不要再無腦黑農(nóng)企！帶你深入了解AMD推土機(jī)架構(gòu)【Part5 完結(jié)篇 挖掘機(jī)評(píng)測(cè)】

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目錄：

Part1 桌面版推土機(jī)評(píng)測(cè)

Part2 服務(wù)器推土機(jī)評(píng)測(cè)

Part3 打樁機(jī)評(píng)測(cè)

Part4 壓路機(jī)評(píng)測(cè)

Part5 挖掘機(jī)評(píng)測(cè)

本文基于Anandtech上最新發(fā)布的文章AMD Carrizo Part 2: A Generational Deep Dive into the Athlon X4 845 at $70

文章通過對(duì)幾代APU平臺(tái)Athlon的深度解析和同頻測(cè)試，對(duì)比得出這幾代架構(gòu)效能的提升。

這幾代時(shí)間跨度為2012-2016年。

由于Carrizo和最新發(fā)布的BristolRidge在架構(gòu)上是完全相同的（BristolRidge多了DDR4的IMC）

都采用Excavator挖掘機(jī)架構(gòu)，挖掘機(jī)的整數(shù)核心可能是目前最高效的整數(shù)核心之一。

所以這個(gè)測(cè)試也可作為代表BristolRidge和整個(gè)挖掘機(jī)架構(gòu)的測(cè)試，給整個(gè)推土機(jī)家族畫上了句號(hào)。

2016.9.23更新：按照目前擁有的BristolRidge的曝光來看，BristolRidge提升主要有：

1.DDR4內(nèi)存 高頻核顯帶超過20%的圖形性能提升

2.工藝改良，CPU部分超頻潛力比Carrizo要高，1.325V可達(dá)4.8GHz

AMD最新的X86架構(gòu)代號(hào)為Excavator，采用了第四代推土機(jī)核心：Carrizo核心。Carrizo和Excavator的首要目標(biāo)是移動(dòng)平臺(tái)。今年二月份我們測(cè)試了15W的移動(dòng)版，晚些時(shí)候AMD發(fā)布65W桌面版的時(shí)候我們馬上來了一顆進(jìn)行對(duì)比測(cè)試。我們將測(cè)試Athlon X4 845和它的大姐姐們：SteamrollerB架構(gòu)，Kaveri核心的X4 860K、改進(jìn)版Piledriver架構(gòu)，Richland核心的X4 760K和原版Piledriver架構(gòu)，Trinity核心的X4 750K。

AMD未來的主流市場(chǎng)

AMD和Intel作為主要的X86處理器制造商，把消費(fèi)產(chǎn)品細(xì)分為三個(gè)等級(jí)：高性能、主流和入門級(jí)。正如字面上一樣，這些產(chǎn)品以性能、價(jià)格和功耗來分級(jí)。但AMD這邊高性能產(chǎn)品已然沒有什么競(jìng)爭(zhēng)力，還停留在2012年。主流市場(chǎng)是AMD當(dāng)前的營收來源和市場(chǎng)份額。與高性能CPU不同，主流產(chǎn)品都集成了顯示核心。目前AMD的APU圖形性能相當(dāng)于50-80刀顯卡的性能，比較適合低端電腦。帶集顯的處理器在移動(dòng)平臺(tái)表現(xiàn)很好，因?yàn)楣?jié)省空間，節(jié)能和降低價(jià)格更加重要。

有部分買了主流產(chǎn)品，但想要獨(dú)顯的用戶經(jīng)常對(duì)這不得不為之付錢的集顯感到不爽。對(duì)于這些購買150刀以上獨(dú)顯的用戶，買個(gè)帶集顯的CPU之后，集顯部分就變成了沒用的辣雞，并且他們也不想付出這部分強(qiáng)加的成本。AMD曾經(jīng)推出過Dual Graphics交火來讓集顯有點(diǎn)卵用，但這需要驅(qū)動(dòng)和游戲的良好支持。DX12可能會(huì)帶來一些改變，但這同樣需要驅(qū)動(dòng)和游戲支持。那么為什么要為集顯付款呢？Intel沒有給你多少選項(xiàng)，配個(gè)高端平臺(tái)至少也要450刀。但AMD給你帶來了Athlon產(chǎn)品線。

