# 英特尔首个大小核架构出炉，账面数据看起来相当不错

- 作者：刘学文
- 发布时间：2021-08-21 15:28
- 分类：产品
- 原文：https://www.ifanr.com/1436836

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千呼万唤始出来，英特尔的首个性能混合架构，代号 Alder Lake，也可以被看做是十二代酷睿终于初见峥嵘。

虽然在手机处理器上，大小核架构非常常见，但是在英特尔的桌面端，这还是首次，伴随着更早之前技术路线图的公布，加上本次架构日的新内容，不得不说现在英特尔的节奏快起来了。

英特尔公司高级副总裁兼加速计算系统和图形事业部总经理 Raja Koduri 直言：

> 架构是硬件和软件的炼金术。

所以新的大小核架构是什么样，跟我们后面用到什么样的设备息息相关。和手机处理器类似，Alder Lake 也把大小核归类为性能核和能效核，前者负责高性能高负载任务，后者则致力于完成低负载工作。

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英特尔全新性能核微架构，曾用代号 Golden Cove，旨在提高速度，突破低时延和单线程应用程序性能的限制。工作负载的代码体积正在不断增长，需要更强的执行能力。数据集也随着数据带宽的需求提升而大幅增加。英特尔全新性能核微架构带来了显着增速同时更好地支持代码体积较大的应用程序。

性能核拥有更宽、更深、更智能的架构：

- 更宽：解码器由 4 个增至 6 个，6µop 缓存增至 8µop，分配由 5 路增至 6 路，执行端口由 10 个增至 12 个
- 更深：更大的物理寄存器文件（physical register files），拥有 512 条目的重排序缓冲区
- 更智能：提高了分支预测准确度，降低了有效的一级时延，优化了二级的全写入预测带宽

性能核是英特尔有史以来构建的性能最高的 CPU 内核，并通过以下功能突破了低时延和单线程应用程序性能的极限：相比目前的第 11 代酷睿处理器架构（Cypress Cove），在通用性能的 ISO 频率下，针对大范围的工作负载实现了平均约 19% 的改进。

全新的英特尔能效核微架构，曾用代号 Gracemont ，旨在面对当今多任务场景，提高吞吐量效率并提供可扩展多线程性能。此高能效 x86 微架构在有限的硅片空间实现多核任务负载，并具备宽泛的频率范围。该架构致力通过低电压能效核降低整体功率消耗，为更高频率运行提供功率热空间。这也让能效核提升性能，以满足更多动态任务负载。

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能效核可以利用各种技术进步，在不耗费处理器功率的情况下对工作负载进行优先级排序，并通过每周期指令数（IPC）改进功能直接提高性能，这些功能包括：

- 拥有 5000 个条目的分支目标缓存区，实现更准确的分支预测
- 64KB 指令缓存，在不耗费内存子系统功率的情况下保存可用指令
- 英特尔的首款按需指令长度解码器，可生成预解码信息
- 英特尔的簇乱序执行解码器，可在保持能效的同时，每周期解码多达 6 条指令
- 后端宽度（Wide Back End）具备 5 组宽度分配（Five-wide allocation）和 8 组宽度引退、256 个乱序窗口入口和 17 个执行端口
- 支持英特尔控制流强制技术和英特尔虚拟化技术重定向保护等功能
- 实现了 AVX 指令集以及支持整数人工智能操作的新扩展

相比英特尔最多产的 CPU 内核 Skylake，在单线程性能下，能效核能够在相同功耗下实现 40% 的性能提升，或在功耗不到 40% 的情况下提供同等性能。与运行四个线程的两个 Skylake 内核相比，四个能效核所提供的吞吐量性能，能够在功耗更低的情况下同时带来 80% 的性能提升，而在提供相同吞吐量性能时，功耗减少 80%。

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可以看到，在账面数据上，Alder Lake 非常值得期待，无论是功耗表现，还是性能表现，都可以称得上是表现良好的一代。

Alder Lake 基于 Intel 7 制程工艺打造而成，支持最新内存和最快 I/O。

在此之前，英特尔表示将不再采用行业此前通用的，基于纳米制程工艺的节点命名法则，而是将采用全新的命名方案。

Intel 7：第三代 10nm 芯片更名为 Intel 7（替换去年的增强型 SuperFin），每瓦性能将提供 10~15%，目前已经投入量产，将带来 Alder Lake 消费级处理器和 Sapphire Rapids 数据中心处理器。

Intel 4： 7nm 节点更名为 Intel 4，相比 Intel 7 每瓦性能提升 20%，将使用 EUV 光刻技术，首批应用产品是 Meteor Lake 和 Granite Rapids。Meteor Lake 将使用 Foveros 封装技术，支持 5 至 125W 的 TDP 范围，预计将于 2022 年末推出。

Intel 3：Intel 3 节点预计在 2023 年下半年亮相，预计是 Intel 4 7nm 工艺的升级应用，与 Intel 4 相比，每瓦性能提高约 18%。虽然没有明说，但预计最快都要等到 2024 年才有望上市了。

简单总结来说，10nm ESF 改名为 Intel 7，7nm 改名为 Intel 4，7nm 增强版改名为 Intel 3。

按照英特尔的说法，Alder Lake 支持从超便携式笔记本，到发烧级，到商用台式机的所有客户端设备，它采用了单一、高度可扩展的 SoC 架构，提供三类产品设计形态：

- 高性能、双芯片、插座式的台式机处理器 ，具有领先性能和能效。支持高规格的内存和 I/O
- 高性能笔记本处理器，采用 BGA 封装，并加入图像单元，更大的 Xe 显卡和 Thunderbolt 4 连接
- 轻薄、低功耗的笔记本处理器，采用高密度的封装，配置优化的 I/O 和电能传输

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