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確實「13香」了:Intel Core i9-13900K首發評測

在9月27日英特爾正式發布第13代酷睿S系列台式機處理器後接近一個月,我們終於迎來了媒體解禁日,本文將會帶來其中旗艦型號酷睿i9-13900K的全面評測,看看是否如同先前官方評價的那般「十三香」。

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12代首次引入高性能混合架構後,取得了非常不錯的市場反響,先前部分用戶擔憂的大小核調度問題在Win11下並沒有太大異常。良好的起步讓Intel得以繼續堅持這個方向,13代處理器在製程沒有變化的情況下依然帶來了諸多創新,為後面的Meteor Lake乃至Arrow Lake打下基礎。

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與以往一樣,13代酷睿依然包含桌面與移動平台,其中作為發燒定位的125W K系列處理器就是本次發布的主角,而35W/65W的non-K系列預計將和B系列主板一起在明年CES發布,當然移動端處理器屆時也會同時登場。

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13代桌面處理器代號Raptor Lake-S,新一代桌面處理器自然帶來了諸多特性改善:包含更高的頻率,更大的緩存,更多的能效核心,以及更高的記憶體頻率和更加強大的XTU軟體,下文將會一一介紹。

核心:

從規格來看此次發布的13代K系列處理器核心上最明顯的變化就是核心數量的增加,i5/i7-K/KF的E-core也就是能效核從上代的4個增加至8個,而i9-K/KF則從上代的8個暴增至16個。

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此次13代酷睿採用了改進版Intel 7工藝,P-core也就是性能核被稱為Raptor Cove。從右圖中可以看到在相同電壓能夠提供比上代i9-12900K高200MHz的頻率,而在相同頻率時電壓會低超過50mV,極限頻率比上代高出600MHz。

除了頻率的提升外,P-core的L2緩存也從之前的1.25MB提升至2MB,並且引入了全新的動態與讀取器算法稱為「L2P」。

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小核雖然仍然為Gracemont但是頻率相比於i9-12900K也有非常大的提升,並且數量從8增加至16核,全核頻率高達4.3GHz。

記憶體:

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記憶體方面中文PPT翻譯有問題所以用英文原版,此次在記憶體頻率上Raptor Lake從Alder Lake的4800 MT/s 1DPC提升至5600 MT/s 1DPC。但這里Intel其實混淆了DPC(DIMM Per Channel)和SPC(Slot Per Channel)的概念,即主板端是四槽還是雙槽。在POR下5600 MT/s下的頻率需要在主板雙槽且單面記憶體才能夠實現,2Rank的雙面記憶體POR頻率是5200 MT/s。

而2DPC其實是2SPC下的頻率則與Alder Lake沒有任何區別,尾注也直接說明了參考Alder Lake的EDS:

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Fabric頻率相比於上代也有很大提升,在i9-13900K上能夠達到5GHz,相比於上代提升了900MHz。

i9-13900K的L3從上代的30MB提升至36MB,這方面主要得益於增加了8個小核。

軟體:

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軟體方面此次Intel帶來了全新的XTU,可調參數更加豐富切精細,並且在圖形化方面也有了長足進步,用戶可以直觀看到自己的操作。

除此之外之前在移動端11代H45平台上首發的ISO一鍵超頻此次也沒有缺席,對於一般的入門用戶來說可以通過XTU的自動超頻功能釋放13代K系列處理器的潛力。

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但想要體驗ISO自動超頻需要先在BIOS中關閉CPU Under Voltage Protection,否則開啟XTU後會出現像下圖一樣的閃電標志無法降壓。

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在關閉降壓保護後,XTU就可以正常使用了:

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i9-13900K的自動超頻會將E-core往上拉一個倍頻,然後降壓0.02V,幅度不大但是基本上等於動動手就有的性能提升,對於入門用戶來說非常實用。

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手動降壓後不僅R23突破了4萬大關,功耗也有了大幅度降低。

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系統方面不僅有此前12代引入的Thread Director硬體線程調度器,在最新的Windows 11 22H2版本上微軟也引入了新的QoS服務讓軟體調度更加智能。

除此之外在明年的移動端上將引入全新的core parking技術改善12代酷睿續航不佳的問題。

晶片組:

