三級緩存多大夠用?AMD四核產品線橫評
AMD的45nm工藝比Intel晚了一年之久,即便如此遲來的新處理器還是帶給我們不小的驚喜:成功轉型45nm之后AMD在主頻和超頻方面都有趕超Intel的趨勢;而且AMD也得以在核心中塞入更多的晶體管——Phenom II的三級緩存達到了Phenom I的三倍之多!大容量三級緩存不但有效的提升了CPU效能,而且使得四核產品線更加豐富。
作為原生四核的倡導者,AMD Phenom一代的架構不如Intel Core 2 Quad膠水四核那般靈活,由于三級緩存只有2MB不適合細分處理,因此AMD只能通過屏蔽核心的手段自降身價推出三核及雙核產品,Phenom X4實際上只有一條產品線,而對手Intel的Core 2 Quad則多達四條產品線(L2=4/6/8/12MB)。

而Phenom II代則要靈活很多,它既能夠屏蔽核心制造三核或雙核,也能夠屏蔽三級緩存制造低端四核,所以Phenom II發布時就擁有9XX系列(L3=6M)和8XX系列(L3=4M)兩條產品線,再加上Phenom I代(L3=2M)和即將發布的Athlon X4(L3=0M),如今AMD擁有四大系列的四核產品線,正好與Core 2 Quad持平。
從一代的2M到二代的6M,三級緩存容量相差三倍,此外AMD居然還有三級緩存為零的四核,四條產品線的規格差異如此巨大,那么會對性能產生多大影響呢?本文將通過大量的專業測試加以說明。
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縱觀AMD Phenom處理器的發展,核心架構的改進相對有限,而三級緩存的變化是最直觀的。從早期Phenom的2MB三級緩存,猛增至Phenom II的6MB三級緩存,而為了市場的需要,又推出了采用Phenom II架構但沒有三級緩存的Athlon X4。而AMD處理器獨有的雙核、三核、四核架構,加上緩存的不同搭配,一時間,AMD處理器呈現出門丁興旺的景象。

再來看超頻性能,這對于不少用戶來說,都是一個必須的選擇,因為一款CPU的具有購買性,其超頻性能與價格之比,往往是最重要的。就拿940和810來做對比吧,雖然說940比810多出2MB的三緩并且頻率也高一點,但緩存更小的CPU超頻性較好,只要810超頻性比940強點的話,那么具有價格優勢的810將會成為AMD四核用戶的寵兒。
雖然AMD的四核產品很有誘惑力,但是其紛繁的四核產品線讓我們眼花繚亂,到底如何從百花之中挑選出最適合我們的也是最具有性價比的四核產品呢?今天,我們泡泡網評測室就選出了Phenom II 940、Phenom II 810、Phenom 9850以及Athlon X4 615,這四款具有代表性的AMD四核處理器,進行測試評比,看看他們誰能夠榮獲最具性價比的AMD四核處理器,給大家購買AMD四核產品一個很好的指南。
與65nm Phenom相比,新一代45nm Phenom II最大的變化就是升級到了45nm SOI沉浸式光刻生產工藝,好處就是主頻更高、功耗更低、集成度更高,特別是三級緩存從2MB猛增到了6MB!

三級緩存翻了三番,自然需要付出一定的代價,通過Phenom和Phenom II芯片示意圖的對比,我們就能略知一二了:

Phenom一代:淺藍色為單個核心與其二級緩存,粉紅色為共享三級緩存。
Brcelona/Agena集成了4.68億個晶體管,核心(Die)面積大約285平方毫米,Shanghai/Deneb的晶體管增加了62%,多達7.58億個,但核心面積卻減小了9.5%,只有258平方毫米,新工藝的好處可見一斑。

