前英特爾員工要打造全球最強(qiáng)CPU:RISC-V、更高IPC
2025-06-14 08:46:38 EETOP英特爾、CPU 以及 “強(qiáng)大” 這類概念,并非人們通常會(huì)大肆宣揚(yáng)的東西,畢竟英特爾近期推出的處理器存在諸多有案可查的問題。然而,一家位于俄勒岡州名為 AheadComputing 的初創(chuàng)公司,卻大力強(qiáng)調(diào)其創(chuàng)始人的英特爾背景,同時(shí)宣稱正在打造 “世界上最大、最強(qiáng)大的 CPU” 。而且,該公司將通過提升每時(shí)鐘周期指令數(shù)(IPC)來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),而非提高工作頻率或增加核心數(shù)量。
這話說得夠大膽。AheadComputing 的四位創(chuàng)始人都在英特爾有著漫長(zhǎng)的職業(yè)生涯,其經(jīng)歷可以追溯到久遠(yuǎn)的 386 處理器時(shí)代,一直到最新的英特爾酷睿系列芯片。此外,AheadComputing 在 3 月還任命了 CPU 設(shè)計(jì)領(lǐng)域的傳奇人物吉姆?凱勒(Jim Keller)加入董事會(huì)。這至少是一種信心投票,盡管凱勒似乎不太可能參與 AheadComputing 的 CPU 設(shè)計(jì)工作。
這家公司非常年輕,去年 7 月才成立,其計(jì)劃是 “開發(fā)突破性的高性能 64 位 RISC-V 處理器內(nèi)核并進(jìn)行授權(quán)” 。當(dāng)然,RISC-V 是一種開源指令集,旨在為專有的 x86 和 Arm 標(biāo)準(zhǔn)提供更現(xiàn)代、更具成本效益的替代方案。
目前,RISC-V 芯片多見于嵌入式應(yīng)用和商用設(shè)備中。例如,RISC-V 尚未在個(gè)人電腦或手機(jī)領(lǐng)域產(chǎn)生太大影響。
除了專注于提升 IPC 之外,AheadComputing 究竟將如何兌現(xiàn) “打造世界上最大、最強(qiáng)大的 CPU” 這一承諾,目前還不完全清楚。這是一家無晶圓廠的初創(chuàng)公司,這意味著它不會(huì)自行制造芯片。不過,AMD 和英偉達(dá)等公司同樣也是無晶圓廠模式。實(shí)際上,只有英特爾既設(shè)計(jì)又制造自己的芯片,但這項(xiàng)業(yè)務(wù)正面臨越來越大的壓力。
據(jù) AheadComputing 首席執(zhí)行官黛比?馬爾(Debbie Marr)表示:“x86 生態(tài)系統(tǒng)正在竭力捍衛(wèi)自己的領(lǐng)地,但最終注定會(huì)失敗。” 至于 Arm,她稱:“我們預(yù)計(jì) Arm 生態(tài)系統(tǒng)在未來幾年將面臨巨大壓力。如果 Arm 當(dāng)前的客戶受到過度擠壓,他們會(huì)考慮轉(zhuǎn)向 RISC-V 等替代架構(gòu)。”
對(duì)此,AheadComputing 宣稱將 “在極短時(shí)間內(nèi)展現(xiàn) CPU 性能和每瓦性能方面的領(lǐng)先地位,并開始打造第二代產(chǎn)品,以此證明我們致力于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品性能代際大幅提升的路線圖。”
AheadComputing 表示,將通過提升 IPC(即每時(shí)鐘周期處理的指令數(shù))來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),而不是通過提高工作頻率或增加核心數(shù)量。聯(lián)合創(chuàng)始人喬納森?皮爾斯(Jonathan Pearce)稱:“如果多核擴(kuò)展時(shí)代帶來的性能和效率提升開始放緩,那么 CPU 設(shè)計(jì)師就該尋找新的方法,利用新工藝技術(shù)帶來的額外晶體管資源。CPU 設(shè)計(jì)師必須著眼于 IPC。這就需要增加每個(gè)核心的功能,而不是增加核心數(shù)量。如果我們能巧妙地做到這一點(diǎn),無論工作負(fù)載的并行性如何,AheadComputing 都能實(shí)現(xiàn)性能提升。”
最后這一點(diǎn)可能至關(guān)重要。在 21 世紀(jì) 00 年代后期,當(dāng)英特爾實(shí)現(xiàn) 10GHz 以上計(jì)算的計(jì)劃受阻時(shí),該公司大幅改變策略,轉(zhuǎn)而采用多核計(jì)算,以便在時(shí)鐘速度無法大幅提升的情況下提高性能。
增加核心數(shù)量的問題在于,它依賴于多線程工作負(fù)載。對(duì)于許多任務(wù)(如 3D 渲染)來說,這沒問題。但它并非適用于所有計(jì)算任務(wù)的萬能解決方案。事實(shí)上,這就是為什么 AMD 的八核銳龍 7 9800X3D 目前是 PC 游戲玩家的首選,而增加八個(gè)核心的銳龍 9 9950X3D 在游戲性能提升上往往效果甚微。
無論如何,除了專注于提升 IPC 而非增加核心數(shù)量之外,AheadComputing 并未透露更多細(xì)節(jié)。可以肯定的是,該公司的 CPU 核心設(shè)計(jì)要想真正出現(xiàn)在消費(fèi)級(jí)設(shè)備中,還需要很多年。
不過,對(duì) IPC 的關(guān)注仍然很有意思。目前,蘋果的 M 系列 CPU 在消費(fèi)級(jí)芯片領(lǐng)域的 IPC 表現(xiàn)遙遙領(lǐng)先。在單線程性能方面,最新的 M4 芯片輕松超越英特爾和 AMD 的任何產(chǎn)品,盡管其運(yùn)行頻率要低得多。雖然衡量標(biāo)準(zhǔn)有所不同,但與 AMD 和英特爾的頂尖 CPU 相比,M4 在純 IPC 方面可能至少領(lǐng)先 30%,甚至可能更多。
就我個(gè)人而言,如果讓我在 IPC 提升 50% 和核心數(shù)量增加 50% 的 CPU 之間做選擇,我每次都會(huì)選擇前者。在幾乎任何情況下,提升 IPC 都能帶來性能提升,而多核 CPU 的效果則參差不齊。致力于提升 IPC 往往還能提高效率,這對(duì)移動(dòng) PC 來說是個(gè)好消息。
無論如何,目前我們只能認(rèn)為 AheadComputing 的發(fā)展需要時(shí)間。這家公司背景強(qiáng)大,但它究竟能否在現(xiàn)實(shí)中產(chǎn)生影響,還未可知。我猜,如果它能設(shè)計(jì)出一款有趣的核心,很可能會(huì)被行業(yè)巨頭收購,就像初創(chuàng)公司 Nuvia 被高通收購,其 Oryon CPU 核心最終應(yīng)用于新款驍龍 X 芯片一樣。
而在這一切之前,我們甚至還沒開始探討 RISC-V 芯片在 PC 領(lǐng)域產(chǎn)生影響的可能性。幾十年來,行業(yè)觀察人士一直預(yù)測(cè) Arm 芯片將占領(lǐng) PC 市場(chǎng),但這一情況至今仍未發(fā)生。
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