新世代 22nm 微架構省電掛帥,Pentium 與 Celeron 效能全面比拼

bisheng

秉持每年推出一代產品的策略,Ivy Bridge 大舉上市取代 Sandy Bridge,轉眼間也有段時間了。不過入門款 Pentium 與 Celeron,始終「只聞樓梯響,不見人下來」,接續在 Core i 系列後面上市的時間間隔,比 Sandy Bridge 世代長了些。

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新舊世代的糾結

Ivy Bridge在去年4月底解禁推出,先後衍生出一些話題,著實讓人又愛又恨。散熱性疑雲說來有點傷腦筋,燒機溫度居然比Sandy Bridge還高,不過耗電量控制卻是足有長進。新架構讓人糾結之餘,還冒出Xeon E3-1230 V2這款超值處理器,只要Core i5的價格就能享受到Core i7等級性能。你說這是不是很難以取捨呢?

簡單來看Ivy Bridge,相較於Sandy Bridge效能提升幅度不多,但是3D電晶體(Tri-Gate)帶來節能性特點。用以搭配的7系列晶片組,首度原生內建USB 3.0控制器,其性能表現也是有目共睹。平心而論,它確實是升級與組裝新機的首選平台,不過橫看豎看是不是還少了點什麼呢?

IVB版圖缺角補齊

Ivy Bridge世代遲遲不見低價解決方案Pentium與Celeron的蹤影,先前盛傳Intel早就已經進行量產,但是只供應給系統OEM廠商,年底前會進行零售的消息也跳票。

姑且不論Intel產品策略與實情如何,肩負入門低價市場重任的哥倆,終於在今年1月同步進行零售。這補足了Ivy Bridge版圖獨缺的一角,而這一角的重要性與市場規模,也許比大家想像中要來得高,畢竟中低價位產品才是撐起大片市場的主力。

▲和LGA 1155處理器腳位相容的晶片組,包含Z77、H77、B75、Z68、P67、H67、H61等一籮筐,主機板從2,000多到上萬元都有,可以隨心所欲組合出想要的規格平台。

新製程技術的微轉變

Ivy Bridge最大意義,不僅製程從32nm轉進22nm世代,還將研發多年的3D立體電晶體閘極(3D Tri-Gate)產品化。然而基於Tick-Tock擺鐘策略,其Core微架構設計不變,只進行小幅度強化。

Pentium同樣有2種

現階段來檢視Pentium和Celeron成員,仍得留意Pentium還是有型號規格之分,玄機同樣暗藏在數字裡。Pentium型號命名原則改為5碼,得以G2000與G2100來簡稱代表之,遊戲規則依然是數字大者為佳。Celeron也改以G1600來命名,並且全面轉向雙核心設計,以Intel近期動作來看,個人桌上型電腦應該是不會再推出單核心產品。

Intel再度為Pentium設下雙遊戲規則,G2100和G2000絕大多數規格相仿,差異是G2100記憶體支援規格提升至DDR3-1600,G2000統一為DDR3-1333時脈。這戲碼和前代產品如出一轍,因此將Pentium G2100視為Pentium G800接班人,而Pentium G2000是用來接替Pentium G600並不為過。至於Pentium與Celeron之間,關鍵區隔仍然是L3 Smart Chach配置容量,前者有3MB後者精簡為2MB。

L3 Smart Cache

L3 Samrt Cache即為處理器傳統架構中的L3 Cache,在Core微架構中是由各處理器核心分享共用所有容量,亦具有分享資料的作用,因此能夠縮短在各個核心L1與L2 Cache中,檢索資料所造成的延遲時間。

 

時脈重疊問題不再

新的Celeron就像是低時脈版Pentium,不過它們倆終究是不同系列,Celeron免不了會在規格面做出小小退讓。Pentium G2100和G2000、Celeron G1600之間,片面最大差異就是時脈不同,還有伴隨時脈而異的價格了。目前已知型號一共6款,由低至高為2.6GHz、2.7GHz、2.8GHz、2.9GHz、3.1GHz、3.2GHz,倍頻設定呈階梯狀態。

由於Ivy Bridge的微架構設計沒有經過更動,儘管這幾些產品規格小有差異,時脈的高低仍然具有相當影響力。前後代來比較起始時脈,Pentium G2010和Pentium G840同為2.8GHz,都比2.6GHz的Pentium G620高2個倍頻。最高時脈則由Pentium G2130的3.2GHz勝出,較3.1GHz的Pentium G870多1個倍頻。目前Celeron最高時脈不超過2.8GHz,基於新製程帶來的優勢,未來也有機會見到突破3GHz的產品推出。

▲Ivy Bridge和Sandy Bridge世代相較下,各階快取記憶體配置容量規則一致,Pentium和Celeron除了L3 Samrt Cache容量不同,Pentium為12路組連結設計,和Core i系列同級,Celeron則是刪減為8路。

APU終究難逃一戰

站在消費者的角度來說,價格是更為重要的一點,往往比那些微規格差異來得重要。Intel將價格訂得很巧妙,相同系列都是以時脈來區隔,而且不分前後代產品之別。像Pentium G2120和Pentium G870同為3.1GHz,定價都是82美元(折合新台幣約2,460元),擺明是要告訴大家,這時候進場當然是買新的好。

