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。



更快的 Compute Fabric (Ring) 與更大的 L3 Cache

 

Raptor Lake 其中一個性能提升來自記憶體子系統,與 Alder Lake 一樣 CPU 內部採用了 Building Blocks 設計,能透過 IP 模塊混合搭配滿足不同市場,不同的 Core、L3 Cache (LLC) 與其他 IP 模塊透過 Dual Compute Fabric (Ring) 隻環形總線聯繫在一起。為提升 CPU 內部頻寬, Raptor Lake 的 Dual Compute Fabric 時脈最高提升 900MHz,Ring 最高 Turbo 時脈可達 5GHz,大大降低了 Core 與 Core 之間及 L3 Cache 的延遲。 

 

L3 Cache 方面,雖然 Intel 宣聲擁有更大的 L3 Cache (LLC),Core i9-13900K 共有 36MB Shared L3,但其實每個核心的 L3 容量並沒有改變維持在 3MB,只不過是多了 2 個 E-Core 模組,每個模式多了 3MB L3 才會令總數由 30MB 增至 36MB。

 

 

13900K

 

 

今代 L3 Cache 其中一個改動是 Dynamic INI 動態 L3 工作模式切換,CPU 會根據運作中的 Cache Line 行為,在 Inclusive / Non-Inclusive 緩存策略中作實時切換,所謂的 Inclsuive 是指上層的 Cache 被下層的 Cache 完全包含,L3 緩存包含  L2 資料,這種就不會產生要一直向下層替換的時間成本,只要將上層的直接覆蓋掉即可,但緩存資料量就會比較少資料。

 

Non-Inclusive 緩存策略區別就是系統記憶體讀入的數據只會進入 L2 Cache,並不會寫入 L3 Cache,只有該數據在 L2 Cache 中抹除時才會進入 L3 Cache,L2 / L3 數據不會重疉,雖然緩存資料量較多但可能會出現 Back invaildation 導致性能下降,因此 Raptor Lake 可以實時切換實現緩存使用最大化,同時可以避免 Back invaildation 情況。

 

 

 

經改良的 Intel Thread Director 

 

長久以為 x86 架構的 CPU 內不同核心的性能與功能都是一樣的,如果 CPU 擁有 2 種不同特性和效率的 CPU 核心時,處理器與作業系統必需要有特別的調度,才能讓混合大小核架構獲得最佳的性能或能效表現。Intel 針對大小核架構加入 Intel Thread Director 程序調度器,它會檢查每個線程的運算進程,例如加載、存儲、分支及記憶體存取、運算指令類型,然後向 Windows 11 的系統調度器提供建議,將各個線程分配到 P-Core 與 E-Core。

 

 

13900K

 

 

 

Raptor Lake 針對 Intel Thread Director 程序調度器更新 4 個線程等級,並且透過機器學習提供更準確的線程調度,減少錯誤的資源配對,新版本 Windows 11 22H2 針對背景工作及服務作出最佳化,提供更佳的性能表現。

 

 

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