12代酷睿CPU再攀高峰，有哪些技术亮点？最新款酷睿测评前篇
英特尔12代酷睿（代号：Alderlake）上市以来，连夺各个游戏硬件评测平台的性能冠军。取得如此成绩，是和12代酷睿本身带来的技术创新分不开的。作为Intel 10nm制程工艺的第三代（如果加上Connonlake，准确的说是第四代）CPU，也是Intel宣布改名”Intel 7”工艺的第一代消费品CPU，它身上环绕着许多技术光环：第二代混合Hybrid CPU，混合了全新的性能核（Performance Core，P-Core）Golden Cove和能效核（Efficient Core，E-Core）Gracemont；第一次支持DDR5内存和XMP 3.0；第一次支持PCIe Gen5；卓越的超频能力等等。
毫无疑问，选择12代酷睿作为高性能平台是个明智的选择，但具体选择哪种CPU和为什么选择，则不甚清晰。为此，我将选择一款12代顶级桌面酷睿CPU 12900K作为评测对象（参考资料1），配以顶级GPU和具备XMP 3.0的DDR5 UDIMM内存条，通过各种Benchmark工具来综合评测一下，可以作为各位升级的参考。
作为开胃菜，和符合本专栏一贯技术先行的惯例，本文先逐条介绍各个12代酷睿新亮点，并在最后列出测试平台，具体测试结果和分析则在下一篇文中专门阐述。
新内核
也许是受到ARM世界big.LITTLE设计的启发，Intel早在Lakefield CPU（面向嵌入式平台）中就引进了类似设计，作为x86世界的创新之举，本专栏也有许多文章专门介绍了相关内容。12代酷睿是第一次在消费品CPU中引入这个技术，为了向普通消费者更好的阐述相关技术，有别于ARM的大小核术语，Intel将两种内核分别叫做性能核（Performance cores，P-Cores）和能效核（Efficient Core，E-Core）。性能核代号Golden Cove，聚焦IPC；能效核代号Gracemont，聚焦能耗比。两者结合和相互平衡，正如阴阳际会，在性能和功耗两个维度上满足用户需求。
性能核Golden Cove
从上一代微架构Willow Cove演进而来的性能核Golden Cove，针对IPC提高，进行了诸多优化。同样的微架构也应用在服务器CPU Sapphire Rapids（Eagle Stream平台）。
Golden Cove重点改善了单线程和AI运算的性能，总的来说沿着之前宣传的："Wider, Deeper, Smarter"的产品演进路径继续向前。其中改善包括更深的乱序执行调度器和调度缓存，更大的Allocation窗口，和更多的EP（Execution Port）。有了这些改善，配以优化过的分支预测引擎，能让执行引擎更高效的工作，从而提高性能和改善并行执行效能。新一代性能核相较11代酷睿处理器RocketLake内核，性能提高19%：
下面我们来了解一下细节情况。
从CPU前端Front End来看：
来源：Intel
Intel加大了micro-ops（uops）解码宽度到一次32B，并增加了两个解码器到6个，比前一代增加了50%，从而可以一个Cycle解码6次。这是Intel第一个6发射的微架构。Uops缓存也加宽了，从而每Cycle可以提供8条uops，较前一代提高了33%，这是和6个解码器匹配的；加宽的同时也加深了，从2.25K加深到4K，提高了近一倍，这个可以提高uops的缓存命中率，从而改善性能。新架构加宽和加深了iTLB和BTB（Branch Target Buffer），从而可以在分支预测中跟踪12K个分支目标，从而让分支预测功能更加准确，从而让流水线更好的工作。
在乱序执行引擎来看：
来源：Intel
新架构加宽了Allocation单元，调度器因此可以更高效的工作。同时EP（Execution Port）增加了2个，增长了20%。调度引擎同时加深了调度缓存，这是和更多的EP相匹配的。
从执行单元来看：
来源：Intel
增加的EP10，对应了增加的ALU和LEA，它们让CPU的长项——整型计算，更快。相信这个体现在最后的测试结果中。
再来看L1和L2缓存：
来源：Intel
来源：Intel
L1 cache增加了一个LP（Load Port）达到3个LP；iTLB和dTLB entry都大幅增多；读取和存储 buffer也变得更多。L2 cache扩展成了1.25 MB（Alderlake）或2MB（Sapphire Rapids）
