40年提升1000倍 CPU上全核5G有多難

2019-09-23     鈦師傅

你的CPU處理器有多快?提到這個問題,大家的第一反應肯定是看CPU的頻率,因為大部分場景下CPU頻率=CPU性能,頻率越高,CPU性能也會越強,這就好比汽車的速度一樣,速度越快意味著發動機越強。

在某種程度上,X86處理器的歷史也是在不斷提升頻率的歷史,因為1978年6月8日推出的首款X86處理器8086當時頻率只有5MHz,40年後的2018年,Intel推出了酷睿i7-8086K處理器,是旗下首款頻率達到5GHz的X86處理器,正好是8086的1000倍。




與40年前的初代X86處理器相比,如今的酷睿CPU各方面的變化實在是太大了,不論是電晶體數量還是製程工藝,亦或者是性能,已經完全沒有可比性了,不得不感嘆下CPU處理器這40多年來的革命。

既然我們知道CPU頻率很重要,那麼不斷提高CPU頻率不就能大幅提升CPU性能了嗎?這個思路是對的,實際上過去多年來,包括Intel在內的CPU廠商都是這麼做的,不僅是X86處理器,ARM、MIPS等處理器也有同樣的追求。

以酷睿處理器為例,我們往前看10年,Nehalem架構開始的酷睿i7高端處理器頻率剛剛達到3GHz左右,32nm的酷睿i7-2600K達到了3.4GHz,22nm的酷睿i7-4790K達到了4GHz,14nm的酷睿i7-6700K頻率達到了4.2GHz,酷睿i7-7700K達到了4.5GHz,酷睿i7-8700K達到了4.7GHz,注意這時候CPU已經從4核升級到了6核架構了。



到了目前的九代酷睿處理器上,旗艦酷睿i9-9900K不僅是8核16線程,而且頻率再上一層樓,單核、雙核加速頻率都達到了5.0GHz——注意這一點,以往的加速頻率指的是單核最高頻率,現在是雙核也可以達到5.0GHz了。

看Intel打造5GHz處理器的過程似乎很輕鬆,那業界應該有很多5GHz處理器才對啊,但實際並不是如此,Intel能在酷睿處理器上爆發也是有多年積累的,目前他們依然是唯一一家能做到5GHz高性能處理器的。



與台積電、三星、格芯等專業晶圓代工公司不同,Intel是一家IDM垂直整合型半導體公司,簡單來說就是CPU研發、製造及銷售都是自己搞定的,這樣做不利於降低成本,但是有利於Intel深挖工藝特性,為自家CPU打造最好的工藝。

從90nm到10nm工藝,Intel在應變矽、HKMG、自校準、FinFET、超微縮等方面都是有三年以上技術優勢的,通過這些先進工藝可以提升電晶體性能,確保Intel的X86處理器是最優性能的。



在單核、雙核接連突破5GHz頻率大關之後,X86處理器是否還能創造更高的頻率?這一點相信CPU廠商都在嘗試,Intel的最新成果則是8核5GHz,這款處理器就是酷睿i9-9900KS。



酷睿i9-9900KS首次在5月底的台北電腦展上亮相,在8月底的德國IFA展會上,Intel也再次做了演示,它跟目前的酷睿i9-9900K處理器架構上沒什麼區別,但是頻率更高——基礎頻率從3.6GHz提升到了4.0GHz,加速頻率則是全核5GHz,而酷睿i9-9900K的全核加速頻率只有4.7GHz。

酷睿i9-9900KS的出現,意味著我們對睿頻加速的定義又要重寫了,以往最高頻率都是單核頻率,現在是8核頻率,這樣一來性能提升就非常可觀了,而酷睿i9-9900K現在依然被視為最佳遊戲處理器,等到酷睿i9-9900KS上市,那麼最佳遊戲處理器的稱號顯然要換人了。



按照Intel的規劃,酷睿i9-9900KS處理器會在10月份上市,在這個過程中X86處理器從5MHz走向5GHz用了40年,酷睿品牌問世也超過10年了,而從單核加速5GHz到雙核加速用了1年,再從雙核加速到8核加速5GHz,只用了1年時間。

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