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10核依旧超频狂 酷睿i9-10900K的极限在哪里?

作者:原创

谁家CPU不想以好性能示人?频率调节也会几近极限。但是这么判断新的十代酷睿可就大错特错了!

10核依旧超频狂 酷睿i9-10900K的极限在哪里?


先来给ROG M12 Apex做个广告~~这是别人家的超频频率。其中极端手段"想想都痛"。

此次,针对十代酷睿产品的第一波测试,我们玩个特别的,告诉大家这颗走下价格高地的旗舰产品有多好玩、玩的极限在哪里。相信已经在第一时间把酷睿i9-10900K抢到手的朋友们能够玩出更高的频率和性能——因为CHIP抠门,只给这颗标称TDP就达125W的10核全核TVB睿频4.9GHz处理器,配备130W的风冷散热器!必须用小伞盖大头。

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本文所涉及的测试项目,处理器运行过程中多数都会遇到温度或功耗门限,甚至还会触及电流/电感门限,因此成绩的对比性只在文本内有效。更高的性能释放结果,稍后将会放出。

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正式开始前,依旧是广告一枚,外加使用平台:与酷睿i9-10900K搭档的是华硕ROG M12E主板、华硕ROG 2080 Ti O11G显示卡、海盗船统治者白金DDR4-3600 8GB×4内存、海韵SS-860XP2白金电源、WD SN750 1TB SSD。而散热器,大家也看见了,4热管单12cm风扇配置,只能算够用。

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不少玩家对CPU的"性能"与频率关系有所误解,直白的说,处理器性能不仅与各处标注的计算核心频率有关,不同的应用还将调用到CPU中的不同功能单元,其中对某些应用/测试性能有显著影响的包括但不限于AVX单元、L2 Cache。它们的运行速度与CPU核心有一定关联却不相等。超频是否包括这些单元,超频幅度如何,同样直接影响着超频稳定性、功耗和性能表现。

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上图是主板AI超频后,对处理器、散热器性能的预估,"110pts"是对它能力评估——110W。华硕主板的AI超频功能可以说非常的智能,不仅探测了核心的可靠运行速度,也列出了AVX以及Cache的最高运行速度(上图左列),甚至还给出了相应的重负载下的运行频率(上图右列)。

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本次英特尔一改送测工程样品的先例,直接提供了零售版处理器。这样媒体层面的产品的测试表现,与消费者的实际体验更无差异,哪怕只是一个"ES"字样。

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5月20日晚上,酷睿i9-10900K开始在电商平台上销售,价格为4299元,开售瞬间即售罄,可见其受欢迎程度。微妙的是,另一款半年前发布的酷睿X系列产品,编号与之极为接近的酷睿i9-10900X也开始了促销,价值只再多100!两款产品的主要规格也极为接近:10核20线程、基频3.7GHz,却分属不同平台:LGA 1200与LGA 2011,内存带宽与接口扩展能力差异较大,面向不同需求的用户群体。

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话说回来,酷睿i9-10900K更多的是面向个人用户,更高运行频率无可匹敌。近在官方指标上,Turbo Boost 5.1GHz、Turbo Boost Max 3.0 5.1GHz依赖处理器内因——负载、供电,而更高的TVB 5.3GHz,则依赖外因——散热,受到散热能力不足影响的是这里。

还记得去年那款独一无二的酷睿i9-9900KS吗?第一次强调了全核可达5GHz的水准。没错,上面所说的酷睿i9-10900K的各种运行平了,则"仅限于"单核及双核,更多核心一起Boost的时候,倍率也就是频率会逐步降低。

今天讲的超频,不是针对个别核心的极限频率,而是全核的极限频率,两者相差400MHz级别的。

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要让我选择超频方式,个人更喜欢英特尔为超频平台专门开发的XTU(至尊调试实用程序),毕竟它不依赖主板厂商自己的能力,就能最大化发挥处理器及平台的性能。而UEFI参数调整更适合有非常好超频动手能力的用户,AI超频则更加入门,类似于英特尔超频平台上可安装的EasyOC软件,傻瓜式一键超频,人人皆可获得更佳性能表现。