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能效核Gracemont架构
12代酷睿能效核是ATOM技术线的Gracemont架构，它的前一代是Tremont。它的改进目标是提供更好的能效比，同时兼顾性能。
来源：Intel
关于它的细节因为篇幅的关系，这里就不展开讨论了。总的来说，它也秉承了"Wider, Deeper, Smarter"的演进思路，加深了前端，增宽了后端，增加了EP等功能模块，让执行更加迅速。另外在AI领域，增加了很多向量运算指令，如VNNI和AVX-256，但不支持AVX-512。
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内核调度Thread Director以及Windows 11
性能核和能效核不同的设计目标，意味着它们有不同的最佳应用workload。好马须配好鞍，要它们各自运行在最佳状态，需要任务调度器将合理的任务调度到合适的内核种类上。这就需要调度器知道what is which，哪个内核是哪种架构。同时为了和现有软件兼容，降低调度器的设计难度，两种内核最好是指令集兼容的。
我们首先面对的是性能核和能效核指令不兼容的问题，性能核继承了前一代的AVX-512运算单元，而能效核这么小的面积放它进去则显得不合时宜。怎么办呢？Intel的做法是，尽管性能核支持AVX-512，但为了和能效核对齐，要在性能核上关闭AVX-512。
解决完指令集相容问题，接下来要解决调度问题。需要说明的是，与网上很多传言不同，Windows 10在后期的patch中，为了支持第一代混合CPU Lakefield，已经集成相关代码到线程调度器中。也就是说Windows 10已经支持性能核和能效核，问题在于，它支持的十分简单粗暴。调度算法为了提高系统相应时间，其实也是Windows线程调度原先的主要目标，往往将前景有焦点的线程放到性能核，而把失焦时间长的放入能效核。这也许在某些办公使用场景是适用的，但往往不适用于调度大量线程运算的游戏场景，其背景渲染往往是失焦和后台运行的。这带来严重的性能问题，所以不建议在Windows 10中使用12代酷睿处理器。那么解决办法是什么呢？
12代酷睿处理器带来全新设计的硬件调度引擎Thread Director，与之配合的微软最新操作系统Windows 11，集成了最新的线程调度器：
Thread Director是硬件方案，在CPU中内建了一个叫做Telemetry的情报网，在ns级这个维度上收集每个内核的指令运行情况、温度信息等数据，将这些数据汇报给Windows 11的线程调度器。Windows 11调度器利用这些信息，结合内核的架构种类、任务优先级和忙碌状态，综合调度，极大的提高了调度的准确性。可以说，12代酷睿的成功，混合核心的成功部署，这一套行之有效的软硬件结合策略，居功至伟。为此，我们随后的测试平台，只选用Windows 11作为测试操作系统。也推荐大家选用Windows 11作为12代酷睿运行的操作系统。
DDR 5与XMP 3.0
作为向DDR5过渡的第一代产品，12代酷睿CPU PHY支持DDR5和LPDDR5（DDR5-4800 和LPDDR5-5200），同时也支持DDR4和LPDDR4x（DDR4-3200和LPDDR4x-4266），可谓是面面俱到。
来源：Intel
但与DDR3向DDR4演进时，有主板同时支持DDR3和DDR4（不同的槽位），因为DDR5信号完整性约束更强，设计同时支持两种内存的主板难度非常大。至今，我还没有听说哪种主板同时可以支持两种。大量第三方测试表明，稍低主频的DDR5内存，相较使用DDR4内存，性能提高不是特别大。于此同时DDR5内存价格相比DDR4，则非常高，建议读者量力而行。现今支持12代酷睿，主打经济性的中低端主板，往往支持DDR4；而面向高性能计算或者游戏用户的高端主板，往往支持DDR5。大家选择的时候还要结合是否近期又要升级（DDR5在下次升级还可以继续使用）等个人情况，理性选择。
DDR5的相关技术介绍本专栏已经进行过多次，这里不再详述，读者可以移步到相关文章进行阅读，这里不再赘述。
本文要介绍另一个12代酷睿的技术亮点：Dynamic Memory Boost和与之配套的XMP 3.0。
XMP 3.0
XMP技术我之前介绍过，感兴趣的读者可以阅读相关文章。XMP 3.0相较之前2.0，在内存SPD数据里面扩展三组内存参数：