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隨13代K系列處理器一起發布的還有全新的Z790發燒主板,相比於Z690主要的提升點在於PCH能夠提供的PCIe 4.0通道由12條增加至20條,當然與之對應的PCIe 3.0通道也減少了8條。考慮到目前用戶越來越多的M.2擴展需求,增加的PCIe 4.0通道還是相當實用的。不過DMI總線帶寬沒有變化依然維持在4.0 x8,所以如果想組Raid 0刷極限性能還是得依靠CPU提供的PCIe通道一起。

除此之外就是原生提供的USB 3.2 Gen2x2接口多了一個,在目前主板20 Gbps高速口都很稀缺的狀況下,這個提升感知並不明顯。

其它:

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除了以上介紹的幾點外,此次13代還回歸了缺席的TVB(Thermal Velocity Boost)技術,此技術在8代移動端標壓酷睿首發,能夠讓CPU單核睿頻達到更高水平。在此次13代首發SKU中只有i9-13900K支持該技術,在核心溫度低於70°C時有機會讓CPU單核頻率提升至恐怖的5.8 GHz。

測試平台

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此次測試平台選擇了i9-13900K對比前代旗艦i9-12900K,主板為MPG Z690 CARBON。默認解鎖PL,性能上限瓶頸為規格或者散熱。

為了盡可能減少GPU帶來的瓶頸,這次也選擇了剛剛發布的N卡旗艦RTX 4090,顯卡驅動統一為522.25。

記憶體方面採用兩組各兩根16GB單面DDR5記憶體,規格分別為POR下兩款CPU能夠支持的JEDEC頻率上限,即i9-12900K採用DDR5-4800 CL40;i9-13900K採用DDR5-5600 CL46。

BIOS為目前最新的,系統也為最新的Win11 Pro 22H2。

為了排除散熱瓶頸,散熱方面採用AIO 360一體水冷NZXT海妖Z73,這也是目前市面上在售的頂級一體式水冷。

規格

首先看一下Spec:

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i9-13900K採用改進的Intel 7工藝,相比於上代直觀上的區別就在於核心數增加以及緩存的變化:8P+16E增加了8顆E-core能效核,L2高達32MB都比上代i9的L3大了,由於核心數量的增加L3也增加至36MB。

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頻率方面i9-13900K在1-2核負載下擁有5.8GHz的超高P-core頻率,而全核P-core頻率也從上代的4.9 GHz暴增至5.5 GHz。E-core頻率更是1-16核全程維持在4.3 GHz的高頻,相比於上代提升了600 MHz。

緩存與記憶體測試:

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首先來看一下JEDEC頻率下的記憶體表現:i9-12900K與i9-13900K的對比實際上就是DDR5-4800與DDR5-5600的對比,可以看到在Gear 2下新一代平台記憶體不論是帶寬還是延遲都有改善。

緩存方面L2與L3容量都有很大的增加,但是延遲上並沒有太大區別,並且帶寬有了大幅度提升。

基準性能測試:

SiSoftware Sandra是一個十分強大的windows系統分析評測工具,集合了系統分析、診斷、測試和報告工具的系統分析評測工具,包括眾多的分析與測試模組。這里選擇其中的算數處理器和多媒體處理器兩項對CPU性能進行測試,其中多媒體處理器項目能夠很好的支持像AVX-512這種更新的指令集,這里選擇Sandra 2021.31.41版本進行測試:

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得益於8顆小核的引入,在算數處理器以及多媒體處理器兩項上都有明顯進步,平均領先幅度達到了43.86%,其中Processor Arithmetic雙精度浮點領先幅度更是達到了61.79%。

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SuperPI是一款非常經典的圓周率計算軟體,即使在今天依然在發燒友口中擁有一席之地,能夠一定程度上反應CPU的單線程性能。這里採用SuperPI Mod 1.9WP 1MB容量進行測試,得益於記憶體POR頻率和主頻的提升,可以看到i9-13900K相比於上代有了19.62%的大幅度提升。

wPrime 2.10是一款老牌計算圓周率軟體,與SuperPI不同能夠支持多線程計算更好地適應現代處理器。在最新的Windows 11 22H2系統中,wPrime只能跑在E-core的調度問題被修復,所以可以正常運行。單線程提升結果比SuperPI還要高達到了25%,多線程提升30%。

y-cruncher是一款新興用於快速計算圓周率的軟體,對較新的架構與指令集有著不錯的優化,在一些發燒友中已經成為了一款通用的跑分軟體。這里採用最新的v0.7.10.9513版本進行測試,單線程和多線程分別提升了7.19%和20.13%,比其他兩款圓周率軟體提升幅度要低一些。