除了直接消除功耗、电流的限制直接开始超频,XTU同时还集成了极限超频点探测、平台实时信息监控、性能测试、可靠性校验等多种功能,一条龙解决超频中的各种问题。特别是平台实时信息监控,不仅信息丰富,而且更新周期短、准确。以下CPU功耗、温度等信息皆来自XTU。

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对散热能力有上限的系统,如CHIP的这套测试平台,TVB技术显得尤为重要。它可充分利用散热余量,尽可能提升频率及性能。

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两张图中,同样的紫色温度曲线和绿色功耗曲线,有什么差别?可能你猜到了,上图温度"撞墙"的黄线,呈现尖锐的峰值,即过温时间短,处理器功耗波动幅度小,TVB在工作;下图是ROG主板AI超频后的效果。

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相应的,不同超频方式对超频结果的影响也非常直接。你们看错,5.4GHz全核运行,100%负载的烤机状态!XTU达成,而主板AI超频可达到5.3GHz水平。

看到了吧,要大功率烤机也要烤对地方,除了计算核心,Cache、AVX甚至内存控制器,也都是发热大户。

相比纯粹发热而不考虑性能的烤机,实际测试过程中的功耗及性能表现则更有说服力,无非是不同测试/应用调用的CPU的核心数量及硬件单元不同。

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无论是XTU还是主板UEFI,都提供了Cache超频,或者叫Cache偏移功能。默认情况下,Cache与CPU核心处于异步工作状态,两者间的吞吐性能也略逊色于同步,而CPU温度变化,特别是升高时,Cache运行速度会自动反向调整,让出散热空间。因此要靠超频提升性能,还要参考其速度。酷睿i9-10900K默认Cache运行倍率为43X,而最多提升至47X,此后再调高也不会影响其实际运行速度。

提升Cache倍率,对内存带宽,特别是内存到Cache的带宽吞吐性能提升有很大的帮助,此类用户可以考虑超它,关键是风险低!

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CPU频率提升,对各级缓存/内存的延迟缩小更有帮助,特别是有利于与计算核心同步的L1 Cache性能提升;而与计算核心异步L2 Cache,总体上倍率越高性能越好,45X时达到峰值的原因与CPU整体达到温度门限有关,提供更好散热的话,其性能还能有所增加。

仅仅是调高Cache倍率,都会触及温度/功耗的门限,要是CPU整体超频呢?

不卖关子了,如前面图片所示,随手而来的一颗酷睿i9-10900K,可轻松超频至5.4GHz,不需要调整任何电压参数,甚至与此同时,Cache仍能提升至47X倍率。当然,以一个130W的风冷散热器镇压这一状态下的发热怪物并不明智,好歹也应为它配上200W甚至300W的散热装置,至于是否是水冷并无所谓。在新一代的K系列产品上,英特尔延续和加入了2项物理增强散热技术,能很大程度上进一步改善突发高热量的"容"与"传"问题。两项技术之一,就是从上代K系列产品开始采用的钎焊,它有着更高的传热效率,即同等温差、接触面积和时间内,传到的热能更多。另一项技术更薄的DIE(硅基片),在整体封装厚度不变的情况下,变相增厚了集成散热片(金属顶盖),增热容、均热、改善传导。至于这些改进对处理器散热及超频能力有多少改善,就没那么容易量化了,姑且算作添头吧。

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全核高频的意义,在于对持续的高并行负载的性能优化。因此超频后,我们选用了高度并行性的视频渲染类应用对性能提升幅度,与系统可靠性进行考核。

