CPU处理器架构之争系列（一）：英特尔经典x86架构

Posted 2023-05-10

参考技术A

在集成电路的发展历程中，有一家公司必须被提及，那就是英特尔。不论是其创始人诺伊斯发明了可工业化生产硅芯片的平面工艺技术，还是后来在微处理器领域引领全球数十年，英特尔在集成电路领域的成就都是令人敬重的。

1971年英特尔发明了微处理4004，由此开启了微处理器快速发展的浪潮。 1978年，英特尔推出了首款基于x86架构的16位处理器 8086 CPU 。当时英特尔与IBM合作，推出基于8086处理器的PC，在市场上获得巨大成功，这也使x86迅速发展成为PC标准平台。

早年采用x86架构的企业其实也有数家，但最后就剩AMD能够与英特尔竞争，这其中关键竞争要素不仅在芯片设计技术上，还在于领先的工艺技术。

x86架构采用可变指令长度的复杂指令集（Complex Instruciton Set Computer，CISC）架构。与精简指令集（Reduced Instruciton Set Computer，RISC）相比，CISC执行效率更低。

另外x86架构有一个重要特点就是向前兼容 。每次架构的升级一定程度上帮助英特尔建立了更高的生态壁垒，但同时这也是困扰x86架构速度提升的一个 历史 包袱。 为了顾全兼容性和高性能，Intel推出的x86的新架构，把x86指令转换成类似RISC的微指令，然后再执行，以此获得和RISC相当的性能，同时仍然能够前向兼容。

英特尔于1985年推出了基于32位的80386 CPU，扩展了x86架构的位数，提升了CPU的性能。而后在32位处理器向64位处理器转移的过程中，英特尔也想尝试放弃前向兼容，采用新架构，和RISC的ARM硬拼。但是失败了，因为已有的软件生态不支持这样的新架构。

与此同时，老对手AMD在继承32位x86架构基础上，率先推出了64位的x86架构处理器。并于微软操作系统形成良好互动，英特尔只能放弃原来自己的新架构，采用AMD的64位架构进行扩展。

关于32位处理器为何要升级到64位处理器，主要原因是32位处理器能处理的最大内存容量是4GB（2的32次方），无法满足日益增长的内存容量需求，因此需要进行升级。

目前x86架构的应用领域非常广泛，涵盖了PC、服务器、工作站等领域。目前苹果的MacBook用的也是x86架构处理器。不过谷歌推出的Chromebook部分采用ARM处理器。另外苹果宣布2020年MacBook将放弃Intel的x86处理器，采用自家ARM处理器。

不可否认目前x86架构正在遭遇来自移动霸主ARM的强力挑战。但是英特尔也在不断提升工艺，以及优化架构。未来x86架构将如何继续捍卫自己的地盘，让我们拭目以待！

高主频与多线程之争，用户何去何从

跑分论高低的背后，折射出的无非就是两家处理器巨头之间对于发展方向的迥异，英特尔向着更高主频方向发展，所以10系列就产生了英特尔睿频加速 Max 技术 3.0、英特尔 Speed Optimizer、英特尔 Thermal Velocity Boost3 和英特尔 Adaptix Dynamic Tuning 等智能性能优化技术，AMD向着更多线程发现发展，就有了像前几天发布的测试的线程撕裂者3990x（64C/128T）等型号的CPU。

终究还是两个不同方向的博弈，今天从常见的4800H和10750H上来进行简单的分析，从跑分上来说多线程肯定会占有一定的优势，但是实际应用具体如何我们还是做一些探讨。

4800H与10750H相比较为明显，核心数4800H比10750H多两个，线程数多4条，前者单核最大睿频4.2GHz，多核睿频3.8GHz+，后者单核最大睿频5.0GHz，多核睿频4.3GHz，I7从10带开始全民迈入5.0GHz，R5对应I5，R7对应I7一直是AMD的传统，不过较为谨慎的是，从锐龙开始，AMD也略显谦虚了，想当年Intel I3/5/7的时代，AMD的命名可是A4/6/8到后来的10，从命名上全系列压对方一头。

