向10nm轉型 英特爾下一代CPU與GPU前瞻

2018英特爾架構日上，英特爾毫不吝嗇通過5個小時的展示解開了2021年以前的晶元規劃。下一代CPU、顯卡、封裝技術紛紛浮出水面。而第一波消費級新品會在2019年逐步上市，這一次，英特爾沒有打算給我們錢包太多的喘氣機會。

在這篇文章中，將包括核心路線圖、Sunny Cove微架構、GT2顯卡、多種製程融合，現在就讓我們逐一圍觀。

新的核心線路圖曝光

英特爾在數個月前揭露了Cascade Lake、Cooper Lake、Ice Lake架構代號之後，下一代CPU的節點變得有些撲所迷離。所幸這一次，10nm節點在延期許久之後終於走上正軌，英特爾也正式公布了如下路線圖。

在酷睿Core陣營中，英特爾列出了三個新代號，分別代表英特爾酷睿微微架構，而非單純晶元，同時未來工作方式也會發生重大改變。

路線圖中，基於10nm的Sunny Cove架構會在2019年上市，仍然專註提高遊戲玩家們熱衷的單線程性能。新架構會加入新指令集和擴展性能，其中包括高級矢量擴展AVX-512。在此之前，AVX-512隻存在於至強與至強融核以及協處理器上的商務產品。在未來，消費PC也會獲得響應性能，並與Ice Lake、Gen 11核顯GT2組成新一代的CPU整體。

緊接著，Willow Cove架構會在2020年完成，同樣也是10nm製程節點。按照英特爾的節奏，Willow Cove會注重優化緩存設計，比如對L1、L2緩存容量進行調整，並對晶體管製程、安全性能進一步優化。

最後2021年的Golden Cove完成這場三重奏的收尾。Golden Cove將會在現有功能基礎上繼續提升單線程性能，並加深人工智慧性能、網路、AI性能提升。順帶一提，Golden Cove也可能會一腳跨入7nm節點。

低功率的英特爾凌動ATOM路線圖則要比酷睿Core慢得多，重點仍然專註於SoC在各個領域中的滲透性。2019年ATOM將會推出Tremont微架構，專註提升單線程性能、續航時間和網路伺服器性能。緊接著2021年Tremont會過度到Gracemont，並會給ATOM帶來新的AVX指令集。然後就是Next Mont，同樣注重單線程性能以及功能擴展，是否同樣緊隨Golden Cove步入7nm大門不得而知。

Sunny Cove微架構崛起

自從2015年Skylake被首次推出，後來的結構都與Skylake有著千絲萬縷的聯繫，例如Kaby Lake，Coffee Lake和Coffee Lake。但這次英特爾Sunny Cove微架構截然不同，它將架構分成兩個部分，一部分負責通用運算，另一部分負責固定某個方向的任務。也就是說，無論是CPU核心頻率提升，還是功能追加，都可以讓微架構性能發生明顯提升。IPC( Instruction Per Clock， 即 CPU 每一時鐘周期內所執行的指令多少) 增加將會來自每個時鐘周期內執行指令更多，更多時鐘並行以及與前端更好的傳輸數據而實現。

Sunny Cove還可以調用其他加速方式來加速性能，包括使用專用指令集，在特定處理任務重使用特定的工作負載。

而在微架構後端，英特爾增加高速緩存容量、帶寬。Sunny Cove的L1緩存由原來的32KB提升到了48KB，在理論上將L1-Data緩存未命中率降低22%。同時L2會根據至強、酷睿不同的定位有所增減。

雖然英特爾沒有明確表態，但二級TLB增加也顯著改善了物理地址轉換速度。同時從下圖可以看到，執行埠從8個增加到10個，意味著單次調度可以獲得更多指令。其中埠4和埠9鏈接到循環數據存儲中，帶寬加倍。

所有的細節表明，Skylake和Sunny Cove已經是兩種完全不同的結構。其中一個顯著變化是隨著AVX-512加入，加密運算會被大幅提升。英特爾還現場演示了7-zip的壓縮速度，性能提升高達75%。

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