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二级缓存大小重要吗? E7200对决E8200


分页浏览|全文浏览    【CNET中国·ZOL 原创】 作者:马振华 | 责编:李鹏飞     评论
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45nm时代的繁荣

●前言

  时至今日,Intel 45nm制程处理器已经完成了换代交接工作,基本取代了原有的65nm制程E6000以及E4000系列。在双核领域,这个壮举由基于Wolfdale核心的E8000和E7000系列达成,前者取代E6000系列镇守高端双核阵营,后者则凭借更突出的性价比令E4000系列淡出主流市场。

  对于E6000和E4000系列,想必部分用户已对它们的规格特性了如指掌,E6000系列除了级别最低的E6300之外,其余都拥有完整的Conroe核心,内建16way 4MB二级缓存,而E4000系列似乎就是在前者的基础上削减而来,二级缓存容量和连接路数减半,因此与前者相比在同主频率下执行效率有所降低。Intel也正是运用这种方式在实质上区分不同的产品定位,否则在E4000系列依然具有不俗超频潜质的前提下用户将没有理由购买价格更昂贵的E6000系列产品。

  进入45nm时代,托摩尔定律的福,可以集成更多的晶体管在处理器核心内,这主要体现在二级缓存的规格上。现在Intel一颗完整的原生Die能够具备6MB 24way的二级缓存,同时还有两组浮点单元和整数单元,这便是今天我们在市场中随处可见的Core 2双核E8000系列处理器。

  有完整就有阉割,无论处理器芯片还是图形芯片,甚至其它功能芯片,几乎无一不是通过这种手段来划分出档次的。E8000的完整意味着售价不菲,普及型E7000的出现是历史的必然。就如同E6000与E4000的关系一样,E7000的二级缓存也由E8000的基础上减半为3MB 12way,起始外频由333MHz降低至266MHz,价格定位与当时的E4000相符。

  通过之前的测试,我们得知E4000系列的执行效能与E6000比较存在明显的差距,人们有充足的理由不惜金钱选择后者来获得更强的性能,再加上两个系列之间仅200~300百元的价格差距,前者并没有展现出诱人的性价比。而这个现象在E8000和E7000之间是否仍然存在,用户会不会再次为几百元的差价和可观的性能差异举棋不定,今天我们将使用丰富的测试软件,综合客观地为读者解答这个问题。

●测试样品E7200与E8500简介


二级缓存大小重要吗? E7200对决E8200
E7200与E8500正面

  本次参与测试的处理器为一颗E7200和一颗E8500,均为ES版。两者倍频相同,外频相差一级。由于测试样品资源有限,测试中的E8200需要将E8500降低至8倍频来模拟,同频下它们属性完全相同。

E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能
E7200与E8500反面

  通过处理器背面的电容和排阻的构成即可轻易辨别这两个系列的处理器。由于E8500有较多的缓存通过FSB连接到MCH芯片,则相应需要更多的组容元件维持信号的稳定。

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二级缓存的重要性

  在通过实践测试说明问题之前,有必要先让读者从理论上了解二级缓存的作用以及它对处理器性能产生的影响。

●二级缓存的原理回顾

  影响CPU执行效率的关键要素除了流水线级别之外就是高速缓存,众所周知,Core 2系列处理器目前只有一种流水线长度,即14级。因此无论是基于何种工艺制程,E8500和E7200在这方面的效率基本是相同的。那么高速缓存又起到什么作用呢?

  处理器在根据指令集进行运算时并非直接与内存交换数据,而是先由一个寄存器单元(非缓存)来装载,这个寄存器集成在处理器内核里,与整数、浮点等各个运算单元规则地结合在一起,构成处理器的核心组成部分。“寄存器”的先天优势使它存储的指令可极其迅速地被各个运算单元访问,但它没有办法被做的很大,这不仅是受到制程和芯片体积的限制,还因为和各个运算单元紧密地融合,若要在此之上改动势必会影响到整个内核的架构。

  如果当寄存器指令处理器完毕后直接在内存中寻址对于当今的计算机技术而言是十分离谱的事情,因为和内核时脉同速的寄存器要比内存快的多,这样会造成处理器将大部分时间浪费在向内存发送指令然后等待内存响应上。好在人类的智慧是无穷的,高速缓存的出现大大缓解了这种尴尬。高速缓存分为一级缓存和二级缓存,当寄存器内的进程周期结束后,处理器从一级缓存中寻址,继而再访问二级缓存,最后调度内存中的数据。当执行指令和调度数据得以在同时进行,便很大程度上减少了核心等待指令数据而浪费的时间,这些高速缓存无形中起到一种高速桥梁的作用。


E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能  E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能
Intel Core 2处理器拥有大量的高速缓存

