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2021LT10 |谈英特尔12代酷睿技术领先性

编辑:笔记本导购 点击:89 次 A+

专题: 酷睿

前言:中关村在线2021年终特别栏目《Leading Technology 10》(以下简称LT10),旨在根据推动行业发展贡献,并能够代表未来一年乃至多年后形成的主流应用技术,且落地于产品本身为基准,评选年度10大领先技术,从而引领产业持续发展。

 

2021LT10 |谈英特尔12代酷睿技术领先性

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中关村在线认为,2021年英特尔推出的第12代酷睿处理器架构技术可以参与本次终极评选。12代酷睿采用的异构混合架构设计,首次在同一SoC架构下,实现了包括台式机、笔记本等所有平台的覆盖。在混合架构下,性能核与能效核借助英特尔专门开发的Intel Thread Director技术(硬件线程调度器),在综合性能方面大幅提升,进而使英特尔重回PC处理器性能巅峰。对于业界来说,全新的异构混合架构极具创新性和借鉴意义,高效的线程调度使其能够更加高效的同时完成单线程和多线程任务,成为PC性能飞跃的助推器。

 ·对PC行业的意义:数个首次引领技术变革

对于PC行业来说,12代酷睿处理器意义非凡,这主要体现在四个方面:

首先,这是第一次在同一SoC架构下,实现了包括台式机、笔记本等所有平台的覆盖。

其次,12代酷睿处理器架构实现全面变革,基于Intel7工艺制造、全新的混合架构设计,以及性能核、能效核,IntelThread Director技术(线程调度器),这一设计打开了新思路。

第三,全新设计的核心和混合架构为12代酷睿处理器带来了大幅度的性能提升,性能核在相同频率下,性能表现比11代酷睿处理器提升19%。

第四,能效核带来了多线程性能层面的大幅度提升,同时还可以更加有效地利用芯片面积,并降低功率。

同时在创新技术方面,英特尔12代酷睿平台率先推进了DDR5和PCIe 5.0技术落地,这使得12代酷睿整个平台的性能得到全面跃升。此外需要明确的一点是,英特尔P-Core与E-Core的设计,与ARM架构的大小核设计有比较明显的区别。英特尔的P-Core与E-Core设计并不像ARM那样的一个核专门为了省电,一个核专门为了效能。而是让每个核心都达到最高效能,并增强多线程能力。事实上,12代酷睿E-Core的效能要优于10代酷睿Comet Lake,因此其虽然被称为能效核,但性能并不弱。

英特尔12代酷睿处理器结构示意

·技术解读:英特尔12代酷睿大小核解析

英特尔在12代酷睿处理器中采用了全新的架构设计,也就是异构混合架构。这一架构主要由P-Core性能核+E-Core能效核组成,前者主要负责提升单线程处理能力,后者主要负责提升多线程性能吞吐与承载能力。

同时,P-Core与E-Core采用了不同的微架构设计,前者为全新的Golden Cove微架构,后者为Gracemont微架构。

我们都知道,在ARM架构下,异构设计早已有之。而因为ARM架构下的异构设计中,一个核心主要负责性能,另一个核心主要负责低能耗,因此被用户形象的称为大小核设计。由于ARM架构主要面向移动级平台,如智能手机、平板电脑等,因此其大小核相对而言更加偏向能耗这一部分,毕竟对于这些移动级设备来说,低能耗、长续航、低热量是首先需要解决的问题。

但是对于PC而言,尤其是桌面级PC来说,本身其实并不存在功耗和散热方面的担忧,因此英特尔P-Core+E-Core混合架构设计,严格意义上来说并不等同于ARM架构的大小核。

其实就“大小核”来说,首先要清楚的一点是,在一个大小核异构架构下,大核是相对于小核而大的,小核是相对于大核而小的,如果跨越系统平台去单纯说小核一定就小,大核一定就大,无疑是不够严谨的。

那么英特尔的“大小核”与ARM的大小核究竟有何不同呢?

