价来分析,6950X当然没得说,规格上的突破,为了信仰多少钱都买买买!6900K,取代5960X也没什么问题;而6850K和6800K就比较尴尬了,6850K和5930K一样冷场的可能性较大,6800K虽然规格上取代了5820K,但价格涨了45刀,加上最近人民币贬值,再考虑到新上市等因素,估计6800K的市场价会比5820K贵人民币500元,对于有意向选购5820K的用户来讲,可能6800K并不一定值得取代5820K。
对于定位来说,Intel在发烧级平台上不断提升核心数量,和主流平台的差距拉得越来越大,从应用层面来说,日常应用对CPU性能过剩、而专业应用对CPU性能渴求的两极分化趋势也越来越明显,Intel也正顺应了这个趋势。所以我认为追求单线程效能的用户不必再考虑发烧级平台,转而面向主流平台比较好。另外按照这个趋势,我认为到10nm的时候,Intel在主流平台上还是会继续坚持四核心的可能性较大。
Intel Core i7-6950X处理器外观赏析
Broadwell-E处理器的顶盖又有了变化,而且和skylake一样,PCB变薄了,看来14nm都这样。这次我们拿到的6950X是正式版,编号为SR2PA,生产周期为2016年第四周,默认频率为3.0GHz。
背面相比5960X(左)多了许多电容,接口都是一样的,散热器也可以通用。
相比5960X,PCB薄了许多,外媒有人用卡尺测量的数据,我就不费这功夫了。根据Intel的说法,更薄的PCB有助于信号的稳定,你信吗?
Intel Turbo Boost Max 3.0技术
Broadwell-E还有个亮点就是Turbo Boost(睿频)Max 3.0技术(TBM3),增加了AVX睿频和非AVX睿频的设定,CPU可以根据运行的指令集自动选择睿频方式,每个核心也可以有自己不同的倍频。例如10核心6950X处理器,有3个核心运行AVX,5个核心运行SSE,2个核心闲置,那么睿频的形式很可能是运行AVX的3个核心频率在3.0GHz,5个运行SSE的核心睿频在3.3GHz,而2个闲置核心在低频率状态。
Intel Turbo Boost Max 3.0的加入,可以让Broadwell-E处理器在有限的TDP范围内更加充分利用处理器资源,或在超频达到相同的性能下实现更小的应用功耗,所以Intel为其命名增加一个Max应该也是这个意思。但这样一来问题就复杂化了,或者说,可玩性就变得多了,TBM3衍生出来的应用方式会非常多。例如可以这样玩:
一是BIOS里每个核心可以设置独立的倍频,而不像以往只能设置1-N核心的最大睿频倍频。AMD表示这个功能我们在K10时代就有了……另外,据我们得到的情报来看,一些主板厂商的BIOS默认是没有开放TBM3的,必须通过BIOS手动设定每个核心的最大睿频,而且他们还不打算修正这个很奇怪的设置方式。这样对于那些不会操作BIOS的用户来说,看来他们永远也用不上TBM3了。
二是在超频时,可以设置AVX倍频offset,这样可以在一定程度上避免运行AVX、FMA功耗更大导致CPU热爆的局面,又不损失占应用比率更大的SSE应用的性能,这样一来在混合指令集工作状态下,CPU功耗就不至于过大。所以今后对Broadwell-E处理器的稳定性测试,也会分为SSE和AVX(FMA)两部分。
三是可以让极限超频玩家轻松挑出体质最好的核心,并有选择地让它执行一些单线程应用,例如SuperPI。
Intel还专门为TBM3推出了一个软件,自动识别体质最好的核心,并可以加入应用程序让系统首先调度体质最好的核心以达到最大睿频。这个软件实际上是取代Windows默认的线程调度机制,并在一定条件下才会生效。TBM3软件应该在各主板厂商的功能软件下载页面可以找到。例如我这颗6950X最好的核心是Core 7,对应任务管理器里CPU 14和15。
软件设置里Evaluation Interval是设置TBM3的条件判断周期,单位是百毫秒,默认是10,也就是1秒一次;Utilization则是CPU占用率,默认是超过90%时开始执行TBM3,不过这占用率貌似是指单线程的。
下面跑个分看看具体功效,以国际象棋单线程为例。不开启TBM3时,即使是单线程程序,从任务管理器可以看到,Windows也会交替使用多个线程,这样跑出2927分。
开启TBM3后,可以看到国际象棋执行过程中始终占用CPU线程14,从HWINFO64里也可以看到CPU核心7上串到了40倍频,但不能一直保持,而是在34-40之间跳。
最后跑出3003分,相当于2.6%的性能提升。
事实上,技嘉在BIOS里已经可以识别Core 7是最好核心(BIOS是从Core 1开始编号,所以Core 8实际上是系统里的Core 7),并帮你设定好40倍频了,但我认为这应该是规格之外的,算是技嘉BIOS帮我们超频了吧。
本次送测主板:技嘉X99-Ultra Gaming
技嘉针对Broadwell-E处理器推出了几款新的X99主板,其中X99-Ultra Gaming是定位于游戏玩家的主板。不要说打游戏要10核心的6950X做什么,未来DX12的普及、VR的成熟,对CPU资源的需求是现在我们无法想象的。对现阶段而言,X99-Ultra Gaming主板在设计上应用了100系列主板的一些新特色,例如强化过的内存、PCIE插槽、主板上的各种灯光等,想了解具体主板介绍请参考我们的首发评测:
http://bbs.pceva.com.cn/thread-131523-1-2.html
灯光效果:技嘉这次的设计很有意思,为了展示主板灯光,用移动电源供电就可以,根本不用给主板通电。在BIOS中,灯光效果可以有呼吸、韵律,还有RGB分别为0-255的颜色色阶可以设置。
技嘉的LGA 2011v3接口,虽然BDW-E用不上OC Socket了,但HSW-E还是用得上的,有没有人数数有几个Pin?
