intel和AMD处理器哪家好？比CPU天梯图更高级的是核心效率天

mengguijie · 发表于 2021-9-12 07:49:37

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前言

intel和AMD哪家处理器更好？

这个问题换个说法：酷睿十一代约ZEN3打架，谁赢了？（这样就把时间点限制在当下，未来哪家厉害，此文不作猜测）

注：ZEN3对应Ryzen 5000系列，属锐龙四代。

对比处理器的优劣，不能看表面上能堆砌多少个核心，要深入到本质里，即看IPC谁更高。

IPC（Instruction Per Clock）的本身定义是“CPU每一时钟周期内所执行的指令多少”，体现了CPU微架构的设计能力。

通俗地说，IPC就是核心效率，此文我们就在“相同的核心数量、相同的线程数量、相同的频率“这个三个“相同”的基础上，让酷睿十一代和ZEN3来一场公平的较量。

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正文

CPU“更先进”，更“科幻”的较量，如果只有两场比赛，那么一定是“制程”和“微架构”。

这二者是有一定联系的。更好的制程，能让微架构实现“更深（deeper）、更宽（wider）、更智能（smarter）”的目标，进而有更高的IPC。

第一场：制程之战

目前的制程数值，不能反应真实水平。

早期的半导体制程用栅极宽度来描述，但并不是强制性标准。台积电营销负责人曾说，从0.35微米（350nm）开始，所谓的工艺数字就不再真正代表物理尺度了，7nm仅是一种行业标准化术语而已。至于这个7nm、10nm、14nm到底是采用什么标准计算出来的，站长没查询到资料。只能说，各家的标准根本不一样。打个比喻：到市场买肉，有的标注20元/磅，有的是40元/公斤，20元的不一定就便宜，因为衡量的标准不同。

英特尔建议以晶体管密度（MTr/mm2，每平方毫米的百万晶体管数）来作为定义工艺节点的指标，可惜的是，目前在具体产品的销售中并没有引用“晶体管密度”这一指标，仍然采用7nm、10nm等“术语”，仅从数字大小看就容易误判。

酷睿十一代（移动版Willow Cove架构）采用的是intel 10nm工艺，其晶体管密度为每平方毫米1.008亿个。

酷睿十一代（桌面版Cypress Cove架构）采用的是intel 14nm工艺，晶体管密度0.4467亿个。

AMD ZEN3架构采用的是台积电7nm工艺，晶体管密度为每平方毫米0.965亿个。

由此可见，intel 10nm比台积电7nm还高一点点，基本上算个平手。

第二场：核心效率之战

站长选取的研究样本如下：

酷睿一代：i7-920

酷睿二代：i7-2600K

酷睿三代：i7-3770、i7-3770K

酷睿四代：i7-4770、i7-4770K

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酷睿五代：i7-5775C

酷睿六代：i7-6700、i7-6700K

酷睿七代：i7-7700、i7-7700K

酷睿八代：i7-8700K

酷睿九代：i7-9700KF、i9-9900KF

酷睿十代：i5-10600KF、i7-10700KF

酷睿十一代桌面版：i5-11600KF、i7-11700K

酷睿十一代移动版：i7-11800H

挖掘机系列：A12-9800

锐龙一代（ZEN）：R5-1500X、R7-1800X

锐龙二代（ZEN+）：R5-2600X、R7-2700X

锐龙三代（ZEN2）：R5-3600X、R7-3700X

锐龙四代桌面版（ZEN3）：R5-5600X、R7-5800X

锐龙四代移动版（ZEN3）：R7-5800H、R9-5900HX

在具体计算上，IPC是没有一个确定值的，站长采用的办法是单核以CINEBENCH为主，多核以3DMARK FS和TS CPU成绩为主，通过一定的算法得到下图，这样的结果能符合大多数应用场景，也能和两家官方公布的各代提升比例基本吻合。

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上图解读

如果把CPU看作金庸小说里的侠客，IPC就相当于内功。

在农机时代（2011年10月~2017年2月），AMD没有还手之力。

AMD于2011年10月推出了“推土机”处理器架构，后来又陆续发布打桩机、压路机和挖掘机架构，一直到2017年2月第一代ZEN发布的这一个时间段，俗称“农机时代”。这一时期对AMD来说是悲伤的时光，内功十分可怜，连酷睿一代都打不过，遇到酷睿二代直接被打飞。

锐龙一代（ZEN架构）是个转折点，一步登天超过酷睿五代，锐龙二代（ZEN+）距离当时竞争对手酷睿八代仅有一步之遥，接着在锐龙三代（ZEN2）实现了对英特尔的超越。

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酷睿八、九、十代（注2）的核心效率没有提升

英特尔这边，第七代提升极小，第八九十代都是原地踏步，眼睁睁地看到AMD从后面超过去。

说到这点，有些读者非常疑惑，不是都说第八代提升最大的吗？

这是两个概念，第八代是“提升了核心数量”，并不是我们这里讨论的“提升核心效率”，二者是完全不同的概念。核心效率是可以理解为在相同的核心数量、相同的线程数量、相同的频率这“三个相同”的基础上，对比谁更厉害。

第九代改进很小，配不上“跨代提升”这个词语。

第十代（Comet Lake）效率也没有提升。把第八代的i7做一番改动，就成为第十代的i5。例如：i5-10500可以看作是i7-8700小改而来，二者仅频率上有些细微差异。当然，十代的部分型号也加入了一些新技术，如睿频3.0，这和IPC没什么关系。

注2：第十代酷睿移动版有两种微架构，Comet Lake和Ice Lake，此图仅包含桌面版，移动版Comet Lake效率没变，移动版Ice Lake有提升但未纳入对比范围。

注：酷睿代数划分，可参考文章第一个出生的靠边站（一张图看清酷睿处理器1~12代的区别）

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决战紫禁之巅，酷睿十一代 VS 锐龙四代

两大高手飞来飞去，刀光剑影，谁赢了？

在桌面版，锐龙四代胜利，核心效率比酷睿11代高3%

在移动版，酷睿十一代胜利，比ZEN3移动版高2%

注：这个结论为个人研究，非权威定论。站长对核心效率天梯图的数值进行了交叉验证和校对。

之所以出现这样的结果，其根本原因在于：

酷睿11代有两种微架构，桌面版采用的是Cypress Cove架构（14nm），移动版是Willow Cove（10nm），Cypress Cove不是简单地把Willow Cove改用14nm工艺生产所用的代号，因为空间有限，放大后刻不下，Cypress Cove肯定是有简化的，反应到效率上，就无法达到Willow Cove的高度。

结束语

看人不能只看外表，要看内在的人品。处理器也是一样，不仅要看外表有几个核心，更要看内在的“核心效率”高不高。学会看IPC，普通用户就能取得从“小学生”到“中学生”的进步。在选购电脑时，看核心效率天梯图，比看CPU天梯图更有意义。

从微架构看，intel暂时还有微弱的优势。两大高手约定，明年之夏，华山之巅，酷睿十二代和ZEN4将再来一场“IPC世纪大战”。