  一级缓存又由数据缓存和指令缓存独立区分,分别用来存放数据和执行数据的指令,避免对缓存资源的争抢,确保处理器的功能协调,增加了效率。一级缓存跟核心时脉同速又与寄存器紧密相连,拥有极低的响应延迟,但是同样受到核心架构和晶体管数量的限制无法做大。二级缓存却相对地独立出来,由多条位宽接口与一级缓存相连,和内存的连接方式非常类似。虽然它仍然与核心时脉同速,可是连接位宽的约束使它的传输延迟大大超过一级缓存,但它突出的优势就是容量可以被做大。这样当处理器在二级缓存中寻址数据时命中率也相应地提高很多,如此一来便很少再需要劳师动众地去催促内存了。

  那么在了解以上二级缓存的作用和属性之后,读者应该已对它的连接路数以及容量大小的作用有了一定的概念。在CPU主频固定的前提下,二级缓存的连接路数越多,容量越大,数据传输带宽也就越大,内核计算能力也就得到更有利的发挥。Intel的竞争对手AMD自K8架构开始将内存控制器集成在处理器内部,这样可以大幅度缩小内存与二级缓存交互的延迟,因此二级缓存的容量对AMD处理器的影响并不显得那么重要,取而代之的是内存的时序及频率。尽管让Intel做到这一点也完全不是问题,可是它们似乎坚持认为使内存控制器独立位于主板芯片组中更有利于把握全局。这样Intel只需研发新的MCH北桥便能让他们的处理器和不同传输标准的内存搭配供消费者选购,而AMD的处理器却只能使用一种传输标准的内存,想有丝毫变动都必须更新整个产品线。外置的内存控制器与缓存的交互效率略为逊色,Intel同时利用两种先天优势来弥补:一是4倍于外频的前端总线(FSB)连通到MCH,尽可能地提高内存与二级缓存之间的传输;另一个是超大的二级缓存容量,减小运算单元向内存请求数据的几率。由此可见二级缓存规格的差别在Intel Core 2处理器效能上的体现是立竿见影的。

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测试方案的设想与规划

  本次评测实际上应由三颗处理器参与,E8500负责扮演E8200的角色,可使用BIOS强制设定为333MHz×8 @2.66GHz模拟E8200的性能。之所以加入E8200的测试,是因为这款处理器是E8000系列零售版中的入门级型号,价格与E7000系列最为接近,它与E7200的对比将对用户的选购有最直接的指导意义。

  测试平台的显示设备采用NVIDIA目前的旗舰产品GTX280,它对处理器、内存等平台设备提供的带宽有饥渴的需求,在3D性能测试中能够明显地体现处理器效能对3D应用程序的影响。

●测试平台软硬件构成


E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能

E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能
测试平台特写

  下面我们即开始各项测试,相信由ASUS提供的P45板王,玩家国度Maximus II Formula能够很好地支持这两款处理器。

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浮点性能-E7200vsE8200

  测试对比首先从E7200与E8200的对决开始,两者均使用起始频率。在价格相对接近的情况下,E7200将落后E8200多少呢?以下对比将令你一目了然。这部分测试环节中,尽管两处理器起始外频不同,但内存都异步工作在DDR2-1066,延迟同设为5-5-5-15-2T。

●浮点性能测试


E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能  E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能
SuperPi-1M(左为E7200)

E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能

E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能  E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能
国际象棋(左为E7200)

E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能

E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能

  起始主频的差异使对比毫无悬念,E8200必然略胜一筹。

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二级缓存性能-E7200vsE8200

  二级缓存规格的减半将使得E7200在此方面呈现最显著的劣势,究竟能给我们的日常使用带来多大的影响,EVEREST和WinRAR将分别用理论和实践的方式说明。其中WinRAR选择固定测试时间为5分钟时截取处理效率的数值。

●二级缓存性能测试


E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能  E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能
二级缓存带宽(左为E7200)

E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能

E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能  E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能
WinRAR压缩(左为E7200)

E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能

  二级缓存差异对实际使用的影响看来要远比理论测试明显的多,但这里不排除E8200略高的主频带来的帮助。

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3D性能-E7200vsE8200

  3D性能测试对比能够直观地了解两款处理器运行3D应用程序的效果(尤其指游戏)

●3D性能测试


E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能  E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能
3DMARK03(左为E7200)

E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能

E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能  E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能
3DMARK05(左为E7200)

E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能

E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能  E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能
3DMARK06(左为E7200)

E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能

E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能  E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能
3DMARK Vantage(左为E7200)

E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能

  由此可以看出,高规格的二级缓存可以对3D程序有轻微的帮助,当然这其中还包含E8500频率上的优势。

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综合性能--E7200vsE8200

  我们采用两款软件来检测使用这两款处理器时的系统综合性能。ScienceMark模拟各种物理、几何、浮点、整数等运算,主要体现处理器、内存系统的性能。而PCMARK Vantage则更偏向于日常使用,包含网页刷新、高清解码、3D渲染等等。

●综合性能测试


E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能
E7200 ScienceMark2.0-32bit得分:1533.23

E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能
E8200 ScienceMark2.0-32bit得分:1637.51

E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能

E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能
E7200 PCMARK Vantage得分:4250

E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能
E8200 PCMARK Vantage得分:4657

