为何Polars在Intel CPU上比AMD CPU运行更快？附实测对比

测试环境与代码 #

两台测试机器配置：

• Intel i7 13700KF，64GB内存，SSD存储，Python 3.11 + Polars 0.20.5
• AMD Ryzen 9 3970X，64GB内存，SSD存储，同款软件版本

测试数据构建代码：

df = pl.DataFrame({
    "name": ["a"+str(i) for i in range(1000000)],
    "age": [i for i in range(1000000)]
})

性能测试代码：

%%timeit
df.with_columns([
    pl.col("name") + "test",
    pl.col("age").rolling_mean(20)
])

测试结果：

• Intel平台：12.9 ms ± 20.8 µs per loop
• AMD平台：24.8 ms ± 270 µs per loop

额外观察：少量Polars运算场景下Apple M3 Max性能不及i7 13700KF，但20-30次with_columns这类批量运算时，M3 Max反超。

性能差异的核心原因 #

1. Intel vs AMD的性能差距 #

• 指令集与针对性优化：Polars基于Rust开发，底层计算逻辑对Intel的AVX-512指令集有更好适配。Ryzen 9 3970X属于Zen 2架构，不支持AVX-512，仅支持AVX2，在字符串拼接、滚动均值这类依赖SIMD加速的操作中，Intel平台能获得更明显的性能提升。
• 缓存与NUMA架构影响：i7 13700KF采用单CCD设计，L1/L2缓存延迟更低，无跨NUMA节点的内存访问开销；而3970X是多CCD架构，跨节点内存访问存在额外延迟，Polars当前的内存调度逻辑未针对多NUMA节点做深度优化，进一步放大了差距。
• 任务并行度适配：测试中的操作并行度有限，无法充分利用3970X的32核多线程优势，反而i7 13700KF的单线程性能+大小核调度对轻量计算的适配更占优。

2. Apple M3 Max vs Intel i7 13700KF的性能反转 #

• 小场景：单线程启动优势：少量运算时，x86架构的单线程启动开销更低，Polars对x86的单线程优化更成熟，M3 Max的ARM架构在小任务的指令调度、缓存预热阶段存在一定开销，导致性能落后。
• 大场景：并行与内存架构优势：当运算量提升到20-30次with_columns时，任务并行度被充分激活。M3 Max的统一内存架构消除了NUMA延迟，14核的多线程能力加上NEON指令集的持续高效运算，配合Polars对ARM平台的批量任务优化，逐渐抵消x86的单线程优势，最终实现反超。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Hakase