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英特爾CPU大神說IPC性能大幅上升,沒有擠牙膏。

每次談到CPU處理器的發展,似乎都繞不開摩爾定律,尤其是對於英特爾來說,因為英特爾最早的兩位創始人之壹戈登·摩爾提出了這個定律,而英特爾多年來壹直是摩爾定律最虔誠的信徒。

半導體工藝進入10nm節點後,近年來業界壹直在談論摩爾定律的失敗,但英特爾不為所動,依然堅持摩爾定律。

在去年年底的首屆英特爾架構日上,英特爾高級副總裁兼首席架構師Raja Koduri和TSCG高級副總裁、矽工程和CPU總經理Jim Keller談到了英特爾的六大技術支柱,包括工藝和封裝、架構、內存和存儲、互聯、安全和軟件,其中工藝和架構等技術是其中之壹,這也是英特爾實現指數級增長的關鍵。

說了這麽多,還有什麽意義呢?最近,吉姆·凱勒做了壹次巡回演講,在加州大學伯克利分校做了壹個多小時的演講。他講了摩爾定律和CPU微架構的演變,從8080到最新的10nm冰湖處理器。更重要的是,他還提到了未來的發展方向。

對CPU架構感興趣的同學值得認真學習。我們先簡單看看這位CPU大牛具體講了些什麽。

吉姆·凱勒:摩爾定律沒有死,未來還可以縮小50倍。

無論從英特爾的立場,還是從他個人的想法來看,吉姆·凱勒都是堅定支持摩爾定律的,並在多個場合為摩爾定律的有效性進行過辯護,這次也不例外。他從壹開始就介紹了摩爾定律,提出了摩爾定律沒有死的觀點。

他把自己對摩爾定律的看法分為四個部分,根據(不)相信摩爾定律和摩爾定律(不死)。相信摩爾定律,堅信摩爾定律不死的人,充滿了挑戰。

除此之外,吉姆·凱勒還拉出了幾個大腕,分別是英偉達CEO黃仁勛和柏克萊學校的丹尼爾·大衛·皮特森,兩人都在“摩爾定律已死”的陣營。

他們不是唯壹持有這種觀點的人。事實上,不同公司、不同派別的人,出於不同的原因,同意或反對摩爾定律。妳可以自己搞清楚,為什麽GPU廠商經常不贊成摩爾定律,而英特爾之外的AMD和臺積電這幾年也在堅持摩爾定律。

摩爾定律的核心內容是晶體管密度持續縮小,即集成越來越多的晶體管。吉姆·凱勒不是說摩爾定律沒有死那麽簡單。他提出了壹個重要的觀點,晶體管未來可以繼續縮小50倍,也就是50倍的密度和現在的水平。

對此,吉姆·凱勒指出,未來有很多技術手段可以繼續提高晶體管密度。其中FinFET 3D晶體管和柵極縮放可以將密度提高3倍,納米線和堆疊納米線可以將密度提高2倍。後來借助封裝技術的進步,比如晶圓到晶圓,核心到晶圓,未來晶體管密度可以提高50倍左右,所以摩爾定律遠未失效。

吉姆·凱勒:CPU微架構繼續升級。英特爾正在為IPC的線性升級開發新的架構。

除了技術進步帶來的密度提升,Jim Keller還花了很多時間介紹CPU微架構的發展,從最初的Intel 8080到Sunny Cove,這是在10nm冰湖處理器上使用的新架構。

Sunny Cove是英特爾發布的新壹代CPU微內核路線圖中的第壹個,其設計目標是大幅提升st單線程的性能。根據之前Intel公布的數據,Sunny Cove core的IPC性能相比Skylake有了很大的提升,提升了40%以上,平均提升了65,438+08%,可以說是近幾代CPU架構中最多的。

限於篇幅,這裏就不詳細介紹Sunny Cove core的技術細節了。我們之前已經在文章中介紹過了,所以請參考下面的文章。

Intel Sunny Cove架構非常搶眼:10nm有很多加持。

為什麽要開發新架構的CPU?吉姆·凱勒對比了CPU這些年的變化。冰湖的IPC性能是早期VAX 11/780處理器的28倍,整體性能是14000倍。

在這部分演講中,Jim Keller還提到,英特爾正在開發更先進的CPU微架構,其性能提升更接近線性增長(意思是IPC性能與晶體管規模的增長正相關。以前晶體管增加很大,但IPC性能不壹定同時增加那麽多)。凱勒強調,這個內核對他們來說是壹個很大的改變,用玩家的話說,CPU架構不會再擠牙膏了。

簡而言之,吉姆·凱勒的觀點是摩爾定律遠未失效,未來晶體管密度可以提高50倍。幾乎每個功能單元都有創新的空間,沒有什麽是不可能的。

除了工藝技術,CPU微內核也會不斷創新,指令集、分支預測、架構都可以優化,IPC性能會像晶體管規模的增大壹樣保持線性增長,這是壹個巨大的變化。

最後,吉姆·凱勒還提到了他的老朋友拉賈·科杜裏總結出的壹個定律——全新的架構每10年提升10倍的性能,他還引用了諾貝爾獎得主費曼的名言,即使在原子級別的領域,仍然會有足夠多的創新。