展望12代酷睿Alder Lake：最大升級 性能全面爆發(fā)

Intel將在3月中旬正式發(fā)售第11代酷睿處理器桌面版，也就是代號為Rocket Lake-S的產(chǎn)品。作為最后一代14nm桌面處理器，Rocket Lake-S對內(nèi)核進行了更新，使用全新設計的Cypress Cove微架構換掉了沿用數(shù)年的Skylake，以帶來19％的同頻性能（IPC）提升。

不過根據(jù)目前的消息顯示，第11代酷睿Rocket Lake-S可以稱得上是過渡產(chǎn)品，因為性能提升更大的第12代酷睿Alder Lake家族有望在今年年底前上市，并首發(fā)桌面平臺。

雖然第12代Alder Lake還沒有正式發(fā)布，但Intel已經(jīng)在多次活動中對其進行了預熱，Intel高級副總裁、首席架構師，兼Intel架構、圖形與軟件部門總經(jīng)理Raja Koduri在2020年架構日接受了外媒福布斯采訪時也曾表示“Alder Lake是自2006年酷睿2雙核之后，最大的一次架構升級，性能非常讓人興奮”。

那么作為被Intel寄予厚望的產(chǎn)品，第12代酷睿Alder Lake又將如何做到全面的性能提升呢？筆者根據(jù)目前的信息（包含Intel官方資料、外媒曝料、流出的測試數(shù)據(jù)等），對其進行了簡要分析與預測。

Intel在CES 2021展會中，透露的關于Alder Lake的信息：

以下為第12代酷睿Alder Lake的主要特征：

預計在2021年下半年開始批量生產(chǎn)

采用Hybrid混合架構，也就是俗稱的“大小核”設計

兩個全新的內(nèi)核微架構，分別為高性能大核心Golden Cove與高能耗比小核心Gracemont

最高規(guī)格為16核心24線程（8個大核心開啟超線程，8個小核心暫無超線程）

10nm Enhanced SuperFin制程工藝，也是Intel第一代大批量發(fā)售的10nm桌面版處理器

LGA 1700接口和新的主板芯片組

支持PCIe 5.0協(xié)議和全新DDR5內(nèi)存，同時兼容DDR4內(nèi)存

包含Alder Lake-S/-P/-M等多個系列，覆蓋從桌面到輕薄本等不同平臺

Xe LP架構的Gen 12核顯

全新的硬件調(diào)度機制

超強力的大核心

處理器的內(nèi)核微架構至關重要，是決定處理器性能及能耗表現(xiàn)的重要指標之一。如果只是片面的追求高頻率或多核心數(shù)量，而忽略了內(nèi)核微架構的升級迭代，導致IPC停滯不前，那產(chǎn)品就會陷入高頻低能、多核低能的尷尬境地，當年AMD的FX推土機系列以及Intel的奔騰4/奔騰D就是反面教材。

而作為被稱作“第二個酷睿2雙核”的產(chǎn)品，Intel表示第12代酷睿Alder Lake的內(nèi)核微架構將會脫胎換骨，由高性能大核心Golden Cove與高能耗比小核心Gracemont共同組成，兩個微架構均帶來了顯著的IPC增長。

在2018年的架構日上，Intel曾對外公布了2019-2023年的處理器內(nèi)核微架構路線圖，分為Core和Atom兩個系列，其中Core系列為大核心微架構，Atom系列為小核心微架構。

先來看大核心部分，Sunny Cove是第10代酷睿Ice Lake的內(nèi)核微架構，在2019年下半年上市。Sunny Cove及其衍生物是Intel繼Sandy Bridge、Haswell、Skylake后的下一個重點微架構，Intel表示Sunny Cove相比Skylake做到了更深（Deeper）、更寬（Wider）、更智能（Smarter）。

Haswell、Skylake、Ice Lake（Sunny Cove）三大內(nèi)核微架構參數(shù)對比，可以看到Sunny Cove的L1數(shù)據(jù)緩存、L2緩存、L2 TLB、訪存L/S亂序緩沖區(qū)都做到了明顯更大，同時ROB亂序提交重排緩沖區(qū)提高到352個隊列。

下圖左為Skylake，右為Sunny Cove，可以看到憑借更大的緩沖區(qū)、更寬的流水線以及更多的執(zhí)行單元，再結(jié)合AVX-512指令集及其豐富的拓展指令，最終Sunny Cove呈現(xiàn)出了顯著的IPC增長。