再次强调,因为散热能力不足,酷睿i9-10900K的性能发挥非常憋屈,甚至在绝大多数情况下,根本不能发挥正常性能水平。而通过散热临界点的探测,也让我们看到了它更大的性能提升潜力,毕竟只要愿意投入,它的体质还是相当不错的,不然也不会解禁瞬间就出现了7.7GHz的新纪录。

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XTU内置性能测试,能相对比较均衡地测试不同数量核心加载状况,调用硬件模块也相对均衡些,而且更了解这颗刚超完的CPU,撞门限问题虽然从4.7GHz就开始了,但好歹比其他软件撞得晚、撞的轻些,因此测试成绩还能够随着频率提升而逐步提升,直到罕见地撞到了电流/电感门限。

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以上数据是超频爱好者网站HWBOT上,风冷系统的测试成绩排行,核心与频率同占优的酷睿i9-10900K仅落后于16核的酷睿i9-7960X。

在"可劲"用CPU中的某个功能模块的测试/应用上,酷睿i9-10900K更早且更严重地遇到功耗/温度门限问题,如果没有很好的散热,其测试出的结果数字是无实际参考意义的。以下所展现的这组CINEBENCH R20测试数据,清晰地展现出散热能力对高频性能的桎梏。

图中,以频率可自动Turbo Boost的默认参数为基准点,酷睿i9-10900K的性能与成品率相关曲线呈现出特别的波浪形。只有全核频率锁定为4.3GHz及以下时,才能不触及温度或功率门限;处理器频率达到5.3GHz及以上后,虽然能够通过烤机测试,却不能完成该测试,与其对某部件过于集中的压力不无关系。

看到多少超频努力,都还不如系统默认配置好,做何感受?默认模式下,从处理器的实际全核运行频率就是4.35GHz,与曲线趋势匹配。散热条件允许的话,4.4GHz之后的酷睿i9-10900K将顺着频率增加的直线放大下去,比4.3GHz时提升20%也并不意外。

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换用处理器特性运用更加复杂也更为全面的POV-Ray 3.7 beta后,温度、功耗墙的问题同样十分严重,也需要强力散热保证性能提升。同时,处理器在何种全核运行频率触及门限变得非常复杂。这里列出了两种超频模式,以主板AI超频的处理器默认配置为基准,另一种超频模式为纯XTU执行。

最终默认设置下,处理器的全核运行频率为4.2GHz。

通过两种超频方式下的成绩比较,不难看出XTU的效果好于AI超频,而这一结论的条件是强行超高频;相比之下,在更接近系统散热的极限能力条件下,AI超频效果更好。还记得这片主板已经预先评估了处理器的性能水平这件事吗?AI超频在这个频点上,做出了最佳的表现,非超频高手一定爱死这聪明的主板了。

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另外,AI超频模式下,全核4.3GHz及以下就不会撞上门限了,这就能进一步解释,为何该点性能这么好。XTU超频时,全核频率要进一步降低到4.1GHz才能不撞限,其高一截的性能也是这么来的。

在全核4.4GHz以上后,无论哪种超频模式都会撞限了,因此更"暴力"的XTU表现更好,而AI超频不能进一步激发出散热系统的极限。甚至在极高频的5.3GHz时,AI超频下测试会直接导致系统崩溃,而XTU超频还能通过测试并获得成绩,甚至在更高的5.4GHz下还能跑完测试,只是没有生成成绩罢了。

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AI超频的智能与XTU超频的压榨极限,你更喜欢哪个?不用选,酷睿超频平台——K系列处理器+Z系列芯片组主板,都给你了。点几下鼠标,连重启都不用,各档速度随即切换。

130W的散热系统,的确委屈了酷睿i9-10900K这颗创造诸多超频惊喜的处理器。据友媒测试,330W都还不是它的极限!

稍后,提供充足散热条件下,酷睿i9-10900K性能表现如何,以及i7-10700K、i5-10600K等兄弟产品的相关测试,稍后逐步放出,敬请期待。


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