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英特尔为什么要引入“大小核”架构?为什么部分场景表现不佳?

更新时间:2022-12-14 14:30:42浏览次数:18+次

  数码爱好者朋友都知道,英特尔从12代酷睿开始,为其处理器引入了全新的“大小核”混合设计架构。
 
  “大小核”、“大核”和“小核”这些都是不严谨、通俗的称呼,“大核”严格来说叫“Performance Cores”,意思是“性能核”,简称“P核”和“大核”,“小核”严格来说叫“Efficiency cores”,意思是“效率核”,简称“E核”和“小核”。
 
英特尔为什么要引入“大小核”架构
 
  其实,处理器内置“大小核”并不新鲜,手机处理器多年来都是这样的,但在PC桌面级处理器上引入“大小核”架构还是有点新鲜,虽然现在13代酷睿都已经发布了,时至今日还是有一些朋友感到困惑和质疑。
 
  那么,英特尔为什么要从12代酷睿开始采用全新的“大小核”的混合架构呢?简单地来说,是为了平衡处理器的性能和功耗,尽可能地降低、控制处理器的整体功耗。
 
  看到这里,可能有些朋友会质疑:这些年芯片制造工艺不是一直在快速提升吗?从14纳米陆续提升到7纳米、6纳米、5纳米和3纳米,照理说,处理器的功耗会大幅降低,为什么从智能手机的处理器到PC处理器,这些年功耗问题一直无法有效地解决,差强人意?
 
  这是因为芯片的性能和功耗是互相矛盾的,很难同时做到兼得。为了让芯片拥有更高的性能和更多的功能,就需要在其中内置更多数量的晶体管,而内置更多数量的晶体管则意味着内部漏电、发热等问题更加严重。
 
  拿台积电的N5P和N5工艺来说,N5P可以做到拥有与N5工艺同样的芯片性能,功耗比N5工艺降低15%,或者在与N5工艺同等功耗下,性能比N5工艺提高7%。
 
  但是,请注意:功耗降低15%和性能提升7%这两点是无法同时做到的,所以,对于苹果、英特尔、AMD和英伟达等芯片设计厂商来说,它们需要在当前技术条件可以实现的范围内找到一个最优解,以最少的功耗提升换取最大的性能提升。
 
  然而这个“最优解”并不好找,如果过于偏向提升性能,性能提升幅度较大,数字很好看,但功耗提升也会过大,设备发热,续航短,综合使用体验不佳是肯定的,最终会导致消费者的吐槽,这是饮鸩止渴。
 
  相反,如果过于保守,偏向压制功耗,则又会被消费者吐槽性能提升缓慢、是在“挤牙膏”,性能升级不大,消费者购买意愿自然不高,不利于销售,这是所有芯片设计厂商共同面临的两难问题。
 
  虽然芯片的制造工艺这些年在稳步提升,但是由此所带来的功耗降低,被芯片性能和功能增加所带来的功耗提升抵消掉了,所以,这几年包括手机处理器、桌面处理器还有显卡GPU的整体功耗仍在持续增长。
 
  在以往、传统的多核桌面处理器中,每个CPU内核都是相同的,拥有相同的性能和功耗,这种提高性能的思路和做法很简单,但问题在于当处理器处于空闲或执行低负载任务时,处理器无法尽可能地降低功耗,非常不节能环保,对使用电池供电的笔记本电脑用户来说,这种体验更糟。
 
  而采用性能核和效率核组合的方式,则可以有效地解决这个问题。性能核提供最高的性能,代价是功耗高,效率核性能相对较弱,但功耗低,也足以胜任运行后台系统任务或各种低负载应用程序,比如处理电子邮件、浏览网页等等。
 
  比如,当用户玩游戏时,或者在基本应用程序需要更高的性能来完成任务时,性能核会优先自动启动运行,完成后再逐步降低退出,最后再交给能效核运行,这个过程是反复、动态的。
 
  这种改进对桌面PC用户来说可能“感知不强”,但是对于笔记本电脑用户来说意义重大,可以让笔记本电脑更省电,发热量更小、风扇转速更低、更安静、电池续航时间更长,综合体验可大幅提升。
 
  这种想法和思路非常好,但是要想完全落实,发挥它全部的优势并没那么简单,不是在短期内可以做到的。
 
  英特尔的12代酷睿处理器发布之后,有一种流传比较广的质疑:英特尔采用大小核”的混合架构的12代酷睿处理器的性能并没有宣传得那么高,在运行某些大程序和游戏的时候甚至会出现卡顿,表现很糟糕,这种情况确实是属实、存在的。
 
  “大小核”架构这个思路能不能落实,发挥出最大的优势,其关键在于CPU在具体运行时,其大小核的运行、分配调度机制是否合理、高效?——而这项工作不光取决于处理器,还取决于操作系统和具体的应用程序。
 
  如果后二者配合不到位的话,将无法发挥出12代酷睿处理器应有的全部性能和优势,甚至会适得其反、帮倒忙,导致应用程序卡顿等现象,这是最主要的原因。
 
  所以,对于广大12代和13代酷睿处理器用户,推荐优先安装Windows11的系统,而不是Windows10,Windows10发布的时候,英特尔12代酷睿处理器还没有发布,不可能针对它进行优化。
 
  而Windows11则不同,是在英特尔12代酷睿处理器发布之后才发布的,专门针对这两代处理器的大小核分配、调度机制进行了优化,所以支持、兼容度更高,微软在持续改进。
 
  第二个问题在短期内就不那么好解决了,这依赖于广大的第三方应用程序开发商。只有他们积极行动,重写部分代码,合理分配大小核运行,才能使自己的应用程序和12代、13代酷睿处理器的综合用户体验最佳,但是也不用过于悲观,这只是时间问题。
 
  那么,购买英特尔12、13代采用“大小核”架构的处理器要注意什么呢?最重要的就是要注意大核和小核的数量和比例,推荐选择至少拥有6个大核和4个小核以上的型号。
 
  总体来说,英特尔将“大小核”架构引入桌面级PC处理器是一种务实的做法,虽然目前因为各种原因,某些地方表现还不如人意,尚未完全发挥出它应有的性能和优势,但是这个大方向肯定是对的,大家不要过于苛求,完善还需要时间。