第12代酷睿AlderLakeS是追求极致性能体验的玩家的首选

2022年1月6日整理发布：经过漫长的等待，英特尔在2021年底正式推出了第12代酷睿处理器Alder Lake-S桌面版。Alder Lake-S是英特尔首批大规模量产的10nm桌面版处理器，此前称之为10nm Enhanced SuperFin(现在重命名为Intel 7，和业内的节点标准相匹配)，这对英特尔来说意义重大，标志着其在轻薄本、游戏本、服务器、台式机等所有产品线都完成了工艺制程与微架构的全面换代，14nm和Skylake两位老朋友将彻底告别舞台......

除了工艺制程的换代之外，Alder Lake-S运用了众多新技术、支持很多新标准，最明显的特性就是采用了Hybrid混合架构设计，性能核也就是P-Core采用了Golden Cove微架构，能效核E-Core则是Gracemont，最多高规格为8+8核心/24线程。此外对DDR5内存以及PCIe 5.0协议的支持，则标志着Alder Lake-S平台整体的全面升级。

首批上市的Alder Lake-S高端产品均应用了Hybrid混合架构设计，也就是搭配了4到8个E-Core能效核，英特尔表示新一代能小核Gracemont旨在面对当今多任务场景做到充分优化，提高了吞吐量效率并提供可扩展的多线程性能。观察die shot可以发现，4个Gracemont和1个Golden Cove大小相当，都占用了1个Ring节点，但4个Gracemont组成集群后多线程性能会比1个Golden Cove开启超线程之后更强，因此PPA角度上来看，Gracemont显然比Golden Cove要好得多，能在有限的硅片空间内实现更强的多核任务负载。

Alder Lake-S采用Hybrid混合架构设计则是兼顾了Golden Cove与Gracemont二者的共同有点，致力于做到单线程与多线程两个维度的全面提升。不过Hybrid混合架构设计和ARM的big.LITTLE相似，都需要软硬件的合理调度优化才能让性能最好发挥。为此Alder Lake-S内置了英特尔硬件线程调度器ITD来进行引导，并针对最新Windows 11操作系统进行优化设计，致力于在合适时间将恰当的线程置于相应的内核上，从而确保这两种全新内核微架构的无缝衔接。

不过对于很多用户，尤其是游戏玩家来说，他们更关注Alder Lake-S中性能核Golden Cove的表现，能效核Gracemont带来的多线程性能提升则是起到锦上添花的作用;甚至很多玩家还准备关闭能效核，在有限的功率和散热能力下将性能核超到更高的频率。PConline评测室针对第12代酷睿处理器Alder Lake-S，除了综合性的首发评测之外，还针对性能核Golden Cove进行了单独测试。

英特尔10nm与新架构的曲折之路

在性能测试开始前，我们先来简单回顾一下历史，英特尔在2014年(Tick年)底成功量产了14nm工艺制程，推出Broadwell家族的酷睿M系列产品，而在2015年(Tock年)，Intel则利用良率逐步走向成熟的14nm工艺制程将Skylake微架构的第6代酷睿全面推向市场;而那几年AMD还在推土机泥潭中挣扎，Skylake甚至Haswell都能够做到酷睿i3默秒全......

根据早期的路线图，如果英特尔能够持续延续Tick-Tock节奏，那么会在2016年(Tick年)量产10nm制程工艺的Cannon Lake(微架构继承Skylake)，在2017年(Tock年)进行下一轮微架构升级，将Ice Lake推向市场......

不过在当时，没人能预测到原定计划服役2-3年的Skylake微架构会在桌面平台被使用长达5年之久，由于10nm工艺制程的种种问题，且英特尔所遵循的“工艺制程与微架构相捆绑“原则，英特尔迟迟不能将新架构的产品推向桌面市场，第7代酷睿Kaby Lake-S、第8-9代酷睿Coffee Lake-S乃至第10代酷睿Comet Lake-S等一系列产品，虽然都有新的Code Name，但本质却都是Skylake微架构的马甲，内核IPC没有变化，主要是依靠增加核心线程数量，以及拉高核心睿频来获得性能提升。2021年初，面对AMD Zen 3的凌厉攻势，英特尔终于有所动作，将原本基于10nm节点设计Sunny Cove微架构backport“反向移植”到14nm节点上进行生产，这就是代号为Rocket Lake-S的第11代酷睿处理器桌面版。

不过客观来说Rocket Lake-S并不是一代很成功的产品，将为10nm节点设计的微架构反向移植到14nm节点上，势必会产生很多新问题。Cypress Cove微架构为了提高IPC，每核心的规模也就是晶体管数量相比Skylake微架构做到了显著增加，而采用低密度的14nm节点来生产，势必导致面积及功耗的增长。最终酷睿i9-11900K只有8核心16线程，芯片面积却比10核心20线程的酷睿i9-10900K还要更大，且满载功耗变得更高了.......

