不用小核也很猛，第12代酷睿Alder Lake-S同頻效能測試

經過漫長的等待，英特爾在2021年底正式推出了第12代酷睿處理器AlderLake-S桌面版。AlderLake-S是英特爾首批大規模量產的10nm桌面版處理器，此前稱之為10nmEnhancedSuperFin（現在重新命名為Intel7，和業內的節點標準相匹配），這對英特爾來說意義重大，標誌著其在輕薄本、遊戲本、伺服器、桌上型電腦等所有產品線都完成了工藝製程與微架構的全面換代，14nm和Skylake兩位老朋友將徹底告別舞臺......

除了工藝製程的換代之外，AlderLake-S運用了眾多新技術、支援很多新標準，最明顯的特性就是採用了Hybrid混合架構設計，效能核也就是P-Core採用了GoldenCove微架構，能效核E-Core則是Gracemont，最多高規格為8＋8核心/24執行緒。此外對DDR5記憶體以及PCIe5.0協議的支援，則標誌著AlderLake-S平臺整體的全面升級。

首批上市的AlderLake-S高階產品均應用了Hybrid混合架構設計，也就是搭配了4到8個E-Core能效核，英特爾表示新一代能小核Gracemont旨在面對當今多工場景做到充分最佳化，提高了吞吐量效率並提供可擴充套件的多執行緒效能。觀察dieshot可以發現，4個Gracemont和1個GoldenCove大小相當，都佔用了1個Ring節點，但4個Gracemont組成集群后多執行緒效能會比1個GoldenCove開啟超執行緒之後更強，因此PPA角度上來看，Gracemont顯然比GoldenCove要好得多，能在有限的矽片空間內實現更強的多核任務負載。

AlderLake-S採用Hybrid混合架構設計則是兼顧了GoldenCove與Gracemont二者的共同有點，致力於做到單執行緒與多執行緒兩個維度的全面提升。不過Hybrid混合架構設計和ARM的big.LITTLE相似，都需要軟硬體的合理排程最佳化才能讓效能最好發揮。為此AlderLake-S內建了英特爾硬體執行緒排程器ITD來進行引導，並針對最新Windows11作業系統進行最佳化設計，致力於在合適時間將恰當的執行緒置於相應的核心上，從而確保這兩種全新核心微架構的無縫銜接。

不過對於很多使用者，尤其是遊戲玩家來說，他們更關注AlderLake-S中效能核GoldenCove的表現，能小核Gracemont帶來的多執行緒效能提升則是起到錦上添花的作用；甚至很多玩家還準備關閉能效核，在有限的功率和散熱能力下將效能核超到更高的頻率。PConline評測室針對第12代酷睿處理器AlderLake-S，除了綜合性的首發評測之外，還針對性能核GoldenCove進行了單獨測試。

英特爾10nm與新架構的曲折之路

在效能測試開始前，我們先來簡單回顧一下歷史，英特爾在2014年（Tick年）底成功量產了14nm工藝製程，推出Broadwell家族的酷睿M系列產品，而在2015年（Tock年），Intel則利用良率逐步走向成熟的14nm工藝製程將Skylake微架構的第6代酷睿全面推向市場；而那幾年AMD還在推土機泥潭中掙扎，Skylake甚至Haswell都能夠做到酷睿i3默秒全......

根據早期的路線圖，如果英特爾能夠持續延續Tick-Tock節奏，那麼會在2016年（Tick年）量產10nm製程工藝的CannonLake（微架構繼承Skylake），在2017年（Tock年）進行下一輪微架構升級，將IceLake推向市場......

不過在當時，沒人能預測到原定計劃服役2-3年的Skylake微架構會在桌面平臺被使用長達5年之久，由於10nm工藝製程的種種問題，且英特爾所遵循的“工藝製程與微架構相捆綁“原則，英特爾遲遲不能將新架構的產品推向桌面市場，第7代酷睿KabyLake-S、第8-9代酷睿CoffeeLake-S乃至第10代酷睿CometLake-S等一系列產品，雖然都有新的CodeName，但本質卻都是Skylake微架構的馬甲，核心IPC沒有變化，主要是依靠增加核心執行緒數量，以及拉高核心睿頻來獲得性能提升。2021年初，面對AMDZen3的凌厲攻勢，英特爾終於有所動作，將原本基於10nm節點設計SunnyCove微架構backport“反向移植”到14nm節點上進行生產，這就是代號為RocketLake-S的第11代酷睿處理器桌面版。

不過客觀來說RocketLake-S並不是一代很成功的產品，將為10nm節點設計的微架構反向移植到14nm節點上，勢必會產生很多新問題。CypressCove微架構為了提高IPC，每核心的規模也就是電晶體數量相比Skylake微架構做到了顯著增加，而採用低密度的14nm節點來生產，勢必導致面積及功耗的增長。最終酷睿i9-11900K只有8核心16執行緒，芯片面積卻比10核心20執行緒的酷睿i9-10900K還要更大，且滿載功耗變得更高了.......

