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终于换代:英特尔全新x86 CPU架构Sunny Cove登场

长期以来,无论是关注还是不关注PC行业的用户,大多一直批评英特尔的处理器长期以来老是重复使用旧的内核,为此总是“挤牙膏”,无明显的提升。不过,就在本周,英特在其在“架构日”活动中,终于向世人展示了其下一代全新的CPU架构“Sunny Cove”。不仅如此,英特尔还业界首创了3D逻辑芯片封装技术。

根据英特尔的说法,全新Sunny Cove CPU架构基于10纳米打造,旨在提高通用计算任务下每时钟计算性能和降低功耗,并包含了可加速人工智能和加密等专用计算任务的新功能,适用于PC、其他智能消费设备、数据中心和网络系统,同时还支持无处不在的AI人工智能和加密加速功能等等。

英特尔确认,下一代CPU微架构Sunny Cove的处理器产品将会在2019年晚些时候正式亮相,届时将会成为消费领域的英特尔酷睿系列以及服务器领域至强系列处理器的全新基础架构。

Sunny Cove CPU微架构的功能特性主要包含一下几点:

-增强的微架构,可并行执行更多操作。

-可降低延迟的新算法。

-增加关键缓冲区和缓存的大小,可优化以数据为中心的工作负载。

-针对特定用例和算法的架构扩展。例如,提升加密性能的新指令,如矢量AES和SHA-NI,以及压缩/解压缩等其它关键用例。

英特尔架构核心组主管罗纳克·辛格哈尔(Ronak Singhal)表示,Sunny Cove架构重点提升三大方面“更深入、更宽、更智能”。所谓更深入,也就是通过增加关键缓冲区和缓存的大小来提升并行执行能力。而更宽,增长增强内核执行宽度提升每时钟执行更多指令。更智能则在于通过前端优化数据传输。

英特尔称,Sunny Cove能够减少延迟、提高吞吐量,并将进一步提升原始IPC(每时钟指令)的性能,提供更高的并行计算能力,有望改善从游戏到多媒体到以数据为中心的应用体验。

为了展示如何通过增加新的指令来提高加密性能、人工智能和机器学习的速度,从而提高专门任务的性能。英特尔展示了Sunny Cove CPU通过AES-256执行7-Zip编码的过程,结果其速度比当前同等性能的CPU快了75%,加密性能得到了幅度非常大的提升。

不过,在该演示中,英特尔使用的是特别的7-Zip版本,已重新编译过以便于充分利用Sunny Cove的指令。其他更改包括用于提高矢量处理,压缩和解压缩性能的专门指令。另外,全新Sunny Cove CPU内核还大大增加了内存支持,内存线性地址从48位宽增加到57位宽,支持52位的物理地址。这就表示,服务器单个插槽就可以支持4TB的内存。

除了x86 CPU内核的改进之外,英特尔大幅改进了核显图形处理单元的性能。这一次推出的是“Gen 11”第11代集成显卡。新核显配备64个增强型执行单元,比此前的英特尔第9代图形卡(24个EU)多出一倍,因此其性能实现了每秒1万亿浮点运算次数(1 TFLOPS)的突破。

英特尔表示,与英特尔第9代图形卡相比,英特尔第11代图形卡新的集成图形卡架构有望将每时钟计算性能提高一倍,流行的照片识别应用程序的性能提高了一倍。

很显然,新的核显性能相比之前任何一代都更加强劲。以英特尔给出的1 TFLOPS数据来看,其性能可以与很多独立显卡媲美,例如AMD的Vega 8显卡Ryzen 5 2500U浮点运算性能为1.1 TFLOPS,而Vega 10的Ryzen 7 2700U为1.7 TFLOPS。

同时,英特尔称新的第11代集成显卡采用业界领先的媒体编码器和解码器,H.265编码性能提升了30%,有限的功耗配额下支持4K视频流和8K内容创作。另外,第11代集成显卡还支持Adaptive Sync自适应同步技术,可为游戏提供流畅的帧速率。

很多疑问,怎么直接从第九代跳到了第十一代,第十代呢?英特尔方面表示,其命运多牟的Cannonlake CPU中确实集成的是Gen.10图形核心,不过这一代几乎已经失败了。那么第一代10纳米芯片Cannonlake CPU去哪里了呢?其实也有部分产品搭载,例如英特尔自己的NUC,只不过很多产品没怎么量产。

对于未来的x86 CPU线路图,英特尔还公布了Sunny Cove架构之后的两个后续架构,分别为2020年的Willow Cove架构和2021年的Golden Cove架构,但也仅此而已,是否继续采用10纳米工艺未知。其实这一次新的Sunny Cove架构的具体细节也没有透露多少,包括在新处理器中会是多少核心,时钟频率速度如何,首发平台是哪一个等等,支持的后端L1缓存增加到了48KB。有推测认为,Sunny Cove架构将会以Ice Lake-U平台首发。

有个别媒体在现场发现,在英特尔活动的另一个演示平台中,支架上已经明显标注了Ice Lake-U。U系列代表的是超低功耗芯片,当前大多数轻薄笔记本的芯片都是该系列,包括四核Kaby Lake-R和四核Coffee Lake-U,明年这些芯片都将会被  Ice Lake-U所取代。

至于3D逻辑芯片封装技术,名为“Foveros”,这是一种3D封装技术。简而言之就是可以完全利用3D堆叠的优势,实现在逻辑芯片上堆叠逻辑芯片。英特尔称,继2018年英特尔推出突破性的嵌入式多芯片互连桥接(EMIB)2D封装技术之后,Foveros将成为下一个技术飞跃。

英特尔表示,“Foveros为整合高性能、高密度和低功耗硅工艺技术的器件和系统铺平了道路。Foveros有望首次将晶片的堆叠从传统的无源中间互连层和堆叠存储芯片扩展到高性能逻辑芯片,如CPU、图形和人工智能处理器。

该技术提供了极大的灵活性,因为设计人员可在新的产品形态中“混搭”不同的技术专利模块与各种存储芯片和I/O配置。并使得产品能够分解成更小的“芯片组合”,其中I/O、SRAM和电源传输电路可以集成在基础晶片中,而高性能逻辑“芯片组合”则堆叠在顶部。”

英特尔还进一步表示,预计将从2019年下半年开始推出一系列采用Foveros技术的产品。首款Foveros产品将整合高性能10nm计算堆叠“芯片组合”和低功耗22FFL基础晶片。

可以确定的是,接下来Sunny Cove CPU微架构将3D逻辑芯片封装技术打造。英特尔表示,“未来,英特尔会通过先进的封装和系统集成技术,把多样化的标量(scalar)、矢量(vector)、矩阵(matrix)和空间(spatial)计算架构组合部署到CPU、GPU、加速器和FPGA芯片中,并通过可扩展的软件堆栈释放强大的能力。”

最后,再回顾英特尔确认的时间表,即“下一代CPU微架构Sunny Cove的处理器产品将会在2019年晚些时候正式亮相”。同时,“Gen. 11核显将与10nm的Sunny Cove核心配对”,而到了2020年“英特尔将推出独立显卡”。

无论如何,Sunny Cove架构究竟会不会准时亮相,以及与之前Skylake相比实际性能就能提升了多少,明年下半年我们拭目以待。

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