英特尔性能优化解决方案研讨会纪行

——转载自等灯社用户Dark_Ge”
概要

承蒙厚爱，笔者有幸受到来自等灯社的邀请，参加于12月27日在深圳举办的英特尔性能优化解决方案研讨会。笔者对此深表感谢，同时也撰写下本文以记录此次研讨会中的收获与见解。在本文中，笔者将对研讨会的主要议题进行梳理，并向各位分享个人对于相关优化策略的思考与看法。

背景介绍:

自去年10月英特尔推出酷睿Ultra 200S系列处理器以来，由于处理器的架构更新和设计目标的调整，新系列处理器在某些应用场景，尤其是在一些特定游戏中的性能表现未能满足广大DIY玩家的预期，因而长期饱受非议。特别地，在一些当季热门游戏的测试环境下，该系列处理器未能明显超越前代产品和竞争对手，甚至在某些测试项目中出现性能下降的情况。

为了优化产品的性能表现以满足市场上广大玩家的期待，英特尔便筹备举行了本次性能优化解决方案研讨会，旨在通过技术手段对处理器进行性能调优，为用户提供更佳的体验。

本次会议的主题为“我们一起IPO”，“IPO”代表Intel Performance Optimization的缩写，即Intel性能调优。此外，“IPO”另一个更广为人知的含义为首次公开募股（Initial Public Offerings），意即公司通过证券交易所首次将它的股票卖给一般公众投资者的募集资金方式。会议以“IPO”为名也正好达成了一语双关。

会议分为上下两个半场，上午的内容主要涉及IPO相关概念的介绍以及与之匹配的实现和验证，而下半场的侧重点则集中在IPO成果展示以及对创新中心（即会议举办地，英特尔大湾区科技创新中心，笔者先前曾于23年撰写过创新中心的参观纪行，因此本文中将较少着墨于这块内容）解决方案的参观上。

概念解释:

在本次会议中，提出了并讨论了两个相关概念术语，即“IPO”和“沉浸式游戏”。本节将就这两个概念进行解释说明。

IPO:

IPO如前文中所述，代表Intel性能调优。其具体表现为一整套系统集成（System Integration，SI）式的性能调优方案。特别地，其通过对CPU和内存的出厂参数进行优化和调整，来实现游戏性能上的提升。为了确保这套方案的稳定性与可靠性，英特尔计划通过与主板、内存等合作伙伴进行协作，设计一套类似于INTEL EVO认证类似的认证体系。符合该体系认证的调优参数组合将被定义为IPO设置，拥有可信赖的稳定与可靠性。

图1展示了IPO在系统构成中的层级关系，可见其将基于BIOS层面进行参数调优。主板和内存厂商将借由一定的压力测试保证部件的散热供电可以匹配IPO的调教参数。有关IPO的详细参数设置的说明将在第4节中进行。

沉浸式游戏

沉浸式游戏，是指能为玩家提供一种仿佛亲身踏入游戏世界，以与现实世界相仿的方式接收并处理虚拟环境中的视觉及其他感官信息，营造出一种身临其境的感觉的游戏。

根据机核网的嘉宾介绍，符合沉浸式游戏定义的体验维度主要包含以下几个方面：

画面细腻

文化内核

美术沉淀

剧情动人

音乐效果

动作流畅

操作趣味

具体而言，动作游戏类的《黑神话：悟空》，开放世界类的《荒野大镖客：救赎》、《赛博朋克2077》等都是符合这一定义的游戏。

与之相对的，单纯以竞技为内核的《CS2》、《英雄联盟》等则在此标准下被定义为非沉浸式游戏。此类游戏的特点主要展现在它们对游戏的画质和特效要求很低，以追求更高的游戏帧数为主。

过去，我们用3A游戏对符合游戏行业最高制作标准的游戏进行定义，但3A游戏并不统一或者明确的模糊的定义标准使得广大玩家对这些能给玩家带来高级感官享受的游戏的分类各不相同。3A既可以指耗费大量的金钱（A lot of money）、大量的资源（A lot of resources）、大量的时间（A lot of time）制作出的游戏1，亦可以指高成本、高体量、高质量的游戏2。 “沉浸式游戏这一概念的提出，解决了市场和玩家对于定义此类游戏时所遇到的困境。

