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攀越Haswell的性能顶峰!Core i7 4770K超频研究
  • 2013-6-7 14:32:33
  • 类型:原创
  • 来源:电脑报
  • 报纸编辑:陈扬轶
  • 作者:
【电脑报在线】对于新一代的处理器,除了性能和功能外,大多数DIY玩家最关注的莫过于超频了。在上一期报纸中,我们已经详细介绍了Hawell的特点,并且对高端处理器Core i7 4770K进行了评测。那么新一代处理器在超频方面又有怎么样的表现呢?现在我们就来深入研究一下Haswell在CPU和GPU两部分的超频性能。

    对于新一代的处理器,除了性能和功能外,大多数DIY玩家最关注的莫过于超频了。在上一期报纸中,我们已经详细介绍了Hawell的特点,并且对高端处理器Core i7 4770K进行了评测。那么新一代处理器在超频方面又有怎么样的表现呢?现在我们就来深入研究一下Haswell在CPU和GPU两部分的超频性能。


测试平台及准备

测试平台

处理器:Intel Core i7 4770K

主板:Intel原厂Z87主板

显卡:HD Graphics 4600

内存:宇瞻DDR3 1600 2GB×2

硬盘:金士顿64GB固态硬盘

显示器:迪优美特27英寸显示器

电源:航嘉X7 900W

系统:Windows 7 64bit中文版

    处理器方面我们依然选择了Intel Core i7 4770K,而主板我们则使用了Intel的原厂主板,这款主板虽然在超频设置方面和技嘉、华硕等厂商的主板相比略有不足,但是基本上还算完善,各种常见选项基本都有配备,针对CPU和GPU部分的超频也比较容易理解。在内存方面我们采用了宇瞻的DDR3 1600 4GB内存模组,这款内存可以在调整参数后超频至DDR3 2133,我们也可以从内存频率的变化中,看到内存性能对处理器和GPU的影响。


Intel原厂主板

    必须指出的是,我们在本次超频研究中,考虑到主流用户的使用环境和需求,并没有采用极端手段进行测试。散热器依然是Intel最普通的盒装散热器,而在超频过程中,我们也没有改变电压环境(主板自动增减压不算),完全在默认环境下尽力挖掘Haswell的超频性能。在这种环境下,我们的超频结果和结论应该具有普遍性和重复性,当然如果改善散热环境以及改变电压,处理器的超频性能应该有进一步的提升。

散热器采用的是Intel LGA 1156原包散热器

 

Hawell处理器超频

    上一代IVB的高端处理器在风冷情况下超频就不算特别理想,而这一代Hawell在之前一些泄露的测试中,据称风冷可以超至5GHz以上。事实上,从实际的操作来看,Hawell处理器的超频是非常轻松的,如果不考虑一些特别的电压部分,只从外频和倍频去调节,Intel的原厂主板甚至只需要两个步骤就可以完成超频。一般来说,处理器的超频除了处理器频率外,另一个关键部分就是内存频率。下面就具体介绍一些Hawell超频的方式以及超频后的实际表现。


主板调节

    Intel的原厂主板并不以超频著称,但在最高端的Z87主板上,Intel依然在超频项目上作出了足够多的设计。抛开其他无关超频的设置,Intel实际在主板BIOS中设计了两个部分,一部分是开机的原始界面,在这个界面中,没有任何细节可供调节,但是用户可以通过界面上的滑块直接拖动改变频率,在这部分,我们可以直接对处理器频率、内存频率、GPU核心频率以及散热器进行调节,非常简单方便。

开机进入原始界面即可调节滑块超频

    如果需要调节细节的话,那么点击BIOS上方的Adanced即可进入正常界面,此时再进入Performance就可以对倍频、外频、电压等进行调节。调节方式有两种,既可以拉动滑块,也可以手动数字输入。在这个界面中,我们还可以将电压锁定,让电压始终处于一个默认数值,当然这样也会影响超频的性能,如果不锁定,那么在实际的频率变化中,电压也会随之变化。