APU產(chǎn)品線是AMD的桌面主流，每代都發(fā)布幾款。除了APU，AMD也發(fā)布純CPU的Athlon產(chǎn)品線。他們的設(shè)計(jì)和APU相同，但集顯部分被鴿掉了。從技術(shù)上來說它們?nèi)员Ａ袅四遣糠謨?nèi)部芯片，但由于瑕疵或者庫存管理，從物理上被屏蔽了，同時(shí)價(jià)格也大幅下降。這個(gè)方法并不新鮮，很多處理器設(shè)計(jì)都有這樣的情況 - 當(dāng)處理器被生產(chǎn)出來，它們都有一個(gè)天然的良品率（高良品率的工藝會(huì)被稱為“更成熟”的工藝）。如果有瑕疵的部分是可以屏蔽的，AMD這樣的公司就依然可以把它以低價(jià)格賣出去，而不是直接扔掉。這部分省下來的錢對(duì)于用戶來說可以升級(jí)其他部分。

AMD Athlon X4

對(duì)于DIY的老司機(jī)們來說，Athlon速龍這個(gè)名字，能喚起關(guān)于AMD春風(fēng)得意的那個(gè)年代的回憶。APU發(fā)布之前，大多數(shù)主流產(chǎn)品都冠以Athlon的名號(hào)，從單核到四核。K10的高性能處理器改叫Phenom羿龍，旗艦FX，同時(shí)還有一些低端的Sempron閃龍。

自從2012年Q4轉(zhuǎn)向推土機(jī)架構(gòu)后，AMD每代都保留了小部分AthlonX2/X4型號(hào)。這次評(píng)測(cè)我們每代都選擇一顆并做相應(yīng)測(cè)試。

下面的表格顯示了2012年以來AMD發(fā)布的所有純CPU處理器。信息來源于不同渠道，大部分來自于CPU-WORLD，AMD CPU WIKI，但奇怪的是沒有官方來源（像Intel ARK那樣的）。

X4 845是桌面平臺(tái)唯一的Carrizo產(chǎn)品。雖然有報(bào)告說X4 835這個(gè)型號(hào)存在，但沒有任何消息說這款產(chǎn)品實(shí)際存在或者發(fā)布。Carrizo的APU沒有桌面產(chǎn)品。

X4 845實(shí)際上是筆記本APU的桌面馬甲，因此有一些物理上的限制：比如只有8條PCIe3.0
從Richland到Kaveri，L1指令緩存增加了50%，每模塊64KB變成96KB，2way關(guān)聯(lián)變成3way關(guān)聯(lián)，具體原因可以在前面的推土機(jī)評(píng)測(cè)中找到。
從Kaveri到Carrizo，L1數(shù)據(jù)緩存增加了一倍，每模塊32KB變?yōu)?4KGB，4way關(guān)聯(lián)變?yōu)?way關(guān)聯(lián)
X4 750K既有Trinity版本，又有Richland版本。但想找到后者很困難，因?yàn)楹笳邇H供OEM。
Carrizo每模塊僅有1MB L2，四核共享2MB，然而之前的架構(gòu)每模塊都有2MB L2，四核共享4MB。

Carrizo簡(jiǎn)述

線程調(diào)度更好了，并且頻率/電壓調(diào)節(jié)機(jī)制也有改善

在金屬疊層的改動(dòng)是的整塊芯片在設(shè)計(jì)上更接近于GPU，晶體管密度更高，而且能效更好。

Excavator挖掘機(jī)，是AMD發(fā)布推土機(jī)架構(gòu)以來最大的一次架構(gòu)升級(jí)。Excavator的邏輯單元經(jīng)過了重新設(shè)計(jì)。這不是為了提供更高的性能，而是為了縮小核心面積，AMD幾乎是從頭開始重新設(shè)計(jì)的。這使得Carrizo的核心面積顯著縮小，代價(jià)是一點(diǎn)點(diǎn)超頻潛力，但這也帶來了功耗的降低。

