揚棄 Tick-Tock 策略，14nm 製程第三回出征
Intel 於今天凌晨，正式解禁推出代號 Kaby Lake，第七代 Core 桌上型處理器暨平台。Kaby Lake 家族代號規則如同 Skylake 世代，桌上型產品完整代號為 Kaby Lake-S，至於 Kaby Lake-H、Kaby Lake-U、Kaby Lake-Y 屬於行動平台產品。伴隨推出的還有 200 系列晶片組，個人用桌上型產品包含 Z270、H270、B250 等款式，各家主機板廠的新產品從今天起陸續能購買到。
▲ Kaby Lake 家族分支與設定應用範疇對照表。
Kaby Lake-S 處理器規格配置並沒有多大異動，為首的是 Core i7-7700K 與 Core i5-7600K，這兩款不鎖倍頻產品。以 Core i7-7700K 為例，其時脈設定為基礎 4.2GHz、動態超頻 4.5GHz，被取代者 Core i6-6700K 則為基礎 4.0GHz、動態超頻 4.2GHz。參考下方概要規格表，可看出 Intel 同樣是增加倍頻來換取更多性能勝差，這點和最近幾代作法沒有什麼差別。
Intel 在 Haswell 世代曾以品牌 20 周年名義，推出不鎖倍頻的 Pentium G3258，Kaby Lake 世代再次出現這小確幸，推出系列等級高一階的 Core i3-7350K。它的出現是否有什麼特別意義，撰稿期間我們還沒有什麼頭緒，總之其時脈設定為 Core i3 系列當前最高，因應不鎖倍頻的必要性，TDP（Thermal Design Power，散熱設計功耗）由一般 51W 提高到 60W。
▲ 當前已揭露 Kaby Lake-S 處理器概要規格資訊表。
Kaby Lake-S 和 Skylake-S 兩者本質結構如出一轍，都是植基於 3D 電晶體、14nm 製程生產，因此如上圖所示，各系列產品 TDP 沒有什麼異動。處理器腳位頻繁更改，是 Intel 產品比較為人詬病的一點，這次仍然按兵不動。畢竟跨入 Skylake-S 世代才剛轉變了一次，Kaby Lake-S 沿襲至少兩代產品相容這傳統，沒讓 Skylake-S 世代製品瞬間成為孤兒。
處理器腳位維持 LGA 1151 規格，新舊平台之間具有向上、向下相容性，Kaby Lake-S 世代 200 系列晶片組，預設即向下相容 Skylake-S 處理器。反之，Skylake-S 世代 100 系列晶片組的主機板製品，更新 BIOS（需增加新處理器的微碼）之後也能夠使用 Kaby Lake-S 處理器。至於 Kaby Lake-S 到底有什麼不同，以下經由官方與第三方資料，讓我們試圖來挖掘之。
▲ 圖左 Core i7-7700K、圖右 Core i7-6700K：兩代同級產品正面外觀如出一轍。
▲ 圖左 Core i7-7700K、圖右 Core i7-6700K：兩代同級產品底部差異甚微。
核心架構異動甚微，內顯小改變反成為亮點
Intel 強調重點如下圖所示，但是並未詳加著墨到底有哪些轉變，我們另外經由第三方資料找出了點蛛絲馬跡。第一點是 x64 架構 x2APIC，Intel 強化了設計以提升效率等表現，第二點則是 XU/XS 模式 EPT 執行控制，這部分是和虛擬機器應用較有關聯。想當然耳，這些設計對玩家而言可能不大有吸引力，官方標榜超頻的感知電壓、頻率曲線，還有 AVX 偏移值設定會更讓人想要試試。
▲ Intel 所標榜 Kaby Lake-S 處理器暨平台效益。
▲ Intel 不忘強調超頻可玩性，新加入 AVX 偏移值設定選項。
Kaby Lake-S 所整併內顯為 Gen 9 架構，世代並未大躍進，如同前面處理器主要規格簡表所示，桌上型產品統一配備 HD Graphics 630。不過 Intel 官方所提供資料，並未包含 Graphics 630 所內建 EU（Execution Units，執行單元）數量，以及時脈設定等資訊。以下僅就第三方資料，來談一些影像輸出面向的議題，包含影像輸出解析度支援，以及影片硬體解碼加速等。
