英特尔架构日2021：发布11项芯片技术 2025实现千倍性能提升
英特尔架构日2021：发布11项芯片技术 2025实现千倍性能提升
新浪数码讯 8月20日消息，英特尔于线上举办2021年英特尔架构日活动，英特尔公司高级副总裁兼加速计算系统和图形事业部总经理Raja Koduri携手多位英特尔架构师，全面介绍了两种全新x86内核架构的详情；英特尔首个性能混合架构，代号“Alder Lake”，以及智能的英特尔硬件线程调度器；专为数据中心设计的下一代英特尔至强可扩展处理器；基础设施处理器（IPU）；即将推出的显卡架构，包括Xe HPG微架构和Xe HPC微架构，以及Alchemist SoC， Ponte Vecchio SoC。
Raja Koduri
Raja Koduri强调了架构提升对于满足这一需求的重要性：“架构是硬件和软件的‘炼金术’。它将特定计算引擎所需的先进的晶体管结合在一起，通过领先的封装技术将它们连接，集成高带宽和低功耗缓存，并在封装中为混合计算集群配备高容量、高带宽内存和低时延、可扩展互连，同时确保所有软件无缝加速。随着桌面到数据中心的工作负载变得前所未有的密集、复杂、且多样，今年公布的这些新突破也展示了架构将如何满足对于更高计算性能的迫切需求。”
以下是今日发布的各项技术及细节：
全新x86内核
结构日上首先登场的是全新x86内核中的能效核。新的英特尔能效核微架构旨在面对当今多任务场景，提高吞吐量效率并提供可扩展多线程性能。这款高能效x86微架构在有限的硅片空间实现多核任务负载，并具备宽泛的频率范围，并通过低电压能效核降低整体功率消耗，为更高频率运行提供功率热空间。这也让能效核提升性能，以满足更多动态任务负载。
能效核
相比英特尔最多产的CPU内核Skylake，在单线程性能下，能效核能够在相同功耗下实现40%的性能提升，或在功耗不到40%的情况下提供同等性能。与运行四个线程的两个Skylake内核相比，四个能效核所提供的吞吐量性能，能够在功耗更低的情况下同时带来80%的性能提升，而在提供相同吞吐量性能时，功耗减少80%。
性能核
随后是与能效核对应的全新性能核微架构，旨在提高速度，突破低时延和单线程应用程序性能的限制。工作负载的代码体积正在不断增长，需要更强的执行能力。数据集也随着数据带宽的需求提升而大幅增加。英特尔全新性能核微架构带来增速同时更好地支持代码体积较大的应用程序，并且拥有性能核拥有更宽、更深、更智能的架构。架构日上称，性能核是英特尔有史以来构建的性能最高的CPU内核，并且突破了低时延和单线程应用程序性能的极限。
搭载全新架构的Alder Lake客户端SoC
代号为“Alder Lake”的英特尔下一代客户端架构是英特尔的首款性能混合架构，它首次集成了两种内核类型：性能核和能效核，以带来跨越所有工作负载类型的性能提升。Alder Lake基于Intel 7（10nm）制程工艺打造而成，支持最新内存和最快I/O。
Alder Lake将支持从超便携式笔记本，到发烧级，到商用台式机的所有客户端设备，它采用了单一、高度可扩展的SoC架构，提供台式机处理器、高性能笔记本处理器和低功耗的笔记本处理器三类产品设计形态。
全新硬件线程调度器
为使性能核和能效核与操作系统无缝协作，英特尔开发了一种改进的调度技术，称之为“英特尔硬件线程调度器”。硬件线程调度器直接内置于硬件中，可提供对内核状态和线程指令混合比的低级遥测，让操作系统能够在恰当的时间将合适的线程放置在合适的内核上。硬件线程调度器具有动态性和自适应性——它会根据实时的计算需求调整调度决策——而非一种简单的、基于规则的静态方法。
Xe HPG微架构和Alchemist SoC
Xe HPG是一款全新的独立显卡微架构，专为游戏和创作工作负载提供发烧级的高性能。Xe HPG微架构为Alchemist系列SoC提供动力，首批相关产品将于2022年第一季度上市，并采用新的品牌名——英特尔锐炫。 Xe HPG微架构采用全新的Xe内核，是一款聚焦计算、可编程且可扩展的元件。
客户端显卡路线图包括 Alchemist（此前称之为DG2）、Battlemage、Celestial和Druid SoC。在演讲中，英特尔展示了微架构细节，并分享了在试产阶段的Alchemist SoC上运行的演示视频，包括真实游戏展示，虚幻引擎5测试良好，全新的基于神经网络的超取样技术XeSS等。
XeSS
XeSS 利用Alchemist的内置XMX AI加速，带来了一种可实现高性能和高保真视觉的全新升频技术。其使用深度学习来合成非常接近原生高分辨率渲染质量的图像。凭借XeSS ，那些只能在低画质设置或低分辨率下玩的游戏也能在更高画质设置和分辨率下顺利运行。
