中關村在線2021年終特别欄目《Leading Technology 10》(以下簡稱LT10),旨在根據推動行業發展貢獻,并能夠代表未來一年乃至多年後形成的主流應用技術,且落地于産品本身為基準,評選年度10大領先技術,從而引領産業持續發展。
中關村在線認為,2021年英特爾推出的第12代酷睿處理器架構技術可以參與本次終極評選。12代酷睿采用的異構混合架構設計,首次在同一SoC架構下,實現了包括台式機、筆記本等所有平台的覆蓋。在混合架構下,性能核與能效核借助英特爾專門開發的IntelThread Director技術(硬件線程調度器),在綜合性能方面大幅提升,進而使英特爾重回PC處理器性能巅峰。對于業界來說,全新的異構混合架構極具創新性和借鑒意義,高效的線程調度使其能夠更加高效的同時完成單線程和多線程任務,成為PC性能飛躍的助推器。
·對PC行業的意義:數個首次引領技術變革
對于PC行業來說,12代酷睿處理器意義非凡,這主要體現在四個方面:
首先,這是第一次在同一SoC架構下,實現了包括台式機、筆記本等所有平台的覆蓋。
其次,12代酷睿處理器架構實現全面變革,基于Intel7工藝制造、全新的混合架構設計,以及性能核、能效核,IntelThread Director技術(線程調度器),這一設計打開了新思路。
第三,全新設計的核心和混合架構為12代酷睿處理器帶來了大幅度的性能提升,性能核在相同頻率下,性能表現比11代酷睿處理器提升19%。
第四,能效核帶來了多線程性能層面的大幅度提升,同時還可以更加有效地利用芯片面積,并降低功率。
同時在創新技術方面,英特爾12代酷睿平台率先推進了DDR5和PCIe 5.0技術落地,這使得12代酷睿整個平台的性能得到全面躍升。此外需要明确的一點是,英特爾P-Core與E-Core的設計,與ARM架構的大小核設計有比較明顯的區别。英特爾的P-Core與E-Core設計并不像ARM那樣的一個核專門為了省電,一個核專門為了效能。而是讓每個核心都達到最高效能,并增強多線程能力。事實上,12代酷睿E-Core的效能要優于10代酷睿Comet Lake,因此其雖然被稱為能效核,但性能并不弱。
英特爾12代酷睿處理器結構示意
·技術解讀:英特爾12代酷睿大小核解析
英特爾在12代酷睿處理器中采用了全新的架構設計,也就是異構混合架構。這一架構主要由P-Core性能核 E-Core能效核組成,前者主要負責提升單線程處理能力,後者主要負責提升多線程性能吞吐與承載能力。
同時,P-Core與E-Core采用了不同的微架構設計,前者為全新的Golden Cove微架構,後者為Gracemont微架構。
我們都知道,在ARM架構下,異構設計早已有之。而因為ARM架構下的異構設計中,一個核心主要負責性能,另一個核心主要負責低能耗,因此被用戶形象的稱為大小核設計。由于ARM架構主要面向移動級平台,如智能手機、平闆電腦等,因此其大小核相對而言更加偏向能耗這一部分,畢竟對于這些移動級設備來說,低能耗、長續航、低熱量是首先需要解決的問題。
但是對于PC而言,尤其是桌面級PC來說,本身其實并不存在功耗和散熱方面的擔憂,因此英特爾P-Core E-Core混合架構設計,嚴格意義上來說并不等同于ARM架構的大小核。
其實就“大小核”來說,首先要清楚的一點是,在一個大小核異構架構下,大核是相對于小核而大的,小核是相對于大核而小的,如果跨越系統平台去單純說小核一定就小,大核一定就大,無疑是不夠嚴謹的。
那麼英特爾的“大小核”與ARM的大小核究竟有何不同呢?
