8核16线程CPU+DDR4内存深度测试

北京时间2014年8月30日0点，由英特尔Haswell-E平台正式发布，它将为硬件市场带来首款采用8核心16线程设计的消费级处理器。

常见的4核心、6核心产品相比在技术规格上将有大幅的提升；同时与它一起亮相的还有大家期待已久的DDR4内存，一种起跳频率就突破2000MHz，高频率已达到4000MHz，且默认工作电压仅仅1.2V的全新内存。毫无疑问，Haswell-E与DDR4就是PC硬件厂商在近几年里潜力打造的强力作；毫无疑问，Haswell-E与DDR4代表了PC硬件技术的新发展方向，那么在实际性能上，它们是否也能给我们带来同样的惊喜呢？

从SDRAM到DDR 400，从Netburst架构的Pentium 4到采用Conroe架构的Core 2 Duo，如果你是一位资历够老的DIY玩家，相信当年这些硬件技术架构进步带来的巨大震撼还让你历历在目。可惜的是，近几年来，我们难以再感受到这样的震撼、这样的激动一处理器上，不外乎就是内核架构的微调，两代产品之间的性能差距难以突破10%；内存方面，挑选DDR3高频颗粒似乎是厂商近期的主要业务，一批批频率惊人的DDR3内存不断问世，可惜货少价高、难以买到，直到这一天的到来……

全新的Haswell-E架构至尊版处理器

英特尔此次发布了三款Haswell-E架构的至尊版系列处理器，包括Core i7 5960X、Core i7 5930K和Core i7 5820K三款。其中为引人瞩目的是以“X”结尾的Core i7 5960X，它是首款面向民用桌面市场的消费级8核心16线程产品，同时，高达20MB的L3缓存以及40条PCI-E 3.0通道的配置也颇为令人瞩目。作为“CPU之皇”，Core i7 5960X的价格也继承了传统999美元(折合人民币约6150元)的顶尖位置。当然，庞大的规格并非无懈可击，Core i7 5960X受制于其庞大的规模和TDP功耗的限制，基础频率只有3.0GHz，高Turbo Boost加速频率也不过3.5GHz。由于核心频率尤其是单核心频率不够高，因此它在一些对多线程不够敏感的应用中，其性能表现可能不如桌面的高端四核或六核心产品。

Core i7 5960X是首款可以具备16线程并行运算能力的消费级处理器

接下来是Core i7 5930K，这款处理器的基本规格和上代的Core i7 4960X非常接近，都是6核心12线程，三级缓存数量也都是15MB。不过Core i7 5930K的频率相比Core i7 4960X略低了一点，基准频率仅为3.5GHz，Turbo Boost加速频率也只达到了3.7GHz，比之前Core i7 4960X的3.6/4.0GHz有比较明显的差距。但是，这款处理器的价格相比顶级的Core i7 5960X要亲民多了，Core i7 5930K的售价“仅”为583美元(折合人民币约3600元)，算是相对比较便宜的产品了。

后一款也是定位低的Core i7 5820K，同样是6核心12线程，15MB L3缓存配置，价格更下调到只有389美元(折合人民币2400元)。相比Core i7 5930K，它的频率进一步降低，基准和Turbo Boost加速频率只有3.3GHz和3.6GHz。不过需要注意的是，为了进一步区分市场并体现Core i7 5930K的价值，Core i7 5820K的PCI-E通道不再是40条，而是被缩减至28条。此外，所有采用Haswell-E架构的至尊版系列处理器全部都默认支持四通道DDR4 2133内存，DDR3已经被彻底抛弃。在功耗方面，前几代英特尔至尊版产品的功耗都维持在TDP 130W，不过随着规模日渐增大，本代产品的TDP功耗上升了10W至140W。

集成26亿晶体管 CPU架构解析

从英特尔公布的Core i7 5960X处理器架构图来看，英特尔近几代的至尊版系列处理器架构都非常相近，中央为共享的L3缓存，两侧每组四个共八个CPU核心，剩余的两侧则放置内存控制器和诸如Queue、I/O以及一些Uncore模块。对于六核心型号而言，英特尔选择屏蔽其一部分模块。一般来说，被屏蔽的两个核心并非固定的某两个，不过肯定是并排在L3缓存左右的一对处理器核心—不光是处理器核心，还有其中的缓存也一起被屏蔽。这和英特尔在Xeon至强系列处理器上所采用的手法不同，Xeon系列的中、低端产品往往只是屏蔽处理器核心，而其相应缓存是一直开放供其他核心使用的。此外，英特尔也大方地公开了Haswell-E有关晶体管数量和核心面积方面的数据，如表2所示。

