英特尔第13代酷睿处理器新架构技术分析

近期处理器厂商AMD在代表性能的桌面处理器市场发起了猛烈进攻，备受期待的Zen 4锐龙7000系列处理器终于在本周一上市，而且从性能测试来看，将对目前市面上在售的英特尔第12代酷睿处理器造成很大的压力。显然面对AMD咄咄逼人的攻势，但作为处理器另一大厂商的英特尔肯定也不会毫无作为，所以他们在今天正式推出了第13代酷睿桌面处理器来狙击Zen 4处理器，那么他们能否实现这一目的呢？接下来先让我们看看英特尔第13代酷睿处理器在架构上主要有哪些变化？

▲第13代酷睿处理器由S系列台式机处理器与U、P、H、HX系列移动端产品组成

九大变化助力13代酷睿让它频率更高、缓存更大、核心数更多

相对第12代酷睿处理器，第13代酷睿仍采用P Core性能核+E Core能效核的高性能混合架构设计，处理器主要有九大变化：

1.首先它采用了进阶版的Intel 7制程工艺，使用了第3代英特尔SuperFin晶体管，可以显著提高通道迁移率，降低电阻与芯片内部热量，为CPU达到更高的工作频率创造条件。

2.同时13代酷睿处理器还使用了更快的“Raptor Cove”P Core大核心性能核，采用了基于速度路径改进的更新设计，可以获得最多600MHz的睿频频率提升，其P Core最高睿频频率可以达到5.8GHz。从图上可以看到，这款内核具有非常好的电压和频率曲线。右边展示的是的电压频率曲线，新的Raptor Cove可以在更低的电压中获得和12代酷睿Alder Lake相同的频率，比如要达到5.2GHz，Raptor Cove可以用低于50mV的电压获得5.2GHz的频率。横向来看，施以同样的电压，在Raptor Cove上可以获得更高的频率，同等电压可以获得5.4GHz，也就是可以高出200MHz的频率。同时最高的频率线也进一步提升，可以提升600MHz，达到最高5.8GHz的水平。

3.此外，英特尔还提升了13代P Core性能核的二级缓存容量，每核心二级缓存容量从原来的1.25MB提升到现在的2MB，并采用了新的L2P动态预取器算法，可以显著减少处理器访问内存的次数，在处理器内部就能完成数据存取操作，从而提升CPU核心的运算效率，降低延迟。同时其二级缓存也更加智能，可以利用机器学习进行实时数据遥测，实现更精准的预抓取。

4.尽管13代酷睿处理器仍延续使用12代酷睿上基于Grace Mont架构的E Core能效核，但它所能拥有的E Core能效核心数量翻番，一颗处理器内部最多可以配置16颗能效核心，所以其旗舰产品酷睿i9-13900K的核心数可以达到8颗P Core+16颗E Core=24颗，线程数可以达到8×2+16=32条。

5.能效核的最高睿频频率也有提升，从之前的3.7GHz提升600MHz到4.3GHz。

6.同样英特尔提升了能效核心的二级缓存容量，在12代酷睿上是每4颗能效核共享2MB二级缓存，在13代酷睿上，二级缓存的容量提升到了4MB，此外，英特尔也为能效核心的二级缓存采用了深度优化的预取器算法。

7.官标支持更高的内存频率，在每通道只使用1根内存插槽时最高支持DDR5 5600的内存，在主板插满四根内存时，最高支持DDR5 4400的内存。当然我们知道其实在第12代酷睿时，就可以支持DDR5 6000甚至更高频率的内存，官标内存频率只是显示处理器的内存支持能力更强了。

8.13代酷睿将连接CPU内核、缓存的Compute Fabric（计算总线）频率提升了多达900MHz，其睿频频率可以达到最高5.0GHz，可以提供更高的传输带宽，更低的传输延迟。

9.增大了LLC智能缓存容量，从之前酷睿i9-12900K的30MB提升到36MB，同时新的智能缓存具有动态包容和非包容两个模式。包容模式是把所有的数据放在智能缓存中让所有核心共享，对处理器单线程的性能提升是比较有优化性的；非包容模式是有选择性的把数据放入缓存，对多线程性能有优化的效果。第13代酷睿处理器可以通过机器学习动态地设定智能缓存模式，按照各种应用场景将缓存设定为包容或非包容模式。

除了在硬件以及架构上做的新的优化外，13代酷睿处理器在英特尔硬件线程调度器上也做了进一步优化，英特尔更新了线程级别边界，可以更好理解前端应用使用情况以及后端程序运行情况，实时动态地对各类线程进行分配，如尽可能地将后台应用、大流量、多线程分配给E Core能效核。同时还在Windows 11 22H2版本中优化解决后台服务功能，并引入来自移动端的核心休眠技术。