接替Sunny Cove的是2020年的Willow Cove，應用于第11代酷睿Tiger Lake系列產(chǎn)品線中，從微架構層面上看，Willow Cove可以看成是Sunny Cove的衍生物，對緩存系統(tǒng)進行了改進，大幅度增加了每核心L2緩存容量（Skylake 256KB、Sunny Cove 512KB、Willow Cove 1.25MB），適當增加每核心L3緩存容量（從2MB提高到3MB）、并將L3緩存改為Non-inclusive非包含式。

由于兩個微架構設計的高度趨同，因此Willow Cove對Sunny Cove的IPC提升并不顯著，Tiger Lake對比Ice Lake的性能提升，主要是依靠10nm SuperFin制程工藝的高頻率特性。

除此之外，Willow Cove還支持Control-flow Enforcement Technology技術（縮寫為CET），以應對側(cè)信道攻擊，增強安全性。

而按照路線圖表示，Intel將在2021年推出下一代微架構Golden Cove，也就是第12代酷睿Alder Lake將采用的大核心，Intel的在路線圖中說明Golden Cove并不是Willow Cove那樣的小修小改，將重點提高單線程性能及AI性能。

2020年架構日的官方路線圖，與上次架構日基本相同。

而此前，Jim Keller在Intel任職期間的演講中提到，Sunny Cove的下一代微架構（或許就是Golden Cove）將會顯著變大，性能提升更接近線性。

而外媒也爆料，Golden Cove對比Willow Cove，將會帶來更顯著的IPC同頻增長，幅度在20％附近，而對比目前的Skylake，IPC提升甚至接近50％，可謂是非常驚人。

“小”核心及混合架構

第12代酷睿Alder Lake是Intel第二代Hybrid混合架構設計的處理器，除了采用IPC大幅提高的高性能大核心Golden Cove以外，與之相搭配的小核心Gracemont同樣非常值得期待。

回顧2019到2020年，Intel在發(fā)布搭載Sunny Cove/Willow Cove大核心產(chǎn)品的同時，也對小核心進行了更新升級。Atom x6000E（Elkhart Lake）、全新奔騰銀牌/賽揚（Jasper Lake），以及初代Hybrid混合架構處理器Lakefield，均應用了Tremont小核心。

或許是因為起點較低的原因，Tremont對比上一代Goldmont Plus進步極大，根據(jù)SPEC CPU 2006和SPEC CPU 2017測試結(jié)果顯示，單線程平均IPC提升超過了30％。

而在Lakefield處理器的表現(xiàn)中，Intel表示在特定的功耗區(qū)間內(nèi)，尤其是需求多核低頻的應用負載場景下，4個Tremont小核心組成的計算集群可提供比1個Sunny Cove大核心更好的性能及能耗比。

值得注意的是，4個Tremont小核心與1個Sunny Cove大核心面積相差不大，所以大小核設計除了可以增強能耗比以外，還能在某種意義上降低成本。

而對于DIY玩家們常用的免費測試軟件（如Cinebench R20、Geekbench5等），根據(jù)CPU-Monkey網(wǎng)站的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表示，Tremont小核心的同頻性能已經(jīng)能夠做到接近Haswell，與Skylake的差距已經(jīng)不大。

根據(jù)Intel官方在兩次架構日中所表述的信息，Gracemont相比于Tremont，將繼續(xù)提升IPC，如果延續(xù)此前幾代的小核心進步速度，那么Gracemont的IPC有望達到甚至超越曾經(jīng)的大核心Skylake，同時能耗表現(xiàn)還將更為出色。

而觀察資料中的細節(jié)，可以發(fā)現(xiàn)Gracemont還將強化Vector Perf，也就是矢量性能，這或許意味著Gracemont將支持AVX2指令，補上以往幾代小核微架構最后的短板。

總的來說，Gracemont雖然在搭配Golden Cove使用時充當小核心，但它本身的性能卻并不弱，所謂的“小”也只是相對的。

Alder Lake雖然是Intel第二代Hybrid混合架構設計的處理器，但Intel曾表示Alder Lake是Performance Hybrid，主打高性能，而不是Lakefield那樣純粹的低功耗處理器。

Alder Lake-S桌面端最高將提供16（8＋8）核心24線程的規(guī)格（下圖的Geekbench 5頻率識別錯誤），移動端Alder Lake-P可提供14（6＋8）核心20線程，其中Golden Cove大核心開啟超線程，Gracemont小核心暫無超線程。

結(jié)合兩個強力的全新內(nèi)核微架構，如果操作系統(tǒng)和應用軟件可以根據(jù)負載類型對不同核心進行靈活調(diào)度，那么Alder Lake將在單核性能、多核性能以及能耗比三個方面都將沒有短板，獲得全面的躍進。

