Intel Kaby Lake 桌上型平台正式登場,第七代 Core i7 不鎖倍頻處理器實測

作者 | 發布日期 2017 年 01 月 06 日 8:03 | 分類 晶片 , 處理器 , 零組件 follow us in feedly

過去幾個月,關於 Intel 代號 Kaby Lake,也就是俗稱第七代 Core 桌上型處理器暨平台,規格與性能測試數據不斷流出。現在終於等到官方正式解禁,Kaby Lake 桌上型處理器的性能到底提升多少,是否會如同網友所笑稱「擠牙膏」,現在可以完整窺探其表現與晶片組的變動為何。



揚棄 Tick-Tock 策略,14nm 製程第三回出征

Intel 於 4 日凌晨,正式解禁推出代號 Kaby Lake,第七代 Core 桌上型處理器暨平台。Kaby Lake 家族代號規則如同 Skylake 世代,桌上型產品完整代號為 Kaby Lake-S,至於 Kaby Lake-H、Kaby Lake-U、Kaby Lake-Y 屬於行動平台產品。伴隨推出的還有 200 系列晶片組,個人用桌上型產品包含 Z270、H270、B250 等款式,各家主機板廠的新產品從 4 日起陸續能買到。

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▲ Kaby Lake 家族分支與設定應用範疇對照表。

Kaby Lake-S 處理器規格配置並沒有多大異動,為首的是 Core i7-7700K 與 Core i5-7600K,這兩款不鎖倍頻產品。以 Core i7-7700K 為例,其時脈設定為基礎 4.2GHz、動態超頻 4.5GHz,被取代者 Core i6-6700K 則為基礎 4.0GHz、動態超頻 4.2GHz。參考下方概要規格表,可看出 Intel 同樣是增加倍頻來換取更多性能勝差,這點和最近幾代做法沒有什麼差別。

Intel 在 Haswell 世代曾以品牌 20 周年名義,推出不鎖倍頻的 Pentium G3258,Kaby Lake 世代再次出現這小確幸,推出系列等級高一階的 Core i3-7350K。它的出現是否有什麼特別意義,撰稿期間我們還沒有什麼頭緒,總之其時脈設定為 Core i3 系列當前最高,因應不鎖倍頻的必要性,TDP(Thermal Design Power,散熱設計功耗)由一般 51W 提高到 60W。

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▲ 當前已揭露 Kaby Lake-S 處理器概要規格資訊表。

Kaby Lake-S 和 Skylake-S 兩者本質結構如出一轍,都是植基於 3D 電晶體、14nm 製程生產,因此如上圖所示,各系列產品 TDP 沒有什麼異動。處理器腳位頻繁更改,是 Intel 產品比較為人詬病的一點,這次仍然按兵不動。畢竟跨入 Skylake-S 世代才剛轉變了一次,Kaby Lake-S 沿襲至少兩代產品相容這傳統,沒讓 Skylake-S 世代製品瞬間成為孤兒。

處理器腳位維持 LGA 1151 規格,新舊平台之間具有向上、向下相容性,Kaby Lake-S 世代 200 系列晶片組,預設即向下相容 Skylake-S 處理器。反之,Skylake-S 世代 100 系列晶片組的主機板製品,更新 BIOS(需增加新處理器的微碼)之後也能夠使用 Kaby Lake-S 處理器。至於 Kaby Lake-S 到底有什麼不同,以下經由官方與第三方資料,讓我們試圖來挖掘之。

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▲ 圖左 Core i7-7700K、圖右 Core i7-6700K:兩代同級產品正面外觀如出一轍。

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▲ 圖左 Core i7-7700K、圖右 Core i7-6700K:兩代同級產品底部差異甚微。

核心架構異動甚微,內顯小改變反成為亮點

Intel 強調重點如下圖所示,但是並未詳加著墨到底有哪些轉變,我們另外經由第三方資料找出了點蛛絲馬跡。第一點是 x64 架構 x2APIC,Intel 強化了設計以提升效率等表現,第二點則是 XU/XS 模式 EPT 執行控制,這部分是和虛擬機器應用較有關聯。想當然耳,這些設計對玩家而言可能不大有吸引力,官方標榜超頻的感知電壓、頻率曲線,還有 AVX 偏移值設定會更讓人想要試試。

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▲ Intel 所標榜 Kaby Lake-S 處理器暨平台效益。

