9月主流CPU功耗对比评测

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减少未来花销 9月主流CPU功耗对比评测
2011-09-19 01:01   来源：IT168
　　【IT168 评测】中关村的经销商们都有“金九银十”的说法，意即9月和10月一般是销售情况最好的时候，DIY市场也是如此，月初Intel和AMD两大芯片厂商纷纷推出了几款新的处理器产品，包括i3 2105、A6 、PentiumG等一些新品，不限于同一时期，也会在多种架构之间比较。为了让大家及时了解这些产品的特性，方便大家攒机，IT168准备了一系列文章，意在帮您挑选最适合的搭配。下面是该系列的第一篇文章：CPU功耗对比评测。

▲功耗测试篇

　　首先，为什么要以功耗来开头呢，据我了解，很多人在购买产品的时候，并不考虑功耗，只是过于注重性能和价格。然而这样选择产品有一个弊端就是忽视了产品的“后期投资”，持续的电费投入不仅仅浪费了宝贵的金钱，同时也造成了能源的白白流失。那么如何选择呢，很简单，只需要加入一条能效的因素就是了。
　　今天给大家介绍的是市售主流CPU的功耗测试篇，我将结合实际测试结果帮助大家了解什么样的产品最省电。余下的一些文章方向放在页末，大家可以投票选择，投票最多的我们优先发布。
　　

下一期文章，你想看哪方面的内容？

1.选CPU要重实用性

2.CPU针脚变迁的意义

3.集群百核异构都是啥

4.低价dx11有“特效”吗

5.入门平台游戏娱乐选谁

　　金九月 装机热卖入门CPU评析
　　入门平台往往是销售量最大的一部分，所以很多商家往往在这个时候都会推出相应的活动来抢占这一部分市场。从CPU的角度看，目前市售的比较火爆的产品还是主要集中在Intel的i3、PentiumG、AMD的 Athlon II X4，APU上面，尤其是最近AMD连续爆出了几款A6、A8产品后，中低端市场的产品进一步被扩展。这对于消费者而言当然是件好事，但是面对型号众多的中低端产品线，如何才能不被奸商忽悠，买到真正实惠值得的产品呢，下面我就这个疑惑简单的评析几款靠谱的处理器。


　　速龙的产品一直是中低端玩家的选择，从京东网的销售记录来看，算是比较热销的一款产品，尤其是X4 640和双核的250。架构上来讲都是K10的，工艺45纳米，二级缓存4x512KB，其实这款处理器的优点很明显，就是主频较高，能达到3GHz，但是由于其700元的售价，在APU出现后，显得有些尴尬了。


　　近期由于AMD工艺和产能上的影响，APU在村里面一直处于缺货状态，一定程度上也拉动了老“速龙”双核四核价格进一步上涨。
　　CPU来讲核心频率的提高，往往没有架构升级带来的惊喜多，所以改进的K10版AMD Athlon II X4 631也就应运而生了，从单纯的性能角度看二者几乎没有差距，虽然Athlon II X4 631频率只有2.6GHz，但1MBx4的二级缓存和32nm工艺也都源于最新的APU A6 3650，所以这也是近期值得关注的一款产品。
　　AMD Athlon II X4 以前的版本对应到Intel产品线中应该是pentium E6000系列，因为二者都是不带GPU的版本，而到了Clarkdale时代后，Intel和AMD先后推出了带有强大GPU单元的整合产品，于是最新的Sandybridge i3 2105、 Pentium G620与A6 3650便成了现在网上最热议的话题。


　　基于Sandybridge的Pentium G620在效能上较老款G6950有了不小的提升(后面会有一些架构的分析)，仅从参数上看，G620降低了外频，变更了总线的类型，增强了指令集和内存控制器，更为突出的一点是通过工艺上的调整，GPU部分频率提升到了850MHz，TDP却下降到了65w，对于一款具有iGPU的产品来说如此的功耗表现得来不易。我们下面的测试主要就是针对以上这些产品进行的。
　　测量CPU功耗的重要意义
　　在实际测量前，还有必要提一下测量功耗的意义，首先功耗是反映一个产品先进程度的一个具体体现，尤其是同级别之间，相同工艺下，优良的架构往往具有更低的功耗。其次功耗的高低直接决定了未来我们需要为其支付的电费，对于一个入门级CPU，个人认为电费的投入是不容忽视的。

