性能全面爆发？展望Intel第12代酷睿Alder Lake？

英特尔将于3月中旬正式发布第11代酷睿处理器桌面版，这是一款代号为Rocket Lake-S的产品，作为最后一代14nm桌面处理器，Rocket Lake-S更新了内核，用全新设计的Cypress Cove微架构取代已经使用了几年的Skylake，从而带来约19%的同频性能提升(IPC)。不过从目前的消息来看，第11代Core Rocket Lake-S可以算是过渡产品，因为性能提升更大的第12代Core Alder Lake家族有望在今年年底前上市并推出其桌面平台。

虽然第12代阿尔德湖还没有正式发布，但英特尔已经在很多活动中为其预热。英特尔高级副总裁兼首席架构师、英特尔架构、图形和软件部总经理Raja Koduri在2020年架构日接受外媒《福布斯》采访时也表示，“Alder Lake是自2006年Core 2 Duo以来最大的架构升级，性能非常令人兴奋”。

那么，作为英特尔寄予厚望的产品，第12代酷睿Alder Lake将如何提升整体性能呢？根据目前的信息(包括英特尔官方数据、外媒曝光、流出的测试数据等。)，作者做了简要的分析和预测。

英特尔在CES 2021上披露的阿尔德湖信息：

以下为第12代酷睿Alder Lake的主要特征：

预计2021年下半年开始量产

采用混合式混合架构，也就是俗称的“大小核”设计

两个全新的内核微架构是高性能大核Golden Cove和高能率小核Gracemont

最高规格为16核24线程(8个大核开启超线程，8个小核没有超线程)

10纳米增强型SuperFin工艺也是英特尔第一代大批量发布的10纳米台式机处理器

LGA 1700接口和新主板芯片组

支持PCIe 5.0协议和新的DDR5内存，并与DDR4内存兼容

它包括阿尔德湖-S/-P/-M等系列，覆盖从桌面到轻薄的不同平台

Xe LP架构的第12代核展示

一种新的硬件调度机制

超强力的大核心

处理器的核心微架构非常重要，是决定处理器性能和能耗的重要指标之一。如果只片面追求高频或多核数，而忽视内核微架构的升级迭代，导致IPC停滞不前，那么产品就会陷入高频低能的尴尬境地，AMD的FX推土机系列和英特尔的奔腾4/奔腾D就是反面例子。作为一款名为“第二代酷睿2双核”的产品，英特尔表示第12代酷睿Alder Lake的核心微架构将获得重生，由高性能大核Golden Cove和高能耗比的小核Gracemont组成。这两种微体系结构都带来了显著的IPC增长。

2018年架构日，英特尔公布了2019-2023年处理器Core微架构路线图，分为Core和Atom两个系列，其中Core为大核微架构，Atom为小核微架构。

首先看核心部分。Sunny Cove是第十代Core冰湖的核心微架构，将于2019年下半年推出。Sunny Cove及其衍生产品是继Sandy Bridge、Haswell和Skylake之后英特尔的下一个关键微架构。英特尔表示，阳光湾比天空湖更深、更宽、更聪明。

对比Haswell、Skylake和Ice Lake(Sunny Cove)的微架构参数，可以看到Sunny Cove的L1数据缓存、L2缓存、L2 TLB和access L/S乱序缓冲区都明显变大，ROB的乱序提交重排缓冲区增加到352个队列。

下图显示了左侧的Skylake和右侧的Sunny Cove。可以看出，Sunny Cove结合AVX-512指令集及其丰富的扩展指令，以更大的缓冲区、更宽的流水线和更多的执行单元表现出了显著的IPC增长。

