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当然,CPU架构设计是极为高深的,一般人把握不了,也无需研究太多,我们这里大致过一下最关键的一些技术点。

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Golden Cove是此前10代酷睿Sunny Cove、11代酷睿移动版Willow Cove、11代酷睿桌面版Cypress Cove的进一步升级版,但变化非常大,大量基础模块都重构或升级,其设计理念也将影响未来多代产品的演化。

负责指令拾取和解码的前端部分,就发生了翻天覆地的变化,号称近十年来的最大变革,堪比当年的Skylake,官方称它旨在提高速度、突破低时延和单线程应用程序性能的限制。

最直接、最明显的就是解码器宽度由4个升级为6个,这可是x86架构的第一次,同时每时钟周期执行uop从6个增至8个,解码长度从16字节翻番至32字节。?op缓存、队列也都大大强化,缓存可达4K,队列每线程可处理72条目,单线程达144个。

编码预取大大增强,分支目标从5K增至12K,4K iTLB、2K/4M iTLB分别翻番至256、32,同时改进了分支预测精度,编码预取机制更加智能。

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乱序引擎部分,同样更宽、更深、更智能,分配由5路增至6路,执行端口由10个增至12个,调度器尺寸增大,重排序缓冲区(ROB)从352条目增至512条目,两倍多于AMD Zen3,仅次于苹果M1(大约630条目),重命名和分配阶段也可以执行更多指令。

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整数执行引擎部分,增加了第五个整数执行端口,所有五个端口都可以执行ALU、LEA,理论上就原生ALU吞吐能力而言是最宽的x86内核。

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矢量执行引擎部分,增加了新的快速加法器(FADD),比传统FMA单元效率更高、延迟更低,FMA单元则增加支持FP16浮点数据类型,属于AVX-512指令集的一部分。

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载入和存储部分,通过载入AGU增加了一个专用的执行端口,这样载入端口从2个增至3个,同时载入缓冲和存储缓冲更深,载入延迟更低,而针对当今负载不断增加的内存级并行需求,数据处理能力也大大增加。

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二级缓存,桌面和移动端每核心还是1.25MB,服务器端的Sapphire Rapids则增加到2MB,并支持多路径预取、全写入预测带宽优化,可减少内存读取。

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Intel宣称,Golden Cove架构相比于现在11代酷睿桌面上的Cypress Cove,实现了平均大约19%的IPC(每时钟周期指令数)提升,可以理解为同频性能的提升幅度。

它还支持AMX高级矩阵扩展指令,内置下一代AI加速技术,用于学习推理和训练,包括专用硬件和新指令集架构,可明显提高矩阵乘法运算。

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Gracemont小核心属于Atom凌动家族,是2008年以来的第七代,之前分别是Bonnell、Saltwell、Silvermont、Airmont、Goldmont(包括Plus版本)、Tremont。

按照Intel的说法,Gracemont核心非常迷你,一个Golden Cove大核心的空间里,可以放入四个Gracemont小核心,以及它们共享的4MB二级缓存。

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别看是小核心,性能其实一点都不弱。Intel声称,单核单线程对比,Gracemont的同频性能相比六代酷睿Skylake提升超过40%,而同等性能下功耗则可降低40%。

四核四线程的Gracemont对比双核四线程的Skylake,峰值性能可提升80%,而同等性能下功耗可降低80%。

Intel表示,这种小核心设计可以在有限的芯片空间内,实现多核任务负载,并具备宽泛的频率范围,降低整体消耗,为更高频率运行提供果功耗和散热空间,满足更多动态任务负载。

它还可以利用各种技术进步,在不额外增加功耗的情况下,对工作负载进行优先级排序,并直接提升性能。

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架构方面,小核心就相对简单不少了,但变化也非常大,比如指令缓存增大至64KB,可在不耗费内存子系统功率的情况下保存可用指令,还有Intel的第一个按需指令长度解码器,可生成预解码信息,加速现代工作负载。

同时借助更深的分支历史、更大的指令尺寸,分支预测精度大大增加,拥有5000个条目的分支目标缓存区。

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后端也更宽了,具备5组宽度分配、8组宽度引退、256个乱序窗口入口、17个执行端口,以及4个整数ALU、2个载入AGU、2个存储AGU、2个跳转端口、2个整数存储数据、2个浮点/矢量存储、2个浮点/矢量堆栈、以及第3个矢量ALU。

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内存部分,使用了双载入、双存储单元的配置,二级缓存增大至4MB,以及深度缓冲、高级预取器,支持Intel Resource Director资源重定向技术,可以让软件在不同核心、不同软件线程之间实现精准的控制。

哦对了,Gracemont是第一个支持AVX2指令集的能效核心,还支持整数AI操作新扩展、Intel控制流强制技术、Intel虚拟化重定向保护技术。

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