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▲ Intel 不忘強調超頻可玩性,新加入 AVX 偏移值設定選項。

Kaby Lake-S 所整併內顯為 Gen 9 架構,世代並未大躍進,如同前面處理器主要規格簡表所示,桌上型產品統一配備 HD Graphics 630。不過 Intel 官方所提供資料,並未包含 Graphics 630 所內建  EU(Execution Units,執行單元)數量,以及時脈設定等資訊。以下僅就第三方資料,來談一些影像輸出面向的議題,包含影像輸出解析度支援,以及影片硬體解碼加速等。

Intel 內顯核心採用 eDP 設計多時,其餘 HDMI、DVI 等訊號輸出,通常得由主機板廠商配置相對應規格的轉換器來提供。Skylake-S 世代即可支援 4K @ 60Hz 解析度訊號輸出,惟 HDMI 得看主機板廠商所採用轉換器規格而定,因此有不少產品是無法提供。Kaby Lake-S 同理,是否有 HDMI 2.0/a 由主機板廠商決定,若採用 HDMI 1.4 轉換器將受制於 4K @ 24Hz 輸出規格。

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▲ Kaby Lake 內建顯示輸出架構圖。

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▲  Kaby Lake 顯示輸出支援規格簡表。

因應 4K 解析度,以及相對應的 HEVC / VP9 影片壓縮格式興起,Intel 標榜納入支援已經有一段時間。但事實如同我們先前試驗所得結果,舊有的影片解碼硬體加速電路,並未支援 10bit 色彩深度影片。因此實際播放時,是基於 GPGPU(General Purpose Graphics Processing Unit,通用繪圖處理器)模式運作,故較為低階或行動處理器等產品,播放流暢度是不甚理想。

進入 Kaby Lake 世代,Intel 終於補強了這罩門,影片編、解碼硬體加速引擎,正式支援 HEVC 壓縮格式、10bit 色彩深度。另外一點和前述影像輸出有關,那就是 Kaby Lake 也將 HDCP(High-Bandwidth Digital Content Protection,高頻寬數位內容保護)2.2 納入支援,這同樣是 4K 高畫質影片應用重要的一環,有些網路串流影音業者已經在先前導入應用。

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▲ Kaby Lake 影片播放解碼支援規格。

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▲ Kaby Lake 影片壓制編碼支援規格。

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▲ Kaby Lake 各式顯示輸出 HDCP 支援狀態。

晶片組 PCIe 3.0 通道增加,主機板設計更具彈性

Kaby Lake-S 個人用晶片組,主要有 Z270、H270、B250 等 3 款,至於 Q270 和 Q250 是屬於商用電腦產品。關鍵功能性變動,在於所內建 PCIe 3.0 通道數量增加 4 條,其中性能主力 Z270 可彈性運用的總數來到 24 條。如此即便配置 2 組 M.2 再搭配 1 組 PCIe x4 插槽,全數安裝 PCIe 3.0 x4 固態硬碟使用,還剩餘 12 條通道資源,能讓主機板廠商盡情地堆疊其他功能用料。

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▲ Kaby Lake-S 晶片組重點規格資訊。

以 Z270 為例來看,在 Flexible I/O 框架底下,其 PCIe 通道實際總數為 30 條,資源分配和 Z170 稍有差異。編號 7~14 的規劃和 Z170 一致,若主機板廠商沒將 USB 3.1 Gen 1 數量最大化,那麼即便配置 2 組乙太網路,至多還有 6 條通道可運用。編號 15~18 這個群組定義為第 1 組 PCI Storage RAID,其中 15 亦可為 SATA 0 或乙太網路,16 則亦可為 SATA 1,藉以提供 SATA 固態硬碟模組支援。

第 2 組 PCI Storage RAID 安排在 23~26,第 23、24 亦可為 SATA 4、5,其配置用意同第一個群組相同。至於額外增加 4 條通道編排在最後,獨立自主沒有和其他資源彈性調配,同時定義為第 3 組 PCI Storage RAID。換言之,Z270 是不難做到配備 2 組 M.2,再加上 1 組 PCIe x4 規格插槽,一口氣支援 3 組 PCIe 3.0 x4 固態硬碟的可能性,剩餘通道也夠廠商堆疊 USB 3.1 Gen 2 控制器等用料。

