超異構(gòu)集成時(shí)代到來(lái) 采用混合架構(gòu)的英特爾Alder Lake和獨(dú)立顯卡大放光彩

(電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道 文/章鷹）8月19日，在2021年英特爾架構(gòu)日上，英特爾公司高級(jí)副總裁兼加速計(jì)算系統(tǒng)和圖形事業(yè)部總經(jīng)理Raja Koduri表示，現(xiàn)在正是成為計(jì)算機(jī)架構(gòu)師的大好時(shí)機(jī)，技術(shù)正以驚人的速度改變著世界。英特爾擁有豐富的計(jì)算引擎可供選擇，可以結(jié)合多種標(biāo)量、矢量、矩陣和空間引擎，制作出混合計(jì)算架構(gòu)為繁重的工作負(fù)載提供非線性處理能力。

為什么英特爾會(huì)如此看中高性能計(jì)算？Gartner的調(diào)查揭示，2020年全球半導(dǎo)體市場(chǎng)的總價(jià)值達(dá)到4500億美元，其中計(jì)算市場(chǎng)擁有2390億美元，大約占到整個(gè)市場(chǎng)的一半以上，涵蓋微處理器、控制器、專(zhuān)用集成電路和FPGA等關(guān)鍵技術(shù)。2021年這個(gè)市場(chǎng)還在高速增長(zhǎng)，作為全球半導(dǎo)體領(lǐng)域最大的IDM廠商，英特爾的混合計(jì)算架構(gòu)、先進(jìn)工藝、封裝能力和IDM2.0規(guī)劃都為在這一市場(chǎng)展現(xiàn)領(lǐng)導(dǎo)者地位做了最好的背書(shū)。

針對(duì)PC端的計(jì)算需求，到繪圖處理的計(jì)算需求，英特爾在架構(gòu)日活動(dòng)當(dāng)天給出了一系列的解決方案。

英特爾公司高級(jí)副總裁兼加速計(jì)算系統(tǒng)和圖形事業(yè)部總經(jīng)理Raja Koduri攜手多位英特爾架構(gòu)師，全面介紹了兩種全新x86內(nèi)核架構(gòu)的詳情；英特爾首個(gè)性能混合架構(gòu)，代號(hào)“Alder Lake”，以及智能的英特爾硬件線程調(diào)度器。對(duì)全球數(shù)十億的PC用戶來(lái)說(shuō)，Alder Lake是全新的高性能混合架構(gòu)客戶端CPU，它用兩款不同的x86內(nèi)核和革命性的硬件線程調(diào)度器徹底革新了英特爾的多核架構(gòu)。

x86性能核，是英特爾迄今為止性能最高的CPU內(nèi)核，搭載內(nèi)置AI加速技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了更快、更寬、更智能、更深，面向最高性能和通用計(jì)算而設(shè)計(jì)，在單線程應(yīng)用中突破了低時(shí)延極限。全新的x86能效核，為規(guī)模化處理而設(shè)計(jì)，旨在推動(dòng)每瓦多核性能突破極限。相比目前的第11代英特爾酷睿處理器架構(gòu)（Cypress Cove），在通用性能的ISO頻率下，針對(duì)大范圍的工作負(fù)載實(shí)現(xiàn)了平均約19%的改進(jìn)。

x86能效核，旨在面對(duì)當(dāng)今多任務(wù)場(chǎng)景，提高吞吐量效率并提供可擴(kuò)展多線程性能。該架構(gòu)致力通過(guò)低電壓能效核降低整體功率消耗，為更高頻率運(yùn)行提供功率熱空間。這也讓能效核提升性能，以滿足更多動(dòng)態(tài)任務(wù)負(fù)載。相比英特爾最多產(chǎn)的CPU內(nèi)核Skylake，在單線程性能下，能效核能夠在相同功耗下實(shí)現(xiàn)40%的性能提升。

英特爾中國(guó)研究院副總裁、英特爾中國(guó)研究院院長(zhǎng)宋繼強(qiáng)表示，對(duì)于半導(dǎo)體產(chǎn)品考察，PPA（性能、功耗和面積）已經(jīng)成為三個(gè)非常重要的指標(biāo)。Alder Lake（第12代酷睿）相對(duì)于第11代酷睿架構(gòu)，達(dá)到同樣的性能，新架構(gòu)只需要40%的能耗，2.5倍的能效比。

Alder Lake基于 Intel 7制程工藝打造而成，支持最新內(nèi)存和最快I/O。Alder Lake將提供驚人的性能，支持從超便攜式筆記本，到發(fā)燒級(jí)，到商用臺(tái)式機(jī)的所有客戶端設(shè)備，它采用了單一、高度可擴(kuò)展的SoC架構(gòu)，提供三類(lèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)形態(tài)：