雖然在桌面平臺長期停滯於14nm節點，但英特爾近年來的微架構設計還是做到了穩步推進。在2020年後，英特爾推出的TigerLake系列第11代酷睿處理器移動版採用了WillowCove微架構，WillowCove相當於SunnyCove的小幅增強版，改進了快取設計，每核心擁有更大容量的L2和L3快取（IPC對比SunnyCove提升只有個位數，幾乎可以忽略不計），並在10nmSuperFin技術的加持下頻率大幅提升。而本篇文章的主角，第12代酷睿AlderLake-S採用效能核GoldenCove則是WillowCove的下一代升級版。

新一代效能核GoldenCove簡介

前文提到過，AlderLake採用的P-Core效能核代號為GoldenCove，但不同於WillowCove對SunnyCove微調快取式的小幅升級，GoldenCove是稱得上Tock級別升級的全新微架構，整體的變化非常大，官方宣傳稱GoldenCove的設計目標旨在提高速度，突破低時延和單執行緒應用程式效能的限制，以及更好地支援程式碼體積較大的應用程式。

為了進一步提高IPC，GoldenCove的設計宗旨是更寬、更深、更智慧。微架構的前端解碼器由4個增至6個，6µop快取增至8µop。

ROB亂序重排緩衝區部分，GoldenCove則達到了恐怖的512佇列，相比於SunnyCove和WillowCove的352佇列增加40％以上，是AMDZen3架構的2倍，僅次於蘋果M1大核心Firestorm的630佇列。

wideallocation分配由5路增至6路，執行埠由10個增至12個。具體到整數執行引擎部分，GoldenCove增加了第五個整數執行埠。

向量浮點執行部分，雖然沒有增加埠，但額外添加了新的FADD加法計算單元。

二級快取部分，GoldenCove可配置每核心1.25MB或每核心2MB，其中面向消費級的AlderLake-S為每核心1.25MB，這一點與第11代酷睿TigerLake的WillowCove相同。至於面向資料中心領域的SapphireRapids，則配備每核心2MB二級快取。

具體的效能方面，英特爾表示AlderLake的效能核GoldenCove是公司有史以來最為強大的x86核心微架構，對比第11代酷睿處理器桌面版RocketLake的CypressCove，兩者執行在相同的3.3GHz頻率上，測試SPECCPU2017、SYSmark25、Crossmark、PCMark10,、WebXPRT3、Geekbench5.4.1等專案，GoldenCove的平均IPC提升可達19％。

考慮到CypressCove對比Skylake已經有了超過兩成的IPC提升，而GoldenCove在CypressCove的基礎上又提升了19％的IPC，可以稱得上百尺竿頭更進一步！當然對於測試處理器微架構的IPC及提升幅度，變數其實不小，採用不同的測試平臺（主機板BIOS版本、記憶體頻率和時序、快取頻率、作業系統），測試不同的應用專案，都會對測試結果產生顯著的影響。

測試平臺簡介

測試平臺方面，AlderLake-S選用了旗艦型號酷睿i9-12900K，搭配ROGMAXIMUSZ690EXTREME主機板與金士頓金士頓FURY16G×2DDR5-5200CL40記憶體。參與對比的是RocketLake-S和CometLake-S平臺的旗艦型號，酷睿i9-11900K和酷睿i9-10900K，這兩個平臺的記憶體使用宏碁掠奪者PREDATOR16G×2DDR4-3600CL16。測試系統為Windows11專業版。

