为什么Rocket Lake-S在Geekbench 5中提升极大？新架构性能如何判断？

2020年末的台式机DIY市场无比精彩，AMD Zen 3微架构如期上市，发布了代号为Vermeer的锐龙5000系列处理器，带来了高达19％的平均IPC同频性能提升，让桌面处理器的生产力和游戏性能达到了新高度！自从2017年AMD发布初代锐龙起，历经5年共4代产品，微架构从Zen/Zen＋进化到Zen 2再进化到Zen 3，总IPC提升幅度约40％，完成了对Intel Skylake微架构的赶超。

而说到高性能处理器，Intel则是永远绕不开的话题，作为全球年营业额最大的半导体公司，Intel曾经的领先优势无与伦比！在2014年底成功量产14nm制程工艺Broadwell-Y后，Intel在2015年利用良率逐步走向成熟的14nm制程工艺将Skylake微架构产品（第6代酷睿）全面推向市场，此时AMD还在泥潭中挣扎，推土机架构的FX系列面对Skylake简直就是“高频低能多核低能且高功耗”的大火炉，几乎一无是处。

但是英雄终有落幕之时，时间可以磨灭一切。如果Intel一切顺利，能按照此前正确的Tick-Tock节奏来推进路线图更新产品，那么Intel会将在2016年量产10nm制程工艺的Cannon Lake（微架构继承Skylake，工艺制程换代），在2017年则进行下一轮微架构升级，将Ice Lake（Sunny Cove）推向市场，在高性能处理器市场继续维持对AMD及ARM的压制。

可惜由于10nm制程工艺的种种问题，Intel迟迟不能将新架构的产品推向桌面市场，本该在2017年退役的Skylake架构在桌面平台沿用了5年之久，而AMD则在5年期间顺利执行路线图，更新了4代产品；最终结果就是：Skylake微架构的马甲衍生物（Kaby Lake/Coffee Lake/Comet Lake等）在2017-2018年全面领先Zen/Zen＋架构的第一代第二代锐龙，在2019-2020年上半年凭借高频率在游戏中压制Zen 2，但到了2020年底，面对IPC在Zen 2基础上继续提高19％的Zen 3架构已经无能为力......

Skylake从2015年全面碾压推土机，到2019年与Zen 2打的难分难解，再到2020年底则自己变成为“高频低能高功耗”，逆水行舟不进则退的故事又一次上演。

第11代酷睿Rocket Lake-S采用的架构是什么？

面对AMD Zen 3，Intel显然已经意识到了Skylake已经廉颇老矣，再靠官方极限灰烬超频也无能为力，无论如何新架构都必须尽快上市了！如果10nm制程工艺还是不行，那就解绑微架构与制程工艺，先用14nm制程工艺来做！基于此背景，代号为Rocket Lake-S的第11代酷睿处理器桌面版诞生了！

前文中提到过。Intel虽然受制于10nm制程工艺的产能、良率、频率等问题，没有将新架构推向桌面端；但在移动端，Intel在2019年推出了第10代酷睿处理器Ice Lake-U，虽然代号还叫XX Lake，但微架构升级为Sunny Cove，带来了显著的IPC提升；而到了2020年，Intel则推出面向轻薄本的第11代酷睿处理器Tiger Lake-UP3，采用的Willow Cove微架构则在Sunny Cove的基础上继续小幅增强，增大了L2及L3缓存、并提升安全性。

至于第11代酷睿桌面处理器Rocket Lake-S，官方曾在新闻稿中说明它与移动端Ice Lake和Tiger Lake有很深的关系；虽然还是14nm制程工艺，但Rocket Lake-S的内在变化极大，可以说是脱胎换骨。其中核显部分抛弃了祖传好几代的UHD 630、更新为和Tiger Lake相同的Xe架构；而处理器部分则彻底抛弃Skylake，采用了全新设计的Cypress Cove，官方表示全新的架构可带来多达两位数的IPC提升。

换句话说，Rocket Lake-S可以当作是14nm制程工艺的Ice Lake-S，Cypress Cove则是Sunny Cove移植到14nm制程工艺的产物，除了频率以外，架构本身高度趋同。

在2019年Ice Lake发布时，Intel曾对Sunny Cove微架构进行了详细的介绍，总结来说Sunny Cove对比Skylake，做到了更深的流水线、更大的缓冲区、以及更多的执行单元，当然还有例如AVX-512指令集及其拓展等新特性加成，是一次完整的架构迭代。

