英特尔LunarLake处理器:引领AI时代的全新变革
自从第12代酷睿处理器发布后,英特尔在13代、14代产品上只是调整核心规格、频率,对核心微架构进行小改动,整体来看并未大幅度改动整个处理器的架构。虽然凭借着强悍的性能、极高的频率以及优秀的整体表现,英特尔酷睿i系列处理器依旧在市场上呼风唤雨,但是随着AI技术的兴起以及整个行业形势发展,英特尔如果要持续保持领先地位、引领行业发展的话,还是需要做出更多的变化。
2024年6月5日,英特尔公开了新一代代号LunarLake的处理器产品,带来了全新的P核、E核、GPU、NPU以及SoC设计,全面革新了整个处理器的方方面面,更好的应对AI时代的计算需求,同时也维持了极高的传统计算能力,让我们一起来看一下它的主要变化。
延续模块化策略、内存首次和处理器封装在一起
英特尔在MeteorLake上首次采用了Chiplet设计,让不同的核心比如计算核心、GPU核心、IO核心以及SoC核心采用不同的工艺制造,并通过高级封装技术将其整合在一起。这种工艺和核心解耦、各自采用更合适工艺制造的方式,带来了处理器设计上的重大变革。
在LunarLake上,英特尔维持了这样的技术,但是创新性地加入了内存的封装,带来了集成度更高的产品,进一步提高了性能、能耗比以及应用体验。从整体架构角度来看,内存的封装将带来整个系统级的效能提升。因为主板厂商不需要在PCB上布置单独的内存供电和数据传输线路,这些功能全部转移到处理器的PCB基板上,同时由高频率内存带来的信号线布置、抗干扰设计等都可以全部取消。
对英特尔来说,内存转移到处理器基板上,还获得了更稳定的性能和更高的能耗比,以及最重要的移动设备内部面积节省。英特尔数据显示将内存转移到处理器基板后,带来了40%物理功耗降低、250平方毫米面积的节省以及每个芯片8.5GT/s的传输带宽速率,容量方面也可以达到32GB。这对笔记本电脑产品来说是足够用的。
性能核和能效核全面进化、IPC大幅度提升
LunarLake在核心微架构上相对于MeteorLake的另一个重大改进在于整个处理器最关键的微架构得到了更新。LunarLake的性能核也就是P核的微架构进化至LionCove,E核微架构进化至Skymont,带来了相对上一代微架构性能的大幅度提升。
宏观特点来看,LionCove主要是增大规模、提高内部执行能力、增加更多执行端口并针对缓存进行大规模革新,英特尔认为LionCove在性能和面积效率方面进行了改进,同时更加符合现代化的需求。更具体来看的话,性能核心的核心改进,主要在于几点:整个分支预测宽度增加至之前的8倍、VEC和INT的乱序执行部分进行分离调度,此外还带来了更宽的调度单元、增强的内存子系统,加入了L0级别缓存以及彻底改动了内存子系统等。
英特尔LunarLake处理器引领AI时代的全新变革
在性能功耗方面,带来了基于AI的电源管理以及针对核心面积和性能的优化。如果说上述改进大家感知不明显的话,那么LionCove取消了超线程技术以及相关的晶体管资源,应该是本次最重要的变化了。英特尔认为,目前E核心在很大程度上起到了超线程技术的作用,同时超线程技术也需要耗费大量的晶体管资源,因此本代处理器干脆彻底取消,以获得更好的面积性能比,同时也可以降低核心面积、功耗以及成本。
性能方面,性能核心相比上代产品,平均提升了14%的IPC,低功耗下更明显一些,高功耗下提升依旧可以大于10%。如果再算上更高的频率的话,效能提升就更为可观了。
性能核心的改进如果说是显著提高的话,那么能效核心的改进就可以说是翻天覆地了。Skymont的能效核心改进主要是整体IPC的提高、能效核心现在也能在更高的工作负载范围内输出性能了,此外还带来了增强的矢量计算和AI计算等。整体来看,能效核心分支预测大幅度加强,前端指令解码来到了3×3也就是9宽度设计,同时整个架构规模、调度端口、缓存以及队列深度等都进行了极大幅度的扩充。
在矢量计算方面,SIMD增加到4×128位,这意味着吞吐能力相比上代产品翻倍,对VNNI指令的支持也更为出色了。简单的话,就是能效核心现在变得不像人们印象中的就是为节能而设计的核心了,在规模大幅度扩大后,它相应地迎来了更高的性能,完全可以当做主核心来使用了。
性能方面,Skymont相比上代产品,单线程浮点能力提升到1.68倍,多线程整数能力最高提升4倍(由于功耗范围扩展),或者只有前代1/3的功耗。由于前代Cres
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