BIOS中超频的细节设置

    或许是主板BIOS还有一些BUG,也可能是因为我们手头这颗处理器是ES版本,所以在超频界面中,例如GPU的原始频率有时是在1.4GHz上,要手动才能调整为正常1.25GHz,处理器的频率也无法像过去几代在关闭节能选项后保持固定,当然这也不排除是Intel有意为之的正常现象。

 

外频和内存分频

    前两代Core处理器,超频一般都是调节倍频,外频被Intel限制在一个非常低的范围,很难调节。而这一代Haswell处理器,Intel声称在外频上作出了调整,超频玩家可以对外频进行较大的范围的调节。这也就是说我们不但可以通过调整倍频来改变处理器的实际频率,也可以通过调整外频来进行超频。

处理器外频设置在111MHz上

    Haswel处理器默认的外频为100MHz,通过实际的操作,我们发现Core i7 4770K的外频的确比过去两代Core处理器调节得更高。在默认电压上,我们将外频设置在120MHz,依然可以正常进入系统,但是继续往上调整,则无法开机。经过多次测试,我们认为在这款主板上,120MHz基本就是处理器的外频瓶颈了,如果还想提高,那么可能要使用加电压等手段。当然从最后的结果来看,无论是调节外频还是调节倍频,两者的超频幅度基本相同。只不过因为外频提升而带来的带宽以及内存频率变化,会对系统的实际性能造成影响。

    既然能提升外频,那么内存的分频就变得非常重要了,因为外频的变化会实际影响到内存频率的变化。在过去,由于无法调节处理器外频,我们在内存方面只能采用分频手段,将内存设定在1333MHz、1600MHz、1866MHz或者2133MHz这样的频率上,而在外频可调整的情况下,内存频率将不会是固定的常见频率,比如原始DDR3 1600的内存条,在外频达到110MHz,如果不进行分频处理,那么内存频率实际就在1776MHz,一些超频性能不好的内存条可能就无法正常工作。所幸Intel这款主板在内存分频上做得十分完善,不但可以大幅度向上分频,同时也可以很轻松地向下分频,这样即使内存本身超频性能不好,我们也可以将内存先向下分频到一个较低的频率,这样在外频提升时,内存频率不会达到一个无法工作的高度。

外频提升时,内存频率已经无法固定在一个常见的正常频率上


睿频带来的影响

    Core i7 4770K在Intel官方的规格中,默认频率为3.5GHz,通过睿频可达到3.9GHz。而在实际的操作中,当我们试图关闭睿频时,却发现无论怎么设置,在实际的系统中,处理器的频率依然凭借实际的负载程度,在最低800MHz和最高3.9GHz之间徘徊。而在超频后,睿频实际倍频会自动提升,但也无法关闭,只是在负载特别高的时候,为了降低温度、电压和功耗,会自动降到非睿频的最高频率状态。

倍频为45,频率为4.5GHz,实际这是睿频能达到的最高频率


    所以这种情况就造成了在各种性能测试中,处理器的频率无论是默认还是超频状态,始终处于一个不固定的频率,这可能和主板设计有关,也可能和处理器本身负载的特性有关。当然超频后,处理器会处于一个相对较高的频率,所以整体性能也会有所提升。如果能够关闭睿频和节能所带来的自动降频,那么处理器超频的性能应该更直观,只不过这样整体的功耗和发热应该比较高。

    此外必须得指出的是,尽管Haswell的处理器制程已经进化到了22nm,功耗也降到了一个比较低的地步,但和前一代IVB处理器一样,处理器在超频后的发热情况依旧不容乐观。当我们将处理器超频至4.1GHz(睿频最高4.3GHz)时,处理器温度已经达到了78℃,而将处理器超频至4.4GHz(睿频4.6GHz)时,处理器显示的温度已经达到100℃以上,系统会因为过热无法正常开机。至少从测试来看,普通的风冷散热器能将处理器稳定在最高4.5GHz上已经是极限了,再要继续往上超,只能更换散热工具和调整电压了。

 

不同超频方式的性能对比

    在超频过程中,我们尝试了数种不同的搭配方案。首先是在处理器默认频率下,将DDR3 1600内存的频率提升到2133MHz;其次是不改变内存频率,提升处理器的倍频来达到超频的目的,处理器默认频率4.1GHz,睿频最高4.3GHz;最后是同时提升外频和倍频来达到超频的目的,此时处理器外频为110MHz,默认频率4.1GHz,睿频最高4.3GHz,而且内存应为外频的变化也超频至1776MHz。在这几种状态下,我们可以比较它们不同的性能,从而找出提升性能最佳的超频方式。

