今天咱們來(lái)說(shuō)一個(gè)很多數(shù)碼博主們根本不會(huì)告訴你的事情。

這件事的來(lái)頭在于這樣的一個(gè)回復(fù)：

能問(wèn)出“目前還有什么其他指令集是影響CPU性能的嗎？”這樣的話實(shí)際上就說(shuō)明了讀者開始用心了。

CPU是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的產(chǎn)品，其復(fù)雜程度非一般人所能想象。面對(duì)選擇，很多數(shù)碼博主們也很難給普通用戶來(lái)說(shuō)明白不同的CPU所使用的不同技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)。面對(duì)這樣的問(wèn)題，大家就將原本很復(fù)雜的產(chǎn)品參數(shù)抽象為了多大頻率、幾納米制程、第幾代CPU和幾個(gè)核心這樣籠統(tǒng)的“技術(shù)表象”。

這種認(rèn)知雖然在面對(duì)日常生活的時(shí)候基本夠用，但很初級(jí)。為什么這樣說(shuō)，咱們先說(shuō)iN最近看的一本小說(shuō)的情節(jié)：

匈奴的冒頓單于糾結(jié)了三十萬(wàn)騎兵，要攻打漢人的土地，在誓師大會(huì)上冒頓高呼“草原的男兒們，我們要踏平長(zhǎng)城，將南方的土地?fù)尩绞种校対h人為我們放羊，把田地改作牧場(chǎng)”……

作為漢人咱們有沒(méi)有感覺到一絲不對(duì)頭？“丫怎么就只知道放牧？”這就是“認(rèn)知局限性”的問(wèn)題了。作為當(dāng)時(shí)北方游牧民族他們很難想象盈車嘉穗車水馬龍；更難想象軟紅十丈紙醉金迷。

科技領(lǐng)域的復(fù)雜性和廣度其實(shí)也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出普通用戶的理解范圍，尤其是涉及到CPU技術(shù)的詳細(xì)內(nèi)容時(shí)。普通的用戶也和冒頓單于一樣只知道土地可以放牧而已。

不服氣嗎？那么咱們來(lái)問(wèn)幾個(gè)靈魂拷問(wèn)的問(wèn)題：

為什么intel的酷睿CPU會(huì)分為i9、i7、i5、i3這幾個(gè)不同的產(chǎn)品線？他們之間的區(qū)別到底是什么？

為什么從12代酷睿開始CPU開始分大小核了？

為什么前兩天發(fā)布的iPad Pro先于蘋果的筆記本和臺(tái)式機(jī)率先使用了M4的CPU？

為什么intel和AMD的CPU封裝和核心不一樣？

為什么CPU分消費(fèi)者市場(chǎng)和專業(yè)市場(chǎng)？

如果這些問(wèn)題你都不知道正確的答案，那么在數(shù)碼領(lǐng)域中，你就是一個(gè)“冒頓單于”，他雖然能搶下的土地卻不會(huì)善加利用，而你卻可能會(huì)因?yàn)橘I到了一個(gè)錯(cuò)誤的CPU而沾沾自喜。

蹭下熱度，咱們先說(shuō)下蘋果為什么將最新的M4 CPU用在iPad上的深層次原因。這是最近iN的小伙伴們和iN討論的最多的話題。很多人認(rèn)為蘋果過(guò)于激進(jìn)要開發(fā)一個(gè)性能逆天的產(chǎn)品。而iN認(rèn)為的更深層次的原因則在于蘋果的M4芯片生產(chǎn)線產(chǎn)能不足并且良品率拉胯。

這話怎么講？你要了解CPU的生成制造的例程。

蘋果的CPU一般會(huì)分為四個(gè)不同的等級(jí)在基礎(chǔ)版CPU之上還有PRO、MAX和ULTRA三個(gè)更高層次的產(chǎn)品。

那么如果要開設(shè)一個(gè)生產(chǎn)線生產(chǎn)蘋果的CPU會(huì)怎么做呢？每個(gè)不同等級(jí)的CPU單獨(dú)開設(shè)一個(gè)生產(chǎn)線嗎？這樣的成本是不是太高了？

實(shí)際上任何制造CPU的廠商都會(huì)在晶圓上刻蝕最復(fù)雜最高端的CPU產(chǎn)品。

在制造的過(guò)程中，如果制造出的芯片出現(xiàn)瑕疵，就會(huì)屏蔽掉芯片上的一些核心，將芯片降低等級(jí)進(jìn)行銷售。

蘋果就更極端了，制造一枚M ULTRA CPU在硅晶圓上所消耗的面積是一枚普通M芯片的8倍，當(dāng)8個(gè)M芯片的位置上全部合格的話，就可以生產(chǎn)出一枚 ULTRA，否則這個(gè)8 M芯片個(gè)面積上的晶圓就會(huì)被切割，被切割成一枚 MAX芯片和一枚PRO芯片，以及兩枚M芯片，當(dāng)然了，切割出的兩枚M芯片大概率只有一枚是可以使用的，

這是因?yàn)樵谝粋€(gè)晶圓上由于良品率的問(wèn)題，不得不做出的妥協(xié)。不僅僅是這樣，一些被廢除的單個(gè)的die（裸晶）本身也不是壞得徹底，在屏蔽掉某些不合格的電路之后還是可以繼續(xù)降低檔次來(lái)使用。例如我們?cè)谶x擇蘋果電腦的時(shí)候有一個(gè)CPU選擇的選項(xiàng)：

讓用戶在購(gòu)買的時(shí)候選擇10核處理器還是12核處理器，以及是使用16核圖像處理器還是19核圖形處理器。這種選擇如果倒過(guò)來(lái)說(shuō)，這樣寫：

