未来的处理器会是什么样子?

业界 作者:DoNews 2020-11-28 18:18:02 阅读:165


文/DoNews专栏作者 maomaobear
图/IC Photo
2020年,随着苹果Macbook更换自家的M1处理器,给沉寂多年的PC处理器市场带来冲击。

PC处理器在20年前曾经有一段高速发展期,创新不断,但是最近10多年,由于竞争的淡化,处理器进步非常缓慢,英特尔曾经几代处理器同频性能停滞不动,架构也是毫无创新。

如今,苹果做了鲶鱼,那么未来的处理器会是什么样子呢?我们来看一下。

大小核结构

ARM在从A9到A15的进化过程中,发现A15的功耗太高,无法应用到手机上,所以发展出A7小核心的概念。

在低性能区域,用一个结构简单,性能比较低,但是同等性能下功耗更低的核心工作,降低功耗。

这个思路延续下来,发展出A53、A55小核心,苹果也借鉴了这个思路,在A10处理上,把自己的A6处理器改出来一个小核心。这样苹果也有了大小核心。

现在,苹果把手机SOC改上电脑,继承了这个大小核结构。

而X86只是英特尔在边缘产品上尝试过小核心。而从规格看,英特尔酷睿2、Athlon64改改当小核都可以,因为苹果的小核心规格已经非常高了。架构已经是算是当年的高性能处理器了。

小核心,可以大幅度降低功耗与发热。现在日常待机、办公、上网浏览(动画少的网页),处理器是降低频率到1.5Ghz,而且CPU占用率只有不到5%

这个时候,有小核心的话,可以大幅度降低功耗。对移动设备来说可以大幅度提升续航。

宽发射大缓存

苹果M1性能出众,在3Ghz就可以媲美桌面处理器5Ghz的性能,这是因为苹果架构很先进。

英特尔和AMD现在还是四路解码,以前是三路解码,而苹果在A7已经是6路解码了,如今的M1是8路解码14发射,Zen3是四路解码,也凑了14发射。但是在执行单元上,两者差距很大,苹果的性能优势就出来了。

同样,苹果堆了大量二级缓存来提升性能。二级缓存,苹果四个核心共享12M,远远超过英特尔和AMD。

所以,不排除未来英特尔和AMD也会使用多路解码宽发射,来大幅提升IPC性能。

专用硬件电路

目前,苹果M1一些常用任务,用CPU去算是低效的。手机很早就支持4K视频编码解码,当时手机不如酷睿2,但是电脑i7解码4K都很吃力。

在最新的M1发售后,有用户对比了苹果X86工作站与搭载M1的Macbook结果发现Macbook居然比工作站快。这就是专用硬件电路的威力。

所以,以后诸如剪视频,加密解密计算,数据压缩等一些常用的应用可以内置到CPU的硬件解码器,提升性能,降低功耗。

这些专用硬件电路会消耗一些晶体管,但是对常用功能会有巨大提升。

 集成超高速通道,内存控制器外置

现在英特尔的PCIE标准太慢,苹果M1用了AMD的标准。而现在最快的是nVIDIA搞的Nvlink。

有了超高速度的通道,CPU、GPU、内存、硬盘之间可以快速交换数据。

超高速通道会占用一部分晶体管,但是内存控制器可以外置。

现在内存还是太慢,解决的办法是内存控制器做到内存上,通过高速总线传输。这样内存瓶颈容易解决。

也许,在不久的将来,我们就可以看到CPU行业出现翻天覆地的变化,高性能,低延迟,宽发射,大缓存,带有常用专用硬件电路的CPU将替代目前的CPU。带来性能的飞跃。

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