其他方面，第13代酷睿处理器还支持雷电4技术，拥有40Gbps的数据传输带宽，处理器提供16条PCIe 5.0通道，以及4条PCIe 4.0通道。同时英特尔还为13代酷睿推出了新一代的700系列芯片组，可以提供最多20条PCIe 4.0通道，比上一代产品多了8条，带宽为20Gbps的USB 3.2 Gen 2x2接口数量也得到了增加。

针对超频，英特尔也推出了新版的Intel Extreme Tuning Utility超频工具，可以对处理器内的每一个核心进行可视化超频。同样软件也为超频新手提供了简单的一键超频功能。内存方面，第13酷睿则继续提供对XMP 3.0内存超频技术的支持，用户只需采用支持XMP 3.0技术的内存，载入相关的超频档案，主板就会自动调整内存的频率、电压，轻松实现内存超频。

▲第13代酷睿处理器的主要技术特性

性能最强者组成首发阵容

六款未锁频版登陆

与以往英特尔产品的发布一样，首批亮相的第13代酷睿处理器主要由酷睿i9-13900K/KF，酷睿i7-13700K/KF，酷睿i5-13600K/KF六款未锁倍频，可以超频的处理器组成，后缀带F的仍然是没有内置核芯显卡的版本，对使用独立显卡的用户而言更加超值。其中酷睿i9-13900K的性能指标最为突出，最高睿频频率高达5.8GHz，拥有24颗核心（8颗P Core+16颗E Core），可以提供总计32条计算线程，也就时说它能够同锐龙9 7950X、锐龙9 5950X这类32线程的AMD顶级产品匹敌。而其他定位中端的酷睿i7-13700K，酷睿i5-13600KF也不弱，它们的最高加速频率分别也能达到5.4GHz、5.1GHz，且计算线程数量最低也有20条。其中酷睿i5-13600K/KF由6颗P Core与8颗E Core组成，拥有6×2+8=20条计算线程；酷睿i7-13700K/KF则由8颗P Core、8颗E Core组成，拥有8×2+8=24条线程。这也就意味着它们面对相应的8核心、16线程锐龙7 处理器，6核心、12线程锐龙5 处理器时，也拥有更多的计算线程数。

不过与Zen 4类似，为了达到更高的工作频率，更多的线程数，13代酷睿的功耗也有所增加。其中酷睿i9-13900K/KF的最高睿频功耗从酷睿i9-12900K/KF的241W增加到253W，酷睿i7-13700K/KF的最高睿频功耗则从酷睿i7-12700K/KF的190W增加到253W；酷睿i5-13600K/KF的最高睿频功耗从酷睿i5-12600K/KF的150W增加到181W。

▲第13代酷睿i5、酷睿i7、酷睿i9均采用全新包装

▲13代酷睿处理器外观与内部结构示意图

大幅提升

初探第13代酷睿处理器性能表现

那么第13代酷睿处理器的性能表现到底如何？由于目前我们尚未拿到评测产品，就让我们先通过英特尔的官方数据来了解一下。经过以上改进，13代酷睿处理器旗舰：酷睿i9-13900K在SPECrate2017的处理器性能测试中，其单线程性能较酷睿i9-12900K提升了多达15%，多线程性能的提升幅度高达41%。13代酷睿处理器更高的工作频率、更多的线程数，更大、更先进的缓存在这其中做出了主要贡献。同时先进的生产工艺也为13代酷睿带来了更好的能效比，在同为241W功耗时，13代酷睿处理器的多线程性能比酷睿i9-12900K提升了37%，而如果13代酷睿要达到酷睿i9-12900K的多线程性能，那么它只需要消耗65W的功耗就能实现。

英特尔对酷睿i9-13900K的总结是相比酷睿i9-12900K，游戏性能可以提升24%，内容创建性能可以提升34%。与AMD的锐龙9 5950X相比，其游戏性能领先优势最多能达到惊人的107%，而且即便与AMD后期推出，采用3D堆叠三级缓存，主要用来提升游戏性能的锐龙7 5800X3D相比，酷睿i9-13900K也能在大部分测试中战胜对手，仅在《魔兽世界：暗影国度》《骑马与砍杀3：霸主》等游戏中小幅落后。

同时在内容创建性能上，酷睿i9-13900K相对于同为32线程的锐龙9 5950X也有巨大的优势。在Autodesk Revit建模中领先对手69%，在Auto CAD 应用中领先47%。在多任务执行时，如在同时进行Media Encoder媒体编码与PhotoShop图片编辑时，其性能领先酷睿i9-12900K约29%。在同时使用Blender与虚幻引擎进行动画开发时，酷睿i9-13900K的性能较酷睿i9-12900K提升34%。