供电部分为8相,PWM芯片为IR3580,MOSFET每相一颗IR3556M,可通过50A的电流,8相就是400A,对于BDW-E处理器1.8V左右的Input电压而言就是可以承载720W的功率。
Intel DSL6540芯片,提供2个USB3.1接口的支持,上行接入PCIE 2.0 x4 20Gb/s。
板载声卡Realtek ALC1150,滤波电容Nichicon MW系列。
板载双网卡Killer E2400与Intel I218V。
本次送测内存:G.Skill F4-3200C14Q-32GTZSW
芝奇也第一时间推出了针对Broadwell-E平台四通道的Trident Z内存,这套3200C14的四通道内存单条8GB,依然是采用三星的B Die颗粒,所以性能表现和之前我们测过的3200C14双通道套装应该差不多,可参考评测:http://bbs.pceva.com.cn/thread-126189-1-1.html。
新的Trident Z内存有五种颜色,分别为搭配各家主板的配色风格而设计,我们这套是银色马甲和白色边。
测试平台及BIOS超频讲解
测试平台:
CPU:Intel Core i7 6950X
主板:GIGABYTE X99-Ultra Gaming
内存:G.Skill F4-3200C14Q-32GTZSW
显卡:MSI N760I Gaming
硬盘:OCZ Trion 150 480GB
电源:Enermax Revolution 87+ 1000W
散热器:Corsair H100i GTX
CPU-Z识别平台基本信息:除CPU步进还未能正确识别之外,其它内容识别度还是OK的。
BIOS方面,技嘉新的X99主板BIOS界面风格有较大变化,相信其他主板也会逐渐跟进这个界面,但其实功能上并没有什么改变。进入BIOS后,右侧会弹出CPU内存当前的运行状态,原本位于BIOS界面右上方的语言、Q-Flash、模式切换等常规功能设置,被移到了BIOS界面正下方,需要用鼠标移到下方才会显示。
目前X99-Ultra Gaming主板只有F2版本的BIOS,这个新界面还是有一些不完善,例如BIOS版本号就不显示。超频相关功能还是被集成在了M.I.T部分,首先是频率设置。
CPU Base Clock:CPU BCLK设定,BDW-E和HSW-E类似,可以调节100/125/167MHz等外频档位,这样PCIE频率都可以锁在100MHz,但不像Skylake那样可以任意调节外频。调节外频之后,下方的PCIE频率、Gear Ratio都会自行帮你设置,一般来说用100和125这两个档位就够了。
CPU Upgrade:自动超频选项,通常不靠谱,不建议动。
CPU Clock Ratio:CPU倍频,我们设置125x35=4375MHz,所以35倍频。
然后下方就是开启XMP,并自己设定内存分频,注意内存频率是和BCLK联动的。
高级频率设定,主要注意调节Uncore(Ring)频率,BDW-E的Ring频率又被卡在3.6-3.7GHz了,而且OC Socket已经不再起作用,这里我们能稳定的最大Ring频率为3625MHz。另外就是睿频3.0新增加的AVX Offset,这里我们AVX Offset两个倍频,也就是运行AVX程序时跑33倍频,4125MHz。相对应地,后边我们会使用Offset电压,把CPU VID留给Intel官方的SVID控制,这样跑4.12G时候电压就可以比4.38G时低。
数字供电设定,不用多说了,从Intel 7系列芯片组主板之后都是一样的。注意一下Load Line Calibration是对CPU Input电压的,并不能直接影响到CPU核心电压。
电压设定,和HSW-E也没多大区别。注意这里我用了Offset电压,前边已经提到过,和AVX倍频有关,至于Offset该加多少,和倍频密切相关,如果你使用100外频超频,倍频40多,可能VID已经去到1.3V以上了,那么offset就不能加那么多,甚至可能还要减,可以先设置倍频42左右,用Auto电压找个大概数值。另外新增的VccU Offset电压,根据Intel官方的说明是可以帮助Ring超频,但是我加了0.3v并未发现有任何作用。
