Intel架構日活動表示自家處理器「大小核」架構,與Arm處理器的big.LITTLE架構並不完全相同

Intel架構日活動表示自家處理器「大小核」架構,與Arm處理器的big.LITTLE架構並不完全相同

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Intel於2021架構日活動中,詳細說明了採用「大小核」架構的Alder Lake處理器,以及自家全新Arc獨立顯示卡與伺服器產品等資訊,這篇文章我們將先聚焦於Alder Lake處理器。

效率核心打群架提升效能

Intel表示自家處理器的「大小核」架構,與Arm處理器的big.LITTLE架構在概念上並不完全相同。Intel將「小核」命名為效率核心(Efficient-core),除了強調省電的設計理念之外,也注重透過Scale Out的方式,以多個核心同時運作的方式提升效能表現。

根據Intel官方提供的數據,與Skylake微架構相比(如第6代的Core i7-6700K處理器即採用此微架構),在單核心情況下,效率核心可以提供高於Skylake微架構40%的效能表現,或在相同效能的前提下降低40%的功耗。至於多核心情況,由於效率核心不支援多執行緒功能,因此官方以4個效率核心與2核4緒的Skylake微架構相比,則可帶來80%效能或電力效率的增益。

效率核心是大小核架構中的小核,除了具有較佳電力效率,也透過平行運算方式提高效能輸出。

效率核心具有64KB指令快取記憶體,分支預測能力則高達5000條。

2組3 Wide亂序解碼器能夠提供每週期6指令的解碼能力。

執行單元部分支援5條分派(five-wide allocation)和8條引退(eight-wide retire),256條目亂序視窗和17個執行埠。

執行單元具有4組算數邏輯單元(ALU)、4組位址生成單元(AGU,儲存與讀取各2組),以及其他多種元件。

效率核心最高具有4MB共享L2快取記憶體。

它也支援Control-Flow Enforcement Technology、Virtualization Technology Redirection Protection等多種安全機制。

在單核心情況下,效率核心的效能或電力效率比Skylake微架構高出40%。

4個效率核心與2核4緒的Skylake微架構相比,可帶來80%效能或電力效率的增益。

效能核心追求蓋世神功

而稱為效能核心(Performance-core)「大核」,設計理念則與先前例代處理器的步伐一致,聚焦於Scale Up,追求單核心的最低延遲與最高效能表現。官方數據指出,與Cypress Cove微架構相比(如第11代的Core i7-11700K處理器即採用此微架構),在相同時脈下多種不同工作負載的平均效能提升達到19%,這組神奇數字恰巧與AMD Zen 3處理器架構相較前代Zen 2具有19% IPC效能提升相同,預期可帶來顯著的世代升級效益。

 

效率核心與效能核心的協作部分,雖然在處理器內部有Thread Director的工作負載分配單元,但在運作時仍需作業系統的軟體支援,才能發揮效能最佳化的效果。Intel表示Windows 11在上市時就能獲得支援,並且會回過頭提供Windows 10與其他Linux作業系統的支援,但日期尚未決定。

效能核心是大小核架構中的大核,與例代處理器一樣都是追求極致效能進化。

效能核心具備更寬、更深、更聰明的架構,解碼器由4個提升至6個,微指令(µop)快取提升至每週期輸出8條。

亂序引擎的每週期分派指令數由5條提升至6條,執行埠也從先前10個提升至12個。

整數單元加入第5組算數邏輯單元。

向量單元則新增支援FADD快速加法器,AVX512指令集新增支援FP16資料格式,強化AI運算效能。

快取與記憶體子系統也經改良,提升分支預測精準度,降低有效L1延遲與L2快取寫入預測及頻寬最佳化。

家用版處理器的將效能核心搭載1.25MB L2快取記憶體,伺服器版則為2MB。

在多種不同工作負載下,效能核心能較Cypress Cove微架構平均提升19%效能表現。

Alder Lake處理器能支援DDR4、LPDDR4x、DDR5、LPDDR5等多種記憶體規格。

Alder Lake支援PCIe Gen5匯流排,16x插槽能提供64GB/s頻寬。

整合效率核心與效能核心的最大好處,在於能夠同時兼顧整體效能與省電。

2種核心的協作有賴硬體與軟體方面雙向支援,而首波支援的作業系統將只有Windows 11,其餘作業系統則待日後更新。

Intel表示,他們並不否認先前網路上洩露的Alder Lake處理器工程樣品效能測試數據,但因為測試大多在Windows 10作業系統進行,所以並未達到效能最佳化,待Windows 11正式發表後,才能看到Alder Lake的真正實力,也讓人更加期待正式版產品的效能表現。

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