为了实现玩家对于沉浸式游戏的体验，玩家的个人电脑需要尽可能贴近以下要求：2K乃至4K的高屏幕分辫率

支持HDR的miniLED、OLED的高对比度显示器

足以负担画面渲染开销的显卡

合适但具有性价比的CPU

高品质的声音输出系统

可见，为了满足沉浸式游戏体验的需求，玩家对个人电脑的配置需求不再单纯局限于CPU或者显卡这些电脑内部配件，更需要将显示器、音响设备等外设考虑其中。

IPO参数:

设置IPO参数设置主要涉及以下三个方面：

· SOC性能调整

· 内存性能调整

· 英特尔APO由于英特尔APO属于系统应用级的优化应用，因此本文中将略过对于这一块的介绍

SOC性能调整

总览酷睿ULTRA 200S系列处理器的模块设计如图2所示，分为Compute Die, IOE Die, SOC Die和Graphic Die。各模块均可支持超频操作。

Compute Die：即计算核心所在的模块，可以调整P/E核、缓存和环形总线来进行超频。

D2D：D2D控制模块与模块间的通信，影响相关带宽、延迟。

SAF/NGU：SAF为System Agent Fabric，即系统代理总线，负责内存与计算核心间的调度。NGU为Next Generation Uncore，即新一代非核心，负责片上网络（Network on Chip， NOC）的调度，与SAF同为负责不同芯片模块间的通信控制。

SOC各模块中，超频D2D和SAF/NGU模块将提升系统资源调度能力（带宽/延迟）以提升与内存间的通信性能，因此这两块是SOC性能调整的主要目的

4.1.2 域电源控制图3展示了ArrowLake-S架构中每个域的供电控制设计。

其中，VCCCORE、VCCSA、VDD2、VNNAON对于超频的影响最为显著，因此这四项是IPO方案所要调整的核心电压。

VCCCORE：提供集成的电压稳定器（即DLVR），为每个核心和RING总线供电

VCCSA：为SOC中的多数模块供电，尤其是内存控制器和NOC总线

VDD2：为除中等程度内存超频外的一切单元供电VNNAON：为多个单元供电，与NOC总线和D2D模块高度关联

4.1.3 IPO推荐

设置根据英特尔工程师介绍，目前确定的IPO设置方案如下所示。

BIOS中：VCCIA High voltage mode 850mV-2.1V[0.495-1.77V]

NGU setting→overclocking lock: disable

TVB: disable

电压设置：P Core: <1.4V

E Core: <1.25V

VCCSA: <1.25V

VDD2: <1.4V

VNNAON: 默认以285K为例，目标要达到的性能指标为：

P Core: 1Bin

E Core: 3-5Bins

RING BUS: 1-2Bins

D2D: 3.2G以上

NGU: 3.2G以上内存性能调整关键主时序

内存性能调整

关键主时序JESD79-5C.01_v1.31中扩展了DDR5标准时序的参数定义至8800MT，四项关键主时序tAA、tRCD、tRP、tRAS的标准如图4、图5所示。

tAA（即CL）：从内存控制器发出读取命令到数据真正可用的时间（以时钟周期为单位）。tAA直接影响内存的读取性能，较低的 tAA 值意味着更快的读取速度。

tRCD：从激活行地址（RAS）到访问列地址（CAS）之间的延迟时间（以时钟周期为单位）。tRCD 决定了内存从选择行到选择列的时间间隔，较低的 tRCD 可以加快内存访问速度。

tRP：关闭当前行并准备激活下一行所需的时间（以时钟周期为单位）。tRP 影响内存切换行的速度，较低的 tRP 可以提高内存的响应速度。

tRAS：行地址激活后，必须保持打开状态的最短时间（以时钟周期为单位）。tRAS 决定了行地址激活后可以保持打开的时间，较低的 tRAS 可以提高内存的响应速度。

