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【科普】Alder Lake架构解析

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知识点:效能核/性能核/硬件线程调度器
能效核
Gracemont是能效核的曾用代号,它是Atom处理器所用的Mont系列的第七代架构,它更追求能效,会在多线程以及线程吞吐上有所加强。此高能效x86微架构在有限的体积内实现多核任务负载,并具备宽泛的频率范围。它能够通过低电压能效核降低整体功率消耗,为更高频率运行提供功率热空间。这也让能效核提升性能,以满足更多动态任务负载。

能效核可以利用各种技术进步,在不额外增加处理器功率的情况下对工作负载进行优先级排序,并改进处理器的IPC性能。
Gracemont大幅扩大了分支预测器,现在拥有5000个条目的分支目标缓存区,实现更准确的分支预测。一级指令缓存增大到64KB,在不耗费内存子系统功率的情况下保存可用指令,它还拥有Intel的首款按需指令长度解码器,可生成预解码信息,加速具有大量代码的现代工作负载。采用两组三宽度的簇乱序执行解码器,可在保持能效的同时,每时钟周期解码多达6条指令。

后端执行单元拓宽了,具备5组宽度分配、8组宽度引退、256个乱序窗口入口和17个执行端口,共计拥有4个整数ALU、2个载入AGU、2个存储AGU、2个跳转端口、2个整数存储数据、2个浮点/矢量存储、2个浮点/矢量堆栈、以及第3矢量ALU。

存储系统采用了双载入双存储的配置,每4个核心共享4MB二级缓存,缓存带宽高达64 Bytes/cycle,延迟则是17时钟周期,并支持深度缓冲、高级预取器和Intel资源调配技术。

指令集方面,支持控制流强制技术和虚拟化技术重定向保护等功能;同时它也是首款支持AVX2指令集的“Mont”核心,以及支持整数人工智能操作的新扩展。

与Skylake核心相比,能效核能够在相同功耗下实现40%的单线程性能提升,或者只有不到40%的功耗提供相同的性能。与双核四线程Skylake相比,四个能效核能够在功耗更低的情况下同时带来80%的性能提升,或者在提供相同性能的同时功耗减少80%。


IP属地:湖北1楼2021-11-05 18:54回复
    英特尔硬件线程调度器
    Alder Lake处理器内有性能核与效能核两种核心,为使操作系统能够更为正确的使用两种核心,Intel开发了一种改进的调度技术——Intel Thread Director,也就是英特尔硬件线程调度器。

    硬件线程调度器直接内置于硬件中,可提供对内核状态和线程指令混合比的低级遥测,让操作系统能够在恰当的时间将合适的线程放置在合适的内核上。硬件线程调度器具有动态性和自适应性——它会根据实时的计算需求调整调度决策——而非一种简单的、基于规则的静态方法 。
    传统的操作系统调度器会根据有限的数据来分配任务,如前台和后台任务,硬件线程调度器则是根据实时的监控内核状态然后做出一个动态和智能的反应,从而帮助操作系统做出更智能的调度决策,将需要更高性能的线程引导到当时适合的性能核上 ,它只需大概30ms就能识别出工作负载的类型并反馈给系统的调度程序。
    这一点带来的最大好处是软件不需要重写代码,如果是固定线程调配,软件就需要考虑把哪些线程放到更高性能的核上,哪些线程要放到更追求能耗的核上面,而通过硬件线程调度器这种实时动态智能调整,软件不需要做这样的适配和调优。
    其次是通过与微软合作,在Windows 11系统上实现了硬件级别的线程调整,硬件线程调度器能够把更多内核信息通过回报给操作系统的调度器,操作系统就可以更好的在系统级别去做线程的调度,这套体系能更好服务于Alder Lake混合的性能核和能效核。


    IP属地:湖北3楼2021-11-05 18:57
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      弱弱地问一句,Alder Lake架构和x86是什么关系??桌面cpu不都是x86架构吗


      IP属地:河北4楼2022-10-21 20:14
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