AMD的目標(biāo)是雙模塊Carrizo移動(dòng)版功耗為15W,高端產(chǎn)品還提供35W的Boost模式。

在TechDay，AMD小心翼翼地點(diǎn)出，在35W時(shí)，Carrizo的效率、性能將和Kaveri相當(dāng)，意味著此時(shí)唯一的提升是節(jié)能技術(shù)（以及集顯的視頻播放功能）。如果AMD的PPT是正確的，這甚至意味著高功耗情況下性能的倒退?！綜arrizo只在35W以下時(shí)相對(duì)Kaveri有優(yōu)勢(shì)，35W持平，后被反超】為了測(cè)試這種情況，這次X4 845只跑在65W。

這意味著什么

雖然專為移動(dòng)版設(shè)計(jì)，AMD依然決定發(fā)布一款Carrizo桌面產(chǎn)品。X4 845相對(duì)于移動(dòng)版沒有集顯，還換來了更高的65W TDP和頻率的小幅提升。而且還只有8條PCIE3.0。

一言概之，X4 845就是一個(gè)高耗低效版的Carrizo，性能與KaveriAPU持平甚至更差。IPC測(cè)試將會(huì)說明，Carrizo和Excavator將會(huì)是一次大的改進(jìn)。

測(cè)試

Athlon X4 845,?Carrizo 核心 Excavator 架構(gòu)
Athlon X4 860K,?Kaveri 核心?Steamroller 架構(gòu)
Athlon X4 760K,?Richland 核心 Piledriver v2 架構(gòu)
Athlon X4 750K, Trinity 核心 Piledriver 架構(gòu)

?
AMD Athlon X4 845, Carrizo (左)
AMD Athlon X4 860K, Kaveri (右)

??

AMD Athlon X4 760K, Richland (左)
AMD Athlon X4 750K, Trinity (右)

為了測(cè)試架構(gòu)性能，所有處理器都鎖在3Ghz。主要是為了考察單/多核性能以及新架構(gòu)的改進(jìn)。

然后是X4 845的超頻。因?yàn)殒i了倍頻，超頻空間會(huì)比較小，但我們?nèi)韵肟纯?5W的移動(dòng)版是否還有余地超頻。

最后是同價(jià)位的性能測(cè)試。最明顯的對(duì)手是G3258，主打超頻的產(chǎn)品，價(jià)格72刀。我們也增加了APU來看性能有何不同。

測(cè)試平臺(tái)

之前的測(cè)試都是以處理器默認(rèn)支持的最大頻率來決定內(nèi)存，有人指出默認(rèn)頻率太低并且同價(jià)格有更高頻率可選，然而很多家庭用戶還是會(huì)使用支持JEDEC規(guī)范的頻率，而不是改動(dòng)BIOS或者XMP，所以獨(dú)立的內(nèi)存測(cè)試后面會(huì)放出。

測(cè)試項(xiàng)目

具體有如下幾項(xiàng)

簡(jiǎn)單測(cè)試

簡(jiǎn)單測(cè)試直接混合使用熟知的程序，需要大概四小時(shí)。

WEB，綜合傳統(tǒng)測(cè)試

WEB測(cè)試使用Octane/Kraken WebXPRT，綜合傳統(tǒng)測(cè)試使用CineBench和X264

詳細(xì)專業(yè)測(cè)試

為了增加測(cè)試的深度，我們使用了我們的詳細(xì)測(cè)試套件，綜合了處理器頻率、核心數(shù)、緩存、內(nèi)存、架構(gòu)的性能。還包括了FPGA負(fù)載。

游戲

游戲測(cè)試套件依然是15年的，都是有名的大作。WIN10 DX12的2016版套件還在開發(fā)中。

3Ghz實(shí)際性能

所有CPU頻率都設(shè)為100x30=3000Mhz，內(nèi)存頻率均為默認(rèn)支持的最大頻率。

說到緩存，X4 845在L1上有很大提升，一般情況下能提高30%的緩存命中率。這會(huì)影響很多測(cè)試的結(jié)果。另一邊，X4 845的L2被砍半，這會(huì)導(dǎo)致額外的延遲。

Dolphin Benchmark

大多數(shù)模擬器都依靠單核性能，Haswell在模擬器性能上有很大提升。這個(gè)測(cè)試模擬的是Wii的光線追蹤程序，能夠展現(xiàn)CPU的單線程性能。測(cè)試結(jié)果為分鐘，Wii自身為17.53分鐘。

