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    代號 Alder Lake、Intel 12 代 Core 處理器架構分析

    全新 Intel Thread Director 硬體程序調度器

    一直以來 x86 架構的 GPU 都以一樣的多核心設計,所以只要用相對簡單的 Branch Prediction 和 Out-of-Order Execution 等技術分配工作給各核心,但由於 Alder Lake 採用了 P-Core 及 E-Core 不同核心,所以處理器及作業系統都必須要加入一個特別調度的機制,才能讓混合大小核的架構獲得最佳性能和表現,其實 Intel 早於去年推出了首代 1 大 4 小的 Lakefield 行動處理器,但沒有得到市場上的重視,原來 Microsoft 計劃推出 Windows 10X 時首次支援混合大小核,不過最終 Windows 10X 被取消,將 Lakefield 搭配舊的 Windows 10 作業系統效果不如理想。

    固此,Alder Lake 處理器特別針對 Windows 11 作業系統作出最佳化,加入了 Intel Thread Director 硬體程序調度器,它會檢查每個線程的運算進程,例如加戴、存儲、分支及記憶體存取、運算指令類型等,然後向 Windows 11 的系統調度器提供建議,將各個線程分配到 P-Core 與 E-Core 上,實現性能與功耗表現的最大優化,同時 Ittel Thread Director 會向 Windows 11 提供 CPU 的底層原始數據,包括核心的內核功能、調度狀態、功率及温度等,讓混合大小核的線程管理變得更精準。

    根據 Intel Thread Director 的性能級別順序,Alder Lake 前景程式中會優先使用 P-Core 的核心線程,這是性能表現最佳的選擇,緊接會使用 E-Core 核心線程,當 P-Core 與 E-Core 的核心線程都己被工作排程後,才會選擇使用 P-Core 的 SMT 線程,每當 P-Core 完成工作後,調度器就會將 E-Core 真實線程或 P-Core SMT 線程上的工作,轉移到 P-Core 上處理,以最有效率的方法去完成所有任務。

    此外,Intel Thread Director 會將不太複雜的後台任務、後背指令、I/O 指令交給功耗較低的 E-Core 處理,讓 CPU 能夠實現性能的同時,性能功耗比最大化,如果程序想更精準地控制 CPU 的線程控制,Intel 與 Microsoft 新增了 Power Throtting API 擴展指令集,允許程式開發者針對線程加入 EcoQoS 屬性,以確保特定的線程會優先以 E-Core 執行,更在 Microsoft Windows 11 作業系統中的 Edge 瀏覽器都已支援 EcoQos 功能了。

    Intel Alder Lake 的 P-Core 與 E-Core 的功能並非一樣,其中包括 AVX-512 支援方面,P-Core 的 Golden Cove 微架構具備 2 個 512 FMA 運算單元並且支援 AVX-512 指令加速,不過 E-Core 的 Gracemont 微架構並不支援 AVX-512,由於 Windows 11 需要 CPU 混合大小心需具備統一的 ISA 指令支援,所以 Alder Lake 官迉規格並不具備AVX-512 的支援,用家要在 BIOS 關閉了 E-Core 後,P-Core 才會支援 AVX-512 指令集。

    Intel Alder Lake 暫時只針對 Windows 11 作出優化,在 Linux 作業系統上當未能支援 Intel Thread Director 硬體調度,不過 Intel 表明會在最短時間內完成 Linux 作業系統的最優化。

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