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2014年处理器、固态硬盘技术及产品回顾

2015-01-13马宇川《微型计算机》2014年12月下

为游戏而进化 2014年处理器技术及产品回顾

作为对游戏性能有重大影响的处理器,在2014年也获得了飞速的发展,多款重量级新品亮相,从主流到高端,各款处理器新品都在技术、性能上做出了一定的改进与加强,为游戏玩家的游戏体验带来了切实的改善。

2014年的处理器在其根本的处理器核心技术上的发展显得比较谨慎。比如英特尔在今年并没有推出采用全新架构的处理器核心,只是推出了小幅提升频率、略微改进生产工艺的Haswell Refresh核心,可以说英特尔家族现在仍然是Haswell的天下。而AMD方面,无论是Kaveri APU还是新速龙则仍然沿用去年的压路机核心。不过,虽然CPU核心技术在今年没有像之前那样大踏步前进,但是游戏以及各类软件行业的快速发展使得两大CPU厂商也采用了更具创意、跟上时代的发展策略,令2014年的CPU领域依旧有不少技术和产品亮点出现。

AMD:新架构、新策略缺一不可

正式开启异构运算新时代

2014年1月15日,全球首款采用统一内存寻址架构的处理器正式问世,它就是来自AMD的Kaveri APU。与以往APU相比,Kaveri架构的APU是真正第一款将CPU和GPU放在同等地位的APU,创新地采用了统一内存寻址(简称为hUMA)架构设计。在进行通用运算时,传统的CPU+GPU的分离式架构通过PCI-E总线调配CPU和GPU中的数据,并且CPU和GPU各自又拥有本地存储设备,这就造成了两者之间数据的共享和传输存在巨大的延迟,降低了通用运算的性能。而在Kaveri APU上采用的hUMA设计, CPU和GPU能够使用统一的内存与缓存空间,数据存放于CPU和GPU公共的空间中,可以被CPU和GPU同时调用和读取,完全没有任何带宽和数据存储上的阻隔。CPU与GPU不仅可以高效地访问、分享、传输数据,保持数据一致性,还可按任务特性灵活地将工作分解给CPU与GPU,使它们同时以大性能完成任务,效率相比传统的CPU+GPU分离式设计有了翻天覆地般的提升。

Kaveri APU CPU与GPU的异构运算能力高可达到856GFLOPS。
Kaveri  APU CPU与GPU的异构运算能力高可达到856GFLOPS。

在诸如Corel AfterShot Pro图片处理软件、LibreOffice金融模型运算、JPEG解码等运算中,Kaveri APU都表现出了超乎寻常的强大。相比其同档次的传统分离式高性能处理器,它的任务耗时往往只有后者的一半,甚至更低,任务执行效率得到了极大的提高。

可流畅运行主流3D游戏CPU显示核心性能增强

同时,为了改善主流用户的游戏体验,为了能更流畅地运行《风暴英雄》、《魔兽世界:德拉诺之王》等新游戏。在今年发布的AMD Kaveri APU中,它采用了更加强大的CPU显示核心一Radeon R7,令APU的3D游戏性能更上一层楼。Radeon R7显示核心由R200独立显卡改进而来,其GPU部分从之前的VLIW升级到了GCN架构。新的Kaveri APU完美支持DirectX 11.2、OpenGL 4.3等一些新技术,也支持R200系列显卡的诸多特色技术,比如Mantle API、TureAudio音频技术等。

凭借低功耗、高性能设计,八核心处理器FX-8300得到了不少网吧业主的选择。
凭借低功耗、高性能设计,八核心处理器FX-8300得到了不少网吧业主的选择。

从规格上来看,高规格的Kaveri APU如A10-7850K内部集成了8个CU单元,每个CU单元有64个流处理单元,这样Kaveri APU就拥有512个流处理单元。其游戏性能也因此有了长足的进步,具备在1920×1080、较高画质下流畅运行《尘埃:决战》、《使命召唤:幽灵》、《暗黑破坏神Ⅲ》这些主流3D游戏大作的能力。

打造高性价比独显游戏平台 传统CPU精彩纷呈

当然要想在诸如《孤岛惊魂4》、《使命召唤:高级战争》这些顶级3D大作中流畅运行,我们仍需要搭建高性能的独显平台。为此AMD特别推出了新速龙四核860K处理器。这款处理器拥有非常诱人的规格配置。它采用四核心设计、高动态加速频率达到4GHz,同时也具备风冷超频到4.5GHz的实力,而它的售价却不到450元。因此也得到了很多玩家,尤其是想要搭建高性价比独显平台用户的追捧。

