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Intel Kaby Lake 桌上型平台正式登场,第七代 Core i7 不锁

Intel Kaby Lake 桌上型平台正式登场,第七代 Core i7 不锁

过去几个月,关于 Intel 代号 Kaby Lake,也就是俗称第七代 Core 桌上型处理器暨平台,规格与性能测试数据不断流出。现在终于等到官方正式解禁,Kaby Lake 桌上型处理器的性能到底提升多少,是否会如同网友所笑称「挤牙膏」,现在可以完整窥探其表现与晶片组的变动为何。

扬弃 Tick-Tock 策略,14nm 製程第三回出征

Intel 于 4 日凌晨,正式解禁推出代号 Kaby Lake,第七代 Core 桌上型处理器暨平台。Kaby Lake 家族代号规则如同 Skylake 世代,桌上型产品完整代号为 Kaby Lake-S,至于 Kaby Lake-H、Kaby Lake-U、Kaby Lake-Y 属于行动平台产品。伴随推出的还有 200 系列晶片组,个人用桌上型产品包含 Z270、H270、B250 等款式,各家主机板厂的新产品从 4 日起陆续能买到。

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 Kaby Lake 家族分支与设定应用範畴对照表。

Kaby Lake-S 处理器规格配置并没有多大异动,为首的是 Core i7-7700K 与 Core i5-7600K,这两款不锁倍频产品。以 Core i7-7700K 为例,其时脉设定为基础 4.2GHz、动态超频 4.5GHz,被取代者 Core i6-6700K 则为基础 4.0GHz、动态超频 4.2GHz。参考下方概要规格表,可看出 Intel 同样是增加倍频来换取更多性能胜差,这点和最近几代做法没有什幺差别。

Intel 在 Haswell 世代曾以品牌 20 周年名义,推出不锁倍频的 Pentium G3258,Kaby Lake 世代再次出现这小确幸,推出系列等级高一阶的 Core i3-7350K。它的出现是否有什幺特别意义,撰稿期间我们还没有什幺头绪,总之其时脉设定为 Core i3 系列当前最高,因应不锁倍频的必要性,TDP(Thermal Design Power,散热设计功耗)由一般 51W 提高到 60W。

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当前已揭露 Kaby Lake-S 处理器概要规格资讯表。

Kaby Lake-S 和 Skylake-S 两者本质结构如出一辙,都是植基于 3D 电晶体、14nm 製程生产,因此如上图所示,各系列产品 TDP 没有什幺异动。处理器脚位频繁更改,是 Intel 产品比较为人诟病的一点,这次仍然按兵不动。毕竟跨入 Skylake-S 世代才刚转变了一次,Kaby Lake-S 沿袭至少两代产品相容这传统,没让 Skylake-S 世代製品瞬间成为孤儿。

处理器脚位维持 LGA 1151 规格,新旧平台之间具有向上、向下相容性,Kaby Lake-S 世代 200 系列晶片组,预设即向下相容 Skylake-S 处理器。反之,Skylake-S 世代 100 系列晶片组的主机板製品,更新 BIOS(需增加新处理器的微码)之后也能够使用 Kaby Lake-S 处理器。至于 Kaby Lake-S 到底有什幺不同,以下经由官方与第三方资料,让我们试图来挖掘之。

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图左 Core i7-7700K、图右 Core i7-6700K:两代同级产品正面外观如出一辙。

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图左 Core i7-7700K、图右 Core i7-6700K:两代同级产品底部差异甚微。

核心架构异动甚微,内显小改变反成为亮点

Intel 强调重点如下图所示,但是并未详加着墨到底有哪些转变,我们另外经由第三方资料找出了点蛛丝马迹。第一点是 x64 架构 x2APIC,Intel 强化了设计以提升效率等表现,第二点则是 XU/XS 模式 EPT 执行控制,这部分是和虚拟机器应用较有关联。想当然耳,这些设计对玩家而言可能不大有吸引力,官方标榜超频的感知电压、频率曲线,还有 AVX 偏移值设定会更让人想要试试。

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Intel 所标榜 Kaby Lake-S 处理器暨平台效益。

