2022-10-20
5.8GHz !! E-Core 增加一倍
Intel Core i9-13900K 處理器架構分析 + 評測
文: John Lam / 評測中心


Intel 正式發佈 13 代 Raptor Lake、Core i9-13900K 處理器,微架構與 12 代 Alder Lake 大致相同,升級第三代 SuperFin、Intel 7 制程(10nm++),令 P-Core 時脈大幅提升至 5.8GHz,擁有更大的 L2 Cache,E-Core 倍增至 16 個時脈亦提升至 4.3GHz,規格變成 24 核心、32 線程,相較上代性能單核 +15%、多核 +41%,HKEPC 找來 Core i9-13900K 與上代 12900K 及 AMD Ryzen 9 7950X 作對比測試。



Raptor Lake 的 P-Core : Raptor Cove 大核心

 

Intel 13 代 Raptor Lake 的 P-Core、代號 Raptor Cove 的大核心,微架構設計基本上與 Alder Lake 的 Golden Cove 大致相同,微架構上沒有太大差異,主要分別就是換上第 3 代 SuperFin 電晶體的 Intel 7 制程 (10nm++),從 Intel 提供的 V-F Curve 電壓時脈曲線可以看到,新制程整條線向下調整。

 

Core i9-13900K 在相同 5.2GHz 時脈相較 12 代 12900K 降低 >50mV 工作電壓,在相同電壓下則提升了 200MHz,並且將常溫下時脈牆大幅延後,Core i9-13900K 最高時脈達到 5.8GHz,相較上代提升了 +600MHz ,明年 1 月還會再推出 Core i9-13900KS ,時脈更首次達到 6GHz 水平。

 

 

13900K

 

 

除了時脈上的提升, Raptor Cove 每個核心的 L2 Cache 容量由 1.25MB (10-Way) 提升至 2MB (16-Way),雖然緩存容量增加但 Latency 僅由 14 Cycles 微增至 15 Cycles,容量越大所能存放的資料越多,同時意味著緩存命中率的增加,實現 CPU 的性能提升並且可提供更佳的源效率。。

 

Raptor Cove 除了 L2 Cache 容量提升外,同時亦加入了全新的 L2P 動態預測分支機制,該機制試圖根據當前運行的工作負載,實時動態調整 Prefetcher 的預取行為,以達至增加命中 Cache Hit,整體而言 Raptor Cove 的 L2 Cache 性能相較 Golden Cove 提升約 16%。

 

 

 

Raptor Lake 的 E-Core : Gracemont 小核心

 

Intel 13 代 Raptor Lake 的 E-Core、代號 Gracemont 的小核心,雖然代號名字與上代 Alder Lake 的 E-Core 相同,但 L2 Cache 容量提升了一倍,同樣受惠於第 3 代 SuperFin 電晶體的 Intel 7 制程 (10nm++),E-Core 時脈大幅提升 600MHz,Core i9-13900K 的 E-Core 時脈最高可達4.3GHz。

 

 

13900K

 

 

為了節省晶片的佔用面積及降低功耗所需,Gracemont E-Core 採用 4 核心模組設計,4 個 CPU 核心共享單一的 L2 Cache,今代 E-Core 模組 L2 Cache 容量由 2MB 增至 4MB,雖然緩存容量增加但 Latency 維持在 17 Cycles。

 

事實上 E-Core 的 L2 Cache 容量增加對相較 P-Core 的 L2 Cache 增加更為重要,由於 E-Core 的亂序執行緩衝容量相當小,如果 L2 沒有命中的話,就必需要訪問更高延遲的 L3 Cache 令性能大打節扣,增加 L2 Cache 容量並保持相同的 Latency,意味著 E-Core 的 IPC 性能直接提升,這就是多核性能提升,Cache 為何佔比會突然增加,因為單核只計 P-Core 嘛。

 

更重要的是,Raptor Lake 的 E-Core 數目直接倍增,由 Core i9-12900K 的 8 個 E-Core 增至 Core i9-13900K 的 16 個 E-Core,變成了 24 核心、32 線程,多核性能進一步提升。

 

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