Intel Alder Lake sẽ được ra mắt vào mùa thu năm nay với rất nhiều cải tiến đáng giá

Tháng 8 năm 2015, Intel lần đầu giới thiệu tới công chúng dòng vi xử lý Skylake dựa trên tiến trình 14nm (tương tự như tiền nhiệm Broadwell) với nhiều cải tiến đáng giá.  Skylake lúc đó được xem như là “tock” trong mô hình “tick-tock” sản xuất và thiết kế của Intel. Dòng vi xử lý này đã tạo được nhiều tiếng vang lúc bấy giờ cho Intel và bỏ xa đối thủ truyền kiếp AMD trong cuộc đua hiệu năng vào thời điểm đó.

Sau tận 6 năm trôi qua, trải qua nhiều khó khăn trước đối thủ AMD, Intel buộc phải giới thiệu một thứ gì mới mẻ để có thể cạnh tranh và dẫn đấu trước đối thủ truyền kiếp. Đó chính là lý do cho sự ra đời của dòng vi xử lý thế hệ thứ 12-Alder Lake, đây là dòng vi xử lý mới nhất dựa trên tiến trình 7nm tiên tiến của Intel.  Điểm nhấn đáng kể nhất của dòng vi xử lý này đó chính là dựa trên một kiến ​​trúc lai kết hợp các nhân hiệu suất cao và nhân tiết kiệm năng lượng.

Khi các thông tin về dòng vi xử lý Alder Lake được hé lộ trên các mặt báo, nhiều người hoài nghi về thiết kế của dòng sản phẩm này. Vì thiết kế lai dựa trên sự kết hợp của nhân hiệu suất cao và nhân tiết kiệm năng lượng thường chỉ thấy ở các dòng sản phẩm Smartphone, nơi vốn không yêu cầu khắt khe về năng lực tính toán. Tuy nhiên, khi cả AMD và Intel đang dần đạt tới ngưỡng giới hạn của những quy luật vật lý về việc thu nhỏ các transitor, cũng như việc thu nhỏ transtitor ngày càng không mang lại những lợi ích rõ ràng như trước đây. Mức xung nhịp chạm tới ngưỡng nhất định, tiêu thụ điện năng lại tăng lên đáng kể, nhiệt lượng vì thế cũng tỏa ra rất nhiều.

Việc mở rộng các kiến ​​trúc để có hiệu suất cao hơn ở một mức xung nhịp nhất định (IPC) đang ngày càng trở nên khó khăn và đang làm tăng số lượng transitor theo cấp số nhân, do đó cũng làm tăng mức tiêu thụ năng lượng. Do đó, việc thiết kế các vi xử lý vừa đảm bảo được hiệu suất hoạt động nhưng lại vừa tiết kiệm được điện năng và nhiệt lượng là một điều bắt buộc phải làm trong tương lai gần.

Các nhân hiệu suất cao của vi xử lý Alder Lake được Intel đặt tên là Golden Cove và là thế hệ tiếp theo trong dòng bộ xử lý Intel Core. Trong khi đó, nhân hiệu quả năng lượng được Intel đặt tên là Gracemont, về mặt lý thuyết có thể thấy Gracemont là một sự thay thế cho dòng vi xử lý ATOM ngày xưa của Intel.

Theo Intel, về không gian sử dụng, bốn nhân Gracemont có thể tương đương với một nhân Golden Cove. Nói cách khác, Intel có thể chế tạo được một vi xử lý có tới 10 nhân Golden Cove trong cùng một khu vực die trên Alder Lake, nhưng họ chọn giải pháp chế tạo với 8 nhân Golden Cove và 8 nhân Gracemont.

Thông qua những cải tiến kiến trúc trên các nhân Gracemont, Intel nói về hiệu suất ngang bằng với Skylake. Thông tin rõ ràng hơn, khi benchmark bằng phần mềm Cinebench R20 ở Single Core, điểm số đạt được của nhân Gracemont là 478 điểm, tức là ngang với một vi xử lý Skylake đình đám là Core i7-7700K.

