解读CPU芯片 ： E/P 大小双内核设计有何优势？

作为计算机中的解读大脑，CPU的芯小双重要性不言喻 。随着技术的内核发展 ，CPU从最新的设计单核 ，到多线程设计，有何优势再到后面的解读双核、四核、芯小双八核……CPU的内核核心数量越来越多 ，性能也越来越强 。设计

不过，有何优势从代号为Alder Lake的服务器租用解读英特尔第 12 代酷睿（Core）处理器开始 ， 我们发现英特尔开始在一个 CPU当中封装了两种不同类型的芯小双内核：E 核和 P 核，俗称大小核，内核这样的设计设计一直延续到最近发布的英特尔第13代酷睿处理器上
。

那么 ，有何优势英特尔为何要在一个处理器中内置两个内核？它们之间是如何进行工作的呢？给用户带来了哪些不一样的体验呢
？

大/小核设计的起因

众所周知
，在代号为Alder Lake的英特尔第 12 代酷睿（Core）处理器之前，英特尔在一个芯片中布局的高防服务器多个内核都具有相同的时钟频率
，每个核心的性能也完全相同。这样的设计虽然让处理器拥有很高的性能表现，但同样也使得处理器的功耗居高不下，尤其是在一些较低负载的工作时，处理器TDP仍旧过高 ，造成了不小的浪费 。

实际上 
，云计算大/小核的设计并不是来自于英特尔 ，而且来自于Arm架构的芯片。Arm架构当初的设计思路就是在一个芯片内采用大 、小两组不同的内核，大核主要用来处理较重的工作负载 ，小核主要处理占用后台的轻量负载
。这样的组合，建站模板不但能够很好的提高芯片的性能，而且让处理器拥有更高的能耗比。

从第12代酷睿（Core）处理器开始  ，为了更好的提高处理器的能效
，英特尔也开始效仿Arm的这种芯片设计思路，并开始在笔记本专用的处理器上最先采用E核和P核的芯片 ，这样能够更好的降低笔记本电脑CPU芯片的模板下载功耗 ，并提高CPU的整体性能。据了解 ，英特尔开始将移动的Lakefield芯片中采用大/小核的设计，采用了 Foveros 3D 封装技术，酷睿i5-L16G7和酷睿i3-L13G4就是最早的大/小核芯片，采用一个P核和四个E核的架构。当然 ，最初的大/小核芯片在性能上喜忧参半，源码下载但从Alder Lake的英特尔第 12 代酷睿（Core）处理器开始，一直到最新的Raptor Lake，得到了用户的广泛认可。

有传闻显示 ，英特尔的主要竞争对手之一，AMD也会上大小核设计，甚至已经申请了相关技术专利，传闻称未来的Zen5会搭档精简版的Zen4D，但一直没有确凿证据。

大/小核之间的工作原理

在英特尔第 12 代酷睿处理器之后的产品中，主要有P与E两个内核组成 ，其中P内核是性能核，也是最主要的内核  ，主要用于处理较大的工作负载 。P内核拥有较高的时钟频率，非常全面的指令集，因此性能也相对比较强劲 ，能够完成大部分较重的工作任务
。

在英特尔第 12 代酷睿处理器和第 13 代酷睿处理器上，P内核基于英特尔的Golden Cove或Raptor Cove微架构，拥有出色的单核性能 ，并具备英特尔的超线程技术，这就意味着一个核心拥有两个线程，以更好的处理工作负载。当然 ，P内核由于性能强大，因此也有着较高的功耗。

E 核作为P核的辅助，面积要比 P 核更小，性能也更弱，功耗也更低。当然，作为处理多核工作负载和其他类型的后台任务，E核并不需要太强大的性能，更加看重的是功率效率和实现每瓦最佳性能。在英特尔的第 12 代和第 13 代酷睿处理器上，E 内核均基于英特尔的 Gracemont 微架构。

通过采用了大小核心的设计 ，从第 12 代酷睿处理器开始 ，性能和功耗有了更好的改善。根据英特尔对外公布的数据显示 ，第 12 代CPU芯片中 ，相比第11代CPU， P 内核提供的性能高达 19%，E内核与Skylake芯片相同的功率下提供40%的性能。值得注意的是，Skylake架构于2015年推出 ，时至今日仍旧有很多电脑采用此款芯片 。

写在最后：双内核设计或将成为未来主流

受限于尺寸和制程工艺 ，CPU的性能提升越来越慢，而随着节能要求的不断提高，如何降低CPU功耗的同时 ，提高性能成为摆在芯片厂商面前的主要挑战 。

虽然大/小核的设计并不是什么新鲜的产物，但不得不说
，这种能够实现工作性能与功耗之间平衡的设计思路，的确有着很强的优势
 ，尤其是在企业的办公场景中，优势更加明显。不难预测
，大/小核设计，将成为未来芯片设计的主流方向。