Core i7 5960X处理器架构图，其晶体管数量达到26亿个，核心面积为17.6mm×20.2mm。

从表中数据可以看到，英特尔从六核心的IvyBridge-E发展到八核心的Haswell-E，核心面积增加了39%，晶体管数量增加了40%。从这里可以看出，虽然核心数量仅仅增加了两个，但是与之匹配的诸如缓存等元件占据了大部分的空间，当然DDR4内存控制器也耗费了一部分晶体管。

更新不大 X99芯片组登场

作为Haswell-E处理器的配套产品，X99芯片组的更新并不大，仍使用老旧的DMI 2.0总线与CPU相连，其主要变化是提供了更多的扩展接口。如USB接口数量达到14个，其中6个USB 3.0、8个USB 2.0，此外还有10个SATA 6.0Gb/s接口、千兆网卡等接口。X99还自带了8个PCI-E 2.0通道，可以供一些厂商提供诸如SATA-E、M.2等磁盘接口使用。不过由于DMI 2.0总线的带宽只有2.5GB/s，因此如果使用太多设备在南桥连接的话，可能会带来带宽不足的问题。此外需要注意的是，在SATA接口方面，虽然英特尔宣称X99可以提供10个SATA 6Gb/s接口，但是只有其中的6个才能支持RAID，因此用户如果要使用RAID功能的话，也需要详细阅读主板说明书，不过一般主板厂商会使用不同的颜色来区分SATA接口是否支持RAID。

此外，X99主板的一个重大改进是采用新的LGA2011-V3插槽，虽然其外形、长宽、间距与LGA2011基本相同，但由于CPU物理、电气结构上的改变，因此LGA2011-V3插槽无法兼容如Core i7 4960X、Core i7 3820这些LGA2011处理器，只能使用Haswell-E。同样，Haswell-E也无法在X79主板上使用。

起跳频率就达2133MHz  DDR4内存简介

关于DDR4内存的技术分析，我们之前已做了多次深度介绍，这里仅就产品现状再简单地介绍一下。目前市场上的DDR4内存还不多，主要以海盗船、芝奇、宇瞻、威刚等品牌为主，频率也基本上都是从DDR4 2133起跳。一般来说，DDR4 2133的内存时序设置是15-15-15，相对于DDR3 2133常见的11-11-11偏高。DDR4的优势在于它具备较好的高频工作能力，目前厂商已经推出数款DDR4 2666～DDR4 3200的内存，且仍可以以15-15-15的时序设置稳定工作，不会像DDR3那样，要工作在这些频率下，必须使用非常高的时序，造成性能不升反降。此外，随着未来25nm、20nm工艺的采用，DDR4内存还具备更高的频率提升空间，目前已有玩家通过极限超频的方式，实现了DDR4 4004这一频率。

同时，DDR4的工作电压、功耗也得到了降低，其DDR4 2133内存的标准工作电压仅1.2V，即便是高端的DDR4 3000内存的工作电压也只有1.35V。

我们如何测试

本次测试重要的目的是了解首款消费级8核心16线程处理器即Core i7 5960X的性能，因此我们将从CPU基准性能、实际应用、游戏运行这三大方面对处理器进行重点测试。同时，我们还将挑选Core i7 4960X、Core i7 4790K这两款分别代表以往强六核心、四核心处理器的产品与其进行对比，以了解8核心16线程的设计到底能带来多大的性能提升，是否具备实用性。同时，鉴于Core i7 5960X是一款解锁版处理器，因此我们还会使用水冷散热器对它的超频性能进行测试。内存方面，我们则将进行DDR4 2133 VS. DDR3 2133的测试，并通过对CPU外频超频来测试DDR4 3000内存的性能。

为体验到Haswell-E平台的大性能，在本次测试中，我们特别使用了由Core i7 5960X、G.Skill芝奇RIPJAWS4 DDR4 3000内存，以及华擎X99WS主板组成的Haswell-E顶级平台进行测试。其中，8核心16线程设计的Core i7 5960X我们已在前面介绍过，它是Haswell-E中技术规格高的产品。而芝奇RIPJAWS4 DDR4 3000 16GB内存套装由四根单条容量为4GB的产品组成，在DDR3 3000下的时序设置为15-15-15-35，工作电压仅1.35V，配备有芝奇Ripjaws系列独特锯齿状设计、铝镁合金材质打造的散热片。同时它也延续了Ripjaws系列的矮版设计风格，高度仅有40mm，因此可与大部分CPU散热器搭配，降低安装兼容性冲突的可能。

