13th 发布在即，一文带你回顾 Intel 12th Core

如果有一天，你出门发现忘带手机，到公司发现没拿电脑，然后…如果不回去取就一定不会有然后了。

可见，手机和电脑已经成为城市生活和工作的必需品。然而手机、电脑看似不大，实则为非常精密的仪器，由数量庞大的元件组成。处理器，则是众多元件中最为重要的电子器件。

在不久后的 9 月底，Intel 将公布新一代（13th）处理器——Raptor Lake，而去年 9 月 Intel 展示 12th 处理器——Alder Lake 时给大家带来的惊喜还历历在目。下面让我们回顾下 12th 处理器对比上一代产品，在各方面的提升，以及在实际生产应用中有哪些优势。

Alder Lake 隶属于 Intel 的酷睿处理器家族，是其第 12 代处理器。基于最新的 Intel 7 制程工艺打造（此前称之为 10nm Enhanced SuperFin），采用 Hybrid 性能混合架构设计，集成了两种内核微架构——Performance Core 性能核 Golden Cove 以及 Efficient Core 能效核 Gracemont，二者结合并通过 ITD 硬件调度器进行合理调度，致力于在所有类型的工作负载中均带来显著性能提升与能耗改进。

1. 混合架构

Alder Lake 之所以会推出混合架构，原因无外乎是想在性能和功耗两个方面做到更好的协调。

在 Intel 设计中，P 核是单独占用一个 die，E 核是 4 个 E 核分在一个 die 的。此外，P 核支持超线程，即每个 P 物理核超线程后可以有两个逻辑 P 核；而 E 核不支持超线程，即每个 E 核只对应一个逻辑核。P 核注重单线程或有线线程的处理能力，E 核注重多线程的处理能力。下图是 P 核和 E 核在单核时的功耗与性能图。

从图中可以看出，单线程时虽然 P 核的初始功耗要高，但是在同样的功耗下 P 核的性能远远大于 E 核的性能能力。因此，在单线程或者有限线程的时候使用 P 核可以获得更好的功耗和性能的体验。

下图是多线程的 P 核和 E 核的功耗与性能关系图，图中对比是通过 4 个 die 做出的对比，是 4P 和 2P+8E 的对比，之所以不使用 16 个 E 核和 4 个 P 核做对比是因为在 Intel 提供的 Aalder Lake 芯片中 E 核最多有 8 个，也就是 2 个 die。

从图中可以看出，在多线程时，同样的功耗下，E 核核簇的性能要高于 P 核核簇。因此，在多线程的应用中，可以优先选择在 E 核核簇上做调度，例如后台进程就可以更倾向于在 E 核上运行。

1. 线程调度器

针对混合架构，Intel 在硬件中增加了一个可以反应内核能力的模块——Intel Thread Director 简称 ITD。

ITD 是硬件基于各种 IPC 性能特征，为操作系统的线程提供运行时反馈的模块，也叫做增强型硬件反馈(Enhances Hardware Feedback)。它可以反馈当前内核的性能能力和效能能力，便于更优的使用内核。

当系统进行性能调度时，Alder Lake 默认还是会把线程安排在 P-Core 上，除非高性能核心上面都有任务在跑。

Intel 将 Alder Lake 分为以下三个性能层级：

a) 每个 P-Core 上 只跑 1 个线程

b) E-Core 上只跑 1 个线程（当然它也只能跑 1 个）

c) 在 P-Core 的超线程上跑线程

也就是说，在一般情况下，系统调度器会优先把线程安排到 P-Core 原生的线程上，8 个原生 P-Core 线程被放完后，轮到的是 E-Core，如果还不够用，它才会去利用 P-Core 超线程出来的线程。如下图所示：

1. 线程和内核的变化

线程和内核的数量的增加，Alder Lake 最大可以支持 8 个 P 核和 8 个 E 核，其中 P 核可以超线程，即最大支持 24 线程，末级缓存最大可以高达 30M。E 核最大优势就是使用相同的大小，实现了 4 个线程功能，在同样的功耗下，比 1 个物理 P 核（2 个逻辑 P 核）的性能更强。

1. 外设更新

Intel 在 Alder Lake 上增加了 PCIE5 的支持，相比之前的 PCIE4 速率提升了一倍。

在存储方面，Alder Lake 增加了 DDR5 的支持，相比 DDR4 有着多方面的提升：

a) 内存频率不同，DDR4 内存起步频率是 2133MHz，Alder Lake 支持 3200MHz，而 DDR5 内存起步频率 4800MHz，Alder Lake 支持 4800MHz。b) 工作电压不同，DDR4 内存工作电压为 1.2V，DDR5 内存工作电压是 1.1V，功耗降低 8%，DDR5 内存更节能省电。c) 单芯片颗粒容量不同，DDR5 内存单芯片容量较高，单颗粒容量可达到 16G,而 DDR4 单颗粒容量只有 4G。d) 带宽速度不同，比如 DDR4 3200MHz 带宽是 25.6Gbps，而 DDR5 4800MHz 的内存，它的带宽是 38.4Gbps。

当然 Alder Lake 的更新还有其他的内容（例如，wi-fi 6E、计算单元等）不再一一叙述，感兴趣的同学可以自行查找更多资料，也欢迎留言交流

虽然现在 12 代处理器还没有完全在市场上普及，但是关于 13th 处理器的信息，已经初见端倪。今年 4 月，Linux5.19 内核中已经增加了关于 Raptor Lake 的一些支持，增加了 PCI 设备 ID 到 i915 图形驱动。所以，我们可以预知，13th 处理器中集成显卡的更新将会是一个大的提升，而这也预示着 13th 处理器在游戏性能、视频播放等方面将会有更好的视觉体验。相比 ARM，x86 的功耗一直让人诟病，13th 处理器中将会对功耗做进一步的优化，将使用 DLVR(Digital Linear Voltage Regulator)。按照 Intel 的说法，使用 DLVR 技术之后，CPU 电压可以降低 160mV，对应的就是降低了 20-25%的 CPU 功耗

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