▲CPU承载的任务越来越复杂

　　另外大家都知道，现在的CPU都走向了多元化的发展道路，CPU内部集成的部件越来越多，尤其是近两年AMD和Intel分别将GPU整合到CPU内以后，很多喜欢HTPC或者不玩游戏的朋友甚至可以选择不购买独显了。那么此时CPU的功耗也就往往决定的平台的功耗，那么对于这样的用户来讲，低功耗的意义就凸显了。

▲Intel CPU内部结构更加紧凑

▲APU内也是挤满了晶体管

　　实际上现在我们购买的中低端平台很大程度上已经能够满足日常的应用了，可以说无论是现在的四核还是双核，在一般软件上是体现不出多少差距的。但功耗却可能差距很大，尤其是隔代的产品之间，由于工艺和架构上相对陈旧，产品功耗会有几十W的差距。使用一两年，后期投入肯定差不少。
　　因此在后续的测试中关于CPU核心效能的对比也会有加入进来，使得整个测试变得更有参考意义。
　　CPU功耗测试平台
　　

测试平台信息
硬件平台信息
CPU	Intel pentiumG620/G840 | i3 2105 | A6 3650 | A8 3850 | AthlonⅡX4 630
主板	H61 | A75| 890GX| 890FX
内存	A-Data DDR3-1333 2GB*2
硬盘	Seagate 7200.12 1TB
显卡	HD 6570
软件平台信息
系统软件	Windows 7 64bit sp1 DirectX Redist Jun 2010
测试软件	Kmplayer 3.0 1080p .DTS 5.1声道蓝光视频 IE9.0x10

　　测试过程主要是以进系统15-16分钟内功耗变化的数值记录进行一个待机的对比，而实际应用，我们也仅用了轻量级的软件测试，意在最大限度的模拟正常情况下CPU占用率和功耗的变化，由此来针对市售的这几款入门CPU进行一个横向功耗对比。
　　负载的测试有两级，一个是蓝光视频+10个web网页，另一级是单独欣赏蓝光视频时候的功耗这确实是一个非常有意思的测试，我给这次负载测试起名为“轻负载”测试。在以后的文章中可能还会有相关类似的测试。
　　在测试A6 3650和PentiumG620的时候，我们加入了HD6570这款显卡，为的是能够在游戏测试中对比下它们的功耗和性能。
　　在末尾还加入了一个有意思的后期投入计算公式，各位朋友可以一边参看下测试数据一边弄计算下自己机器的电费花销。
　　AthlonⅡX4 630负载功耗测试
　　AthlonⅡX4 630 的测试分为两个部分，由于其自身没有带GPU核心，所以无法单独测量功耗。因此我们使用了890GX这块主板，不过鉴于购买四核配890GX集显配置已稍显落伍，所以又搭载了一块入门级GT430进行了功耗测量。下面请看具体的功耗数据。

▲点击看大图 轻负载测试 CPU占用率平均为24%

　　为了模仿真实应用中的功耗表现，最终选用了10个网页+1个1080p DTS音轨蓝光视频作为测试方案。通过CPU总占用率图表我们能看出，这套方法测试的成绩还是相当稳定的，可以真实的反应CPU在轻负载情况下的实际功耗。下面是三种情况下的功耗对比图表。

▲三种情况下的功耗

　　45nm的AthlonⅡX4 630配合890GX待机情况下功耗为59.02W，播放蓝光视频的时候升至了87.4W，而在打开10个Web网页的时候整机的功耗达到了92.33W。而搭载了GT430后，无论是闲置功耗，还是轻载功耗都有大约20W的提升，尤其是轻载的情况下达到了109W。
　　A6 3650与A8 3850轻负载功耗测试
　　这一组是APU之间的比较，A8与A6的差别想必大家已经很清楚，实际上除了GPU流处理器的削减和材质，纹理单元的削减外，CPU的频率也略有降低，从A8 3850的2.9GHz降到了2.6GHz。规格降低的背后到底在功耗上有何反应呢，看下面的结果。

