电脑cpu哪个好 cpu哪个品牌比较好性价比高


今天分享一个许多数码博主刻意回避的秘密。

这个问题源于一则回复:

只需理解“还有什么指令集会影响 CPU 性能?”这个问题,就说明读者已经开始探索本质。

CPU 构造复杂,绝非一般人所能想象。在需要做出抉择时,许多数码博主也难以清晰解释不同 CPU 使用的不同技术的优劣。面对这类问题,业界通常将复杂的产品参数抽象为频率、制程、代数和核心数等模糊的概念。

在一般日常使用中,这种认知基本足够,但仍显肤浅。解释这种现象,需要引入一个新的概念——认知局限性。以最近流行的小说为例:

匈奴首领冒顿单于率领三十万骑兵准备攻打汉土。在誓师大会上,他高呼:“草原儿郎们,让我们踏平长城,夺取南方的土地,让汉人放羊,将田地化作牧场。”

作为汉人,我们是否感到些许违和感?为什么单于只知道放牧?这就是认知局限性的问题。当时的北方游牧民族很难想象农耕文明的繁荣,更无法理解城市生活的奢华。

同样,科技领域的复杂性和广度也远远超出普通用户的理解范围,尤其涉及 CPU技术细节时,普通用户和冒顿单于一样,只知道土地可以放牧。

不服?让我们提出几个灵魂拷问:

为什么英特尔的酷睿处理器会细分为 i9、i7、i5、i3?它们有什么区别?

为什么第 12 代酷睿开始引入大小核架构?

为什么刚发布的 iPad Pro 率先采用了 M4 CPU,而苹果自家笔记本和台式机仍旧没有搭载?

为什么英特尔和 AMD 的 CPU 封装方式和核心数目不一致?

为什么 CPU 会分为消费级和专业级市场?

……

如果无法正确回答这些问题,那么在数码领域中,你就是另一个“冒顿单于”,虽然能够夺取土地,却不会恰当利用,你也有可能因购买错误的 CPU 而沾沾自喜。

利用最近的热度,我们首先分析一下苹果为何将最新的 M4 CPU 应用于 iPad 的深层次原因。这是最近我们讨论最多的问题。许多人认为苹果过于激进,想要开发一款性能逆天的产品。而我们认为,更深层次的原因在于苹果 M4 芯片生产线产能不足且良品率较低。

要深入理解这一点,需要了解 CPU 制造流程。

苹果的 CPU 一般分为基础版,以及 PRO、MAX 和 ULTRA 三个更高的等级。

那么,如何决定生产线生产苹果 CPU 的方式呢?是否需要为每个不同级别的 CPU 独立开设一条生产线?这样会否成本过高?

事实上,所有生产 CPU 的制造商都会在半导体晶圆上刻蚀最复杂、最高端的 CPU 产品。

在制造过程中,如果刻蚀出的芯片出现缺陷,就需要屏蔽掉芯片上的一部分核心,降低芯片等级进行销售。

苹果对此采取了更为激进的措施。制造一枚 M ULTRA CPU 在硅晶圆上所占用的面积相当于一枚普通 M 芯片的 8 倍。当 8 个 M 芯片位置上的晶圆全部合格时,就可以生产出一枚 ULTRA。否则,这 8 个 M 芯片位置上的晶圆会被切割,分成一枚 MAX 芯片、一枚 PRO 芯片,以及两枚 M 芯片(这两枚 M 芯片很可能只有一枚可用)。

这是一种由于晶圆良品率问题不得已做出的妥协。不仅如此,一些被废弃的单个 die(裸晶)本身也不是完全坏掉的,在屏蔽掉某些不合格电路之后,仍可继续降低等级使用。例如,选择苹果电脑时 CPU 有以下选项:

让用户在购买时选择 10 核处理器还是 12 核处理器,以及使用 16 核图像处理器还是 19 核图形处理器。反过来写,即为:

虽然两者均宣称拥有12核处理器和19核显卡,但部分产品存在瑕疵,导致核心数量减少。例如,存在两个坏核的12核处理器和三个坏核的19核显卡。这些瑕疵品会以较低的价格出售,因此瑕疵越多,性能越差。

