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英特尔将采用跟手机一样的SoC大小核设计,即将投产

2019年11月03日 文章来源:网络整理 热度:133℃ 作者:刘英

当有人问你,为什么电脑的CPU不设计成大小核,你会想到什么?当小编听到这个问题时,第一想到的是功耗,毕竟即使是笔记本电脑,也没有手机那样长的续航要求。但只有这一个原因吗?

英特尔将采用跟手机一样的SoC大小核设计,即将投产

众所周知,现在手机里用的Arm SoC采用的是big.LITTLE大小核架构,也就是在一个SoC里面包含了几个高性能核心和几个高能效核心。但英特尔也有凌动(Atom)和酷睿(Core)两种CPU(AMD也有类似产品线),为什么就迟迟没把它们做在一起呢?这个问题其实早就有网友讨论过,EDN小编现在在这里做个整理,看看有哪些说法靠谱。

四点想法以及指正

先看看下面某网友的几个想法以及另一名网友的指正:

英特尔将采用跟手机一样的SoC大小核设计,即将投产

Intel不做大小核是因为这一点?

下面我们看看知乎网友北极谈的几点想法。他表示,首先有几个事实必须要明确:

1. Intel也有低功耗的需求场景,Intel也做物联网和低功耗设备。

2. Intel有足够的技术能力设计出大小核的CPU。

3. Intel产品强调的是兼容性和产品的延续性——这是重点。

所以,所有在讲不需要关注功耗、睿频能解决功耗、ATOM架构功耗低的回答都是片面的。

首先,前两条一起来说:不管是需求方面,还是设计能力,Intel都有对应的市场和相应的技术能力。Intel有做物联网方面的需求,也有极低功耗的设备的需求,至于对应的技术能力,Intel更是没问题,大小核又不是多复杂的东西,异构多核都能做出来,况且Intel还收购了Altera——本身就是冲着异构多核去发展的,做不出来是不可能的,况且在小核上真就搞不出SIMD指令?真要做,Intel会没这个实力?

那么,Intel不做大小核的原因,无非就是一点:跟现有的产品特性不一致,在兼容性和延续性上达不到Intel的要求——不管是产品特性还是企业发展本身。

其实很多人在讨论功耗的时候,多数情况下只关注到了频率这一项。确实,根据公式,主频确实是影响功耗的一个关键因素,但仅仅只有主频吗?有人会提到Intel是CISC,Arm是RISC,架构不一样,但同为RISC的MIPS和PPC功耗并不低,况且Arm也尝试进军服务器市场,Arm的服务器级别的CPU功耗一样很高。况且Intel的睿频也并不能像Arm那样降低多少功耗,Arm的大核是小核的性能的一倍多,功耗只有10%多一些,但Intel的睿频差距能达到4倍甚至更多,功耗差距却没Arm那么大。真要考虑算力功耗比,显卡可比CPU省电多了。所以主频只是影响功耗的一方面,还有别的因素影响了功耗。

在Intel和Arm的架构上,对于编写操作系统的人来说,最明显的区别是对于cache的处理,看CPU的结构图,cache占的地方基本上是最大的,功耗方面,cache也是的大头,并且多数情况下,除了L1 cache以外,cache多数都是共享的,那么即使某个核心关掉了,cache也不能关。

cache对功耗的影响是很大的。在Arm上写驱动和操作系统,需要很小心的维护cache的一致性,否则就容易出错,而在x86上写操作系统就相对简单的多。

除了cache的问题,还有像memory ordering这类的区别。

在现代的CPU里,这些区别其实是功耗的大头,而Intel和Arm的最大不同也就是这些。主频降下来很容易,架构改变很难。

如果Intel的cache需要像Arm一样不友好,那么Intel的CPU也许会很省电,但写操作系统的人肯定会骂娘——难用、兼容性差,老代码跑起来会有问题。

大小核看上去很美好,但核间迁移的效率极低,过去甚至需要以毫秒计算,要知道CPU的指令都是纳秒级的。

所以,假设Intel做了大小核,如果仍然沿用现有的cache设计和内存模型,那么功耗并不会降低多少,因为Intel CPU即使降低主频也不会多省电——这就是睿频的思路。

况且核间迁移是一个很考验cache设计的问题,Intel的cache设计已经是很复杂了,比Arm复杂的多。

所以,是这些兼容性和产品特性的问题,导致了Intel不会选择做大小核——不是做不出来,也不是不值得做,真要做出来,也肯定不叫x86,而是别的名字。

Intel不做大小核,

是因为操作系统不支持

下面,我们再来看下这个说法,EDN小编认为这个可能最靠谱。

Intel要做大小核,实际受制于操作系统。Windows一直支持同构多处理器架构(SMP),直到Windows 10才开始支持异构多处理器架构(HMP),并且针对的主要还是使用Arm big.LITTLE的移动系统。对于桌面系统来说,功耗并不是个大问题。而且,大多数应用希望每个核心具有相似的性能特性,并且HMP系统的调度过程比传统的SMP系统要复杂得多。

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