全新微架构实力如何？Rocket Lake-S与Comet Lake-S同频率对比

Intel第11代酷睿处理器版Rocket Lake-S已经正式解禁并上市发售，虽然依旧延续了14nm制程工艺，但Rocket Lake-S相比前几代产品却有着翻天覆地的变化，最重要的就是Rocket Lake-S采用了全新的Cypress Cove内核微架构，相比于延续数代的Skylake微架构有着显著的IPC（同频性能）提升。

RocketLake-S诞生的背景

Intel在2014年（Tick年）底成功量产14nm制程工艺，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制程工艺将Skylake微架构的第6代酷睿全面推向市场；而当时的AMD还在泥潭中挣扎，推土机架构的FX系列面对Skylake，可以用 “高频低能、高功耗”来形容，是大火炉的代名词。

如果Intel能够持续延续Tick-Tock节奏，来推进路线图更新产品，那么Intel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（Sunny Cove）推向市场，在高性能处理器市场持续压制所有竞争对手……

不过在当时，或许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制程工艺的种种问题，且Intel所遵循的“制程工艺与微架构相捆绑“原则，因此Intel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 Lak-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，但却全是Skylake微架构的衍生物，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。

不可否认的是，纵观处理器发展历史，Skylake绝对是称得上成功的微架构设计，它的衍生物中也不乏酷睿i7-8700K、酷睿i9-9900K这样的经典产品，在2015-2019年为Intel获得市场领先地位立下巨大功劳；但英雄终有落幕之时，时间可以磨灭一切，面对竞争对手的持续进步，Intel也已经意识到Skylake微架构“廉颇老矣”，即使榨干14nm的超频潜力，也难以和采用新微架构设计的竞品相抗衡。因此基于此背景，Intel桌面平台处理器的微架构刻不容缓，代号为Rocket Lake-S的第11代酷睿处理器桌面版诞生了！

RocketLake-S全新的微架构与众多新特性

具体来看，Rocket Lake-S的核心部分采用了名为Cypress Cove的微架构，Cypress Cove微架构从前端规模、乱序缓冲区再到后端执行单元的设计均与Ice Lake-U采用的Sunny Cove微架构相同，因此相比延续已久的Skylake及其衍生物，Cypress Cove从微架构本身来看可称得上一次完整的换代。可以这么理解，Intel将原本基于10nm制程工艺设计Sunny Cove微架构backport“反向移植”到14nm制程工艺上，这就是Cypress Cove。

第11代酷睿处理器桌面版Rocket Lake-S采用LGA 1200插槽，与此前的Z490芯片组主板相兼容，当然除了内核微架构换新以外，Rocket Lake-S也带来了众多新特征：全新设计的Xe LP架构UHD核芯显卡，20条直连PCIe 4.0通道、全新设计的内存控制器（Gear1低延迟模式与Gear2极限高频模式）、3大AI深度学习加速引擎（AVX-512 VNNI、DP4A、GNA 2.0）、500系列芯片组、新的超频特性等。

前面提到过，除了制程工艺不同，Cypress Cove与Sunny Cove从微架构角度来看二者是高度相似的。而在2019年，面向轻薄本的第10代酷睿处理器Ice Lake-U发布时，Intel则对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、更大的乱序缓冲区、更多的后端执行单元，以及AVX-512指令集（AVX-512F CD、DQ、BW、VL）及其拓展（AVX-512 IFMA、VBMI、FMAPS、VNNI等）支持，是一次完整的架构迭代。

在官方PPT中，可以详细了解Intel从Haswell到Skylake再到Sunny Cove三大微架构的缓冲区及缓存设计异同；而对比Skylake，Sunny Cove微架构自然是做到了全面加强：一级数据缓存增大50％，达到每核心48KB；二级缓存翻倍，从每核心256KB增大到每核心512KB；μop微指令缓存增大50％，由1.5K指令数提高到2.25K指令数；乱序重排缓冲区ROB则增大大了57%，从224提高到352；访存Load/Store乱序缓冲区则从72+56提高到128＋72。

而具体到微架构的同频性能也就是IPC，Intel在2019年发布第10代酷睿Ice Lake-U时表示，对比Skylake微架构，Sunny Cove实现了平均18％的IPC提升（测试应用包含SPEC CPU 2006、SPEC CPU 207、SYSmark 2014、WebXPRT、Cinebench R15等）。

而到了2021年，Intel发布第11代酷睿桌面版Rocket Lake-S时，官方表示Cypress Cove对比Skylake的IPC提升达到19％，测试项目为SPEC CPU 2017 Integer，并使用ICC编译器。

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（不同主板BIOS微码、不同内存频率和时序、不同缓存频率等），测试不同的应用项目，都会对测试结果有显著的影响。

而在此前的首测中，受限于时间关系，各大媒体大多只测试了Rocket Lake-S开箱即用的默频性能，大多没有进行单独的同频性能测试，而本次将对Rocket Lake-S与Comet Lake-S进行锁定频率对比测试，来看看全新的Cypress Cove微架构的改进……

测试平台介绍及注意事项

PConline使用酷睿i9-11900K对比酷睿i9-10900K，通过BIOS让酷睿i9-10900K保留8核心16线程（但三级缓存依旧为20MB，高于像酷睿i9-9900K、酷睿i7-10700K这样的标准8核心16线程Skylake微架构处理器），让它的规格和酷睿i9-11900K相同。二者的和核心频率均锁定为4GHz，Ringbus也就是缓存频率也锁定为4GHz。

