自问自答。
我觉得这样挺好的,未来大概率会采用。
了解我的应该知道我是一个big.LITTLE技术坚定支持者,很久之前就在质疑英特尔,AMD为什么明明既有大核,又有小核心(相对而言),为什么不做大小核,反而被arm搞得风生水起。
后来发现x86这种复杂指令集弄大小核可能确实存在一些客观困难,比如指令集问题?
但最近英特尔终于拿出了PPT大小核产品,可喜可贺。
从18年开始,华为,高通,三星在原来4大4小的大小核基础上进一步细分为大中小。
华为的大核虽然频率不同但面积差距不大,不知道这是怎么设计的
三星的则是2猫鼬+2公版+4小,三种架构,面积差距相当大。猫鼬太挫了。
高通的则最有意思,高频的a76与其余三个低频A76两者有一定差距,但看起来是相似的。
后来经过大佬解释才知道这两种核心的面积差距,而又有一定相似是由于两者工艺选择不同,低频的用的是高密度库,高频核心用了部分高性能库的技术。最终高频大核心比低频核心高10%的性能,相当不错的设计。
两种核心面积比大概是1:1.27,频率比是2.84:2.42=1.17。性能功耗曲线见下图,可见能效比最高的还是A55小核心(面积性能比更是如此,只有大核心1/4-1/3那么大),但跑不了高频。
而高频大核心与低频大核心的关系类似于大小核,但差距没有那么明显。
高频大核心在中低频能耗更高,但能在更高频率运行。低频大核心能耗低但更早撞上功耗墙(“ Prime”性能内核以最高2.84GHz的时钟速度运行,512KB L2缓存,而“ Gold”中核最高2.42GHz的频率运行,256KB L2缓存)
那时我还想到我之前的一个问题,就是zen2用的是高密度库还是高性能库,因为之前我了解过AMD曾经在zen架构出现前将芯片从28nm高性能库换成高密度库,在不改变工艺,基本不降低性能情况下实现面积降低,
当时我第一次了解到同种工艺还有不同库的差别,半导体行业真的很神奇,但我当时不清楚zen之后用的是什么库,于是想问一下。
之后发现zen2用的是与手机芯片一样的6t 高密度库。 AMD追求的应该是能效比和性能面积比,而不是为了追求极限性能。 如果AMD在这里选择了HP库,我们很可能就会看到5G的Zen2了。
然而这带来一个问题,就是即使供电、散热再充足,我们也不能把zen2做的足够高性能(单核),尤其是游戏台式机这种供电散热都充足,追求单核性能的设备,无论如何都超不上高频是挺无奈的。
而英特尔的问题则相反,历来都是用高性能库的,但软件运行时很难保证各个核心负载均衡,而且一个核心超频运行,会挤占其他核心的供电、散热资源,这就导致没有跑满的核心用哪种都一样。
尤其在供电散热受限情况下,笔记本电脑之类,多出来的面积不能带来相应性能,但多出来的功耗散不出去,同样尴尬。
当然AMD和英特尔也采取一些办法,比如记录每个核心的体质,用体质最好的核心跑高频率。但同种核心由于概率产生的差异还是有限的,工艺产生的差距要 大得多也稳定得多。
我的想法有点类似于当年arm的DynamIQ,少量高频核心提升单核性能,大量低频核心保证多核性能以及性能功耗比,性能面积比。
比如一个 8核的CPU设计,个人觉得在8个核心中找1-2颗核心核心用高性能库做,高性能库面积会增大一些,能跑到更高频率,提高单线程性能,剩下的用高密度库,可以很好兼顾成本(面积)、功耗与性能,如果不考虑三级缓存得话,面积增大会相当小。
以下是脑洞环节,不喜别看,勿喷,谢谢!
1+7设计可以最大程度利用多出的面积增大单核性能,不过至今也没见有手机芯片采用1+7设计,个人猜测是是不是不利于芯片对称性,不好设计?
个人觉得L3缓存和总线之类不需要跑那么高频,没必要用高密度库,只考虑核心部分比较好,假设以zen2为蓝本设计,把一个核心换成类似855那种高性能库核心(核心+L2面积变为原有1.27倍,长宽分别扩大1.17倍),直接替换的话会出现一个尴尬的问题,虽然芯片本身不大,但会造成周边区域大量浪费,芯片只能做成长方形,这样面积扩大太多,不好
幸好缓存是一种比较容易改变形状的东西,我们可以把这颗大核心往里面挪一挪,然后把多出来的地方都做成缓存,还是有些别扭、没有对称的美感,而且多出来的区域总共4%,多数都做成缓存了,最关键的是如果这颗高频大核心如果作废了,需要屏蔽,那么对整片芯片的损失太大,不好
这可能就是这几年手机芯片厂商都喜欢2+6的原因吧,虽然需要面积更大一点,但可以保持对称性,个人觉得在边缘轴对称或者中心对称比较好。下面这种2+6同样是增大4%,但高频核心有两个,做坏一个性能损失也不大。
单核性能应该可以提高10%,多核性能提升2.5%, 好像还比较值得。
这样设计还有一个明显优势,就是给阉割带来了更多可能。
原来一个8核心CPU,考虑到体质与缺陷,可能阉割成6核心、4核心,阉割方法没太大区别。
而2+6这种情况下,区别就大多了。
6核有可能是2+4、1+5,甚至6小, 4核有可能是2+2 、1+3、4小。
有高频核心意味着单核性能无疑要好一些。
当然骁龙855的高频大核心也不是完全高性能库,6T HD库的密度是91.2Mtr/mm2,而HP库是65, 也就是说完整版高性能库面积要扩大40%。zen2核心面积大概占一半,两个核心占1/2 * 1/4 =1/8,只换两个大核心面积仅仅增大5%而已,不知道相应单核性能能提升多少。
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