當(dāng)有人問你，為什么電腦的CPU不設(shè)計成大小核，你會想到什么?當(dāng)小編聽到這個問題時，第一想到的是功耗，畢竟即使是筆記本電腦，也沒有手機那樣長的續(xù)航要求。但只有這一個原因嗎?

眾所周知，現(xiàn)在手機里用的Arm SoC采用的是big.LITTLE大小核架構(gòu)，也就是在一個SoC里面包含了幾個高性能核心和幾個高能效核心。但英特爾也有凌動(Atom)和酷睿(Core)兩種CPU(AMD也有類似產(chǎn)品線)，為什么就遲遲沒把它們做在一起呢?這個問題其實早就有網(wǎng)友討論過，EDN小編現(xiàn)在在這里做個整理，看看有哪些說法靠譜。

四點想法以及指正

先看看下面某網(wǎng)友的幾個想法以及另一名網(wǎng)友的指正：

Intel不做大小核是因為這一點?

下面我們看看知乎網(wǎng)友北極談的幾點想法。他表示，首先有幾個事實必須要明確：

1. Intel也有低功耗的需求場景，Intel也做物聯(lián)網(wǎng)和低功耗設(shè)備。

2. Intel有足夠的技術(shù)能力設(shè)計出大小核的CPU。

3. Intel產(chǎn)品強調(diào)的是兼容性和產(chǎn)品的延續(xù)性——這是重點。

所以，所有在講不需要關(guān)注功耗、睿頻能解決功耗、ATOM架構(gòu)功耗低的回答都是片面的。

首先，前兩條一起來說：不管是需求方面，還是設(shè)計能力，Intel都有對應(yīng)的市場和相應(yīng)的技術(shù)能力。Intel有做物聯(lián)網(wǎng)方面的需求，也有極低功耗的設(shè)備的需求，至于對應(yīng)的技術(shù)能力，Intel更是沒問題，大小核又不是多復(fù)雜的東西，異構(gòu)多核都能做出來，況且Intel還收購了Altera——本身就是沖著異構(gòu)多核去發(fā)展的，做不出來是不可能的，況且在小核上真就搞不出SIMD指令?真要做，Intel會沒這個實力?

那么，Intel不做大小核的原因，無非就是一點：跟現(xiàn)有的產(chǎn)品特性不一致，在兼容性和延續(xù)性上達不到Intel的要求——不管是產(chǎn)品特性還是企業(yè)發(fā)展本身。

其實很多人在討論功耗的時候，多數(shù)情況下只關(guān)注到了頻率這一項。確實，根據(jù)公式，主頻確實是影響功耗的一個關(guān)鍵因素，但僅僅只有主頻嗎?有人會提到Intel是CISC，Arm是RISC，架構(gòu)不一樣，但同為RISC的MIPS和PPC功耗并不低，況且Arm也嘗試進軍服務(wù)器市場，Arm的服務(wù)器級別的CPU功耗一樣很高。況且Intel的睿頻也并不能像Arm那樣降低多少功耗，Arm的大核是小核的性能的一倍多，功耗只有10%多一些，但Intel的睿頻差距能達到4倍甚至更多，功耗差距卻沒Arm那么大。真要考慮算力功耗比，顯卡可比CPU省電多了。所以主頻只是影響功耗的一方面，還有別的因素影響了功耗。

在Intel和Arm的架構(gòu)上，對于編寫操作系統(tǒng)的人來說，最明顯的區(qū)別是對于cache的處理，看CPU的結(jié)構(gòu)圖，cache占的地方基本上是最大的，功耗方面，cache也是的大頭，并且多數(shù)情況下，除了L1 cache以外，cache多數(shù)都是共享的，那么即使某個核心關(guān)掉了，cache也不能關(guān)。

cache對功耗的影響是很大的。在Arm上寫驅(qū)動和操作系統(tǒng)，需要很小心的維護cache的一致性，否則就容易出錯，而在x86上寫操作系統(tǒng)就相對簡單的多。

除了cache的問題，還有像memory ordering這類的區(qū)別。

在現(xiàn)代的CPU里，這些區(qū)別其實是功耗的大頭，而Intel和Arm的最大不同也就是這些。主頻降下來很容易，架構(gòu)改變很難。

如果Intel的cache需要像Arm一樣不友好，那么Intel的CPU也許會很省電，但寫操作系統(tǒng)的人肯定會罵娘——難用、兼容性差，老代碼跑起來會有問題。

大小核看上去很美好，但核間遷移的效率極低，過去甚至需要以毫秒計算，要知道CPU的指令都是納秒級的。

所以，假設(shè)Intel做了大小核，如果仍然沿用現(xiàn)有的cache設(shè)計和內(nèi)存模型，那么功耗并不會降低多少，因為Intel CPU即使降低主頻也不會多省電——這就是睿頻的思路。

況且核間遷移是一個很考驗cache設(shè)計的問題，Intel的cache設(shè)計已經(jīng)是很復(fù)雜了，比Arm復(fù)雜的多。

所以，是這些兼容性和產(chǎn)品特性的問題，導(dǎo)致了Intel不會選擇做大小核——不是做不出來，也不是不值得做，真要做出來，也肯定不叫x86，而是別的名字。

Intel不做大小核，

是因為操作系統(tǒng)不支持

下面，我們再來看下這個說法，EDN小編認(rèn)為這個可能最靠譜。

Intel要做大小核，實際受制于操作系統(tǒng)。Windows一直支持同構(gòu)多處理器架構(gòu)(SMP)，直到Windows 10才開始支持異構(gòu)多處理器架構(gòu)(HMP)，并且針對的主要還是使用Arm big.LITTLE的移動系統(tǒng)。對于桌面系統(tǒng)來說，功耗并不是個大問題。而且，大多數(shù)應(yīng)用希望每個核心具有相似的性能特性，并且HMP系統(tǒng)的調(diào)度過程比傳統(tǒng)的SMP系統(tǒng)要復(fù)雜得多。