2020年Willow开发者_如何学JAVA Cove被Sunny Cove取代，应用于第11代核心Tiger Lake系列产品线。从微架构的角度来看，Willow Cove可以看作是Sunny Cove的衍生产品，它改进了缓存系统。大幅增加每个内核的L2缓存容量(Skylake 256KB，Sunny Cove 512KB，Willow Cove 1.25MB)，适当增加每个内核的L3缓存容量(从2MB到3MB)，并将L3缓存更改为Non-inclusive非inclusive。由于两种微体系结构设计的高度收敛性，柳树湾并没有显著提高Sunny Cove的IPC。虎湖相比冰湖的性能提升主要取决于10纳米SuperFin工艺的高频特性。此外，柳树湾还支持控制流执行技术(缩写为CET)，以应对侧通道攻击并增强安全性。

根据路线图，英特尔将于2021年推出下一代微架构Golden Cove

，也就是第12代酷睿Alder Lake将采用的大核心，Intel的在路线图中说明Golden Cove并不是Willow Cove那样的小修小改，将重点提高单线程性能及AI性能。

2020年架构日的官方路线图，与上次架构日基本相同。

而此前，Jim Keller在Intel任职期间的演讲中提到，Sunny Cove的下一代微架构（或许就是Golden Cove）将会显著变大，性能提升更接近线性。而外媒也爆料，Golden Cove对比Willow Cove，将会带来更显著的IPC同频增长，幅度在20％附近，而对比目前的Skylake，IPC提升甚至接近50％，可谓是非常惊人。

“小”核心及混合架构

第12代酷睿Alder Lake是Intel第二代Hybrid混合架构设计的处理器，除了采用IPC大幅提高的高性能大核心Golden Cove以外，与之相搭配的小核心Gracemont同样非常值得期待。

回顾2019到2020年，Intel在发布搭载Sunny Cove/Willow Cove大核心产品的同时，也对小核心进行了更新升级。Atom x6000E（Elkhart Lake）、全新奔腾银牌/赛扬（Jasper Lake），以及初代Hybrid混合架构处理器Lakefield，均应用了Tremont小核心。

或许是因为起点较低的原因，Tremont对比上一代Goldmont Plus进步极大，根据SPEC CPU 2006和SPEC CPU 2017测试结果显示，单线程平均IPC提升超过了30％。

而在Lakefield处理器的表现中，Intel表示在特定的功耗区间内，尤其是需求多核低频的应用负载场景下，4个Tremont小核心组成的计算集群可提供比1个Sunny Cove大核心更好的性能及能耗比。值得注意的是，4个Tremont小核心与1个Sunny Cove大核心面积相差不大，所以大小核设计除了可以增强能耗比以外，还能在某种意义上降低成本。

而对于DIY玩家们常用的免费测试软件（如Cinebench R20、Geekbench5等），根据CPU-Monkey网站的统计数据表示，Tremont小核心的同频性能已经能够做到接近Haswell，与Skylake的差距已经不大。

根据Intel官方在两次架构日中所表述的信息，Gracemont相比于Tremont，将继续提升IPC，如果延续此前几代的小核心进步速度，那么Gracemont的IPC有望达到甚至超越曾经的大核心Skylake，同时能耗表现还将更为出色。而观察资料中的细节，可以发现Gracemont还将强化Vector Perf，也就是矢量性能，这或许意味着Gracemont将支持AVX2指令，补上以往几代小核微架构最后的短板。总的来说，Gracemont虽然在搭配Golden Cove使用时充当小核心，但它本身的性能却并不弱，所谓的“小”也只是相对的。

Alder Lake虽然是Intel第二代Hybrid混合架构设计的处理器，但Intel曾表示Alder Lake是Performance Hybrid，主打高性能，而不是Lakefield那样纯粹的低功耗处理器。Alder Lake-S桌面端最高将提供16（8＋8）核心24线程的规格（下图的Geekbench 5频率识别错误），移动端Alder Lake-P可提供14（6＋8）核心20线程，其中Golden Cove大核心开启超线程，Gracemont小核心暂无超线程。结合两个强力的全新内核微架构，如果操作系统和应用软件可以根据负载类型对不同核心进行灵活调度，那么Alder Lake将在单核性能、多核性能以及能耗比三个方面都将没有短板，获得全面的跃进。

