“性能混合架構(gòu)”了解了嗎？英特爾Alder Lake驚艷來(lái)襲

8月19日，在2021年英特爾架構(gòu)日上，英特爾公布了一系列架構(gòu)技術(shù)的重大改變和創(chuàng)新。這些架構(gòu)突破為英特爾的下一波領(lǐng)先產(chǎn)品奠定基礎(chǔ)，率先推出的是Alder Lake。代號(hào)為“Alder Lake”的英特爾下一代客戶端架構(gòu)是英特爾的首款性能混合架構(gòu)，它首次集成了兩種內(nèi)核類型：性能核和能效核，以帶來(lái)跨越所有工作負(fù)載類型的顯著性能提升。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，其搭載兩款新一代x86內(nèi)核以及智能英特爾^®硬件線程調(diào)度器。

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。

構(gòu)建如此高度可擴(kuò)展架構(gòu)的挑戰(zhàn)，英特爾需要在不影響功率的情況下滿足計(jì)算和I/O代理對(duì)帶寬超乎尋常的需求。為了解決這一挑戰(zhàn)，英特爾設(shè)計(jì)了三種獨(dú)立的內(nèi)部總線，每一種都采用基于需求的實(shí)時(shí)啟發(fā)式后處理方式。

● 計(jì)算內(nèi)部總線可支持高達(dá)1000GBps——即每個(gè)內(nèi)核或每集群100GBps，通過(guò)最后一級(jí)緩存將內(nèi)核和顯卡連接到內(nèi)存；

● 具有高動(dòng)態(tài)頻率范圍，并且能夠動(dòng)態(tài)選擇數(shù)據(jù)路徑，根據(jù)實(shí)際總線結(jié)構(gòu)負(fù)載而進(jìn)行時(shí)延和帶寬優(yōu)化；

● 根據(jù)利用率動(dòng)態(tài)調(diào)整最后一級(jí)緩存策略——也就是“包含”或“不包含”；

● I/O內(nèi)部總線支持可高達(dá)64 GBps，連接不同類型的I/O和內(nèi)部設(shè)備，能在不干擾設(shè)備正常運(yùn)行的情況下無(wú)縫改變速度，選擇內(nèi)部總線速度來(lái)匹配所需的數(shù)據(jù)傳輸量；

● 內(nèi)存結(jié)構(gòu)可提供高達(dá)204 GBps的數(shù)據(jù)，并動(dòng)態(tài)擴(kuò)展其總線寬度和速度，以支持高帶寬、低時(shí)延或低功耗的多個(gè)操作點(diǎn)。

為使性能核和能效核與操作系統(tǒng)無(wú)縫協(xié)作，英特爾開發(fā)了一種改進(jìn)的調(diào)度技術(shù)，稱之為“英特爾硬件線程調(diào)度器”，它會(huì)被搭載在Alder Lake客戶端架構(gòu)上。硬件線程調(diào)度器直接內(nèi)置于硬件中，可提供對(duì)內(nèi)核狀態(tài)和線程指令混合比的低級(jí)遙測(cè)，讓操作系統(tǒng)能夠在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間將合適的線程放置在合適的內(nèi)核上。硬件線程調(diào)度器具有動(dòng)態(tài)性和自適應(yīng)性——它會(huì)根據(jù)實(shí)時(shí)的計(jì)算需求調(diào)整調(diào)度決策——而非一種簡(jiǎn)單的、基于規(guī)則的靜態(tài)方法。

傳統(tǒng)意義上，操作系統(tǒng)會(huì)根據(jù)有限的可用數(shù)據(jù)做出決策，如前臺(tái)和后臺(tái)任務(wù)。硬件線程調(diào)度器可通過(guò)以下方式增加新維度：

● 使用硬件遙測(cè)工具將需要更高性能的線程引導(dǎo)到當(dāng)時(shí)適合的性能核上；

● 更精細(xì)地監(jiān)控指令組合、每?jī)?nèi)核當(dāng)前狀態(tài)以及相關(guān)的微架構(gòu)遙測(cè)，從而幫助操作系統(tǒng)做出更智能的調(diào)度決策；

● 通過(guò)與微軟合作，優(yōu)化英特爾硬件線程調(diào)度器在Windows11上的極佳性能；

● 擴(kuò)展PowerThrottling API，使得開發(fā)人員能夠?yàn)槠渚€程明確指定服務(wù)質(zhì)量屬性；

● 應(yīng)用全新EcoQoS分類，該分類可讓調(diào)度程序獲悉線程是否更傾向于能效（此類線程會(huì)被調(diào)度到能效核）。

Raja Koduri強(qiáng)調(diào)了架構(gòu)提升對(duì)于滿足更高需求的重要性：“架構(gòu)是硬件和軟件的‘煉金術(shù)’。它將特定計(jì)算引擎所需的先進(jìn)的晶體管結(jié)合在一起，通過(guò)領(lǐng)先的封裝技術(shù)將它們連接，集成高帶寬和低功耗緩存，并在封裝中為混合計(jì)算集群配備高容量、高帶寬內(nèi)存和低時(shí)延、可擴(kuò)展互連，同時(shí)確保所有軟件無(wú)縫加速。”世界正依賴架構(gòu)師和工程師來(lái)解決艱巨無(wú)比的計(jì)算問(wèn)題，不斷滿足更高性能的計(jì)算需求。英特爾也在加速其創(chuàng)新速度，滿足下一代計(jì)算需求。