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Intel 不忘强调超频可玩性,新加入 AVX 偏移值设定选项。

Kaby Lake-S 所整併内显为 Gen 9 架构,世代并未大跃进,如同前面处理器主要规格简表所示,桌上型产品统一配备 HD Graphics 630。不过 Intel 官方所提供资料,并未包含 Graphics 630 所内建  EU(Execution Units,执行单元)数量,以及时脉设定等资讯。以下仅就第三方资料,来谈一些影像输出面向的议题,包含影像输出解析度支援,以及影片硬体解码加速等。

Intel 内显核心採用 eDP 设计多时,其余 HDMI、DVI 等讯号输出,通常得由主机板厂商配置相对应规格的转换器来提供。Skylake-S 世代即可支援 4K @ 60Hz 解析度讯号输出,惟 HDMI 得看主机板厂商所採用转换器规格而定,因此有不少产品是无法提供。Kaby Lake-S 同理,是否有 HDMI 2.0/a 由主机板厂商决定,若採用 HDMI 1.4 转换器将受制于 4K @ 24Hz 输出规格。

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Kaby Lake 内建显示输出架构图。

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  Kaby Lake 显示输出支援规格简表。

因应 4K 解析度,以及相对应的 HEVC / VP9 影片压缩格式兴起,Intel 标榜纳入支援已经有一段时间。但事实如同我们先前试验所得结果,旧有的影片解码硬体加速电路,并未支援 10bit 色彩深度影片。因此实际播放时,是基于 GPGPU(General Purpose Graphics Processing Unit,通用绘图处理器)模式运作,故较为低阶或行动处理器等产品,播放流畅度是不甚理想。

进入 Kaby Lake 世代,Intel 终于补强了这罩门,影片编、解码硬体加速引擎,正式支援 HEVC 压缩格式、10bit 色彩深度。另外一点和前述影像输出有关,那就是 Kaby Lake 也将 HDCP(High-Bandwidth Digital Content Protection,高频宽数位内容保护)2.2 纳入支援,这同样是 4K 高画质影片应用重要的一环,有些网路串流影音业者已经在先前导入应用。

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 Kaby Lake 影片播放解码支援规格。

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 Kaby Lake 影片压制编码支援规格。

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Kaby Lake 各式显示输出 HDCP 支援状态。

晶片组 PCIe 3.0 通道增加,主机板设计更具弹性

Kaby Lake-S 个人用晶片组,主要有 Z270、H270、B250 等 3 款,至于 Q270 和 Q250 是属于商用电脑产品。关键功能性变动,在于所内建 PCIe 3.0 通道数量增加 4 条,其中性能主力 Z270 可弹性运用的总数来到 24 条。如此即便配置 2 组 M.2 再搭配 1 组 PCIe x4 插槽,全数安装 PCIe 3.0 x4 固态硬碟使用,还剩余 12 条通道资源,能让主机板厂商尽情地堆叠其他功能用料。

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Kaby Lake-S 晶片组重点规格资讯。

以 Z270 为例来看,在 Flexible I/O 框架底下,其 PCIe 通道实际总数为 30 条,资源分配和 Z170 稍有差异。编号 7~14 的规划和 Z170 一致,若主机板厂商没将 USB 3.1 Gen 1 数量最大化,那幺即便配置 2 组乙太网路,至多还有 6 条通道可运用。编号 15~18 这个群组定义为第 1 组 PCI Storage RAID,其中 15 亦可为 SATA 0 或乙太网路,16 则亦可为 SATA 1,藉以提供 SATA 固态硬碟模组支援。

第 2 组 PCI Storage RAID 安排在 23~26,第 23、24 亦可为 SATA 4、5,其配置用意同第一个群组相同。至于额外增加 4 条通道编排在最后,独立自主没有和其他资源弹性调配,同时定义为第 3 组 PCI Storage RAID。换言之,Z270 是不难做到配备 2 组 M.2,再加上 1 组 PCIe x4 规格插槽,一口气支援 3 组 PCIe 3.0 x4 固态硬碟的可能性,剩余通道也够厂商堆叠 USB 3.1 Gen 2 控制器等用料。

