英特尔湖田深度潜水：关于第一款x86混合CPU的一切信息

在过去的18个月里，英特尔一直在媒体和公众面前炫耀其新的“Lakefield”处理器设计，称其为新处理器创新的典范。在内部，英特尔将其一个快速峰值性能内核与四个能效较低的内核配对，并使用新技术来在尽可能小的占地面积内构建处理器。新的Lakefield设计标志着英特尔正在研究新的处理器范式，例如具有不同类型内核的混合处理器，但也有不同的堆栈和封装技术，以帮助推动下一波计算浪潮。通过这篇文章，我们将告诉您关于莱克菲尔德需要知道的一切。

在设计处理器时，有一千多个设计选择可供选择。处理器可以设计成可以处理任何事情，也可以针对某个利基市场。对于高性能计算，可能需要不考虑散热的高功率、高性能设计-将其与针对便携式设备的处理器进行比较，它需要高能效，并在固定电池大小的情况下提供相当长的电池寿命。此外，还有设计产品的成本，投入多少研发资金，预计销售多少台，因此应该生产多少台，产品的大小应该是多少。目标市场的价格范围可能是一个巨大的因素，甚至在动笔之前就是如此。

这就是为什么我们在服务器中使用具有大量计算加速的大型多核处理器，在注重单核性能和用户体验的家用计算机中拥有更适中的功率和内核数量，以及为什么智能手机处理器必须在物理上适合小型设计并提供卓越的电池续航时间。

笔记本电脑处理器在某种程度上一直适合个人电脑和智能手机市场的中间市场。笔记本电脑用户，特别是专业人士和游戏玩家，需要台式机平台所能提供的高性能，但经常出差的人需要耗电效率极高的设备，特别是在空闲时，才能提供全天的电池续航时间，就像他们使用的是一部好的智能手机一样。不仅如此，处理器及其功能的能效越高、占用空间越小，笔记本电脑就可以越薄越轻，从而提供优质的设计体验。

自上而下，我们有AMD和英特尔，它们在越来越小的电源封套中使用笔记本电脑处理器设计，提供具有卓越性能的轻薄设备，同时保持电池寿命所需的能效。对于最优质的设计，我们认为笔记本电脑的电池续航时间为12-15小时以上，而且游戏功能非常强大。

从底部来看，我们拥有高通，将其高性能智能手机处理器系列构建成更大的电源封套，以提供台式机级别的性能和智能手机级别的连接和电池续航时间。使用高通处理器的设计，用户可以很容易地获得24小时以上的电池续航时间，而在日常办公使用中，每隔几天只给系统充电一次。高通在软件方面仍有一个额外的障碍，该公司正在努力实现这一目标。

这两个方向都集中在中间的东西上-可以提供台式机级别的性能、24小时以上的电池续航时间、能够玩游戏的东西，而且还拥有全面的软件支持。英特尔决定将其传统的处理器模式颠倒过来，为这个市场打造一款智能手机级的处理器，在自下而上的方法上与高通相媲美，同时也为了做到这一点，研究新的制造技术，而不是继续试图将其处理器降低到它所要求的水平。

在过去的二十年里，英特尔有两种不同类型的x86 CPU设计。

英特尔称其高功率/高性能x86设计为“核心”系列。这使得区分处理器核心和基于“核心”的处理器核心的一般概念非常混乱。

多年来，基于内核的处理器内核一直被设计用于从低功耗笔记本电脑一直到最强大的服务器的电源封套。处理器核心系列实现了更复杂的逻辑，以牺牲物理尺寸和功率为代价提供额外的加速。

英特尔的第二种x86设计是其更节能的实现，称为“Atom”。有了Atom内核，英特尔简化了设计，以最大限度地提高给定功率或给定性能的效率。这使得设计更小，制造成本更低，但峰值性能低于核心设计。我们通常会在性能不重要的电力受限场景中看到Atom设计，例如物联网或低成本笔记本电脑设计。

通常，我们根据这种能力和性能来描述处理器核心设计。由于设计的不同，我们可以看到对于给定的功率或给定的性能，某些设计在不同的点上工作得最好。在英特尔最新一代酷睿和凌动硬件的情况下，如果我们将一个线程与一个线程进行比较，它看起来如下所示：

从这张衡量底轴上的性能和侧轴上的功率的图表中，有一个交叉点，在这个交叉点上，每种设计都是最有意义的。当性能需求低于58%时，Atom设计的能效最高，但高于58%时，则首选酷睿设计。

现在，在现代处理器中，特别是在笔记本电脑、台式机和服务器中，我们只体验到一种核心设计。我们要么拥有All Core，要么拥有Atom，性能设计为在这些同构设计中进行扩展。它变成了一条易于导航的简单曲线，当需要更高的并行性能时，就会启动更多这些类型的内核来满足最终用户的需求。在过去的30-50年里，这些市场一直是这样的情况。

在过去的十年里，智能手机领域一直在采取不同的方式。在智能手机领域，核心设计被列为“大”，核心设计被列为“小”，就像英特尔的酷睿和凌动设计一样。

这些智能手机处理器将多个大核和多个小核结合在一起，因此在效率很重要的小核上运行后台任务以及在延迟和性能重要的大核上运行与用户体验相关的元素具有内在的好处。

这种异类智能手机设计的复杂性有很多层面。默认情况下，大多数项目将在较小的内核上启动，这取决于处理器或操作系统来确定何时需要在用户体验期间使用更高性能的模式。这可能很难识别。

然后，当工作负载必须从一种类型的内核实际移动到另一种类型的内核时，通常是为了响应对特定性能级别的请求-如果内核的设计明显不同，那么对内存的需求可能会增加，这取决于操作系统来确保一切按其应有的方式工作。还有一个额外的安全元素，这是一个超出本文范围的更大主题。