桌面端終于有了10nm，還是終極版！

影響處理器性能及能耗表現(xiàn)的不僅是內(nèi)核微架構設計，制程工藝也是重中之重，Intel在2019年量產(chǎn)了10nm，并同步推出搭載Sunny Cove架構的Ice Lake-U第10代酷睿移動處理器；

2020年推出的Tiger Lake-UP3第11代酷睿移動處理器，則采用經(jīng)過全面優(yōu)化的10nm SuperFin技術，將增強型FinFET和Super MIM電容器相結(jié)合，將頻率大幅提高，實現(xiàn)了歷史上最大幅度的節(jié)點內(nèi)性能提升。

但是，這兩代10nm酷睿處理器僅限于低功耗的移動平臺，面向高性能桌面平臺連續(xù)兩代無緣10nm，這讓很多玩家深表遺憾。

而到了第12代酷睿Alder Lake系列，桌面平臺終于要熬出了頭，種種跡象標明，第12代酷睿將在桌面平臺完成首發(fā)，也就是Alder Lake-S系列。

在年初的財報會議中，Intel表示首款10nm桌面處理器Alder Lake已經(jīng)在給客戶送取樣品。

作為Intel首款10nm桌面處理器，Intel表示Alder Lake將采用10nm的終極版本，也就是10nm Enhanced SuperFin技術，相比于Tiger Lake的10nm SuperFin做到了進一步優(yōu)化，睿頻上限以及同頻功耗都有望做到進一步降低。

再匹配上全新設計的Golden Cove與Gracemont內(nèi)核微架構，以實現(xiàn)全面的性能提升和能耗比改進。

當然，說一句額外話，基于10nm Enhanced SuperFin技術打造的產(chǎn)品也不止于第12代酷睿Alder Lake，還包括新一代至強可拓展處理器Sapphire Rapids.。..。.

平臺整體全面提升！

除了內(nèi)核微架構與制程工藝的進化以外，第12代酷睿Alder Lake的平臺整體也將獲得全面升級。首先是內(nèi)存控制器，Alder Lake將支持DDR5內(nèi)存，考慮到AMD Zen 4微架構的產(chǎn)品將在2022年發(fā)布，Alder Lake平臺將是DDR5內(nèi)存在消費級市場的首次大規(guī)模應用。

目前，已經(jīng)有部分內(nèi)存廠商公布了DDR5內(nèi)存的規(guī)格，工作電壓僅1.1V，4800MHz頻率起步，（DDR4內(nèi)存的JEDEC標準最高頻率為3200MHz）、單條容量高達64GB，相比DDR4內(nèi)存頻率更高，容量更大、功耗更低，以帶來顯著的平臺綜合性能提升。

而在核顯方面，第12代酷睿Alder Lake將會采用Xe LP微架構（移動平臺為96EU？桌面平臺為32EU？），考慮到輕薄本評測中內(nèi)存帶寬對Xe架構核顯性能的顯著影響，預計在高頻DDR5內(nèi)存的加持下，Alder Lake的核顯性能也將顯著強于同規(guī)格的Tiger Lake與Rocket Lake。

與此同時，Alder Lake還將支持PCIe 5.0協(xié)議，帶寬將比PCIe 4.0進一步翻倍，以更好支持未來的高性能獨立顯卡及旗艦固態(tài)硬盤。

第12代酷睿桌面版Alder Lake-S的泄露樣片（來源于VIDEOCARDZ），通過圖片可以發(fā)現(xiàn)Alder Lake-S的面積顯著擴大，針腳數(shù)量也增加了很多。

因此Alder Lake-S需要搭配LGA 1700接口的全新600系列芯片組主板使用。當然根據(jù)外媒曝料，LGA 1700接口除支持Alder Lake-S以外，至少還可支持下一代桌面處理器，是一個長期平臺。

總結(jié)與展望

Intel至少在3次官方正式活動中（2020架構日、2020第四季度財報會議、CES 2021展會）宣布Alder Lake將于2021年下半年正式發(fā)布，可見Intel對其寄予了極高的期望。

總結(jié)一下，根據(jù)目前所知道的信息，第12代酷睿Alder Lake融合了最新的微架構、強大的核顯、經(jīng)過多次優(yōu)化的制程工藝、并支持全面的外圍設備等，是Intel近年來多個先進技術的結(jié)晶，也堪稱是X86架構處理器的重大突破！

有助于讓Intel在消費級市場，獲得全面的性能領先地位。當然，Alder Lake距離正式發(fā)布還有一些時間，讓我們敬請期待吧！

而在下月，PConline評測室將帶來第11代酷睿桌面版Rocket Lake-S的首發(fā)評測，作為承上啟下的一代產(chǎn)品，Rocket Lake-S又將有何亮點？同樣值得關注！

責任編輯：PSY