Intel 內顯核心採用 eDP 設計多時，其餘 HDMI、DVI 等訊號輸出，通常得由主機板廠商配置相對應規格的轉換器來提供。Skylake-S 世代即可支援 4K @ 60Hz 解析度訊號輸出，惟 HDMI 得看主機板廠商所採用轉換器規格而定，因此有不少產品是無法提供。Kaby Lake-S 同理，是否有 HDMI 2.0/a 由主機板廠商決定，若採用 HDMI 1.4 轉換器將受制於 4K @ 24Hz 輸出規格。
▲ Kaby Lake 內建顯示輸出架構圖。
▲ Kaby Lake 顯示輸出支援規格簡表。
因應 4K 解析度，以及相對應的 HEVC / VP9 影片壓縮格式興起，Intel 標榜納入支援已經有一段時間。但事實如同我們先前試驗所得結果，舊有的影片解碼硬體加速電路，並未支援 10bit 色彩深度影片。因此實際播放時，是基於 GPGPU（General Purpose Graphics Processing Unit，通用繪圖處理器）模式運作，故較為低階或行動處理器等產品，播放流暢度是不甚理想。
進入 Kaby Lake 世代，Intel 終於補強了這罩門，影片編、解碼硬體加速引擎，正式支援 HEVC 壓縮格式、10bit 色彩深度。另外一點和前述影像輸出有關，那就是 Kaby Lake 也將 HDCP（High-Bandwidth Digital Content Protection: 高頻寬數位內容保護）2.2 納入支援，這同樣是 4K 高畫質影片應用重要的一環，有些網路串流影音業者已經在先前導入應用。
▲ Kaby Lake 影片播放解碼支援規格。
▲ Kaby Lake 影片壓制編碼支援規格。
▲ Kaby Lake 各式顯示輸出 HDCP 支援狀態。
晶片組 PCIe 3.0 通道增加，主機板設計更具彈性
Kaby Lake-S 個人用晶片組，主要有 Z270、H270、B250 等 3 款，至於 Q270 和 Q250 是屬於商用電腦產品。關鍵功能性變動，在於所內建 PCIe 3.0 通道數量增加 4 條，其中性能主力 Z270 可彈性運用的總數來到 24 條。如此即便配置 2 組 M.2 再搭配 1 組 PCIe x4 插槽，全數安裝 PCIe 3.0 x4 固態硬碟使用，還剩餘 12 條通道資源，能讓主機板廠商盡情地堆疊其他功能用料。
▲ Kaby Lake-S 晶片組重點規格資訊。
以 Z270 為例來看，在 Flexible I/O 框架底下，其 PCIe 通道實際總數為 30 條，資源分配和 Z170 稍有差異。編號 7～14 的規劃和 Z170 一致，若主機板廠商沒將 USB 3.1 Gen 1 數量最大化，那麼即便配置 2 組乙太網路，至多還有 6 條通道可運用。編號 15～18 這個群組定義為第 1 組 PCI Storage RAID，其中 15 亦可為 SATA 0 或乙太網路，16 則亦可為 SATA 1，藉以提供 SATA 固態硬碟模組支援。
第 2 組 PCI Storage RAID 安排在 23～26，第 23、24 亦可為 SATA 4、5，其配置用意同第 1 個群組相同。至於額外增加 4 條通道編排在最後，獨立自主沒有和其他資源彈性調配，同時定義為第 3 組 PCI Storage RAID。換言之，Z270 是不難做到配備 2 組 M.2，再加上 1 組 PCIe x4 規格插槽，一口氣支援 3 組 PCIe 3.0 x4 固態硬碟的可能性，剩餘通道也夠廠商堆疊 USB 3.1 Gen 2 控制器等用料。
▲ Z270 晶片組 PCIe 通道配置圖。
▲ Z270 晶片組架構示意圖。
200 系列晶片組，特別是性能主力 Z270 這等級產品，改朝換代另外一大意義，在於新增支援 Optane Memory 應用。不過參照 Intel 之前的產品藍圖來看，Optane 實體產品推出時程都往後移，目前除了性能似乎無法達到 Intel 所宣稱極高表現，價格是否會親民我們也保守看待。因此它可否增加 200 系列晶片組的賣點，現在看來還是個未知數，或許等應用真正逐漸成形時，下一代平台也跟著登場了。