首先明确的一點是,12代酷睿AlderLake的E-Core并不是單純意義上的小核心。因為在英特爾異構架構體系下,Gracemont微架構的E-Core承擔的是多線程吞吐性能提升,其實際性能超過了Skylake和Zen2,而Skylake和Zen2絕對不是小核心。
其次從命名來看,Gracemont無疑是源自Atom這一脈,其上一代微架構為Tremont,相對于Golden Cove微架構的P-Core而言,Gracemont微架構的E-Core确實要小一些,但其實際性能相對于Tremont來說,IPC提升超過20%。
其實對于12代酷睿來說,E-Core更重要的意義在于負責多線程任務的處理,如渲染、壓縮/解壓縮等等。而在Tremont上改進後的Gracemont,其實在渲染方面有着非常出色的性能表現。這源于其雙前端六解碼、以及整數浮點分離的設計。要知道,這種設計在ARM架構的小核中是沒有的。
此外英特爾在混合架構之下對緩存進行了擴容,在增加了P-Core的二級緩存和E-Core的每核二級緩存的情況下,英特爾同時在共享L3智能緩存上也進行了增強和擴容。根據不同的核心數,英特爾12代酷睿處理器L3智能緩存最高提高到30MB,有效提高内存數據量、降低延時。
而在頻率方面,E-Core睿頻能力從3.6GHz起步到3.9GHz,表現也是相當不錯了。
其實對于大小核設計,大家很容易被誤導的一個地方是,“大小核”三個字就是簡單描述核心的大小。雖然這沒毛病,但從本質上來講,忽略了大與小的參照系。在一個擁有大核心和小核心的異構架構中,大小核的界定除了考慮到核心面積之外,其實還要考慮到其發揮的作用。ARM架構下的小核心存在的主要任務就是負責低能耗,而12代酷睿中的“小核心”可并不是單單負責低能耗,它還要承擔起更重負載的多線程任務,因此12代酷睿的“大小核”與ARM架構的大小核,其本質有着明顯差異。
·創新升級:DDR5與PCIe 5.0征戰未來
近年來,英特爾在處理器革新方面更加注重整個平台的性能提升,因此率先引入了PCIe 5.0以及DDR5内存規格。通過PCIe 5.0這一全新的I/O接口,可以進一步提高獨立顯卡以及SSD的吞吐能力,在遊戲、視頻特效、AI加速等方面,打通了數據吞吐的性能瓶頸,讓CPU和GPU更好地發揮數據處理能力。
DDR5内存規格則會進一步提高内存速度和帶寬,為需要大量數據處理的大型生産力軟件帶來大幅效能提升。同時,DDR5更好的超頻能力,使其應對重負載任務時更加遊刃有餘。
·攻克難關:英特爾硬件線程調度器解決異構難題
在混合架構設計層面,亟需解決的問題就是如何能夠讓線程可以跑到對應的核心數上。也就是讓重負載的單線程運行到P-Core上,而多線程以及後台線程可以運行到E-Core上。為此,英特爾研發了“Intel Thread Director技術”,即英特爾硬件線程調度器。
線程調度在異構架構核心上并不罕見,如現如今的智能手機設備的SoC都存在線程調度技術。英特爾硬件線程調度器的領先之處在于,它實現了納秒級别的Runtime指令監控,而且英特爾與微軟合作,可以把Runtime狀态及時反饋給操作系統。如此一來,打破了原有的操作系統和CPU之間的簡單的線程管理模式,而是提供了更加精細化、更加合理、智能化的線程調度。尤其是在Windows11系統上,率先實現了能夠支持英特爾硬件線程調度器的全新的線程管理機制,因此12代酷睿Alder Lake平台在Windows 11系統下整體性能表現更加優異。
·行業影響和用戶需求:依舊引領産業加速多任務并行處理