来源：JEDEC
其中1组是和原来XMP的静态扩展一样的静态信息，由内存厂家提供。而另外两组则是可以用户在主板BIOS的帮助下，调整到某个理想和稳定超频的状态，存下来，下次可以用的。这就让内存超频变得十分简便，而且增加了很多可玩性。
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Dynamic Memory Boost
这个技术可以理解为内存的Turbo Mode：
来源：Intel
简单来说，Intel内存控制器会根据内存使用情况，自动在标准内存参数和XMP超频参数之间动态切换。与之相比，以前XMP超频参数的打开和关闭，需要重新启动电脑。各位，这个是不是和CPU Turbo Mode比较像？
需要强调的是，12代酷睿对DDR4和DDR5都支持开启Dynamic Memory Boost，但因为DDR5 PMIC内置和提供的XMP Profile更多，更加好用和灵活而已。
PCIe 5.0
12代酷睿第一次在消费平台上引入了PCIe 5.0：
来源：Intel
PCIe 5.0相比PCIe 4.0，带宽高了一倍，16个lane可以提供64 GB/s的带宽，足以满足一段时间的显卡带宽需求。尽管现在市面上我还没有见到PCIe 5.0的设备，但根据NVIDIA的计划4090系列应该会上PCIe 5.0，以满足大带宽和大电流的需求。12代酷睿提前布局，可以满足广大游戏客的未来需求。
和前一代一样，12代酷睿还额外提供4个lane的PCIe 4.0接口，可以外接NvME SSD，避免从南桥的DMI走，避免了拥塞和降低延迟。对存储性能提升比较明显。
Z690南桥
好马也要好鞍配，12代酷睿还匹配了升级的南桥。以支持超频的z690为例来看看它的新特性：
来源：Intel
Z690基于14nm工艺制作，相比11代酷睿搭配的Z590和在之前的Z490:
其中有不少亮点：
1. DMI从3.0升级到4.0，与PCIe 4.0相比PCIe 3.0带宽高一倍一样，DMI 3.0提高了一倍带宽。8个Lane保持不变。
2. 南桥第一次支持了PCIe 4.0。支持12个lane PCIe 4.0和16个Lane的PCIe 3.0，总共28个Lane，总数也比前一代多了4个。
3. SATA和USB的port多了一些，可以支持更多的外围设备。
卓越的超频能力
从12代酷睿开始，Intel开始淡化TDP (Thermal Design Point)的概念，而用PBP（Processor Base Power）代替。PBP相对性能核和能效核的基本频率（Base Frequency），另外新增加了MTP（Maximum Turbo Power）概念，以此相对Turbo模式的频率（Turbo Frequency）。如我们将要选择的12900K，这组数据是：
来源：参考资料1
对于需要超频的读者来说，有一点要特别注意的是，和前代一样，需要挑选K系列的CPU和带z690的主板才能尝试超频。
12代酷睿超频也是在超频方面可玩性全面提高的一代，甚至Intel的CEO在大会上也公开表演超频，这在以前是看不到的。超频可玩性主要表现在：
1. 性能核和能效核有自己不同的ratio，两种可以单独调ratio。
2. 默认情况，BCLK内置了（当然主板也可以选择外置）。外置BCLK可以用来调超高频，内置BCLK可以用BIOS调节（通过ME）；
3. PL1、PL2、Tau和IccMax的调节是传统超频最重要的部分。12代酷睿多了不少玩法，而且在IccMax上从最高256A变得可以调节到512A，可以调节到超高频。
这里要提醒挑战超高频的读者，需要购买好的主板和更大的电源，超高频甚至需要液氮降温配合。
另外因为12代酷睿变薄了（Z-height变低），以前的散热风扇不太适合，建议购买新风扇。
结论
作为“Intel 7”制程的第一代：
12代酷睿有着诸多的新功能和改进，为Intel夺回市场份额做了巨大贡献。我们介绍了这么多，各位读者是不是希望看看具体性能到底怎么样呢？为此我精选了测试平台：
它们的图片和购买链接
CPU：
GPU：
内存：
感兴趣的同学请继续关注本文后续文章：《12代酷睿性能到底怎么样？i9-12900K测评》
参考资料
[1]:12900K CPU参数链接:
https://ark.intel.com/content/www/us/en/ark/compare.html?productIds=134599