关键第二时序

在IPO设置中，除去核心的四项主时序外，还涵盖了以下几项第二时序。它们亦是影响内存通信性能的关键参数。

tREFI：内存刷新命令之间的时间间隔（以时钟周期为单位）。tREFI 决定了内存刷新的频率。较高的 tREFI 值会减少刷新频率，从而提高性能。

tRFC：完成一次完整刷新操作所需的时间（以时钟周期为单位）。tRFC 决定了内存刷新操作的总时间。较低的 tRFC 值可以提高内存刷新频率，进而性能。

tWR：从写入操作完成到预充电（Precharge）命令可以发出之间的时间（以时钟周期为单位）。tWR 确保写入操作的数据能够正确写入内存单元。较低的 tWR 值可以提高性能。

tRTP：从读取操作完成到预充电（Precharge）命令可以发出之间的时间（以时钟周期为单位）。tRTP 确保读取操作完成后，内存可以正确关闭当前行。较低的 tRTP 值可以提高性能。

tRRD：激活不同行地址之间的最小时间间隔（以时钟周期为单位）。tRRD 决定了内存切换行的速度。较低的 tRRD 值可以提高性能。

tCWL：从写入命令发出到数据开始写入内存单元的时间（以时钟周期为单位）。

tCWL 是写入操作的核心延迟参数。较低的 tCWL 值可以提高写入性能。tCWL数值上为CL-2，即写延迟WL=读延迟RL-2.

特别的，tRFC2非常关键。它主要用于控制内存刷新周期的第二部分，即进行中等规模（多个Bank）的刷新操作。同tRFC，设置较高的值也可以提高内存的读写性能。因此，tRFC与tREFI成为了IPO调整设置中最关键的第二时序项。

4.2.3 IPO设定范例

如图6所示，以285K平台+ROG Z890 APEX主板配合海力士A-Die为例，8000MT频率下，IPO设定的tRAS值为126，tRFC为550，tRFCsb为520，tREFI为131071。

在AIDA64 v7.30.6900的内存读写测试中，Read、Write、Copy都在120GB/s左右，延迟控制在75纳秒上下，达到了预期的性能标的。

IPO成果展示

根据现场测试机验证结果显示，经过应用IPO后的265K在无畏契约靶场场景中，平均帧可以来到1000帧左右，而1%low帧也可以稳定在660帧以上，领先同配置的7800X3D约20%。

据与会嘉宾分享，在网吧进行小规模IPO应用测试后发现，无论是14600KF还是265K，在主流电竞游戏1%low帧的表现上都能有至少约20%的提升，持平或超越同配置的7800X3D，优化效果非常显著。这点也与现场实际实验的结果相符。图7展示了各游戏和配置的具体表现数据。

个人思考与看法

从这次会议上提出的两个新概念不难看出英特尔想要弥补酷睿ULTRA 200S系列处理器性能有所欠缺的良苦用心。尽管“沉浸式游戏”概念在一定程度上填补了游戏行业对最高标准游戏定义的空白，明确了此类游戏应具备的要素，并提高了分类的准确性；而IPO设置也能够为处理器带来显著的性能提升，但这些概念背后仍有一些细节需要进一步完善和细化才能博得广大消费者的理解和认可。

6.1 关于沉浸式游戏首先是对于“沉浸式游戏”的概念的推广，不难看出其彰显了英特尔致力于转变消费者对游戏体验认知的愿景。就目前而言，广大玩家、消费者在个人电脑领域上的投资绝大多数都建立在“提升游戏帧数”这一核心理念上，因而导致了一些诸如盲目追求最新最强硬件（特别是CPU和GPU）的消费观念的诞生。这使得他们往往只重视能显著游戏帧数增益的游戏体验方式，而忽视例如显示器等外设所能带来的体验上的提升。“沉浸式游戏体验”则是与之相对的一种游戏理念，它更加要求玩家均衡的搭配自己的个人电脑，在能满足较为流畅地游玩的前提下，通过高画质、高分辩率、出色显示效果的体验来使得玩家能更身临其境地体验游戏世界。从感官享受的角度上来说，这种观念上的转变会更适合纯粹的游戏玩家。