由于架構(gòu)優(yōu)勢(shì)，Carrizo領(lǐng)先Kaveri9%

WinRAR 5.0.1

WinRAR依靠?jī)?nèi)存帶寬，Kaveri在這里很強(qiáng)。Carrizo的2MB L2在這里成為了最大的弱點(diǎn)。

3D Particle Movement v2

挖掘機(jī)帶來了巨大的提升，主要?dú)w功于L1數(shù)據(jù)緩存。

Web 測(cè)試

WebXPRT 2013

這個(gè)測(cè)試很吃內(nèi)存和緩存，Carrizo的2M L2再次中槍。

Google Octane v2

與上面的測(cè)試相反，Octane更能反映出執(zhí)行部分的提升，這次Carrizo領(lǐng)先Kaveri 18%。

3Ghz辦公性能

Agisoft Photoscan – 2D to 3D Image Manipulation

Carrizo在Photoscan的第一階段，讀取圖像時(shí)慢了下來，這需要大量的內(nèi)存操作，Carrizo落后17%。在第四階段Carrizo領(lǐng)先Kaveri，但總體上依然落后6%。

Cinebench R15

類似于Dolphin和3DPM，Carrizo的架構(gòu)提升在這里很明顯。

HandBrake v0.9.9

一般情況下這個(gè)測(cè)試更考驗(yàn)內(nèi)存和緩存，但這次Carrizo相對(duì)Kaveri表現(xiàn)出了8-9%的領(lǐng)先。

Hybrid x265

然而X265下Kaveri和Carrizo差不多

3Ghz Linux性能

C-Ray

NAMD, Scalable Molecular Dynamics

Kaveri有少許領(lǐng)先。

NPB, Fluid Dynamics

Redis

Carrizo的2M L2次次中槍。

3Ghz 傳統(tǒng)測(cè)試

3D Particle Movement v1

Carrizo有少許單線程提升，在多線程中增加了緩存壓力，Carrizo立刻掉了下來。

Cinebench 11.5 and 10

Carrizo相對(duì)于之前的架構(gòu)有明顯提升。

POV-Ray 3.7

Carrizo相對(duì)于Kaveri提升13%，相對(duì)于Trinity/Richland提升達(dá)到了32%。

TrueCrypt 7.1

Carrizo的AES性能有明顯提升。

x264 HD 3.0

使用稍微老一點(diǎn)測(cè)試工具就表明當(dāng)幀很小的時(shí)候，就成為了Kaveri和Carrizo的性能瓶頸。（相對(duì)于Trinity依然有20%提升）?

7-zip

我想知道如果Carrizo能有4M L2該多好。。

Alien: Isolation

顯卡及其設(shè)置

每個(gè)項(xiàng)目Kaveri都超過了Carrizo，主要是L2的鍋。

Total War: Attila at 3 GHz

和上個(gè)測(cè)試一樣，Kaveri依然領(lǐng)先Carrizo。

Grand Theft Auto V?

如果看平均幀，Carrizo性能在Trinity和Kaveri之間，落后Kaveri 3-7%。

看低于60FPS的時(shí)間，Kaveri再次領(lǐng)先。低端顯卡比較有趣，對(duì)新架構(gòu)更友好，但依然更偏向于Kaveri的4M L2。

GRID: Autosport

很明顯，A卡在這里被黑的很慘。

Middle-Earth: Shadows of Mordor

從結(jié)果來看不能簡(jiǎn)單地說是L2或者PCI通道的瓶頸。

解析

簡(jiǎn)而言之，Carrizo在跑測(cè)試軟件時(shí)領(lǐng)先Kaveri，而插獨(dú)顯跑游戲時(shí)就弱于Kaveri，特別是對(duì)內(nèi)存和緩存增加壓力時(shí)。本來筆記本馬甲的這款U來到桌面玩游戲就是很蛋疼的事情，但Carrizo的架構(gòu)的確有很大提升。

比較: 2012到2016的提升

我們準(zhǔn)備從兩個(gè)方面來解析測(cè)試結(jié)果。首先，來看每個(gè)處理器相對(duì)于最老的Trinity的提升，這直接可以看出2012-2016年間每代的架構(gòu)性能。

