CPU性能是如何提升的？频率与IPC科普

不管是消费级市场的AMD和英特尔，还是在商用领域的各种国产芯片厂商，用户评判CPU芯片产品好坏的标准只有一个，那就是性能。一般用户判断CPU性能只用看处理器的实际表现就足够了，而在业界，CPU处理器的性能有一个标准的判断公式：CPU性能=IPC×频率。这个公式最早由英特尔提出，并被广泛认可。

九代酷睿

其中频率我们都不陌生，也就是MHz的时钟速度，也是最近两年CPU一直在炒作的话题。频率越高，处理器指令执行越快，在实际应用中的表现是频率越高软件打开速度越快渲染时间少，游戏帧数高等。

说道频率，就不得不提到现在火热的CPU制成工艺，也就是大家经常听到的14nm、12nm，7nm等话题。这些CPU半导体工艺上所说的多少nm艺并不是芯片里面晶体管的大小，而是芯片上晶体管门电路的宽度，门电路之间连线的宽度与门电路的宽度相同，所以线宽就是制程工艺所描写，现阶段主要以纳米（nm）为单位。

制程工艺越小越精密，门电路的宽度也就越小，晶体管就可以做得更小、更密集，从而晶圆也就更小，芯片本身没有变得更复杂，这样就让成本降低不少。

晶圆

台积电曾经说过这些晶体管的性能是不变的，只是工艺越高级如14nm到10nm，芯片能承载的晶体管会越多，从而减低成本，工艺的提升主要是减少芯片的发热和功耗，所以通常芯片制程工艺上升之后，芯片的频率也会随着提高。

基于台积电7nm工艺的三代锐龙

而IPC就很复杂了，全称是instruction per clock，译指CPU每一时钟周期内所执行的指令多少， IPC是由处理器的设计架构所决定的，设计架构决定了处理器的IPC高低，所以想要提升IPC，就得对设计架构进行升级。

早期酷睿架构

前几年因为CPU市场的整体设计架构没有太大的变化，IPC的概念和声量越来越小，直到最近两年AMD的Zen+和Zen2的到来，才让大部分人知道CPU的性能表现，不只取决于频率。

所以CPU性能的提升不仅依赖于工艺进步，架构的不断升级也是关键，芯片的设计制造都有自己的一套逻辑和规律，工艺和架构的进步费时、费力而且烧钱，还得有天马行空般思维的天才带领才行。这个行业的进步只有一步一个脚印，没有侥幸和弯道超车的说法。

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英特尔11代桌面酷睿芯片，唯一遗憾还是14nm

图片来源@视觉中国

文丨雷科技（ID：leitech），作者丨一位天明

在沉寂了很长一段时间后，英特尔总算更新了全新的11代桌面酷睿处理器。在11代移动端上，英特尔为处理器引入了iris Xe核心显卡，并以「不插电性能」为核心卖点，但昨天发布的11代酷睿桌面端却对「不插电性能」只口不提，差评。

好了不开玩笑了，目前11代英特尔桌面处理器仅发布了酷睿（Core）系列，共有19个SKU，其中根据级别可以分为i5、i7与i9三个档次，部分型号提供K/F/KF/T系分支，其中最高端型号为i9-10900K，入门型号为i5-11400T。因11代酷睿没有改变封装针脚，所以与11代酷睿同步推出的全新的B560/Z590芯片组依旧延续了原本的LGA1200，去年的旧散热器可以拿出来继续使用。

与上一代产品相比，全新的11代酷睿采用了全新的Rocket Lake架构，能实现高达19%的IPC越代提升。因核心显卡采用了英特尔Xe架构，集成显卡的性能也提升了50%，除此之外，11代酷睿的内存支持也来到2933-3200MHz。

11900K

全新的i9-11900K是一颗8核16线程处理器，默频提升至3.5GHz（11900为2.5GHz），睿频最高能达到5.3GHz，全核睿频也能来到4.8GHz，TDP却依旧控制在125W。较为可惜的是，英特尔产品库中只提到11900采用16MB缓存，并未给出L3缓存具体大小，与AMD的Zen2结构共享内存相比略显可惜。

11600KF

至于不少人关注的10600KF，依旧是一颗6核12线程中端处理器。尽管默频比起上一代10600KF稍有下降，从4.1GHz下调至3.9GHz，但睿频后依旧超越了10600KF，来到4.9GHz。内存频率也从上一代的2666MHz起提升至2933-3200MHz。PCIe通道也跟随11代酷睿来到20条，正好可以为喂饱显卡和硬盘。

11400F

但纵观整个11代酷睿产品线，我觉得最适合游戏玩家的，还得是售价仅157美元的i5-11400F。与11600KF一样，11400F的主频较上一代稍有下滑，默频只有2.6GHz，但睿频同样提升至4.4GHz，对常见游戏来说不成问题，缓存、TDP分别为12MB、65w不变，内存也同样支持到3200MHz，PCIe通道也支持16+4的显卡+硬盘配置。考虑到目前全新Z590主板的价格，11400F+B560主板，再配上一张好点的显卡与一个不错的硬盘，将会是一个均衡且具有性价比的游戏主机方案。

如何评价11代桌面酷睿？

如果大家稍有留意，不难发现刚才一直在用「游戏」的场景来评价英特尔11代桌面酷睿，原因很简单：Zen 2架构为AMD带来了显著的性能优势，让AMD在英特尔最熟悉的赛道上超越了英特尔。经历了Zen、Zen+再到Zen2的发展后，曾经只能做「性价比之选」的AMD Ryzen已经成为了不少游戏玩家的首选。如何「夺回」曾经属于自己的游戏市场，成为了英特尔11代酷睿最需要考虑的问题。

但问题是，就现阶段「有影响力」的游戏来说，CPU的重要性远远不及一张高端的游戏显卡，把处理器的预算放到显卡上也成为了玩家的共识。毕竟显卡对游戏帧数的提升相当显著，但能用上处理器所有核心的游戏却少之又少。考虑到11代桌面酷睿很可能是英特尔14nm制程工艺的尽头，在我看来，如果不是「急需新电脑」，做个「等等党」也不为过。但如果你急着买台新电脑回家和朋友联机，降价后的10代酷睿和B460m才是更具性价比的选择。

下一代一定10nm？

在这里我还想再提一下英特尔制程工艺的问题：无论英特尔在10nm后加多少个加号，14nm依旧是英特尔在AMD，甚至是苹果面前绕不过的话柄。此前英特尔曾多次传出「10nm工艺成熟」的消息，最后却屡屡让用户失望。

为了改变「落后」的消费者印象，英特尔现任CEO Pat Gelsinger承认英特尔正在探寻更多芯片合作的可能性。换句话说，英特尔想通过「外包」的形式，引入外界技术来提升自己的产品。很显然芯片部分工序外包对英特尔来说已成定轨，只是具体的合作形式还有待商讨。通过引入外部技术的方式，英特尔有望在短时间内追上业界，让自己的产品与AMD站在同一起跑线上比拼，打磨多年的14nm，自然也是时候走出历史舞台。

但问题是，像英特尔这样庞大的集团想要转型绝非一朝一夕的事情。如何在引入外部技术的同时避免同质化，保留自己的技术优势，这也是英特尔转向开放后必须面对的挑战。在面对来自业界、股东与消费者的多重压力时，Pat Gelsinger还能否把握住英特尔这艘巨轮，明年新酷睿发布时自有分晓。

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