此外,AMD还为网吧游戏用机推出了一款主打低功耗的八核心处理器FX-8300。借助更加先进的生产工艺,FX-8300处理器不仅采用了庞大的8核心设计,更将功耗控制在95W左右,仅与主流4核心产品相当。同时,它还拥有高4.2GHz的加速频率,以及不锁倍频、可提升到4.4GHz的超频能力,而售价却仅在800元左右,兼得高性能、低功耗与性价比,从而令它得到广大网吧业主的青睐。

英特尔:小步快跑带来稳步发展

加强超频能力 小幅进步的Haswell Refresh

而在英特尔平台方面,它则凭借Haswell Refresh处理器,也交上了一份基本让人满意的产品。要说Haswell Refresh的改进,其实从名字就可以看出,架构还是Haswell,只是在市场上推出了一些“Refresh”即采用了更加成熟的22nm生产工艺、频率得到小幅提升的产品。比如Core i7 4790系列、Core i5 4590、Core i3 4350等。这些产品相比之前的Haswell相近型号的产品,除了频率提升外,基本就没有其他的变化了。不过为了展示“诚意”、刺激市场,英特尔还重点推出了代号为“恶魔峡谷”的两款四核心产品,分别是Core i7-4790K以及Core i5-4690K。这两款处理器的特点在于采用更加成熟的22nm生产工艺,并且在处理器的顶盖与Die(处理器核心)之间采用了名为下一代聚合物散热材料的导热介质来增强热传导,并配备了更多的电容,使其具备更好的高频工作稳定性,更强的超频能力,成为当前游戏性能非常强劲的处理器产品。

值得一提的是,英特尔还为低端入门级市场推出了一款采用Haswell Refresh核心,颇具吸引力的奔腾纪念版处理器一Pentium G3258。虽然它的默认频率较低,仅有3.2GHz,但它却具备高端K系解锁版处理器的特性一可提升倍频。因此凭借其22nm生产工艺,这款双核心处理器具备很强的超频能力,可在风冷环境下轻松超频到4.2~4.5GHz,其超频后的性能可与酷睿i3匹敌,而价格却不到500元。

Core i7 5960X处理器架构图,其晶体管数量达到26亿个,核心面积为17.6mm×20.2mm。
Core i7 5960X处理器架构图,其晶体管数量达到26亿个,核心面积为17.6mm×20.2mm。

为未来做准备 强多核心怪兽问世

从软件端来看,随着技术的发展,并行化游戏程序设计是未来的一个趋势;而从硬件端来看,无论是移动平台处理器还是台式机处理器,多核心设计也是一个必然方向。因此尽管Core i7 4790K是目前为强大的游戏处理器,但英特尔并不满足于它的四核心设计,英特尔在今年下半年发布了新一代至尊版处理器一Haswell-E。从技术角度来看,Haswell-E架构的处理器核心技术和之前几代至尊系列产品有比较大的变化,而与它当前的Haswell主流处理器没有太大区别(除了核心数量)。其核心从Sandy Bridge、Ivy Bridge进化为Haswell。因此较以往至尊版处理器,它拥有更高的同频处理器性能,同时通过更加成熟的22nm生产工艺,其TDP也得到了有效控制,这也使得英特尔能够在Haswwell-E上推出首款消费级8核心16线程处理器一Core i7 5960X,它的TDP热设计功耗只有约140W,仅比上一代Ivy Bridge-E处理器中的旗舰级6核心产品Core i7 4960X高10W。

从低到高 为游戏全面进化的处理器

可以看到,在2014年,两大处理器厂商均为游戏玩家交上了一份让人满意的答卷一从主流到高端,各款处理器新品都在技术、性能上做出了一定的改进与加强,唯一有所不足的是处理器运算核心技术进步不大。不过从业内新消息来看,在2015年14nm工艺会投入使用。架构、工艺双重升级的英特尔Broadwell处理器将正式上市,首款支持DDR4内存的Skylake-S主流处理器也有可亮相的可能。同时,AMD方面则会在继压路机核心之后,推出采用新一代挖掘机架构CPU核心、整合GCN 1.2显示核心的Carrizo APU,显然2015年的CPU市场还会为游戏玩家带来更多的惊喜。

