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移动版Skylake处理器深度评测

2015-11-10《微型计算机》评测室《微型计算机》2015年11月上

在经过一系列的酝酿之后,装备有Skylake移动版处理器的笔记本电脑终于要大范围铺货了。相比桌面版而言,英特尔此次发布的Skylake移动版处理器异常丰富,让人眼花缭乱。在之前的文章中,我们已经对桌面版Skylake处理器有所了解,那么移动版本又会有什么不同呢?面对这么多型号的处理器,我们又该如何选择对应机型呢?就此,我们将体验移动版Skylake中具有代表性的一款处理器—Intel Core i7-6700HQ,而被替代者Core i7-4720HQ也将与其一决高下。新旧激烈碰撞,那么结果会如何呢?

一.Skylake架构改变在哪?

在评测之前,我们先来了解一下移动版Skylake处理器的一些规格和分类。Skylake是英特尔“Tick-Tock”发展战略中名副其实的Tock级产品,属于工艺不变,架构改进的产品。因此,Skylake在整个宏观架构和微观方面都做出了很多改进。

首先,Skylake的核心宽度变得更宽了,包括乱序执行的窗口变得更多,达到了224个,之前Haswell只有192个,Sandy Bridge也只有168个,in-flight Stores增加到了56个,相比Haswell的42个和Sandy Bridge的36个都得到了显著提升。此外,Integer Register File、Scheduler Entires等同样得到了改进。Allocation Queue提升至每线程64个,相比最早的Sandy Bridge的28个堪称变化巨大。

其次,Skylake的前端、执行单元和载入、存储部分都得到了强化,比如前端容量更大,指令通路更宽、缓冲更深、预取更快速、乱序缓冲的深度也得到了显著提升,分支预测方面也进行了改进(但英特尔拒绝透露相关信息)。载入和存储方面的单元都进行了强化、预取器加强了,存储、填充和回写的缓冲都得到了优化。其他的还包括全新的页面丢失处理模式、全新的缓存管理指令等。

Skylake在核心架构上改善的相关数据。
Skylake在核心架构上改善的相关数据。

Speed Shift是目前Skylake在节能方面最重大的改变。
Speed Shift是目前Skylake在节能方面最重大的改变。

第三, Skylake在架构上最明显的改变在于同时支持DDR4和DDR3L/LPDDR3。对移动版本产品而言,DDR3L/LPDDR3的支持能让厂商节省一部分成本,尤其是DDR4早期供货和产能可能存在不稳定情况的时候。不过需要额外说明的是,Core M系列不能支持DDR4,只支持DDR3L/LPDDR3。另外,一款处理器只能支持唯一一类内存,不能支持两类内存。

第四,在内部安全性方面,Skylake增加了Software Guard Extensions和Memory Protection Extension,可以设置隔离区、拒绝恶意软件的攻击,并保护堆栈和跳跃缓冲。

总的来说,Skylake是这几代产品中改进最大的,内部结构对乱序执行的改进、宽度的提升以及缓存和存储、内存方面的改进,都最终体现在了性能和应用的提升中。此外,从Skylake的架构改进来看,英特尔似乎正在准备在对处理器架构尤其是核心部分进行改变,Skylake只是一个前奏,未来的架构还会有更为显著的改善。

二.性能和功耗控制

英特尔称Skylake架构从设计开始就考虑到了超低功耗、高性能等多种需求,Skylake架构能够满足从4.5W到91W如此广大区间的不同产品的需求,具有极好的架构可伸缩性。

在超低功耗移动处理器方面,Skylake的Core M版本面向平板处理器的产品最高可达目前主流平板产品两倍的性能(对比对象是Core M7-6Y75处理器和iPad Air 2),电池续航时间最长可达10小时、相比前代Core M产品图形性能最大提升40%、能够提供完全的Windows 10使用体验以及兼容RealSense R200 3D摄像头、支持USB Type-C等优势。

主流移动处理器方面,英特尔称新的处理器能效比更好,比如比前代处理器活动功耗更低,节约了大约60%的电能(对比对象是Core i7-6920HQ和Core i7-4910MQ)、速度快大约60%(Core i5-6300HQ对比Core i5-4300M,测试SPECint_base_rate2006)、图形性能提升了40%(使用Core M7-6Y75对比Core M5Y71)、能够支持长达10小时的全高清视频回放(使用Core M7-6Y75,电池38WHr)。此外在新规格上,Skylake加入了Speed Shift技术,这个技术是SpeedStep的进化版本,主要优势在于Speed Shift可以绕过操作系统,直接连接处理器和电源控制单元,并且向操作系统开放了所有电源控制状态,能够更为精准的控制处理器的能耗和频率,还有诸如英特尔Software Grard Extension、Tablet-Like I/Os、Integrated ISP、Integrated Sensor Hub等技术的加盟。

Skylake核芯显卡的分类情况。
Skylake核芯显卡的分类情况。

Core M系列的出现,将PC功耗拉低至10W级别,彻底重塑了低功耗PC的产品形态。
Core M系列的出现,将PC功耗拉低至10W级别,彻底重塑了低功耗PC的产品形态。

在有关节能技术方面,Skylake处理器增加了名为PCU的模块控制单元来控制、调配每个部分的功耗等内容。其他还包括诸如更强的电源门控、数字PLL电源交叉节能控制技术、HW和Cdyn降低、GPU和CPU部分的频率调节、可配置的电源管理等。另外,Skylake处理器还增加了名为Speed Shift的状态切换功能,新功能使得Skylake在不同运行模式中的切换速度从30ms降低至大约1ms,比如从休眠模式切换至高性能模式等,因此大幅度提升了效率。Speed Shift对移动处理器极为有利,可以迅速地在不同工作模式中切换,能耗比大幅度提升。

此外,由于频率和架构改进,Skylake架构的移动处理器频率极限更高、物理核心更多。之前Broadwell时代14nm工艺只能提供最高2.9GHz的处理器频率,在Skylake上,Core M7-6Y75将这个上限提升的到了3.1GHz,功耗依旧维持在4.5W不变。这应该是架构和工艺共同努力的结果。此外,Core i5升级到了物理四核心,这是前几代产品上都不曾存在的。

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