3DMark雖然是一款圖形基準性能測試軟體,但也包含獨立的CPU測試,此次選擇CPU Profile進行測試,覆蓋了1T到nT的測試。

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在1T到16T提升幅度都比較類似,在11%左右,而在nT上由於i9-13900K多了八顆小核性能提升了41.36%。

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Fritz Chess 4.3.2西洋棋基準測試相信大家也耳熟能詳,但由於最高僅支持16線程, 所以只進行單線程測試,i9-13900K的單核相比於上代提升了12.27%。

Cinebench是一個跨平台CPU測試軟體,用於評估計算機的硬體功能,由於部署簡單操作方便,是目前最熱門的CPU基準測試工具之一,目前最新的版本為R23。由於R20仍然有相當大的人群基數,所以此次測試也包含R20的成績。在R20中i9-13900K的單線程提升13.03%,多線程提升46.2%;而在R23中提升幅度也比較類似,單線程提升12.94%,多線程提升45.56%。

CPU-Z是一款家喻戶曉的CPU檢測軟體,體積小巧且輕量,由於自帶benchmark所以也被經常作為測試工具,整體負載較小且時間較短,適合用來測試CPU的峰值性能。在CPU-Z 17.01.64中i9-13900K的單線程相比於上代提升13.35%,多線程提升49.42%;在19.01.64版本中單線程提升16.65%,多線程提升49.42%。

壓縮軟體測試:

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壓縮/解壓縮能力這里採用了最熱門的WinRAR和7-Zip,可以看到i9-13900K的8顆小核帶了顯著的性能提升,幅度超過40%,7-Zip解壓縮更是提升了56.62%。

CPU渲染測試

一般來說CPU渲染軟體都能夠充分發揮出處理器的多線程性能,這一節會使用一些常用的例如Blender、vray等流行軟體。

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Blender是一款能夠支持全流程動畫短片製作方案的開源軟體,在業界中已經逐步推廣開來,這里使用官方最新的Benchmark 3.1.0版進行渲染圖測試,場景為「monster」、「junkshop」和「classroom」,軟體版本為3.3.0,計算每分鍾的處理速度。在三個場景下i9-13900K的提升幅度都超過了40%,在「junkshop」下提升更是接近50%。

POV·Ray是由Persistence OF Vision Development開髮小組編寫的一款使用光線跟蹤繪制三維圖像的渲染軟體,其主要作用是利用處理器生成含有光線追蹤效果的圖像幀,測試方法使用自帶的Benchmark,軟體版本為3.7。i9-13900K有45.34%的提升。

v·ray是目前業界最受歡迎的渲染引擎,為不同領域的優秀3D建模軟體提供了高質量的圖片和動畫渲染,這里使用官方提供的獨立基準測試工具v·ray4和v·ray5。v·ray4下的提升為47.93%,v·ray5更高達到了50.89%

Corona是一款高性能高真實感渲染器,可以用於3DS Max以及Maxon Cinema 4D等軟體中使用,這里使用的是它的獨立Benchmark。在這項測試中i9-13900K的提升幅度更是達到了53.04%。

總體來看在CPU渲染能力方面i9-13900K有非常明顯的性能提升,平均領先幅度達到了47.84%,作為工藝和架構都只是小調整的一代產品,提升水平甚至超過了i9-11900K到12900K的進步。

綜合場景測試

PCMark10是由UL開發的一款基準性能測試工具,於2017年發布,主要用於測試整機綜合使用場景下的性能表現,場景包含常用基本功能、生產力以及數位內容創作。前兩項整體負載偏輕主要考驗CPU的單核性能水平,後一項涉及渲染整體負載會更高一些。

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PCMark10作為輕載benchmark,邊際效應比較明顯,像一些應用啟動之類的場景差距已經是毫秒級別,所以整體上提升比較小,但是在渲染與虛擬化這種全核負載的還是有12%的提升。