改善游戏体验的利器 2014年固态硬盘技术及产品回顾

2014年固态硬盘的发展可谓红火异常,借助天生在随机小文件读写速度上的优势,除了在系统启动、日常应用中表现出超高的启动速度外,在游戏玩家看来,固态硬盘对游戏娱乐的助力也是极为明显的。一款好的固态硬盘能极为有效地降低游戏启动时间、缩减游戏地图切换时间并大程度地保证游戏全程的流畅性,这是机械硬盘难以企及的。而在2014年,固态硬盘技术得到了进一步发展,价格大幅度降低,销量明显增长,堪称2014年热门的IT配件之一。

全面引入缓存技术  闪迪至尊高速2代固态硬盘

受限于主控规格、颗粒配置,入门级固态硬盘的性能尽管较机械硬盘有一定优势,但与中高端固态硬盘产品相比还是有比较明显的差距。如何在成本有限的条件下,让产品拥有更强的游戏性能?一些固态硬盘厂商通过采用非易失性写入缓存技术,有效提升了入门级固态硬盘的性能。以闪迪至尊高速2代固态硬盘为例,这款产品定位于入门级,采用19nm TLC颗粒,以及Marvell四通道主控芯片。从规格配置上来看,并不惊人,但它采用的nCache 2.0缓存技术却令其性能有了不小的提升。

闪迪至尊高速2代固态硬盘
闪迪至尊高速2代固态硬盘

该技术预留了一部分闪存作为二级缓存,并将其设置为读写速度更快的SLC工作模式,从而可以让这部分TLC颗粒具备超强的写入性能。工作时,这部分TLC颗粒将充当固态硬盘的缓存,所有数据将优先写入到这部分缓存上,当固态硬盘闲置时,再将数据从缓存上转移到固态硬盘中。从Anvil's 固态硬盘 Benchmark基准测试来看,其452.7MB/s的连续写入速度突破、33.74MB/s的随机4KB读取速度,以及高达4679.53的总评分数显示出它的测试成绩已可与闪迪Extreme Ⅱ 240GB这样配备Marvell 8通道主控、MLC颗粒的产品匹敌。而在实际游戏体验中,这款固态硬盘在《坦克世界》、《战机世界》、《看门狗》的游戏启动时间也分别只有13.1s、7.9s、16.6s,与高性能8通道MLC固态硬盘相当。

同时,闪迪还为这款固态硬盘配备了固态硬盘仪表盘工具软件。就像英特尔固态硬盘自带的固态硬盘Tool Box工具软件一样,它不仅具备温度、寿命、容量等基本的监控功能,还拥有手动Trim、固件升级、安全擦除等诸多功能,使得固态硬盘在长时间使用后,用户也可以轻松地对固态硬盘进行维护,将性能恢复至初始状态。

价格大幅下降 固态硬盘成为游戏玩家首选

和所有的硅芯片产品一样,固态硬盘的成本也受制于工艺本身。更先进的工艺能显著缩小闪存颗粒的面积,从而在同样尺寸的晶圆上切割出更多的颗粒,成本自然也就降低了。2014年,闪存颗粒的工艺从之前流行的25nm、24nm等级全面进入了20nm、19nm甚至16nm等级。全新的工艺带来了固态硬盘生产成本的大幅度降低,固态硬盘价格更是一路走低。在2013年中期,一款128GB的固态硬盘价格大约在700元至800元之间,240GB的产品价格往往在1200元以上到1500元,512GB的产品价格更是达到了3000元左右。但是到了2014年中后期,固态硬盘价格一路狂跌后,128GB的固态硬盘价格甚至只有不到400元,256GB(240GB)产品的价格低下探至599元,512GB的产品价格跌至1500元以内,几乎都跌至去年的一半甚至更低。固态硬盘价格的大幅度下跌,使得玩家们在选购固态硬盘产品时更期待一步到位选择大容量产品,用固态硬盘做游戏盘的想法在今年成为流行趋势。2014年,一个很明显的变化就是玩家不但将操作系统装在固态硬盘上,也单独划分分区甚至单独购买固态硬盘为游戏所用。固态硬盘在游戏上的优势被更多玩家所体验到,口口相传又反过来进一步加速了固态硬盘的快速普及和发展。