默认3.5GHz

睿频3.9GHz

DDR3 1600(CL 9)

默认3.5GHz

睿频3.9GHz

DDR3 2133(CL 10)

默认4.1GHz(超倍频)

睿频4.3GHz

DDR3 1600(CL 9)

默认4.1GHz(超外频)

睿频4.3GHz

DDR3 1766(CL 9)

Cinebench R11.5分数

7.88

7.83

8.12

8.21

CPU Queen分数

29222

29135

32216

32831

CPU AES分数

446118

573316

444931

494731

内存性能

17.23GB/s

19.37GB/s

18GB/s

19GB/s

    从超频后的性能测试结果中,我们可以看到在不同处理器频率以及不同内存频率下,四种状态之间的性能差异。如果仅仅是提升内存频率,而不考虑处理器超频的话,那么除了内存性能有一定提升,同时一些对内存敏感的测试程序分数有较大提高,处理器实际的性能变化并不大,这个和过去“内存带宽满足了处理器需求即可”的说法相符合。

    而在保持内存频率不变,仅仅通过调整倍频的超频方式来看,处理器性能显然得到了比较明显的提升,Cinebench R11.5和CPU Queen两项测试的分数都比默认频率要高,而且从纯粹的内存性能而言,处理器性能的提升也略微带动了内存性能,只不过提升幅度很小。

    提升最明显的显然是超外频的方式。当处理器外频为110MHz时,哪怕它的频率和超倍频的处理器相同,但整体性能依然要强于只超倍频的处理器,此时不但是总线带宽,包括内存频率都会得到提升。当然如果和那种只超内存频率的方式相比,其内存性能因为频率缘故会显得略低一些,这个问题如果我们换成一款高频内存即可解决。

    总的来说,我们认为,如果用户手中有一款高频内存(如DDR3 2133以上),那么我们推荐使用同时调整外频和倍频的方式对Haswell处理器进行超频,这样不但处理器的频率会提升,而且整体性能也会因为外频的提升以及内存频率的提升而得到额外的增加。如果用户手中没有高频内存(如DDR3 1600),那么最好还是只调整倍频,这种方式操作更简单安全,不用考虑内存分频和外频的上限。


Haswell核芯显卡超频

    之前的三代Intel核芯显卡,在性能方面一直受到玩家的诟病,而这一代Haswell的核心显卡显然在这方面做出了极大的强化。当然Haswell最大的核芯显卡是Iris Pro 5200,而这款核芯显卡是用于OEM的Core i7 4770R处理器中,在普通市售的零售版处理器中,即使是Core i7 4770K,也只是使用了HD Graphics 4600核芯显卡。不过尽管不是最强的核芯显卡,HD Graphics 4600的性能依然让人称道,而我们还可以通过超频,让它的性能进一步提升,甚至不输于低端的独立显卡。


调整核心频率

    和处理器超频一样,我们只要在主板的界面中调整核芯显卡部分的倍频就可以直接改变显卡的核心频率。HD Graphics 4600的默认最高频率为1.25GHz,在BIOS中显示为25×5,我们只能调整前面的倍频数字,而无法调整基准频率,所以倍频每差一个数字,其核芯显卡的核心频率都会有50MHz的差异。

    从我们的测试来看,这款Intel原装主板最大可调整的核芯显卡频率可达1.7GHz,但实际上当核心频率超过1.5GHz后,显卡就无法正常工作,虽然可以进入系统,但是进入3D画面就会死机。HD Graphics 4600的频率和处理器睿频技术类似,在无负载时,核心频率为600MHz,而在负载较高时,频率会达到1.25GHz。或许是因为GPU-Z软件的不完善,目前在显示界面上,GPU-Z显示的HD Graphics 4600频率始终只有350MHz,只有在传感器界面上才能正确识别核芯显卡的频率。