首先明确的一点是,12代酷睿AlderLake的E-Core并不是单纯意义上的小核心。因为在英特尔异构架构体系下,Gracemont微架构的E-Core承担的是多线程吞吐性能提升,其实际性能超过了Skylake和Zen2,而Skylake和Zen2绝对不是小核心。

其次从命名来看,Gracemont无疑是源自Atom这一脉,其上一代微架构为Tremont,相对于Golden Cove微架构的P-Core而言,Gracemont微架构的E-Core确实要小一些,但其实际性能相对于Tremont来说,IPC提升超过20%。

其实对于12代酷睿来说,E-Core更重要的意义在于负责多线程任务的处理,如渲染、压缩/解压缩等等。而在Tremont上改进后的Gracemont,其实在渲染方面有着非常出色的性能表现。这源于其双前端六解码、以及整数浮点分离的设计。要知道,这种设计在ARM架构的小核中是没有的。 

此外英特尔在混合架构之下对缓存进行了扩容,在增加了P-Core的二级缓存和E-Core的每核二级缓存的情况下,英特尔同时在共享L3智能缓存上也进行了增强和扩容。根据不同的核心数,英特尔12代酷睿处理器L3智能缓存最高提高到30MB,有效提高内存数据量、降低延时。

而在频率方面,E-Core睿频能力从3.6GHz起步到3.9GHz,表现也是相当不错了。

其实对于大小核设计,大家很容易被误导的一个地方是,“大小核”三个字就是简单描述核心的大小。虽然这没毛病,但从本质上来讲,忽略了大与小的参照系。在一个拥有大核心和小核心的异构架构中,大小核的界定除了考虑到核心面积之外,其实还要考虑到其发挥的作用。ARM架构下的小核心存在的主要任务就是负责低能耗,而12代酷睿中的“小核心”可并不是单单负责低能耗,它还要承担起更重负载的多线程任务,因此12代酷睿的“大小核”与ARM架构的大小核,其本质有着明显差异。

·创新升级:DDR5与PCIe 5.0征战未来

近年来,英特尔在处理器革新方面更加注重整个平台的性能提升,因此率先引入了PCIe 5.0以及DDR5内存规格。通过PCIe 5.0这一全新的I/O接口,可以进一步提高独立显卡以及SSD的吞吐能力,在游戏、视频特效、AI加速等方面,打通了数据吞吐的性能瓶颈,让CPU和GPU更好地发挥数据处理能力。

DDR5内存规格则会进一步提高内存速度和带宽,为需要大量数据处理的大型生产力软件带来大幅效能提升。同时,DDR5更好的超频能力,使其应对重负载任务时更加游刃有余。

·攻克难关:英特尔硬件线程调度器解决异构难题

在混合架构设计层面,亟需解决的问题就是如何能够让线程可以跑到对应的核心数上。也就是让重负载的单线程运行到P-Core上,而多线程以及后台线程可以运行到E-Core上。为此,英特尔研发了“Intel Thread Director技术”,即英特尔硬件线程调度器。

线程调度在异构架构核心上并不罕见,如现如今的智能手机设备的SoC都存在线程调度技术。英特尔硬件线程调度器的领先之处在于,它实现了纳秒级别的Runtime指令监控,而且英特尔与微软合作,可以把Runtime状态及时反馈给操作系统。如此一来,打破了原有的操作系统和CPU之间的简单的线程管理模式,而是提供了更加精细化、更加合理、智能化的线程调度。尤其是在Windows11系统上,率先实现了能够支持英特尔硬件线程调度器的全新的线程管理机制,因此12代酷睿Alder Lake平台在Windows 11系统下整体性能表现更加优异。