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▲ Z270 晶片組 PCIe 通道配置圖。

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▲ Z270 晶片組架構示意圖。

200 系列晶片組,特別是性能主力 Z270 這等級產品,改朝換代另外一大意義,在於新增支援 Optane Memory 應用。不過參照 Intel 之前的產品藍圖來看,Optane 實體產品推出時程都往後移,目前除了性能似乎無法達到 Intel 所宣稱極高表現,價格是否會親民我們也保守看待。因此它可否增加 200 系列晶片組的賣點,現在看來還是個未知數,或許等應用真正逐漸成形時,下一代平台也跟著登場了。

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▲ Optane 的虛實仍是未知數,但是 200 系列晶片組將之列為訴求功能之一。

本質運算性能提升有限,猶如架構壓榨的極致

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▲ Intel 官方測試樣品依舊是提供最高階的 Core i7,Kaby Lake-S 是代為 Core i7-7700K。

Intel 官方所提供測試樣品為 Core i7-7700K,我們將之和被取代品 Core i7-6700K 一同比較,測試平台主機板為 Asus ROG Maximus IX Formula。我們讓 BIOS 盡可能維持預設值,只將 CPU Core Ratio 選項,由出廠預設 Pre All Core 調整至 Auto。至於散熱器則是沿用 Core i5-2500K 盒裝附屬品,所搭配記憶體為 Crucial DDR4-2400 16GB×2(CT2K16G4DFD824A),並未加裝獨立顯示卡。

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▲ CPU-Z 偵測資訊:現行版本已經能正確辨識 Core i7-7700K 規格。

基礎性能表現以 SiSoftware 所推出 Sandra 來當基準,下列圖表提供了性能增加幅度百分比數值,可以快速看出兩造差距。瀏覽前得留意處理器時脈差異,Core i7-7700K 基礎時脈高出 5%,動態超頻則是略多的 7.1%。毋須將 Core i7-6700K 超頻,只要比對脈差距與性能增加幅度,便可以輕鬆窺探出 Kaby Lake-S 蘊藏了什麼進化,性能提升幅度到底是如何。

就本質運算能力而言,Core i7-7700K 在算數處理器測試結果,勝差達到將近 10% 之譜。其餘項目有高、有低,就總和而言是有拉開應有差距,甚至又再好上些許。有一點前面介紹沒有提到,那就是 Kaby Lake-S 所內建記憶體控制器,支援時脈提升至 DDR4-2400。由於 Skylake-S 使用原生 DDR4-2400 模組,無須超頻也能達成此時脈組態,因此我們沒有特意提及。

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▲ Sandra 處理器基礎運算性能測試。

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▲ Sandra、AIDA64 記憶體層面傳輸性能表現。

另外佐以幾項跑分與真實軟體測試結果來看,Cinebench 和 3D Particle Movement,無論多核心或單核心的測試結果,都有超越新舊世代產品的時脈差距幅度。而垂手可得的 7-Zip 測試所得壓縮評等,以及 WinRAR 基準測試結果,反而些微落後給 Core i7-6700K。至於其他幾個項目,勝差都有達到 7.1% 或以上,雖然幅度不多但是至少有高出一丁點。

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▲ 性能測試與真實軟體試驗結果。

7-Zip 測試字典檔大小 512MB。Capture NX-D 是將 50 張 D750 所拍攝 RAW(14bit,約 1.42GB)檔,批次轉換為 JPEG(降轉 1,920×1,280 解析度、96ppi、良好品質、85% 壓縮比)。而 HandBrake 影片轉檔,是將 4K 解析度 HEVC 壓縮格式片(807MB、片長 2 分 11 秒、29.970FPS、 總流量 51.4Mbps),降轉為 Full HD 解析度、H.264 格式(其餘細部設定維持軟體預設值)。

內顯性能提升同樣有限,耗電量表現未有突破

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▲ CPU-Z 偵測資訊:尚未能辨識出 HD Graphics 630 規格, 推出 EU(Execution Units,執行單元)數量仍為 24 個。

Kaby Lake-S 普遍內建 HD Grahpics 630 繪圖顯示單元,同樣先就 Sandra 測試結果來看,所得結果差距是不多,即使影片轉檔也沒有莫大差異。至於 3DMark 等其他基準測試結果同樣微妙,並未帶來預期中的有感提升幅度,那 3~4% 有限的差異幾乎可以忽視之。在 Tick-Tock 鐘擺發展策略喊卡之後,Kaby Lake-S 相較於 Skylake-S,就測試數據來看確實相差甚微,算是架構極致精進的產物吧。