?高性能、雙芯片、插座式的臺(tái)式機(jī)處理器 ，具有領(lǐng)先性能和能效。支持高規(guī)格的內(nèi)存和I/O

?高性能筆記本處理器，采用BGA 封裝，并加入圖像單元，更大的 Xe 顯卡和Thunderbolt 4 連接

?輕薄、低功耗的筆記本處理器，采用高密度的封裝，配置優(yōu)化的I/O和電能傳輸

在高端顯卡領(lǐng)域，目前是兩家瓜分主要市場(chǎng)，英特爾向高端獨(dú)立顯卡市場(chǎng)發(fā)起了攻勢(shì)。這次架構(gòu)日，英特爾公布了打造獨(dú)立顯卡新品牌“Intel Arc”使用的繪圖處理芯片，公開(kāi)與臺(tái)積電合作的新細(xì)節(jié)，將使用臺(tái)積電的5納米、7納米和6納米制程，打造獨(dú)立顯卡新品牌“Intel Arc”使用的繪圖處理芯片，包括新芯片Ponte Vecchio與繪圖芯片Alchemist。

“PC 游戲玩家已達(dá)到 15 億人。我們當(dāng)前致力于為游戲玩家和創(chuàng)作者提供更好的體驗(yàn)，不僅包括硬件方面的創(chuàng)新和豐富選擇，還有開(kāi)放可用的軟件和工具?！庇⑻貭柊l(fā)言人Arik指出。

Xe HPG是一款全新的獨(dú)立顯卡微架構(gòu)，專(zhuān)為游戲和創(chuàng)作工作負(fù)載提供發(fā)燒級(jí)的高性能。Xe HPG微架構(gòu)為Alchemist系列SoC提供動(dòng)力，首批相關(guān)產(chǎn)品將于2022年第一季度上市，并采用新的品牌名——英特爾銳炫。 Xe HPG微架構(gòu)采用全新的Xe內(nèi)核，是一款聚焦計(jì)算、可編程且可擴(kuò)展的元件，沒(méi)有AI加速能力?？蛻舳孙@卡路線圖包括 Alchemist（此前稱(chēng)之為DG2）、Battlemage、Celestial和Druid SoC。

XeSS 利用Alchemist的內(nèi)置XMX AI加速，帶來(lái)了一種可實(shí)現(xiàn)高性能和高保真視覺(jué)的全新升頻技術(shù)。其使用深度學(xué)習(xí)來(lái)合成非常接近原生高分辨率渲染質(zhì)量的圖像。憑借XeSS,那些只能在低畫(huà)質(zhì)設(shè)置或低分辨率下玩的游戲也能在更高畫(huà)質(zhì)設(shè)置和分辨率下順利運(yùn)行?，F(xiàn)場(chǎng)，英特爾展示了 4k 實(shí)時(shí)渲染演示，實(shí)際上，引擎渲染較小的 1080p 渲染目標(biāo)，XeSS 再將其放大到 4k與原生 4k 渲染相比，并沒(méi)有明顯的質(zhì)量損失。使用 XeSS 從 1080p 放大升級(jí)到 4k，可提供與原生 4k 渲染相同水平的畫(huà)質(zhì)。

為了解決大小核調(diào)度問(wèn)題，Intel發(fā)明了新的“Thread Director”(線程調(diào)度器)，并與微軟全力合作，搭配Windows 11的任務(wù)調(diào)度器，將合適的負(fù)載分配給不同核心、線程。

12代酷睿都嵌入了一個(gè)微控制器，負(fù)責(zé)監(jiān)視每個(gè)線程的性質(zhì)和性能需求，衡量其載入、存儲(chǔ)、分支、內(nèi)存訪問(wèn)延遲、指令類(lèi)型等，然后報(bào)告給Windows 11系統(tǒng)調(diào)度器，由后者結(jié)合運(yùn)行環(huán)境，將此線程分配到最合適的核心。

Intel宣稱(chēng)，該技術(shù)可以在最短30微秒的時(shí)間里確定一個(gè)線程的性質(zhì)、歸屬，而傳統(tǒng)的系統(tǒng)調(diào)度器需要上百甚至幾百微秒，還可能分配錯(cuò)誤。另外，Thread Director還會(huì)針對(duì)性地優(yōu)化頻率，尤其是在移動(dòng)端，保證效率的同時(shí)還能提高能效，而且可以在微秒級(jí)別調(diào)整頻率。

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