Phenom II:淺藍色為單個核心與其二級緩存,粉紅色為共享三級緩存。
晶體管數量增加如此之多主要就是因為三級緩存的大幅擴容,這部分在整個核心里的面積比例也從大約六分之一提高到了足有三分之一。
關于三級緩存,AMD的態度是:
- 第一,三級緩存容量在服務器領域的作用更明顯,不過如果服務器和桌面處理器采用不同的架構,必然會提高生產難度和成本,故而帶到了桌面上;
- 第二,在桌面上,三級緩存從2MB增加到6MB可以帶來大約5%的性能提升,實際測試也證明了這一點;
- 第三,從前邊的數據看出,三級緩存增加了兩倍,但得益于生產工藝的改進,核心面積反而更小了,成本也更低。

Core i7 Die示意圖:四個核心一字排開,與Phenom II的方陣型不同。
熟悉Intel Nehalem Core i7處理器的朋友一定想到了,Intel也使用了同樣的大容量共享三級緩存設計,且容量多達8MB,也占據了整個核心面積的三分之一左右,不同之處在于Core i7每核心一級緩存和二級緩存只有64KB和256KB,都比Phenom/Phenom II少一半。

Phenom、Phenom II、Core i7、Core 2 Quad對比。
有趣的是,同樣基于45nm工藝的Core i7集成了7.31億個晶體管,比Phenom II略少,但核心面積卻稍大一些,為263平方毫米。
● 6MB L3代表產品——Phenom II 940 BE
做為AMD的AM2+處理器優異產品,現在已經陸續在市場中與普通用戶見面,它的出現,代表著過渡性產品Phenom I代將會徹底的被打入冷宮。相比Phenom I代來說,940在工藝、頻率、L3上都比一代的優異產品9950與9850有很大的提升。45nm的工藝、3.0GHz的起始頻率以及6MB的L3都是Phenom II 940笑傲江湖的資本。并且,做為AMD的優異四核產品,僅僅1500多元的價格,這只是一個Intel低端四核的價錢,但是卻能夠享受到AMD優異處理器的性能。
Phenom Ⅱ X4 940采用45nm工藝制程,擁有4個核心,主頻為3.0GHz,外頻為200MHz,倍頻為15x,二級緩存為4×512KB,三級緩存為6MB,熱功耗設計為125W TDP。另外,它是采用K10.5微架構,接口為AM2+,可以兼容上一代AM2主板。
Phenom Ⅱ X4 940黑盒版同樣具備了不鎖倍頻設計,這樣將非常有利于超頻,從不少玩家的反饋來看,Phenom Ⅱ X4 940普遍體質不錯,通常風冷散熱下能夠達成3.6GHz的穩定使用頻率。
● 4MB L3代表產品——Phenom II 810
為了豐富Phenom II的四核心處理器產品線,AMD也運用起了Intel的操作手法,通過緩存的加減來進行產品線的豐富。Phenom II 810就是在這一指導思想下產生的,在頻率上僅有2.6GHz,砍掉了2MB的L3,只剩下了4MB的L3,但是其功耗和成本也相應的降了下來。
而其市場的價格也僅僅只有1200元,比940便宜了近300元之多,并且,同時是AM3規格,這要比940具有更大的升級優勢,如果沒有什么大的差錯的話,我想這款四核產品將會成為AMD的明星四核產品。
Phenom Ⅱ X4 810采用45nm工藝制程,擁有4個核心,主頻為2.6GHz,外頻為200MHz,倍頻為13x,二級緩存為4×512KB,由于三級緩存為4MB,所以熱功耗設計得以下降,為95W TDP。另外,它是采用K10.5微架構,接口為AM2+,可以兼容上一代AM2主板。
● 2M L3代表產品——Phenom 9850 BE
做為過渡性產品,Phenom一代并沒有得到多少用戶的青睞,其優異產品Phenom 9850的出現,并沒有能夠挽救頹廢的Phenom一代。Phenom 9850確實在規格上相比Phenom II 810不如,只有2MB的L3,2.5GHz的頻率,價格上卻直逼Phenom II 810,幾乎接近了1200元。可以說,Phenom 9850是AMD四核產品中,性價比最低的產品,其唯一相對于810的優勢在于,它是黑盒產品,在超頻上有那么一點點的優勢,不知道這個優勢是否能夠給其挽回一些顏面。
AMD Phenom 9850采用目前最為成為的65nm工藝制程,擁有4個核心,主頻為2.5GHz,外頻為200MHz,倍頻為12.5x,二級緩存為4×512KB,三級緩存為2MB,支持SSE、SSE2、SSE3、SSE4A多媒體指令集和X86-64運算指令集。另外,它是采用K10微架構,核心名稱為Agena,接口為AM2+,可以兼容上一代AM2主板。
雖然同為黑盒版本,不鎖倍頻,鼓勵用戶超頻,但65nm羸弱的體質,極高的發熱量,讓每個懂硬件的人都心傷。隨著大批Phenom II的上市,Phenom即將退出歷史舞臺。
● 無L3代表產品——Athlon X4 615