“大小核”技術的領先性也為産品增加了并行處理的優勢,同時也為用戶帶來了技術的體驗。例如,12代處理器具備強大的遊戲性能,玩家可以在打遊戲的同時,通過線程對負載的程度,調度大小核應用,來調整玩遊戲的同時做直播,或者錄制遊戲畫面的應用場景。也就是說,遊戲的時候負載高,處理器可以将大核心分配為遊戲運行處理,同時錄屏和直播可以由小核心來同時處理,并行處理的過程加速了運行的體驗,令玩家更爽。
顯然,12代酷睿處理器的發布,在産業影響力方面足以證明,英特爾依舊是芯片産業中的王者,不僅僅是大小核技術的實施,還在于架構調整帶來的多項應用加速。
不僅僅大小核的叠代,全新第12代英特爾酷睿 處理器産品家族還配備最多16個核心和24個線程,包括全球性能出衆的遊戲處理器:酷睿i9-12900K,為遊戲大作帶來震撼的暢玩體驗。酷睿i9-12900K可實現驚人的性能代際提升:在《全面戰争傳奇:特洛伊》遊戲中,FPS提升多達25%;在《殺手3》遊戲中,FPS提升多達28%;在《孤島驚魂6》遊戲中,FPS提升多達23%。英特爾Killer Wi-Fi 6E 加持,高頻率性能核與能效核協同實現并行任務卸載,能夠将多任務時的遊戲延遲降低多達75%,讓玩家在同時遊戲、直播和錄制時的每秒幀數增加多達84%。
同時,全新處理器為用戶構建卓越的性能配置提供了業界超卓的超頻工具,包括在能效核與DDR5内存實施超頻。性能發燒友和遊戲玩家可通過最新的英特爾至尊調試實用程序(XTU)7.5 體驗這些全新平台超頻功能。
從酷睿i9-12900K開始,XTU還将支持使用英特爾Speed Optimizer 對未鎖頻版第12代處理器進行一鍵超頻。此外,英特爾推出了支持DDR5的最新英特爾Extreme Memory Profile (XMP) 3.0,以提供額外的配置文件,包括全新的可重寫自定義配置文件和靈活的内存超頻調優配置文件。
總結
第12代酷睿處理器發布,标志着英特爾正式跨入混合架構時代,能效核和性能核,以及與操作系統廠商、軟件廠商緊密合作,必然會給PC行業帶來一次創新飛躍。
最新亮相的第12代英特爾酷睿産品家族将包括60款處理器,将為來自合作夥伴的500多種機型設計提供動力。而且,首次采用Intel 7制程工藝的全新高性能混合架構,将帶來從9瓦到125瓦的可擴展性能,為從超輕薄筆記本電腦到發燒友台式機的每一個PC細分市場以及邊緣計算設備提供卓越的計算性能。
可以說,英特爾的PC生态是一個開放的生态,這一點與其他競争對手不同。不管是OEM也好,硬件組件廠商也好,還是軟件獨立開發商也好,英特爾給每個人帶來機會,并共同成長,最終讓消費者有更多選擇,讓每一個參與者也有更多選擇,這就是一個開放生态給大家帶來的價值。
此外,在Windows 11 的引領下,如今正邁入PC的新時代。在Windows 11和英特爾全新的線程調度器技術配合下,用戶會看到眼前的第12代英特爾酷睿處理器家族将為他們帶來PC性能的新高度,并且得益于軟硬件間緊密的設計和協同,第12代英特爾酷睿處理器的高性能混合架構帶來了架構史上的一次變革,并把産品性能推向新的高度。
而且在大小核、DDR5、PCIe 5.0以及異構計算等方面的提升,不僅令第12代酷睿的運行速度達到了前所未有的地位,還令技術創新領先性得到了進一步拓展,并向世人宣告,芯片界的“王者”再次降臨。
能夠被評選為LT10中的一員,代表着英特爾第12代酷睿處理器具備強大的核心技術和引領産業發展的領導力。依托于技術研發實力、技術創新能力以及技術拓展潛力,不斷為用戶提供運行速度更快、效能更好且體驗更佳的優質産品,并持續推動産業發展。
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