Kaby Lake 處理器優化了哪些功能? Intel第7代 vs 第6代效能實測比較 從過往65、45、32到22奈米的產品發展軌跡來看,「摩爾定律」可說是 Intel 遵循的圭臬,但是,在進入14奈米製程後,囿於先進製程的發展放緩因素,Intel 在產品發展策略上揚棄了摩爾定律的製程(Process)、架構(Architecture)的 Tick-Tock 發展腳步,而改以製程、架構和優化(Optimization)的 P.A.O 步伐,從 2015 年的Broadwell (製程)、2016年的 Skylake (架構)和 2017 年的 Kaby Lake(優化)來發展、推出後續產品。

今年初正式上市的 Kaby Lake 處理器,是 Intel 第七代 Core 處理器,在桌上型電腦處理器方面,分別有功耗為 91W 的 K 系列超頻版、功耗為 65W 的 S 系列標準版,和功耗為 35W 的 T 系列省電版三大產品線,從 Core i7 到 Celeron 一共有25款產品,包括 7101E、7101TE 這兩款 Core i3 特殊版產品。

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▲在25款Kaby Lake桌上型電腦處理器中,僅有Core i3 7101E、Pentium G4620 / G4600 / G4560這4款產品的功耗和三大產品線標定的規格略有不同。

Kaby Lake處理器跟前一代產品一樣都是採用LGA 1151腳位,因此,除了200系列晶片組主機板外,雖然100系列晶片組主機板只要刷新BIOS後也能安裝使用,不過,身為P.A.O發展腳步後的首款優化產品,想要徹底發揮Kaby Lake處理器在系統運算、儲存擴充和影音應用三大方面優化後的效能,那麼,200系列晶片組主機板肯定是目前最為完美的搭配。 

因此,筆者以ASUS ROG MAXIMUS IX HERO Z270主機板為主要的測試平台上,分別以Core i7-7700K、i5-7600K跟前一代Core i7-6700K、i5-6600K進行相關測試,來看看Kaby Lake處理器搭配200系列晶片組主機板能分別在系統運算、儲存擴充和影音應用三大方面帶來哪些效益。

優化的系統運算核心 

Kaby Lake處理器雖然依舊是採用14奈米製程,但是,在Intel改良後的14奈米+製程優化下,Kaby Lake處理器在舊有的工藝基礎上,深度強化了FinFET、電晶體通道的應用設計,因此,跟前一代Skylake處理器相比,Kaby Lake處理器的功耗(TDP)不僅沒有增加,反而在攸關處理器效能的運作時脈上有所提升,使得Core i7-7700K處理器成為Intel有史以來首款預設時脈高達4.20 GHz的產品。

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以Core i7-7700K、i5-7600K跟前一代Core i7-6700K、i5-6600K相比,兩者在相同的91W功耗(TDP)規格下,前者在預設時脈上有著5 ~ 8%的增長。

 

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▲跟Core i7-4700K處理器相比,Core i7-7700K處理器分別能在生產力、創作…等應用場合中帶來25 ~ 35%的效能提升。

另外,自前一代Skylake處理器新增可以大幅縮短處理器從預設時脈提昇到Turbo時脈時間的Speed Shift技術上,Intel也在Kaby Lake處理器上予以深度優化,以Intel發佈的資料來看,跟前一代Core i7-6500U處理器需要近100毫秒,才能達到3.1 GHz既定的Turbo時脈時間相比,Core i7-7500U處理器只要在大約5毫秒的時間就能加速到3.5 GHz的Turbo時脈,讓採用Kaby Lake處理器平台的3C裝置在進行網頁瀏覽、觸控操作或是影音串流…等操作時能夠更加快速流暢。

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藉由更進一步優化的Speed Shift技術,Kaby Lake處理器更能提升網頁瀏覽、觸控操作或是影音串流…等操作時的流暢體驗。

除了運作時脈、Speed Shift技術有所提升外,Intel也對Kaby Lake處理器裡的記憶體控制器進行小幅度的升級,從前一代Skylake處理器預設支援的DDR4-2133,提升到Kaby Lake處理器預設支援的DDR4-2400,來迎合目前記憶體的應用主流。

 