此外，目前大多數(shù)臺式機和筆記本電腦的處理器在某些核心需要快速運行，甚至是有短時突發(fā)的情況下，也不用擔(dān)心會出現(xiàn)散熱或者電氣問題。真正遇到的瓶頸是如何提高單個核心性能，而大小核設(shè)計并不能讓大核跑得更快。

雖然x86處理器也可以通過采用大小核設(shè)計來優(yōu)化重載應(yīng)用，但這會使處理器的設(shè)計復(fù)雜性攀升，并有可能遇到應(yīng)用不支持或指令不兼容的情況。

大多數(shù)Windows下的多線程應(yīng)用都假設(shè)每個內(nèi)核的性能水平相同或幾乎相同，并且可以執(zhí)行相同的指令。因此，這種不對稱性可能會導(dǎo)致性能不佳，甚至如果它使用了小核不支持的指令，還有可能崩潰。雖然英特爾可以通過修改小核，添加高級指令支持，但這不能解決異構(gòu)處理器的軟件支持問題。

桌面CPU不是

不采用大小核設(shè)計，

而是即將采用大小核設(shè)計

知乎網(wǎng)友長生天尊的觀點是，桌面CPU并不是不采用大小核心設(shè)計，而是即將采用大小核心設(shè)計，因為任何歷史發(fā)展都是有慣性的，即使是CPU設(shè)計，也是有架構(gòu)的慣性?？傄腥讼仍囁竺娓?。

大小核心的優(yōu)點在于低成本、功耗管理、單個die片面積小。缺點在于核心間通信延遲。

電腦CPU的架構(gòu)不是一天就進化出來的。從1978到2018足足40年時間里面，x86不僅要進行架構(gòu)上的演變，還要保持對軟件硬件的前向兼容問題。x86/X64的成功往往不是因為架構(gòu)設(shè)計的先進，反而是架構(gòu)設(shè)計的落后但兼容所帶來的成功。而那些架構(gòu)優(yōu)于Intel的RISC、MIPS但不能保證兼容的新架構(gòu)都死在了沙灘上。

1. 從1978-1986年是CPU架構(gòu)草創(chuàng)時代，這個時代CPU的性能主要由架構(gòu)決定，在這時代的CPU架構(gòu)百花齊放，x86才是眾多CPU設(shè)計中的一位小老弟，這時候的Digitial VAX-11/780才5MHz速度，而Intel的20286 80386并未形成技術(shù)上的護城河，Intel多虧了IBM的提攜才迅速的在家用機市場上普及，這時候的服務(wù)器市場依舊是IBM的PowerPC時代。

2. 從1986-2002年是主頻加速時代，即MIPS M2000 Intel 80486到Digital Alpha 21064、Dighital Alpha、Intel Pentium III 1000MHz，這個時代的CPU致力于以單核心、長流水線、超標(biāo)量、亂序執(zhí)行、主頻加速的方式來提升性能，比如Intel Pentium的2路超標(biāo)量64位總線、Pentium Pro的亂序3路超標(biāo)量、Pentium4的亂序流水線、片上L2緩存。直到Intel的奔騰系列達到4.0GHz之后撞上了功耗墻大家才發(fā)現(xiàn)，單核心的限制無法避免。最終業(yè)界普遍認(rèn)為，單個核心的設(shè)計頻率最好不要達到5GHz以上。

3. 從2002至今是多核心加速性能時代，從AMD的K6雙核心開始，CPU進入了多核心加速時代，開始了L3緩存和Turbo睿頻，與其說電腦CPU不采用大小核心設(shè)計，不如說說Arm這家企業(yè)。

Arm以前是做低功耗處理器的，而手機的A7x系列設(shè)計則是在千禧年之后的事情，這意味著Arm SoC在設(shè)計之初就可以吸收多核心發(fā)展的思想，結(jié)合著自己獨特的電源管理能力，這意味著Arm開始時就是沖著省電多核心設(shè)計去的。

再加上Apple和Google兩家公司對Arm架構(gòu)的情有獨鐘，唯一指定，使得Arm最終在手機芯片領(lǐng)域的崛起，但實際上這種崛起不是必然的，比如智能手機的發(fā)明者喬布斯，最開始找到的是Intel，Google最開始也是找到的Intel，但是Intel看不起手機市場，使得凌動系列錯失了手機智能化浪潮的發(fā)展機會，而AMD則由于資金問題不得不將移動CPU賣給了高通。

但這是個多核的時代，大小核心設(shè)計的確擁有潛力。

只要能夠解決通信延遲，單pcb版上多核心必然會重見天日。

英特爾大小核SoC

即將投產(chǎn)，會否應(yīng)

用到電腦上面?

最后，再來看看英特爾最近這條新聞。

英特爾在本屆CES展會上所展出的產(chǎn)品主要跟移動相關(guān)。首先，英特爾再次確認(rèn)使用大小核架構(gòu)以及3D封裝的Lakefield處理器今年內(nèi)投產(chǎn)，大核是1個Sunny Cove高性能核心，小核是4個Atom內(nèi)核。同時會使用英特爾創(chuàng)新的3D封裝Foreros技術(shù)整合在一起。此外，英特爾推出了“雅典娜”筆記本計劃……

具體哪些產(chǎn)品會使用這款處理器還不得而知，最可能的還是移動設(shè)備，比如二合一筆記本等對續(xù)航要求較高的產(chǎn)品。

所以，最終電腦CPU是否也會采用大小核架構(gòu)，讓我們拭目以待。