超异构集成时代到来 采用混合架构的英特尔Alder Lake和独立显卡大放光彩

图：英特尔公司高级副总裁兼加速计算系统和图形事业部总经理Raja Koduri

为什么英特尔会如此看中高性能计算？Gartner的调查揭示，2020年全球半导体市场的总价值达到4500亿美元，其中计算市场拥有2390亿美元，大约占到整个市场的一半以上，涵盖微处理器、控制器、专用集成电路和FPGA等关键技术。2021年这个市场还在高速增长，作为全球半导体领域最大的IDM厂商，英特尔的混合计算架构、先进工艺、封装能力和IDM2.0规划都为在这一市场展现领导者地位做了最好的背书。

针对PC端的计算需求，到绘图处理的计算需求，英特尔在架构日活动当天给出了一系列的解决方案。

英特尔公司高级副总裁兼加速计算系统和图形事业部总经理Raja Koduri携手多位英特尔架构师，全面介绍了两种全新x86内核架构的详情；英特尔首个性能混合架构，代号“Alder Lake”，以及智能的英特尔硬件线程调度器。对全球数十亿的PC用户来说，Alder Lake是全新的高性能混合架构客户端CPU，它用两款不同的x86内核和革命性的硬件线程调度器彻底革新了英特尔的多核架构。

x86性能核，是英特尔迄今为止性能最高的CPU内核，搭载内置AI加速技术，实现了更快、更宽、更智能、更深，面向最高性能和通用计算而设计，在单线程应用中突破了低时延极限。全新的x86能效核，为规模化处理而设计，旨在推动每瓦多核性能突破极限。相比目前的第11代英特尔酷睿处理器架构（Cypress Cove），在通用性能的ISO频率下，针对大范围的工作负载实现了平均约19%的改进。

x86能效核，旨在面对当今多任务场景，提高吞吐量效率并提供可扩展多线程性能。该架构致力通过低电压能效核降低整体功率消耗，为更高频率运行提供功率热空间。这也让能效核提升性能，以满足更多动态任务负载。相比英特尔最多产的CPU内核Skylake，在单线程性能下，能效核能够在相同功耗下实现40%的性能提升。

英特尔中国研究院副总裁、英特尔中国研究院院长宋继强表示，对于半导体产品考察，PPA（性能、功耗和面积）已经成为三个非常重要的指标。Alder Lake（第12代酷睿）相对于第11代酷睿架构，达到同样的性能，新架构只需要40%的能耗，2.5倍的能效比。

Alder Lake基于 Intel 7制程工艺打造而成，支持最新内存和最快I/O。Alder Lake将提供惊人的性能，支持从超便携式笔记本，到发烧级，到商用台式机的所有客户端设备，它采用了单一、高度可扩展的SoC架构，提供三类产品设计形态：

?高性能、双芯片、插座式的台式机处理器 ，具有领先性能和能效。支持高规格的内存和I/O

?高性能笔记本处理器，采用BGA 封装，并加入图像单元，更大的 Xe 显卡和Thunderbolt 4 连接

?轻薄、低功耗的笔记本处理器，采用高密度的封装，配置优化的I/O和电能传输

在高端显卡领域，目前是两家瓜分主要市场，英特尔向高端独立显卡市场发起了攻势。这次架构日，英特尔公布了打造独立显卡新品牌“Intel Arc”使用的绘图处理芯片，公开与台积电合作的新细节，将使用台积电的5纳米、7纳米和6纳米制程，打造独立显卡新品牌“Intel Arc”使用的绘图处理芯片，包括新芯片Ponte Vecchio与绘图芯片Alchemist。

“PC 游戏玩家已达到 15 亿人。我们当前致力于为游戏玩家和创作者提供更好的体验，不仅包括硬件方面的创新和丰富选择，还有开放可用的软件和工具。”英特尔发言人Arik指出。

Xe HPG是一款全新的独立显卡微架构，专为游戏和创作工作负载提供发烧级的高性能。Xe HPG微架构为Alchemist系列SoC提供动力，首批相关产品将于2022年第一季度上市，并采用新的品牌名——英特尔锐炫。 Xe HPG微架构采用全新的Xe内核，是一款聚焦计算、可编程且可扩展的元件，没有AI加速能力。客户端显卡路线图包括 Alchemist（此前称之为DG2）、Battlemage、Celestial和Druid SoC。

XeSS 利用Alchemist的内置XMX AI加速，带来了一种可实现高性能和高保真视觉的全新升频技术。其使用深度学习来合成非常接近原生高分辨率渲染质量的图像。凭借XeSS,那些只能在低画质设置或低分辨率下玩的游戏也能在更高画质设置和分辨率下顺利运行。现场，英特尔展示了 4k 实时渲染演示，实际上，引擎渲染较小的 1080p 渲染目标，XeSS 再将其放大到 4k与原生 4k 渲染相比，并没有明显的质量损失。使用 XeSS 从 1080p 放大升级到 4k，可提供与原生 4k 渲染相同水平的画质。

为了解决大小核调度问题，Intel发明了新的“Thread Director”(线程调度器)，并与微软全力合作，搭配Windows 11的任务调度器，将合适的负载分配给不同核心、线程。

12代酷睿都嵌入了一个微控制器，负责监视每个线程的性质和性能需求，衡量其载入、存储、分支、内存访问延迟、指令类型等，然后报告给Windows 11系统调度器，由后者结合运行环境，将此线程分配到最合适的核心。

Intel宣称，该技术可以在最短30微秒的时间里确定一个线程的性质、归属，而传统的系统调度器需要上百甚至几百微秒，还可能分配错误。另外，Thread Director还会针对性地优化频率，尤其是在移动端，保证效率的同时还能提高能效，而且可以在微秒级别调整频率。

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