只有在GPU-Z的传感器界面中才能识别显卡当前的正确频率

    不过核芯显卡在工作时的温度也是非常高的,在默认的1.25GHz下,全负载的核心温度已经达到了79℃,而在超频至1.5GHz时,全负载的核心温度甚至超过了100℃。如果能有效降低温度,相信我们还可以让GPU的核心频率提升更高。


调整内存频率

    由于核芯显卡没有自带显存,所以内存实际上就相当于核芯显卡的显存,那么调整内存频率,实际上就相当于调整显卡的显存频率。内存频率越高,那么核芯显卡的性能自然也就更强。

    关于核芯显卡调整显存频率的方法和处理器超频内存的方法相同,这里就不多说了。但是值得一提的是,内存虽然因为频率关系会产生性能差异,但是在核芯显卡方面,内存的延迟同样重要。通常来说,在相同频率下,显存或者内存的延迟越低,性能越强。由于核芯显卡的显存相当于内存,在内存超频幅度较高时,延迟不可避免地要提高,这样在某种程度上也会削弱性能。如果内存频率在延迟大幅提升的情况下,依然不能很高地提升频率,那么还不如在不超频的情况下,降低内存延迟的参数,这样一样显卡一样可以得到性能提升。


不同超频方式的性能对比

    在核芯显卡超频方面,我们同样采取了几种不同的方式。首先是不改变DDR3 1600内存的设置,只将核心频率从1.25GHz超频至1.5GHz;其次是不改变核心频率,将DDR3 1600内存超频至2133MHz,同时延迟参数有所提升;最后是同时超频核心频率和内存频率,此时内存为DDR3 2133,核心频率也达到了1.5GHz。这样我们同样可以看出什么样的方法可以最大限度提升HD Graphics 4600的性能。

核心频率1.25GHz

DDR3 1600(CL9)

核心频率1.5GHz

DDR3 1600(CL9)

核心频率12.5GHz

DDR3 2133(CL10)

核心频率1.5GHz

DDR3 2133(CL10)

3DMark 11 P模式

1494

1741

1527

1786

《生化危机》 1080P高画质

27.7fps

31.6fps

29.1fps

34.1fps

《街头霸王4》 720P 高画质

86.51fps

89.91fps

93.67fps

97.85fps

    从测试结果可以看出,无论是提升核芯显卡的核心频率还是提升内存频率,都能有效地增强HD Graphics 4600的性能。但相对而言,提升核心频率的效率无疑要比提升内存频率的效果高很多,只是一些更注重显存性能的低要求游戏(如《街头霸王4》)才会在较低画质环境下,对内存频率更为敏感。

    如果用户的内存超频性能不佳,那么单独超频核心频率是很好的方案,但如果用户拥有性能较好的高频内存,最好的办法还是同时超频核心频率和内存频率,这样HD Graphics 4600的性能会获得最大可能的提升,即使相比一些独立显卡也毫不逊色。


工程师观点

Haswell超频更有意义

    Haswell相比过去几代Intel处理器,可以说在超频上面已经是放到比较宽了,特别是外频方面的调节范围增加,使得超频的方法更多元化,远比过去只能超倍频显得灵活,同时对性能提升也更有意义。当然,这不表示着Haswell处理器一定就能超到很高,不过从过程而言,Haswell将处理器倍频、外频以及内存更好地结合起来,至少令超频更有乐趣!值得一提的还有Haswell的核芯显卡。这一代的核芯显卡在性能上相比过去可谓是突飞猛进,可以说这种融合的概念真真正正威胁到了独立显卡,这使得核芯显卡的超频不仅仅是走走过场的玩意,它的确能有效提升主流游戏在高画质下的体验感受。

    最后要说的是内存,从SNB开始,我们就强调高频内存对电脑的作用。当然,在内存满足处理器需求后,继续提升内存频率,在很多场合下对处理器甚至是系统都没太大意义。但是在Haswell,高频内存的用武之地显然大大增加了,超外频需要高频内存,提升显卡性能需要高频内存。说不定在Haswell这一波狂流中,高频的DDR3内存不再是超级发烧友的专属,它或许会引起更多用户的关注和使用。

 
本文出自2013-06-10出版的《电脑报》2013年第22期 E.硬件DIY
(网站编辑:pcw2013)


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