下一代英特尔至强可扩展处理器
英特尔称，Sapphire Rapids代表了业界在数据中心平台上的一大进步。该处理器可在不断变化且要求日益增高的数据中心使用中提供计算性能，并对工作负载进行优化，以在云、微服务和AI等弹性计算模型上提供高性能。
Sapphire Rapids的核心是一个分区块、模块化的SoC架构，采用英特尔的嵌入式多芯片互连桥接（EMIB）封装技术，在保持单晶片CPU接口优势的同时，具有显著的可扩展性。Sapphire Rapids提供了一个单一、平衡的统一内存访问架构，每个线程均可完全访问缓存、内存和I/O等所有单元上的全部资源，由此实现整个SoC具有一致的低时延和高横向带宽。
Sapphire Rapids基于Intel 7制程工艺技术，采用英特尔全新的性能核微架构，使Sapphire Rapids能够为云、数据中心、网络和智能边缘中广泛的工作负载和部署模式提供开箱即用的性能。
基础设施处理器（IPU）
IPU是一种可编程的网络设备，旨在使云和通信服务提供商减少在中央处理器（CPU）方面的开销，并充分释放性能价值。
英特尔认识到“单一产品无法满足所有需求”，因此对其IPU架构进行了更深入的研究，并推出了以下IPU家族的新成员：
Mount Evans是英特尔的首个ASIC IPU。Mount Evans是与一家一流的云服务提供商共同设计和开发的，它融合了多代FPGA SmartNIC的经验。
Oak Springs Canyon是一个IPU参考平台，基于英特尔至强 D 处理器和英特尔 Agilex FPGA构建。
英特尔N6000加速开发平台，代号为“Arrow Creek”，是专为搭载至强服务器设计的SmartNIC。
Xe HPC和Ponte Vecchio
Ponte Vecchio基于Xe HPC微架构，提供每秒浮点运算次数（FLOPs）和计算密度，以加速AI、HPC和高级分析工作负载。英特尔公布了Xe HPC微架构的IP模块信息；包括每个Xe核的8个矢量和矩阵引擎；切片和堆栈信息；以及包括计算、基础和Xe Link单元的处理节点的单元信息。
在架构日上，英特尔表示，早期的Ponte Vecchio芯片展示了领先的性能，在流行的AI基准测试中创造了推理和训练吞吐量的行业记录。英特尔A0芯片性能提供了高于45 TFLOPS的FP32吞吐量，高于5TBps的内存结构带宽，以及高于2TBps的连接带宽。同时，英特尔分享了一段演示视频，展示了ResNet推理性能超过43000张图像/秒和超过每秒3400张图像/秒的ResNet训练，并且这两项性能都有望实现行业领先。
Ponte Vecchio
Ponte Vecchio由多个复杂的设计组成，这些设计以单元形式呈现，然后通过嵌入式多芯片互连桥接（EMIB）单元进行组装，实现单元之间的低功耗、高速连接。这些设计均被集成于Foveros封装中，为提高功率和互连密度形成有源芯片的3D堆叠。高速MDFI互连允许1到2个堆栈的扩展。
Ponte Vecchio已走下生产线进行上电验证，并已开始提供限量样品。Ponte Vecchio预计将于2022年面向HPC和AI市场发布。
oneAPI
oneAPI提供了一个开放、规范、跨架构和跨厂商的统一软件栈，让开发者能够摆脱专有语言和编程模型的束缚。目前，NVIDIA GPU、AMD GPU和Arm CPU均有Data Parallel C++（DPC++）和oneAPI库。
oneAPI
oneAPI正在被独立软件提供商、操作系统供应商、终端用户和学术界广泛采用。行业领导者正在协助发展该规范，以支持更多的用例和架构。同时，英特尔还提供了商业产品，包括基本的oneAPI基础工具包，它在规范语言和库之外增加了编译器、分析器、调试器和移植工具。
2025年实现千倍性能提升
Raja Koduri
除了发布多达十一项的硬核芯片技术以外，本次架构日也展现了英特尔未来几年的目标。Raja Koduri在登场时就表示，到2025年算力需求将是1000倍级的提升，相当于摩尔定律的5次方。为了满足这一需求，英特尔要在每个技术领域，四年内实现至少四倍摩尔定律的提升。为此，英特尔将在制程工艺、封装、内存和互联方面不断提升，而最重要的便是架构，它将成为把硬件和软件结合的”炼金术“。
英特尔CEO帕特·基辛格
英特尔现任CEO帕特·基辛格在架构日接近尾声时登场，他表示：“英特尔强劲的动力来自于领先的封装和制成技术，以及世界级的IP产品组合，英特尔回来了（Intel is back），而新的故事才刚刚拉开帷幕。