最终，构建既有大核又有小核的设计在很大程度上取决于我们所说的调度器。这是操作系统内部的一个程序，用于管理不同的后台进程、用户体验事件或视频编辑和游戏等内容的安排位置。正如前面提到的，十多年来，智能手机市场一直在研究不同类型的日程安排程序，并对设计进行优化。对于Intel和AMD的领地来说，推动异构调度器的过程相比之下是一个缓慢的过程，这在很大程度上变成了一个鸡和蛋的问题-如果市场上从来没有异构处理器，就不需要优化的异构调度器。

在其营销中，英特尔将其称为“混合”CPU，我们将开始看到标识为“混合”CPU的标识。在其设计的核心，Lakefield将其中一个大的Core设计与四个较小的Atom设计结合在一起，所有这些设计都是在一片硅片上进行的。在正常的x86处理器谈话中，这本质上是一个“五核”设计，通常被称为1+4实现(对于一个大核和四个小核)。

英特尔与Lakefield的目标是将高能效的Atom内核的优点与耗电量更大但峰值性能更好的Big Core提供的更好的用户体验元素结合起来。因此，它位于只包含一种x86设计类型的英特尔传统同质设计的中间-高于“All Atom”0+4设计，低于“All Core”4+0设计(实际上，它更接近0+4)。

根据我们与英特尔的谈话，以及我们到目前为止看到的小型演示，考虑新的Lakefield处理器的最佳方式是将其视为类似于较旧的四核Atom处理器之一，并具有大内核的单核性能优势。由四个较小的Atom CPU组成的集群将负责繁重的提升和并行性能请求，因为它们有四个，而大的核心将在用户加载应用程序、触摸屏幕或滚动Web浏览器时做出响应。

作为x86混合CPU的一种新形式，Lakefield带来的并不是唯一的东西。

现在，为了某种形式的澄清，我们已经有了在Windows等操作系统上进行这种混合CPU设计的一些经验。高通在骁龙笔记本电脑上的Windows，如联想瑜伽，使用的是4+4设计的骁龙智能手机芯片，高通不得不与微软广泛合作，开发一种合适的调度程序，可以在不同的CPU设计之间管理工作负载。

高通和英特尔对莱克菲尔德所做的主要区别在于软件支持--高通处理器运行“ARM”指令，而英特尔处理器运行“x86”指令。大多数Windows软件都是为x86指令构建的，这限制了高通在渗透传统笔记本电脑市场方面的有效性。高通的设计实际上允许“x86转换”，但是它的范围是有限的，而且会影响性能，但这是一项正在进行的工作。问题是，虽然我们以前没有在x86系统上为Windows提供混合CPU调度器，但到目前为止，微软在与高通合作时已经投入了大量工作。

以下是英特尔(Intel)和高通(Qualcomm)的一些移动处理器的例子，内核为绿色。左边是英特尔自己的冰湖处理器，有四个大内核。中间是英特尔的Lakefield，它有两个堆叠的硅晶片，但它是最上面的一个有一个大核心和四个小核心。右边是高通(Qualcomm)的Snapdraon8cx，目前在骁龙设备的Windows上使用，它使用四个性能内核和四个能效内核，但还集成了一个智能手机调制解调器。

在这篇文章中，在接下来的几页里，我们将详细介绍英特尔的新Lakefield处理器，包括新的多核设计，讨论芯片和英特尔新的芯片到芯片粘合技术Foveros，这种设计对笔记本电脑尺寸的影响(以及查看公开上市的Lakefield笔记本电脑)、骰子拍摄、假定的性能数字、热创新，以及Lakefield的未来。本文的数据来自我们的研究，以及对英特尔技术人员的采访，以及英特尔在HotChips、Architecture Day、CES、NIEDM和ISSCC等活动上关于Lakefield的演示。维基解密的David Schor提供了一些有用的意见，对一些信息进行了剖析。“我们还介绍了英特尔在其他半导体公司范围内的一些创新，其中一些可能是竞争对手。

发表评论不仅没有AVX-512，它似乎根本没有AVX。对于2020年的高端产品来说，这是令人尴尬的。回覆。

嘿，我同意，但它将用于起价1000美元的设备。它显然被定位为优质芯片，尽管有各种迹象表明它实际上并不是很好。回覆。

阳光湾有AVX-512，但特雷蒙特内核没有任何AVX。所以英特尔也禁用了Sunny Cove内核上的AVX，因为如果他们让它启用，热量将是一个问题。回覆。

我们读的是同一篇文章吗？由于Windows 10兼容性问题，AVX-512已从Sunny Cove Dives中完全移除(即，物理上)。Windows从来不是为x86异构处理而构建的，现在到2020年仍然无法实现任何功能(也许这将是一项比2008年全力以赴进行接触更明智的投资！)。英特尔和微软(Intel&；Microsoft)在2010年代末仍然受困于他们的低功耗/移动优先/瘦客户机转型，原因是基于ARM的智能手机和架构取得了压倒性的成功，抹去了人们对低功耗x86的所有兴趣。英特尔几乎停止了Atom的所有开发，这是有原因的：没人在乎奔腾银赛扬处理器。回覆。

底部芯片包含与性能无关的“外围”组件，如安全控制器、USB端口和PCIe通道。这是建立在英特尔更便宜的22纳米制造节点上的。他们肯定不会回到22纳米吗？包装工程很有趣，但似乎没有根本的架构改进。我看到禅宗-xx把它直接砸出了大门。绝对不适合台式机使用。回覆

>；我看到禅宗-xx把这件事直接压出了大门。绝对不适合台式机使用。这是个7W的处理器，笨蛋。回覆