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AMD Zen5架构曝光,为何大家都用大小核

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日前,有Moepc的曝料称,传说中的6nm Zen3+升级版架构没了,取而代之的是Zen3 XT或者叫Zen3 Refresh,也就是继续深挖现有工艺架构的潜力。下一代Zen4架构将搭配台积电5nm工艺,IPC性能提升将超过20%,支持DDR5内存、PCIe 5.0总线,接口升级为AM5。

而再往后一代的Zen5结构要大变,APU部分代号“Strix Point”,并且将会引入big.LITTLE大小核架构,类似Intel Alder Lake 12代酷睿、Raptor Lake 13代酷睿,具体包括8个Zen5架构的大核心、4个架构不详的小核心。同时,内存子系统会有较大变化。同时,Zen5家族会使用台积电3nm工艺。

很长一段时间,处理器是不分大小核的,后来ARM搞出来big.LITTLE的大小核架构,几年后,苹果也开始用大小核,并且在去年,在自家的MAC上开始替代英特尔。随后,英特尔的Alder Lake也搞大小核,现在AMD也来跟风了。

为何大家都用大小核呢?处理器未来会如何发展呢?

ARM的应急之举

big.LITTLE是ARM提出来的,ARM进入手机行业很早,但是一直走低性能低功耗的路线,手机作为有续航要求的设备,功耗是第一位的。

2007年,苹果发布第一代iPhone,用的是ARM11核心。此后,随着智能手机性能需求的增长,ARM也一直在推出新的核心架构,主频也不断上涨。手机功耗成了问题。

ARM从ARM11发展到ARM A8、A9,从单核进化到双核、四核,主频从600mhz发展到1Ghz、1.4Ghz。功耗已经控制不住了,发展到A15,规格已经接近桌面处理器。

这个时候ARM提出big.LITTLE,用A7小核心来做日常低功耗需求,压低整个处理器的性能功耗。根据任务来临时切换。

手机的需求在低功耗状态比较多,采用大小核方案的手机在续航上有优势,所以这个解决办法被ARM继承了下来,下一代就是A53+A57的方案,再后来是A55+A72、A55+A75、A75、A77、A78,一直用到今天的三簇。

苹果一开始没有用大小核心,还是用传统大核心拉低频的方式来控制功耗。

但是,在竞争中,苹果发现不用大小核,在续航上就无法与竞争对手竞争。

随后,苹果也用了大小核心,苹果把早期开发的核心改进一下作为小核心使用,新开发的核心做为大核心。在A10上也采用大小核,每一代都改进,一直到今天的A14和M1。

就是说,大小核出现,是ARM为了解决高性能处理器处理器应用于手机的功耗问题,但是真正使用以后效果不错,所以手机中普及了大小核方案。

英特尔的大小核

与手机相比,电脑对功耗的需求不那么敏感。所以尽管笔记本电脑也有续航要求,但是英特尔长期没有理睬大小核的趋势,还是用传统的办法,针对不同场景开发不同的处理器。

在超低功耗领域,英特尔有ATOM系列,高性能和主流领域另外设计核心。但是到了AMD重新利用Zen崛起之后,英特尔发现自己的方案有问题。

AMD的Zen2、Zen3都是小核心凑数量,单个核心功耗不高,几个核心凑成一个CCD簇,然后有CCX连接多个核心。

这样,AMD可以用比较低的成本凑出比较多的CPU数量,在需要计算能力的领域,AMD显露出比英特尔高很多的性价比。

就是说,拼单核性能,大核心越大越好,而拼多核心总体性能,用同样的晶体管,多个小核心比单个大核心有优势。

对于英特尔来说,自己的环形令牌网能够承载的节点有限,比加核比不过AMD。那就把一个大核心变成几个小核心。这样,总核心数上来,比多核心计算,英特尔才能夺回优势。

这个做法顺带的好处,就是可以大幅度提升笔记本电脑在低负载下的续航,笔记本在商用办公时对性能的需求很低,处理器跑很低的频率就能满足需求。而小核心跑低频可以更加省电。这是附带的效应。

AMD的大小核

相比英特尔,AMD目前的大核心并不算太大,依靠制程和架构的优势,Zen3在单核心和多核心性能上都碾压英特尔。

但是,在Alder Lake 采用大小核之后,AMD会面临困难,单核心性能打不过大核,多核心堆核,在数量上又堆不过小核。

在移动端,没有小核心的处理器无法与有小核心的处理器抗衡。所以AMD也必须发展小核心。

对AMD来说,历史上设计过的大核心,改一下都可以当小核心用,如同当年的苹果。英特尔的小核心也来自于自家的低功耗独立处理器。所以,AMD的跟进也会很快。

我们现在跑的游戏,大约可以支持到8个线程运行,所以,未来一段,各家很可能保留8个大核心或者四个大核心超线程8核心,而其他核心都是小核心。未来处理器的单核与多核性能也会有一个大提升。

对消费者来说,最直观的感受不是性能提升,而是笔记本电脑的续航更长了。未来笔记本电脑和手机一样,亮屏工作一天会是常态。

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