桌面端终于有了10nm，还是终极版！

影响处理器性能及能耗表现的不仅是内核微架构设计，制程工艺也是重中之重，Intel在2019年量产了10nm，并同步推出搭载Sunny Cove架构的Ice Lake-U第10代酷睿移动处理器；2020年推出的Tiger Lake-UP3第11代酷睿移动处理器，则采用经过全面优化的10nm SuperFin技术，将增强型FinFET和Super MIM电容器相结合，将频率大幅提高，实现了历史上最大幅度的节点内性能提升。但是，这两代10nm酷睿处理器仅限于低功耗的移动平台，面向高性能桌面平台连续两代无缘10nm，这让很多玩家深表遗憾。

而到了第12代酷睿Alder Lake系列，桌面平台终于要熬出了头，种种迹象标明，第12代酷睿将在桌面平台完成首发，也就是Alder Lake-S系列。

在年初的财报会议中，Intel表示首款10nm桌面处理器Alder Lake已经在给客户送取样品。

作为Intel首款10nm桌面处理器，Intel表示Alder Lake将采用10nm的终极版本，也就是10nm Enhanced SuperFin技术，相比于Tiger Lake的10nm SuperFin做到了进一步优化，睿频上限以及同频功耗都有望做到进一步降低。再匹配上全新设计的Golden Cove与Gracemont内核微架构，以实现全面的性能提升和能耗比改进。当然，说一句额外话，基于10nm Enhanced SuperFin技术打造的产品也不止于第12代酷睿Alder Lake，还包括新一代至强可拓展处理器Sapphire Rapids......

平台整体全面提升！

除了内核微架构与制程工艺的进化以外，第12代酷睿Alder Lake的平台整体也将获得全面升级。首先是内存控制器，Alder Lake将支持DDR5内存，考虑到AMD Zen 4微架构的产品将在2022年发布，Alder Lake平台将是DDR5内存在消费级市场的首次大规模应用。

目前，已经有部分内存厂商公布了DDR5内存的规格，工作电压仅1.1V，4800MHz频率起步，（DDR4内存的JEDEC标准最高频率为3200MHz）、单条容量高达64GB，相比DDR4内存频率更高，容量更大、功耗更低，以带来显著的平台综合性能提升。

而在核显方面，第12代酷睿Alder Lake将会采用Xe LP微架构（移动平台为96EU？桌面平台为32EU？），考虑到轻薄本评测中内存带宽对Xe架构核显性能的显著影响，预计在高频DDR5内存的加持下，Alder Lake的核显性能也将显著强于同规格的Tiger Lake与Rocket Lake。

与此同时，Alder Lake还将支持PCIe 5.0协议，带宽将比PCIe 4.0进一步翻倍，以更好支持未来的高性能独立显卡及旗舰固态硬盘。

第12代酷睿桌面版Alder Lake-S的泄露样片（来源于VIDEOCARDZ），通过图片可以发现Alder Lake-S的面积显著扩大，针脚数量也增加了很多。

因此Alder Lake-S需要搭配LGA 1700接口的全新600系列芯片组主板使用。当然根据外媒曝料，LGA 1700接口除支持Alder Lake-S以外，至少还可支持下一代桌面处理器，是一个长期平台。

总结与展望

Intel至少在3次官方正式活动中（2020架构日、2020第四季度财报会议、CES 2021展会）宣布Alder Lake将于2021年下半年正式发布，可见Intel对其寄予了极高的期望。

总结一下，根据目前所知道的信息，第12代酷睿Alder Lake融合了最新的微架构、强大的核显、经过多次优化的制程工艺、并支持全面的外围设备等，是Intel近年来多个先进技术的结晶，也堪称是X86架构处理器的重大突破！有助于让Intel在消费级市场，获得全面的性能领先地位。当然，Alder Lake距离正式发布还有一些时间，让我们敬请期待吧！而在下月，PConline评测室将带来第11代酷睿桌面版Rocket Lake-S的首发评测，作为承上启下的一代产品，Rocket Lake-S又将有何亮点？同样值得关注！