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定义未来PC的全新微架构 英特尔12代酷睿桌面处理器即将登场

2021年09月14日 作者 yd

个人电脑对于数据的处理其实是一个非常复杂的过程,即便是我们看似最基本单纯的文档撰写或表格制作,都可能牵涉到多个线程的工作和数据流的处理。而大型的设计软件,超3A级游戏更是夸张。如何更好得调用处理器资源,以达到理想性能功耗比,是英特尔一直以来追求的目标。

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自2021年度架构日后,我们获得了大量英特尔下一代微架构技术,规格,性能提升,应用领域等诸多方面的信息。而在9月7日,英特尔再次举办媒体沟通会议,为全国诸多媒体同仁针对新一代处理器微架构,Xe HPG显卡等相关信息进行了更详细的阐述。此举体现了英特尔对于新一代处理器平台的信心,也体现了英特尔对于中国市场的重视。

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那么即将到来的第十二代英特尔处理器(是的,全新架构将应用于包括桌面,笔记本,服务器,工作站等全面领域),将会呈现怎样的形态呢?在我们所熟悉的传统架构中,每一个核心几乎都是相同的状态不同。而在全新的Alder Lake核心,Golden Cove架构中,它将传统内核分为P-Core与E-Core,各自有着不同的设计规格,工作对象与运作形式。前者将支持超线程技术,整体最更多内置8个P-Core,8个E-Core,整体16核心24线程。传统的L3演进为LLC(Last Level Cache)最高可达30MB。

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所谓P-Core,Performance-Core,即性能核,它的主要目标是针对单线程的性能提升。这让我想到绝大多数的游戏,而别是以FPS,Action,Sports为主的3A级乃至超3A级大作,它们中的绝大多数又主要依赖于处理器的单线程表现。全新的P-Core将带来包括前端解码长度翻倍,每周期运行32bit,增至6个解码单元,每周期生成8个微操作指令。种种改进都为了实现更低延迟及缩短流水线。不仅如此,P-Core还优化了L1缓存的TLB(Translation Lookasike Buffer)至150%,L2缓存提升至1.25MB。

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与P-Core相对的则是E-Core,Efficient Core,即能效核。它将拥有矢量和人工智能指令加速处理能力,能够在前端进行快指令的处理,提供更准确的分支预测。E-Core的设计理念在于更高的多线程任务执行效率,提升吞吐量与后处理能力。从它的研发结果来看,可以以更小的功耗来实现SkyLake的处理能力。根据设计与应用不同,E-Core的二级缓存将为2M或4M不等。

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看到这些,大家可能感觉P,E-Core的区分设计有些类似移动设备中的“大小核”设计,不过英特尔可不是简单得进行同样的处理,而是有自己的独门利器——Intel Thread Director(硬件线程调度器)。它可以侦测到指定层级的混合执行状况,可以更为精准得区分当前所要处理所有数据所需的执行单元,并让P,E-Core“有的放矢”得分配处理。合理分配两种核心,让它们根据实际情况精准得参与到工作中,不但提升效率,更能降低功耗。

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除了核心架构的变化,本次AlderLake升级的亮点颇多,让我们一一看来。首先在整体架构中,除了P-Core及E-Core的区别,它们将依旧包括内存控制器(DDR5等),PCIe控制器,ThunderBolt控制器,USB控制器,网络及无线网卡控制器等等。当然更高级的Xe内置核芯显卡也是如此。不过移动端的版本可能根据视频会议等方面需要增加包括图像处理单元等部分,而超低功耗款式可能相应去除一些单元。

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内存方面,全新的AlderLake将支持标准电压及功耗版本的DDR5内存,以及低电压低功耗款式的LPDDR5;当然英特尔也并未放弃对DDR4级LPDDR4x的支持,毕竟从市场来看,周边设备的演进可能并没有那么快,还需要行业内各厂商的共同支持。看来我们有来到了类似当年SDRAM转向DDRRAM,DDR内存各代升级的时代。

