現代的處理器設計，為何不能回到“低主頻”時代

2023-08-14 13:37:36 來源：三易生活

2004年10月的一天，在美國佛羅里達舉行的一場產業會議上，時任英特爾公司首席執行官貝瑞特曾單膝跪地、雙手合十，以一種夸張又略帶幽默的方式向消費者誠懇道歉。

(相關資料圖)

而他道歉的原因則很簡單，因為當時英特爾決定取消原定即將發布的、代號“Tejas”的4GHz奔騰4處理器。他們終于意識到，一味推高頻率，并不總能帶來更快的速度，相反超高主頻設計給整套系統帶來的功耗、散熱，以及成本壓力已經太大。

當時的Intel產品路線，Tejas據說原本會被作為究極奔騰4，或奔騰5發布

是的，當時英特爾必須放棄超高主頻道路，“背叛”那些唯主頻論消費者的期待，并去尋找全新的產品設計方向。而在真正的新品推出前，一次隆重且幽默的道歉顯然是讓公司擺脫尷尬，同時為新品吸引關注的一種巧妙方式。

當然，現在我們都知道，那時候以色列的海法團隊已經成功重新挖掘出了奔騰3架構的潛力，推出了在移動設備上大放光彩的奔騰M處理器。于是在基于奔騰M（或者說基于奔騰3）進行技術創新后，便很快迎來了酷睿的時代。

在當時那個年代，消費者的確破除了“主頻迷信”

有意思的是，不知是英特爾方面從此對“超高主頻”心有余悸，還是因為新的架構確實不擅長運行在太高的頻率下，從2003年的初代奔騰-M（）開始，一直到2013年的酷睿i7-4790K。在這整整10年的時間里，英特爾的旗艦CPU主頻一直都低于4GHz，也就是低于那個從未發布的“究極奔騰4”處理器。

然而會有朋友因此就認為，奔騰M、酷睿、酷睿2、或酷睿i時代的處理器，在速度上比奔騰4慢嗎？

Tejas處理器確實存在，據說它原本會是7GHz的單核設計、功耗高達250W

很可能并不會有，因為所有的相關測試數據都表明，英特爾的新處理器架構確實做到了驚人的效率提升，它們完全可以用低得多的主頻，跑出比奔騰4快好幾倍的實際處理能力。從這一點來說，從2003年至2013年，英特爾始終沒有超過4GHz的處理器主頻設計反而就成為了一種正面的宣傳，給消費者傳達了“新架構更為高效，因此不再需要超高主頻”的印象。

然而超高主頻的處理器，如今似乎又回來了

正是由于我們三易生活熟稔這段歷史，所以面對如今的臺式機、筆記本電腦，甚至是智能手機和平板電腦里的CPU、GPU設計，才會多少感到有些不安。

正如大家所知的那樣，最近這幾年無論PC、還是智能手機上的處理器，性能進步得確實都很快。

例如在PC上，非專業級的普通家用處理器核心數從4核、6核、8核，一路暴增到了16核、20核、24核，乃至32核，它們的主頻也從4GHz、快速提升到了超過5GHz，甚至即將超過6GHz。特別是在“輕薄型筆記本電腦”上，三年前4核8線程曾經還是高端標配，可現在就已經變成了14核、20線程。

而在智能手機SoC上，雖然8核的CPU配置多年以來“雷打不動”，但主頻的快速拉升依然是不可忽視的現實。雖然2020年我們還曾覺得超過3GHz的CPU超大核主頻簡直不可思議，但到了2023年，一些SoC的“中核”都已經超過了3GHz的運行頻率，甚至還有傳言稱下一代的手機SoC將直接升至的超高主頻。

即便是在現代的架構上，高主頻同樣也帶來了高發熱

那么問題就來了，如此高的主頻，是否真的讓這些最新的處理器變得更快了呢？老實說，這個問題其實需要分不同的層面來看待。

首先，如果只看跑分，或者是只看滿負載、且散熱良好前提下的極限性能，那么現代這些主頻更高的CPU設計，確實可以提供更高的極限性能。

但在這個基礎上想必許多朋友可能已經注意到，這些新款CPU的功耗、發熱在客觀上其實也越來越厲害。事實上，無論是如今那些120W（峰值功耗）的移動CPU，還是254W（典型TDP）的桌面CPU，它們都比當年最熱、最耗電的奔騰4（也才90W出頭）更熱、更耗電了。

更不要說在智能手機里，現在旗艦機型VC均熱板的設計已經越來越復雜、電池容量和快充功率也做越做越大。這些實際上都表明，如今的SoC在性能顯著升高之余，其實很難說沒有以更高的峰值功耗來作為代價。

真的需要越來越高的處理器頻率嗎

請注意，我們一直在強調“峰值功耗”這個概念。因為到了典型使用場景里，這些最新架構、主頻更高的CPU，大概率其實是跑不到它們那個高發熱、高功耗的最高主頻上的。