内存方面为8GB×4，并将频率调整为DDR4-3600MHz，时序设置为CL16-18-18-38，酷睿i9-11900K在测试时通过BIOS调整为Gear1模式，保持内存控制器与内控频率为1:1不分频。

测试平台采用的主板为技嘉Z490 AORUS MASTER，并将BIOS更新至F20d版本，微码0x34，由于目前各主板厂商优先更新Z590芯片组主板的BIOS，Z490主板的BIOS更新较慢，无法使用最新的微码。而0x34这个版本的微码对内存控制器的优化还有些小问题，因此本次测试不包含搭配独立显卡的同频游戏测试。

CypressCove微架构同频性能提升约20％

本次测试包含众多项目，包括Cinebench R20、Cinebench R23、V-Ray 5 Benchmark、Geekbench 5、Blender 2.92、POV-Ray 3.7.1、CPU-Z、Sisoftware Sandra 2021、PCMark 10、3DMark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、Intel Willow Cove微架构的第11代酷睿处理器高性能移动版Tiger Lake-H45做更详细的同频性能对比。

Cinebench：

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。但由于是基于单一软件应用场景的缘故，因此Cinebench并不能完全反应处理器的综合性能。

在R20版本中，基于Cypress Cove的酷睿i9-11900K同频单线程提高约17.1％，同频多线程提高约18.9％；在R23版本中，同频单线程提高约19％，同频多线程提高约18.9％，提升幅度基本一致。

Geekbench 5

Geekbench 5是目前流行的跨平台处理器性能测试软件，分为整数、浮点和加密三个子项目，在Geekbench 5中基于Cypress Cove的酷睿i9-11900K同频单线程提升极大，达到29.9％，同频多线程提升12.7％（或许是因为内存带宽瓶颈，导致支持AVX-512 VAES的加密子项目得分，无法做到随核心数量增加而线性提高）。

POV-Ray 3.7.1

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。基于Cypress Cove的酷睿i9-11900K同频单线程提升10.9％，同频多线程提升13.6％。

CPU-Z 1.95

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。在V17测试中，基于Cypress Cove的酷睿i9-11900K同频单线程提升12.8％，同频多线程提升13.2％。

而在V19测试中，如果使用AVX2指令集，那么酷睿i9-11900K同频单线程提升20.6％，同频多线程提升16.9％；目前V19测试支持使用AVX-512指令集，因此Cypress Cove微架构可以进一步小幅挖掘性能，对比运行AVX2指令集的Skylake微架构，同频单线程提升21.4％，同频多线程提升19.7％。

V-Ray 5 Benchmark

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。本次使用5.0.20版Benchmark进行测试，Cypress Cove微架构同频性能提升约17.9％。

Blender 2.92

在实际渲染方面，使用Blender进行测试。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2.92。分别导入victor、pavillon_barcelona、koro、classroom、bwm27等素材进行渲染，并对比时间。

从结果中可以发现，Cypress Cove微架构的酷睿i9-11900K渲染koro素材效率提升极大，同频提升超过40，而渲染另外四个素材也可以做到同频提升15％左右。

y-cruncher

目前已经有一些软件能够较好的利用AVX-512指令集及其拓展字迹，例如计算圆周率的专业软件y-cruncher（支持AVX-512 IFMA）。计算1,00,000,000位圆周率时，Cypress Cove微架构同频单线程性能提升极为恐怖，达到了79.3％，充分展现出了AVX-512 IFMA的威力！

不过在计算1,000,000,000位圆周率时，Cypress Cove微架构同频多线程提升只有17.7％，相比单线程的恐怖提升衰减明显，这也证明了目前在运行某些需求密集型计算时，双通道DDR4-3600CL16-18-18-38内存已经成为了瓶颈。

SiSoftware Sandra 2021

SiSoftware Sandra中文版是一个十分强大的系统分析评测工具，包含众多基准测试，目前最新版本为2021。

其中算数处理器项目，Cypress Cove微架构同频性能提升极小，只有2.9％。但在支持AVX-512指令集及子集拓展的多媒体处理器项目中，Cypress Cove微架构的性能没有令人失望，同频提升为40.2％。

PCMark 10

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PCMark 10分数）。在标准的基准测试中，基于Cypress Cove微架构的酷睿i9-11900K平台提升约6.5％，相比老架构没有拉开实质性差距，或许对于轻量级的任务来说，处理器已经不是主要性能瓶颈。

不过在运行Microsoft Office＋Edge的PCMark应用程序测试中，基于Cypress Cove微架构的酷睿i9-11900K平台提升达到了10.2％。

3DMark

使用3DMark对处理器进行测试， Cypress Cove微架构在Fire Strike项目中的同频提升约11.6％，Time Spy项目同频提升约11.4％

而支持指令集更全面的Time Spy Extreme测试中，如果使用SSE3指令集，Cypress Cove对比Skylake同频提升为12.5％；而使用AVX2指令集，Cypress Cove对比Skylake同频性能提升15.3％；使用AVXFMA，Cypress Cove对比Skylake同频性能提升约14％；当然使用AVX-512后Cypress Cove微架构还可以进一步挖掘性能，且提升显著，对比只能以AVX2指令集运行该项目的Skylake同频提升42.2％。

本次测试项目的数据汇总：总结