2021LT10 |谈英特尔12代酷睿技术领先性

前言：中关村在线2021年终特别栏目《Leading Technology 10》（以下简称LT10），旨在根据推动行业发展贡献，并能够代表未来一年乃至多年后形成的主流应用技术，且落地于产品本身为基准，评选年度10大领先技术，从而引领产业持续发展。

中关村在线认为，2021年英特尔推出的第12代酷睿处理器架构技术可以参与本次终极评选。12代酷睿采用的异构混合架构设计，首次在同一SoC架构下，实现了包括台式机、笔记本等所有平台的覆盖。在混合架构下，性能核与能效核借助英特尔专门开发的Intel Thread Director技术（硬件线程调度器），在综合性能方面大幅提升，进而使英特尔重回PC处理器性能巅峰。对于业界来说，全新的异构混合架构极具创新性和借鉴意义，高效的线程调度使其能够更加高效的同时完成单线程和多线程任务，成为PC性能飞跃的助推器。

 ·对PC行业的意义：数个首次引领技术变革

对于PC行业来说，12代酷睿处理器意义非凡，这主要体现在四个方面：

首先，这是第一次在同一SoC架构下，实现了包括台式机、笔记本等所有平台的覆盖。

其次，12代酷睿处理器架构实现全面变革，基于Intel7工艺制造、全新的混合架构设计，以及性能核、能效核，IntelThread Director技术（线程调度器），这一设计打开了新思路。

第三，全新设计的核心和混合架构为12代酷睿处理器带来了大幅度的性能提升，性能核在相同频率下，性能表现比11代酷睿处理器提升19%。

第四，能效核带来了多线程性能层面的大幅度提升，同时还可以更加有效地利用芯片面积，并降低功率。

同时在创新技术方面，英特尔12代酷睿平台率先推进了DDR5和PCIe 5.0技术落地，这使得12代酷睿整个平台的性能得到全面跃升。此外需要明确的一点是，英特尔P-Core与E-Core的设计，与ARM架构的大小核设计有比较明显的区别。英特尔的P-Core与E-Core设计并不像ARM那样的一个核专门为了省电，一个核专门为了效能。而是让每个核心都达到最高效能，并增强多线程能力。事实上，12代酷睿E-Core的效能要优于10代酷睿Comet Lake，因此其虽然被称为能效核，但性能并不弱。

英特尔12代酷睿处理器结构示意

·技术解读：英特尔12代酷睿大小核解析

英特尔在12代酷睿处理器中采用了全新的架构设计，也就是异构混合架构。这一架构主要由P-Core性能核+E-Core能效核组成，前者主要负责提升单线程处理能力，后者主要负责提升多线程性能吞吐与承载能力。

同时，P-Core与E-Core采用了不同的微架构设计，前者为全新的Golden Cove微架构，后者为Gracemont微架构。

我们都知道，在ARM架构下，异构设计早已有之。而因为ARM架构下的异构设计中，一个核心主要负责性能，另一个核心主要负责低能耗，因此被用户形象的称为大小核设计。由于ARM架构主要面向移动级平台，如智能手机、平板电脑等，因此其大小核相对而言更加偏向能耗这一部分，毕竟对于这些移动级设备来说，低能耗、长续航、低热量是首先需要解决的问题。

但是对于PC而言，尤其是桌面级PC来说，本身其实并不存在功耗和散热方面的担忧，因此英特尔P-Core+E-Core混合架构设计，严格意义上来说并不等同于ARM架构的大小核。

其实就“大小核”来说，首先要清楚的一点是，在一个大小核异构架构下，大核是相对于小核而大的，小核是相对于大核而小的，如果跨越系统平台去单纯说小核一定就小，大核一定就大，无疑是不够严谨的。

那么英特尔的“大小核”与ARM的大小核究竟有何不同呢？

首先明确的一点是，12代酷睿AlderLake的E-Core并不是单纯意义上的小核心。因为在英特尔异构架构体系下，Gracemont微架构的E-Core承担的是多线程吞吐性能提升，其实际性能超过了Skylake和Zen2，而Skylake和Zen2绝对不是小核心。

其次从命名来看，Gracemont无疑是源自Atom这一脉，其上一代微架构为Tremont，相对于Golden Cove微架构的P-Core而言，Gracemont微架构的E-Core确实要小一些，但其实际性能相对于Tremont来说，IPC提升超过20%。

其实对于12代酷睿来说，E-Core更重要的意义在于负责多线程任务的处理，如渲染、压缩/解压缩等等。而在Tremont上改进后的Gracemont，其实在渲染方面有着非常出色的性能表现。这源于其双前端六解码、以及整数浮点分离的设计。要知道，这种设计在ARM架构的小核中是没有的。 

此外英特尔在混合架构之下对缓存进行了扩容，在增加了P-Core的二级缓存和E-Core的每核二级缓存的情况下，英特尔同时在共享L3智能缓存上也进行了增强和扩容。根据不同的核心数，英特尔12代酷睿处理器L3智能缓存最高提高到30MB，有效提高内存数据量、降低延时。

而在频率方面，E-Core睿频能力从3.6GHz起步到3.9GHz，表现也是相当不错了。

其实对于大小核设计，大家很容易被误导的一个地方是，“大小核”三个字就是简单描述核心的大小。虽然这没毛病，但从本质上来讲，忽略了大与小的参照系。在一个拥有大核心和小核心的异构架构中，大小核的界定除了考虑到核心面积之外，其实还要考虑到其发挥的作用。ARM架构下的小核心存在的主要任务就是负责低能耗，而12代酷睿中的“小核心”可并不是单单负责低能耗，它还要承担起更重负载的多线程任务，因此12代酷睿的“大小核”与ARM架构的大小核，其本质有着明显差异。