生产高端CPU时产生的缺陷会导致性能最差的CPU出现。这些次品CPU会被降级至较低端的型号。

譬如本次的iPad Pro

不同容量的iPad配备的CPU核心数也不同。

在苹果的产品体系中,一块芯片会根据核心完整度进行划分核心数,并根据芯片质量分为Max、Pro和基础芯片,从而区分产品差异性。

同样,在Intel和AMD中,芯片的好坏决定了CPU的不同产品线,如i9、i7、i5、i3。CPU的频率设置是为了规避芯片本身的缺陷,通过降低最高频率至特定频率实现的。这解释了为何酷睿CPU具有不同的产品线,以及同一产品线中频率不同的原因。

而大小核是另一个与指令相关的话题

从第12代处理器起,Intel引入了混合架构设计,即俗称的大小核。这是一项去冗余化的过程。

CPU核心被分为性能核(大核)和能效核(小核)。从微架构来看,性能核采用Golden Cove微架构:

而能效核则使用Gracemont微架构

从架构图中可看出两者的差异,但它们也具有极度相似的功能部分。这些类似的部分即CPU的主要功能。

小核并不是因体积小而缺乏大核性能,而是根本没有完成与大核相同指令的电路。

例如,AVX-512指令集,其所有功能皆能在宏中运行,但小核仅支持部分功能。

在游戏中开启AVX-512功能,大核负载会急剧升高,而小核负载则毫无变化。

再如FP16(半精度浮点),即16位半精度浮点计算,只能在大核上运行,小核不支持。类似指令还有AMX、VNNI、TSX等。

什么是指令?

从程序编写角度看,CPU指令(Instruction)由操作码和操作数定义,指定了CPU可执行的操作类型和方式

从CPU硬件设计角度,指令是指实现特定功能的电路和激活电路的电信号。

有一个重要概念:更多的功能需要更大的芯片面积和功耗,最终导致更高的采购和使用成本。又快、功耗又低、价格又便宜的CPU并不存在。对于CPU,不存在又便宜又快又功耗低的可能。

同样,由于不同CPU内部电路配置和市场需求不同,CPU被分为消费级CPU和专业级CPU。

正因如此,iN提醒朋友,用J1900这类工业CPU打造NAS并追求高性能,简直是愚蠢至极。便宜的东西不适合如此使用。

回到主旨,如何选择CPU:最低限度,在价格合理的范围内选择最贵的CPU。这是由CPU制造原理所决定的,只有最高端的CPU才能最大程度接近当初设计这一系列CPU的原始性能指标。在每一代CPU中,除了顶级型号,其余所有CPU都是不同程度的阉割版。

低端CPU并非简单减配,而是通过屏蔽制造过程中产生的缺陷来实现的。CPU的定价与其缺陷程度成正比,这也是为什么同一型号CPU功耗存在差异,甚至衍生出“体质”一说。因为制造缺陷的随机性导致了即使是同一型号,也会因“坏掉”部分不同而产生性能差异。CPU型号只是对缺陷程度范围的标识。

在购买显卡时,人们会关注“光追”功能,但在CPU方面,却很少有人关注AVX-512、AV1硬解码、AES加速等指令集支持情况。因为这些功能对普通用户感知不强,但实际上会对系统体验造成巨大影响。

举例来说,开启特定功能时,系统运行流畅 (CPU占用率平稳) :

关闭后,CPU占用率飙升,系统卡顿:

用户常常难以察觉卡顿原因,最终导致使用体验不佳。升级CPU后,部分功能得到加速,卡顿现象缓解,但有时新CPU会增加一些特性,同时减少另一些特性,导致用户感觉性能提升不明显。

学会解读CPU特性表并与自身需求相匹配至关重要。尤其在AI应用逐渐从云端转向本地运行的当下,选择带有NPU的处理器尤为重要。

尽管目前个人电脑上NPU适配应用还不够普及,但在特定任务中,NPU配合合适的框架能发挥巨大作用。对于小型机器而言,NPU在AI应用中的价值甚至超过中端显卡。