這是一個讓人很意外的產品,沒有L3的45nm四核處理器,Athlon X4 615可能是有史以來最低端的處理器,雖然說在規格上和性能上有著天生的劣勢,但是千萬不要小瞧它的潛力。因為AMD的產品,往往都是這樣的產品最受用戶青睞,只要它的上市價格能夠被壓到千元以下級別,就能夠完全把Intel的低端四核產品打壓下去。所以說,這款出其不意的四核處理器,將會成為市場上熱賣的一匹黑馬,只要價格合適,相信沖著它四核的名頭去的消費者應該不在少數。
Athlon X4 615是定位主流中低端的產品,用以取代征戰多年的Athlon 64 X2系列。由于L3成本較高,因此AMD將Phenom II X4的三級緩存徹底刪去(注意不是屏蔽),只要Athlon 64 X2的庫存下降到合理水平,Athlon X4將會很快與大家見面。
此次測試我們找到了AMD已上市的Phenom II 940(6M L3)和Phenom II 810(4M L3),以及Phenom 9850(2M L3),還有一顆神秘的沒有L3的Athlon X4工程樣品,讓他們都工作在200*14=2.6GHz頻率下,這樣就能直觀的對比6M/4M/2M/0M三級緩存所造成的性能差異。
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PCPOP.COM泡泡網DIY評測室 | |
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硬件系統配置 | |
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處理器 |
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主板 |
技嘉 790X-UD4 (790FX+SB750) DDR2 |
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硬盤 |
日立1TB HDE721010SLA330 |
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金泰克 DDR2 800×2 |
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ASUS EAH4870 (核心頻率750MHz 顯存頻率3600MHz) |
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電源 |
Tt暗黑650P |
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顯示器 |
ASUS 24寸 M241H |
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軟件系統配置 | |
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Windows vista Ultimate SP1 32BIT |
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驅動 |
AMD/ATI Catalyst 9.4WHQL |
為了不使測試平臺的其它部分作為瓶頸,在系統方面采用了Vista 32bit SP1,主板方面選用了技嘉的790FX搭配HD4870顯卡進行輔助測試。內存選擇了比較適合大眾性價比較高的金泰克DDR2-800,雙通道兩條2GB共4GB,參數為默認的5-5-5-15-2T,不作更改。
◎ Sisoftware Sandra 2009 SP2算數/多媒體性能測試
Sisoftware Sandra是一套功能強大的系統分析評比工具,擁有電腦你能想到的各種設備的測試方案,作為一款系統測試軟件,除了可以提供詳細的硬件信息外,還可以做產品的性能對比。其中算數和浮點運算程序直觀明了,能夠大體知道一款CPU的性能表現。




看過這樣的成績,我們驚奇地發現,各款CPU的性能基本在同一水平,造成這樣的原因,一是軟件的區分度不高,另一原因是,本是同根生相煎何太急,無論Phenom還是phenom II之間的區別僅是架構上的小幅改進。
◎ Sisoftware Sandra 2009 SP2內存帶寬/延遲測試


內存讀寫方面,各款CPU的差距就體現出來了,Phenom II的改進在于內存帶寬,而測試結果也能反映這一事實。此外,緩存對內存帶寬及延時也有影響,不過Phenom II架構下,緩存超過4MB后,提升并不明顯,基本算是誤差了。
◎ SuperPI 性能測試
SuperPI是由東京大學Kanada Lab.所制作的一款通過計算圓周率的來檢測處理器性能的工具,在測試里面可以有效的反映包括CPU在內的運算性能。在玩家群中,Super PI更是一個衡量CPU性能的標尺之一。