▲ Optane 的虛實仍是未知數，但是 200 系列晶片組將之列為訴求功能之一。
（下一頁還有：處理器運算性能測試）
本質運算性能提升有限，猶如架構壓榨的極致
▲ Intel 官方測試樣品依舊是提供最高階的 Core i7，Kaby Lake-S 是代為 Core i7-7700K。
Intel 官方所提供測試樣品為 Core i7-7700K，我們將之和被取代品 Core i7-6700K 一同比較，測試平台主機板為 Asus ROG Maximus IX Formula。我們讓 BIOS 盡可能維持預設值，只將 CPU Core Ratio 選項，由出廠預設 Pre All Core 調整至 Auto。至於散熱器則是沿用 Core i5-2500K 盒裝附屬品，所搭配記憶體為 Crucial DDR4-2400 16GB x 2（CT2K16G4DFD824A），並未加裝獨立顯示卡。
▲ CPU-Z 偵測資訊：現行版本已經能正確辨識 Core i7-7700K 規格。
基礎性能表現以 SiSoftware 所推出 Sandra 來當基準，下列圖表提供了性能增加幅度百分比數值，可以快速看出兩造差距。瀏覽前得留意處理器時脈差異，Core i7-7700K 基礎時脈高出 5％，動態超頻則是略多的 7.1％。毋須將 Core i7-6700K 超頻，只要比對脈差距與性能增加幅度，便可以輕鬆窺探出 Kaby Lake-S 蘊藏了什麼進化，性能提升幅度到底是如何。
就本質運算能力而言，Core i7-7700K 在算數處理器測試結果，勝差達到將近 10％ 之譜。其餘項目有高、有低，就總和而言是有拉開應有差距，甚至又再好上些許。有一點前面介紹沒有提到，那就是 Kaby Lake-S 所內建記憶體控制器，支援時脈提升至 DDR4-2400。由於 Skylake-S 使用原生 DDR4-2400 模組，無須超頻也能達成此時脈組態，因此我們沒有特意提及。
▲ Sandra 處理器基礎運算性能測試。
▲ Sandra、AIDA64 記憶體層面傳輸性能表現。
另外佐以幾項跑分與真實軟體測試結果來看，Cinebench 和 3D Particle Movement，無論多核心或單核心的測試結果，都有超越新舊世代產品的時脈差距幅度。而垂手可得的 7-Zip 測試所得壓縮評等，以及 WinRAR 基準測試結果，反而些微落後給 Core i7-6700K。至於其他幾個項目，勝差都有達到 7.1％ 或以上，雖然幅度不多但是至少有高出一丁點。
▲ 性能測試與真實軟體試驗結果。
7-Zip 測試字典檔大小 512MB。Capture NX-D 是將 50 張 D750 所拍攝 RAW（14bit，約 1.42GB）檔，批次轉換為 JPEG（降轉 1920 x 1280 解析度、96ppi、良好品質、85％ 壓縮比）。而 HandBrake 影片轉檔，是將 4K 解析度 HEVC 壓縮格式片（807MB、片長 2 分 11 秒、29.970FPS、 總流量 51.4Mbps），降轉為 Full HD 解析度、H.264 格式（其餘細部設定維持軟體預設值）。
（下一頁還有：內顯性能測試、總評）
內顯性能提升同樣有限，耗電量表現未有突破
▲ CPU-Z 偵測資訊：尚未能辨識出 HD Graphics 630 規格， 推出 EU（Execution Units，執行單元）數量仍為 24 個。
Kaby Lake-S 普遍內建 HD Grahpics 630 繪圖顯示單元，同樣先就 Sandra 測試結果來看，所得結果差距是不多，即使影片轉檔也沒有莫大差異。至於 3DMark 等其他基準測試結果同樣微妙，並未帶來預期中的有感提升幅度，那 3～4％ 有限的差異幾乎可以忽視之。在 Tick-Tock 鐘擺發展策略喊卡之後，Kaby Lake-S 相較於 Skylake-S，就測試數據來看確實相差甚微，算是架構極致精進的產物吧。
▲ Sandra 視訊相關測試結果。
▲ 內顯性能測試結果。