但不可否认的是，比起纯粹的帧数，要求玩家在显卡、显示器、外设上下工夫，在一定程度上是增加了玩家对于相关硬件的投资消费，对于能力有限的消费者而言不免依旧望洋兴叹。况且，眼下高分辫率的优质OLED、miniLED显示器售价仍算不上亲民的市场环境，也仍将会成为这一理念推行的重大阻碍。

此外，“帧数多少算流畅？”、“超高帧数是不是能带来肉眼和操作上的差别？”这类老生常谈的问题也是指向这一理念的尖矛，且仍旧有待回答。对于英特尔这样的上游厂商而言，靠自己去论证、说明、推行这一理念是缺乏可信度与根据的，难以赢得消费者的拥簇。所以笔者认为，如果厂商能鼓励第三方的独立研究机构去进行相关方面的可信的、可重复的、可验证的、科学的理论学术研究，来作为推广这一理念的论据，想必会更能获得认可。

6.2 关于IPO其次，是关于“IPO”。在笔者看来，“IPO”与其说是一种优化手段，不如说更像是一种商业化的可重复的超频行为，本质上与XMP或者像是现在有些主板厂商推行的自动超频并没有区别，或者说直接将其视为参数更加严格的XMP profile也不为过。虽然可以肯定的是，诸如在网吧进行小范围部署的案例证明了IPO的性能提升有效且客观，但这背后也有两个问题无法轻易忽视。

一是人尽皆知的稳定性问题。主板、内存、CPU物理特性都会对一套参数是否可行、稳定有着不可忽视的影响。在行业内尚无一套体系化的标准确定一套比XMP还要严格的参数是否能长期保持稳定是值得商榷和存疑的。从消费者的角度而言，即便能带来游戏性能上的增益，但无法保证的长期稳定性、对于生产力应用的有效性，乃至于是否会导致违反保修条例使得自己的硬件失去保修，都是会影响消费者是否会考虑应用这一优化模式的不可忽略的考量重点。因此，制定统一的稳定性验证SOP或规范是未来不可忽略的一步。

再者便是关于IPO技术标准其本身。IPO具体参数的制定是否强耦合，绑定到具体CPU型号、主板乃至内存品类也是需要明确的重点。这关系到它是否有在民用DIY市场落地的可能性。8图展示了笔者所设想的几种可能的部署方案。

对于上游各厂家来说，更强的耦合性意味着如果要做多套方案，那所要花费的时间、精力等成本是难以估量且不现实的，因为物料的不同、体质的物理差异都会影响整套方案的稳定性和性能。对于个人消费者而言，强耦合的单一方案虽然可以达到理论上更高的性能上限，但也意味着这需要花费更多成本去投资购买完全一样的硬件方案，对于百花齐放的DIY市场而言缺乏可行行。

倘若能在一定程度上解耦，实现一定自由度的通配，那势必可以减少在特定组合下的测试成本。但要面对众多搭配可能，推出一套可行的QVL，所要花费的资源仍然是惊人的，甚至可能远远超越推出单一QVL所需要花费的精力。同时，越低的耦合性为了能适配不同方案，势必不会有太过严格的参数设置，进而使得整套调优方案能达成的性能上限降低。如若其最终所能达成的效能与正常XMP相差无几，那想必消费者也不会为了一点感知微弱的性能增益而选择IPO、进行硬件上的投资。更不用说完全不限硬件的通配的低耦合参数。

另外一种可以考虑的解决方案是类似于AI超频的落地方式，通过检测CPU、内存、主板的物理特性，在这一基础上借由回归、多层感知机等机器学习乃至于神经网络算法，训练可用于IPO调参的模型供用户使用。还可以加上更自由、自适应的配置设定，甚至是给到用户一定的自由度进行模型调整来满足需求。这样一来，用户角度下可以根据自己需要获得较为理想的参数适当提升性能，从厂家方面来看也可以节约大规模测试成本，比较具有可行性。

综上所述，笔者认为就眼下的情况来看，IPO更适合在配置可以完全确定的商业整机领域（尤其是网吧）进行应用，而要进行“沉浸式游戏”的叙事理念的推广则有待更具有说服力的论据来支撑这一观点，以获得消费者更广泛的支持。