SuperPI這種純計算軟件完全由架構效率和核心頻率高低,以及緩存容量大小速度來左右測試結果,由于這是一款測試單核效能的軟件,相同架構的CPU測試結果由緩存容量區分性能,而測試結果也證明了這個真理。
◎ wPrime 性能測試
wPrime是一款與Super Pi相同的圓周率計算軟件,但與Super Pi只能支持單線程不同的是,wPrime最多可以支持八個線程,也就是說可以支持八核心處理器,并且測試多核心處理器性能時比Super Pi更準確。


這是一款取代SuperPI的新一代的純計算軟件,不過加入了多核的支持,軟件測試原理依舊是測試CPU整體的計算能力。新工藝下,性能的提升是毋容置疑的,這點很明顯能從測試得分看出來。同架構下,緩存對性能的影響不大,但Athlon X4的表現,尤其是在大量運算過程中,力壓上代擁有完整3級緩存的9850,核心效率的優勢不言而喻。
◎ Fritz 10 Benchmark 性能測試
這是一款國際象棋測試軟件,但它并不是獨立存在的,而是《Fritz9》這款獲得國際認可的國際象棋程序中的一個測試性能部分。由于國際象棋的運算大致仍舊是依靠電腦CPU的高速處理能力,將每一個可能的走法以窮舉算法預測,從中選擇勝算最大的非常好的走法。所以用它來衡量對比不同的PC系統中CPU的多線程運算能力也是有參考價值的。


Fritz這款國際象棋引擎模擬器,測試的是CPU的AI算法運算能力,在默認情況下,軟件是根據核心的數量,自動設置線程數進行計算。同為4核的前提下,即使是沒有三緩的Athlon X4也能力壓上代旗艦9850。充分證明了新一代Phenom II的核心效率先天優勢。此外工藝進步,三級緩存的加大,CPU處理能力得到小幅提高。
◎ ScienceMark 性能測試
ScienceMark是一款通過運行一些科學方程式來測試系統性能的工具。主要用于桌面臺式機和工作站上測試內存子系統,同時也用于測試服務器環境中的讀寫延時,當然,它對內存的帶寬及CPU與內存控制器之間的速度等也可進行測試。

從測試成績來看,架構效率才是決定性能的關鍵,緩存的影響并不大,6M/4M/0M間的差距幾乎可以忽略。
◎ CineBench R10 性能測試
CineBench使用針對電影電視行業開發的Cinema 4D特效軟件引擎,可以測試CPU和顯卡的性能。Maxon公司表示,相對于之前的9.x版,R10版更能榨干系統的最后一點潛能,準確體現系統性能指標。最新R10版,支持XP、vista、MAC等,最高支持16核。

默認優化線程模式:雙核處理器雙線同開,三核則三線同開,以此類推

在CineBench對比測試中,架構效率起了很大的作用。即便是Athlon X4也比phenom 9850強上一點。而緩存能夠加大這種架構差異的幅度。

多核測試中,由于涉及的數據量很大,所以緩存的重要性就顯現出來了。這項測試中,成績按照緩存大小排序。
● 應用程序對比測試
◎ WINRAR壓縮軟件性能測試
WINRAR作為目前最常用的壓縮軟件備受大家喜愛,基本是每臺電腦的必備軟件。而大家也知道,WINRAR的壓縮效率和CPU的性能成等比關系,CPU運算能力越強,壓縮及解壓文件的速度就越快。


從WinRAR測試結果來看,緩存的作用還是很明顯的,架構效率固然很重要,但失去緩存的配合后,性能還是不濟。所以核心數量架構效率與緩存的配合是應當注意的。
◎ 高清編碼轉換
高清視頻流行的今天,有多少人知道欣賞的720P高清電影是通過壓縮1080P視頻得來的,而關乎壓縮速度的最有效途徑就是使用的CPU以及支持的指令集。所以,筆者采用MediaCoder編碼將1080P壓縮至720P測試CPU的編碼能力。