随着CPU的不断更迭，DX也从原来的11发展成了12，这里先做一个简单铺点，具体的后面介绍。

一、游戏对比

从游戏角度开始说起，网络游戏和3A大作，都是游戏本购买的基础，只有极少部分用户，用于游戏以外的用途，否则厂商也不会起名叫游戏本，直接叫性能本的了。

万变离不开游戏，就从游戏开始。

目前市面的主流游戏主要是CSGO，吃鸡，英雄联盟，还有像古墓丽影这一类的游戏。

在CSGO中，DUST2地图模式，经过测试I7-10750H帧数变化更高且更稳定，在250帧左右徘徊，而4800H在210帧左右稳定，观察硬件的使用情况，只有部分CPU的核心在工作，其他核心处于静默状况，更多的线程并没有在游戏中尽情发挥，而是高主频占据了一定的优势。

在PUBG中，相同画质下，10750H有150帧的平均表现，4800H在130帧。

英雄联盟中，10750H平均158帧，4800H则为142帧。

在硬件使用率比较均衡的古墓丽影暗影中，10750H为62帧，4800H为60帧。

就目前的游戏而言，对多核心优化不多，游戏的最直观表现与处理器的主频关系更为密切，所以以上几款游戏上，10750H要有一定的优势。

我们回过头来继续说前面未完成的话题DX12，现在的很多游戏都支持DX12，只有部分游戏在DX11下帧数更高一些，这就是为什么新机要安装dx9.0c、dx11的原因，比如企鹅游戏，dx11对于显卡的利用方面不尽如人意，所以dx12就诞生了，dx12除了会调用显卡外，还会在物理运算时调用大量的cpu资源，这是要聊的关键，之前的dx经常会出现cpu太弱导致显卡性能无法完整发挥的情况，dx12大幅度优化了多核心协同工作的负载，基本可以做到多个核心的负载均衡，整体的负载均衡的分配到每个核心上，每个核心的负载将会有所下降，对cpu 的要求也有所下降，即便如DX12这样对CPU多线程充分优化的API环境，8线程几乎是游戏利用的集显了，大部分游戏的CPU利用率最多是6个。游戏的应用程序接口，不可能降复杂指令的工作无限制的分配到多线程上，以提高他们输出到GPU的速率。这也就是人们常说的，车跑的多快仅仅与一条车道的通行速率有关，而与车道的规模无关。简单一点，规模≠速率。

CPU的性能如果利用公式计算的话，性能=频率*IPC，所谓IPC就是每个时钟的指令，即每一时钟周期内执行的指令多少，也叫时钟效能，IPC代表了一代CPU的设计架构，一般架构不变，IPC不变，所以CPU每个核心的性能也不单纯的取决于频率，IPC的高低同样具有决定性。

IPC最理论直观的测试包括SuperPi、单、双精度浮点测试，而历来AMD在IPC的测试表现较为一般。

这也就是为什么游戏方向，要更倾向于intel的原因。

如果还不明白，可以查看DIY中帖子，3990x与10920x的Time Spy CPU数据对比，线程差异巨大，CPU分数均在9500左右，体现的更佳淋漓尽致。

以上比较仅限于相同品牌、相同系列，完全相同的显卡。

二、生产力对比

除了游戏，我们在说生产力方向，像图像渲染、视频剪辑等设计工作，需要依赖大量的并行计算，多核心具有优势，之前很多评测都已经有所提及，比如常见的7zip，在生产力方向可谓势均力敌，如果更加细分的话，生产力方向就比游戏要更复杂一些，比如，图像渲染、视频剪辑等AMD的多线程会占有一定优势，当然软件的版本要更新一些，如果像PS6这一级别的软件，多线程就没有任何意义了。当然ps6已经很老了，这里只是举个例子。

现在很多做需要计算的为了保证日常的稳定性，一般包括系统在内都不会选择比较新的系统，大学所学的软件也不会是当下最新的软件版本。我所接触到的计算类的系统最多的为Ubuntu18.04，虽然20更新了，很多计算单位为了保证稳定性，依旧不会采用较新的版本。选择时一定要注意。支持多线程的软件这里就不在多说了，这里介绍几款常用的对多线程支持不太友好的软件，以便让更多人了解。

Adobe Photoshop CC和Topaz DeNoise AI，PS不用多说了，使用范围交广，而Topaz DeNoise AI是摄影圈更出名的软件，较为小众。相同的数据，处理的时间如下。

三、如何选择和判断

从上面就可以看出，高主频和多核心的选择，同时一定不要被理论数据带偏，秒来秒去，容易闹出笑话。