只要采用这个阵型，中国足球队能拿冠军（CPU效率世界杯大战之七场比赛）

前言

祝极速空间的读者们2023年新年快乐！此文献给热爱学习的你。今天，站长将带大家去看看十二年里CPU世界里发生的七场争夺赛，共同倾听科技跳动的脉搏。

正文

中国队踢足球能否打赢阿根廷？还是有可能的，11个人不行，咱就上21个人，实在不行上31个人啊，阿根廷采用4-3-3阵型，我们可以10-8-6，剩下7个人全部当守门员。什么？还是输了？那就再上30个人，用人把球门里面堆满。

足球比赛的最高荣誉是“大力神杯”，比赛的基本原则是“公平”。

CPU比赛的最高荣誉是“效率之杯”，同理，为了公平，需要在“相同的核心线程数量、相同的频率、相同的环境“这三个“相同”的基础上进行较量。

AMD和英特尔每年都要举行“效率大战”（也可以称为：IPC大战）。冠军，则意味着最聪明的大脑，不仅会带来更多的利润，更是代表一种至高的荣誉。

“IPC”到底是什么？如果把CPU看做金庸小说里的侠客，IPC就相当于内功。而核心数量，大概就相当于有多少只手脚。

真打起架来，手脚并用且招数华丽，也难言胜利，内功的高低往往起到决定性因素。

所以，每次微架构更迭，两家都要“官宣”一个“IPC提升了百分之几”。但注意，IPC（Instruction Per Clock）虽然有着公认的定义——CPU每一时钟周期内所执行的指令多少。但却没有一个权威的、统一的测试和计算标准。

例如：英特尔在介绍SUNNYCOVE架构的时候，表示IPC提升了18%，是基于SPEC 2016、SPEC2017、SYSmark 2014 SE、WebXPRT和Cinebench R15的测试，并特别指出"any change to any of those factors may cause the results to vary"，即任何测试相关的因素发生变化，都可能导致结果发生变化。如果所用的测试软件不同，环境不同，对象不同（比如选取的核心数量），IPC提升的数值都是不一样的。

AMD对于ZEN4的增幅是这样计算的：

官方宣称ZEN4的IPC相对于ZEN3提升13%，这个数值是在固定4GHz八核心情况下，通过22个项目对比Zen3得出的平均结果。

由此看出，英特尔和AMD对于IPC的计算标准并不一样。

这如同AB两所学校，尽管每年他们都宣称自己的学生成绩又进步了多少，但问题是，两家用的考卷不一样，我们很难去判断，AB哪所学校更好。

我们要研究的，是采用一套统一的标准，来考察效率的进步，以此来判定英特尔和AMD的历代产品到底哪个好。

选取的研究样本如下：

酷睿一代：i5-760、i7-920

酷睿二代：i5-2400、i7-2600K

酷睿三代：i7-3770、i7-3770K

酷睿四代：i7-4770、i7-4770K

酷睿五代：i7-5775C

酷睿六代：i7-6700、i7-6700K

酷睿七代：i7-7700、i7-7700K

酷睿八代：i7-8700K

酷睿九代：i7-9700KF、i9-9900KF

酷睿十代桌面版：i5-10600KF、i7-10700KF

酷睿十一代桌面版：i5-11600KF、i7-11700K

酷睿十一代移动版：i7-11800H

酷睿十二代：i5-12400F，i5-12600K，i9-12900K 

酷睿十三代：i5-13400F，i7-13700K 

挖掘机系列：A12-9800

锐龙一代（ZEN）：R5-1500X、R7-1800X

锐龙二代（ZEN+）：R5-2600X、R7-2700X

锐龙三代（ZEN2）：R5-3600X、R7-3700X

锐龙四代（ZEN3）：R5-5600X、R7-5800X

锐龙六代（ZEN4）：R5-7600X 、R7-7700X

注：以上样本，若未特殊指定，皆不区分桌面和移动版。移动版由于受到功耗散热等限制，用实测数据来计算IPC增幅有很大偏差。酷睿11代移动版的增幅，是以官方公布的幅度计算，这个标准和站长采用的并不相同，仅供参考。

