
Intel 正式發佈代號 Alder Lake、第 12 代 Core 處理器,採用全新 Intel 7 制程 (10nm),首次在 Desktop 平台中加入 P-Core / E-Core 大小核混合架構,相較上代 IPC 性能平提升達 19%,單核性能完勝 AMD Zen 3、多核性能則表現相若,並宣稱重奪最強 Gaming CPU 頭銜,HKEPC 編輯部將分析 Alder Lake 處理器的內部設計改良,並找來全新 Intel Core i9-12900K 處理器樣本,與上代 Core i9-11900K 及對手 AMD Ryzen 9 5950X 作對比測試。
Alder Lake︰Intel 第 12 代 Core 處理器登場
牙膏廠終於發力了 !! Intel 正式發佈代號 Alder Lake、第 12 代 Core 處理器,採用全新 Intel 7 制程 (10nm Enhanced SuperFin) 、Hybrid 小核混合架構應用 Desktop 平台上,並且引進了全新 PCIe 5.0 與 DDR5 規格,Intel 宣稱 Alder Lake 處理器性能相較上代 Rocket Lake 平均提高了 19%,IPC 性能再次超越 AMD Zen 3 處理器,重返 Intel 一直引以為傲的最佳遊戲 CPU 寶座,執行長 Pat Gelsinger 更表示︰「AMD的時代已經結束」。
Intel 早前舉行了「Intel Architecture Day 2021」架構分析會,本篇文篇將會分享有關 Alder Lake CPU 架構的設計重點,包括︰
→ Alder Lake SOC 全新的 Building Blocks 設計
→ 以效能先決的全新 Golden Cove 微架構 P-Core 設計
→ 高功耗能效比的全新 Gracement 微架構 E-Core 設計
→ 針對大小核架構加入 Thread Director 指令調度單元
→ 加入 PCIe 5.0 x16 接口、支援全新 DDR5 記憶體
混合大小核︰Alder Lake SOC 配置
▲ Intel Alder Lake 8C+8c Die Shot
Intel 第 12 代 Alder Lake 架構的最大改革是加入了與 ARM 的 big.LITTLE 近似的混合式大小核設計,大核心是 Performance 核心 (P-Core) 主要用於高優先級的單線程工作或較複雜的運算指令,小核心是 Efficiency 核心 (E-Core)用於應付多線程工作負載、不太複雜的後台任務、後背指令、I/O指令等等。
Intel 12 代 Alder Lake 處理器採用了 Building Blocks 設計,能透過 IP 模塊混合搭配滿足不同市場,由最低 9W TDP 的 Ultra Mobile 處理器 (BGA Type 4 HDI)、12W 至 35W Mobile 處理器 (BGA Type 3) 至最高 125W Desktop 處理器 (LGA 1700)。
圖中深藍色為 Golden Cove (P-Core) 核心 (紅色) 支援 Hyper-Threading 技術充單一核心同時運算兩個線程,較淺色為 Gracemont (E-Core) 核心 (黃色) 不支援 Hyper-Threading,E-Core 運算能力與 Sky Lake 相當但相當節省晶片面積,Intel 數據顯示 4 個 E-Core 核心才等於 1 個 14nm Skylake 核心,不同的 Core、L3 Cache (LLC) 與其他 IP 模塊透過 Ring Inter-connection 環形總線聯繫在一起。
所有 Alder Lake版本的處理器均具備 Media 媒體引擎、 GNA 3.0 高斯神經加速器,但 Desktop 版本的 Alder Lake 並不會內建 IPU 單元、(TBT) Thunderbolt 4 單元。IGP 方面,由於 Desktop 用家傾向使用獨立 GPU 顯示卡,因此 Desktop 版本只具備 32 個 EU (GT1) 繪圖核心,只有 Mobile 處理器才會出現 96 個 EU (GT2) 繪圖核心。
今代 Desktop 版本 Alder Lake 處理器最高型號為 Core i9-12900K,它具備了 8 個 P-Core、8 個 E-Core (8+8),合共 16 核心、24 線程,擁有 30MB L3 Cache,晶片大小為 209mm²,暫時初登場只有六款型號,包括 Core i5-12600K/KF、Core i7-12700K/KF、Core i9-12900K/KF,其他型號將會在 2022 年 1 月底上市。
率先支援 DDR5 / PCIe Gen 5
記憶體控制器方面,Alder Lake 處理器將會新增支援 DDR5 處理器,速度由 DDR5-4800 起跳至最高 DDR5-8400,現時已得悉 DDR5 僅會在高階 Z690 平台上支援,入門至主流級的 H610 / B660 / H670 仍會使用 DDR4 記憶體,看來是考慮到 DDR5 記憶體模組初期價格較高。
Desktop 版本的 Alder Lake 處理器內建了 28x PCIe Lanes,其中繪圖接口升級至 PCIe Gen 5 x16 Lanes,令最高頻寬相較 Gen 4 提升 1 倍至 64GB/s,另提供一組 PCIe Gen4 x4 Lanes 用作連接 NVMe SSD 用途。
處理器與 Z690 PCH 系統晶片之間由 DMI 3.0 x8 升級至 DMI 4.0 x8 連接,速度由上代最高 8GB/s 倍升至 16GB/s,這對於架建 Gen 4 M.2 SSD RAID 的用家來說,減低連續讀寫出現速度瓶頸的機會。
內部連接方面,Alder Lake 處理器採用 Dual Ring Inter-connect Bus 內聯,總頻寬高達 1000 GB/s 並且提供非常低的延遲值,這亦是為何 Intel 在 CPU 完全負載是很少出現 I/O 延遲問題,CPU 可以因應運算需求關閉其中 1 條 Ring Bus 以降低 CPU 功耗。
I/O Fabric 頻寬提供至 64GB/s,主要是對於新一代 PCIe Gen 5 x16 最高頻寬需求,但令人費解的是 Memory Fabric 頻寬最高提升至 204GB/s,要知道 Alder Lake 最高記憶體除頻只有 DDR5-8400,128bit Dual Channel 最高也只用了 134.4GB/s,暫時不知道 Intel 為何 Memroy Fabric 要做到如此誇張。