推土机测试成绩汇总及其影响因素分析

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推土机在十月十二日发布，国内外的许多硬件媒体都进行了相关的测试，对于推土机的性能，大家也都有了一些了解，而今天我想要与大家分享一下，我个人对推土机测试成绩的汇总，及其影响因素的一些分析。

推土机平台前瞻http://bbs.pceva.com.cn/thread-27497-1-1.html

所有资料均来自网络搜集，如有错误，敬请指正。

推土机架构对性能的影响

处理器性能可以看成是IPC（Instruction per Clock）x频率，推土机的频率已经确定，对于其IPC的讨论则还在继续。我们先汇总一下bulldozer与Phenom II的核心规格差异。

前端部分：指令预判部分采用队列模式存储于64KB的一级指令缓存中，而Phenom II是直接将预判结果传递给译码单元，改善了指令出错时导致的运算停滞现象；译码部分增强为4指令模式，可以同时对4条指令进行译码，而同一时间Phenom II只能处理3指令；前端部分由2核心共享；
运算部分：每个模块有两个整数运算单元，2核心独立，每个整数运算单元相比Phenom II缩减一个AGU、ALU，浮点部分由模块内2核心共享；
缓存部分：一级指令缓存仍为64KB，但由模块内2核心共享；一级数据缓存减小为每核心16KB，Phenom II为64KB；二级缓存增大到2核心共享2MB，Phenom II为每核心512KB；三级缓存增大到8核心共享8MB，Phenom II为4核心6MB。

可能使IPC提升的因素有：预判队列、译码增强、二级/三级缓存增大提高命中率、双线程浮点运算利用率提高；
可能使IPC降低的因素有：单个整数运算单元的处理能力降低、一级缓存的减小使得命中率降低、双线程共享可能造成的资源分配问题，以及流水线拉长导致的单位效率降低。

在进入成绩汇总之前我们先了解一下推土机的详细信息：

全球网站（英文）上已经有首批发布的FX系列处理器的信息。

桌面级的推土机架构处理器全规格为8核心，以及6核心、4核心产品，全部为不锁倍频设计，由GLOBALFOUNDRIES的32nm SOI工艺生产。旗舰型号FX-8150，默认主频3.6GHz，Turbo Core频率3.9GHz/4.2GHz，默认HT频率2600MHz，CPU-NB频率2200MHz（其余型号皆为2000MHz），内存频率1866MHz ，8MB二级缓存，8MB三级缓存，TDP为125W，新增AES, AVX  PlusFMA4, XOP指令集支持。

在众多网站对推土机的性能测试中，测试项目的选取上大概有这么几类：
基础运算（superPi、wPrime、Fritz Chess Benchmark等）
媒体处理（x264 HD Benchmark、POV-Ray等）
3D渲染（CineBench R10/R11.5、Blender等）
应用程序（WinRAR/7-zip压缩解压软件、3ds Max、PhotoShop等）
显卡测试（3DMark 11/Vantage、Heaven）
游戏测试（Battlefield 2、Lost planet 2、Metro 2033等）
以及内存性能（AIDA64 Memmory）及其他综合测试工具（PCMark 7、AIDA64 CPU、SiSoftware Sandra 2011、SYSmark 2012）。功耗检测有Prime95、Linx整机功耗以及CPU 8Pin电流检测，温度读数大多采用AIDA64等软件读数。

这么多的测试，我们主要列举FX-8150与其他处理器对比的部分项目进行汇总。需要说明的是，汇总项目数据如无特殊说明，均为默认设置，即Turbo Core开启。由于数据搜集自不同网站的测试，平台差异导致数据必然有所出入，因此仅进行处理器间的差距比较，具体的数值不在讨论范围（性能数据均为越大越好）。


基础运算
Fritz Chess Benchmark

虽然在运行不同的多线程基础运算软件时，CPU使用率显示都为100%，但它们对资源的需求是不同的，因此任务的负载也不同，而Fritz Chess Benchmark这款软件运行时的负载比wPrime要高，推土机的8核心优势在这里得以体现，因此FX-8150的成绩领先x4 980约30%，但和2600K仍有12%左右的差距。至于单线程的性能表现，仍然是惨不忍睹，与3.6G左右的K10相仿。

