加拿大28在线:笔记本的逆袭:什么样的笔记本才能替代台式机?

编辑:凯恩/2018-11-17 23:35

  如今的笔记本已经占据全球PC销量的大半江山,而更多用户也将小巧便携的它作为了家庭PC的首选。不过,在选购笔记本之前,你有没有想过一个问题:如今笔记本的性能和台式机相比到底还有多大的差距,什么样的笔记本才有取代台式机的资质?

  台式机拥有宽裕的内部空间,可以容纳夸张的散热器和超长显卡(图1,图2),所以它所能释放的性能动力,绝对不是处于“蜗居”环境下的笔记本可以比拟的。这,是所有地球人都知道的共识。

  但是,随着移动处理器和移动显卡技术的不断革新,笔记本和PC之间的差距也在逐年缩减。如果我们可以准确把脉二者之间的性能差异,无疑会对日后的“投资”(选购哪类产品)大有裨益。

  身材的不对等导致笔记本不如台式机,这只是表面现象。真正让二者之间存在性能鸿沟的罪魁祸首,则是一个名为TDP的参数。因此, TDP的真实含义就成为了贯穿本章节的最关键线索。

  在很多人的潜意识里,TDP就等于功耗(功率),它代表芯片运营中所消耗的电能(电流×电压),TDP越高代表越费电。如果你也是这么理解TDP,那就未免显得太过“想当然”了。实际上,TDP是一个非常有技术含量的参数,它远没有“功耗”这么“肤浅”。

  TDP的全称是“Thermal Design Power”,翻译过来就是“热功耗设计”,它和传统意义上的功耗没有“半毛钱关系”。无论是处理器还是显卡,它们全速工作时的功耗(耗电量)往往都远低于TDP的标称值(加压超频后则可能达到或超过TDP)。

  我们都知道,处理器在运行中会因电流热效应以及其他形式产生热能,这部分热量需要借助外界手段吸收,硅晶元才不会因温度过高而损毁。

  而TDP,就是芯片厂商(如Intel、AMD)提出的一项用于给散热器厂商做参考设计的参数指标(图3),它的数值代表着芯片在最糟糕、最坏情况下产生的热能(单位为瓦W),散热解决方案的设计必须足以“”与TDP等量的热能。

  因此,TDP越高,只是代表了该处理器全速工作时的发热量越大。TDP就是一个参考建议,是为了更加合理的选择匹配的散热方案。如果散热方不能稳定吸收并消散处理器所产生的热能,此时处理器轻则出现降频问题,重则导致处理器损毁;如果散热方案散热效率的远远超过处理器对应的TDP热能,则意味着资源浪费(图4)。

  如果大家细心观察,会发现很多散热器的宣传页面都带有“TDP”的标识,代表该产品可完美驾驭不高于这个TDP数值的处理器。比如,图5中的超频三黄海冷静+支持最大120W TDP的处理器,那就可以放心搭配AMD FX-8300(95W TDP)这个级别的处理器,但却不适合FX-8350(125W TDP)。此外,如果你有对FX-8300超频的需求,这款散热器的冗余空间并不够大,需要搭配最好支持150W TDP的散热器。

  看到这里,可能有些读者心里已经有些着急了:这篇文章不是要将笔记本和台式机性能的差距吗?为什么拿出这么大的篇幅将TDP背后的原理呢?

  考虑到AMD在笔记本领域属于绝对的小众存在,与台式机对比的意义不大,所以下文我们主要以英特尔平台为主,探讨下笔记本和台式机平台的差异。

  和台式机相比,笔记本散热模块绝对可用“寒酸”形容:散热片(覆盖在处理器上)+热管+散热鳍片+散热风扇(图6),大家能比的无非是热管直径和数量、散热鳍片材质(铝或铜)、风扇尺寸和转速,好一些的产品会选用双风扇结构(图7)。问题是,这些散热模块通常还得和独立显卡芯片“共享”,真正由处理器控制的散热资源着实有限。

  在台式机领域,Skylake六代酷睿的TDP起步就是51W(i3),i5和i7的TDP为65W,那些后缀带K支持超频的型号更是达到了91W(图8)。如此高的热能,对笔记本寒酸的散热模块而言太过恐怖。因此,英特尔唯有降低笔记本处理器TDP的一条出路可走,而降低TDP的手段也是非常地“简单粗暴”:削减内部晶体管数量、降低频率。

  我们都知道,在核芯架构相同的基础上,晶体管数量越多,主频越高就意味着更强性能。为了将Skylake处理器塞进笔记本,英特尔将它们的TDP降低到了35W/45W(H系列)(图9)和15W(U系列)两个档次,其中前者适用与相对厚实的传统笔记本,后者则是超薄本的绝配。

  Skylake移动版处理器还包含28W的版本,比如i7-6557U和i5-6267U,它们的CPU性能和15W TDP的U系列处理器持平,最大特色是集成了性能更强的Iris 550核芯显卡,相当于用额外的13W TDP换取了在3D图形方面的提升。这种处理器最适合NUC这种没有空间安装显卡的迷你PC,或是为超薄型笔记本提升游戏动力所用。由于该系列移动处理器比较小众,所以在这里我们就不多加赘述了。

  通过表1的测试成绩对比可见,在笔记本处理器中,i7-6500U(15W)的性能仅仅和i3-6100H(35W)相当,这也是CFan为什么一直不推荐游戏本以U系列处理器做中高端独显搭档的原因:孱弱的CPU会拖累显卡性能的发挥。此外,笔记本的i5-6300HQ虽然具备核心数量上的优势,但它的实际性能却只有台式机领域双核i3-6100的水准,而i7-6700HQ则和i5-6400相当。