·创新升级：DDR5与PCIe 5.0征战未来

近年来，英特尔在处理器革新方面更加注重整个平台的性能提升，因此率先引入了PCIe 5.0以及DDR5内存规格。通过PCIe 5.0这一全新的I/O接口，可以进一步提高独立显卡以及SSD的吞吐能力，在游戏、视频特效、AI加速等方面，打通了数据吞吐的性能瓶颈，让CPU和GPU更好地发挥数据处理能力。

DDR5内存规格则会进一步提高内存速度和带宽，为需要大量数据处理的大型生产力软件带来大幅效能提升。同时，DDR5更好的超频能力，使其应对重负载任务时更加游刃有余。

·攻克难关：英特尔硬件线程调度器解决异构难题

在混合架构设计层面，亟需解决的问题就是如何能够让线程可以跑到对应的核心数上。也就是让重负载的单线程运行到P-Core上，而多线程以及后台线程可以运行到E-Core上。为此，英特尔研发了“Intel Thread Director技术”，即英特尔硬件线程调度器。

线程调度在异构架构核心上并不罕见，如现如今的智能手机设备的SoC都存在线程调度技术。英特尔硬件线程调度器的领先之处在于，它实现了纳秒级别的Runtime指令监控，而且英特尔与微软合作，可以把Runtime状态及时反馈给操作系统。如此一来，打破了原有的操作系统和CPU之间的简单的线程管理模式，而是提供了更加精细化、更加合理、智能化的线程调度。尤其是在Windows11系统上，率先实现了能够支持英特尔硬件线程调度器的全新的线程管理机制，因此12代酷睿Alder Lake平台在Windows 11系统下整体性能表现更加优异。

·行业影响和用户需求：依旧引领产业加速多任务并行处理

“大小核”技术的领先性也为产品增加了并行处理的优势，同时也为用户带来了技术的体验。例如，12代处理器具备强大的游戏性能，玩家可以在打游戏的同时，通过线程对负载的程度，调度大小核应用，来调整玩游戏的同时做直播，或者录制游戏画面的应用场景。也就是说，游戏的时候负载高，处理器可以将大核心分配为游戏运行处理，同时录屏和直播可以由小核心来同时处理，并行处理的过程加速了运行的体验，令玩家更爽。

显然，12代酷睿处理器的发布，在产业影响力方面足以证明，英特尔依旧是芯片产业中的王者，不仅仅是大小核技术的实施，还在于架构调整带来的多项应用加速。

不仅仅大小核的迭代，全新第12代英特尔酷睿 处理器产品家族还配备最多16个核心和24个线程，包括全球性能出众的游戏处理器：酷睿i9-12900K，为游戏大作带来震撼的畅玩体验。酷睿i9-12900K可实现惊人的性能代际提升：在《全面战争传奇：特洛伊》游戏中，FPS提升多达25%；在《杀手3》游戏中，FPS提升多达28%；在《孤岛惊魂6》游戏中，FPS提升多达23%。英特尔Killer Wi-Fi 6E 加持，高频率性能核与能效核协同实现并行任务卸载，能够将多任务时的游戏延迟降低多达75%，让玩家在同时游戏、直播和录制时的每秒帧数增加多达84%。

同时，全新处理器为用户构建卓越的性能配置提供了业界超卓的超频工具，包括在能效核与DDR5内存实施超频。性能发烧友和游戏玩家可通过最新的英特尔至尊调试实用程序(XTU)7.5 体验这些全新平台超频功能。 

从酷睿i9-12900K开始，XTU还将支持使用英特尔Speed Optimizer 对未锁频版第12代处理器进行一键超频。此外，英特尔推出了支持DDR5的最新英特尔Extreme Memory Profile (XMP) 3.0，以提供额外的配置文件，包括全新的可重写自定义配置文件和灵活的内存超频调优配置文件。

总结

第12代酷睿处理器发布，标志着英特尔正式跨入混合架构时代，能效核和性能核，以及与操作系统厂商、软件厂商紧密合作，必然会给PC行业带来一次创新飞跃。

最新亮相的第12代英特尔酷睿产品家族将包括60款处理器，将为来自合作伙伴的500多种机型设计提供动力。而且，首次采用Intel 7制程工艺的全新高性能混合架构，将带来从9瓦到125瓦的可扩展性能，为从超轻薄笔记本电脑到发烧友台式机的每一个PC细分市场以及边缘计算设备提供卓越的计算性能。

可以说，英特尔的PC生态是一个开放的生态，这一点与其他竞争对手不同。不管是OEM也好，硬件组件厂商也好，还是软件独立开发商也好，英特尔给每个人带来机会，并共同成长，最终让消费者有更多选择，让每一个参与者也有更多选择，这就是一个开放生态给大家带来的价值。

此外，在Windows 11 的引领下，如今正迈入PC的新时代。在Windows 11和英特尔全新的线程调度器技术配合下，用户会看到眼前的第12代英特尔酷睿处理器家族将为他们带来PC性能的新高度，并且得益于软硬件间紧密的设计和协同，第12代英特尔酷睿处理器的高性能混合架构带来了架构史上的一次变革，并把产品性能推向新的高度。

而且在大小核、DDR5、PCIe 5.0以及异构计算等方面的提升，不仅令第12代酷睿的运行速度达到了前所未有的地位，还令技术创新领先性得到了进一步拓展，并向世人宣告，芯片界的“王者”再次降临。

能够被评选为LT10中的一员，代表着英特尔第12代酷睿处理器具备强大的核心技术和引领产业发展的领导力。依托于技术研发实力、技术创新能力以及技术拓展潜力，不断为用户提供运行速度更快、效能更好且体验更佳的优质产品，并持续推动产业发展。