媒体处理
x264 HD Benchmark

X264格式的高清视频测试，第一部分1nd为编码部分，多线程运行、负载较轻，FX-8150的8核心优势资源并没有体现，比x4 980还低了2帧左右，与2600K更是有25帧左右的差距；第二部分2nd为转码部分，多线程运行且负载较高，FX-8150的资源利用率提高，成绩领先1100T达5帧，也验证了之前推土机媒体处理能力较强的预测，但也只是与2600K持平，差距并不大。

x264 HD Benchmark AVX

我们知道，推土机相比Phenom II加入了新的指令集支持，其中AVX指令集Intel平台的Sandy Bridge处理器同样支持，上图就是部分处理器在开启AVX指令集进行x264 HD Benchmark测试的结果图。从上图我们可以看出，开启AVX指令集后，所有处理器的成绩均得到提升，而FX-8150虽然在第一部分1nd仍然输给2600K，但得益于8核心的优势，在最重要的转码部分则小胜了一把。除了AVX指令集以外，在其他支持AES-NI、XOP指令集的媒体处理测试中，FX-8150都有不错的表现，但主要取决于软件是否支持。

3D渲染
CineBench R10


CineBench R11.5

3D图形渲染测试，以出自Maxon公司的CineBench R10/R11.5为代表，可以进行纯CPU的单线程、多线程渲染。FX-8150在单线程的表现不出意料，虽然借由Turbo Core可以将频率提升到4.2GHz，但仍输给了1100T与Deneb核心的x4 980，与基础运算类测试的结果基本相同，再次反映出了单线程性能的孱弱；而多线程性能表现好于1100T与x4 980，一方面反应出这款软件对多核心处理器的支持，另一方面，也反应出FX-8150的多线程表现还不是特别理想，与2600K仍然有着40%的差距，但胜过2500K已经不是问题了。

应用程序
WinRAR

7-zip

在应用程序这块，选取了压缩软件WinRAR和7-ZIP，而此类软件都能够较充分地利用多核心/多线程，因此FX-8150的成绩领先1100T约10%，与2600K互有胜负。需要注意的是，并不是说所有多线程的应用程序FX-8150都能够取得很好的表现，还取决于其进行的处理（运算、渲染等）和对多核心的支持情况。

显卡测试
3DMark Vantage

再来看看显卡测试软件里推土机的表现。3DMark Vantage中（默认P模式），CPU得分FX-8150比1100T领先10%左右，但与2600K有着30%左右的差距；总分上，FX-8150与1100T相当，与2600K的差距缩小为15%左右，一方面反应出多线程在此软件中并没有太多优势，另一方面反应出CPU性能并不是瓶颈。

3DMark 11

物理分FX-8150与2500K相当，强于1100T与x4 980；总分基本与物理分的情况相同，但不论4核心、6核心、8核心，其差距都不算大，而众所周知3DMark 11对显卡的性能要求十分高，显卡才是总分提高的瓶颈，CPU性能对总分的影响相对来说较小。当然，不可否认的是，FX-8150与2600K的差距还是比较明显的。

游戏测试
Metro 2033

从3DMark Vantage/11的成绩已经可以预料FX-8150在实际游戏中的表现。以Metro 2033这款显卡危机游戏为例：在较低分辨率1920x1200时，FX-8150的表现与1100T相当，但输给2500K约7%；高分辨率2560x1600时，显卡成为瓶颈，FX-8150与2500K相当，且与2600K的差距并不大，仅为5%。
我们知道，大型单机游戏对整机的性能需求较高，甚至于某些游戏运行时的压力可以媲美烧机软件，但由于大部分游戏引擎多为数年前设计，并不能很好地支持多核心多线程的处理器，4核心/4线程的支持都仅有少部分游戏能够做到，支持6核心、8核心的游戏就更加地稀少。在一定的CPU性能基础上，游戏帧数更多地是由显卡决定，显卡性能若是瓶颈，CPU性能对帧数的提升很小，意义不大；显卡性能较强，游戏帧数较高，CPU性能过剩，同样对游戏体验的提升无太大意义。
总的来说，目前主流CPU均能满足绝大多数游戏的需求，FX-8150在游戏上的表现与Phenom II x4相当，8核心并没有明显的优势，提高频率带来的帧数提升要更加明显，而默认情况下（Turbo开启）的游戏表现与2500K互有胜负，具体则视游戏而定，更多地是受显卡的影响。