依據官方參考售價來看市場守備範圍,最便宜的Celeron G1610為42美元(折合新台幣約1,260元),當前最高時脈Pentium G2120則是要價82美元(折合新台幣約2,460元),兄弟倆聯手包辦3,000元以內市場。即便Intel無心,這完全無法避免和AMD第二代APU狹路相逢,Pentium負責和A6抗衡,Celeron則是與A4爭奪入門裝機首選地位。

這次對上第二代APU產品線,將是場對稱的雙核心處理器戰爭,不再有三核心產品亂入,雙核心槓上四核心的戲碼也只是局部戰而已。

TDP再降低約15%

那麼新Pentium和Celeron有哪些令人期待,甚至覺得值回票價的點呢?筆者稍早對Ivy Bridge架構Core i系列的看法,從Sandy Bridge世代微架構強化而來的它,本質上沒有太多差異。而無論Pentium或Celeron,都像是功能精簡版的Core i處理器,先前對Ivy Bridge的看法自然也繼承下來。

首先是基於22nm製程,帶來TDP(Thermal Design Power,散熱設計功率)的精進, Ivy Bridge世代得以降低到55W,理論值較Sandy Bridge的65W減少了約15%。反觀採用32nm SOI HKMG製程的第二代APU,A6為65W、A8與A10有65W和100W規格之分,Pentium和Celeron在規格面較佳。

新指令集仍未下放

此外,Intel從指令集與附加功能,限制與區隔產品的策略依舊。在Pentium和Celeron身上,不支援Turbo Boost Technology動態加速,誕生多年的Hyper-Threading Technology技術功能依然從缺。

畢竟不是每天都在過年,有支援Intel 64架構指令集,得以安裝64bit作業系統,並且突破4GB記憶體容量限制,達到這樣的低標就已經萬幸。另外是Core i列為主打的AES-NI(AES New Instructions,進階加密標準新增指令),以及全新的AVX指令集(Advanced Vector Extensions,先進向量擴充指令集)指令集從缺,只具有標準的SSE 4.1與4.2。

AVX

AVX指令集有助於提升浮點運算效能,對於大量密集運算應用,像是影音視訊剪輯、音效處理、3D模型建構和分析、金融數據分析、科學模擬等特別有幫助。

 

虛擬化未必重要功能

至於vPro Technology虛擬化技術、VT-d(Intel Virtualization Technology for Directed I/O,虛擬化技術I/O直接溝通)、Intel Trusted Execution Technology可信賴執行技術、Intel Anti-Theft Technology防盜技術等,一般人很少用到從缺就說得過去。其實企業也有低成本電腦系統需求,但是會用到虛擬化相關功能的人員,其性能要求也不見得是入門處理器所能滿足。

和第二代APU相較下,Pentium與Celeron支援的功能不算太少。基本的SSE 4.1和4.2指令集都具有,缺少AES-NI、AVX則是美中不足之處,畢竟AMD有取得授權應用在APU上。而vPro Technology和其衍生相關技術功能,儘管AMD方面雖然也些許類似功能AMD-V,但是APU從缺也就沒什麼好比較的了。

▲Pentium已經不再雞肋,Intel還為它規劃出商業應用組合,除了搭配B75、Q77等晶片組,在工作站等級的C216上,還能獲得ECC記憶體支援能力。

▲Ivy Bridge世代入門處理器主要規格表(點圖看大圖)

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IVB世代能源效率比掛帥

Pentium和Celeron自從採用Core架構設計,即便功能與性能設定經過多重閹割,整體表現已經不再像古早以前那樣「掉漆」,做為入門電腦相當稱職。儘管筆者對Ivy Bridge有一定成見,認為效能不過比Sandy Bridge快上些許而已,還是要來窺探入門產品的究竟。

新舊奔騰與小羊較勁

以下準備的Pentium G2010與Pentium G840,時脈同為2.8GHz,兩者是很恰當的對比組。至於Celeron G1620時脈為2.7GHz,較2.5GHz的Celeron G540高出一些,得留意時脈落差帶來的變數。

目前Pentium G2010原廠報價和Pentium G2020相同,參考市價為1,850元,可想而知通路商會偏好賣2.9GHz時脈的Pentium G2020。而Celeron G1620參考市價1,690元,和Pentium G2020之間價差只有160元,背後代價是時脈低一階,而且L3 Smart Cache少1MB容量。多花2個便當的錢是否值得,就讓效能數據來證明。

測試平台設定

主機板 ASRock Z77 Professional-M
記憶體 Patriot Viper 3 DDR3-1866 8GB Kit
硬碟 Kingston SSDNow V+200 90GB
電源供應器 全漢 金鈦極 Aurum 400W
作業系統 Windows 7 Professional 64bit中文版

