Intel Arrow Lake架构解析:功耗降幅逾30%,单核性能+8%、多核性能+15%

Intel Arrow Lake架构Core Ultra 200S系列处理器

延续 Lunar Lake 的低功耗优势,Intel 正式推出代号 Arrow Lake 的 Core Ultra 200S 桌上型处理器,主打低功耗的高性能运算力,更首度在高性能桌上型平台加入擅长高效率 AI 运算的 NPU。

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Arrow Lake如同 Lunar Lake,也是主要核心全部使用 TSMC 台积电制程的处理器产品,包括使用 TSMC N3B (3nm) 制程的 Compute Tile(芯片块)、使用 TSMC N5P (5nm) 制程的 GPU Tile、使用 TSMC N6 (6nm) 制程的I/O Tile和SOC Tile,再以Intel Foveros 3D技术封装在22nm 制程的Intel 1227.1 Base tile。

Compute Tile 核心架构

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Arrow Lake 的 Compute Tile 内部核心也跟 Lunar Lake 同样由 Lion Cove 微架构 P-core 与 Skymont 微架构 E-core 构成,最多配置 8 颗 P-core + 16 颗 E-core,P-core 无 Hyper-Threading,所以总执行绪数量为 24。

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先来看游戏玩家最重视的P-core,相较前代 Raptor Lake Refresh 的 Raptor Cove 微架构,Lion Cove 微架构尽可能为单线程的每瓦效能和每单位面积效能优化。

搭配更宽广的预测和调度机制、拆分向量与整数排序引擎、强化内存子系统,每颗P-core分配到3 MB的L2快取,并导入以AI为基础的电源管理,结合更精细(精确到16.67 MHz)的时钟间隔,IPC(每时脉周期指令数量)性能较Raptor Cove提升14%。

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再来看到多工用户需求较大的E-core,相较前代Reaptor Lake Refresh的Gracemont微架构,Skymont微架构强化分支预测、更深的列队提升平行处理能力、更宽广的指令分配撤销机制,拥有2倍AI吞吐量与2倍L2快取带宽,每组E-core丛集(4颗)共享4 MB的L2快取,IPC性能可大幅提升32%。

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不过 L3 快取的配置状况与前代相同,依旧是总量 36 MB 由所有核心共享。

Thread Director

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有了全新的核心微架构,如何把工作负载分配到正确的核心也同样重要,这时就需要英特尔与微软密切合作的 Thread Director 技术。

相较于前代 Raptor Lake Refresh,Arrow Lake 新版 Thread Director 在 E-core 拥有硬件级的预测机制以提供更好的负载分类,搭配全新 P-core 遥测基础以获得更准确的执行绪方向,再加上强化过的预测模型带来更明确且可控的调度机制,让 P-core 在需要性能时更快接手运算负载。

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综合以上特性,来看Arrow Lake最高阶的Core Ultra 9 285K的性落点。 相较前代旗舰Corei9-14900K,单核性能提升8%、多核性能提升15%。 相较竞争对手AMD最高阶的Ryzen 9 9950X,单核性能领先4%、多核性能领先13%。

功耗

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功耗控制是Arrow Lake最重要的细节,在更先进的架构设计和台积电N3B制程的双双加成下,相较前代的能源效率平均可提升30%。 如若要达成与前代旗舰Corei9-14900K相同的多核性能,Core Ultra 9 285K功耗只需要一半约125W,此时对手旗舰Ryzen9 9950X仍需大约175W。

另一方面,在轻负载运算情境下,Core Ultra 9 285K所需功耗相较Corei9-14900K可减少40%以上,最多可在Zoom视频会议减少达58%。

凉爽的游戏环境

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相较于前代Corei9-14900K,Arrow Lake的Core Ultra 9 285K在游戏方面的表现有增有减,平均并没有明显增长。 然而,在性能相近的情况下,功耗却有明显降低。 根据Intel释出的资料,Arrow Lake的Core Ultra 9 285K系统功耗平均低于Corei9-14900K约80W。

近期最受欢迎的《黑神话:悟空》(Black Myth: Wukong)因为 CPU 占用率不高,所以只减少了 37W,不过像是《使命召唤:现代战争 3》(Call of Duty: Modern Warfare III)、《F1 24》等近年 AAA 大作也减少了 50W 以上,《刺客信条:幻景》(Assassin’s Creed: Mirage)减少幅度达 79W,《 战锤 40K:星际战士2》(Warhammer: Space Marines 2)甚至可减少 165W。