综合测试
PCMark 7

出自Futuremark的PCMark 7，几乎包含了前面所有的测试类型，具体对应为computation-计算能力、creativity-多媒体处理、productivity-办公应用、entertainment-娱乐性能，能较为准确、可观地反应平台整体性能，是一款不错的整机测试软件。从结果来看，2600K与2500K均在前列，计算与多媒体性能呈阶梯分布，FX-8150表现正常，娱乐、应用与总分上x4 980、1100T与FX-8150三者差距不大。

内存性能
推土机的CPU-NB经过优化后，默认支持的内存频率达到1866MHz，而且从现有的成绩来看，它和Llano一样，很能超内存频率。

上图是FX-8150在4.2GHz时的AIDA64 Cache&Memory测试，CPU-NB频率2200MHz，内存频率参数1866MHz 8 8 8 24 1T。可以看出，默认情况下的FX-8150读取、写入、复制三项轻松破万，而K10则要在相同主频、2800MHz左右的CPU-NB频率才能达到，有着不小的进步，但和Intel平台2600K/2500K三项均接近2W的成绩相比，还是有很大的差距的。


不同内存频率下的AIDA64内存测试（时序8 8 8 24 1T），基本与频率成正比，差距都在2%左右

从以往的经验来看，AMD平台的CPU-NB频率将对内存性能有较大的影响，而推土机不锁倍频使得CPU-NB超频更加地方便。上图就是外频不变，拉高CPU-NB倍频的不同测试结果。需要说明的是，在风冷/水冷等常规散热条件下，CPU-NB频率超过2800MHz就很不稳定，即使加压也没有效果，而在-50℃时，CPU-NB可以在3200MHz下完成各种测试。结果表明内存效能的提升与CPU-NB的频率成正比，但在大部分应用中的性能提升并不明显。

上面都是默认情况下的推土机测试成绩，究竟表现如何，我想每个人看过之后都有自己的想法，加上每个人的需求和经济能力不同，对此我们不去深究。而在搜集资料的过程中，有一些网站做的一些测试，对于探讨推土机性能的影响因素有着不错的参考价值，在此进行整理，与大家分享，欢迎回帖一起探讨。

首先是FX系列处理器性能中不可或缺的组成——Turbo Core 2.0


上图是1100T的Turbo Core，可以看出在运行x264时几乎没有生效

上图是FX-8150在运行相同的x264多线程任务时的Turbo Core效果，可以看出有明显的频率提升

2500K的Turbo Boost效果，默认主频3.3GHz，全程几乎都运行在3.4GHz，比FX-8150稳定，但两者平均的频率提升百分比都为3%左右。

上图是FX-8150开启Turbo Core后所得到的性能提升，可以看出，多线程任务包括媒体处理、应用程序、游戏，都有5%的提升，而单线程任务则有10%以上的提升。

上图表示了Turbo Core 2.0完整的运行流程：双核心高负载，频率提升至4.2GHz；4核心高负载，频率提升至3.9GHz；8核心高负载，几乎接近TDP限制，Turbo Core失效，降低至默认频率3.6GHz。低于3.6GHz部分表示节能设置CnQ生效，下方的橙色曲线表示各情形下对应的功耗。

总的来说Turbo Core2.0相比上一代Thuban核心的作用更加显著，能够提升部分性能，但从目前推土机的体质来看，大部分都能在1.3v以内将8核心稳定运行在4GHz，完全可以手动锁定倍频进行性能提升，对于玩家来说Turbo Core并没有太大的意义。

