IPC坐火箭：Intel酷睿開掛了 2年升級三代架構

CPU處理器效能到底過剩了沒有？這個問題爭論了很多年了。

曾經，不少人覺得日常上上網、看看視訊、打打遊戲，CPU效能早就夠用了，四核甚至雙核OK——現在回頭來看，這種想法是錯誤的，需求一直在變，CPU效能也需要一直跟著提升，遠遠沒有到盡頭。

CPU效能遠沒有過剩：頻率、IPC雙管齊下

做為PC電腦的效能基礎，CPU幾乎影響所有應用的效能表現。現在需要PC的場景越來越多，哪怕是辦公上網，大家也要開很多網頁，掛著微信、QQ，編輯著Word、Excel或者PPT，如果是玩遊戲，那在加上光追特效、直播、音視訊聊天，一般CPU早就撐不住了。

如果是內容創作等生產力應用，比如PS、視訊編輯、動畫渲染之類的，那CPU效能要求就更高了。

所以說，CPU效能過剩論可以停了，現在大家希望的是CPU不斷提升效能，這又得從兩方面來看——大家都知道CPU效能=IPCx頻率，所以要從頻率及IPC兩方面著手。

CPU頻率上，Intel這兩年進步很多，最新的10代、11代酷睿處理器已經將頻率推向了5.3GHz，但是壞訊息就是CPU頻率提升越來越難，而且還會帶來功耗、發熱增加的負面影響，預計會在5GHz左右徘徊一段時間了。

CPU頻率不能大幅提升，那就要看IPC效能了，它指的是Instruction per Clock（每週期指令數）——在同樣的時間內完成的指令計算越多，IPC就越強，CPU效能也會越高。

頻率與IPC的關係就像是汽車拉貨——速度快的汽車相當於頻率高，單位時間內可以多跑幾趟，而IPC相當於拉貨能力，有的小車只能裝載一兩噸貨，換個大點的車（IPC強）就可以一次拉上三五噸，CPU整體效能就這麼提升了。

解決CPU效能，頻率與IPC最好的方式是雙管齊下，而IPC又跟CPU架構息息相關，提高IPC得看新架構升級。

2年升級三代架構 Intel處理器IPC三級跳

為了提升CPU效能，Intel這兩年開掛一般升級，除了將CPU頻率提升到5.3GHz之外，IPC方面也靠著2年升級三代架構實現了越級，今年下半年還會有12代酷睿Alder Lake問世，效能再上一個臺階。

Intel此前使用多年的核心架構Skylake在10代酷睿開始放棄，Intel推出了新一代的CPU路線圖，其中酷睿系列的主要是Sunny Cove、Willow Cove、Golden Cove，每一代核心架構的升級重點都不同。

全新架構打頭陣的是Sunny Cove，也是針對10nm工藝重點優化的CPU架構，首發於IceLake10代酷睿處理器上，其主要設計目標是通過改進架構來提升大量應用的效能及能效，幾乎所有應用中都有明顯的效能提升，重點就是ST單執行緒效能。

為了提高IPC效能，Sunny Cove核心的內部設計相比Skylake有很大不同，各部分的配置「更寬，更深，更多「，比如L1資料快取提升50%、L2快取翻倍，執行埠從8個增加到10個等等。

在通用效能上，Sunny Cove能夠減少延遲、提高吞吐量、提升平行計算能力，改善遊戲、多媒體、資料等相關應用體驗。

除此之外，Sunny Cove還針對特殊應用做了強化，涉及人工智慧/機器學習、加解密、壓縮/解壓、通訊/網路、通用SIMD(單指令多資料流)/向量處理、特殊SIMD/向量處理、多執行緒與多代理處理等等。

其中的代表就是AES加密解密效能，在Sunny Cove架構的10代酷睿處理器上，7-Zip的效能可提升75%，效果非常明顯。

10nm Sunny Cove架構是近年來Intel架構改進最大的一次，所以它在效能上的提升非常明顯，在同樣的15W功耗下，IceLake處理器的ST單執行緒效能相比Skylake提升了30-40%以上。

綜合大量應用來算，Sunny Cove架構的IPC效能少則提升10%左右，多則提升40%，平均下來提升18%，這可是Intel酷睿處理器最近10年來提升最明顯的一次。

IceLake處理器之後，Intel又在11代酷睿、代號Tiger Lake的處理器上升級了Willow Cove微架構，工藝也升級到了10nm SuperFin，優化版的10nm工藝提升了能效，將CPU頻率提升20%，移動處理器也能輕鬆達到4.8GHz。

在IPC效能上，Willow Cove架構在Sunny Cove上繼續改進，重點快取系統，L2快取從512KB提升到1.25MB，L3快取從8MB提升到12MB，同時還增加了一些新指令集，比如CET、AMX、AVX512向量指令等等。

值得一提的是，此前的Sunny Cove、Wollow Cove核心都是首發在移動處理器上的，今年3月份Intel推出了11代酷睿桌面版Rocket Lake-S系列，它使用的是Cypress Cove架構，這個核心不在路線圖上，應該是基於Suuny Cove或者Willow Cove的，移植到桌面處理器上。

Cypress Cove架構的IPC提升了19%，幅度比Sunny Cove的18%略高。

在Intel的CPU路線圖中，最值得期待的還有Golden Cove，它會用於下半年的12代酷睿Alder Lake處理器，目前還沒釋出，所以具體資訊欠奉。

但從之前的訊息來看，Golden Cove架構又是一次重點改進，它會再次提升ST單執行緒效能及AI效能，改進網路及5G效能，同時提升安全性。

Golden Cove還會使用大小核架構，與高效能核心Gracemont搭配，桌面版可以輕鬆做到16核24執行緒——大核Golden Cove支援HT超執行緒，小核不支援，所以是24執行緒。

其他方面，Golden Cove的IO系統也會全面升級，支援DDR5記憶體，頻率可達DDR5-6400，還有PCIe 5.0首發，這也會提升Golden Cove的效能。

綜合來看，相比Sunny Cove架構提升了18%的IPC效能，Golden Cove這一代有望提升更多，50%的IPC效能提升是可以期待的。

總的來說，從2019年到2021年，Intel加快了處理器的升級換代，2年時間就要推出三代架構，IPC效能也猶如做了火箭一樣躥升，今年下半年的Golden Cove非常值得期待。