Haswell、Skylake、Ice Lake(Sunny Cove）三大微架构特性对比：

最终intel官方表示，Sunny Cove对比Skylake在通用计算中可获得18％的平均IPC性能提升，而在一些专用计算中提升会更大。而之前提到过，Rocket Lake-S所采用的Cypress Cove与Sunny Cove二者在设计方面高度趋同，Rocket Lake-S在采用成熟14nm制程工艺的后，可以同时满足高频率和高IPC，单核性能方面可获得很大提升。

Geekbench 5性能测试成绩分析

根据可靠消息，Intel将在2021年1月的CES 2021展会上发布，距离正式上市越来越近，目前已经有一些关于Rocket Lake-S的性能测试泄露出来。

前两天的一颗酷睿i7-11700K的测试成绩被上传到Geekbench5数据库中，单核测试成绩为1813分（后台数据查询为默认睿频5.0GHz），可谓非常亮眼，超过了Zen 3架构的锐龙9 5950X默频成绩，也成功将苹果M1和A14等ARM处理器斩落马下。

网页截图：

后台链接：https://browser.geekbench.com/v5/cpu/5572561.gb5

在这个跑分泄露出后，立刻引发了媒体们的广泛报道和玩家们热烈讨论，在距离Rocket Lake-S产品正式发布还有不到一个月的情况下，笔者将对这个测试成绩进行简单分析，由于是QS版的睿频未必稳定、且内存频率/时序对Geekbench 5成绩影响极大，因此本次分析仅供参考。

Geekbench 5是一个知名度跨平台性能测试软件，此前在苹果IOS设备及Android手机中被广泛使用，几乎是手机平板等ARM设备的性能测试标杆；随着近些年ARM架构电脑越来越多，尤其是苹果M1的Mac系列产品在实际应用中的出色表现（对得起超高的Geekbench 5跑分），Geekbench 5也逐渐被部分DIY爱好者所接受，成为了处理器性能测试中的一项参考项目。不过为了避免额外的争议，本次分析仅限X86平台处理器内部对比，参与对比的处理器包含一颗默认睿频5GHz的酷睿i9-9900K（Skylake微架构）、以及PBO开启后单核睿频可达5GHz的锐龙7 5800X（Zen 3微架构）。

Geekbench 5是一项综合性测试，包含三个大项目（Crypto 加密解密、Integer 整数、Floating Point 浮点）。其中Crypto 加密解密主要测试AES-XTS性能，调用处理器的AES、SHA以及AVX2 Vector AES、AVX-512 Vector AES等指令集，占总分权重较低，为5％。

Integer 整数项目则包含了数个子项目，分别为Text Compression 文本压缩、Image Compression 图像压缩、Navigation 导航、HTML5 网页、SQLite 数据库、PDF Rendering、Text Rendering、Clang 编译、Camera等，占总分权重65％；Floating Point 浮点测试中的子项目更多，包含N-Body Physics N体模拟、Rigid Body Physics 刚体模拟、Gaussian Blur 高斯模糊、Face Detection 人脸识别、Horizon Detection 视界检测、Image Inpainting 图像修复、HDR 高动态范围图像、Ray Tracing 光线追踪、Structure from Motion 三维重建、Speech Recognition 语音识别、Machine Learning 机器学习，占总分权重30％。

如果从测试覆盖类型上来看，Geekbench 5包含的工作负载非常广，由于软件免费，且测试需要的技术门槛低，因此Geekbench 5 Integer 整数测试和Floating Point 浮点测试，在手机圈甚至充当着“平民版”的SPEC CPU 2006的来使用。

而回到本次流出的酷睿i7-11700K，在Geekbench 5.3.1版本下，对比Skylake微架构的酷睿i9-9900K（单核约1400分），在5GHz同频下领先接近30％！而对比PBO开启单核睿频5GHz的AMD锐龙7 5800X，同频性能也小有优势。

在前文中我们提到过，Sunny Cove对比Skylake的微架构IPC平均幅度为18％，而在Geekbench 5.31单核测试中，与Sunny Cove设计趋同的Cypress Cove却得到了接近30％的IPC提升，远远超过平均值，这背后的原因又是什么呢？