而在PCIe总线方面,AlderLake将支持PCIe 5.0技术规范。它将拥有两倍于PCIe 4.0的带宽,提供极为夸张惊人的数据吞吐量,是真正的数据超高速通道。面对未来的4K乃至8K影像处理,3A游戏大作等方面有着更好的支持。当然在通讯传输方面,AlderLake将延续之前平台的ThunderBolt4,Wi-Fi6E等接口或连接技术。

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将与AlderLake同时出发的,还有英特尔全新Xe HPG系列独立显卡。整个英特尔显卡家族将包括低功耗的Xe-LP,高性能的Xe-HP,面向高性能计算的Xe-HPC,以及即将登场的Xe-HPG,即High Performance Gaming。后者将针对游戏玩家和内容创作者而设计开发。该独立显卡将由台积电6nm制程进行生产。同时,英特尔还推出了Xe Supre Sampling技术,可以弥补开启光线追踪后造成的运行性能下降,帧数降低等问题。该技术将不仅仅运用于英特尔自身的显卡,还包括友商的产品,可以说是一个惠及大众的技术。

英特尔全新的Golden Cove处理器微架构所改变的绝不仅仅只是内核结构,更将同微软一起合作在操作系统领域提升PC整体的执行效率。诚然,无论Windows是个多么“聪明”的操作系统,但总还停留在一个比较传统的结构之中。从现在的Windows 10到未来的Windows 11,英特尔与微软将继续精诚协作,不断优化和改良,提升处理能力。

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本次代即十一代酷睿处理器的桌面版与移动版的内核架构并不相同。桌面版采用的是14nm制程,Willow Cove架构;而移动版则为10nm制程,TigerLake核心,Willow Cove架构。而即将登场的12代酷睿处理器,从追求极致移动与续航的9W TDP处理器,到125W高性能桌面处理器,都采用了先进10nm制作工艺(或称为Intel 7),AlderLake核心,同时均采用了上述的E-Core与P-Core结构。我们认为,这一点体现了英特尔在高级制程,生产工艺方面更为炉火纯青;另一方面也有利于操作系统与应用软件厂商调试及配合全新平台,以达到更高的运行效率。

刚才我们提到了一些游戏方面的性能提升。其实我们的个人电脑不会只是单纯得运行游戏,后台总有一些其它任务需要处理。如果是传统架构则或是达不到均衡性能输出的要求,或是拖累游戏的顺畅表现。而AlderLake的新架构则能很好得解决这些问题,并可在现有基础上大幅提升执行效率。比如许多主播在进行游戏直播时,为了输出更高的画质,确保不影响本地游戏的运行,则会使用第二台PC进行直播推流处理。而在不远的将来,一台配备十二代酷睿的主力PC即可单机完成任务。

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这十几年来,随着酷睿系列处理器的横空出世,英特尔始终行走在业界最高端领域,并不断推陈出新,挑战自我。全新Alder Lake架构的第十二代酷睿即将发布,它将拥有更高级的10nm SuperFin制作工艺,P-Core+E-Core的“大小核”设计,更高端的核芯显卡,支持DDR5或LPDDR5内存,PCIe 5.0数据总线,全新封装工艺及针脚接口;当然还包括已有的ThunderBolt 4.0及Wi-Fi6E等技术的加成。

上述这些升级与提升令人充满期待,这些都将让我们在未来人工智能计算,高级运算支持,高续航便携的笔记本,更强劲的作业处理能力,流畅的游戏体验与次时代影音娱乐等等方面获得前所未有的体验。根据一些可靠消息来源,十二代酷睿处理器将继续以高性能输出表现引领整个业界,多项测试结果与成绩远胜上一代酷睿及竞争对手。AlderLake其全新的架构组成将一改前几十年的处理器设计研发既定思路,并成为整个行业学习乃至追赶的目标。


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