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前言:“大小核”架構已成為PC處理器的共識
眾所周知,最近這兩年“大小核”這一設計在PC處理器領域可以說很是紅火了一把。先是Intel的12代、13代酷睿憑藉著大小核設計,在性能和能效比方面成功“翻盤”,取得了市場口碑上的主動性。
與此同時,雖然AMD此前一直聲稱自家產品使用的是“全大核”設計,但用過銳龍7000系桌面版CPU的朋友想必就會發現,在其8核以上的版本中,CPU運行頻率就可以很明顯的看出被分為了“一高一低”兩組集群,而不像以往那樣,所有核心的頻率都完全同步調整。
這還沒完,在配備了額外L4緩存的銳龍7000系X3D版本里,7950X3D、7900X3D等雙CCD(Core Chiplet Die)型號實際上都只有一個CCD是連接到額外緩存的。為此AMD還與微軟合作,在最新版的Windows系統裡針對兩種CCD核心簇的性能高低差異進行了專門的優化。其實,這也是一種變相的“大小核”設計。
甚至根據日前的相關爆料顯示,在下一代的Zen5架構裡,AMD方面可能也會轉向更典型、差異更大的“大小核”設計,徹底擁抱這一新的CPU設計思路。
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然而在更高端的產品上,“大小核”卻被明確拒絕了
話雖如此,但也不是說所有的PC處理器都在擁抱“大小核”。特別是對於Intel來說,前不久他們剛剛發佈了面向超高端PC用戶、高性能工作站的Xeon W系列多核處理器,以及全新的第四代至強可擴展服務器處理器家族。但也正是因為如此,令“大小核”設計受到了一些用戶的質疑。
首先,讓我們來看看Intel此次的新品。其中以距離普通消費者最近、定位頂級發燒友/高性能工作站的Xeon W3400系列為例,其擁有多達56核心、112線程的規格,同時其中的一些型號甚至不鎖定倍頻,允許用戶自由超頻使用。再配上8通道、最高6800MHz的內存支持,使得它在多任務處理、高性能計算、專業內容創建,甚至是超高分辨率的遊戲性能上,都將“普通的”13代酷睿i9遠遠甩在了身後。
最為重要的是,Xeon W3400系列的全部核心都是“大核”。也就是說它完全沒有采用任何形式上的“大小核”設計,哪怕這為其帶來了極其糟糕的基礎主頻(不到2GHz),以及和更加“可怕”的全核滿載功耗(華碩方面直播超頻時,單CPU功耗超過了1300W),Intel也對此顯得並不在意。
就在近日,Intel方面還公開表示,不會考慮為各種工作站和服務器CPU使用“大小核”設計,取而代之的是他們會“將P、E核分別保留在單獨的服務器CPU中”。也就是說,Intel只打算推出“全大核”或“全小核”的Xeon,而不會有像家用處理器那樣去“混搭”。
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為何服務器CPU沒有“大小核”?需求和成本是關鍵
為什麼服務器、工作站的CPU不使用“大小核”設計?要弄明白這件事,就需要去對比家用電腦和服務器、工作站在配置方式、使用場景,以及使用需求上的幾大重要差異。
對於家用電腦來說,它往往有著幾個很重要的特徵。首先,是“消費者在購買時往往不能完美估計自己的算力需求”,其次是“常常有同時運行多種不同類型程序的需求”,最後、同時也是最關鍵的一點,那就是“通常只有一顆CPU”。
眾所周知,家用電腦的用戶通常會根據自身的需求來“估計”所需的CPU、顯卡等配置的具體型號,但這種估計往往是不夠準確、或者說很難做到準確的。畢竟一方面來說,家庭電腦的使用場景、或者說負載水平往往是複雜多變的。比如你可能永遠也不知道自己下一個感興趣的遊戲會需要多高的性能,也可能永遠不知道“只是看個網頁”的自己,怎麼就因為打開了太多的窗口導致內存被用完了。而至於邊打遊戲邊直播,邊打遊戲邊聽歌,邊開著視頻邊處理文檔這種事情,在這樣的使用環境中更是數不勝數。
在這樣的情況下,“大小核”的混合架構對於這類用戶就顯得很有意義了。首先“大小核”可以有效的應對多任務需求,比如一邊打遊戲一邊開直播,此時遊戲可以跑在8核心16線程的“大核”部分,剩下的小核則足以帶動語音、直播、網頁瀏覽器等周邊應用。
其次,“大小核”可以很好的提升電腦的能效比。當用戶僅僅只是在執行一些特別輕負載的任務(比如聽歌、看視頻、進行文字編輯)時,CPU就可以完全只以小核心運行,會起到顯著的省電作用。
最後,“大小核”還在有限的成本前提下,儘可能提升了CPU整體的多任務能力,使得其能夠應對各種彈性變化的負載。說得更直白點,也就是用更低的價格實現了更高的線程總量。
但相比之下,服務器、工作站所面臨的情況可以說就“恰好”是完全相反的。
一方面,服務器、工作站的性能需求、工作負載,往往是在設備採購、設計時就已經確定下來的事情。也就是說,對於這類電腦而言,它們註定在第一次開機後,便會持續處於接近滿載的狀態,既不需要考慮什麼“降頻省電”,更不可能會有CPU“空轉”的情況。畢竟這對於企業來說,反而是在“虧錢”。
另一方面,對於服務器、工作站內部的單一一顆CPU、單一一個計算節點來說,它所運行的程序種類在一段時間內可能都是相對固定、甚至可能是完全不變的。比如可能需要持續幾天、甚至幾周來處理某個物理模擬、科學計算項目,或者需要連續開機好幾天,一直在進行某個視頻的渲染。在這個過程中,CPU實際上所有的性能都會被用於運行“一個程序”,因此“全大核”架構能夠充分保障項目的負載被平均分配到每一個核心,而相對地來說,在家用電腦上可以處理其他程序的“小核”,此時卻反而就沒有必要存在了。
圖片來自華碩相關人士對Xeon W9-3495X的超頻測試
最後、也是最重要的一點在於,服務器、工作站有著比家用電腦高得多的成本上限、好得多的供電設計,以及強得多的散熱配置。別說是單CPU 1300W了、就算存在單顆2000W的CPU,對於這類電腦來說也絕不算解決不了的問題。更何況在那些超大型服務器上,就算是真想要同時運行多個不同種類、不同需求的程序,也只需要再多裝幾顆、幾十顆、乃至幾萬顆新的CPU就行,反正計算資源多得是,壓根就沒必要靠“小核心”這種東西,來實現有限成本下的性能增益。
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