内存电压设定,把Training电压也设置为运行电压相同的值,有助于启动成功。对于三星B Die来说,1.55v是OK的。
内存时序设定,B Die跑这个数应该是很轻松的事情。注意tCCD_L和tCCD_WR_L要手动锁一下4,这里我设置6并不是最佳的。
第三时序设定:
风扇调速设定也是技嘉新X99强化的功能,现在可以分段式自定义转速曲线了,比之前的PWM参数看起来友好得多。
性能测试
我们拿5960X、6700K和4790K同频4.5G来对比。不得不说6950X超频到4.5G跑测试还是有一定难度的,在1.435v电压下才能在不达到TjMax温度的条件下勉强跑过压力最大的X264 FHD Benchmark。
性能测试数据如下:
从测试情况来看,6950X的多线程性能部分默频基本就可以打平4.5G的5960X,得益于缓存机制的改变,WINRAR甚至鸡血地提升了75%以上,在6950X超频到4.5G后,多线程性能已经无人能敌,单线程和5960X差得并不多,所以之前网上传言说6950X单线程性能不行的应该是早期BIOS不完善导致,另外由于TBM3的存在,对比单线程的问题也会复杂化,BIOS的支持度、驱动是否装好、系统背景负载都会影响性能的发挥。特别注意的是,国际象棋由于只能最大跑16个线程,6950X是不能发挥最大效能的,所以在这里我用红色标出,刚好可以对比5960X的同频4.5G性能,发现还是6950X稍好一些。
另外从内存带宽测试上可以看到,6950X的写入性能大幅度提升,相比5960X受ring频率制约的情况来看,6950X并不会,因此在DDR4-3250时读写复制都超过了80GB/s。
功耗方面,默认情况下6950X的功耗比5960X低了不少,看来即使多了两个核心,14nm的功耗优势还是很明显的,但在超频之后,功耗就大幅增加了,因为4.5G的电压达到1.4v以上,Prime95 FMA3还是达到了400W以上,并且温度在一秒钟内就达到了TjMax而降频。
游戏效能测试
从之前的消息大家应该都已经知道DX12对CPU调度机制改变,多核心资源的利用率比DX11提高许多,所以多线程的重要性也越来越明显。Skylake在架构上提升了多线程调度效率,所以许多DX12游戏测试6700K比4770K同频要快,而6950X有更多的核心,是否可以弥补这一差距?这里我们用6700K超频到4.5G和6950X超频到4.375G做对比,看看架构落后一代的6950X是否可以凭借核心线程数在DX12游戏表现上超越6700K。
从测试中可以看到,6700K在绝大多数DX12游戏中还是略微领先一点,只有奇点灰烬比较特殊,6950X比6700K在2560x1440和4K分辨率下分别快了35%和28%,看来不同DX12游戏的优化情况,会直接影响不同CPU的表现。而DX11游戏的情况来看,对CPU调度效率低,基本上6950X还是没任何优势,意料之中。
超频稳定性及发热量测试
在室温26度,裸机条件下,我们这颗6950X超频到4375MHz,在Input电压1.94V,核心电压Offset +0.265V,实际电压1.341v,ring电压1.2V、VCCSA电压加0.2V时通过Prime 95 non-AVX稳定性测试,最高温度不超过80度。
此时12V CPU输入电流录得20.4A,折合大约244.8W的输入功率。
用热成像仪探测主板的供电温度,仅为51.5度,表现非常不错,主板除供电外各处元件也没有出现超过50度的点。
如果开启AVX模式,由于我们设定了AVX倍频Offset为2倍频,所以在运行Prime 95 28.7时会自动降频到4125MHz,电压也降至1.279V。这时候CPU最高温度达到92度,距离96度的TjMax只差4度,比之前运行SSE时还高不少。
此时12V输入电流达到25.3A,折合大约303.6W的输入功率,比运行SSE时高出许多。
这时候主板供电发热量也有所增加,但仅在60度出头,对于8相供电、300W的负载来说这个表现确实不错。
超频心得及总结