由于我們的測試視頻不大,所以轉換時間并不是很長。從測試結果看,緩存的容量影響并不大,即使是沒有L3的Athlon X4也沒比phenom II慢多少。相反,從Phenom I代和II代間的性能表現來看,核心架構的效率才是決定視頻壓縮性能的關鍵。
● 應用程序對比測試
◎ PHOTOSHOP CS4加載圖片效率測試
打開大量的大體積圖片文件,相信也是不少用戶面臨的工作,測試軟件選取最新的PHOTOSHOP CS4,打開的文件依舊是上面提到的20張體積大約10MB左右、分辨率大于6000X4000的圖片,并計算打開時間,衡量不同處理器之間的性能差距。


◎ PHOTOSHOP CS4濾鏡渲染速度測試
加載大體積圖片時間測試中,除了與處理器運算能力有關,與緩存容量也有很大關系,雖然核心效率更好,但沒有三緩的劣勢,讓Athlon X4不得不飲恨。整體成績排序,與緩存容量呈等比關系。
◎ PCMark Vantage 性能測試
PCMark Vantage 是Futuremark發布的新一代基準測試軟件,并比較完美的對多核心處理器進行了優化,而且是專為Windows vista 32/64-bit打造的,不再支持Windows 2000/XP。PCMark是一大堆日常應用的合集,其中包括大量的多任務測試及多媒體視頻音頻測試,雖然多核心并不能發揮出全部性能,但優化支持也很到位。

PCMark Vantage可以衡量各種類型PC的綜合性能,主要分為三大部分進行:1、處理器測試:基于數據加密、解密、壓縮、解壓縮、圖形處理、音頻和視頻轉碼、文本編輯、網頁渲染、郵件功能、處理器人工智能游戲測試、聯系人創建與搜索。2、圖形測試:基于高清視頻播放、顯卡圖形處理、游戲測試。3、硬盤測試:使用Windows Defender、《Alan Wake》游戲、圖像導入、Windows vista啟動、視頻編輯、媒體中心使用、Windows Media Player搜索和歸類,以及以下程序的啟動:Office Word 2007、Adobe Photoshop CS2、Internet Explorer、Outlook 2007。

從成績看,架構效率比緩存更重要,在phenom II架構下,4MB的容量顯得。
◎ 3D Mark Vantage 測試
3DMarkVantage2008年4月28日發布,是業界第一套專門基于微軟DX10 API打造的綜合性基準測試工具,并能全面發揮多路顯卡、多核心處理器的優勢,能在當前和未來一段時間內滿足PC系統游戲性能測試需求。和3DMark05的DX9專用性質類似,3DMark Vantage是專門為DX10顯卡量身打造的,而且只能運行在Windows vista SP1操作系統下。

由于此款軟件是針對3D性能的測試,所以只選用了測試項目中的CPU選項的得分進行對比。設置為性能模式,采用1280X1024進行測試。

Peformance模式下,CPU性能對vantage整體得分有一定的加成。由于3D Mark Vantage支持多核處理器,所以在這里單核效率的意義就不是很大了,整體上看,成績與架構關系很大,不過810和940的差距并不大。

Peformance模式下,兩代Phenom處理器性能差距十分明顯,從測試成績分析,緩存對性能的提升有很大的加成,同時在更高內存帶寬的幫助下,沒有3級緩存的Athlon X4領先9850顯得十分強悍,而810和940的對比中,雖然多出2MB,但性能并沒有多少提升。
● 經典游戲正統續作《FarCry2》
經典之作FarCry曾是首款DX9游戲、首款通過補丁支持DX9C、HDR+AA的游戲,FarCry的成功除了畫面極致華麗之外,其游戲中真實的武器操作感覺和明快的畫面風格也受到了很多玩家的肯定。在此之后,FarCry的開發商Crytek著手制作Crysis并與EA合作發行,于是FarCry的正統續作FarCry2就由育碧獨立制作發行,游戲內容也從熱帶孤島轉移到了廣袤無際的非洲大草原。
FarCry2整個游戲世界面積達到50平方公里,玩家可以自由在其中馳騁,而游戲的結局也是開放的。游戲中的環境可以動態變化,玩家甚至能體驗到一年四季、動態天氣效果、24小時日夜循環等效果,這也是其不同于其他游戲的亮點。
測試方法:FarCry2自帶非常專業靈活的測試程序,自動加載地圖并且換場景,充分展示該游戲高精度紋理貼圖、火焰、爆炸、廣袤的場景、草叢和樹木等。

