英特爾酷睿Ultra 200S系列解析:架構煥新,能效稱王

英特爾酷睿Ultra 200S系列解析:架構煥新,能效稱王

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2024年10月10日晚間 , 英特爾方面正式解禁了全新的酷睿Ultra 200S系列桌面版處理器的架構、平臺 , 以及價格信息 。

雖然距離正式上市還有一段時間 , 但這也意味著在經過了此前12-14代酷睿的“混合架構”洗禮之后 , 英特爾的主流桌面CPU產品線時隔多年后迎來了大幅的變革 。

既然如此 , 在正式對新平臺進行性能測試前 , 我們三易生活會先用這篇內容來為大家介紹英特爾這一代從名稱到內涵 , 一切都已經發生了巨大改變的桌面平臺 。
CPU架構襲承“月湖” , 但模塊設計大有不同
幾個月前我們曾用《在酷睿Ultra 200V身上 , 我們看到的是“撥亂反正”》這篇文章 , 為大家介紹過英特爾的新一代低功耗移動平臺“月湖(LunarLake)”酷睿Ultra 200V系列 , 并對它所使用的全新CPU核心架構LionCove和Skymont進行了詳細解析 。

與“月湖”相比 , 代號“箭湖(Arrow Lake)”的酷睿Ultra 200S家族這次并沒有在CPU架構設計、或者CPU制程方面進行太大的改動 。 它的CPU模塊采用臺積電N3B工藝 , 同時P核和E核也依然沿用LionCove和Skymont這兩款架構設計 , 并不像當年的11代酷睿那樣 , 存在移動版和桌面版制程和架構都不一樣的問題 。

但即便如此 , 在深入探究“箭湖”的CPU核心設計時就會發現 , 它的P核與E核之間的排布方式以及緩存和總線的互聯設計 , 實際上都與之前的低功耗移動版有著很大的差異 。
具體來說 , 在此前移動版的酷睿Ultra 200V上 , 其E核與P核在片上位于完全不同的位置 , E核不能訪問P核的L3緩存 。 所以為了解決這個問題(以及緩解移動版LPDDR內存的延遲痼疾) , 英特爾還專門在內存控制器附近增加了系統級緩存(SLC) , 來在一定程度上給E核充當額外的緩存池 。

但桌面版的酷睿Ultra 200S系列則不然 , 這次它的P核與E核采用了交叉排布的設計 , 即在CPU模塊內部 , 每兩個P核中間就“夾著”一個由四顆E核組成的集群 , 從而構成最大8P+16E的結構 。 與此同時 , 每個P核擁有獨立的3MB L2緩存、每個P核集群共享2MB L2 , 而且所有的P核與E核也全部都連接到了一個36MB的全核心共享智能緩存(即L3)上 。

【英特爾酷睿Ultra 200S系列解析:架構煥新,能效稱王】這樣的設計有什么好處呢?我們這里用一張英特爾12代酷睿時期的架構示意圖作為對比就不難發現 , 新的設計一口氣解決了兩個問題 , 即P核與E核以往通向L3緩存的線路等長問題 , 以及不同核心之間發熱量均衡的問題 。 換句話來說 , 新的桌面版酷睿Ultra 200S系列可能會有更好的(全核心)緩存一致性表現 , 以及更“均勻”的CPU核心溫度分布 。
GPU換代、桌面版首次新增NPU , 不過規格有所差異
除了徹底進行CPU架構、制程、排布方式等方面的換代之外 , 酷睿Ultra 200S系列的在產品設計上的另一個亮點 , 是它終于在英特爾的桌面版處理器中實裝了基于Xe-LPG架構的新一代GPU , 同時首次在英特爾的桌面版處理器中新增了NPU模塊 。

不過需要注意的是 , 雖然名義上都屬于酷睿Ultra 200家族 , 而且CPU的核心架構也相同 , 但酷睿Ultra 200S系列的GPU和NPU架構并不同于此前酷睿Ultra 200V所使用的設計 。

具體來說 , 此次酷睿Ultra 200S系列集成的GPU是初代Xe-LPG架構 , 也就是和此前Metor Lake“流星湖”相同的GPU設計 。 也就是說它是基于英特爾初代ARC獨顯簡化而來 , 帶有硬件光追單元、完整支持DirectX 12.2 , 但去掉了(獨顯版的)XMX矩陣計算單元 。
同時因為桌面版CPU不像移動版那樣對集成的圖形性能有那么高需求 , 所以酷睿Ultra 200S系列的核顯最多具備4個Xe核心 , 也就是512ALUs、32TMUs、16ROPs和4RT Cores的配置 。 考慮到它最高2GHz的運行頻率 , 其峰值性能大約是酷睿Ultra 100系移動版所集成ARC核顯的50%略低一點 。
此外由于沒有XMX單元 , 所以酷睿Ultra 200S系列的核顯是通過ALUs運行DP4a指令集來提供AI加速算力 , 其GPU單獨的AI算力最高可達8TOPS 。

與此同時 , 酷睿Ultra 200S系列的集成NPU也采用了移動版酷睿Ultra 100系列的同架構設計 , 即英特爾自研的第三代NPU加速器方案(英特爾方面將其簡稱為NPU3 , 順帶一提 , NPU1和NPU2其實就是此前的兩代Movidius計算棒) 。 它可以提供最高13TOPs的AI算力 。 再加上CPU這次P核和E核都支持AVX-VNNI指令 , 所以CPU本身也有最高15TOPs的AI算力 。 按照英特爾方面的說法 , 這就構成了酷睿Ultra 200S系列最高36TOPs的“平臺算力” 。

