“性能混合架构”了解了吗？英特尔Alder Lake惊艳来袭

8月19日，在2021年英特尔架构日上，英特尔公布了一系列架构技术的重大改变和创新。这些架构突破为英特尔的下一波领先产品奠定基础，率先推出的是Alder Lake。代号为“Alder Lake”的英特尔下一代客户端架构是英特尔的首款性能混合架构，它首次集成了两种内核类型：性能核和能效核，以带来跨越所有工作负载类型的显著性能提升。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，其搭载两款新一代x86内核以及智能英特尔^®硬件线程调度器。

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。

构建如此高度可扩展架构的挑战，英特尔需要在不影响功率的情况下满足计算和I/O代理对带宽超乎寻常的需求。为了解决这一挑战，英特尔设计了三种独立的内部总线，每一种都采用基于需求的实时启发式后处理方式。

● 计算内部总线可支持高达1000GBps——即每个内核或每集群100GBps，通过最后一级缓存将内核和显卡连接到内存；

● 具有高动态频率范围，并且能够动态选择数据路径，根据实际总线结构负载而进行时延和带宽优化；

● 根据利用率动态调整最后一级缓存策略——也就是“包含”或“不包含”；

● I/O内部总线支持可高达64 GBps，连接不同类型的I/O和内部设备，能在不干扰设备正常运行的情况下无缝改变速度，选择内部总线速度来匹配所需的数据传输量；

● 内存结构可提供高达204 GBps的数据，并动态扩展其总线宽度和速度，以支持高带宽、低时延或低功耗的多个操作点。

为使性能核和能效核与操作系统无缝协作，英特尔开发了一种改进的调度技术，称之为“英特尔硬件线程调度器”，它会被搭载在Alder Lake客户端架构上。硬件线程调度器直接内置于硬件中，可提供对内核状态和线程指令混合比的低级遥测，让操作系统能够在恰当的时间将合适的线程放置在合适的内核上。硬件线程调度器具有动态性和自适应性——它会根据实时的计算需求调整调度决策——而非一种简单的、基于规则的静态方法。

传统意义上，操作系统会根据有限的可用数据做出决策，如前台和后台任务。硬件线程调度器可通过以下方式增加新维度：

● 使用硬件遥测工具将需要更高性能的线程引导到当时适合的性能核上；

● 更精细地监控指令组合、每内核当前状态以及相关的微架构遥测，从而帮助操作系统做出更智能的调度决策；

● 通过与微软合作，优化英特尔硬件线程调度器在Windows11上的极佳性能；

● 扩展PowerThrottling API，使得开发人员能够为其线程明确指定服务质量属性；

● 应用全新EcoQoS分类，该分类可让调度程序获悉线程是否更倾向于能效（此类线程会被调度到能效核）。

Raja Koduri强调了架构提升对于满足更高需求的重要性：“架构是硬件和软件的‘炼金术’。它将特定计算引擎所需的先进的晶体管结合在一起，通过领先的封装技术将它们连接，集成高带宽和低功耗缓存，并在封装中为混合计算集群配备高容量、高带宽内存和低时延、可扩展互连，同时确保所有软件无缝加速。”世界正依赖架构师和工程师来解决艰巨无比的计算问题，不断满足更高性能的计算需求。英特尔也在加速其创新速度，满足下一代计算需求。