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  高性能混合架构

　　lntel 7制造技术的提升表明着同面积下，我们可以塞下更多的晶体管。但想要处理器更到更强劲的性能提升，那么架构上的改变也是很有必要的。正如大家所知道的一样，第12代酷睿处理器Alder Lake采用了高性能混合架构，简单理解就是同一个DIE里采用了大小核的设计，这有点与ARM处理器相类似。当然照搬别家大小核设计是不可能的事，在8月份的 2021年英特尔架构日，lntel就公布了首个高性能混合架构的详细技术要点。

　　第12代酷睿处理器Alder Lake可以说是近十年来Intel在桌面级处理器架构上改进相当激进的一代，它首次集成了两种不同的内核类型：Golden Cove性能核（Performance Core，简称P-Core）以及Gracemont能效核（Efficient Core，简称E-Core）。

　　从架构上来看，lntel是为了保持其IPC性能的同时，加强了多任务场景、多线程性能，同时还能起到降低功率的作用。根据产品技术讲解会上透露的说法：一个性能核设计的大小就可以放下4个能效核。即使是把8个能效核换成性能核 ，最多也就是一个10核处理器，理论上多核性能提升还是有限，而且功耗定必高；远不如这样的8P8E的高性能混合架构设计，所以未来大小核定必会是发展的趋势。

  Golden Cove性能核（Performance Core，简称P-Core）

　　按照Intel的说法，性能核的任务很简单，提高速度，突破低延迟与单线程应用程序性能上的限制。打个比如，性能核就是战列舰上的主炮，能否快速、高效的歼灭敌人，那肯定就得看主炮的威力。

　　为此，Intel在性能和微架构上作出了大量的改进，并声称，第12代酷睿处理器Alder Lake的Golden Cove性能核是有史以来最为强大的X86内核微架构，相比上代酷睿处理器有着19%的性能提升。

　　首先微架构的前端变得更宽：前端解码器由4个增至6个，6µop缓存增至8µop，分配由5路增至6路，执行端口由10个增至12个。

　　其次有着更大的物理寄存器文件（physical register files），以及512条目的重排序缓冲区

　　另外还提高了分支预测准确度，降低了有效的一级时延，优化了二级的全写入预测带宽。

  Gracemont 能效核（Efficient Core，简称E-Core）

　　如果说性能核就是战列舰上的主炮，那么能效核就量战列舰的副炮，主炮很强但打击的数量有限，而副炮则可以做到范围性的覆盖，实现大面积大群体的杀伤。

　　能效核的任务也很是简单，提高吞吐量效率并提供可扩展多线程性能，但即使是能效核其同功耗性能也要比之前的Skylake处理器更为强劲。在有限的硅片空间内实现强大的多核任务负载，能效核在微架构上有着众多先进的技术。

　　深前端：拥有5000个条目的分支目标缓存区，实现更准确地准确地分支预测；具备64KB指令缓存，在不耗费内存子系统功率的情况下保存可用指令；同时还有首款按需指令长度解码器，可生成预解码信息

　　宽后端：具备5组宽度分配（Five-wide allocation）和8组宽度引退、256个乱序窗口入口和17个执行端口

　　可看到lntel在保证大核心足够强劲的基础上，在处理器中塞下了更多的小核心，并支持了自家独有的HT超线程技术，使得无论是物理核心数量还是逻辑线程上都有明显的增长。这样来看，第12代酷睿处理器在多任务场景，多线程性能上是相当得不错。

  硬件线程调度器（Intel Thread Director）

　　刚才说到性能核是主炮，能效核是副炮，但似乎还少了一个主角，那就是火控系统。在第12代酷睿处理器Alder Lake中硬件线程调度器就是火控系统，让性能核和能效核指哪打哪。

　　硬件线程调度器是直接内置于处理器中的，它的作用就是使得性能核、能效核，操作系统三者之间能够使用无缝协作。利用对内核状态、指令组合进行遥测，将需要更高性能的线程引导到当时适合的性能核上，还能帮助操作系统作出更智能的调度决策。

　　同时硬件线程调度器并非一种简单的、基于规则的静态分配，其具有动态性和自适应性，可根据实时的计算需求调整调度决策。当然配合上扩展Power Throttling API，开发人员能够为其线程明确指定服务质量属性，实现更好的性能表现。

　　根据Intel的建议与我们实测发现，第12代酷睿处理器Alder Lake在Windows 11下性能表现更好。这是因为Windows 11支持硬件线程调度器，提供了更加精细化、更加合理、更加智能化的线程调度。