比較遺憾的是，由於時間緊張，本次同頻測試沒有加入遊戲效能的同頻率對比；關注AlderLake-S遊戲表現的玩家，可以關注PConline的綜合性首發評測。

透過BIOS將酷睿i9-12900K的所有E-Core能效核關閉，只保留8個性能核，最終規格為8核心16執行緒，和酷睿i9-11900K相同；酷睿i9-10900K則關閉兩個核心，也是保留8核心16執行緒。為了避免睿頻排程的影響，三款處理器均鎖頻為全核心4.5GHz，Ring也就是快取頻率也鎖定為4.3GHz。

ROGMAXIMUSZ690EXTREME是華碩ROG家族推出的旗艦級產品，外觀炫酷、用料豪華，堪稱是第12代酷睿AlderLake-S的最強座駕。

ROGMAXIMUSZ690EXTREME的BIOS介面和前幾代產品基本相同，功能也是非常豐富的。測試前將XMP開啟，記憶體頻率為5200CL40-40-40-80，比JEDEC標準要略高一點；由於金士頓FURY16G×2DDR5-5200CL40是首批DDR5記憶體，因此它的頻率並不是特別高，時序也不是很好看，希望明年DDR5逐步走向成熟後，出現頻率更高時序更低的產品。

另外在額外提一下，在ROGMAXIMUSZ690EXTREME主機板的現有0702版BIOS中，當關閉所有E-Core能效核後，8個P-Core效能核是可以手動開啟AVX-512的。就是不知道後續的版本BIOS會對AVX-512做出怎樣的處理，有可能會直接遮蔽掉？而到了明年，像酷睿i5-12400這樣的純效能核產品正式釋出後，又該如何處理AVX-512呢？我們將持續關注......

純效能模式下CPU-Z軟體所識別的引數，分別是關閉AVX-512與開啟AVX-512。

同頻測試對比——這次牙膏真的是擠爆了

本次測試包含眾多專案，基本覆蓋了常見的基準測試工具，包括CinebenchR20、CinebenchR23、V-Ray4、V-Ray5、Blender2.93.5、POV-Ray3.7.1、Keyshot、Corona1.3、CPU-Z、y-cruncher、SisoftwareSandra2021、PCMark10、3DMark、ULProcyon、Crossmark等等。未來將加入更多測試專案，並與AMDZen3微架構的銳龍5000系列桌面處理器Vermeer做更詳細的同頻效能對比。

先來看一下常見的Cinebench，作為基於Cinema4D開發的測試軟體，Cinebench陰惻測試簡單直觀而廣泛流行，目前已經跟隨Cinema4D一起更新至R23版本。此前Cinebench是英特爾處理器的弱勢專案，不但核心數量要比對位的AMD競品少很多，並且同頻效能也不佔優勢。

而到了第12代酷睿AlderLake-S，針對Cinebench的同頻效能有了很大的提升，實測在R20及R23版本中，GoldenCove對比第11代酷睿RocketLake-S的CypressCove單執行緒有超過22％的提升，多執行緒則超過25％，比官方宣佈的IPC提升平均值19％還要高出幾個百分點；而如果對比Skylake微架構，GoldenCove在R20和R23這兩項做到了單執行緒提高超過40％，多執行緒提升超過50％，這個幅度非常恐怖！

CPU-Z同樣是流行的基準測試軟體，包含不同的專案以分別呼叫處理器的不同指令集執行，測試時採用1.97版本。GoldenCove對比CypressCove的同頻效能提升也超過20％，高於CypressCove對Skylake的提升幅度。

V-Ray是由專業的渲染器開發公司CHAOSGROUP開發的渲染軟體，是業界最受歡迎的渲染引擎。本次測試的是V-Ray4和V-Ray5兩個版本的獨立benchmark，顯示GoldenCove對比CypressCove的同頻效能提升都超過了22％。

POV-Ray，全名是PersistenceofVisionRaytracer，是一個使用光線跟蹤繪製三維影象的開放原始碼免費軟體，在GitHub上面下載3.7.1版本進行測試。此前CypressCove對比Skylake在這個專案中的同頻提升只有12-13％，而本次測試GoldenCove對CypressCove在本專案的同頻提升則高達24％以上。

Blender是一款開源的跨平臺全能三維動畫製作軟體，提供從建模、動畫、材質、渲染、到音訊處理、影片剪輯等一系列動畫短片製作解決方案，目前最新版本為2.93.5，匯入Classroom素材進行渲染，記錄消耗時常。這項GoldenCove對比CypressCove同頻提升也超過了20％。