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Z270 晶片组 PCIe 通道配置图。

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Z270 晶片组架构示意图。

200 系列晶片组,特别是性能主力 Z270 这等级产品,改朝换代另外一大意义,在于新增支援 Optane Memory 应用。不过参照 Intel 之前的产品蓝图来看,Optane 实体产品推出时程都往后移,目前除了性能似乎无法达到 Intel 所宣称极高表现,价格是否会亲民我们也保守看待。因此它可否增加 200 系列晶片组的卖点,现在看来还是个未知数,或许等应用真正逐渐成形时,下一代平台也跟着登场了。

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 Optane 的虚实仍是未知数,但是 200 系列晶片组将之列为诉求功能之一。

本质运算性能提升有限,犹如架构压榨的极致Intel Kaby Lake 桌上型平台正式登场,第七代 Core i7 不锁

Intel 官方测试样品依旧是提供最高阶的 Core i7,Kaby Lake-S 是代为 Core i7-7700K。

Intel 官方所提供测试样品为 Core i7-7700K,我们将之和被取代品 Core i7-6700K 一同比较,测试平台主机板为 Asus ROG Maximus IX Formula。我们让 BIOS 尽可能维持预设值,只将 CPU Core Ratio 选项,由出厂预设 Pre All Core 调整至 Auto。至于散热器则是沿用 Core i5-2500K 盒装附属品,所搭配记忆体为 Crucial DDR4-2400 16GB×2(CT2K16G4DFD824A),并未加装独立显示卡。

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CPU-Z 侦测资讯:现行版本已经能正确辨识 Core i7-7700K 规格。

基础性能表现以 SiSoftware 所推出 Sandra 来当基準,下列图表提供了性能增加幅度百分比数值,可以快速看出两造差距。浏览前得留意处理器时脉差异,Core i7-7700K 基础时脉高出 5%,动态超频则是略多的 7.1%。毋须将 Core i7-6700K 超频,只要比对脉差距与性能增加幅度,便可以轻鬆窥探出 Kaby Lake-S 蕴藏了什幺进化,性能提升幅度到底是如何。

就本质运算能力而言,Core i7-7700K 在算数处理器测试结果,胜差达到将近 10% 之谱。其余项目有高、有低,就总和而言是有拉开应有差距,甚至又再好上些许。有一点前面介绍没有提到,那就是 Kaby Lake-S 所内建记忆体控制器,支援时脉提升至 DDR4-2400。由于 Skylake-S 使用原生 DDR4-2400 模组,无须超频也能达成此时脉组态,因此我们没有特意提及。

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Sandra 处理器基础运算性能测试。

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Sandra、AIDA64 记忆体层面传输性能表现。

另外佐以几项跑分与真实软体测试结果来看,Cinebench 和 3D Particle Movement,无论多核心或单核心的测试结果,都有超越新旧世代产品的时脉差距幅度。而垂手可得的 7-Zip 测试所得压缩评等,以及 WinRAR 基準测试结果,反而些微落后给 Core i7-6700K。至于其他几个项目,胜差都有达到 7.1% 或以上,虽然幅度不多但是至少有高出一丁点。

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性能测试与真实软体试验结果。

7-Zip 测试字典档大小 512MB。Capture NX-D 是将 50 张 D750 所拍摄 RAW(14bit,约 1.42GB)档,批次转换为 JPEG(降转 1,920×1,280 解析度、96ppi、良好品质、85% 压缩比)。而 HandBrake 影片转档,是将 4K 解析度 HEVC 压缩格式片(807MB、片长 2 分 11 秒、29.970FPS、 总流量 51.4Mbps),降转为 Full HD 解析度、H.264 格式(其余细部设定维持软体预设值)。