可能有的朋友看到這里會有些嗤之以鼻 。 沒錯 , 我們三易生活此前也曾提及 , 這種將CPU、GPU、NPU各自算力粗暴進行加總的算法 , 在實際應用場景中其實并不科學 。 但這個問題在英特爾身上卻相對沒那么難以接受 , 這是因為他們早在好幾年前就推出了能同時調用CPU、NPU、GPU , 甚至還有FPGA進行異構AI加速的One API 。
比如在酷睿Ultra 200S系列上 , 如果為它再搭配一塊ARC獨顯 , 那么其整機AI計算體系還會自動適配ARC獨顯的XMX單元 , 實現CPU(AVX-VNNI指令)、GPU(DP4a指令)、NPU(MAC陣列)、dGPU(XMX單元)的四架構AI任務自動分配 。
沒超線程但性能漲了 , 功耗還狠狠砍半
說了這么多 , 那么酷睿Ultra 200S系列的實際性能水準到底如何呢?

首先根據目前公布的官方資料可知 , 首批酷睿Ultra 200S系列桌面版處理器共包含五個SKU , 即最高端、采用8P+16E CPU組合的Ultra9 285K , 作為“次旗艦”、擁有8P+12E CPU的Ultra7 265K和265KF , 以及明顯“走量”、基于6P+8E CPU設計的Ultra5 245K/245KF 。
需要注意的是 , 與此前的14代酷睿相比 , 新的酷睿Ultra 200S系列普遍沒有進一步提高CPU的峰值主頻 , 同時新的CPU架構也全面取消了超線程功能 。 也就是說 , 這次即便是目前定位最高的Ultra9 , 最多也只有24核心24線程了 。

但是按照英特爾方面的說法 , 與14代酷睿相比 , 酷睿Ultra 200S系列的P核IPC提升了9%、E核的IPC更是暴漲32% 。 同時新款處理器的E核峰值主頻比以前有了非常巨大的進步 , 再加上2倍的二級緩存帶寬、更深的并行處理隊列性能 , 以及大幅增強的指令預測和分配性能 , 這些架構和頻率方面的改變 , 最終使得酷睿Ultra9 285K的單核性能比酷睿i9-14900K提升了8%、比競爭對手最新的旗艦快4% 。 同時更為重要的是 , 酷睿Ultra9 285K的多核性能在線程數不占優的情況下 , 依然比14900K提升了15%、同時比競品也要快13% 。

這還沒完 , 英特爾方面公布的測試數據表明 , 在辦公、視覺模型計算、視頻渲染、電話會議等日常使用場景中 , 與14900K相比 , 酷睿Ultra9 285K的功耗甚至可以降低42%-58%之多 。

而在更吃性能的3A游戲場景里 , 酷睿Ultra9 285K在相同條件下要比酷睿i9-14900K功耗爆降50W-165W , 平均CPU封裝溫度更是可以降低10-17℃ 。

有意思的是 , 英特爾在測試中還玩了一個“花活” 。 他們將酷睿Ultra9 285K的PL1功耗刻意從默認的250W限制到了175W和125W , 結果發現在刻意限制功耗的前提下 , 它在好些游戲里的實測性能甚至沒有出現下降 。

那么這意味著什么呢?一方面 , 這代表著部分用戶和OEM廠商或許有望通過出廠限制功耗的方式 , 推出采用更緊湊體型、但性能完全不打折扣的“桌面版NUC” 。 另一方面這或許也是在暗示 , 目前的酷睿Ultra 200S系列的出廠頻率 , 還有很大的超頻可玩性空間 。
結語:架構和平臺同步大幅更新 , 英特爾步入新的時代
前段時間 , 當英特爾正式端出峰值功耗僅30多瓦 , E核性能與整體能效比都大幅暴漲 , 甚至離電情況下完全不降性能的酷睿Ultra 200V系列后 。 它的表現確實讓很多人驚呼 , 重新見識到了英特爾在CPU設計方面的巨大潛力 。

不過酷睿Ultra 200V畢竟定位是超低電壓、超輕薄形態的筆記本電腦 , 相比之下 , 如今的酷睿Ultra 200S系列作為更主流的桌面處理器 , 顯然才足以讓更多消費者重新認識到英特爾時隔多年推出的新架構的魅力 。

在高調引入NPU、強調全平臺AI加速能力 , 以及大幅降低功耗和發熱之余 , 憑借著全新的Z890芯片組和LGA1851平臺所賦予的IO體系 , 英特爾也正在將大量他們引以為傲的新技術帶到桌面端 。 比如首次標配的雷電4 , 比如多達20條的PCIE 5.0通道 , 又比如可選的雷電5和WiFi7 。
特別是雷電4這次在桌面平臺上的大面積普及 , 再加上酷睿Ultra 200S系列本身的低功耗屬性 , 更是為超小型桌面主機+外置顯卡塢的產品形態徹底鋪平了道路 。

當然 , 除了以上這些之外 , 如果你是一位真正的發燒友 , 那么從酷睿Ultra 200S系列的設計上或許就能看出一些額外的“伏筆” 。 其中包括但不限于將于明年年初登場的酷睿Ultra 200HX標壓移動平臺 , 大概率會得到大幅改善的能效和發熱表現 , 以及目前英特爾方面很明顯在快速、且大幅強化E核架構背后所反映出 , 據稱與傳聞中“Royal Core”架構息息相關的一些產品設計思路 。

當然 , 關于酷睿Ultra 200S系列的性能實際測試 , 目前我們三易生活正在準備中 。 至于新平臺這一次究竟表現如何 , 又是否能夠令市場刮目相看?大家稍安勿躁 , 耐心再等待一段時間即可 。

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