值得一提的是，由于Haswell-E支持的高内存倍频只有x26.6，因此要让内存工作在DDR4 3000下，用户必须提升处理器的外频工作频率一将处理器外频从100MHz提升到125MHz，将内存倍频改为x24。所以为了保持测试的准确性，在对Core i7 5960X的默认性能测试中，我们只使用了系统的默认设置，即处理器外频100MHz，以及默认的DDR4 2133内存频率。而在进入超频测试环节时，我们才体验了DDR4 3000内存的具体性能。

华擎的X99 WS主板则是华擎面向单路工作站设计的一款产品。与普通X99主板相比，它大的特色是采用了非常豪华的用料设计，从而避免用户在图形渲染、3D设计中出现死机，提升工作效率。这款主板的处理器供电系统采用了12相供电设计，并搭配合金电感、超级双芯MOSFET、12K白金电容等高端元器件。其中合金电感的大负载电流达到60A，超级双芯MOSFET的内部则堆叠有两颗硅芯片，可令导体截面积增大一倍，从而降低导通阻抗，减少供电电路的发热量，而12K白金电容则拥有在105℃环境温度下，连续工作12000小时的性能。

华擎X99WS主板采用豪华的12相供电设计，为8核心处理器进行大幅超频创造了条件。

多核运算优势明显 处理器与内存基准性能测试

测试点评：

Core i7 5960X的确为我们带来了一定的惊喜，在CINEBENCH处理器渲染性能、SiSoftware Sandra处理器算术性能等多线程运算测试中均全面领先Core i7 4960X、Core i7 4790K这两款处理器。不过在Super Pi一百万位运算、Performance Test CPU单线程性能这些反映处理器单核心性能的测试中，Core i7 5960X则受频率过低的拖累，在测试中被两款对比产品反超。同时，在内存方面也如我们前面预料的那样，DDR4 2133@15-15-15-36-2T的时序设置显然高于DDR3 2133@11-11-11-30-2T的设置，因此在总体内存性能上，DDR4 2133无法战胜DDR3 2133，后面我们还将对DDR4内存做进一步的超频测试。

多线程应用占据优势 处理器应用性测试

测试点评：

应用性测试的结果与理论性能测试非常相近，但凡对多线程运算支持较好的应用，Core i7 5960X的性能优势就比较明显，特别是在著名的3ds Max玻璃马渲染测试中，该软件可以完全调动所有16个线程进行100%的满负荷运算，因此Core i7 5960X的渲染时间只有Core i7 4960X的77%，较Core i7 4790K的渲染时间缩短了足足94秒，其领先优势非常明显。但是毕竟还有相当数量的软件并不能很好地支持16线程同时并行运算，如《威力导演》视频处理软件只能做到调用约12线程同时并行运算，Photshop CS6图形处理工作往往更只会调用1～2个线程，因此在这些测试中，Core i7 4960X、Core i7 4790K反而因频率优势具备更好的表现。

频率才是制胜关键 游戏应用体验

测试点评：

这里的成绩似乎有些难以让人满意，价格、配置低的Core i7 4790K基本上在大部分游戏中位居前列。不过对这一结果我们认为也完全在意料之中，毕竟现在新近推出的游戏多也只能做到8线程并行运算优化，绝大部分游戏往往只会用到2～4个线程进行运算。因此在处理器运算架构非常接近的情况下，只要大家都拥有至少8个运算线程，那么谁的运行频率高，谁就会成为游戏速度竞赛的冠军，所以Core i7 4790K能够取得胜利完全是理所当然。当然频率偏低的Core i7 5960X也不会影响用户的实际游戏体验，毕竟在高画质设定下的游戏大作中，像AMD Radeon R9 295X2这样的双芯高端显卡才是玩爽大型3D游戏的关键。

