IPC坐火箭：Intel酷睿开挂了 2年升级三代架构

　　CPU处理器性能到底过剩了没有？这个问题争论了很多年了。

　　曾经，不少人觉得日常上上网、看看视频、打打游戏，CPU性能早就够用了，四核甚至双核OK——现在回头来看，这种想法是错误的，需求一直在变，CPU性能也需要一直跟着提升，远远没有到尽头。

　　CPU性能远没有过剩：频率、IPC双管齐下

　　作为PC电脑的性能基础，CPU几乎影响所有应用的性能表现。现在需要PC的场景越来越多，哪怕是办公上网，大家也要开很多网页，挂着微信、QQ，编辑着Word、Excel或者PPT，如果是玩游戏，那在加上光追特效、直播、音视频聊天，一般CPU早就撑不住了。

　　如果是内容创作等生产力应用，比如PS、视频编辑、动画渲染之类的，那CPU性能要求就更高了。

　　所以说，CPU性能过剩论可以停了，现在大家希望的是CPU不断提升性能，这又得从两方面来看——大家都知道CPU性能=IPCx频率，所以要从频率及IPC两方面着手。

　　CPU频率上，Intel这两年进步很多，最新的10代、11代酷睿处理器已经将频率推向了5.3GHz，但是坏消息就是CPU频率提升越来越难，而且还会带来功耗、发热增加的负面影响，预计会在5GHz左右徘徊一段时间了。

　　CPU频率不能大幅提升，那就要看IPC性能了，它指的是Instruction per Clock（每周期指令数）——在同样的时间内完成的指令计算越多，IPC就越强，CPU性能也会越高。

　　频率与IPC的关系就像是汽车拉货——速度快的汽车相当于频率高，单位时间内可以多跑几趟，而IPC相当于拉货能力，有的小车只能装载一两吨货，换个大点的车（IPC强）就可以一次拉上三五吨，CPU整体性能就这么提升了。

　　解决CPU性能，频率与IPC最好的方式是双管齐下，而IPC又跟CPU架构息息相关，提高IPC得看新架构升级。

　　2年升级三代架构 Intel处理器IPC三级跳

　　为了提升CPU性能，Intel这两年开挂一般升级，除了将CPU频率提升到5.3GHz之外，IPC方面也靠着2年升级三代架构实现了越级，今年下半年还会有12代酷睿Alder Lake问世，性能再上一个台阶。

　　Intel此前使用多年的内核架构Skylake在10代酷睿开始放弃，Intel推出了新一代的CPU路线图，其中酷睿系列的主要是Sunny Cove、Willow Cove、Golden Cove，每一代内核架构的升级重点都不同。

　　全新架构打头阵的是Sunny Cove，也是针对10nm工艺重点优化的CPU架构，首发于IceLake10代酷睿处理器上，其主要设计目标是通过改进架构来提升大量应用的性能及能效，几乎所有应用中都有明显的性能提升，重点就是ST单线程性能。

　　为了提高IPC性能，Sunny Cove内核的内部设计相比Skylake有很大不同，各部分的配置“更宽，更深，更多“，比如L1数据缓存提升50%、L2缓存翻倍，执行端口从8个增加到10个等等。

　　在通用性能上，Sunny Cove能够减少延迟、提高吞吐量、提升并行计算能力，改善游戏、多媒体、数据等相关应用体验。

　　除此之外，Sunny Cove还针对特殊应用做了强化，涉及人工智能/机器学习、加解密、压缩/解压、通信/网络、通用SIMD(单指令多数据流)/矢量处理、特殊SIMD/矢量处理、多线程与多代理处理等等。

　　其中的代表就是AES加密解密性能，在Sunny Cove架构的10代酷睿处理器上，7-Zip的性能可提升75%，效果非常明显。

　　10nm Sunny Cove架构是近年来Intel架构改进最大的一次，所以它在性能上的提升非常明显，在同样的15W功耗下，IceLake处理器的ST单线程性能相比Skylake提升了30-40%以上。

　　综合大量应用来算，Sunny Cove架构的IPC性能少则提升10%左右，多则提升40%，平均下来提升18%，这可是Intel酷睿处理器最近10年来提升最明显的一次。

　　IceLake处理器之后，Intel又在11代酷睿、代号Tiger Lake的处理器上升级了Willow Cove微架构，工艺也升级到了10nm SuperFin，优化版的10nm工艺提升了能效，将CPU频率提升20%，移动处理器也能轻松达到4.8GHz。

　　在IPC性能上，Willow Cove架构在Sunny Cove上继续改进，重点缓存系统，L2缓存从512KB提升到1.25MB，L3缓存从8MB提升到12MB，同时还增加了一些新指令集，比如CET、AMX、AVX512矢量指令等等。

　　值得一提的是，此前的Sunny Cove、Wollow Cove核心都是首发在移动处理器上的，今年3月份Intel推出了11代酷睿桌面版Rocket Lake-S系列，它使用的是Cypress Cove架构，这个内核不在路线图上，应该是基于Suuny Cove或者Willow Cove的，移植到桌面处理器上。

　　Cypress Cove架构的IPC提升了19%，幅度比Sunny Cove的18%略高。

　　在Intel的CPU路线图中，最值得期待的还有Golden Cove，它会用于下半年的12代酷睿Alder Lake处理器，目前还没发布，所以具体信息欠奉。

　　但从之前的消息来看，Golden Cove架构又是一次重点改进，它会再次提升ST单线程性能及AI性能，改进网络及5G性能，同时提升安全性。

　　Golden Cove还会使用大小核架构，与高效能核心Gracemont搭配，桌面版可以轻松做到16核24线程——大核Golden Cove支持HT超线程，小核不支持，所以是24线程。

　　其他方面，Golden Cove的IO系统也会全面升级，支持DDR5内存，频率可达DDR5-6400，还有PCIe 5.0首发，这也会提升Golden Cove的性能。

　　综合来看，相比Sunny Cove架构提升了18%的IPC性能，Golden Cove这一代有望提升更多，50%的IPC性能提升是可以期待的。

　　总的来说，从2019年到2021年，Intel加快了处理器的升级换代，2年时间就要推出三代架构，IPC性能也犹如做了火箭一样蹿升，今年下半年的Golden Cove非常值得期待。