如今CPU的主频越来越高,但这是件好事吗

2004年10月下旬在美国佛罗里达举行的一场产业会议中,时任英特尔CEO的贝瑞特单膝跪地,向观众和消费者请求原谅,“我也不想违背这个承诺”。并且贝瑞特在当时还说到,“请原谅我们。”

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贝瑞特所说的“承诺”是什么?简单来说,他指的是当时原本被宣称能跑到4GHz以上主频的Tajas架构奔腾4处理器,在多次研发失败后,英特尔方面不得不放弃让奔腾4跑到更高主频的尝试,同时也正式宣告了“唯主频论”这一商业宣传策略的破产。

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当然,站在“事后诸葛亮”的角度来说,大家都知道英特尔在放弃了“唯主频论”后,反而促使他们开发出了一代神U奔腾M,并基于它创造出了后续酷睿系列的辉煌。特别是那个时候奔腾M处理器凭借着不到2GHz的低主频,却可以在各种实测性能上压倒接近4GHz的奔腾4,可谓是生动地“教育”了大量消费者,让大家对“高主频”解了毒。


然而CPU的高主频设计,近年又“卷土重来”了


然而当时间来到2022年,最近这几年的处理器无论是PC端、还是移动设备上,似乎都有重回“高主频”设计的趋势。

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比如说在PC上,英特尔从995X到2700K、再到3770K,最高主频一直维持在4GHz以下,到了4790K、6700K和7700K时代,就涨到了4.2~4.5GHz左右。再到8086K和9900KS上,又进一步提升到了5GHz。而10900K、11900K和12900KS,最高主频则进一步拉升至5.3GHz到5.5Ghz的范围。


根据目前最新的爆料信息显示,最快明年英特尔方面可能就会推出主频直接“锁定”在6GHz的Core-i9 13900KS,从而创下家用PC处理器默认主频的新记录。

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同时,AMD的情况也差不多。Zen和Zen+架构的家用处理器最高主频“仅”4GHz左右,到了Zen2(3950X)和Zen3(5950X)时代,最高主频就涨到了4.7~4.9GHz。而根据最新的相关信息显示,即将发布的Zen4旗舰家用CPU(Ryzen9 7950X),最高主频则会涨到5.7GHz,与英特尔的13代酷睿KS型号很明显是“对标”的。

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而在移动端,从2016年到2019年,苹果的A系列应用处理器(A10到A13)的最高主频,一直维持在2.4GHz~2.6GHz上下。但到了A14、A15、A16这三代,主频却呈现出2.99GHz、3.24GHz、3.46GHz的“三连涨”。与此同时在安卓阵营,高通的骁龙家族也从骁龙821、骁龙835的2.34、2.45GHz,主频一路涨到了如今骁龙870、骁龙8 Gen1+的3.2GHz。

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不仅如此,目前有爆料称,下一代的骁龙8 Gen2最高主频甚至有可能再到新高、达到3.5GHz左右的水准。


成本与技术的双重因素,让高主频成为了合理的选择


那么问题就来了,此前历史的经验就已经证明,更高主频的CPU设计并不一定就意味着更强的性能,那么为什么现在不管是PC、还是在移动设备上,都普遍又重新去追求“高主频”了呢?


原因其实很简单,一是成本低、见效快,二是因为现在厂商们的确也有去这样做的“底气”。

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众所周知,CPU的综合性能基本上是由四个因素共同决定的,即最底层的指令集、指令集之上的架构设计、CPU频率,以及存储子系统的带宽和容量。


其中,指令集和架构的进步对于CPU性能的提升理论上是最明显,少说也有百分之几十,多的时候甚至可以到好几倍。但一方面指令集和架构的改进都是极其精密、且需要长期研发积累才能实现。另一方面,指令集和架构的改进,必须要软件适配才能“见效”,所以反而不能每代都做大的改动,不然反而可能会让开发者无所适从。

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6400MHz的DDR5内存可以充分释放最新CPU的多媒体性能,但多少人会去买呢


相比之下,存储子系统的提升对CPU性能的改进则来得很快,也不需要软件做什么适配,但是其成本会非常高。比如增大CPU的二级缓存、三级缓存,就会显著提高CPU的制造成本(缓存本身非常耗费晶体管数量);而增加内存的带宽(比如假设某款CPU非得DDR5-7000MHz以上的内存,才能完全发挥性能),则会大幅提升消费者的使用成本,显然也不利于市场推广。

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正因如此,直接提升CPU的主频,也就成为了一种既能保证“见效快(软件不需要适配,就能直接得到性能改进)”,又能有效抑制制造和使用成本的方式。毕竟比起昂贵的高频内存,就算电脑的供电和散热器堆料一点,也确实多不了多少成本。


其次,我们说如今的各芯片厂商“有底气”上高频率,指的自然就是目前半导体制程改进所带来的红利了。

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是的,如果从散热器设计以及TDP数值来看,如今旗舰CPU其实比奔腾4那个时代还要更热、功耗也更高,但不可否认的是,在最新制程的“压制”下,目前CPU的能效比确实还是每代都有明显改进的。


说得直白一点,也就是尽管如今厂商再一次选择了“以频率换性能”,尽管越来越多的证据表现现在处理器的功耗是节节走高,但这就好比一辆车的油耗提升了1.5倍、但马力却高了2倍一样。只要能效比不开倒车,就不能说重回“高主频”设计是一件不好的事情。


毕竟,消费者总是既想要性能进步、又想要产品价格不上涨的。在这样的需求推动下,以功耗换主频、以制程保发热,似乎也确实就是目前整个行业所能够选择的最佳道路了。


【本文图片来自网络】

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