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【维P科普】欲练此功,必先自宫?为能效让路!英特尔酷睿 Ultra 2代 处理器简单解析 酷睿 Ultra 200V 系列处理器

vitaminp, 2024年9月16日2024年9月16日

TOC

  • 前言
  • 封装内存
  • 超线程的得与失
  • 核心规格
  • 性能核心 Lion Cove P-core
  • 能效核心 Skymont E-core
  • 核显 & NPU AI 性能提升
  • 旗舰能效 多利薄销

前言

特别提醒:预算8000元以下,追求多线程性能的朋友,可以收藏一下就不用再看了。

说句不好听的,这就是冲着苹果和高通来的,是意图斩断 ARM 之路的剑客。

英特尔在赌,赌未来能够经济复苏,在旗舰级办公轻薄本上,有更多的高收入人群来消费这类高能效的质感轻薄本。英特尔正在点能效的科技树,把微软从 ARM 阵营往回拉到 x86。

x86 是微软的光辉历史,也是Windows笔记本能效的沉重包袱。微软,肯定不希望把鸡蛋放在同一个篮子里,而 x86 ,又注定是最终落到 Intel 和 AMD 的 CPU 硬件之上的。

苹果基本实现了真正意义的能效笔记本,虽然峰值的多线程性能跑分是比不过Win的性能轻薄本,但 MacBook 开盖即用,合盖即走,续航足够办公一整天。

对比之下,不管是过去的 Intel,AMD 还是高通,都还达不到 MacBook 一样的高能效长续航的梦想。

所以英特尔酷睿 Ultra 200V 系列,就是继酷睿 Ultra 一代之后,继续精简,压榨能效的回响。

Lunar Lake 英特尔酷睿 Ultra 200V,高度集成化的芯片能效王。

全新英特尔酷睿 Ultra 200V 不是奔着刷分的多线程性能去的,而是全心全意奔着高能效的目的进行设计,想要和微软一起做出能和 MacBook 媲美的高能效旗舰轻薄本。

所以说,这个处理器,注定是放在一些旗舰级别的轻量质感轻薄本上,追求低发热,更偏向传统保守轻薄本的功耗定位。旨在能够同时能提供不错办公性能的性能,并且够用大半天的长续航。

这次全新的旗舰 SoC 主要的提升点,官宣在于四个方面:

  • 突破性的 x86 能效
  • 卓越核心性能
  • 核显性能的飞跃式提升
  • 绝顶的 AI 计算性能

翻译得通俗一些,就是CPU单核性能提高,能效比提升,核显和NPU能力增强。

在展开讲提升点之前,先讲一个普通人可能更有兴趣,觉得更酷炫的东西:封装内存

封装内存

这是一个挺炫技的事情,英特尔把内存封装到了一起,在 x86 领域实现了一体封装内存。

这就像是第一代酷睿 Ultra 引入的 Foveros 3D 封装技术的延伸哲学,在 Base tile 上既然可以切分不同的区块来实现更好的通信和能效,那就把内存也拿上来,做成 Memory on package。

内存最大支持 2 ranks 的 32G 集成内存,支持 LPDDR5x,每个芯片最高8500MHz,支持 4 个 16bit 通道,在缩减面积的同时,实现了内存物理功耗大幅降低。

为什么要把内存做在 CPU 旁边一起封装呢?

其实统一高度集成化也是有好处的,在正常运作过程汇总,CPU 和内存之间的 IO 通信访问是很密集的,它们依赖于内存控制器,以及通信相关的IO总线,即使是板载内存,也需要将信号和数据在主板上走线往返发送.

英特尔酷睿 Ultra 200V,在内存控制器的布局上也有优化,同 package 内存的设计,带来了更简单的通信线路,也意味着更好的内存带宽,更低内存延迟,更少的耗电。

当然,万物皆有代价,你是不太可能自己升级更大容量的内存了。

封装内存对于能效提升还是很多的,尤其是耗能这一块,不管原先的插槽内存也好,板载内存也好,用于做内存通信的耗电是非常多的。光 CPU 省电对于提升电脑能效和续航来说,会有效果,但是如果做成封装内存,那就能有更明显的能效提升效果了。

封装内存已经很有能效了,还能不能再压榨一下能效呢?