在實(shí)際性能測(cè)試中，Carrizo有三項(xiàng)大幅領(lǐng)先Kaveri，然而在WinRAR和WebXPRT卻小幅落后。

辦公測(cè)試中最大的提升在CineBench和Handbrake，在Photoscan和Hybrid中倒退。

Linux測(cè)試中每項(xiàng)Carrizo都倒退，甚至在三項(xiàng)Redis測(cè)試中落后于Richland。原因已經(jīng)解釋過了，Redis非常依靠?jī)?nèi)存和緩存，雖然Carrizo有更大的L1，僅有的2M L2造成了瓶頸。

這里很有趣。如果只看綜合傳統(tǒng)測(cè)試，像其他大多數(shù)測(cè)試網(wǎng)站得出的結(jié)論一樣，Carrizo大幅領(lǐng)先Kaveri，有10-20%之多。

雖然Carrizo相對(duì)于Trinity有提升，但L2的砍半導(dǎo)致了游戲性能一直不如Kaveri。

比較IPC

然后我們比較從Trinity到?Richland 到 Kaveri 到 Carrizo的提升。一位數(shù)的提升為正常的架構(gòu)換代，兩位數(shù)的提升則為大幅改進(jìn)或者新的功能模塊。

3DPM v2有最大的提升。超過Kaveri 32%。這要?dú)w功于內(nèi)存管理和更大的L1。 WinRAR依賴內(nèi)存和緩存，Carrizo敗在了砍半的L2。

辦公測(cè)試比較復(fù)雜，在Photoscan中有倒退，因?yàn)楹芤蕾嚲彺?。但很明顯，Kaveri的提升比Carrizo要大的多。

Linux測(cè)試很慘，每個(gè)測(cè)試Carrizo都有倒退。

回到前面的傳統(tǒng)測(cè)試表格，Carrizo在所有測(cè)試中都比Kaveri強(qiáng)，除了7zip。在CineBench中體現(xiàn)出了Carrizo核心邏輯部分改動(dòng)帶來的進(jìn)步。

然而，在游戲上，Carrizo同頻落后Kaveri 5.8%。

結(jié)論

把所有數(shù)字綜合起來

提升最大的是CPU計(jì)算測(cè)試，也就是實(shí)際性能、辦公和傳統(tǒng)測(cè)試，Carrizo相對(duì)于前代Kaveri帶來了7.3%以上的進(jìn)步。然而在更依賴于緩存的Linux和游戲性能測(cè)試，倒退了6-12%。

功耗

? ? Carrizo的能效有正常水平的進(jìn)步。

有趣的是每個(gè)模塊的功耗。在開啟第二個(gè)模塊時(shí)，四款CPU的功耗都增加了大概20W，這是從單核變雙核滿載的情況。當(dāng)開啟第三、第四個(gè)核心時(shí)，很明顯之前兩個(gè)模塊已經(jīng)處于高頻狀態(tài)，所以開啟同一個(gè)模塊的第二個(gè)線程時(shí)，增加的功耗變小了。

超頻

筆者的意見是，超頻幅度非常非常非常有限。

外頻調(diào)到120 MHz (35*120 = 4.2 GHz)，一切正常，除了要上天的電壓和八十多度的溫度。內(nèi)存頻率保持2133。

再往上就很難了，121Mhz貌似是通過超頻認(rèn)證的上限。

但當(dāng)我運(yùn)行測(cè)試時(shí)，幾次都宕機(jī)了，即便我提高電壓也不行。

于是我把外頻調(diào)回115，CPU再次罷工，這是之前穩(wěn)定過的頻率。之后調(diào)整電壓也僅僅能通過部分測(cè)試。

外頻調(diào)到110，也就是3.8Ghz，多數(shù)CPU測(cè)試通過了，但GPU測(cè)試依然無法通過。

這意思就是，我們的這塊X4 845除了在默頻能穩(wěn)定工作，再往上就別想。

最后的最后，我在121外頻得到了僅有的幾個(gè)最基本的測(cè)試結(jié)果。

平均下來，超頻21%帶來了8-19%的性能。然而穩(wěn)定性依然是個(gè)大問題，有幾個(gè)測(cè)試重啟幾次才通過。