從通俗性能測試角度來看，Kaby Lake-S 並沒有帶來什麼驚喜，不像以往基於新增指令集等因素，能帶來少則 5％、多則 30％ 或以上的性能差距。可想而知，Core i7-7700K 就像是 Core i-6700K 倍頻增加版本，耗電量不減反增也無須感到意外。如下圖所示，我們經過反覆試驗、確認，Core i7-7700K 峰值耗電量比 Core i-6700K 高出不等幅度，不像以往反而可能略低些許。
▲ 測試平台耗電量觀測結果。
4K 影片硬體加速效率提升，低階產品獲益會較多
我們認為 Kaby Lake 最大亮點，或許可說是影片編、解碼硬體加速單元，為首的莫過於首度支援HEVC 10bit。其次是官方資料看似不明確的 VP9 支援性，藉由 DXVA Checker 輔助確認，同樣是一舉支援 10bit 色彩深度。4K 超高畫質影片隨著載體不同，壓縮格式將以 HEVC 或 VP9 為主，10bit 色彩深度是新主流標準，硬體加速電路支援與否，對觀賞體驗是有關鍵性影響。
有鑑於硬體層已經如實支援，我們直接攻頂使用 HEVC、10bit、HDR 這般高流量影片試驗之，播放期間的處理器使用率，以及時脈成了強烈對比。Core i7-7700K 啟用硬體加速後，使用率能驟降至 5％ 以下，時脈也只有在 2GHz 上下而已。反觀 Core i7-6700K 即便啟用硬體加速，處理器平均使用率仍然達 30～40％ 上下，而且時脈依舊逼近產品基礎設定值 4GHz。
這正好能夠證明，Intel 先前所標榜支援 HEVC 10bit，確實是以 GPGPU 模式運作，因此中低階產品大多無法流暢播放。當然了，玩家的系統普遍會裝配獨立顯示卡，像是 NVIDIA 前代產品就已經陸續納入硬體加速，Kaby Lake 這項進化或許會被忽視。我們認為最大受益者，無非是入門桌上型電腦，以及各式行動處理器應用產品，無須獨立顯示卡/晶片就能當 4K 影片播放機。
▲ DXVA Checker 偵測結果：上圖 Core i7-7700K、下圖 Core i7-6700K，後者硬體電路並未真正支援 HEVC 10bit，以及 VP9 解碼加速。
▲ PotPlayer 影片播放結果：上圖 Core i7-7700K、下圖 Core i7-6700K，影片格式為 HEVC、HDR、10bit 色彩深度、59.94FPS、總流量 75.8Mbps。
架構與製程壓榨到極致，隔代升級較為合適
基於 14nm 製程第三度推出產品，看來也沒新加入攸關運算性能的新指令集，帶來顯著、有感的提升。這讓 Kaby-Lake-S 有著 Skylake-S，或說 14nm 製程技術與其所延續核心架構，極致最佳化、壓榨性能的影子。唯一真正有感的提升，大概就是內建整合 HD Graphics 630 顯示單元的影片硬體加速，終於完整支援 HEVC、VP9 影片壓縮格式 10bit 色彩深度。
其餘亮點，或許是 200 系列晶片組，例如 PCIe 3.0 通道普遍額外增加 4 條，這對主機板廠商而言是利多。畢竟 PCIe 3.0 x4 固態硬碟蔚為未來主流，而 USB 3.1 Gen 2 也尚未整併進 PCH 晶片組，這些元素都需要大量 PCIe 通道。Kaby-Lake-S 到底有沒有吸引力？我們認為還是有，如同 Intel 近來的行銷策略，隔 2～3 代升級同時享有主機板附加新功能，會是較為合適的升級策略。
測試平台
- 主機板：Asus ROG Maximus IX Formula
- 記憶體：Crucial CT2K16G4DFD824A（DDR4-2400 16GB x 2）
- 系統碟：Plextor M6e 256GB
- 電源供應器：FSP PT-550M
- 作業系統：Microsoft Windows 10 Pro 64bit 中文版
廠商資訊
Intel http://www.intel.com.tw/content/www/tw/zh/homepage.html
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