发热量:由于FIVR的存在和14nm的发热密度进一步提升,BDW-E的散热需求依然很高。即使是使用Corsair H100i GTX这样的顶级一体式水冷,在室温26度裸机条件下,BDW-E处理器在运行AVX、FMA指令集时大约会在1.3v左右的电压就达到TjMax上限,所以建议借助AVX倍频offset,在1.3v以下能跑多少频率就跑多少,而SSE倍频可以稍微高一点,电压到1.37v左右都是可以接受的。
内存和ring:ring依然是3.6-3.7G左右就到头,ring电压在1.2v左右就可以达到这个数并且稳定,加VccU并没有效果,有可能是BIOS问题。但好在内存写入性能不再受ring的制约了,或者说制约得没那么明显,所以可以不用大超ring了。而内存频率在DDR4-3333以上就开始出现不稳定的情况,在3400以上就基本到头,在Computex上展出的3600的频率我认为是特挑,而且效能展示显示跑出来的效能也确实不怎样。
其它:在达到接近内存极限的时候未出现掉内存的情况,通常会直接进不了系统或跑测试蓝屏。注意12V 8pin输入电流,不建议超过1.4v长时间满载,否则最好是考虑接8+4Pin。
Intel这次发布的Broadwell-E处理器,可以看出要强化桌面级平台多线程的决心,未来的VR、DX12等新应用都会对多线程性能都有很大的需求,在我们的测试当中,6950X多线程性能表现确实非常强大,相比5960X来说,渲染方面继续提升,6950X默认即可战平4.5G的5960X,超频后更是把5960X甩得车尾灯都看不见。
但另外一方面,6950X的超频能力也比较不理想,相比5960X甚至还有所倒退,4.5G非常难跑稳,希望后期随着工艺成熟可以改善。而内存方面和5960X相比也没多大提升,基本上超过DDR4-3333即开始不稳定,所以选购内存依然是优先选择3200左右频率段、延迟低的内存。
PCEVA综合评价:Intel Core i7-6950X,定位:奢
基准性能:5分,当今桌面级最强性能,不用多说。
超频余量:4分,睿频基础上还有一定超频空间,但不是很大。
平均功率:4分,默认状态下140W的TDP完全够用,但超频后功耗会大幅增加。
散热需求:4分,需要水冷,普通风冷效果不好。
扩展功能:5分,40条PCIE通道,可以扩展各种高速设备。
对技嘉X99-Ultra Gaming而言,新出的X99主板采用G.D.P策略,分别面向游戏玩家、设计师和摄影师。这张主板定位于游戏玩家,但规格上依然做了支持NVMe的PCIE 3.0 4x M.2接口和U.2接口、三路SLI支持和雷电3转USB3.1接口,扩展性非常强大;内存插槽和PCIE插槽做了强化保护,提升耐用性,并且CPU的8相供电在超频后300W的负载下温度也不高,可以说这主板中看又中用。综合来看,我认为该主板更偏向于注重外观和性能的玩家,主板内存插槽、PCIE插槽和音频、SATA位置都有RGB灯光,并且可通过BIOS、软件实现1680万色,还可以随着温度、音律变化而变光,可玩性非常多,也是DIY水冷的好选择。而且技嘉X99-Ultra Gaming的BIOS这次做得还不错,风扇调速界面变得更友好,虽然只是最早的F2版本,也相比5960X刚刚发布的时候成熟了许多。
PCEVA综合评价:技嘉X99-Ultra Gaming,定位:玩
综合品质:供电发热正常,工作时元件没有超过50度的位置,5分。
外设支持:双网卡、3路SLI、M.2、U.2、USB3.1等时下高性能元素一个不少,5分。
消费体验:主板主打LED灯光,如果附送一条RGB LED灯条作为试用装会更好,但主板上已经有很多灯了,也不可强求。售后方面,目前B2C售后良好,并且有四年保修,但传统渠道售后比较麻烦,许多用户还是反映技嘉主板哪里买的只能在哪里保,扣1分,得4分。
实用体验:默认性能发挥正常,并且借助TBM3可以单核心睿频至4G,超频并未出现制约CPU内存性能发挥的地方,设计和外观没得说了,这张主板倾注了巨大的心血在外观上。5分。
特色体验:说实话没条件在评测过程中组装一台DIY水冷主机,但在Computex上看到不少用该主板做的成品,效果非常好,5分。
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