Intel 公布 Alder Lake 將貫串桌上型、主流筆電與輕薄筆電三平台,性能核 Golden Cove 較 Cypress Cove 提升 19%

2021.08.19 10:16PM
照片中提到了Beginning Fall 2021、DM、PCe,跟艾倫和奧弗利有關,包含了多媒體、產品設計、產品、牌、字形

Intel 稍早在 Intel Architecture Day 2021 公布多樣新世代產品的架構特色,其中也包括 Intel 寄予厚望的 Alder Lake , Intel 也特別針對 Alder Lake 的特質、核心架構等進行深度介紹,這邊就取其中比較淺顯易懂的部分進行說明;其中值得注意的是 Alder Lake 將與微軟深度合作,針對其大小核設計的工作執行緒分配進行最佳化,此外 Alder Lake 將同時貫串桌上型、 Mobile 與 Ultra Mobile 三大平台,自 9W TDP 到最高 125W TDP ,意味著 Intel 在第 12 代 Core 將以單一架構貫串桌上型與筆電平台,不再如目前桌上型與筆電使用不同架構的情況。

▲ Alder Lake 藉由大小核設計,因應現代化多工模式的需求

預計使用 Intel 7 製程(原 Intel 10nm 強化版 SuperFin 製程)Alder Lake 的設計重點即是首度在高效能 x86 導入的大小核設計,以高效能且具備超執行緒的 Golden Cove 核心搭配僅有單執行緒、源自 Atom 產品線的 Gracemount 節能核心組成;在此之前 2020 年曇花一現的 Lakefield 處理器則是以一顆高效能核心搭配四個節能核心構成,但畢竟應用領域特殊,也僅有少數產品採用。

Alder Lake 的大小核設計,或許可說是 Intel 自目前運算業界、行動運算與使用者實際體驗等多方面需求得到的解答,目前在行動運算大小核設計已經相當普及,藉由大小核,能使系統複雜的工作執行緒依照運算負載的需求更有效率的分配資源,尤其在目前多工使用的情境之下,能夠幫助系統電力做更好的分配,畢竟在許多多工的使用情境,不是所有核心都需要滿載運作,有些工作執行緒僅需要簡單的處理性能即可執行,但在傳統的 x86 處理器的單一架構,無論工作量的多寡皆是使用同樣規模的核心進行處理。

▲ Alder Lake 的大核源自 Core 體系的發展,小核 Grace Mount 則是原本用於 Atom 的架構

為了有效分配大小核的資源, Alder Lake 在硬體設計採用 Intel Thread Director 的硬體式資源分配功能,可針對工作流進行監測,依照需求把工作執行緒分配給 Golden Cove 或是 Grace Mount ,或是使兩項架構進行協作;雖然 Alder Lake 也適用於 Windows 10 ,然而 Windows 11 ,將自系統底層進一步針對大小核設計藉由軟體方式使效率進一步提高。

作為節能核心的 Grace Mount 雖源自 Atom 體系,但 Intel 也透過各種手段使其具備相當出色的性能,藉由支援 Intel CET 、 Intel VT-rp 與 AVX 指令,使得相較 2016 年的 Skylake 架構提升 40% 的效能,或是可省下 40% 的能耗;且在相同功耗的前提之下, 4 核心 Gracemount  可比用於輕薄筆電 i7 的雙核 Skylake 高出 80% 效能。

照片中提到了Intel® Advanced Matrix Extensions (Intel® AMX)、Tiled Matrix Multiplication Accelerator - Data Center、AMX architecture has two components:,包含了多媒體、產品設計、牌、多媒體、產品

