今年初，Intel發(fā)布了Raptor Lake 13代酷睿移動版，包括HX、H、P、U四大系列。不過，其中有一個非常不起眼的型號，就是U300——它沒有掛任何一個酷睿的品牌前綴。最近，U300系列終于現身了：GeekBench 5數據庫里出現了一款宏碁的設備“Revo RB610”，處理器就是這款Intel U300。

U300規(guī)格十分奇特，它擁有1個大核心、4個小核心組成，也就是5核心6線程，三級緩存是8MB。頻率部分大核心1.2GHz至2.4GHz，小核心頻率是0.9GHz-3.3GHz。集顯是48EU單元，頻率1.1GHz。U300的功耗偉15W，可配置功耗為12W、55W——整體規(guī)格比最低端的酷睿i3 1305U有所縮水。

U300的規(guī)格定位更像是入門級PC產品采用的CPU。不過，我們更感興趣的是它的核心配置為什么會是一大四小。這就我們想要討論的，Intel為什么要做大小核設計？

從環(huán)形結構說起

處理器的結構（不是架構）經歷了很多種變化，目前Intel采用的叫做環(huán)形總線結構，即Ring Bus。

早先的CPU因為只有單核心或者是雙核心，所以直接連接不同CPU內的外圍設備就可以，比如I/O、緩存等等。

但隨著多核心CPU成為主流，這種連接關系就會顯得越來越復雜，為了實現內部無阻的通訊，就必然會往復交叉連接。顯然，這樣復雜的連接方式會增加通訊時間，延續(xù)劇增會極大浪費CPU性能，勢必要從結構上改變才能適應多核心時代。

Intel在2008年推出的Nehalem架構處理器，就采用了全新的環(huán)形總線結構，簡單說就是將所有CPU的核心“掛在一個環(huán)”上，當然這個環(huán)上還有一些別的模塊（比如GPU、I/O等等），核心之間的通訊就通過環(huán)形結構進行交流——延遲問題迎刃而解。

注意，環(huán)形總線結構其實是雙環(huán)的，通俗點理解是一個順時針環(huán)和一個逆時針環(huán)。各個模塊一視同仁，通訊最長距離就是半個環(huán)形而已。而且，增加核心也非常簡單，在環(huán)形結構上添加“核心節(jié)點”就夠了。

聽起來是不是很完美？在當時、以及很長的一段時間內，這個結構都極為有效，尤其是單核心性能表現極為優(yōu)秀。等等，為什么我不說多核心呢？

環(huán)形結構增加CPU核心并不是無限制的，當需要更多核心的時候問題來了：即便是大家內部的通訊都只是半個環(huán)形的等距，但是隨著核心數量的不斷增加，環(huán)形的距離變長了（不是物理距離，僅為比喻）——延遲會相應增加。怎么辦？

小核心堆疊一變四不是夢

Intel的CPU近年來都以單核心IPC性能為優(yōu)勢，多核心效能表現就沒有單核心那么搶眼了。原因就在于在相等的環(huán)形總線中增加核心變得更為困難，延遲（核心、內存）問題無法解決。要知道13代酷睿處理器就已經做到了單環(huán)形結構的極致：12核心——當然，志強CPU曾經有過雙環(huán)形結構產品（有興趣以后聊聊這部分）。

要在普通消費級CPU上堆疊更多的核心，方法有很多，Intel該如何選擇呢？這就是小核心設計了——在Atom基礎上Intel進行了深度改進，如Gracemont效能核心的IPC性能已經超過了SkyLake架構核心（整數高、浮點略差），并且功耗依舊保持在很低的水平上。然后，同一個環(huán)形結構下，原本1個大核心的空間完全可以提供4個這種小核心的空間。

舉個例子，一個CPU是10核心20線程，現在拿出2個大核心的占用，改成8個小核心，這樣一下就變成了8（性能核，雙線程）+8（能效核，單線程）=16核心24線程。因為這8個小核心的存在，多核心性能瞬間就提升了，簡單又有效，而且功耗要遠低于10核心20線程的“配置”。

當然，這也有一個巨大的難題，那就是調度問題：系統(tǒng)該如何判斷哪些類型的命令交給性能核心執(zhí)行，哪些命令要交給能效核心執(zhí)行？在使用12代、13代酷睿CPU的電腦上，這個問題非常重要。Windows 10沒有經過特殊的優(yōu)化設計，這個問題就十分棘手，根本無法發(fā)揮這種異構設計的CPU性能，比如渲染工作，如果是12代、13代酷睿+Windows 10的配置，你會發(fā)現運行時小核心滿載，大核心閑置。所以，這也是為什么Intel要和系統(tǒng)應用企業(yè)深度合作（也是Intel長久以來的優(yōu)勢），在Windows 11上就沒有這個問題了。

回到開頭，U300的設計明顯只是應用在入門級桌面產品，以及部分定制設備上。如廉價PC（教育機、客戶終端）使用（不包括工控機、軟路由、廣告機）。上有酷睿i3、i5性能向CPU、下有能耗向N系列CPU，留給U300的發(fā)揮空間并不多。不過，這種少大核心、多小核心的設計，可能未來會逐漸成為入門級產品的“標配”。