▲点击看大图 轻负载测试 平均占用率为20%

　　相比AthlonⅡX4，改良的K10架构确性能上确实有些增强，虽然A6 3650 主频只有2.6GHz，但与A8一样，在测试中CPU占用率均为20%。

▲三种情况下的功耗

　　从上图可以看到，得益于32nm的工艺和融合架构的优势，在A75平台上，APU整机功耗均较AthlonⅡX4平台有了10W所有的降低。A8相对于A6由于GPU部分激活的晶体管更多，所以功耗稍微高了2W左右。
　　Pentium G620与G840轻负载功耗测试
　　接下来是Intel方面的热销产品，G620与G840是Intel最新推出的入门整合GPU处理器，虽然硬性规格上进行了精简，但其延续了Sandybridge架构的一些优势，并且价格上来看也绝对够实在，所以相比昙花一现G6950可能会更受消费者的喜欢。下面是这两款产品的功耗表现。

▲点击看大图 轻负载测试 平均占用率为34%

　　与APU不同，Pentium G620/G840是Intel的双核产品，只有两个物理核心的Pentium G在应对同样的工作的时候每个核心所应付的操作数也就更多了一些，具体可以从上面的CPU占用率中就可以反映出来，两款奔腾G CPU结果为均34%左右。

▲三种情况下的功耗

　　功耗抑制一直是Intel的强项，即使AMD也采用了同样的32nm工艺。如果找一个合适的理由来解释的话，那也许就是Sandybridge架构与其晶体管的执行效率了。可以看到，待机功耗比APU降低了4W左右，轻载（34% CPU使用率）的情况下依然比A6、A8功耗低25W。
　　Intel i3 2105与2100轻负载功耗测试
　　APU真正的对手实际上是I3 2105与2100。无论是从价格上还是从规格的配置上，都是这样。尤其是I3 2105，Intel刚刚推出不久的一款新产品，其最大的改进就是进一步增强了GPU的性能，将原有的HD 2000 升级到了HD 3000。下面我们来看下这先后出的两款产品在功耗上的表现。

▲点击查看大图 轻负载测试 平均占用率为15%

　　得益于Intel在媒体指令和浮点运算上的强大能力，轻负载测试占用率仅仅为15%，同档次的AMD四核产品占用率也有20%。所以可以见得逻辑四核与物理四核其实在效能上来讲，不一定谁胜谁负。

▲三种情况下的功耗

　　待机功耗下，i3 2100为44W，2105为46W，同pentiumG620到G840一样，i3 2105的性能升级也为其增添了几W的功耗，不过相比APU来说，就算是搭配了HD Graphic3000 的i3轻负载功耗也要比APU低20多W。
　　AMD双卡交火与PentiumG620独显功耗测试
　　为了实际测量各种情况下系统的功耗，在测试的最后又加入了A6 3650与PentiumG620的独立显卡功耗对比。为了能够给A6 3650双卡交火，最终采用了HD6570显卡。下面是搭载了独立显卡的情况下，二者功耗对比测试图。

▲四种情况下的功耗

　　和前面的测试不同，针对独立显卡，加入了游戏的实际功耗测试。可以看到搭载了独立显卡后，Intel和AMD的平台功耗都有所上升，尤其是AMD平台，由于开启了双显卡混合交火模式，所以游戏功耗一路飙升到了130W！

▲游戏性能测试

　　在搭载了HD6570独立显卡的情况下，AMD和Intel的平台的性能均有了提升，尤其是PentiumG620，借助于单核性能优势，即使AMD A6 3650采用了双显卡混合交火技术也无济于事。尤其是在超级街霸，星际2，这样的对于显卡依赖不高的游戏中，处理器的优势往往会体现出来。这里要提一下《使命召唤7》这款，在混合交火的测试中，可能是交火驱动bug，最终反复测试仅有14.9帧左右的成绩。综合上面两点来看，Intel平台的功耗和性能优势渐渐的体现了出来。
　　测试成绩汇总表
　　仔细看前面测试页的朋友其实已经可以看出些端倪了，那就是APU与AthlonⅡX4 630的功耗相对SNB架构的Pentium G620840和i3有着不小的差距。我将本次测试的所有功耗都列到了下面这个汇总表里，各位看了一目了然。