由于功耗减少,CPU温度也随之降低,Intel列出几款AAA游戏,Core Ultra 9 285K的运作温度比Corei9-14900K平均降低了13°C,《虹彩六号:围攻行动》(Rainbow Six Siege)这种CPU负载较大的游戏甚至可降低17°C。

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跟竞争对手相比,Core Ultra 9 285K在游戏方面原则上跟Ryzen 9 9950X或Ryzen 9 7950X3D打得有来有回,实际表现仍需静待实测解禁。

对了,Intel还提到,如果是次旗舰Core Ultra 7 265K,它的游戏性能可以维持在略低于Corei9-14900K约5%的水平,但功耗可以进一步降低188W,很适合对于游戏性能有要求但对于多和性能需求较低的玩家。

Xe-LPG GPU Tile

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Arrow Lake 内显使用与 Meteor Lake 同架构的 Xe-LPG 内显,不过规模只有 Meteor Lake 内显的一半,配置 1 片 Render Slice,内含 4 组 Xe 核心,共64个矢量引擎与4个光线追踪单元,性能大于Corei9-14900K内显的2倍。

由于支持DP4a指令加速,可提供约8 TOPs的AI算力。

内置NPU的SoC Tile与扩充支持性极佳的I/O Tile

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有鉴于近期生成式 AI 应用越来越丰富,Intel 首次在台式处理器加入 NPU,位于 SoC Tile 内。 Arrow Lake使用的是与Meteor Lake笔记本处理器同规模的2颗NPU 3架构核心,AI算力来到13 TOPs,比MeteorLake NPU的11.5TOPs略高一点点。

在CPU支持AVX和VNNI指令可提供约15 TOPs的AI算力,连同GPU的8 TOPs和NPU的13 TOPs,Arrow Lake处理器的总AI算力可以达到36 TOPs左右。 当然,别忘了Arrow Lake毕竟是台式电脑平台,扩充NVIDIA GPU还可进一步大幅提升AI算力

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与 Meteor Lake 类似,Arrow Lake 的媒体引擎、视频输出和内存控制器被分配在 SoC Tile。

Arrow Lake 的媒体引擎最高可以支持 8K/60p 的 AV1 硬件编码与 8K/120p 的 AV1 硬件解码,当然旧有的 HEVC (H.265)、VP9、AVC (H.264) 都有支持。

视频输出则是最多可供应 4 组 4K / 60 Hz HDR 视频或 1 组 8K / 60 Hz HDR 视频或。 Full HD 1080 与 WQHD 1440p 则都可以支持至 360 Hz。

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内存控制器这次完全舍弃DDR4,改成只对应DDR5,但包括UDIMM、CUDIMM、SODIMM、CSODIMM等模组都可支持。 原生时脉最高可跑到 6400 MT/s,单一插槽最大容量可达 48 GB,所以 4 条插槽最大支持总容量可达 192 GB。

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扩展性方面,Arrow Lake 处理器本体可提供 20 条 PCIe 5.0 与 4 条 PCIe 4.0 通道。

其中 16 条 PCIe 5.0 通道被分配在 I/O Tile,通常是供应显卡连接用的。 相较于前两代Alder Lake/Raptor Lake只有16条PCIe 5.0通道且只能被拆分称两组8条通道,Arrow Lake这16条可以被拆分成2组8条或1组8条+2组4条,自行调整程度较高。

剩下的4条PCIe 5.0通道和4条PCIe 4.0通道被分配在SoC Tile,这2组通常被分配成M.2SSD通道。

另外,Arrow Lake CPU 首次整合 2 组 Thunderbolt 4 接口于 I/O Tile,支持双向 40 Gbps 带宽,只要主板有布线即可提供。

Z890 芯片组

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由于 Arrow Lake 处理器封装改成 LGA 1851,所以必须搭配新款主板,Intel 同步推出 Z890 芯片组来对应。

Z890 芯片组提供多达 24 条 PCIe 4.0 通道。 USB 3.2有32组通道,可分配成5组20Gbps或10组10Gbps另搭10组5Gbps接口,USB 2.0则有14组。 SATA 3.0则最高有8组。

Z890 芯片组还原生整合 Wi-Fi 6E 和蓝牙 5.3 无线传输接口,无须独立芯片,主板只需要布线即可。

当然,如果有需求,Z890芯片组主板仍可通过独立芯片,扩建包括4组Thunderbolt 5(双向80 Gbps或单向最大120 Gbps带宽)、2.5GbE有线网络,以及Wi-Fi 7与蓝牙5.4无线模组。

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Core Ultra 200S 处理器详细性能实测请静待北京时间 10 月 24 日 23:00 解禁。

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