上图反应了英特尔和AMD处理器的多核效率递增，记录了两家十二年的恩怨，具体来说有七场比武。

第一场“悲农之战”

时间：2011年10月~2017年1月

结局：英特尔胜利，用望远镜都没看到对手。

AMD于2011年10月推出了“推土机”处理器架构，后来又陆续发布打桩机、压路机和挖掘机（Excavator）架构，一直到2017年2月第一代ZEN发布的这一个时间段，俗称“农机时代”。

对AMD来说，这是一段悲伤的时光，内功十分可怜。挖掘机是农机家族的大哥，刚出道时自负年轻力壮，跑去挑战英特尔当家主力。结果刚跳到擂台上，就被酷睿六代的内力震飞十米开外，七窍出血，大家紧急拨打120才捡回一条命。

伤愈后，挖掘机心想：酷睿六代这小伙子打不赢，干脆找个老人来出出气。于是跑到酷睿一代的武馆去闹事。结果对方只用一拳，挖掘机就笔挺挺地躺在地上，口吐白沫。要知道酷睿一代发布于2008年，相当于20岁的年轻人打不赢60岁大爷。

第二场“转折曙光”

时间：2017年2月~2018年3月

结局：英特尔胜利。

锐龙一代是个转折点，IPC直接超越酷睿四代。由于缓存和内存延迟较高，还不能直接抗衡英特尔当期主力队员酷睿七代。

第三场“天湖游龙”

时间：2018年4月~2019年4月

结局：英特尔胜利，但吓了一大跳。

龙，是锐龙二代（ZEN+），天，是天湖（Sky Lake）。

ZEN+对战酷睿七代，IPC的差距缩小到不足7%。双方对掌，英特尔退了两步，AMD退了三步。锐龙的效率飞跃式提升，让英特尔暗自心惊：这家伙的内功，刚猛十足，持续性稍差，假以时日那还了得。

注：酷睿6~9和10代桌面版，各代虽然核心代号不同，但微架构本质上仍然是Sky Lake。

第四场“飞龙盖五代”

时间：2019年5月~2021年2月

结局：AMD胜利

龙是锐龙三代（ZEN2），一条龙打败酷睿6~9和10代桌面版共计五代产品，英特尔狼狈不堪，怪谁？只能怪自己，IPC原地踏步。（注：酷睿十代10代移动版的情况比较复杂，里面有老架构，也有新架构，这里略过）

第五场“难分难解”

时间：2021年3月~2021年9月

结局：双方打平

AMD ZEN3和酷睿11代哪个厉害？结果有点意思，它比酷睿11代桌面版要高大约3%，比酷睿11代移动版低2%（注：这里的ZEN3是指桌面版，移动版ZEN3效率略低于桌面ZEN3。）

一高一低，打得难分难解，比赛第一次出现了“平局”，原因是酷睿11代桌面版和11代移动版微架构不同。

第六场“混沌开启”

时间：2021年10月~2022年8月

结局：英特尔胜利

江湖最厉害的内功心法是“混沌元气”，其手册已经失传了百多年，机缘巧合被英特尔寻得。此心法据说共有十个层次，第一层可以将软质布料震成粉末，第二层可在指间汇聚10万伏特高压，人体一碰即焦糊。第三层可在双掌之间溶解金属，练到第四层次则可手抚硬盘对其进行低级格式化......第十层次能用意念修改周边生物体的DNA，对其进行基因编辑。截止目前的酷睿13代，也仅仅练到第一个层次。

交手第一回合，ZEN3全身衣服即被混沌元气震成粉末，瞬间赤身裸体，好不狼狈。

AMD虽然出了丑，但已经领略到了混沌元气的初级心法，宣称将在ZEN5也采用混合架构，IPC将有30%的恐怖提升。

第七场“小碎步的微笑”

时间：2022年9月~现在

时间：英特尔胜利

迈着小碎步，酷睿来到了13代。AMD的ZEN4虽然向前迈进一大步，仍然以小分落败。酷睿13代继续享受鲜花和人们的赞美，但只能勉强挤出一点点微笑，因为它知道，自己尚未练到混沌元气第二层，效率之王的皇冠，还能戴多久？