比六核处理器更凉快、更省电 功耗与温度测试

测试点评：

Core i7 5960X比Core i7 4790K功耗高，相信完全在大家的意料之中，毕竟前者比后者多了4颗核心。不过让人惊喜的是，Core i7 5960X的功耗与满载工作温度却比六核心Core i7 4960X还要低，而且幅度不小。我们分析除了Core i7 5960X工作频率低了700MHz外，另一大原因还是在于两款处理器架构上的区别。毕竟Core i7 4960X采用的是早期的Ivy Bridge-E处理器架构设计，而Core i7 5960X则采用了近两年才问世的Haswell核心架构(还无法确定是来源于稍早的Haswell还是新的Haswell Refresh)。与Ivy Bridge-E架构相比，Haswell采用了更加成熟的22nm生产工艺，并整合了FIVR全集成式电压调节模块，可以更加精准地进行电压控制。

此外，Haswell核心还将系统的频率和供电区域进行了细分。在Ivy Bridge-E中，环形总线和L3缓存是与处理器核心捆绑在一起进行控制的，而Haswell处理器的内核设计则将核心与L3缓存、环形总线进行了分离。处理器可通过新型的控制单元对缓存与环形总线的频率与电压进行独立控制，并根据负载的大小对这两部分的频率与电压进行调节，因此Core i7 5960X具备更高的能耗比，在功耗上反而低于核心数量更少的Core i7 4960X。同时，Core i7 5960X内部使用了高导热系数的钎焊导热介质，而不是在Core i7 4790K上使用的硅脂，因此在满载情况下也能很好地控制温度。

超频性能非常强劲 八核心处理器大爆发

测试点评：

坦率地说，前面默认状态下的性能测试并不能让人非常满意，毕竟由于工作频率偏低，Core i7 5960X的领先幅度不大，在游戏性能，以及一些对多线程运算优化不好的测试中还经常被对手反超。不过通过Core i7 5960X的一项特殊绝技，我们发现玩家可以轻松地改变这一问题一那就是超频。借助Haswell架构以及22nm成熟工艺的采用，虽然是一款8核心处理器，但Core i7 5960X仍具备相当不错的超频性能。测试中，我们只要将处理器核心电压设置为1.36V，并采用像海盗船H110这样的水冷散热器，我们就可以将Core i7 5960X超频到4.5GHz，并稳定使用。而性能的提升是非常可观的一不仅CINEBENCH R11.5 CPU渲染性能获得19.08pts这样的高分，3ds Max玻璃马的渲染时间缩短到了仅仅157秒，在Super Pi一百万位运算，游戏运行这些Core i7 5960X原本并不强势的项目中，它的性能表现也得到了很大的改善，实现了兼得多线程与单线程高性能。可以说，只有超频才能真正释放这款8核心16线程处理器的巨大威力。

同时，在DDR4内存方面，超频到DDR4 3000后，内存的读取与复制带宽较默认状态都获得了极大的提升，但稍让人困惑的是，内存的写入带宽却没有明显变化。总体来说，DDR4内存暂时没有给我们带来太大的惊喜。

为超频玩家打造的利器 MC看Haswell-E

从消费级处理器的硬件技术发展来看，像Core i7 5960X这种8核心16线程处理器的问世显然是一个巨大的进步。不过从以上性能测试来看，这款16线程处理器的默认工作频率设置得过低，导致它在对多线程运算不好的应用软件，以及绝大部分游戏应用的测试中，并不能表现出任何优势。因此就游戏玩家与偏重上网、图片处理的普通应用用户来说，如果你非常看重性能，那么像Core i7 4790K这样的高端四核心处理器才是佳选择。

另一方面，Core i7 5960X的确在图形渲染、转码等多线程应用中有不俗的表现，但它的价格也是不菲的，其国内7999元的售价已经与一颗12核心24线程的至强E5-2697 V2相当，对于需要多线程运算性能的专业用户来说，显然后者才是更好的选择。因此，我们认为作为世界上第一款消费级8核心16线程处理器，Core i7 5960X大的意义还是为超频玩家提供了一款更为强大的超频利器一借助其水冷可达4.5GHz的超频能力，玩家可以获得一款同时兼得多线程与单线程高性能的“超级武器”。同时，超频玩家还可借助Core i7 5960X冲击像wPrime 32M、CINEBENCH这些多线程项目的世界纪录。测试中，我们的这款Core i7 5960X在水冷环境中，高可在4.6GHz下完成wPrime 32M测试，将运算时间缩短至3.291s，而这一成绩在本文截稿时，就已经可以进入8核心处理器全球排行榜中的前25名。后需要提醒超频玩家的是，如果你想玩转Core i7 5960X的超频，那么必须准备一台高端电源。加压超频后，4.5GHz Core i7 5960X满载状态下的系统功耗达到430W，因此采用一台千瓦级高功率电源也是超频成功的关键。