CrossMark是由BAPco開發的一款輕量化跨平台測試工具,用於測試整機的綜合性能。

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其結果與行業通用基準測試軟體SYSmark具有強相關性,但相比於SYSmark 25更易於部署,結果分為生產力、創作性能和響應能力。

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整體來看i9-13900K大約有15%的提升,其中在Creativity子項上提升達到了19%。

創作者性能測試

Adobe Premiere Pro使用北美主機定製商Puget System推出的Pugetbench測試套件,測試了不同視頻素材以及各種特效的回放、導出等。目前的PR版本已經可以完整支持Intel QSV,可以使用核顯自帶的硬編碼電路對導出等操作進行加速,效果明顯。所以對於視頻創作者來說,盡量不要選擇沒有核顯的KF版本CPU。

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在PR 22.6.2版本中,i9-13900K相比於上代有40%的提升,這個成績非常夸張。從子項可以看到主要是實時回放環節領先幅度巨大。

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從Log中看到主要是因為4K H.264素材在四倍速回放時i9-13900K能夠跑接近滿幀,而i9-12900K就只剩下40 FPS不到。

Lightroom Classic測試了分別導入500張由佳能5D3、尼康D850和Sony A7R3拍攝的raw文件,進行建立預覽、批量調色、筆刷工具以及批量導出等功能。

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在LR 11.5版本中,i9-13900K有17%的性能領先,從子項可以看到在創建智能預覽和導出JPEG兩項領先幅度很大,這主要歸功於13900K更強的多線程性能。

除此之外我們此次還使用UL Procyon模擬實際內容創作工作流,與PugetBench不同, UL Procyon的Photo Editing包含實際使用時多個軟體之間的協同操作,更加貼合現實場景。子項成績的圖像修飾可以理解為PS的成績,而批處理則是LR的成績。

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總分上i9-13900K領先9%,其中圖像修飾更偏單核性能領先大約4%,批處理領先14.59%,和PugetBench LR的成績比較接近。

專業軟體測試

Matlab R2020b是MathWorks公司出品的商業數學軟體,用於算法開發、數據可視化、數據分析以及數值計算的高級技術計算語言和交互式環境。這里通過腳本對不同規模矩陣進行FFT、QR分解等運算。

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可以看到除了稀疏矩陣外,13900K在其他運算上都有超過20%的提升,其中Cholesky分解有42%的巨大提升。

Autodesk AutoCAD是使用非常廣泛的工程CAD軟體,這里使用最新的AutoCAD 2023版本進行測試。測試腳本選擇了Cadalyst Benchmark 2015,包含3D圖形、2D圖形、硬碟和CPU四個子項。在控制變量的情況下,其餘子項性能也會與CPU性能有關聯。

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可以看到13900K在總分上提升5%,CPU子項提升24%,進步明顯。

SPECviewperf基準測試是基於專業應用程式測量圖形性能的公認標準。主要衡量系統在OpenGL和Direct X應用程式編程接口下運行的3D圖形性能。但CPU的性能會影響GPU的發揮,所以其結果也可以作為CPU性能的對比,這里選擇了最新的SPECviewperf 2020版本進行測試。

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整體來看i9-13900K稍稍領先上代,領先幅度不大,除了Creo有10%的提升外,平均提升在3%左右,可見這一方面還是顯卡的權重更大一些。

遊戲測試

為了盡可能展現CPU性能差異,在遊戲性能測試方面採用1080P解析度運行,但遊戲畫質仍然設置為關閉光追下的最高水平。測試手法自帶benchmark的遊戲採用遊戲自帶benchmark,不帶benchmark的遊戲採用固定場景復現,使用frameview錄制幀數。

網游表現

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網游上測試了6款目前比較熱門的E-sport遊戲,其中《Apex英雄》的表現和上代沒有什麼區別,性能差距在誤差范圍內。剛剛推出的《鬥陣特攻2》提升也不大,僅有3%不到。《永劫無間》和《反恐精英全球攻勢》兩款FPS遊戲在幀數上有大約6.5%和10%的提升。而《英雄聯盟》和《DOTA 2》兩款MOBA遊戲上提升就比較明顯了,分別提升了12%和25%。

3A遊戲

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在我測試的3A titles中,整體的遊戲提升表現比網游更高,其中《古墓奇兵暗影》、《文明帝國6》和《F1 22》的提升超過了20%,大部分測試遊戲也都超過了10%的提升,進步明顯。