内显性能提升同样有限,耗电量表现未有突破Intel Kaby Lake 桌上型平台正式登场,第七代 Core i7 不锁

CPU-Z 侦测资讯:尚未能辨识出 HD Graphics 630 规格, 推出 EU(Execution Units,执行单元)数量仍为 24 个。

Kaby Lake-S 普遍内建 HD Grahpics 630 绘图显示单元,同样先就 Sandra 测试结果来看,所得结果差距是不多,即使影片转档也没有莫大差异。至于 3DMark 等其他基準测试结果同样微妙,并未带来预期中的有感提升幅度,那 3~4% 有限的差异几乎可以忽视之。在 Tick-Tock 钟摆发展策略喊卡之后,Kaby Lake-S 相较于 Skylake-S,就测试数据来看确实相差甚微,算是架构极致精进的产物吧。

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Sandra 视讯相关测试结果。

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内显性能测试结果。

从通俗性能测试角度来看,Kaby Lake-S 并没有带来什幺惊喜,不像以往基于新增指令集等因素,能带来少则 5%、多则 30% 或以上的性能差距。可想而知,Core i7-7700K 就像是 Core i-6700K 倍频增加版本,耗电量不减反增也无须感到意外。如下图所示,我们经过反覆试验、确认,Core i7-7700K 峰值耗电量比 Core i-6700K 高出不等幅度,不像以往反而可能略低些许。

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测试平台耗电量观测结果。

4K 影片硬体加速效率提升,低阶产品获益会较多

我们认为 Kaby Lake 最大亮点,或许可说是影片编、解码硬体加速单元,为首的莫过于首度支援HEVC 10bit。其次是官方资料看似不明确的 VP9 支援性,藉由 DXVA Checker 辅助确认,同样是一举支援 10bit 色彩深度。4K 超高画质影片随着载体不同,压缩格式将以 HEVC 或 VP9 为主,10bit 色彩深度是新主流标準,硬体加速电路支援与否,对观赏体验是有关键性影响。

有鉴于硬体层已经如实支援,我们直接攻顶使用 HEVC、10bit、HDR 这般高流量影片试验之,播放期间的处理器使用率,以及时脉成了强烈对比。Core i7-7700K 启用硬体加速后,使用率能骤降至 5% 以下,时脉也只有在 2GHz 上下而已。反观 Core i7-6700K 即便启用硬体加速,处理器平均使用率仍然达 30~40% 上下,而且时脉依旧逼近产品基础设定值 4GHz。

这正好能够证明,Intel 先前所标榜支援 HEVC 10bit,确实是以 GPGPU 模式运作,因此中低阶产品大多无法流畅播放。当然了,玩家的系统普遍会装配独立显示卡,像是 NVIDIA 前代产品就已经陆续纳入硬体加速,Kaby Lake 这项进化或许会被忽视。我们认为最大受益者,无非是入门桌上型电脑,以及各式行动处理器应用产品,无须独立显示卡/晶片就能当 4K 影片播放机。

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DXVA Checker 侦测结果:上图 Core i7-7700K、下图 Core i7-6700K,后者硬体电路并未真正支援 HEVC 10bit,以及 VP9 解码加速。

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PotPlayer 影片播放结果:上图 Core i7-7700K、下图 Core i7-6700K,影片格式为 HEVC、HDR、10bit 色彩深度、59.94FPS、总流量 75.8Mbps。

架构与製程压榨到极致,隔代升级较为合适

基于 14nm 製程第三度推出产品,看来也没新加入攸关运算性能的新指令集,带来显着、有感的提升。这让 Kaby-Lake-S 有着 Skylake-S,或说 14nm 製程技术与其所延续核心架构,极致最佳化、压榨性能的影子。唯一真正有感的提升,大概就是内建整合 HD Graphics 630 显示单元的影片硬体加速,终于完整支援 HEVC、VP9 影片压缩格式 10bit 色彩深度。

其余亮点,或许是 200 系列晶片组,例如 PCIe 3.0 通道普遍额外增加 4 条,这对主机板厂商而言是利多。毕竟 PCIe 3.0 x4 固态硬碟蔚为未来主流,而 USB 3.1 Gen 2 也尚未整併进 PCH 晶片组,这些元素都需要大量 PCIe 通道。Kaby-Lake-S 到底有没有吸引力?我们认为还是有,如同 Intel 近来的行销策略,隔 2~3 代升级同时享有主机板附加新功能,会是较为合适的升级策略。

测试平台



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