更多资料http://www.anandtech.com/show/49 ... amd-fx8150-tested/4


多线程的分配

我们知道，推土机架构虽说是8核心，但实际上有部分为模块内2核心共享，4模块间独立，而这样的设计方式与现有的操作系统、软件能否很好的适应？请继续往下看。


上图是SuperPI的测试，左图为默认设置，右图为手动分配单核心。从结果来看，手动分配的要好0.047s，但由于差距太小，加上为单线程运行，因此其影响因素我们保留意见，仅作为一个引子。


上图是进行4核心的Fritz Chess Benchmark测试，左上为自动分配核心，右上为指定2模块4核心，左下/右下为指定4模块4核心。通过对比可以看出，性能排名为2模块4核心<自动分配核心<4模块4核心，4模块4核心的2次测试选取了不同的核心，两者性能没有显著差异，从CPU使用率来看，自动分配核心时，8个核心均有负载。综合来看，2模块4核心的成绩最低，可以归结为共享资源造成的部分性能损失，这在意料之内；而自动分配核心性能低于手动指定，除了共享资源影响之外，操作系统会将任务分配给空闲的核心，因而使得8核心均有负载，TurboCore失效，从而造成一定程度的性能降低（Fritz Chess约为7%）。

很容易想到，Fritz Chess Benchmark中的现象不会是个别，在其他应用、游戏中也将受到同样的影响，而这样的影响主要来自于操作系统。

上图为现有操作系统的详细线程分配模式，除了线程平均分配到不同模块影响Turbo Core以外，当同一个线程中的子任务被分配到不同模块时，也会对其性能产生不利的影响。

优化过的线程分配如上图。

除了性能方面的影响，不适合的线程调用还使得节能设置CC6无法正常发挥作用。

最左边为WIN7的任务管理器，右边2个为WIN8。我们可以看到，WIN8任务管理器中有部分核心处于Parked关闭状态，从而降低了待机的功耗；而WIN7中不合适的线程分配，我们几乎看不到核心关闭的状态。

现有的WIN7操作系统还不能很好地适应推土机架构的模块化设计，而从目前在WIN8开发者预览版本上进行的部分测试来看，推土机与操作系统的配合得到改善，使得推土机的性能有着不同程度的提升。

模块化设计

从前面Fritz Chess Benchmark的2模块4核心与4模块4核心性能对比中我们发现，4模块的性能大概比2模块要好%16，不仅猜想，那么8核心时8模块与4模块的性能差距又是多少呢？

上图是法国某网站（法文）进行的不同模块、核心性能测试，第一列的M代表模块Module，C代表核心Core，以4M/4C时的性能为基准，将4M/8C、2M/4C的成绩作为分子，则得到它们的性能百分比列表。可以看出，4模块下8核心与4核心的性能差距从没有差距（甚至更低）到180.4的大幅度提升，与应用程序、游戏的支持有很大的关系；而4核心时2模块与4模块，有0-30%不等的性能差距。

我们都是将推土机以8核心的概念来理解，因而能进行8线程的运算，而Intel通过超线程HT技术使得4核心的处理器也能够进行8线程运算，如果我们以4核心为前提，把K10的6核和推土机的8核也视为另类的“超线程”，那么对比不同核心的性能，我们可以得到它们“超线程”的效率列表：

SNB平台超线程HT的效率在之前已经有所了解，而反观6核K10与8核推土机，“超线程”的效率几乎与增加的核心数成正比。当然，以上说法本身就存在歧义，我们要了解与讨论的，是模块化设计的8核心与真正的物理4核心相比，它的性能提升、性能损失情况。

