【芯片论文】英特尔 Alder Lake CPU 架构

发布网友发布时间：2024-10-10 23:20

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热心网友时间：2024-10-14 16:06

英特尔Alder Lake CPU架构旨在满足各种计算任务需求，提供在广泛功率性能点上的挑战性要求。Alder Lake引入了一种革命性的混合架构，结合了全新的性能核心和高效核心。该架构内置在硬件和固件中的线程指导系统，能智能地将任务调度至正确的核心类型，实现最高功率性能的动态范围和计算密度。

Alder Lake混合架构针对广泛的计算范围，从轻薄笔记本电脑到高性能台式机。它响应了单线程程序在客户端计算的主导地位与多线程程序优化不足的现状。并行数据计算和AI算法的引入强调了高线程应用和多处理对用户体验的重要性。单线程性能通过增强架构结构和指令集实现，但以尺寸和功耗为代价。为了应对功率和能量动态缩放挑战，Alder Lake采用性能混合架构，引入性能核心和高效核心，实现从轻薄设备到高性能系统的全范围高效计算性能。

英特尔的新P核，以前代号为“Golden Cove”，具有强大的架构和微架构改进，IPC性能显著提升，并支持新指令集，为AI和科学工作负载提供更高性能。P核针对现有的软件生态系统进行设计，增强智能功能，改进分支预测和指令供应，优化数据访问。P核引入了高级矩阵扩展，用于本地处理矩阵乘法，提供比宽矢量AVX-512指令更高的峰值性能。

ADL E-core，原名Gracemont，是针对计算扩展性、面积和性能优化的高效CPU微架构，补充了P核心。E核具有32字节预测的前端，采用复杂和对称的指令解码器，支持按需指令长度解码，实现高效可变长度指令处理。E核在内存子系统设计中，每周期处理两个16字节的负载和存储操作，提供高读写带宽，支持内存消歧义和存储器转发。

Alder Lake SoC架构旨在提供从高性能桌面到超移动的完整客户端组合，通过可互换的P核和E核模块、集成图形和一系列I/O加速器，实现高度可扩展性。架构包括台式机、移动和超移动设备的构建类别，集成DDR4/5和LPDDR4/5，支持智能运行时频率扩展和高性能I/O。

线程管理器是实现Alder Lake架构优势的关键组件，它通过硬件跟踪软件线程的运行时行为，动态分类工作负载，并与操作系统协同工作，将正确的工作负载调度至最佳的核心类型。线程管理器采用基于机器学习的算法预测IPC比，并将工作负载分为四类，根据性能和效率属性选择核心，实现最高性能和效率。线程管理器的引入显著提高了Alder Lake架构在现实生活中不对称工作负载场景下的性能表现，实现了高达65%的性能提升。