▲功耗测试汇总表

　　前面测试页已经就各项成绩进行了分析，这里不做过多复述，主要想强调下集成GPU对于处理器的整体功耗影响是很大的，尤其是具有庞大SP单元和与独显核心相同规格的APU里面，将TDP降到95W、65W几乎是不可能的。因此无论是A6还是A8，TDP都在110W左右。

▲轻负载 CPU占用率汇总

　　双核产品在这个项目上是有劣势的，从汇总的图表中我们可以看到PentiumG620达到了最高的35%的占用率，而i3 2105得到了最低15%的占用率。事实上这是一件我没有预想到的事情，的确是很有趣，因为同样是Sandybridge架构，同样的双物理核心，增加了超线程和AVX扩展指令后能够为CPU节省20%的使用率！
　　

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AMD APU老架构新工艺 功耗有所下降　　看过了前面的测试汇总数据，AMD功耗普遍略高于Intel，我们还需要对两种系列CPU的核心架构进行一个彻底分析。首先我们看下APU系列，APU是AMD今年夏天最具明星气质的一系列产品，就综合性能来讲，非常不错，甚至有横扫低端独显平台的架势。CPU核心方面，A8、A6 系列CPU都是以K10架构为基础的产品，应该说新的Husky微架构对于K10(Stars)有了一些规格上的提升，能效上从前面的轻载占用率和功耗上就能够体现出来。

▲Husky微构架

　　Husky微构架主要的提升如下：
　　1、采用了与Intel相同的32nm制造工艺
　　2、增强了每周期指令数大约6%，提高了二级缓存的容量
　　3、对Turbo Core技术的支持(A系列产品)
　　首先AMD在制程向前迈进了一步，32nm的工艺有效减少了CPU沟槽的漏电率和驱动电流，使得APU与SNB处理器的工艺站在了同一个起跑线上。另外基于(Instruction Pointer，指令指示器)的HW Prefetcher(硬件预读器)设计被重新改进、Reorder缓冲器容量提高了20%、Load/Store单元的缓冲器容量直接翻倍，新增硬件除法器等使得周期操作数(IPC)有了一个6%的提升。可以说在效能上比Athlon有了一定的提升，单纯的看CPU部分，TDP应该不会超过65W，但事实上，AMD在APU中加入了一颗独立的GPU芯片，GPU核心占用了近一半晶片面积，使得228mm2的晶片上布满了10亿个晶体管。这直接结果就是TDP不降反升，cpu-z里面显示的最大TDP为111+W。不过我们此次的“轻负载”测试中，并没有动用那些强大的流处理单元，单从CPU功耗的角度看，APU较不带GPU的AthlonⅡX4依然有功耗上面的优势，轻负载情况下，大概能够节约10几W的电能。

▲流处理器占用了很大的面积

　　与AMD不同的是，Intel更为侧重于CPU方面的性能挖掘，尤其是SandyBridge架构诞生后，第二代i3 2000系列和pentium G系列都得到了很大的性能改进。下面我们回顾下SandyBridge微架构的改进。
　　SandyBridge新架构能效有提升
　　再来看看SNB带来的一些改变，SNB是第一个将CPU与GPU进行架构整合的产品，同时，相对于Nehalem，Sandybridge对CPU核心的内部架构调整也是非常到位的，可以说是贯穿了整个处理器流水线。