E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能

  无论是理论还是实践都可以看出E8200性能明显优于E7200。

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浮点性能-同主频对决

  接下来将上演E7000和E8000短兵相接的战斗,下面的测试主要针对E7000和E8000系列在同频率下的效能对比,不强调具体的处理器型号。E7000与E8000本是同根生,只是源于定位的需要,前者在封装时被降低了一级外频,所以每颗E7000系列处理器几乎天生都可以运行在333MHz的外频。当E7200使用333MHz外频时,它俨然就蜕变成与E8500“一模一样”的产品,都为333MHz×9.5,唯一区别只有二级缓存。单凭二级缓存能造成多少性能出入,E7200真的能就此替代E8500吗?答案稍后揭晓。

●浮点性能测试


E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能  E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能
SpuerPi-1M(左为E7200)

E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能

E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能  E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能
国际象棋(左为E7200)

E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能

E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能

  二级缓存对SuperPi-1M的作用仍然明显,但到了国际象棋测试差距微乎其微。

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二级缓存性能-同主频对决

●二级缓存性能测试


E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能  E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能
二级缓存带宽(左为E7200)

E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能

E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能  E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能
WinRAR压缩(左为E7200)

E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能

  EVEREST针对二级缓存的理论测试结果十分有趣,同频率下E7200的二级缓存带宽竟然超过了E8500,只是在WinRAR实用测试中依然败北。

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3D性能-同主频对决

●3D性能测试


E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能  E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能
3DMARK03(左为E7200)

E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能

E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能  E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能
3DMARK05(左为E7200)

E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能

E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能  E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能
3DMARK06(左为E7200)

E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能

E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能  E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能
3DMARK Vantage(左为E7200)

E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能

  3D性能测试结果的差距更加细微,我们很早曾发现二级缓存的大小不会左右游戏性能,现在这个说法再次得到验证。这表明用E7000系列处理器运行游戏将与E8000系列无二异,这对以游戏为主要用途的攒机者来说的确是个福音。

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综合性能--同主频对决

●综合性能测试


E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能
E7200 ScienceMark2.0-32bit得分:1850.50

E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能
E8500 E7200 ScienceMark2.0-32bit得分:1864.55

E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能

E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能
E7200 PCMARK Vantage得分:4867

E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能
E8500 PCMARK Vantage得分:4882

E7200对决E8200 从二级缓存看执行效能

  结合之前E7200与E8200在默认频率下的综合性能测试对比来看,同频率下二级缓存规格产生的影响几乎处于软件测试的合理波动范围之内。无论如何,提高系统性能最直接有效的办法就是提高工作频率。

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总体定位评价

  E7000与E8000系列的各项性能测试到这里就全部结束了,通过将测试数据的汇总对比,相信读者不难看出:默认频率下,E8200的确各方面都明显占了上风,二级缓存的功劳只是其中一部分,2.66GHz与2.53GHz看似渺小的频率差距也能起到相当大的作用。

●总体评价与定位指导

  当两个系列的处理器运行在完全相同的频率设置下时,二级缓存的作用被进一步压缩。虽然E7000系列对于完整的原生核心而言,二级缓存削减的比例与E4000系列相同,但根据目前的软件需求,绝对值的大小也起到至关重要的作用。浅显一点来讲,即是E4000系列的2MB 8way缓存会对浮点和整数性能产生瓶颈,而E7000系列尽管也被阉割,可是3MB 12way的缓存却基本够用,瓶颈小的多,因此同频率下E7000系列相对E8000的差距要比E4000相对E6000的差距微弱。所以在上述条件下,用户或许很难感觉出两者在日常使用中的区别。综上所述,E7000系列对于那些“够用就好”的消费者而言,可被称为主流市场中的经典。

  不过我们不得不正视的是,根据常规逻辑,Intel显然不可能在E7000系列中使用比E8000系列更好的成品晶圆,被阉割者的一般是经过筛选后体质普通甚至稍次的产品,这样就决定了E7000系列中出现超频极品的几率相对较少。就如同E4000处理器一样,我们对E7000系列的多次抽样调查也鲜有惊人的发现。

  而E8000系列则截然不同,体质上佳的6MB 24way晶圆要么被用作合成Quad系列四核心处理器,要么被用在高端双核型号上。特别是E8000系列里偏向高端的型号,如E8400、E8500、E8600,普遍体质出众,最高外频和主频的世界纪录皆由它们打造。


二级缓存大小重要吗? E7200对决E8200
E8500可风冷运行4.75GHz

二级缓存大小重要吗? E7200对决E8200
E8500能够以4.5GHz运行测试

二级缓存大小重要吗? E7200对决E8200
E8500具有确保4.2GHz稳定使用的可能

  就以这颗E8500为例,它在风冷条件下即可运行4.75GHz的惊人主频,在4.5GHz时可顺利运行各项测试,4.2GHz便通过ORTHOS拷机测试,长期实用变为可能。此E8500处理器只是无数同型号产品中普通的一员,并非特挑获得。对此,先天不足的E7000系列只能望尘兴叹了。

  E7000系列为平民的法拉利,E8000系列就是发烧友的布加迪。

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