虽然在桌面平台长期停滞于14nm节点，但英特尔近年来的微架构设计还是做到了稳步推进。在2020年后，英特尔推出的Tiger Lake系列第11代酷睿处理器移动版采用了Willow Cove微架构，Willow Cove相当于Sunny Cove的小幅增强版，改进了缓存设计，每核心拥有更大容量的L2和L3缓存(IPC对比Sunny Cove提升只有个位数，几乎可以忽略不计)，并在10nm SuperFin技术的加持下频率大幅提升。而本篇文章的主角，第12代酷睿Alder Lake-S采用性能核Golden Cove则是Willow Cove的下一代升级版。

新一代性能核Golden Cove简介

前文提到过，Alder Lake采用的P-Core性能核代号为Golden Cove，但不同于Willow Cove对Sunny Cove微调缓存式的小幅升级，Golden Cove是称得上Tock级别升级的全新微架构，整体的变化非常大，官方宣传称Golden Cove的设计目标旨在提高速度，突破低时延和单线程应用程序性能的限制，以及更好地支持代码体积较大的应用程序。

为了进一步提高IPC，Golden Cove的设计宗旨是更宽、更深、更智能。微架构的前端解码器由4个增至6个，6µop缓存增至8µop。

ROB乱序重排缓冲区部分，Golden Cove则达到了恐怖的512队列，相比于Sunny Cove和Willow Cove的352队列增加40%以上，是AMD Zen 3架构的2倍，仅次于苹果M1大核心Firestorm的630队列。

wide allocation分配由5路增至6路，执行端口由10个增至12个。具体到整数执行引擎部分，Golden Cove增加了第五个整数执行端口。

矢量浮点执行部分，虽然没有增加端口，但额外添加了新的FADD加法计算单元。

二级缓存部分，Golden Cove可配置每核心1.25MB或每核心2MB，其中面向消费级的Alder Lake-S为每核心1.25MB，这一点与第11代酷睿Tiger Lake的Willow Cove相同。至于面向数据中心领域的Sapphire Rapids，则配备每核心2MB二级缓存。

具体的性能方面，英特尔表示Alder Lake的性能核Golden Cove是公司有史以来最为强大的x86内核微架构，对比第11代酷睿处理器桌面版Rocket Lake的Cypress Cove，两者运行在相同的3.3GHz频率上，测试SPEC CPU 2017、SYSmark 25、Crossmark、PCMark 10,、WebXPRT3、Geekbench 5.4.1等项目，Golden Cove的平均IPC提升可达19%。

考虑到Cypress Cove对比Skylake已经有了超过两成的IPC提升，而Golden Cove在Cypress Cove的基础上又提升了19%的IPC，可以称得上百尺竿头更进一步!当然对于测试处理器微架构的IPC及提升幅度，变量其实不小，采用不同的测试平台(主板BIOS版本、内存频率和时序、缓存频率、操作系统)，测试不同的应用项目，都会对测试结果产生显著的影响。

测试平台简介

测试平台方面，Alder Lake-S选用了旗舰型号酷睿i9-12900K，搭配ROG MAXIMUS Z690 EXTREME主板与金士顿金士顿FURY 16G×2 DDR5-5200CL40内存。参与对比的是Rocket Lake-S和Comet Lake-S平台的旗舰型号，酷睿i9-11900K和酷睿i9-10900K，这两个平台的内存使用宏碁掠夺者PREDATOR 16G×2 DDR4-3600CL16。测试系统为Windows 11专业版。

比较遗憾的是，由于时间紧张，本次同频测试没有加入游戏性能的同频率对比;关注Alder Lake-S游戏表现的玩家，可以关注PConline的综合性首发评测。

通过BIOS将酷睿i9-12900K的所有E-Core能效核关闭，只保留8个性能核，最终规格为8核心16线程，和酷睿i9-11900K相同;酷睿i9-10900K则关闭两个核心，也是保留8核心16线程。为了避免睿频调度的影响，三款处理器均锁频为全核心4.5GHz，Ring也就是缓存频率也锁定为4.3GHz。