在固态硬盘生产成本大幅下降的同时,其技术发展并没有因此而止步不前,一些新的技术与产品设计在主流固态硬盘上得到了应用,并让玩家获得了更好的体验。

PCI-E 固态硬盘发力  高速产品逐渐涌现

除了更先进的生产工艺,2014年固态硬盘还在接口技术上有所突破。随着使用PCI-E通道的M.2接口和SATA Express接口的主板的出现,特别是非公版M.2接口的问世(即使用CPU PCI-E通道的M.2接口),固态硬盘的速度终于不再受制于SATA 6Gb/s接口的600MB/s上限,而是高可以享受到高达4GB/s的传输带宽。

随之而来的是一批诸如三星S4LNO53X01、Marvell 88SS9183-BNP2等PCI-E主控的问世,并由此带来了像浦科特M6E、三星XP941这样的高性能PCI-E M.2固态硬盘,其大传输速度都接近甚至超过了1GB/s大关。

3D闪存颗粒问世  革命性变化正在酝酿

随着工艺接近物理极限以及固态硬盘本身对工艺的要求和限制,现在固态硬盘已经很难再容易地缩小制造工艺了。因此,平面上受到阻碍的固态硬盘开始考虑垂直化、多层化的发展方向。为此,在2014年三星研发出了采用3D堆叠式结构设计的闪存颗粒3D V-NAND。这种闪存颗粒采用垂直体系结构设计,通过3D堆叠技术可以实现多32层die堆叠,可以让单颗闪存颗粒容量达到大512GB。而其工艺上谈不上特别先进,甚至还在使用老旧的45nm级别,但是由于老工艺本身使得晶体管体积更大、距离更远,反而大幅度降低了干扰、增加了存储单元的寿命和读写次数。因此从长远来看,3D闪存技术具备大幅提升固态硬盘容量与寿命的潜力,是一项颇有前景的技术。

2014,固态硬盘和游戏共生共存

从2014年固态硬盘的发展情况来看,除了固态硬盘本身的技术进步带来的价格下跌外,游戏以及相关的应用对固态硬盘市场占有率提升带来的推动作用还是非常明显的。固态硬盘在游戏上能带来的改善是玩家可以直接感知的,很多玩家只要接触到了固态硬盘的优势后,就不愿意再回到机械硬盘时代了,甚至会将所有的游戏都存储至固态硬盘上。2015年,随着PCI-E 3.0标准的引入、3D堆叠式闪存技术的成熟,固态硬盘在速度、容量乃至寿命上都会有进一步提升,将带给玩家更多的优势和福利。

创意功能更实用 宇瞻AS710移动固态硬盘

凭借超强的随机读写性能,固态硬盘可以大幅缩短游戏的载入时间。但如果您想从同学或好友处那里拷贝一部游戏大作时,却仍然不得不依赖机械硬盘。毕竟目前绝大部分的移动硬盘仍内置的是机械硬盘,另一方面高性能、大容量的闪存盘的确可以提高传输速度,但其价格又非常昂贵。为此,宇瞻在今年为游戏玩家开发出了一个颇具创意的游戏存储设备一AS710移动固态硬盘。

宇瞻AS710移动固态硬盘
宇瞻AS710移动固态硬盘

与其他固态硬盘略有不同的是,这款产品除了SATA接口,它还在盘体的另一端设计了一个USB 3.0接口,因此用户既能将它连接在主板上作为PC内的硬盘使用,也能将它作为移动存储设备。其128GB产品的价格仅在450元左右,比很多高端闪存盘还要便宜。

性能上,宇瞻AS710的随机4KB读写速度在USB 3.0接口上分别可达15.79MB/s、27.2MB/s。而高端机械式移动硬盘的随机4KB读写速度仅有0.5MB/s、2.1MB/s;高端128GB闪存盘的随机4KB读写速度也分别只能达到11.27MB/s、8.25MB/s,固态硬盘主控带来的超强小文件读写性能可以大幅提升游戏文件的传输速度。此外这款固态硬盘也支持Windows 8的Windows To Go功能,可以通过USB接口载入您安装在固态硬盘中的操作系统。这样即便您到朋友家或出差需要使用别人的电脑时,那么无需重新安装,就可以通过这款固态硬盘进入自己熟悉的操作系统,快速玩到自己想玩的游戏。同时,固态硬盘上的SATA接口也让AS710在使用上更加灵活,如玩家为它在机箱上搭配抽取式硬盘盒,那么无需打开机箱侧板,只要按下盒子上的开关键,就能取出AS710。

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