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额……老铁们，我图吧老捡垃圾的了。最近恰逢国产芯片工艺突破，麒麟9000S国产N+1工艺芯片发布（介于7-8nm之间），简单测下国产X86在22nm底发布的最新产品KX6000G对标的英特尔ATOM产品频率性能功耗关系测定能效曲线 视频：INTEL N4100 小核心CPU频率性能功耗关系测试（最后的ATOM高能效比架构） BV1Yz4y1K7LG Atom这个产品线从45nm初代出现之后，直到22nm是TIKTOK发展模式，初代ATOM不支持乱序执行是非常原始落后的小核心X86处理器，类似威盛的C7M只是工艺先进频率高一些，依然存在南北桥结构，到32nm换了一代制程但是性能依然感人延迟很高WIN7加了固态都卡。 而到了22nm时代2013年4月Bay Trail Silvermont架构支持乱序执行取消了南北桥结构集显芯片组进核心形成SOC，虽然此时的原生四核是双核为一簇的设计但是性能达到了可用的水平。像J1900这种东西甚至现在都没有停产，图吧垃圾佬依然在用J1900拉各种负载甚至还能整活，俗称J1900大拖车。
这里咱发现上期【图吧杂谈】关于麒麟9000S可能支持超线程原因分析 咱雀食说错了点事， ATOM只有silvermont-Airmont（baytrail-cherrytrail）是双发射乱序执行，后面都是三发射，tremont改为双三发射，之前的顺序应该是双发射。 然后到了14nm时代之后英特尔在大核就开始挤牙膏，工艺和架构都没法动了，ATOM产品线到了14nm也变成了cherrytrail之后卡工艺没法tiktok的水平了，Slivermont到Airmont时候ROB增加了三分之一，DTLB翻倍，ApolloLake又很多TLB翻倍了，多了不少新特性，Airmont到goldmont（ApolloLake）而言，整数除法器进步最大，X87浮点没啥变化。SSE4部分指令提升不小。ISA优化不少。
16年发布17年大量出货的APOLLOLAKE给垃圾佬感觉只是原来的2W SDP ATOM改了名之后解锁了功耗变成4W SDP 6W TDP，核显从GEN8换成了GEN9的HD500性能大幅提升驱动至今有更新支持，实际上架构多少还是变了点的但流水线级数和小核心低功耗的定位没变。但是到了这一代芯片本身却拉了出现了变砖门，四核产品中除了N3450无一幸免，所以垃圾佬捡垃圾上了很长时间的300块钱的N3450笔记本寨本，用起来说实在的还行，核显支持常见视频编码格式的硬解可以当HTPC看4K，就是不支持WIN7只能WIN10有些不爽。
到了7年底发布的N4100这代INTEL给功耗进一步放开SDP达到了4.6W，核显换成了UHD630同代的UHD600，然后把双核为一簇的设计（英特尔叫CMP，之前N3350 J1800这种双核产品就是屏蔽一组CMP实现的双核）改成四核了，取消了双核共享1M L2的设计换成了四核共享4M的L2，这样双核产品就只需要关CPU核心不是关整个簇不会少L2影响二级缓存容量了，CPU本身的架构看命名也知道没怎么变（Goldmont→Goldmont Plus）。
其实这时候用起来已经和N3450看不出来什么区别了，毕竟频率架构工艺功耗都没怎么变。主要还是解决这个APOLLOLAKE的变砖门的可能更大一些，不用买带E的J3455E了。 19年底ATOM发布了一个refresh给频率拉倒了最高2.6G，远高于N3450的2.2G了。这也是最后一代ATOM原生低功耗高能效架构产品了，但是目前没看到什么大量便宜的垃圾货源。再往后英特尔就换架构了加长了流水线增加发射核心不再那么低功耗开始偏向大小核的性能取向了。倒是N5100 N5095这种现在能看到便宜货源，就很奇怪。可能N4120没产那么多吧。 这里各位不要过于相信英特尔官方标称的TDP，其实无论是N4100还是J4125解锁完功耗之后最高都可以跑在15W上，Z8300可以解锁4W TDP到10W，N3450可以解锁6W TDP到15W，英特尔的看人下菜碟功耗控制的传统艺能古来有之。
这里垃圾佬用来跑测试的N4100小主机是21年底出现在鱼上有大量货源的小黑盒子，类似NUC的定位，支持NVME支持TYPEC供电自带风冷可以改EMMC自带英特尔无线网卡支持蓝牙内置读卡器USB3.0双HDMI有线网卡的机器。考虑到垃圾佬19年开始才捡得起N3450的寨本这个玩意21年卖500包邮算不上贵。实测从NVME可以直接加独显而且不影响集显使用。
这个机器功耗不算高，平时咱用来挂机上传下载挂移动硬盘做NAS一点问题没有（本机自带的SATA接口得改线而且外壳体积受限无法容纳哪怕2.5寸机械盘所以选择了外接，算上TYPEC最多可以有5路USB接口）
