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Intel新架构Sunny Cove解析:10nm工艺 15年来的首次变革

时间:2018-12-26 14:25编辑:小鸭梨进入手机版
  在近日举办的架构日活动上,英特尔罕见地公布了未来多年的CPU、GPU架构路线图,以及一系列相关技术、战略规划,让人大饱眼福,其中新的CPU架构是很多人非常关心的亮点。本文收集了一些资料,为大家尽量通俗地做一些简单解读。

  2019-2021年三年间,英特尔将每年推出一代高性能酷睿(Core)架构(当然也会用于至强),同时在2019-2023年间,将推出三代低功耗凌动(Atom)架构,重点当然是前者啦。

  2019年的高性能新架构是“Sunny Cove”(阳光海湾),CPU大幅升级的同时集成第11代核芯显卡,采用10nm工艺制造,桌面端处理器代号“Ice Lake”,这也将是英特尔第一个规模量产的10nm产品。

  2020年是“Willow Cove”(柳树海湾),几乎肯定还是10nm工艺,但应该会像14nm+、14nm++那样优化改进,2021年则是“Golden Cove”(金色海湾),不知道能不能用上7nm。

Intel新架构Sunny Cove解析:10nm工艺 15年来的首次变革

  对于Willow Cove、Golden Cove,英特尔只是简单提及了一些主要特性,而对于近在眼前的Sunny Cove,英特尔则是毫不吝啬地公布了不少架构技术细节。

  首先说,这应该是英特尔历史上第一次在新品发布之前N个月,就大方地公布路线图和技术细节,再加上将会第一次大规模应用10nm新工艺,因此10nm Sunny Cove一经宣布,就吸引行业乃至普通用户的广泛关注。

  而每当一代新的CPU架构公布时,了解它的原理、它的变革都让人很兴奋,英特尔这一次提前公布一系列猛料也值得鼓掌,值得细细品味。

  但略有遗憾的是,英特尔目前给出的信息还不完整,主要只是介绍了Sunny Cove架构的后端设计细节,不涉及指令分派、指令队列等前端部分。

Intel新架构Sunny Cove解析:10nm工艺 15年来的首次变革

  Sunny Cove的架构更新可以分为两部分,一是通用目的性能提升,二是特定目的性能提升。

  通用目的性能的提升,就是通过架构增强,改进大量应用的性能和能效,几乎所有人在日常使用中都能体验到,其本质上就是原始IPC(每时钟周期指令数)吞吐量的变化,或者运行频率的提高。

  无论什么工艺节点,只要这两点有一个提升,整体性能就会随之上升,至少在涉及计算的方面会有直接体现。

  频率通常取决于工艺和优化,IPC则可以来自更宽、更深、更智能的内核,或者专业点说分别就是每个时钟周期执行更多指令、每时钟周期更多并行、通过前端更好地传输数据。

  而特定目的性能的提升,是针对特定使用场景、算法进行架构上的扩展,包括新的指令集、新的软件编译器/库等。

  这种变化只有在专门的场合才能体会到,比如说英特尔宣传Sunny Cove架构通过新加入的指令集,可以让7-Zip软件的压缩解压性能提升多达75%,就是一个典型例子,只有用这款软件或者针对其他针对相应指令优化的软件,才能获得如此明显的提升。

Intel新架构Sunny Cove解析:10nm工艺 15年来的首次变革

  特殊目的性能提升虽然应用范围有限,但是只要给它发挥的空间,效果就是极为显著的,幅度远超通用性能提升。

  Sunny Cove也在这方面做了大量的改进,涉及人工智能/机器学习、加解密、压缩/解压、通信/网络、通用SIMD(单指令多数据流)/矢量处理、特殊SIMD/矢量处理、多线程与多代理处理等等。

  如果你有这些方面的应用,Sunny Cove带来的变化会非常可观。

Intel新架构Sunny Cove解析:10nm工艺 15年来的首次变革

  上边说的都是一些大的应用范围,具体到每个领域还有更确切的应用场景,新指令的引入可以大大加速特定计算任务的执行。随着AVX-512指令单元的加入,Sunny Cove为大数运算增加了IFMA(带符号熔加算法),也可用于加解密。

  同时还有矢量AES加密(支持更多AES指令并行执行)、矢量乘(Vector Carryless Multiply)、伽罗瓦域(Galois Field)、SHA/SHA-NI安全算法等,其中不少都是密码学的一些基本元素。

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