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在Sandra 2017的各項評測中,Kaby Lake處理器的總分或有高低,但是跟前一代Skylake處理器相比,Kaby Lake處理器的Core i7-7700K和i5-7600K仍分別有3 ~ 7%和3 ~ 11%的長足提升。

 

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而在比較貼近平常應用場景的PCMark 8評測中,Kaby Lake處理器的Core i7-7700K和i5-7600K,不管是在家用、多媒體,或是工作的應用場合中,跟前一代Skylake處理器相比,測試總分平均有100多分的效能提升。

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在WinRAR 5.4的壓縮、解壓縮效能測試中,跟前一代Skylake處理器相比,Kaby Lake處理器的Core i7-7700K和i5-7600K分別有200 ~ 600 KB/s的效能提升。

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而在另一套常用的7-Zip 16.04的壓縮、解壓縮效能測試中,跟前一代Skylake處理器相比,Kaby Lake處理器的Core i7-7700K和i5-7600K分別有1100 ~ 2300 MIPS的效能提升。

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在CINEBENCH 15.038的處理器效能測試中,跟前一代Skylake處理器相比,Kaby Lake處理器不管是在多核心或是單核心的測試項目上,分別有10 ~ 近60 cb的效能成長。

激增的系統存取效能 

筆者在前面提到200系列晶片組主機板是Kaby Lake處理器最為完美的搭配,主要原因在於:和前一代100系列晶片組相比,200系列晶片組最大的特色分別是PCIe 3.0通道數由先前的20條增加到24條來提供更多的頻寬,以滿足Kaby Lake處理器資料傳輸外,另一個最引人注目的就是支援Intel Optane Memory功能。

在200系列晶片組產品線中,Intel分別推出家用Z270、H270、B250和商用Q270、Q250一共五款產品。以家用最高階的Z270晶片組為例,在Flexible I/O 框架下,其PCIe通道總數從前一代Z170晶片組的26條提升到 30條,扣除固定使用的6條PCIe通道後,Z270晶片組還有24條PCIe通道可以彈性運用,因此,即便是在2組M.2插槽、1組PCIe x 4插槽上全數安裝PCIe 3.0 x 4的NVMe固態硬碟後,Z270晶片組還有12條PCIe通道,讓廠商可以在主機板上堆疊USB 3.1 Gen 2控制器…等用料來擴充主機板的應用功能。

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以家用晶片組為例,跟前一代100系列晶片組相比,200系列晶片組最大的特色分別是增加PCIe通道數和支援Intel Optane Memory功能。

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同樣以家用最高階的Z270晶片組為例,在Flexible I/O 框架下,其PCIe通道總數從前一代Z170晶片組的26條提升到 30條,扣除固定使用的6條PCIe通道後,Z270晶片組還有24條PCIe通道可以彈性運用。

Intel Optane Memory所採用的Optane儲存技術,是由Intel和Micron共同合作開發、原名為3D XPoint Technology的非揮發性記憶體晶片(NVRAM),跟一般的DRAM記憶體和SSD固態硬碟所採用的NAND快閃記憶體相比,由於它的容量密度是DRAM記憶體的10倍左右,但成本卻又比DRAM記憶體來得低,加上速度也比NAND快閃記憶體快上近1000倍,因此,Intel將其定位在DRAM記憶體和NAND快閃記憶體兩者均能應用的全新型態儲存技術。

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由Intel和Micron共同合作開發的3D XPoint Technology,透過交叉點陣列結構、垂直導體連接1280億個儲存單元,不但可以提高資料儲存密度,更能大幅提升存取速度。

事實上,從Intel Optane網站上目前的網頁資訊來看,Intel也的確是把採用Optane儲存技術的產品規劃成記憶體、SSD固態硬碟兩大系列產品。

在SSD固態硬碟方面,除了適用消費者的產品尚未推出外,Intel已於今年Q1針對企業端的資料中心,推出PCIe 3.0 x 4 NVMe介面、儲存容量為375 GB的Intel Optane SSD DC P4800X系列固態硬碟產品。

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採用Optane儲存技術的Intel Optane SSD DC P4800X固態硬碟,由於傳輸速度媲美DRAM記憶體,因此,除了可以作為儲存和快取的空間外,甚至還能夠作為記憶體擴充使用。

