Intel12代酷睿详解内存频率惊人，架构面向未来

　　日前，英特尔方面召开2021年度架构日活动，一口气公布了多达11项的新产品和新技术。但在当时我们注意到，大多数科技媒体都将重点放在了刚刚公布的英特尔ARC（中文名：锐炫）独立显卡上，而对于同台亮相的第12代酷睿AlderLake处理器的架构信息，却鲜少进行解析。
　　既然如此，以我们三易生活的风格，当然就要选择吃螃蟹，来尝试解析一下英特尔此次公布关于12代酷睿的诸多细节。而事实上，当我们仔细研究了英特尔给出的资料后也发现，英特尔这一次的新架构里，信息量真的很大。
　　大小核正式上位，硬件线程调度器为Win11优化
　　12代酷睿的产品代号为AlderLake，其最大的特征就是x86处理器史上首次大规模引入了大小核设计。请注意，在这里我们说的是大规模引入，因为此前其实英特尔就已经在10代酷睿产品线里，推出过一款带有试水性质的大小核处理器酷睿i5L16G7。
　　LakeFiled，英特尔首款大小核处理器的代号
　　当然，以结果来说，酷睿i5L16G7这款处理器无论市场表现还是用户口碑，都称不上出色。而这很大程度上与它只有1大核4小核的配置，以及当时Tremont架构（和现在的赛扬N5095、N6210同架构）小核心不太够用的性能和过低的频率有关。
　　或许是从酷睿i5L16G7上吸取了教训，在12代酷睿上，英特尔一方面对大核和小核的架构都进行了重新设计，大幅提高了能效核心（也就是小核）的效能；另一方面通过自家的Intel7半导体制程，优化了每一种核心的主频。与初代大小核处理器酷睿i5L16G7相比，12代酷睿目前已知的大核心主频从3GHz提升到了5。3GHz，小核心主频更是从1。8GHz提升到了3。9GHz，所以光是频率所带来的单核性能受益显然就将不容小觑。
　　当然，最为重要的是，与初代大小核相比，12代酷睿此次还大幅增加了核心数量。根据目前已知的信息，12代酷睿的大小核配置组合基本如下表所示。
　　可以看到，除了最低端、功耗等级只有5瓦的超低压型号外，英特尔这一次都大幅增加了大小核组合中大核心和小核心的数量。特别是在移动端，几乎清一色都有8个小核心，所以其理论上的多任务性能比现在的4核心低压移动版酷睿，是会强上不少的。
　　这也就意味着对于12代的酷睿来说，其绝大多数型号（包括移动端和桌面端）都会有超过10个以上的物理核心，同时还是两种不同架构并行运作。那么，这就当然需要进行专门的核心调度优化了。所以英特尔与微软合作，在12代酷睿里集成了一个名为IntelThreadDirector（暂译为英特尔线程导向器）的硬件单元，并确保Windows11系统对其提供了原生的兼容性。
　　根据外媒Anandtech从英特尔方面了解到的信息显示，12代酷睿内部的核心优先级，依次为大核心小核心大核心的超线程逻辑核心。而Windows11系统则会根据当前的功耗和任务繁重情况，自动分派任务给不同级别的核心。
　　举例而言，当用户在台式机或插电运行的游戏本上打游戏时，系统就会将重要的任务（游戏）优先派给大核心执行，不重要的任务（比如后台杀毒）则交给小核心。而如果笔记本电脑处于低功耗运行的状态下，则轻负载任务启动时，可能会被优先交给小核心，以达到节约电量的目的，此时大核心甚至可以被关闭，就像当下的智能手机上那样。
　　PCIE5。0、DDR5首发，12800MHz的内存你怕不怕
　　说完了12代酷睿的多核心设计，接下来我们谈谈它此次在IO部分的一些变化。之所以不急着深入解析架构，主要是我们认为IO部分对于消费者的影响可能还要更大一些。