·行业影响和用户需求:依旧引领产业加速多任务并行处理

“大小核”技术的领先性也为产品增加了并行处理的优势,同时也为用户带来了技术的体验。例如,12代处理器具备强大的游戏性能,玩家可以在打游戏的同时,通过线程对负载的程度,调度大小核应用,来调整玩游戏的同时做直播,或者录制游戏画面的应用场景。也就是说,游戏的时候负载高,处理器可以将大核心分配为游戏运行处理,同时录屏和直播可以由小核心来同时处理,并行处理的过程加速了运行的体验,令玩家更爽。

显然,12代酷睿处理器的发布,在产业影响力方面足以证明,英特尔依旧是芯片产业中的王者,不仅仅是大小核技术的实施,还在于架构调整带来的多项应用加速。

不仅仅大小核的迭代,全新第12代英特尔酷睿 处理器产品家族还配备最多16个核心和24个线程,包括全球性能出众的游戏处理器:酷睿i9-12900K,为游戏大作带来震撼的畅玩体验。酷睿i9-12900K可实现惊人的性能代际提升:在《全面战争传奇:特洛伊》游戏中,FPS提升多达25%;在《杀手3》游戏中,FPS提升多达28%;在《孤岛惊魂6》游戏中,FPS提升多达23%。英特尔Killer Wi-Fi 6E 加持,高频率性能核与能效核协同实现并行任务卸载,能够将多任务时的游戏延迟降低多达75%,让玩家在同时游戏、直播和录制时的每秒帧数增加多达84%。

同时,全新处理器为用户构建卓越的性能配置提供了业界超卓的超频工具,包括在能效核与DDR5内存实施超频。性能发烧友和游戏玩家可通过最新的英特尔至尊调试实用程序(XTU)7.5 体验这些全新平台超频功能。 

从酷睿i9-12900K开始,XTU还将支持使用英特尔Speed Optimizer 对未锁频版第12代处理器进行一键超频。此外,英特尔推出了支持DDR5的最新英特尔Extreme Memory Profile (XMP) 3.0,以提供额外的配置文件,包括全新的可重写自定义配置文件和灵活的内存超频调优配置文件。

总结

第12代酷睿处理器发布,标志着英特尔正式跨入混合架构时代,能效核和性能核,以及与操作系统厂商、软件厂商紧密合作,必然会给PC行业带来一次创新飞跃。

最新亮相的第12代英特尔酷睿产品家族将包括60款处理器,将为来自合作伙伴的500多种机型设计提供动力。而且,首次采用Intel 7制程工艺的全新高性能混合架构,将带来从9瓦到125瓦的可扩展性能,为从超轻薄笔记本电脑到发烧友台式机的每一个PC细分市场以及边缘计算设备提供卓越的计算性能。

可以说,英特尔的PC生态是一个开放的生态,这一点与其他竞争对手不同。不管是OEM也好,硬件组件厂商也好,还是软件独立开发商也好,英特尔给每个人带来机会,并共同成长,最终让消费者有更多选择,让每一个参与者也有更多选择,这就是一个开放生态给大家带来的价值。

此外,在Windows 11 的引领下,如今正迈入PC的新时代。在Windows 11和英特尔全新的线程调度器技术配合下,用户会看到眼前的第12代英特尔酷睿处理器家族将为他们带来PC性能的新高度,并且得益于软硬件间紧密的设计和协同,第12代英特尔酷睿处理器的高性能混合架构带来了架构史上的一次变革,并把产品性能推向新的高度。

而且在大小核、DDR5、PCIe 5.0以及异构计算等方面的提升,不仅令第12代酷睿的运行速度达到了前所未有的地位,还令技术创新领先性得到了进一步拓展,并向世人宣告,芯片界的“王者”再次降临。

能够被评选为LT10中的一员,代表着英特尔第12代酷睿处理器具备强大的核心技术和引领产业发展的领导力。依托于技术研发实力、技术创新能力以及技术拓展潜力,不断为用户提供运行速度更快、效能更好且体验更佳的优质产品,并持续推动产业发展。

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