扫了一圈答案,没看到我想要的,我来说几点我的看法。
首先,有几个事实必须要明确:
1. Intel也有低功耗的需求场景,Intel也做物联网和低功耗设备。
2. Intel有足够的技术能力设计出大小核的CPU。
3. Intel产品强调的是兼容性和产品的延续性——这是重点。
所以,我认为所有在讲不需要关注功耗、睿频能解决功耗、ATOM架构功耗低的回答都是片面的。
首先,前两条一起来说:不管是需求方面,还是设计能力,Intel都有对应的市场和相应的技术能力。Intel有做物联网方面的需求,也有极低功耗的设备的需求,至于对应的技术能力,Intel更是没问题,大小核又不是多复杂的东西,异构多核都能做出来,况且Intel还收购了Altera——本身就是冲着异构多核去发展的,做不出来是不可能的,况且在小核上真就搞不出SIMD指令?真要做,Intel会没这个实力?。
那么,Intel不做大小核的原因,无非就是一点:跟现有的产品特性不一致,在兼容性和延续性上达不到Intel的要求——不管是产品特性还是企业发展本身。
其实很多人在讨论功耗的时候,多数情况下只关注到了频率这一项。确实,根据公式,主频确实是影响功耗的一个关键因素,但仅仅只有主频吗?有人会提到Intel是CISC,ARM是RISC,架构不一样,但同为RISC的MIPS和PPC功耗并不低,况且ARM也尝试进军服务器市场,ARM的服务器级别的CPU功耗一样很高。况且Intel的睿频也并不能像ARM那样降低多少功耗,ARM的大核是小核的性能的一倍多,功耗只有10%多一些,但Intel的睿频差距能达到4倍甚至更多,功耗差距却没ARM那么大。真要考虑算力功耗比,显卡可比CPU省电多了。所以主频只是影响功耗的一方面,还有别的因素影响了功耗。
在Intel和ARM的架构上,对于编写操作系统的人来说,最明显的区别是对于cache的处理,看CPU的结构图,cache占的地方基本上是最大的,功耗方面,cache也是的大头,并且多数情况下,除了L1 cache以外,cache多数都是共享的,那么即使某个核心关掉了,cache也不能关。结构图不贴了,别的回答里有。
关于功耗的问题,可以看看这个问题下的答案:如何看待 19 岁少年想做出在目前 Intel 同等计算性能下降低 80% 功耗的全新电路系统芯片?
注意一条:这个CPU,没有cache
所以cache对功耗的影响是很大的。在ARM上写驱动和操作系统,需要很小心的维护cache的一致性,否则就容易出错,而在x86上写操作系统就相对简单的多。
除了cache的问题,还有像memory ordering这类的区别(参见:Memory ordering - Wikipedia Intel架构是X86和AMD64,那个叫IA64的不是我们常见的Intel CPU架构)。
在现代的CPU里,这些区别其实是功耗的大头,而Intel和ARM的最大不同也就是这些。主频降下来很容易,架构改变很难。
如果Intel的cache需要像ARM一样不友好,那么Intel的CPU也许会很省电,但写操作系统的人肯定会骂娘——难用、兼容性差,老代码跑起来会有问题。
大小核看上去很美好,但核间迁移的效率极低,过去甚至需要以毫秒计算,要知道CPU的指令都是纳秒级的。
所以,假设Intel做了大小核,如果仍然沿用现有的cache设计和内存模型,那么功耗并不会降低多少,因为Intel CPU即使降低主频也不会多省电——这就是睿频的思路(手头的4770K倍频8~39)。
况且核间迁移是一个很考验cache设计的问题,Intel的cache设计已经是很复杂了,比ARM复杂的多。
所以,是这些兼容性和产品特性的问题,导致了Intel不会选择做大小核——不是做不出来,也不是不值得做,真要做出来,也肯定不叫x86,而是别的名字(比如已经基本完蛋的IA64)。
题外话:当年Intel做ATOM架构的时候,最初是要放弃兼容性的设计的,当时ATOM团队很是兴奋,因为如果放弃了x86的兼容性,CPU功耗问题就解决了,但最后还是决定要保持兼容性,所以,结果大家也都看见了,功耗问题依然没得到解决。
没图,截图太麻烦了。
还有一个相关链接:如何评价神威太湖之光打败天河二号在超算 Top 500 榜单中登顶第一?
有人提到了Lakefield是大小核设计,补充一下这个吧:
首先,这个东西喊了有一阵了,但没见产品出来,我严重怀疑这里有什么特殊的情况。从一些社区的讨论上看,主要的争议是:Intel的大小核设计究竟能省多少电?如果小核是CoreM的话,意义其实不是很大,反倒是让人觉得是多核产品良品率不足的次品,如果不是CoreM的话,那就涉及到整个指令集层面上的更新了,Intel需要为这套全新的东西写一套全新的手册,这对于系统开发人员来说很不友好。
况且,我前面也说了,保持兼容性的话,功耗是降不下去的。
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