ROG MAXIMUS Z690 EXTREME是华硕ROG家族推出的旗舰级产品，外观炫酷、用料豪华，堪称是第12代酷睿Alder Lake-S的最强座驾。

ROG MAXIMUS Z690 EXTREME的BIOS界面和前几代产品基本相同，功能也是非常丰富的。测试前将XMP打开，内存频率为5200CL40-40-40-80，比JEDEC标准要略高一点;由于金士顿FURY 16G×2 DDR5-5200CL40是首批DDR5内存，因此它的频率并不是特别高，时序也不是很好看，希望明年DDR5逐步走向成熟后，出现频率更高时序更低的产品。

另外在额外提一下，在ROG MAXIMUS Z690 EXTREME主板的现有0702版BIOS中，当关闭所有E-Core能效核后，8个P-Core性能核是可以手动打开AVX-512的。就是不知道后续的版本BIOS会对AVX-512做出怎样的处理，有可能会直接屏蔽掉?而到了明年，像酷睿i5-12400这样的纯性能核产品正式发布后，又该如何处理AVX-512呢?我们将持续关注......

纯性能模式下CPU-Z软件所识别的参数，分别是关闭AVX-512与开启AVX-512。

同频测试对比——这次牙膏真的是挤爆了

本次测试包含众多项目，基本覆盖了常见的基准测试工具，包括Cinebench R20、Cinebench R23、V-Ray 4、V-Ray 5、Blender 2.93.5、POV-Ray 3.7.1、Keyshot、Corona1.3、CPU-Z、y-cruncher、Sisoftware Sandra 2021、PCMark 10、3DMark、UL Procyon、Crossmark等等。未来将加入更多测试项目，并与AMD Zen 3微架构的锐龙5000系列桌面处理器Vermeer做更详细的同频性能对比。

先来看一下常见的Cinebench，作为基于Cinema 4D开发的测试软件，Cinebench阴恻测试简单直观而广泛流行，目前已经跟随Cinema 4D一起更新至R23版本。此前Cinebench是英特尔处理器的弱势项目，不但核心数量要比对位的AMD竞品少很多，并且同频性能也不占优势。

而到了第12代酷睿Alder Lake-S，针对Cinebench的同频性能有了很大的提升，实测在R20及R23版本中，Golden Cove对比第11代酷睿Rocket Lake-S的Cypress Cove单线程有超过22%的提升，多线程则超过25%，比官方宣布的IPC提升平均值19%还要高出几个百分点;而如果对比Skylake微架构，Golden Cove在R20和R23这两项做到了单线程提高超过40%，多线程提升超过50%，这个幅度非常恐怖!

CPU-Z同样是流行的基准测试软件，包含不同的项目以分别调用处理器的不同指令集运行，测试时采用1.97版本。Golden Cove对比Cypress Cove的同频性能提升也超过20%，高于Cypress Cove对Skylake的提升幅度。

V-Ray是由专业的渲染器开发公司CHAOSGROUP开发的渲染软件，是业界最受欢迎的渲染引擎。本次测试的是V-Ray 4和V-Ray 5两个版本的独立benchmark，显示Golden Cove对比Cypress Cove的同频性能提升都超过了22%。

POV-Ray，全名是Persistence of Vision Raytracer，是一个使用光线跟踪绘制三维图像的开放源代码免费软件，在GitHub上面下载3.7.1版本进行测试。此前Cypress Cove对比Skylake在这个项目中的同频提升只有12-13%，而本次测试Golden Cove对Cypress Cove在本项目的同频提升则高达24%以上。

Blender 是一款开源的跨平台全能三维动画制作软件，提供从建模、动画、材质、渲染、到音频处理、视频剪辑等一系列动画短片制作解决方案，目前最新版本为2.93.5，导入Classroom素材进行渲染，记录消耗时常。这项Golden Cove对比Cypress Cove同频提升也超过了20%。

KeyShot 意为“The Key to Amazing Shots”，是一个互动性的光线追踪与全域光渲染程序，无需复杂的设定即可产生相片般真实的 3D 渲染影像。目前也推出了独立的测试工具KeyShot Viewer Benchmark，这项Golden Cove对比Cypress Cove同频提升同样超过了20%。

Corona Render渲染器是业界后起之秀，在渲染质量和速度上其实非常优秀，目前提供了Corona 1.3 Benchmark基准测试程序。Golden Cove在这项测试中表现一般，同频对比Cypress Cove提升只有11%左右。

使用3DMark对处理器进行测试，首先是Fire Strike、Time Spy和Time Spy Extreme三个项目中的物理分数。Golden Cove对比Cypress Cove，在Time Spy和Time Spy Extreme两项的同频提升幅度在12-13%左右，Fire Strike项目提升为21%。