具体来看测试项目及成绩，以Skylake微架构的酷睿i9-9900K 5GHz为基准，如果是常规的Integer 整数测试和Floating Point 浮点测试，Cypress Cove对比Skylake分别提高17.1％和17.5％，与官方宣传的新架构IPC平均提高18％数值非常接近，关键在于Crypto 加密解密测试，Cypress Cove同频达到了Skylake的3倍以上；在Integer 整数测试和Floating Point 浮点测试IPC已经增长超过15％的前提下，即使Crypto 加密解密测试项目占总分权重极小，但考虑到Cypress Cove优势实在太大，因此而将三个项目结合加权后，Cypress Cove的在Geekbench 5.31中IPC呈现了爆发式增长。

而如果用Zen 3对比Skylake，Geekbench 5.3.1 IPC领先25％以上，Integer 整数测试和Floating Point 浮点测试分别领先13.8％和25％，Crypto 加密解密领先幅度同样接近2.5倍。跨越一个级别的IPC差距，已经不是Skylake靠鸡血超频能够让性能追上的，何况Zen 3的产品频率普遍不低。

让双方最新微架构相对比，Integer 整数测试Cypress Cove小幅领先Zen 3约2.95％，Floating Point 浮点Zen 3领先Cypress Cove约6.4％，Crypto 加密解密则是Cypress Cove领先Zen 3约28.8％。

再来看具体的子项目，占60％权重的Integer 整数测试中，两个新架构整体同频性能差距不大，其中Cypress Cove同频赢了6项、Zen 3赢了5项，Cypress Cove略占优势，Skylake则一项没赢。

而占30％分数权重的Floating Point 浮点测试，Zen 3同频整体领先Cypress Cove约6.4％，可以获胜的子项目也明显更多，这可能是因为Geekbench 5的Floating Point 浮点测试子项目对AVX-512指令集的支持比较一般，在都运行AVX2负载的情况下，Zen 3后端分离度高的特性，导致了在很多子项下有更大优势。

Crypto 加密解密部分，由于Skylake架构不支持SHA，AES执行单元仅有Zen 2一半，更不支持AVX2 Vector AES或AVX-512 Vector AES等新指令加速，所以测试成绩极度拉跨，Zen 3和Cypress Cove凭借新指令级加持都可以在此项目中碾压Skylake，而二者直接对比，AVX2 Vector AES对决半吞吐AVX-512 Vector AES，Cypress Cove道高一尺魔高一丈，同频效率更高一筹。

但考虑到在Integer 整数测试和Floating Point 浮点测试中Cypress Cove和Zen 3差距不大，Crypto 加密解密仅占总分的5％权重，所以两个新架构的Geekbench 5综合IPC并没有因此拉开太大差距。

总结与展望

如果从Geekbench 5测试成绩入手分析，那么显然Cypress Cove的IPC提升是符合预期的，即使抛开AVX-512 Vector AES指令加速的Crypto 加密解密项目，只看较为常规、更贴近玩家日常应用的Integer 整数测试和Floating Point 浮点测试，Cypress Cove对比老旧的Skylake依旧可以提高了15-20％综合IPC。而与Zen 3架构对比，Cypress Cove也能做到总体上IPC相当，劣势项目已经相差不大、还有一些优势突出的项目。当然更全面的性能测试，还需要等待产品正式发售后评测解禁。

得益于内核微架构改进以带来的IPC提升，笔者预测第11代Rocket Lake-S上市后将一定程度上缓解Intel桌面市场的竞争压力。但是Rocket Lake-S显然不会是完美无缺的一代产品，它的短板也将比较明显，用低密度14nm制程工艺来做新一代微架构，势必会带来功耗飙升以及核心面积上涨，最直观的问题就是Rocket Lake-S规格最高仅有8核心16线程，因此酷睿i9-11900K面对12核心乃至16核心的Zen 3势必压力极大，只能选取游戏性能作为突破口，甚至也会面临同规格小弟酷睿i7-11700K的背刺......当然，主流价位的第11代酷睿i7和酷睿i5系列更值得期待，面对AMD锐龙5锐龙7核心数量并不落后，在IPC相当的情况下，凭借更高的频率应该能带来综合性能和游戏帧数优势。

最后发出一点感概，如果Intel前些年能继续顺利进行原有的Tick-Tock乃至PAO模式，那么“正统路线图”中10nm制程工艺的Ice Lake-S/Tiger Lake-S会带着Sunny Cove/Willow Cove在2017-2019年登录桌面端，面对Zen 2乃至Zen 3都能游刃有余，当然这也是假设罢了......Rocket Lake-S这样的工艺架构解绑毕竟只是权宜之计，还是希望Intel在未来能够顺利执行路线图，让产品的制程工艺更新与微架构换代重回正轨，带来性能与能耗比全面提升的产品，或许是Alder Lake？