新小羊能打贏舊奔騰

以下呈現出來數據頗有意思,Sandra算數處理器、多媒體處理器測試,以及Geekbench整點、浮點運算,Pentium G840或許是仗著時脈與快取優勢,小幅超前Celeron G1620將近2%。不過Sandra加密解密性能的情況相反,Celeron G1620得以反過來超前15%以上,Cinebench同樣如此,只不過勝差還不到1%。由此可推斷出,在相同時脈條件下,Pentium G1600具有超越Pentium G800的實力。

Pentium G2010規格與時脈雙高,Pentium G840碰上它毫無討價還價空間,被以些微差距拋在後頭。它和同世代的Celeron G1620相較下,勝差幅度落在4~5%範圍內,由前面案例來看,即便時脈相同還是會由Pentium勝出。加以參考時脈與價格等條件來說,這一代小羊的表現其實很給力,論性價可是不亞於Pentium G2000。不過兩者價差相當小,直上Pentium G2020也不會讓人感到後悔。

▲運算效能測試:Pentium贏Celeron很合理,如果隔代比較起來,Ivy Bridge世代Celeron,可是具有越級挑戰Sandy Bridge世代Pentium的實力。

記憶體任你搭配

Intel將記憶體控制器從晶片組抽離,整合進處理器也有段時間了,時脈支援規格卻是相當耐人尋味。以Sandy Bridge平台為例,最高支援時脈為DDR3-1333,理論上沒有啟用XMP或者非XMP的模組,無論時脈有多高,應該都會被鎖定在DDR3-1333才是。但其實不然,使用原生DDR3-1600模組,也可以安然跑到模組標示規格時脈。那麼今日主角如何呢?實測結果也是可行的。

依據官方資料來說,Pentium G2000、Pentium G840、Celeron G1600、Celeron G540最高只支援DDR3-1333規格,惟獨Pentium G2100破格提升到DDR3-1600。我們測試平台使用XMP DDR3-1866模組,其顆粒為原生DDR3-1600規格,SPD只有這2種運作組態參數。搭配Z77晶片組主機板,除了會自動跑DDR3-1600模式,也能順利開啟XMP功能。

▲購買Pentium和Celeron的人,通常都會配H61之類低價晶片組,往往就和暗藏的時脈提升好康擦肩而過。

▲記憶體效能測試:Sandra和MaxxMEM測試結果沒有南轅北轍,惟獨Geekbench測試組態不同,所以在記憶體效能部分有些戲劇化演出。

低功耗表現搶眼

除了記憶體支援性特殊,平台消耗功率也有點令筆者訝異。Intel近代處理器產品啟用EIST功能,待機時都會自動降低時脈到1.6GHz,目的是減少功耗與熱能。我們這次測試平台設定迎合主題,使用microATX主機板(Mini-ITX更吻合,但是沒翻到滿意的板子),此外還拿掉獨立顯卡,模擬精簡或說是部分特殊應用環境。

也許是處理器時脈本相近,得到結果相當簡潔,就是Ivy Bridge和Sandy Bridge各自編成一組。待機狀態下還看不出所以然來,開啟Hyper PI設定高負載運作,透過變電家觀察消耗功率變化。Ivy Bridge世代只有32W,較達到44W的Sandy Bridge,減少超過25%消耗功率。這簡直可以比擬標榜低功耗,整合處理器在內的Mini-ITX主機板產品了。

小改款仍然有誠意

看完前面趨近理論性的數據,最後我們來看綜合性能表現,WinRAR和7-Zip解、壓縮軟體,是運算效能與指令集最好的驗證工具,日常作業或多或少會用到它。測試數據和開頭的效能基礎結果相近,Pentium G2010比Celeron G1620快7~8%不等,而Celeron G1620只落後Pentium G840不到2%,因果應該是不用再多說。

至於系統綜合性能測試軟體Geekbench,數據呈現出相同的傾向,連同差距幅度也是如出一轍。PCMark則是再次上演Sandra加密解密性能,以及Cinebench那樣的逆轉秀,Celeron G1620超前Pentium G840約37%,硬是高出1179分。而Pentium G2010只比Celeron G1620快3%左右,以4439分小贏4293分收場,再次顯示Pentium與Celeron之間關係的微妙。

定價巧妙都是好選擇

從以上測試結果來評估基本盤,也就是處理器關鍵的整點與浮點運算,以及指令集等效能表現,可以初步做出些結論。基於核心「微」進化使然,Ivy Bridge世代Celeron表現相當出色,如果在相同時脈條件下比較,是足以和前代Pentium當家G800系列互尬,要勝過次一等的Pentium G600系列也輕而易舉。

Core微架構歷經3個世代演變,越級挑戰前代產品戲碼,正是新世代產品推出意義的表徵,到目前都經常成功上演。Pentium G2000碰上Celeron G1600顯得相當微妙,兩者看來實在相差不大,Intel自知這點所以訂出漂亮價格區隔。基本上就是看願意花多少錢在處理器上,無論最終是選擇Pentium或Celeron,效能落差並不會讓人臉上浮現「囧」貌的結果。

 

▲綜合應用效能測試:從另一個角度來說,Pentium的每瓦效能表現好過於Celeron,然後Ivy Bridge世代又超越Sandy Bridge世代不少。

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