至於在記憶體方面,Intel也是規劃成兩種產品:一種是目前已經推出的Intel Optane Memory;另一種則是預計在2018年和Cascade Lake處理器一起推出的Optane DIMM(Intel DIMM)。

這兩種記憶體,不管是在傳輸架構、應用場合都有顯著的差別,預計在2018年推出的Optane DIMM,由於在傳輸架構上會和處理器直接連結,因此,可以用來做主記憶體之外的第二層資料暫存,來提升伺服器的可靠度跟性能。

 

而在Kaby Lake處理器和200系列晶片組主機板可以支援的Intel Optane Memory,則是採用PCIe通道,讓Intel Optane Memory擔任快取、加速的角色,類似Intel過去曾推行的Turbo Memory、ISRT(Intel Smart Response Technology)…等Hybrid混合儲存應用功能,把經常存取的檔案儲存在Intel Optane Memory裡來提升系統的存取效率。

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Intel Optane Memory規格表

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外觀為M.2 2280規格的Intel Optane Memory,採用PCIe 3.0 x 2 NVMe介面做資料傳輸管道,目前有16、32GB兩種容量不同的版本。

想要享受Intel Optane Memory所帶來的存取效能提升體驗,除了200系列晶片組主機板外,也需要搭配Core i3等級以上的Kaby Lake處理器,並安裝Windows 10 64位元作業系統才能符合使用Intel Optane Memory最低的系統配備需求。

因此,筆者就以搭配Intel Core i7-7700K處理器的ASUS ROG MAXIMUS IX HERO Z270主機板為測試平台,在安裝Intel Intel Optane Memory 32GB後,可以分別為使用Intel 540系列240GB SSD固態硬碟、WDC藍標2TB硬碟帶來多大的效能成長。

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由於Intel Optane Memory的上市時間比年初上市的200系列晶片組主機板來得晚,因此,在安裝Intel Optane Memory的應用軟體之前,必須確認主機板的BIOS版本是否有支援Intel Optane Memory,以筆者使用的ASUS ROG MAXIMUS IX HERO Z270主機板為例,BIOS就需要更新到3月底釋出的0906 x64版本。

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▲除此之外,SATA模式得設定為「Intel RST Premium With Intel Optane System Acceleration(RAID)」、M.2_2 PCIE Storage RAID Support也得設定為「開啟」。

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▲完成BIOS環境設定後,才可以安裝從Intel支援網站下載的SetupOptaneMemory應用軟體。

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▲而在完成SetupOptaneMemory應用軟體的安裝步驟後,只要在設定頁面中按下「啟用」,就能夠以一鍵安裝的方式來設定、啟用Intel Optane Memory。

 

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▲在BootRacer 6.51.0的開機效能測試中,Intel Optane Memory都能為電腦帶來快速開機的效益,特別是對使用WDC藍標2TB硬碟的電腦,開機時間可以從使用Intel Optane Memory前的80秒,大幅縮短到安裝後的16秒。

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▲在CrystalDiskMark 5.2.1以預設模式進行讀寫效能測試後,在循序存取(Seq)項目中,搭配Intel Optane Memory的WDC藍標2TB硬碟,不管是資料讀取或寫入,其效能都有大幅成長,尤其是跟Intel 540系列240GB SSD固態硬碟相比,在資料讀取上可說是不分上下。

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▲同樣的,在Anvil’s Storage Utilities 1.1.0以預設(Compression 100%)模式進行讀寫效能測試後,搭配Intel Optane Memory的WDC藍標2TB硬碟,其效能總分也相當逼近Intel 540系列240GB SSD固態硬碟。

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▲在比較貼近平常應用場景的PCMark 8測試中,不管是在家用、多媒體,或是工作的應用場合,只要有安裝、啟用Intel Optane Memory都能提升電腦運作的效能,特別是對使用WDC藍標2TB硬碟的電腦,測試總分可以在不同的應用場合提升180 ~ 450的效能表現。

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▲而在PCMark 8的Storage測試項目中,也是搭配Intel Optane Memory的WDC藍標2TB硬碟,不管是在頻寬或總分的測試結果上都有大幅成長,帶來接近Intel 540系列240GB SSD固態硬碟的效能表現。

