在經歷了10nm製程難產的陣痛期之後，Intel基於10nm的Icelake冰湖處理器終於掀開了神秘的蓋頭。8月1日，首批11款（Sku）Icelake處理器被正式公佈：
6款U系列，5款Y系列。真是千呼萬喚始出來，它實際上Icelake並不是10nm第一代，CannonLake因為製程上的問題，只小規模供應低端市場，例如部分聯想低端本。如果我們忽略這款失敗的試水之作，Icelake可以說是被寄予厚望，在這一代，製程和CPU架構都做了改變。隨著產品的公佈，Icelake的改變也一併被公開：
這一頁裡面信息量很大，其他我們今後再講，本文更多的是關係架構的改變。Icelake內核架構Sunny Cove的更多技術細節慢慢越來越清晰了，今天我們就一起來了解一下Sunny Cove架構較前代有哪些改變，為了什麼，以及這些改變對banchmark數據的影響。
Sunny Cove架構
Skylake可以說是Intel最長壽的架構，自其在Skylake CPU上出現以來，4年間都只做了修修補補，進行了微調而沒有本質的變化。前幾代Nehalem，Sandybridge，haswell等前代tick、tock的節奏被完全放慢了下來，變成了四代的tick,tick,tick和tick。終於這一代tock來了，那就是Sunny Cove新架構。與以往Tock不同，這個Tock還夾雜了Tick，製程升級的同時架構也進行了升級。
這個新的SunnyCove到底帶來了那些改變呢？它的架構圖已經公佈：
總結下來就是Deeper，Wider和Smarter。其中Smart是指分支預測器被改善了，架構相對Skylake來說，更多的是面向Client也就是消費級市場，而不是服務器市場，進行了優化。這些比較模糊，不會告訴公眾細節，因為往往牽扯商業機密。而Deeper和Wider有明確的數據支撐，從中也可以體會CPU設計的精妙之處。
我們zoom in這個圖，先來看CPU前端：
正經的指令decode線在中間，可以看到32KB的指令cache（i-cache）維持不變，decode還是在每個時鐘週期最大解碼5個micro-ops，提供給micro-ops隊列（uop Queue）。
這裡要大致解釋一下什麼是micro-ops。現代複雜指令集（CISC）CPU，借鑑了精簡指令集（RISC）的思想，將一條指令拆解成數個類似RISC的精簡微操作：Micro-Ops。從這方面來講，CISC和RISC已經很大程度上融合了。那麼每個X86指令會被分解成多少個micro-ops呢？這和該指令的複雜程度相關，很簡單的指令甚至只有一個micro-ops，一般3個左右，複雜的可以4個以上。
Microcode的部分也沒有變化，也是最大提供4個micro-ops。變化的是最右面的micro-ops cache，它的大小從1535變成了2304，擴大了50%！它可以提供6個micro-ops給micro-ops隊列。增大的micro-ops cache可以提供更快的micro-ops給隊列，這就對隊列的深度提出了要求，於此相對，micro-ops隊列深度也從224，提高到了352，也提高了50%多。
再來看CPU後端：
更大的隊列跟多的Execute Port，EP從8個變成了10個，被分成了4組。4個ALU EP，2個存儲EP和4個AGU EP。
多了一組ALU EP給AVX-512，共兩組。這裡要強調一下AVX-512，儘管服務器至強CPU在Skylake上就已經支持AVX-512，但在Client端，這是第一代支持它（不算短命的CannonLake）。AVX-512相對AVX-256對加解密和人工智能，尤其最近大熱的Deep Learn有很大幫助。Intel提供BL Boost庫給開發者，它可以接入Open Vino來提供透明的支持，這裡按下不表。
還多了一組EP給AGU，用來做Store（存儲）AGU。相對Skylake的2個load，1個store，現在是2個load，2個store。這實際上就是對Client的優化，增加了store，而不是在像server一樣偏重於load。於此相對L1的數據cache（data cache）進行了增加，從skylake的32KB直接變成了48KB，也增加了50%。於此相對，L2 cache從256KB倍增成為了512KB。
有同學看到這裡說，原來提高性能就是cache增大啊，那麼為什麼不加的更大呢，是成本的考慮嗎？不完全是，實際上加大Cache，因為索引變大，延遲會相應增加，SunnyCove就為此付出了代價：
L1和L2的Cache延遲都增大了。但增大延遲的同時，Cache因為大了命中率也會增加，這在另一方面會減小整體延遲。所以增大還是減小，增大多少，這個要架構仔細的權衡。很明顯，SunnyCove架構師認為增大L1/L2的cache，儘管帶來它們的延遲增加，但對系統整體性能還是有提高的。
Anandtech網站總結出來一張表，比較了Intel各代，以及AMD的Zen直接這些參數的對比關係，十分直接和方便：
那麼Sunny Cove這些改變對性能到底有多少提高呢？
Benchmark
根據Intel的官方數據，Icelake較Skylake IPC（Instruction per Cycle）提高了18%：
這裡有個問題，Skylake是4年前的CPU，如果把18%攤到4年，平均每年4.5%。並不令人印象深刻。有沒有更多數據呢？幸喜知名硬件評測網站Anandtech做了詳細評測[1]。依靠該網站的知名度，它的編輯得以測試最新的只有15W的1065G7：
測試基於對CPU性能權威的SPEC測試，對比了9900K和AMD的3900X。詳細內容大家可以閱讀參考資料1，這裡只貼上綜合分數：
納尼，還不如前一代？這是因為9900K TDP達到了95W，15W的它直接拼性能顯失公平。比同樣功耗的8代8550U就可以看出端倪，int高了29%，浮點高了34%。看了Intel的18%還是比較保守的。我們來看看比較公平的每GHz性能：
結果還是不錯的。這是Spec 2006，最新的SPEC 2017的結果：
結果較9900K，int提高了14%。整體提高了19%之多。
後記
Icelake最大的提高在於其Gen11的內置GPU，尤其是其中帶Iris的sku。關於它的架構，我們下次再講。
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