英特尔发布三年处理器微架构 有望结束挤牙膏

  【天极网DIY硬件频道】英特尔在12月12日举办架构日活动，揭开至2021年的处理器架构路线图、第11代显卡核心、未来独立GPU业务和全新3D封装技术。

  从Sky lake之后，英特尔的微架构连续在Kaby lake和Coffee lake上使用。虽然基于数据中心的Cascade Lake、Cooper Lake和Ice Lake线路图发布，但消费级的产品一直没有正式上线。英特尔除了10nm工艺持续难产之外，第6代的微架构也在三代产品上使用，让英特尔的Tick-Tock战略失效。

  但本次架构日活动上，英特尔终于带来新的消费级处理器微架构更新和全新路线图，英特尔列出未来三年的新产品代号：包括2019年上市的Sunny Cove、2020年上市的Willow Cove和2021年上市Golden Cove。此外，凌动(Atom)的产品线路图同样在活动中公布。

  英特尔2019年上市的Sunny Cove架构旨在提高通用计算任务下每时钟计算性能和降低功耗，加入新的AVX-512指令集。AVX-512指令集包含可加速人工智能和加密等专用计算任务的新功能，将成为英特尔下一代桌面级和服务器处理器的基础架构。

  英特尔为2020年上市的Willow Cove处理器重新设计缓存(可能意味着L1/L2调整)、优化晶体管以及其他安全功能。

  2021年的Golden Cove采用10nm还是7nm制程仍是未知，但英特尔将会进一步提升单线程性能和人工智能性能，同时在核心设计中增加潜在的网络和AI功能，让处理器的安全特性更加出色。

  凌动(Atom)系列低功耗处理器的架构路线图节奏较慢，但鉴于凌动处理器必须适应各种设备，业界的期望是能够提供更广泛的SoC功能。

  英特尔2019年推出微架构名称为Tremont，专注于单线程性能、网络服务器性能以及电池续航时间的提升，对应Sunny lake处理器。2021年将推出Gracemont产品，会拥有更宽的矢量处理单元或支持新的矢量指令。线路图还曝光一款“XXXmont”系列核心，但这款新内核可能要到2023年才能确定其具体的性能、频率和特性。

  Sunny Cove、Tremont等名称可能只是英特尔内部代号，对外可能继续使用沿用多年的“XXX-Lake”命名方式，比如代号Ice Lake的处理器就是由Sunny Cove架构的CPU内核与Gen11核心显卡联合构成。

  值得注意的是，英特尔最近在计划将工艺制程和架构设计进行分离，从而提升产品在市场的竞争力和灵活性。英特尔CPU首席架构师Raja Koduri和英特尔总裁Murthy Renduchintala也提供了同样的解释。

  英特尔虽然展示了全新的Sunny Cove架构，但主要的信息集中在架构设计的后端部分。

  英特尔在Sunny Cove的通用性能和特殊用途性能两个方面进行提升。通过增加架构后端高速缓存大小、核心执行宽度和L1存储带宽等改进。L1数据缓存从32KB升级为48KB(通常情况下，缓存容量增大能够以平方根的比例降低未命中概率)，Sunny Cove架构的L1缓存未命中率，在理论上可减少22%。采用Sunny Cove架构开发的酷睿(Core)和至强(Xeon)处理器，其L2缓存也将比现在的256KB和1MB大，但英特尔没有公布具体变化。

  虽然微操作(uOp)缓存和二级TLB不属于后端，但容量的增加将有助于提升机器的地址转换。英特尔将执行端口从8增加到10，允许调度程序在一次调度中获得更多指令;重排序缓冲区的调度从每个周期4条指令增加到5条指令;端口4和端口9链接到循环数据存储使带宽加倍，AGU存储功能也增加了一倍，这将有助于增加L1-D大小。

  英特尔还将其微体系的结构更新分为通用性能提升和特殊用途性能提升两个部分：通用性能提升指原始IPC(每时钟指令)吞吐量或频率增加，IPC的增加可能来自核心更宽(每个时钟执行指令更多)、更深(每个时钟更多并行)或更智能(通过前端更好的数据传输)，频率通常是实现和过程的函数;特殊用途性能提升可以通过其他加速方法(如专用IP或专用指令)来改进特定方案中使用的某些工作负载。

  Sunny Cove主存储器分页表从4层增加到了5层，支持更大的内存容量，57bit线性地址空间和最多52bit物理地址空间，让服务器处理器在理论上能够支持4TB内存。为了安全起见，Sunny Cove具有多密钥全内存加密和用户模式指令预防功能。

  编辑感言：英特尔被调侃为“牙膏厂”也有好多年了，除了AMD在Zen架构之前的不给力之外，摩尔定律和现代物理学的瓶颈，让所有以硅为介质的半导体，难以实现最初的“两年性能翻一番”。对于大部分玩家来说，无论是游戏还是专业渲染，对处理器的需求远不及GPU大。但显卡的微架构调整和更新，同样在走英特尔处理器的老路，寻求新的变革势在必行，人工智能俨然成为行业的新热点。