推土机的单线程性能较同频K10弱，反应出了单核整数运算单元规格缩减带来的性能降低，而更长的流水线使得单位效率更低，进一步降低了其单核性能；多线程性能表现的参差不齐反应了资源调用与线程分配上的问题，更高的资源利用率和增大的L2、L3缓存并没有起到决定性的作用，更多的还是需要操作系统与应用程序的优化与支持，而这显然不是短时间内能够解决的，再加上32nm SOI工艺在功耗控制上的表现不尽人意，面对市场定位的竞争对手2600K/2500K时，更显得竞争力不足、销售市场危机重重。推土机未来的努力方向应该是努力提升IPC的同时降低功耗，而此前也有相关的路线图发布，但实际情况如何，还需要很长的时间来验证。

真正的沙发~~  欢迎各位提出问题~{:1_305:}

WIN7有没可能通过补丁提升线程分配的效率呢？

WIN7 SP2据传言会有提升，但是也不用报太大期望
WIN8目前还是开发预览版，倒是可以期待一下

AMD的新工艺啊，新架构，都让人不省心。955的接班人在哪里。。。

本来就不看好了，华擎890GX厂家又不给升级BIOS，以后换INTEl

LK 辛苦了。拜读中...

回复 5# lk111wlq


    我也不是特别懂硬件，但是听说这次推土机的测试分数国内外差别很大，就连国内几大网站差别都很明显。如果只采用国内测试会不会得不出真实结论啊

推土机要等win8啊。要不性能发挥不出来。

回复 11# Latias.M


   成绩几乎没有采用国内的... 国内的测试都太片面了，没有什么值得参考的。每个类型的测试选取的是比较稳定的软件，应该不会有太大差距的成绩出现，如果你有发现的话，麻烦你指出，我会及时对照修改~~

回复 10# 135tt


   已修正~ 多谢~

回复  lk111wlq


    我也不是特别懂硬件，但是听说这次推土机的测试分数国内外差别很大，就连国内几大网 ...
Latias.M 发表于 2011-10-20 08:27

成绩差异大其中一个原因是多线程的时候所有核心跑不了满速，并且ASUS和GIGA目前BIOS都有问题，MSI的反而稍好

回复 15# royalk


    这次AMD到底怎么回事，推土机拖了快一年才出个这么个东西，bios到现在也不完善。奇了怪了

回复  royalk


    这次AMD到底怎么回事，推土机拖了快一年才出个这么个东西，bios到现在也不完善。奇了 ...
Latias.M 发表于 2011-10-20 17:00

BIOS方面，AMD的公版BIOS本来就不靠谱，然后9系主板由于发得早，厂商都对K10优化和调教，到了推土机AMD只匆忙几天更新BIOS，估计和原有的一些功能就不兼容了

关键还是推土机自身问题大，不仅仅是工艺，设计本身就有问题，晶体管多了那么多，性能却提升有限，而且IPC一塌糊涂。按道理，模块化的设计理念还是比较先进的，却被AMD做成这个样子，真是。。。不可思议。。。和第一代P4有的比了~~

那个x264 HD benchmark 的1pass是encode不是decode

速度快的原因是因为低参数跑
x264-32 --quiet --pass 1 --bitrate 3959 --stats "1.stats" --level 4.1 --keyint 24 --min-keyint 1 --bframes 3 --direct auto --subme 1 --analyse none --ipratio 1.1 --pbratio 1.1 --vbv-bufsize 30000 --vbv-maxrate 38000 --qcomp 0.5 --me dia --threads auto --thread-input --sar 1:1  --output NUL "test-720p.avs" --mvrange 511 --aud 2>&1 | tee 32run1pass1.log
这种极端低参数跑1pass从编码的目的上看是为了跑出码率曲线方便2pass进行码率分配，从测试的角度上看的话，x264这边极低参数下对于多线程的依赖就不大了，速度上的差距更多的要依赖处理器的单线程性能差距

题外话--x264 HD benchmark里面编译的那个x264据前辈们的说法，似乎“懷疑那個1913沒跑過fprofile……”，和x264nl上的r1913以及jeeb大神编译的r2085 1pass性能差距有6-10fps，2pass性能差距有1-2fps（2600K@4.4Ghz）

奇怪为写了之后发出来的是空贴啊囧