CPU Profile是3DMark新版推出的处理器性能测试项目，可测试处理器不同线程负载下的性能表现。此前Cypress Cove对比Skylake在CPU Profile场景中表现出色，不过Golden Cove在却在此项目中提升较为有限。

PCMark 10 含有一整套全面的测试项,涵盖现代办公场所中的各种任务，是被广泛认可的计算机综合性能测试软件，除了处理器以外，内存、显卡、固态硬盘性能也会影响分数。运行PCMark应用程序测试项目(Office+Edge)，Golden Cove对比Cypress Cove同频提升超过17%。

UL Procyon是为专业用户打造的基准测试组件，目前推出了办公室生产力基准测试项目，使用微软Office应用程序来衡量电脑的办公生产力工作性能。该基准测试的特点是使用微软 Word、Excel、PowerPoint 和 Outlook 模拟真实的任务。Golden Cove对比Cypress Cove在此项目中同频提升超过18%。

Crossmark是BAPCo组织开发的基准测试软件，覆盖创造力、生产力和响应速度三大维度，对处理器的单线程性能有很高要求。此项测试中Golden Cove对Cypress Cove的同频提升达到15%。

y-cruncher是一款计算圆周率的软件，能够较好的利用AVX-512指令集及其拓展，同时也对内存的带宽提出很高要求。得益于DDR5内存更高的带宽，即便不开启AVX-512，只是用AVX2的执行文件，Golden Cove的多线程计算效率也会更强。当然，如果BIOS里选择开启AVX-512，提升还会更加显著。

Sisoftware Sandra 2021版同样对AVX-512指令集做了很多优化，因此当时测试第11代酷睿Rocket Lake-S时，Cypress Cove对Skylake做到了超过40%的提升。而对于Alder Lake-S来说，在这项测试中，性能核Golden Cove即便不开启AVX-512也能和Cypress Cove开启AVX-512打成平手，BIOS关闭能效核、手动开启AVX-512后则做到了进一步提升。

写在最后——总结与展望

汇总本次的测试项目成绩，第12代酷睿Alder Lake-S的性能核Golden Cove对比第11代酷睿Rocket Lake-S采用的Cypress Cove，在绝大多数应用场景中都有很明显的性能提升(平均提升达到18.2%)，特别是像Cinebench、V-Ray、Blender、POV-Ray等多线程渲染项目，Golden Cove的同频提升都达到了20-25%，进化幅度幅度比Cypress Cove对Skylake还要大一些。另外，与AMD Zen 3的同频测试数据对比正在汇总......

如果跨度更大一些，与当前英特尔桌面平台处理器中存量最高的Skylake微架构去对比，Golden Cove在以上这些常用基准测试中可以获得30-50%的同频性能提升。因此对于使用第8代-第10代酷睿的用户来说，即便完全不考虑能效核Gracemont，只看性能核Golden Cove的IPC表现，第12代酷睿处理器Alder Lake-S的升级幅度依旧是巨大的。

在英特尔On技术创新峰会活动中的媒体专访环节中，英特尔客户端计算事业部副总裁、客户端计算事业部业务总经理Sunil Kaimal表示，Alder Lake的产能将逐步爬坡，除了已经上市的台式机处理器外，明年年初将发布面向移动端的产品，英特尔的目标是在明年第一季度发行200万颗以上的Alder Lake系列新品。

得益于巨大的性能提升和众多平台新特性，最新的Alder Lake-S第12代酷睿毫无疑问是追求极致性能体验的玩家的首选!当然在很长一段时间内，市场中将会是多代产品共存的，前面的一代甚至更老的产品线也不会立即停产，玩家可以根据自己的预算进行选购。

在2021年，历经磨难的10nm工艺制程在良率和产能方面逐渐走上正规，同时频率也能做到了5.0GHz以上，不再是拖后腿的存在，能够在各个产品线完成对14nm的全面取代。而微架构方面经过了Skylake到Cypress Cove再到Golden Cove的两次进化，IPC效率提升显著，彻底摆脱了“高频低能”的尴尬境况。再结合Gracemont能效核带来的多线程提升，以及DDR5、PCIe 5.0等新特性，第12代酷睿处理器桌面版Alder Lake-S可以称得上一次全面的换代升级。

在帕特·基辛格回归后，英特尔提出了非常激进的路线图规划，我们也期待英特尔能够加快产品开发进度，让未来新品的微架构设计和工艺制程都获得持续更新，不要让2015-2020年期间祖传14nm Skylake的历史再一次上演......

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