  看到这里,我们不难得出如下结论:笔记本处理器不如台式机是必然的,其中U系列移动处理器根本搬不上台面,H系列移动处理器的i5等同台式i3,移动i7等于台式i5。总之,这个表现可以接受,毕竟时下DIY攒机的主力处理器还是以酷睿i5为主,而搭载i7-6700HQ处理器的笔记本很多只有5000元出头,性价比还是不错的。

  先别美呢,以上只是基于理论测试成绩的分析而来。在实际应用中,笔记本处理器存在很多隐患:当处理器温度过高时,睿频功能会失效,严重时还会触发降频。此外,当笔记本独立显卡温度过高时,也会拖累处理器降频(因为二者通常共用一个散热模组)(图10)。

  换句话说,笔记本处理器受制于散热,很难长时间工作在最高主频上。而台式机处理器只要散热风扇选得好,基本不存在降频的可能。上述问题对普通用户而言影响不大,但对那些从事视频编辑、图形设计的用户而言可就很重要了。要知道,某些设计软件渲染一张模型的时间可能就需要几个小时的时间,虽然i7-6700HQ和i5-6400性能接近,但前者在长时间的渲染过程中很难全速运行,而后者却可一直如“打鸡血”般全力以赴,最终的执行效率可能相差惊人。

  和处理器一样,NVIDIA的笔记本和台式机显卡虽然都属于Maxwell架构(图11),但考虑到笔记本散热设计的局限性,NVIDIA也对笔记本显卡进行了大刀阔斧的精简,最终将TDP全面控制到了100W以内。

  为了降低TDP,笔记本显卡无论是流处理器数量、纹理单元、光栅单元还是核心/显存频率都出现了明显的降低,最终导致台式GTX950显卡就能超越GTX965M,而GTX960就足以媲美GTX970M,GTX970优于GTX980M的局面(表2)。

  如果说TDP对处理器来说是散热参考设计的标准,在显卡领域,我们则可将TDP理解为一个触发GPU Boost技术的关键“阀值”。

  简单来说,NVIDIA Maxwell架构显卡都已支持GPU BOOST 2.0技术,它能根据GPU当前实时的TDP和温度动态调节频率。比如,在某些3D游戏中,当显卡驱动监测到GPU的实际功耗低于TDP阀值,那么GPU频率就会自动提升以便提升游戏性能(图12)。换句话说,显卡温度越低,Maxwell架构显卡越能运行在更高频率上,性能也就越强。

  因此,台式显卡由于散热模块更可控(图13),加拿大28在线。所以更有机会触发GPU BOOST的超频机制。反观笔记本显卡,如果显卡温度受到了处理器发热的拖累,显卡频率也会随之降低而影响性能(图14)。因此,在实际的长时间游戏运行中,笔记本和台式显卡之间的差距也还会略有增加。

  图14 :笔记本最合理的散热设计,应该是处理器和显卡的散热模块分开,独享各自的热管、风扇和散热鳍片

  随着14nm工艺和Skylake架构的普及,我们惊喜的发现笔记本和台式机处理器之间的性能比以前拉近了很多。这很好理解:台式机处理器的TDP逐年降低,而笔记本领域则一直都保留着45W左右的高端产品线,TDP的差距小了,性能差自然也就近了。此外,NVIDIA从GeForce 900M系列移动显卡开始也缩短了和台式显卡之间的距离(图15),GTX980M至少有了次旗舰GTX970的性能就足以说明问题。

  如今的笔记本已经拥有了媲美台式机的资质。但是,这仅限于5000元~6000元这种中端价位的产品。比如,时下DIY一部i5-6400+GTX950的台式机(带显示器)的开销至少需要5000元以上,而一款配备i7-6700HQ+GTX965M独显的游戏本则不足6000元,两类产品的体验却大致相同(表3)。本期杂志后面的CFan教你选栏目有关于GTX965M笔记本的选购内容,感兴趣的读者可以翻阅查看。

  如果你的预算较少(低于4000元)或是预算较多(7000元之上),DIY出来的台式机与同价位笔记本的性能差距就会比较明显了。比如,7000元以上我们可以选择i7-6700K+GTX970的攒机方案,而同性能的笔记本至少需要12000元以上(图16);4000元我们可以轻松攒出i3-6100+GTX750Ti的台式机,而笔记本同价位最多的处理器则是i5-6200U+GT940M,二者的性能更是有着云泥之别。

  如今有不少游戏笔记本开始采用台式机处理器(如i7-6700K)和GTX980M移动显卡的搭配方案,已经抵消了两个平台之间CPU的性能差距,感兴趣的读者可以关注一下。

  总之,如果你仍然在笔记本或台式机之间犹豫,就需要根据自己的预算和需求选择最具性能价格比的方案了。不想花太多钱又想玩大型3D游戏,DIY攒机才是王道;预算不过万却想体验顶级性能,笔记本依旧无法满足你苛刻的要求。但是,如果你需要笔记本的便携属性,又希望它可以获得同价位台式机90%以上的性能,不足6000元的开销就能达成你的梦想。如果将时间拨转到2、3年前,5000元DIY出来的台式机就能PK掉万元的笔记本,这无疑是个令人欣喜的发展趋势。