英特尔在2023年12月申请的「软件定义超级核心」(SDC)专利近日曝光,这项技术通过创新性的软硬件协同架构,试图破解处理器设计的「不可能三角」——如何在提升单线程性能的同时,兼顾能效与多线程扩展性。
传统性能核通过暴力提升频率(如Turbo Boost)增加IPC(每时钟周期指令数),但这会导致能效断崖式下降。本次专利采取的技术路径是:将多个物理核心虚拟组合成「超级核心」。系统会在程序识别出可并行指令段时(通常每200条指令为一段),通过专用内存空间「虫洞地址」进行动态任务分配——奇数段由核心A处理,偶数段由核心B执行。专利数据显示,这种「指令段级并行」可使单线程性能提升1.3-1.8倍。
核心技术突破在于内存排序机制。每个核心配备SDC接口模块,通过「同步加载」(Sync Load)和「同步存储」(Sync Store)指令实现全局执行秩序。当遇到分支预测或循环结构时,系统采用动态重定向技术:使用存储程序计数器(PC)或预测目标地址引导各核心处理后续指令段。实验显示其分支误预测处理效率比传统超标量架构提升40%。
操作系统层通过硬件引导调度(HGS)实时监控工作负载:在单线程敏感阶段(如游戏物理引擎运算)自动启用核心聚合模式;当需要多线程吞吐量(如视频渲染)时则解耦为独立核心。这种动态资源配置能力,使得在10nm制程下即可达到3nm工艺的理论单线程性能。专利还提到,该架构可为AI加速器提供灵活算力组合,在Transformer模型推理中实现指令级细粒度并行化。