▲新的分支预测单元

　　新的分支预测单元分离自取址单元，分支预测单元提高了CPU内部对嵌套语句预测的正确率和速度。众所周知，分支预测的准确率决定了指令执行的效率，对于CPU的效能提升有着至关重要的作用，尤其是现在处理器大多使用超标量流水线，乱序指令执行，如果某一条分支预测错误都会导致整个过程推到重来，白白浪费运算资源。
　　另外前端加入的uop cache（微指令缓存），这个部件类似NetBurst 微架构的Trace Cache（追踪缓存） 作用也相似，只是相比前者设计的更加简洁了。uop cache 可以保存已经解码的微指令，因此也可以被称为L0 ICache，容量为1.5K uops，根据英特尔的说法，通常的应用当中其命中率可以达到80%，在命中这个缓存之后，包括复杂的解码器在内的其它前端部件可以关闭以节约能源。

▲物理寄存器架构

　　指令的发射和分派阶段SNB处理器是如何帮助我们提高效能的。首先上面这张图是Nehalem与SandyBridge的一幅物理寄存器对比图。可以看到，二者最大的不同就是PRF（Physical Register File，物理寄存器文件）和RRF（Retired Register File，回退寄存器文件）之间的差别。SNB核心的处理器能够在其寄存器文件中存贮uop微操作数，而乱序执行引擎中仅携带指向操作数的指针，这样就大大减小了数据移动所需要的电能，最终使得数据流窗口扩大了1/3，且提高了能效。
　　事实上通过这一改进，使得ROB（ReOrder Buffer，新排序缓存）的容量也提高到了168项，统一调度的容量也升至54个条目。相比前一代产品有了不小的飞跃，特别是在支持AVX的指令的产品中。精简的X86指令集使得CPU在执行复杂媒体指令的时候效率大大提升。这点从i3 2x00产品的“轻负载”占用率和功耗测试中便可以看出优势来，略有遗憾的是PentuimG620，尚不支持AVX，但不可否认的是Sandybridge的优良架构使它相比前代产品更具能效优势。
　　购买价格与未来花销
　　相信很多当初买车的朋友似乎都没有料想到今天的油价如此之高，以至于后悔当初没买小排量汽车。电脑也需要能源提供动力，电就好比汽油一样，推动着CPU这颗大脑执行各种运算，那么是否有一天我们也会因为过高的电费而叫苦呢？先来看看下面的图表吧。

▲商城 购买的价格

　　上面的表里列举了这次测试的几款CPU的价格，最便宜的是Pentium G620，最贵的为资源短缺的A8 3850和A6，虽然AMD官方给出的报价为870650左右，但实际上受限于产能和渠道，市售价格依然居高不下，甚至有的产品处于有价无市的局面。

▲轻负载下 两年的电费预算

　　笔者作了一个简单的计算，假设我们使用本次测试 轻负载情况下的功耗为基准，以使用两年为周期，平均每天使用8小时电脑，四毛八分钱1度电计算的话，两年下来需要支付的电费如上图。综合下来Pentium G620的花费最少为163.59元，A6 3650的花费为234.07元，A8 3850为243.57元。虽然这个数字看其来差距并不大，但可别忘了我们是以轻负载的请款下进行计算的集显平台。如果加上显卡，电费是很惊人的。
　　事实上计算公式是这样的：电费花销=( 负载功率/1000 ) * 365 * 电价 * 每日开机时间 * 使用年限
　　可以看到，一连串的乘法运算使电费的计算变得很有趣，感兴趣的朋友可以算算将来电涨价后你是否还能开得起电脑。当然，笔者只是开个玩笑，毕竟CPU的发展方向是越来越节能的，未来可能会有更多的65W、45W TDP的CPU出现，所以完全不用担心。
　　本次测试通过功耗，占用率和投入方面的综合考虑，Intel的CPU的表现十分突出，尤其是在游戏性能领先或接近的情况下PentiumG功耗更低，这可能是由于AMD 的K10架构比较老了，即使换了32nm也依旧不能弥补效能上的不足，因此最终在功耗上输给了Intel的PentiumG620。
　　(本文来源：IT168 )

lvdingxiang

Intel的CPU的表现十分突出

中国足球

按摩店这两年要难熬了

hanshouren

CPU使用率也是一个问题

haniaiai

需要就不要想太多。