在1600X1200的設置下,顯卡已不是瓶頸,而CPU的處理能力才是決定游戲速度的關鍵。緩存越大,單位交換的數據量越多,從這個角度出發。Athlon X4的落敗也不足為奇了,不過緩存達到4MB后,已經可以很好喂飽核心的處理要求了。再增加容量,幀數的提升基本可以忽略不計。
◎ DX10游戲—《孤島危機》
作為年度DX10游戲巨作Crysis的游戲畫面達到了當前PC系統所能承受的極限,超越了次世代平臺和之前所有的PC游戲,即便是搭配優異的顯卡,在采用大分辨率開抗鋸齒的情況下,也只能勉強“瀏覽”游戲。
測試方法:Crysis Demo內置了CPU和GPU兩個測試程序,我們使用CPU測試程序,這個程序會自動切換地圖內的爆炸場景,激烈的爆炸場面嚴格的考驗著CPU渲染性能,運行一段時間得到穩定的平均FPS值作為測試依據。


在低分辨率情況下,顯卡已經不是瓶頸,而僅在于考驗CPU的運算能力。Crysis的兩個CPU測試場景,得出的結果表現基本一致,緩存對幀率的影響明顯。不過緩存容量超過4MB后,還能得到一定的幀率提升。看來,最BT DX10游戲的數據交換量真不是一般的大。
至此,Phenom II家族中代表性CPU測試到此結束了,對所有測試成績分析對比后,我們可以得出以下結論:
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雖然AMD處理器架構有其特殊性,對緩存的依賴性不如Intel處理器那樣強烈,但緩存確實能夠提高性能;
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三級緩存容量在大多數項目中對CPU性能都有提升,但只是量變并非質變;
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對CPU性能起決定性的作用是內核架構,三級緩存只能作為輔助;
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Phenom II架構下,3級緩存對內存帶寬有一定影響,和緩存容量呈線性關系;
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客觀來講,Phenom II的對緩存容量的需求并不是很強烈,4MB是容量和性能的非常好的點。

根據筆者的測試,分析出以下幾點:Phenom II的騰飛,與采用45nm工藝有密不可分的關系,先進的工藝,可以在有限的空間內放置更多的晶體管,換句話說,Intel常用的提升CPU性能的方法——增加緩存容量,AMD這次也以彼之道,還施彼身,帶來性能提升。同時,新一代Phenom II的內置內存控制器較以往有了不少提升,采用專業內存檢測工具發現,在內存同頻率同延時下,Phenom II的內存控制器表現出的性能更猛。而稍感遺憾的是,Phenom II的核心架構,并沒有太大的改進,也沒有新指令集的加入,僅是小幅改進BUG而已。
當然,何種架構下的處理器,對緩存的需求都是有度的,超過這個度,即使有性能提升,提升幅度的弧度也會下降,所以,設計CPU之初,都會對其架構進行規劃,最高端的處理器雖然性能較好,但更實惠是緩存容量小些的版本。畢竟高端處理器對大多數用戶和廠商來說就是面子問題。以前我們通過測試,core 2 45nm的非常好的點是3MB,那么經過今天的測試,AMD phenom II對緩存的需求也是有度,而這個度就是4MB,大多數測試中,超過4MB后,性能提升明顯放緩。所以,phenom II在價格呈階梯狀的區間中,筆者最為看好phenom II 8XX系列會得到用戶的認可!■
【恐怖】要你命3000系列~~四路48核心處理器
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