1% low

在遊戲測試中,平均幀(AVG)往往不能很好反應遊戲真實的流暢水平,所以1% Low或者叫99%百分位幀數能夠從另一個角度反應遊戲的流暢水平。但頓卡具有隨機性,1% Low測試結果的浮動區間很大,與測試手法有直接關系,所以結果只做定性分析。

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整體來看i9-13900K在1% Low上確實有提升,從用戶視角看來整體的流暢性會比上代有改善。

功耗測試

測試在室溫25度下進行。

典型場景功耗

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可以看到i9-13900K在單烤FPU和R23下的功耗相比於上代都有提升,看上去沒有提升很多,但是這是由於我的360AIO一體水冷只能達到了這樣的散熱水平。

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解鎖功耗的情況下,在R23下i9-13900K的CPU Package功耗可以輕松達到324W,Package溫度也達到了101度,不得不說極限場景下散熱壓力還是很大的。要想充分發揮i9-13900K的性能,一個性能強勁的360一體水冷或者頂級風冷甚至是分體水冷都是合理的選擇。

在這種情況下,默頻默電在一些benchmark中都無法跑滿最大睿頻,所以相比於超頻,在i9-13900K上我更傾向於通過降壓實現更好的性能與功耗。

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在降壓0.09V後,P-core可以R23全程跑滿5.5GHz睿頻,並且也沒有撞到Tjmax造成降頻,功耗從315W降到了284W。

遊戲功耗

當然動輒300W的恐怖功耗當然不會在遊戲中出現,不管是3A還是網游對於CPU的負載都不會特別大。

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但i9-13900K的遊戲功耗相比於上代還是提升了不少,這主要是因為P-core的睿頻從4.9 GHz大幅度提升到5.5 GHz。在《騎馬與砍殺2霸主》中CPU Package平均功耗甚至達到了160W。

但160W對於現代散熱器來說壓力並不會那麼大,所以對於主要需求是遊戲的用戶來說,即使沒有頂級散熱也能充分發揮i9-13900K的遊戲性能。

能耗比

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在9月28號13代酷睿的發布會上Intel展示了i9-13900K在65W即可達到上代241W的性能,有很多人拿其與AMD在發布會上展示的R9 7950X進行對比:

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AMD的官方說法R9 7950X在65W TDP Eco Mode也就是88W PPT下可以實現上代R9 5950X解鎖TDP的性能,於是我也在Cinebench R23下對i9-13900K進行了測試:

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結果與Intel所展示的SPECint結果有一定差異,在R23下i9-13900K需要在95W左右才能夠達到上代i9-12900K的多線程水平,大約在27000分左右,並且241W只是12900K的MTP(Maximum Turbo Power)即POR最大睿頻功耗而並非解鎖功耗。可見統一在R23下測試的結果i9-13900K在低功耗下的能耗比並不能夠超過R9 7950X。

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拉出整條能耗曲線來看,i9-13900K跑出上代相同的多線程性能只需要其37%的功耗,也能夠在相同功耗下實現上代139%的性能。所以即使以R23的角度來看,i9-13900K的能耗比雖然無法超越同級競品,相比於自身上代也有了非常顯著的進步。

總結:小改動的大提升

作為傳統意義上半代升級的產品,i9-13900K的實際性能表現遠不止擠牙膏那麼簡單,改進的Intel7工藝讓人們看到了藍廠的打磨功力:

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純通過頻率與緩存的進步,i9-13900K實現了接近15%的單線程性能提升,要知道從11代Cypress Cove到12代Golden Cove這樣巨大的架構變化帶來的單核提升也只有類似水平,而45%的多線程提升放在過去十年也只有11代到12代桌面有接近的水平。

渲染性能由於與理論多線程性能強關聯所以也有45%以上的大幅度提升,而創作性能以及專業性能上更高頻記憶體的引入以及更強的性能也帶來了20%+的大幅提升。

除此之外遊戲性能的提升更值得一提,不僅有10%的平均幀數提升,在1% Low FPS上也有進步,帶來了超過紙面數據的整體流暢度提升,配合新出的RTX 40系顯卡不論是對於3A發燒友還是電競大王們來說i9-13900K都是一筆值得的投資。

(本文原作者金豬升級包,首發於機核)

來源:機核