▲由於考慮執行的一致性,最終 Alder Lake 無法支援如 AVX512 與 AMX 等新一代指令級

至於扮演整體效能提升關鍵的 Golden Cove 是 Tiger Lake 的 Willow Cove 的發展型態,旨在提供低延遲與更出色的單工效能,為了達成目度, Golden Cove 進一步提升解碼器的結構,同時也強化亂序引擎,執行單元也自 4 個 ALU 提昇到 5 個 ALU ,另外也提升快取的通道數量,使存取快取的速度提升,也進一步使延遲更低,最終的結果是在相同的時脈之下, Golden Cove 比起 Rocket Lake 的 Cypress Cove 提升 19% 效能。不過值得注意的是, Golden Cove 架構在設計上支援新一代的 AMX 指令級,然而在消費級的 Alder Lake 並不能使用,原因則在起因於大小核設計。

照片中提到了Alder Lake、Core/Cache、Up To,包含了展示廣告、產品設計、牌、產品、字形

▲由於 Grace Mount 不支援 HT 技術,最終呈現獨特的 16 核、 24 執行緒

畢竟 Golden Cove 與 Grace Mount 屬於不同層級的架構,雖同為 x86 指令級作為基礎,卻有部分的矛盾之處,除了上面提到過 Grace Mount 不支援超執行緒 HT 技術之外,由於考慮系統執行的一致性, Alder Lake 僅能夠支援兩個架構皆支援的 AVX 指令級,這是受到源自 Atom 體系的 Grace Mount 不支援 AVX512 與 AMX 等先進指令級的緣故,但 Golden Cove 架構的本質實際上是支援這兩項新世代指令級的,為了使處理器能正常運作,不得不做出齊頭式平等,最終的結果是 Alder Lake 恐無法使用基於 VNNI 的 DL Boost 加速技術。

▲ Alder Lake 將同時貫串自桌上型、 Mobile 與 Ultra Mobile 等產品,三者由於能耗不同也有不同的最大核心數

因應桌上型、筆記型電腦、輕薄筆電三種不同的產品, Alder Lake 也因應使用型態設定了架構分配, Alder Lake 的 LGA 1700 插槽桌上型平台將具備最高 125W TDP ,並配有最高 8 個 Golden Cove 與 8 個 Gracemount ;主流筆記型電腦的 Mobile 版則採用最多 6 個 Golden Cove 搭配 8 個 Gracemount ,至於輕薄筆電使用的 Ultra Mobile 版則為最多 2 個 Golden Mount 搭配 8 個 Gracemount 。上述的核心是各平台的最大值,屆時應該會以大核的數量劃分不同的層級。

照片中提到了Alder Lake、Memory、DDR5 - 4800 New,包含了產品設計、牌、產品、字形、設計

▲記憶體支援增添標準型 DDR5 與節能型的 LPDDR5 ,分別對應桌上型與筆電平台

不過扣除 CPU 架構以外,  Alder Lake 並未使用 2D 或是 3D 封裝,仍舊使用現行的平面封裝技術,另外 GPU 似乎未使用全新的 Intel Arc ,可能是以現行 Tiger Lake 的 Xe GPU 進一步強化(反正競爭對手 AMD 的 APU 也還維持在 Vega 世代... )。

照片中提到了1/O Fabric、Alder Lake、Up to,包含了角度、產品設計、牌、產品、字形

▲總線性能大幅提升,其中連接到 PCIe 5 控制器的總線為 64GB/s 、等同 PCIe 5 x 16 的頻寬

值得注意的是, Alder Lake 在整體設計還有許多的創新之處,例如 Alder Lake 最高階版本將支援達 30MB 的快取,另外也具備 PCIe 5 高速通道,在 x16 之下可達驚人的 64GBps 頻寬,同時記憶體部分將支援 DDR5 、 DDR4 ,行動平台再可支援 LPDDR5 與 LPDDR4 等省電型記憶體。另外 Alder Lake 的內部總線設計也進行提升,作為連接到 CPU 、 GPU 與記憶體控制器的頻寬達 1,000GB/s ,而連接到 PCIe 5 的 I/O 為 64GBps (變現表示屆時最多僅能拆分出一條 PCIe 5 x 16 ,或是將 PCIe 5 轉為共 32 條總線的 PCIe 4 ),記憶體頻寬則可達 204GB/s 。