 由于计算方法不同，站长的数据和官方有一定差异。

AMD这边——

从挖掘机到ZEN，增幅为79%，官方为52%。

从ZEN到ZEN2，增幅为29%，官方为29%。（注：在一次新闻发布会中，AMD提供了一份与IPC相关的整数及浮点混合的DKERN + RSA测试，Zen架构的IPC性能是3.5，Zen2架构的测试结果是4.53，相比之下Zen 2架构提升了大约29.4%。上图的15%估计是相对于ZEN+且计算标准不同）

从ZEN2到ZEN3，增幅为16%，官方为19%。

锐龙五代（ZEN3+）目前仅有移动版，未纳入对比。

从ZEN3到ZEN4，实测大约为8%，图中采用了官方数据13%。

英特尔这边情况是：

从酷睿6~10代桌面版提升0%，官方未提及。（注：试想，英特尔会宣布“咱最新一代酷睿IPC提升为0%“吗？不过这里的0%并非是一个绝对的零，站长查阅了一些资料，某些改进对IPC应该有一定的贡献，但影响的幅度很小。）

从酷睿10代桌面到酷睿11代桌面提升18%，官方为19%

从酷睿11代桌面版到酷睿12代提升20%，官方为19%。

站长为什么不照搬官方公布的数据呢？

原因很简单，双方采用了不同的方法去计算IPC，就算在自家阵营里，各代的计算方式也都不同。我们需要采用统一标准去衡量增幅，在公平的规则下决出胜负。

那么，站长的计算靠谱吗？

因为各代的IPC相对值是从低到高逐一推导过来的，如果其间发生了较大偏差，则很可能会导致最终的结果出现较大偏差。

这样我们就可以换个问题——锐龙ZEN4的效率难道连酷睿12代都不如吗？

下面通过对比i5-12600K和R5-7600X的单核性能来探索答案。

判定原则：如果单核效率较高，那么多核效率也更高。（注：严格来说，在特定情况下，这句话并不正确，但在缺乏足够的实验条件时，我们不得不将其作为一条判定标准，否则就无法继续探索下去。）

对比：

i5-12600K （ 6P+4E  P核3.7~4.9GHz）

PF单=1050，R20单=734，PR单=704

R5-7600X（6/12  4.7~5.3GHz）

PF单=1086 ，R20单=742，PR单=740

将i5-12600K的睿频换算到5.3GHz，则PF单应该为1135，R20单应该为794，PR单应该为761，较R5-7600X大约高平均6%。在V40版中，12代的酷睿多核IPC也高于ZEN4 ，单核和多核处于合理地同向提升，符合前述的判定原则。

注：由于AMD 7000系列没有E核，这是用12代的P核对比之结果。

另外，可以对比i5-13600K和R7-7700X，根据实测，运用睿频折算，13代的单核同频下大约比ZEN4高6.5%，而13代的单核IPC仅比12代高了1%（见下），这个数据也可以验证上面的结论。

接下来探索另一个大家关注的焦点：酷睿13代较酷睿12代，IPC提升有多大？

对比：

i9-12900K（16核24线程 8P+8E，P核：3.2~5.1~5.2GHz，单线程最大5.2GHz L2=14MB， L3=30MB）

i7-13700K（16核24线程 8P+8E，P核：3.4~5.3~5.4GHz，单线程最大5.4GHz L2=24MB， L3=30MB）

 二者P和E核数量完全相同，扣除频率差异后，i7-13700K多核IPC比i9-12900K高4%，单核IPC高1%，这个提升，主要是二级缓存容量增加和优化的预取器算法带来的。

结束语

看人不能只看外表，要看内在的人品。CPU也一样，不能只看有几个核心，频率有多高，要看其是否更聪明，用专业的说法是“核心效率高不高”。

常见的CPU评测，比如八核对六核，或者核心数量一样但频率不同，这样的比赛是不公平的。

效率之杯和大力神杯类似，都是基于“公平原则”。最近的7场比赛，英特尔取得了5胜1平1负的战绩，到目前为止两家咬得很紧。

下一届比赛，双方将派酷睿15代和ZEN5上场，谁能获得X86的至高荣誉？

2024年揭晓答案。