進化的影音應用能力 

在內建顯示方面,Kaby Lake處理器內建的Intel HD Graphics 600系列整合圖形核心,由於是Intel以Skylake處理器內建的第九代整合圖形核心為基礎,進行小幅度的升級而來的,因此,雖然跟前一代Skylake處理器相比,規格幾乎沒有什麼變動,但是,藉由電路和架構層級上的調整,Kaby Lake處理器除了微幅提升的顯示效能外,最大的亮點則是其所帶來的更為高階的視訊編、解碼能力。

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▲以Skylake處理器內建的第九代整合圖形核心為基礎,進行小幅升級的Intel HD Graphics 600系列整合圖形核心,除了微幅提升的顯示效能外,最大的亮點則是其所帶來的更為高階的視訊編、解碼能力。

就Skylake處理器內建的Intel HD Graphics 500系列整合圖形核心來說,由於其所支援的AVC和VP8格式編、解碼功能,最高只能在播放、編輯1080p影片時提供硬體編、解碼功能,超過1080p時就只能依靠處理器進行軟解,因此,Intel HD Graphics 600系列整合圖形核心在編、解碼硬體加速單元上,首度支援HEVC 10bit和VP9格式硬體解碼功能,對時下漸成主流的4K超高畫質影片,Kaby Lake處理器不管是在播放、編輯上,效能都有大幅成長!

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▲Intel HD Graphics 600系列整合圖形核心在編、解碼硬體加速單元上,首度支援HEVC 10bit和VP9格式硬體解碼功能,讓Kaby Lake處理器不管是在播放、編輯4K超高畫質影片上,效能都比前一代Skylake處理器要來得好!

 

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使用搭載Core i7-7500U處理器的電腦播放4K影片時,其耗電量較Core i7-6500U處理器大幅節省20倍以上。

 

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▲而在上網播放YouTube網站上的VP9格式、4K影片時,搭載Core i7-7500U處理器的耗電量,也是較Core i7-6500U處理器大幅節省7倍以上。

 

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▲藉由DVXA Checker工具分別檢視Intel Core i7-7700K 處理器(上圖)、Intel Core i7-6700K處理器(下圖),從Decoder Device頁面中的HEVC_VLD_Main、HEVC_VLD_Main 10,以及VP9_VLD_Profile0、VP9_VLD_10bit_Profile2項目資訊,可以得知Intel Core i7-7700K處理器已經內建支援HEVC 10bit和VP9格式硬體解碼功能。

 

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▲在使用handbreak 1.0.7軟體將Demo UHD 3D網站上LG Chess – HDR(HDR10)的HEVC、10 bit格式影片(842 MB、片長1分53秒、59.94 FPS、總流量62 Mbps),以軟體預設值降轉成FHD、AVC格式影片的測試過程中,Kaby Lake處理器可以在平均節省32秒的時間完成影片轉檔工作。

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在CINEBENCH v15.038的OpenGL圖形效能測試中,跟前一代Skylake處理器相比,Kaby Lake處理器有平均2%微幅的效能成長。

 

速度、容量兩者兼顧的優勢 

支援Intel Optane Memory是Kaby Lake處理器最令人期待的功能,特別是對想要速度、容量兩者兼顧的用戶來說,從前面Anvil’s Storage Utilities的測試結果中,可以看到在不超過NT$ 3,000元的額外費用下,搭配32 GB Intel Optane Memory的WDC藍標2TB硬碟,其效能總分和SSD固態硬碟就有不分軒輊的效能表現,跟需要花費近NT$ 20,000元購買相同容量的SSD固態硬碟相比,無疑地,Kaby Lake處理器帶來的成本效益可說是相當划算的選擇。 

另外,首度支援HEVC 10bit和VP9格式硬體解碼功能的Kaby Lake處理器,不僅能為時下漸成主流的4K超高畫質影片帶來更棒的播放、觀賞體驗,更能在播放4K超高畫質影片時 ,大幅節省7 ~ 20倍以上的耗電量,相信這也是對影音應用有所需求的HTPC用戶或行動用戶更好的選擇。

整體來說,Kaby Lake處理器在儲存擴充和影音應用這兩方面優化或新增的功能,對於想要速度、容量兩者兼顧的用戶或是影音應用有所需求的HTPC用戶或行動用戶,的確深具更換到Kaby Lake平台的吸引力。

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