咱这次测的机器是这样的配置：致钛PC005 512G、板载内存（LPDDR4 2133） 测试电源倍思氮化镓GAN3 LITE 67W+12V PD激活线，主机型号ProX1，主板N41-H N4100 8GB+0GB 无EMMC 通过直接测量12V电源输出/主板输入得到整机功耗，不需要计算电源效率。
通过throttlestop可以手动拉倍频精确调整频率精度为1倍频（100Mhz），这里我们只取了几个点：
简单取了400 800（最低待机频率） 1100（默频）1600 2000 2300 2400几个频率。 其中除手动调整外无法通过正常途径降频至400Mhz，默认最低待机频率为800Mhz，通过软件可以直接调整倍频精度100MHZ，N4100全核最高实际只能2.3G，2.4G只是标称最大睿频。但关闭调频软件后目击CPUz显示2450Mhz瞬间。
本期跑分撞墙前已解锁CPU功耗墙至15W 跑分过程中象棋全程/CPUz全核短暂2.3G后卡功耗墙实际运行频率2.2G，如果CPU卡6-9W功耗墙的话频率通常会降到1500-1600，解锁10W基本能跑满单U（CPU/GPU）
结论：待机功耗主要集中在GPU（GT）和UNCORE部分，CPU功耗很低（根据系统统计功耗），GPU规模12EU 700Mhz 48SP，性能为兆芯C1080/格兰菲1020一半，待机功耗5W，待机频率无法显示。 测试结果发现这个CPU从空载到满载的功耗变化也就14W那样吧，最佳能效频率在1.6G附近，说明ATOM在14nm时代依然是短流水线不适合拉高频的架构。即使解锁功耗也是一样。这点和兆芯的KX5000以后的15级流水线产品相当，最佳能效点并不在2.0G以上
（VIA C7M也是不支持乱序执行，16级流水线1.6G功耗最低能压7W IBM 90nm SOI工艺，到2.0G就15W多了，到了CNR ZX-C4600/VIA C4650已经到了20级流水线，最佳能效点就已经测不到了，2.0G主频的U能效曲线直到最高主频一直在上升） 类似CORE在刚从PM时代转进双核的65-45nm时代流水线级数也是很少的，14-16级，当时CPU的主频尤其是笔记本也是在2.0G上下的，说明短流水线的CPU的频率雀食不太容易拉起来即使有工艺优势。 N4100的CPU部分能效很高，最佳能效频率在1.6G附近，象棋最高能效可达近0.9倍/W，是兆芯KX6000没有G的二倍。但是GPU怎么看都非常的拉，待机日常5W显示功耗，拉满之后比CPU费电性能还不怎么样。
KX6000G根据官网说明处理器能效比提升60%，集显性能提升至4倍，芯片待机功耗降低50%，能效控制表现出色，可显著提升产品的用户体验，这点咱作为N4100用户还是能理解的：
虽然看跑分CPU部分能效很高基本上就是过去ATOM 2W SDP的核心的小改升级版，但是实际体验游戏测试发现这个U果然还是卡GPU性能，即使解锁了15W的功耗墙降分降渲染精度（720P 0.6渲染精度看着都糊）依然卡GPU性能，UHD600时刻处于满载状态而CPU占用不到50%。 理论上这种问题加个独显就能解决，实际上把NVME固态拆了换成PCIE显卡转接座应该能解决这个问题，之前咱也实测过用这玩意外接显卡的效果相当不错和KX6640MA的笔记本差不多甚至因为UHD600也不耽误用所以还能支持P106这种3D加速卡，比如部分N4100+MX150笔记本甚至有成品，但是作为SOC嵌入式产品最好的解决办法还是升级GPU给核显的水平直接提高。 根据已知的跑分数据兆芯KX6000G的GPU性能是N4100搭载的UHD600的二倍以上，而且由于规模较小没有12EU这么高的规模所以待机功耗较低GPU部分能效更好（C1080只有2CU，纯靠GPU架构先进提高性能）。所以这个改进的思路还是正确的，低功耗SOC嵌入式产品如果是工控无所谓，给个人用户使用还是得看GPU性能，CPU可以弱一点能效差一点，高于一定的上限达到最低可用标准就可以了。GPU卡了是真卡了，没有用户会给笔记本日常拆无线网卡改独显的，使用体验很大程度上还得看核显本身的水平。 虽然N4100看起来CPU能效更高一些但是不支持WIN7是硬伤，系统待机功耗高很可能和WIN10即使是LTSC后台占用过高有关，即使开了WUB禁用Windows系统更新也是一样。所以作为一款产品来说垃圾佬并没有使用国产时那么满意，毕竟相当于被强迫使用WIN10而不是可以选择了。因此还是期待一下国产小核心高能效嵌入式SOC产品的体验吧。 谢谢朋友们！ |
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