16核心32线程的十二代酷睿为何采用大八核+小八核的设计?

自从三代锐龙诞生以来,16核32线程的锐龙3950X基本稳坐主流处理器的性能宝座。而多核性能和制程工艺落后,一直都是这几年来主流酷睿的短板。为了弥补这个短板,Intel这几年都在每代酷睿身上不断增加核心,但是效果依然不够明显。而这种情况在十二代酷睿似乎得到缓解,十二代酷睿Alder Lake-S使用是大八核、小八核心一起混合封装的技术,核心数最多可以达到16核心,而且使用Intel最新的10nm工艺。该技术英特尔今年首次在笔记本平台做试金石,而CPU就是代号为“Lakefield”酷睿系列处理器。

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实际上,混合架构的优点很多,比如结构紧凑、减少芯片面积、节能高效等,但是这都是对于笔记本平台来说。对于桌面级平台很多网友对此疑惑不解,从来不担心供电问题,为何又会把这个节能减排方案强加给桌面级平台呢?

就现在Intel官方公布和网络上透露的资料来看,Alder Lake-S采用的是大八核Golden Cove+小八核Tremont的封装设计,芯片工艺是10nm,旗舰U的TDP是125W。此外,还增加了AVX-512指令集、Intel TSX-NI和支持FP16等新技术。

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如果留心观察Intel这几年酷睿产品的设计思路,这个问题的答案就迎刃而解啦。从14nm工艺的i7 6700K到今年的i9 10900K,Intel对于主流酷睿旗舰都强调以下几点。

强调单核性能,尤其是默认睿频的提升。对比竞争对手AMD,Intel每代酷睿都是单核性能的王者,在默认温度环境下尽可能把睿频性能发挥到极致,以此增强单核性能。睿频从当初4.3GHz到今年的5.3GHz,四年时间足足提升了1GHz就足以说明Intel对此的重视。原因其实很简单,游戏和日常桌面级应用都是看重单核性能和频率,多核性能只是辅助作用。

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强调平台的待机功耗,注重日常待机的节能设置。虽然桌面级酷睿制程和多核性能落后锐龙,但是待机节能设置却一点都不含糊。即便是拷机满载功耗可达300W的i9 10900K,日常待机功耗也不过60W甚至更低。因此,酷睿处理器日常待机温度是非常舒适的,即便是Intel过去原装散热器也可以镇得住。相反,AMD在这一方面是短板,虽然工艺先进,但日常待机功耗和发热并不理想,CPU内部又集成了许多ARM架构的小处理器,内部积热严重。这也是AMD处理器一直频率上不去的原因之一。

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主流酷睿注重核心的调用。如果经常看CPU评测的小伙伴应该都知道,锐龙3000系列虽然多核性能秒杀主流酷睿,但是在相同核心情况下,比如锐龙7 3800X和i7 10700K相比,无论是Adobe等专业软件跑分测试和游戏性能测试,AMD大多时候都会基本输给Intel。原因其实很简单,现在Intel的酷睿比AMD的锐龙更注重CPU核心的调用。

不可否认,如果核心数很多的情况下,比如16核心、18核心,AMD的IF总线设计是非常优秀的。这也是16核心锐龙9 3950X的综合性能基本可以战平18核心i9 10980XE的原因之一,甚至某些方面还可以反超i9 10980XE。

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但是现在不论是主流软件还是游戏,基本都是只对8核及以下进行优化和支持。因此,八核心的核心调用就显得非常重要了,核心数只有八核的i7 10700K Ringbus内核设计就比IF总线设计的锐龙7 3800X更容易调用核心,内部延迟更低。再者,Intel也与微软借助Wintel联盟优势,在软件层面上有Windows的调度器来决定了核心执行任务的顺序。

这样下来,就可以推算出Intel放弃多年Ringbus设计而改用大八核和小八核设计的真正意图。 无非就是提升核心的调用度,对于要求算力高的计算任务就分配给大核心,而日常办公的小任务就交给小核心去处理。这么一来,Windows就可以针对8核心优化就足以,这需要做好调度器的适配。前面提到,主流对于Ringbus架构的8核心优化是相对照顾的。而如果是传统的全16核心设计,Windows程序对于多核调用效率很低,Mesh的核心调用还不如IF总线设计。因此,借鉴IF总线的优点是有一定的道理的。

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其次,一定程度上也降低待机功耗和提升频率。日常待机基本就可以调用小核心进行运算,消耗的算力很小,功耗和发热量。

最后还有一点就是芯片良率上去了,16核心的CPU分成两个八核Die来生产,会比直接生产单个16核心、现在的10核心Die成本更低,良率更高。这方面也是向对手AMD学习的。

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