可以的,连封装内存的通信访问都再省一省,下成本在 SoC 上做一个内存侧的专用缓存。

CPU 侧有多级的数据和指令缓存,内存侧也给加上缓存。

如果某些调度就是需要频繁唤起内存读写访问的话,这个 8M 的物理缓存专门拿出来,只要命中缓存,就能省一次内存通讯的耗电,提高速度,减少功耗。

这次是为了能效,真的舍得堆料,这是挺高的制造成本了。

超线程的得与失

现在基本上主流看到的笔记本电脑处理器都会采用超线程技术,比如以前的4核8线程,8核16线程等等,一个核心对应两个线程,相当于 “一芯二用”。

这样做的目的,是为了减少 CPU 闲置,提高利用率。

好处很显然,可以同时处理更多的负载,本来一人演奏一个乐器的,组一个声部要16个人,现在直接靠8个人就行了,能省出一半的处理单元。

代价也很显然,同时做两个事情,性能提升是不会直接翻倍的,因为处理单元仍然是1个,只是能把空闲的时间分片利用尽而已,参考英特尔相关资料,使用超线程(Hyper Threading)能达到大约 30% 的 IPC 性能提升,同时额外增加核心 20% 的动态功耗(Cdyn )。

如果单核性能足够强,对于轻中度的办公负载场景,能不能在这个性能和功耗的取舍下,做出更有能效的方案呢?

于是英特尔选择了进一步打磨优化单线程调度,本来关闭超线程会有 30% 性能损失的劣势,通过优化核心的微架构设计和通信调度,再加上精简模块缩减面积,使得新的P核心性能核,可以在相同面积总性能减少15%的情况下,还是能实现同功耗的 5% 的性能提升,以及综合15%的能效提升。

核心规格

直接说重点:只推荐买结尾尾缀为 8V 型号的处理器

既然是追求高能效,那么显然就不是追求高功耗超多线程的跑分取向了。

Lunar Lake 系列处理器都是低功耗取向,调控 TDP 为 8-30 W,最大睿频功耗 37W,或许部分低发热的保守型号可以做成无风扇设计。这种功耗设计取向,意味着可以缩减散热模组和风扇,减少风扇噪音,增加电池的设计空间。

为了追求能效,在大幅度提高了单核性能之后,英特尔选择了砍多线程。

全系列采用单线程设计,均为4个性能核心P核,4个低功耗能效核心LPE核,8核8线程。

体质最为刚烈的旗舰是 Ultra 9 288V ,17-37W功耗,以国内如此内卷的笔记本行情来看,这个处理器应该是国内各大厂的旗舰新品首选。

精简一下,这一系列的处理器,主要的区分点在于:睿频频率,L3缓存,核显,封装内存。

所有以6V尾缀结尾的都是16G内存封装,所以更加推荐买结尾尾缀为 8V 型号的处理器。

Ultra9 和 Ultra7 主要差距在于最大P核睿频能在 37W 突破 5.1GHz。

Ultra7 和 Ultra5 主要差距在于P核和E核睿频更好,核显更强一些。

之所以会做出这样的规格,是因为这次的 P 核 和 E 核,和往常不大一样。

性能核心 Lion Cove P-core

英特尔酷睿 Ultra 200V 系列的处理器,都配备了 4 个全新的 Lion Cove P 核心,在整数性能,向量计算,缓存读写方面都进行了硬件规格的提高,采用了基于 AI 优化的控电管理。

单核性能进行对比,在 SPEC ICX23.2.3 v1.1.8 1-copy, Cinebench 1-CPU R23. R24, Geekbench 5.4.5 SC, Geekbench 6.2.1 SC, WebXPRT4 & Speedometer 等项目测试中,英特尔酷睿 Ultra 200V 相比于上一代的酷睿 Ultra 1 代,新的 P 核综合 IPC 提高了 14%,不同功耗下的提高幅度为 10% - 18%。

这个 PPT 数据还是相对严谨的,不像隔壁友商能把 LOL 游戏算进 IPC 提升数据里。

在性能调控方面,现在的 CPU 都是执行睿频策略,也就是当检测到有进程需要调度大量计算的时候,就会提高频率实现快速响应,闲置的时候,就会降低频率保持省电。

以往做这个CPU 频率调控的时候,最小的调控单位是 0.1 GHz,这次新的英特尔酷睿 Ultra 200V 系列处理器,可以支持最小 16.67 MHz,也就是 0.01667 GHz 的极小单位微调,那么在一些常见的轻中度负载的时候,每一次调控,都可以做到更细力度的睿频,从而实现在整体不那么影响性能表现的情况下,实现更好的微小出力,从而达到能效省电的目的。