So sánh sâu hơn với Skylake cho thấy Gracemont sẽ mang lại hiệu suất cao hơn 40% ở cùng mức tiêu thụ điện năng hoặc mức tiêu thụ điện năng thấp hơn 40% ở cùng hiệu suất. Khi nói đến hiệu suất đa luồng, Intel sử dụng bốn nhân Gracemont và so sánh với dòng Skylake 2 nhân áp dụng công nghệ SMT. Điều này cho thấy, mức tăng hiệu suất cao hơn 80% ở cùng mức tiêu thụ điện năng hoặc cách khác là mức tiêu thụ điện năng thấp hơn 80% ở cùng hiệu suất.

Một vấn đề xảy ra khi các vi xử lý được dựa trên kiến trúc mới đó là việc áp dụng các chỉ lệnh/ tập lệnh thực thi trên các vi xử lý, điều này có thể gây khó khăn cho các nhà phát triển phần mềm. Để giải quyết vấn đề, Intel áp dụng cho Golden Cove và Gracemont có cùng các tập lệnh/chỉ lệnh thực thi.

Một vấn đề khác thường được nhấn mạnh là lập lịch, đó là hệ điều hành phải chọn đúng nhân hoặc luồng cho tác vụ chính xác. Intel tuyên bố rằng họ đã giải quyết vấn đề này bằng một bộ lập lịch dựa trên phần cứng được gọi là Intel Thread Director (ITD) và kết hợp với Microsoft tối ưu hóa bộ lập lịch trong Windows 11.

Để có được hiệu suất tối đa từ Alder Lake, hệ điều hành, kết hợp với bộ lập lịch tích hợp của bộ vi xử lý, phải phân bổ dữ liệu theo một thứ tự cụ thể trên các nhân. 8 nhân Golden Cove hiệu suất cao luôn được ưu tiên và không áp dụng công nghệ SMT vì nhân Gracemont lúc này mang lại hiệu suất cao hơn nếu Golden Cove cần thực thi hai luồng đồng thời. Khi yêu cầu nhiều hơn 8 luồng, các nhân Gracemont được sử dụng thay thế. Chỉ khi tất cả 16 nhân được sử dụng thì công nghệ SMT mới được kích hoạt trên các nhân Golden Cove.

Một điều không thể không nói đến hiệu suất của các nhân Golden Cove, không giống như Gracemont, các nhân Golden Cove tập trung hoàn toàn vào hiệu suất đơn luồng tối đa nhất có thể. Theo Intel, Golden Cove tăng 19% IPC so với Cypress Cove được sử dụng trong dòng Core thế hệ thứ 11 mới nhất ở hiện tại của họ.

Intel tiết lộ tổng cộng ba phân khúc khác nhau của dòng vi xử lý Alder Lake. Đầu tiên dành cho máy tính để bàn có 8 nhân Golden Cove, 8 nhân Gracemont và  đồ họa tích hợp dựa trên kiến ​​trúc Xe-LP với 32 đơn vị tính toán. Ngoài ra còn hỗ trợ dòng bộ nhớ mới nhất DDR5 với xung nhịp 4.800 MHz, kênh lane dự kiến ​​16 cho PCI Express 5.0 cho card đồ họa và 4 kênh PCI Express 4.0 4 chủ yếu dành cho SSD NVMe.

Ở phân khúc Mobile, cũng có hai phân khúc khác nhau, một trong số đó nhắm đến máy tính xách tay ở mức TDP 35 W trở lên. Phân khúc này sẽ có 6 nhân Golden Cove, 8 nhân Gracemont và đồ họa tích hợp Xe-KP với 96 đơn vị tính toán. Dòng thứ hai dành cho máy tính xách tay siêu mỏng dự kiến giá trị TDP có thể cấu hình từ 28 W xuống 9 W và chỉ áp dụng 2 nhân Golden Cove, 8 nhân Gracemont.

Sự kiện ra mắt Intel Alder Lake diễn ra vào đầu mùa thu và đi kèm với đó là thế hệ bo mạch chủ dựa trên socket LGA 1700, chipset  600 Series, hỗ trợ PCI Express 5.0 và bộ nhớ DDR5.