顶级CPU为何不用“大小核””？成本或许才是关键

龙飞

前言：“大小核”架构已成为PC处理器的共识

5 p  p( t" X  A4 w3 `9 W; w众所周知，最近这两年“大小核”这一设计在PC处理器领域可以说很是红火了一把。先是Intel的12代、13代酷睿凭借着大小核设计，在性能和能效比方面成功“翻盘”，取得了市场口碑上的主动性。
8 _0 a( Y& d3 y5 `# c
与此同时，虽然AMD此前一直声称自家产品使用的是“全大核”设计，但用过锐龙7000系桌面版CPU的朋友想必就会发现，在其8核以上的版本中，CPU运行频率就可以很明显的看出被分为了“一高一低”两组集群，而不像以往那样，所有核心的频率都完全同步调整。

; h/ y& j' h- N这还没完，在配备了额外L4缓存的锐龙7000系X3D版本里，7950X3D、7900X3D等双CCD（Core Chiplet Die）型号实际上都只有一个CCD是连接到额外缓存的。为此AMD还与微软合作，在最新版的Windows系统里针对两种CCD核心簇的性能高低差异进行了专门的优化。其实，这也是一种变相的“大小核”设计。

8 _! h0 s6 e  [/ M& g8 P4 S甚至根据日前的相关爆料显示，在下一代的Zen5架构里，AMD方面可能也会转向更典型、差异更大的“大小核”设计，彻底拥抱这一新的CPU设计思路。

然而在更高端的产品上，“大小核”却被明确拒绝了
. ^' ]; J# n- \( G/ |4 ?
话虽如此，但也不是说所有的PC处理器都在拥抱“大小核”。特别是对于Intel来说，前不久他们刚刚发布了面向超高端PC用户、高性能工作站的Xeon W系列多核处理器，以及全新的第四代至强可扩展服务器处理器家族。但也正是因为如此，令“大小核”设计受到了一些用户的质疑。
5 P9 O7 W$ `2 P! ^. r
: d/ f; N" w# Q! @4 Z. B首先，让我们来看看Intel此次的新品。其中以距离普通消费者最近、定位顶级发烧友/高性能工作站的Xeon W3400系列为例，其拥有多达56核心、112线程的规格，同时其中的一些型号甚至不锁定倍频，允许用户自由超频使用。再配上8通道、最高6800MHz的内存支持，使得它在多任务处理、高性能计算、专业内容创建，甚至是超高分辨率的游戏性能上，都将“普通的”13代酷睿i9远远甩在了身后。

7 q4 v) p2 y. A* H* C最为重要的是，Xeon W3400系列的全部核心都是“大核”。也就是说它完全没有采用任何形式上的“大小核”设计，哪怕这为其带来了极其糟糕的基础主频（不到2GHz），以及和更加“可怕”的全核满载功耗（华硕方面直播超频时，单CPU功耗超过了1300W），Intel也对此显得并不在意。

就在近日，Intel方面还公开表示，不会考虑为各种工作站和服务器CPU使用“大小核”设计，取而代之的是他们会“将P、E核分别保留在单独的服务器CPU中”。也就是说，Intel只打算推出“全大核”或“全小核”的Xeon，而不会有像家用处理器那样去“混搭”。

" n) W2 L* z0 U! g5 o# }为何服务器CPU没有“大小核”？需求和成本是关键

为什么服务器、工作站的CPU不使用“大小核”设计？要弄明白这件事，就需要去对比家用电脑和服务器、工作站在配置方式、使用场景，以及使用需求上的几大重要差异。

) K/ J; T" g" i7 L  Q' l2 c' v对于家用电脑来说，它往往有着几个很重要的特征。首先，是“消费者在购买时往往不能完美估计自己的算力需求”，其次是“常常有同时运行多种不同类型程序的需求”，最后、同时也是最关键的一点，那就是“通常只有一颗CPU”。
8 i/ i2 U, ?. b
众所周知，家用电脑的用户通常会根据自身的需求来“估计”所需的CPU、显卡等配置的具体型号，但这种估计往往是不够准确、或者说很难做到准确的。毕竟一方面来说，家庭电脑的使用场景、或者说负载水平往往是复杂多变的。比如你可能永远也不知道自己下一个感兴趣的游戏会需要多高的性能，也可能永远不知道“只是看个网页”的自己，怎么就因为打开了太多的窗口导致内存被用完了。而至于边打游戏边直播，边打游戏边听歌，边开着视频边处理文档这种事情，在这样的使用环境中更是数不胜数。
- K- g: U1 k# y
; Q" W; q/ I+ o9 J1 c1 h8 ]在这样的情况下，“大小核”的混合架构对于这类用户就显得很有意义了。首先“大小核”可以有效的应对多任务需求，比如一边打游戏一边开直播，此时游戏可以跑在8核心16线程的“大核”部分，剩下的小核则足以带动语音、直播、网页浏览器等周边应用。

- i% ?' R: q$ T* v  E1 g2 ~; u( f4 u8 Z其次，“大小核”可以很好的提升电脑的能效比。当用户仅仅只是在执行一些特别轻负载的任务（比如听歌、看视频、进行文字编辑）时，CPU就可以完全只以小核心运行，会起到显著的省电作用。
# I) M6 p: L" ~% Y! u- S
1 f* j6 F: ?+ L! V# q: g1 Y4 `最后，“大小核”还在有限的成本前提下，尽可能提升了CPU整体的多任务能力，使得其能够应对各种弹性变化的负载。说得更直白点，也就是用更低的价格实现了更高的线程总量。

: A, X) S1 g% ]- Y但相比之下，服务器、工作站所面临的情况可以说就“恰好”是完全相反的。

一方面，服务器、工作站的性能需求、工作负载，往往是在设备采购、设计时就已经确定下来的事情。也就是说，对于这类电脑而言，它们注定在第一次开机后，便会持续处于接近满载的状态，既不需要考虑什么“降频省电”，更不可能会有CPU“空转”的情况。毕竟这对于企业来说，反而是在“亏钱”。
) j$ l9 Q' \+ s5 J8 ]3 S/ e
另一方面，对于服务器、工作站内部的单一一颗CPU、单一一个计算节点来说，它所运行的程序种类在一段时间内可能都是相对固定、甚至可能是完全不变的。比如可能需要持续几天、甚至几周来处理某个物理模拟、科学计算项目，或者需要连续开机好几天，一直在进行某个视频的渲染。在这个过程中，CPU实际上所有的性能都会被用于运行“一个程序”，因此“全大核”架构能够充分保障项目的负载被平均分配到每一个核心，而相对地来说，在家用电脑上可以处理其他程序的“小核”，此时却反而就没有必要存在了。
5 l9 \9 l, L3 _/ \
最后、也是最重要的一点在于，服务器、工作站有着比家用电脑高得多的成本上限、好得多的供电设计，以及强得多的散热配置。别说是单CPU 1300W了、就算存在单颗2000W的CPU，对于这类电脑来说也绝不算解决不了的问题。更何况在那些超大型服务器上，就算是真想要同时运行多个不同种类、不同需求的程序，也只需要再多装几颗、几十颗、乃至几万颗新的CPU就行，反正计算资源多得是，压根就没必要靠“小核心”这种东西，来实现有限成本下的性能增益。
" l( g) @  }8 Z% |" s/ b