这次全新的 P 核在保证自身单核性能足够强的情况下,通过微架构的改造,目的在于追求满足更好的单位面积能效,以及功耗能效。

能效核心 Skymont E-core

英特尔酷睿 Ultra 200V 系列的处理器, 4 个全新的 Skymont 能效核心也做了进一步的增加,对于CPU指令分支预测进行了增强,增加了 2 倍的 L2 缓存带宽,拥有 4 MB 的共享 L2 内存,还有 4×128bit 的 FP & SIMD verctor。

上一代酷睿Ultra1代的 LPE-Core 的架构 和 E-Core 架构是一样的,都是基于 Crestmont 架构。拿出来和现在酷睿 Ultra 200V 系列 Skymont 架构对比来说,新的 E 核提升不错。

单核性能对比,相比于上一代的 LPE-Core 综合有 68% 的性能提升。

越过功耗甜点区间之后,对整个簇群对比,拿完整一组的 2 个 LPE-Core 和 完整一组的 4 个新E-Core 横比。

同性能下功耗对比多线程性能,新的 4 个能效核心比上一代的 2 个 LPE-Core 来说,只需要原来大约 1/3 的功耗。在这个节点的同功耗下性能对比,整体提升幅度达到 2.9 倍,单线程性能提升达到 1.7 倍。

可惜 PPT 没有公布这个节点的功耗数值,看曲线来说,在较低的功耗区段,E 核都是很省电的,毕竟是主打能效的小核心。

核显 & NPU AI 性能提升

这次同样增强了很多核显和NPU 的硬件规格,受限于篇幅就不具体展开了,但可以肯定的是,这颗核显依旧是畅玩网游的水平,能不能挑战低画质3A,那就等之后的实测了。

除了游戏方面,更强的核显性能也能给日常的轻度PS剪辑,以及视频剪辑带来更多好处,本地运行 AI 相关运算也能有提高。

按照官宣的说法,Ultra7 可以实现和 AMD 对比,同帧数下功耗更低,而 Ultra9 可以同功耗下帧数更高。

旗舰能效 多利薄销

一切为了能效让路,一切都在做精简和优化,这本身就是异构设计思路的初心,回归能效,在有限的芯片面积下,实现更有效率的性能计算,最终落到以移动场景为主的笔记本产品上,那就是挽救过去几年win笔记本,单有性能但续航不足的劣势。

全新英特尔酷睿Ultra 200V 系列处理器在官宣的续航对比中,同类型的笔记本进行续航横比,使用 UL Procyon Office 办公生产力测试,对比得到的续航结果比友商都更加有优势。

更多的实测很快在10月就会有真机拿出来到消费者手上,可以观望一下首批用户的反馈。

英特尔这一波推出全新英特尔酷睿 Ultra 200V,就是参考高端旗舰长续航质感轻薄本的定位来做的,尤其是利好 1kg超轻量,1-1.3kg 级别轻薄本,轻量二合一笔记本,Windows掌机这几类产品。

更强的单核性能,更保守的调教,更低的功耗,更好的能效,更小的封装面积。

这意味着 OEM 可以在产品内部设计上有更多的空间,一个 SoC 包含了8核8线程,而且跑分还可以持平,耗能较低,那么就可以设计更安静的风扇,更多空间放更大的电池,或者普通的小电池做出更轻的重量。

更通俗一点讲,就是目标旨在类似 MacBook 的高端旗舰 WinBook,类似 iPad 但是更有生产力的旗舰 Surface 二合一。

这些产品未必销量会很大,也未必是多数普通勤俭持家用户的选择,有性价比产品做薄利多销,也会有旗舰机产品做多利薄销。

苹果的 ARM 开辟了一条新路,英特尔除了追求高性能,也有在点高能效的科技树,把微软从 ARM 阵营往回拉到 x86,对于旗舰产品也是在赌,赌未来能够经济复苏,在旗舰级办公轻薄本上,有更多的高收入人群来消费这类高能效的质感轻薄本。

这些用户手上可能还在用着 10代U,11代U 的处理器,预算完全足够冲旗舰。对于只是维持原来一样的办公需求的旗舰商务精英,差旅超轻量追求者,以及对于这些喜欢开着能源之星这种软件,追求能效省电的朋友来说,英特尔酷睿 Ultra 200V 马上要来的一系列高能效质感轻薄本,是绝对值得留意的选择。

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