　　首先，英特尔此次的确是对12代酷睿的IO性能进行了极大幅度的升级。一方面，其CPU内部直接集成了16条全新的PCIE5。0通道4条PCIE4。0通道；另一方面，与之搭配的芯片组（Z690）也将提供12条PCIE4。0和16条PCIE3。0。
　　很显然，英特尔是想要消费者用x16带宽的PCIE5。0去安装显卡，直连CPU的x4带宽PCIE4。0用于安装主SSD。但从目前的行业状况来看，PCIE5。0显卡或许不会那么早推出，但是采用PCIE5。0x4接口，读写速度接近1。5GBs的顶级SSD却有可能即将面世。
　　因此在实际的PC平台上，主板厂商很有可能会将12代酷睿的PCIE5。0带宽分成两部分，一半PCIE5。0x8的带宽用于连接显卡（正好相当于PCIE4。0x16），另一半PCIE5。0x8则分解成四条PCIE4。0x4，可用于实现板载双万兆网卡、多个直连CPU的PCIE4。0M2插槽，或是其他高带宽接口（例如U2、U3、EDSFF等企业级的SSD接口）等等。
　　其次，在内存子系统上，12代酷睿也成为了消费级平台中第一款支持DDR5内存的平台。根据英特尔方面公布的数据显示，DDR5内存的起始频率为4800MHz，也就是比现在主流的3200MHzDDR4内存快了50左右。
　　可能有的朋友看到这里会觉得有些疑惑，明明现在DDR4的高频内存都已经出到DDR45400MHz甚至更高了，DDR5起步才4800MHz，性能岂不是在倒退？
　　别急，英特尔考虑到了这一点。因为在他们所公布的官方信息中声称，12代酷睿的内存带宽可以高达204GBs。这句话的信息量其实超大，因为大家要知道，这已经相当于顶级的锐龙线程撕裂者PRO平台配备八通道DDR43200内存时的带宽了。仅凭12代酷睿的双通道内存控制器，配合DDR54800内存是绝对到不了这么高的。
　　和DDR4时代相比，超高频DDR5内存这次可能会登场得很早
　　因此可能性就只有一个了，那就是英特尔方面相当于是在明示，已经有内存厂商准备好了等效频率高达12800MHz的DDR5内存，而且它可以兼容12代酷睿，在这个频率下，双通道128bitDDR5的带宽就正好是204GBs了。当然，从我们三易生活的经验来看，要想让这么高频率的内存稳定运行，不光CPU要支持、主板的用料也不能差，所以204GBs的超高内存带宽，可能得花不少钱才能体验到了。
　　大核具备逆超线程黑科技，小核性能不输6代酷睿
　　最后，我们来简单讲一下12代酷睿的内部架构设计。由于这部分的信息量实在太大，所以我们只会选择最重要的部分进行简单分析。
　　首先，是12代酷睿这一次的大核心架构代号为GoldenCove。其实从名称上也能看出，它与11代桌面版的CypressCove、10代移动版的SunnyCove是一脉相承的。话虽如此，但它本身其实比前两代的变化都要大得多。
　　比如说，12代酷睿的大核心，首次在x86处理器上实现了6宽度的解码器设计，这意味着它的指令解码能力理论上比之前所有的x86处理器都提升了50之多。并且与之配合的，则是它的指令缓存、微操作缓存的吞吐量都几乎翻了一番。而为了能够喂饱这个超大型的指令解码单元，英特尔更是直接将L2缓存的缓冲区大小从5000条增加到了12000条，同样也成为了当前已知民用级处理器中的最大规模。根据英特尔方面的说法，与前代产品相比，12代酷睿大核心的IPC性能增长了多达19，这在行业里确实已经算是非常明显的进步了。
　　然而，这还不是12代酷睿大核心最黑科技的设计。还记得我们在前文中曾提及，在12代酷睿中核心性能的优先级吗？没错，按照这一设计，12代酷睿处理器的大核心在日常的大部分时间里，可能都不会动用到超线程功能。为此，英特尔干脆在12代酷睿里弄了个特殊设计，允许大核心在不启用超线程时，将原本为超线程功能设计的、多余OP缓存队列直接用于主线程运算，相当于是将核心的部分规格临时加倍。还记得2006年英特尔曾在自家主板BIOS里泄露过的逆超线程技术吗？在12代酷睿的大核里，它说不定真的实现了。
