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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