KeyShot意為“TheKeytoAmazingShots”，是一個互動性的光線追蹤與全域光渲染程式，無需複雜的設定即可產生相片般真實的3D渲染影像。目前也推出了獨立的測試工具KeyShotViewerBenchmark，這項GoldenCove對比CypressCove同頻提升同樣超過了20％。

CoronaRender渲染器是業界後起之秀，在渲染質量和速度上其實非常優秀，目前提供了Corona1.3Benchmark基準測試程式。GoldenCove在這項測試中表現一般，同頻對比CypressCove提升只有11％左右。

使用3DMark對處理器進行測試，首先是FireStrike、TimeSpy和TimeSpyExtreme三個專案中的物理分數。GoldenCove對比CypressCove，在TimeSpy和TimeSpyExtreme兩項的同頻提升幅度在12-13％左右，FireStrike專案提升為21％。

CPUProfile是3DMark新版推出的處理器效能測試專案，可測試處理器不同執行緒負載下的效能表現。此前CypressCove對比Skylake在CPUProfile場景中表現出色，不過GoldenCove在卻在此專案中提升較為有限。

PCMark10含有一整套全面的測試項,涵蓋現代辦公場所中的各種任務，是被廣泛認可的計算機綜合性能測試軟體，除了處理器以外，記憶體、顯示卡、固態硬碟效能也會影響分數。執行PCMark應用程式測試專案（Office＋Edge），GoldenCove對比CypressCove同頻提升超過17％。

ULProcyon是為專業使用者打造的基準測試元件，目前推出了辦公室生產力基準測試專案，使用微軟Office應用程式來衡量電腦的辦公生產力工作效能。該基準測試的特點是使用微軟Word、Excel、PowerPoint和Outlook模擬真實的任務。GoldenCove對比CypressCove在此專案中同頻提升超過18％。

Crossmark是BAPCo組織開發的基準測試軟體，覆蓋創造力、生產力和響應速度三大維度，對處理器的單執行緒效能有很高要求。此項測試中GoldenCove對CypressCove的同頻提升達到15％。

y-cruncher是一款計算圓周率的軟體，能夠較好的利用AVX-512指令集及其拓展，同時也對記憶體的頻寬提出很高要求。得益於DDR5記憶體更高的頻寬，即便不開啟AVX-512，只是用AVX2的執行檔案，GoldenCove的多執行緒計算效率也會更強。當然，如果BIOS裡選擇開啟AVX-512，提升還會更加顯著。

SisoftwareSandra2021版同樣對AVX-512指令集做了很多最佳化，因此當時測試第11代酷睿RocketLake-S時，CypressCove對Skylake做到了超過40％的提升。而對於AlderLake-S來說，在這項測試中，效能核GoldenCove即便不開啟AVX-512也能和CypressCove開啟AVX-512打成平手，BIOS關閉能效核、手動開啟AVX-512後則做到了進一步提升。

寫在最後——總結與展望

彙總本次的測試專案成績，第12代酷睿AlderLake-S的效能核GoldenCove對比第11代酷睿RocketLake-S採用的CypressCove，在絕大多數應用場景中都有很明顯的效能提升（平均提升達到18.2％），特別是像Cinebench、V-Ray、Blender、POV-Ray等多執行緒渲染專案，GoldenCove的同頻提升都達到了20-25％，進化幅度幅度比CypressCove對Skylake還要大一些。另外，與AMDZen3的同頻測試資料對比正在彙總......

如果跨度更大一些，與當前英特爾桌面平臺處理器中存量最高的Skylake微架構去對比，GoldenCove在以上這些常用基準測試中可以獲得30-50％的同頻效能提升。因此對於使用第8代-第10代酷睿的使用者來說，即便完全不考慮能效核Gracemont，只看效能核GoldenCove的IPC表現，第12代酷睿處理器AlderLake-S的升級幅度依舊是巨大的。

在2021年，歷經磨難的10nm工藝製程在良率和產能方面逐漸走上正規，同時頻率也能做到了5.0GHz以上，不再是拖後腿的存在，能夠在各個產品線完成對14nm的全面取代。而微架構方面經過了Skylake到CypressCove再到GoldenCove的兩次進化，IPC效率提升顯著，徹底擺脫了“高頻低能”的尷尬境況。再結合Gracemont能效核帶來的多執行緒提升，以及DDR5、PCIe5.0等新特性，第12代酷睿處理器桌面版AlderLake-S可以稱得上一次全面的換代升級。