　　与此同时，12代酷睿的小核心也并不简单。要知道，它的架构其实源自于英特尔多年前的凌动产品线，但经过多达8代的改进和重新设计后，无论是性能还是技术指标都已经不可同日而语了。
　　事实上，12代酷睿的小核心有一个特别明显的特征，就是它内部的执行端口数量多达17个！要知道，它的上一代架构（Tremont）执行端口只有8个，而12代酷睿的大核心也才只不过12个执行端口。但是12代酷睿小核心的17个执行又并非17个功能不同的组件，而是包含了大量重复功能的单元。
　　图片来自AnandTech
　　这就意味着12代酷睿的小核心，从一开始就是为运算量不大、但相对重复的计算任务所设计，比如说杀毒、视频编码（游戏直播）、AI面部识别等等。而这也正好对应了它理想状态下的工作职能，也就是主要用于执行那些辅助性质的程序，从而让大核心可以专注于重负载的主要线程。
　　当然，如果你非要用12代酷睿的小核心去办大事，它的性能也不是不够用。事实上，按照英特尔方面公布的信息显示，12代酷睿的小核心与6代酷睿（Skylake）相比，中等功耗条件下的单核性能提升了40；同时，12代酷睿的小核心可以仅使用约60的功耗，就达到6代酷睿的峰值单核性能水准。
　　这话说的有点绕，但在经过了外媒的换算后发现，12代酷睿小核心的峰值单核性能大约是6代酷睿单核性能的108，同时其功耗仅比6代酷睿的60略多一点。当然，英特尔或许是顾及脸面，没有直接拿10代桌面版酷睿进行对比，毕竟10代桌面版酷睿还在售，而它的架构其实同样也是6代的Skylake。
　　换而言之，也就是对于12代酷睿来说，哪怕是2大核8小核的低端型号，其总体性能也有望超过10代酷睿的10核心顶配型号。而对于8大核8小核的顶配12代酷睿来说，性能相比10核心的酷睿i910900K提升80、甚至在部分场景里提升100，都是有可能的。
　　总结：12代酷睿提升不小，但它还只是剧变的前奏
　　总的来说，虽然英特尔目前还没有对12代酷睿的性能进行大规模宣传，但从目前已知的资料中，我们已经感受到了它此次架构改变的巨大以及性能提升的明显。
　　这是不是一件好事？无论对于PC行业、还是对于有志在今年年底或者明年春季换机的消费者来说，当然都是一件大好事。
　　反过来说，当处理器显卡出现极大幅度的换代性能增长时，同时也意味着新的软件将会大幅提升对于硬件的需求（或者通过指令集适配，在新硬件上明显跑得更快），从而对还在使用老设备的用户造成一定的压力。
　　不过对于英特尔来说，12代酷睿的诞生，不仅仅意味着他们成功实现了新品竞争力的大幅提升，同时也意味着他们终于回到了产品快速更迭的轨道上来。至少，根据日前曝光的信息来看，英特尔早已规划好了从2022年到2026年的多代大小核处理器产品线，一边在研发全新的、可能带来30甚至50性能提升的下代和下下代大核架构。
　　另一方面，性能高功耗还低的小核心设计，未来也有望被进一步发扬光大。比如说可能会出现由多达64甚至128个小核心构成的服务器CPU，也可能会出现由8大核32小核组成的40核民用级新旗舰。
　　当然，更进一步地说，既然在12代酷睿里英特尔已经可以把1大4小做到5瓦的功耗水准，那么未来会不会有2大8小甚至2大16小设计的新制程处理器，再次进军智能手机等移动设备领域呢？
　　不得不说，12代酷睿打开了英特尔再次大幅进行技术创新的一扇大门。而这扇门里所蕴含的可能性，我们至今甚至还不能完全看透。
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