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▲ Sandra 視訊相關測試結果。

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▲ 內顯性能測試結果。

從通俗性能測試角度來看,Kaby Lake-S 並沒有帶來什麼驚喜,不像以往基於新增指令集等因素,能帶來少則 5%、多則 30% 或以上的性能差距。可想而知,Core i7-7700K 就像是 Core i-6700K 倍頻增加版本,耗電量不減反增也無須感到意外。如下圖所示,我們經過反覆試驗、確認,Core i7-7700K 峰值耗電量比 Core i-6700K 高出不等幅度,不像以往反而可能略低些許。

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▲ 測試平台耗電量觀測結果。

4K 影片硬體加速效率提升,低階產品獲益會較多

我們認為 Kaby Lake 最大亮點,或許可說是影片編、解碼硬體加速單元,為首的莫過於首度支援HEVC 10bit。其次是官方資料看似不明確的 VP9 支援性,藉由 DXVA Checker 輔助確認,同樣是一舉支援 10bit 色彩深度。4K 超高畫質影片隨著載體不同,壓縮格式將以 HEVC 或 VP9 為主,10bit 色彩深度是新主流標準,硬體加速電路支援與否,對觀賞體驗是有關鍵性影響。

有鑑於硬體層已經如實支援,我們直接攻頂使用 HEVC、10bit、HDR 這般高流量影片試驗之,播放期間的處理器使用率,以及時脈成了強烈對比。Core i7-7700K 啟用硬體加速後,使用率能驟降至 5% 以下,時脈也只有在 2GHz 上下而已。反觀 Core i7-6700K 即便啟用硬體加速,處理器平均使用率仍然達 30~40% 上下,而且時脈依舊逼近產品基礎設定值 4GHz。

這正好能夠證明,Intel 先前所標榜支援 HEVC 10bit,確實是以 GPGPU 模式運作,因此中低階產品大多無法流暢播放。當然了,玩家的系統普遍會裝配獨立顯示卡,像是 NVIDIA 前代產品就已經陸續納入硬體加速,Kaby Lake 這項進化或許會被忽視。我們認為最大受益者,無非是入門桌上型電腦,以及各式行動處理器應用產品,無須獨立顯示卡/晶片就能當 4K 影片播放機。

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▲ DXVA Checker 偵測結果:上圖 Core i7-7700K、下圖 Core i7-6700K,後者硬體電路並未真正支援 HEVC 10bit,以及 VP9 解碼加速。

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▲ PotPlayer 影片播放結果:上圖 Core i7-7700K、下圖 Core i7-6700K,影片格式為 HEVC、HDR、10bit 色彩深度、59.94FPS、總流量 75.8Mbps。

架構與製程壓榨到極致,隔代升級較為合適

基於 14nm 製程第三度推出產品,看來也沒新加入攸關運算性能的新指令集,帶來顯著、有感的提升。這讓 Kaby-Lake-S 有著 Skylake-S,或說 14nm 製程技術與其所延續核心架構,極致最佳化、壓榨性能的影子。唯一真正有感的提升,大概就是內建整合 HD Graphics 630 顯示單元的影片硬體加速,終於完整支援 HEVC、VP9 影片壓縮格式 10bit 色彩深度。

其餘亮點,或許是 200 系列晶片組,例如 PCIe 3.0 通道普遍額外增加 4 條,這對主機板廠商而言是利多。畢竟 PCIe 3.0 x4 固態硬碟蔚為未來主流,而 USB 3.1 Gen 2 也尚未整併進 PCH 晶片組,這些元素都需要大量 PCIe 通道。Kaby-Lake-S 到底有沒有吸引力?我們認為還是有,如同 Intel 近來的行銷策略,隔 2~3 代升級同時享有主機板附加新功能,會是較為合適的升級策略。

測試平台

  • 主機板:Asus ROG Maximus IX Formula
  • 記憶體:Crucial CT2K16G4DFD824A(DDR4-2400 16GB x 2)
  • 系統碟:Plextor M6e 256GB
  • 電源供應器:FSP PT-550M
  • 作業系統:Microsoft Windows 10 Pro 64bit 中文版

(本文由 T客邦 授權轉載) 

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