现代的处理器设计，为何不能回到“低主频”时代

2004 年 10 月的一天，在美国佛罗里达举行的一场产业会议上，时任英特尔公司首席执行官贝瑞特曾单膝跪地、双手合十，以一种夸张又略带幽默的方式向消费者诚恳道歉。

而他道歉的原因则很简单，因为当时英特尔决定取消原定即将发布的、代号 "Tejas" 的 4GHz 奔腾 4 处理器。他们终于意识到，一味推高频率，并不总能带来更快的速度，相反超高主频设计给整套系统带来的功耗、散热，以及成本压力已经太大。当时的 Intel 产品路线，Tejas 据说原本会被作为究极奔腾 4，或奔腾 5 发布

是的，当时英特尔必须放弃超高主频道路，" 背叛 " 那些唯主频论消费者的期待，并去寻找全新的产品设计方向。而在真正的新品推出前，一次隆重且幽默的道歉显然是让公司摆脱尴尬，同时为新品吸引关注的一种巧妙方式。

(资料图片仅供参考)

当然，现在我们都知道，那时候以色列的海法团队已经成功重新挖掘出了奔腾 3 架构的潜力，推出了在移动设备上大放光彩的奔腾 M 处理器。于是在基于奔腾 M（或者说基于奔腾 3）进行技术创新后，便很快迎来了酷睿的时代。

在当时那个年代，消费者的确破除了 " 主频迷信 "

有意思的是，不知是英特尔方面从此对 " 超高主频 " 心有余悸，还是因为新的架构确实不擅长运行在太高的频率下，从 2003 年的初代奔腾 -M（0.9GHz）开始，一直到 2013 年的酷睿 i7-4790K。在这整整 10 年的时间里，英特尔的旗舰 CPU 主频一直都低于 4GHz，也就是低于那个从未发布的 " 究极奔腾 4" 处理器。

然而会有朋友因此就认为，奔腾 M、酷睿、酷睿 2、或酷睿 i 时代的处理器，在速度上比奔腾 4 慢吗？Tejas 处理器确实存在，据说它原本会是 7GHz 的单核设计、功耗高达 250W

很可能并不会有，因为所有的相关测试数据都表明，英特尔的新处理器架构确实做到了惊人的效率提升，它们完全可以用低得多的主频，跑出比奔腾 4 快好几倍的实际处理能力。从这一点来说，从 2003 年至 2013 年，英特尔始终没有超过 4GHz 的处理器主频设计反而就成为了一种正面的宣传，给消费者传达了 " 新架构更为高效，因此不再需要超高主频 " 的印象。

然而超高主频的处理器，如今似乎又回来了

正是由于我们三易生活熟稔这段历史，所以面对如今的台式机、笔记本电脑，甚至是智能手机和平板电脑里的 CPU、GPU 设计，才会多少感到有些不安。

正如大家所知的那样，最近这几年无论 PC、还是智能手机上的处理器，性能进步得确实都很快。

例如在 PC 上，非专业级的普通家用处理器核心数从 4 核、6 核、8 核，一路暴增到了 16 核、20 核、24 核，乃至 32 核，它们的主频也从 4GHz、4.2GHz 快速提升到了超过 5GHz，甚至即将超过 6GHz。特别是在 " 轻薄型笔记本电脑 " 上，三年前 4 核 8 线程曾经还是高端标配，可现在就已经变成了 14 核、20 线程。而在智能手机 SoC 上，虽然 8 核的 CPU 配置多年以来 " 雷打不动 "，但主频的快速拉升依然是不可忽视的现实。虽然 2020 年我们还曾觉得超过 3GHz 的 CPU 超大核主频简直不可思议，但到了 2023 年，一些 SoC 的 " 中核 " 都已经超过了 3GHz 的运行频率，甚至还有传言称下一代的手机 SoC 将直接升至 3.7GHz 的超高主频。

即便是在现代的架构上，高主频同样也带来了高发热

那么问题就来了，如此高的主频，是否真的让这些最新的处理器变得更快了呢？老实说，这个问题其实需要分不同的层面来看待。

首先，如果只看跑分，或者是只看满负载、且散热良好前提下的极限性能，那么现代这些主频更高的 CPU 设计，确实可以提供更高的极限性能。

但在这个基础上想必许多朋友可能已经注意到，这些新款 CPU 的功耗、发热在客观上其实也越来越厉害。事实上，无论是如今那些 120W（峰值功耗）的移动 CPU，还是 254W（典型 TDP）的桌面 CPU，它们都比当年最热、最耗电的奔腾 4（也才 90W 出头）更热、更耗电了。更不要说在智能手机里，现在旗舰机型 VC 均热板的设计已经越来越复杂、电池容量和快充功率也做越做越大。这些实际上都表明，如今的 SoC 在性能显著升高之余，其实很难说没有以更高的峰值功耗来作为代价。

真的需要越来越高的处理器频率吗

请注意，我们一直在强调 " 峰值功耗 " 这个概念。因为到了典型使用场景里，这些最新架构、主频更高的 CPU，大概率其实是跑不到它们那个高发热、高功耗的最高主频上的。

特别是在笔记本电脑和智能手机里，厂商们为了更好的综合表现，往往都会刻意通过调度策略，让 CPU 在大多数时间都恰好只运行在它们能效比最高的一段主频范围上。更有趣的是，那些总体性能更高的 CPU 反而大多采用低主频、大缓存、超多核设计

但是这样一来，一个问题自然也就产生了，既然更高的主频还是会大幅增加功耗，那么厂商们为什么不干脆放弃掉那部分会导致功耗猛涨的频率范围，只让 CPU 运行在一个能效比始终最佳的主频上。就像十多年前那样，大胆放弃对 " 高主频 " 的追求，而单纯将半导体技术所带来的增益，用于更高效的架构、更大的缓存呢？

【本文图片来自网络】

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