8+8+1架构见过没!英特尔第十二代酷睿竟借鉴ARM?

CFan 电脑爱好者 2020-03-12 09:46产品 标签:英特尔 处理器

随着第十代酷睿Comet Lake-S(后缀为S代表桌面平台,如果为H就是笔记本平台)上市日期的临近,英特尔未来的规划也逐渐浮出了水面。

8+8+1的酷睿你见过吗

在Comet Lake-S之后,2021年我们还将迎来第十一代酷睿Rocket Lake-S。需要注意的是,Rocket Lake-S依旧采用了14nm,所以我们不要指望它能在微架构和性能层面出现太大的飞跃。

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真正值得期待的,则是预计在2022年上市的Alder Lake-S,也就是第十二代酷睿平台,它将采用“最新的”10nm工艺(同期手机SoC也许已经用上3nm了......),不仅会升级全新的微架构,整个处理器的结构也将发生翻天覆地的变化。

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简单来说,Alder Lake-S将引入ARM处理器领域著名的“big.LITTLE”大小核设计,采用8个大核(Core级别)和8个小核(Atom级别),再加上集成的GT1核心显卡,组成8+8+1的豪华套装,同时还支持PCIe 4.0技术,TDP也将提升到80W起步,最高为125W。

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英特尔针对移动平台定制的U系列和Y系列处理器样式

有消息称,Alder Lake-S处理器不仅要改变插槽,而且与其匹配的LGA1700插槽还会从传统42.5mm×42.5mm正方形变成45mm×37.5mm的长方形设计,也就是说未来的桌面酷睿也会变成和移动酷睿相似的长方形封装。

英特尔的大小核试水

实际上,Alder Lake-S并非英特尔首次引入大小核技术,早在2019年初英特尔就发布了代号为Lakefield的SoC,请注意后缀,它并非传统意义上的处理器,而是整合度更高的片上系统,在指甲盖的大小的芯片里就融合了过去需要布满整块主板的功能模块。

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Lakefield芯片只有这么大

除了成就这一辉煌的Foveros 3D封装技术,Lakefield全新的大小核架构也值得引起我们的关注。

提起“大小核”,相信很多童鞋都会想到ARM领域的Big.LITTLE技术。为了让智能手机的处理器(准确来说也是SoC)可同时兼顾高性能和低功耗的特性,ARM于2011年提出了Big.LITTLE概念,允许SoC采用一组高性能“大”(big)CPU 集群和一组高效率“小”(LITTLE)CPU集群的组合,三星在CES2013大会上发布的Exynos 5 Octa(4×Cortex-A15+4×Cortex-A7)就是首款基于Big.Little技术设计的八核处理器。

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2017年,ARM在发布Cortex-A75和Cortex-A55架构的同时再度祭出了DynamIQ技术,作为Big.LITTLE的补充,它允许芯片厂根据需求和成本预算进行更为灵活的核心搭配,实现2+6、1+7等不同的核心配置方式,可以充分发挥芯片厂的想象力。比如,高通骁龙855采用了1+3+4、麒麟990采用了2+2+4的三丛CPU集群,玩大型游戏大核出力、主流游戏中核参与、日常操作小核足以,从而实现了趋于完美的能效比表现。

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PC领域的X86架构处理器其实也总在想办法平衡性能与功耗之间的矛盾,只是长期以来的解决思路都是通过TDP加以调节,并辅以灵活的主频升降机制。

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X86处理器长期都是通过调节频率平衡当前的性能和功耗

比如,面向台式机的酷睿i7-9700主打顶级性能,拥有65W的TDP,基础频率就高达3.0GHz,睿频加速频率更是可以达到4.7GHz。面向二合一设备的Y系列酷睿i7-10510Y的TDP只有7W,将基础频率降到1.2GHz以节省功耗,并通过4.5GHz睿频加速来应对短时间内的高负载工作环境。

然而,这种调节机制的表现并经济。还是以i7-10510Y为例,它运行在1.2GHz的主频时性能骤降,浪费了太多的性能和资源;加速到4.5GHz时的瞬间功耗可能会突破40W,发热和功耗将难以控制,最终妥协的结果就是只能在最高主频下坚持1秒左右。

于是,英特尔Lakefield SoC借着最新10nm制程工艺以及Foveros 3D封装技术,开展了X86架构处理器的“大小核”之旅,在一个晶圆芯片内就集成了1颗Sunny Cove架构(与第十代酷睿Ice Lake平台处理器同源)的大核,以及4颗Tremont架构的小核,成为了英特尔历史上第一款颗5核混合架构的Big.LITTLE处理器。

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Sunny Cove是英特尔目前最先进的核心架构,这一点从10nm版的第十代酷睿处理器的实际表现就已得到了证明,哪怕只有单核心也足以应对日常较高负载的办公和娱乐环境。

Tremont则是昔日“Atom”(凌动)家族的后裔,最近几年主要被英特尔用于奔腾和赛扬品牌,主打足够的性能和更低的功耗。

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英特尔Atom家族参数回顾表

和上代Goldmont Plus架构相比,Tremont架构在ISA(指令集架构)、微架构、安全性、电量管理等方面均有所提升,其中IPC(每周期指令数)性能更是提升了30%。Tremont独特的6路前置集群(双3路集群)乱序执行处理单元可以更高效地为后端提供高吞吐量,每个核心都内配备独立的1.5MB二级缓存,并新增三级缓存,整数和矢量单元执行效率也大大提升。

作为第一批武装英特尔Lakefield SoC的设备,微软Surface Neo和Galaxy Book S都属于极致轻薄的偏概念型的产品,本身也不是专注于发烧级性能的存在,而是帮助用户进行一场“说走就走的旅行”。

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微软Surface Neo

Lakefield SoC超小的尺寸可以帮设备进一步瘦身,而其特色的“大小核”架构也能更好地兼顾性能和功耗,在满足轻度娱乐和中度办公之余获得更少的发热和更持久的续航。

如果不出意外,Lakefield SoC会在今年正式量产,有了它的成功经验,相信未来的Alder Lake-S也能少走很多弯路。

那么,你期待PC领域进入大小核时代吗?