都是寫上12核處理器，只不過(guò)有一批殘次品壞掉了兩個(gè)核心，還有都是19核圖形處理器，只不過(guò)這批殘次品壞掉了3個(gè)圖形核心，如果你愿意買就給你減價(jià)2250塊錢。

所以瑕疵最多性能最差的CPU就是在生產(chǎn)最高端的CPU時(shí)候產(chǎn)生的缺陷品。這些CPU就會(huì)迅速的下沉到更低一級(jí)的產(chǎn)品中。

例如這次的Ipad Pro

你甚至?xí)l(fā)現(xiàn)不同容量的iPad 所配備的CPU核心數(shù)是不相同的。

所以在蘋果，一塊ULTRA生產(chǎn)出來(lái)，會(huì)依據(jù)核心的完好程度來(lái)劃分核心數(shù)，會(huì)依據(jù)裸晶的好壞被切割成MAX、PRO和基礎(chǔ)芯片，這樣產(chǎn)品的差異化就被做出來(lái)了。

同樣在INTEL和AMD則是依據(jù)裸晶的好壞程度被劃分成了不同產(chǎn)品線的CPU，例如i9、i7、i5、i3，至于CPU的頻率指標(biāo)則通過(guò)從最高頻率降低到特定頻率來(lái)規(guī)避掉本身就已經(jīng)在裸晶上存在的缺陷。這樣你就應(yīng)該理解為什么酷睿CPU會(huì)分為i9、i7、i5、i3這幾個(gè)不同的產(chǎn)品線并且在不同的產(chǎn)品線上還會(huì)區(qū)分那么多的頻率了吧？

對(duì)于大小核心則是另一個(gè)話題——指令

從12代處理器開始，Intel就開始了混合架構(gòu)的設(shè)計(jì)，也就是大家俗稱的大小核。這實(shí)際上就是一個(gè)去冗余的過(guò)程。

CPU的核心被分為了性能核（大核）和效能核（小核）。從微架構(gòu)上來(lái)說(shuō)，性能核心采用了Golden Cove微架構(gòu)：

效能核心則使用了Gracemont微架構(gòu)

從架構(gòu)圖上我們可以看出這兩個(gè)核心的不同，但同時(shí)我們也可以看到這兩個(gè)核心及其相近的功能部分。這些極其相近的功能部分其實(shí)就是CPU的主要功能。

小核并不是因?yàn)樾《痪邆浯蠛说男阅埽歉緵](méi)有作出完成大核心所能完成指令的電路。

例如AVX-512指令集，全部的功能都可以在大核上運(yùn)行，但在小核上只能支持部分功能。

因此，如果在運(yùn)行游戲的時(shí)候開啟了AVX-512功能，那么大核的負(fù)載會(huì)立刻提升，但是小核的負(fù)載則完全不會(huì)有任何變化。

再例如FP16（Half-Precision Floating Point），也就是16位的半精度浮點(diǎn)數(shù)計(jì)算只能在大核上運(yùn)行，而在小核心上沒(méi)有任何支持。類似的指令有很多，比如AMX、VNNI、TSX……

所以說(shuō)——什么是指令？

如果從底層編寫程序的角度來(lái)說(shuō)，CPU的指令（Instruction）是指通過(guò)操作碼和操作數(shù)定義出來(lái)的CPU可以執(zhí)行的操作類型和操作方式

但如果從CPU的硬件設(shè)計(jì)角度來(lái)說(shuō)，指令是指一塊特定功能的電路以及激活這個(gè)電路的一系列電信號(hào)。

所以有一個(gè)很重要的概念就是——如果要更多的功能就需要更大的芯片面積及更大的功率消耗，最終就是更高的采購(gòu)和使用成本。那種既要馬兒跑又要馬兒不吃草的便宜事僅僅存在于想象中。對(duì)于CPU來(lái)說(shuō)并不存在便宜又快功耗又低的CPU。

同樣也因?yàn)楦鞣NCPU內(nèi)部的電路配置不同以及對(duì)應(yīng)的市場(chǎng)需求不同，CPU被分為了消費(fèi)級(jí)CPU和專業(yè)級(jí)CPU。

也正因?yàn)槿绱耍琲N一般會(huì)告訴朋友，用J1900這類工業(yè)CPU做NAS還想要高性能的人不是笨就是傻了。本來(lái)便宜的東西也不是這樣使用的。

回到今天的話題，怎么選CPU：很簡(jiǎn)單的一個(gè)判斷，在價(jià)格公道的前提下購(gòu)買你買得起的最貴的CPU。這是由CPU的制造原理所決定的，只有最高階的CPU才能最接近當(dāng)初設(shè)計(jì)這一系列CPU的最原始設(shè)計(jì)指標(biāo)在每代CPU中除了最頂級(jí)的那個(gè)型號(hào)之外，所有的CPU其實(shí)都是或多或少的閹割版。

這種閹割并不由商品的組裝工藝而決定，并不像是我們買輛車，不必要的配置可以減配，而是僅僅通過(guò)屏蔽的方式隱藏了CPU在制造過(guò)程中的缺陷。購(gòu)買的CPU越低端，其實(shí)就是CPU本身的缺陷越多。這也是可以解釋很多人的一個(gè)疑問(wèn)的原因：

很多人在討論為什么同一型號(hào)的CPU功耗不一樣，甚至還派生出了CPU有體質(zhì)的區(qū)別，讀懂上面的文章，你應(yīng)該會(huì)理解——在制造過(guò)程中缺陷是隨機(jī)的多種多樣的，因此即便是相同型號(hào)的CPU由于“壞掉”的部分有差異就會(huì)帶來(lái)“體質(zhì)”上的區(qū)別。CPU的銷售型號(hào)只是一個(gè)標(biāo)定CPU損壞程度的范圍標(biāo)識(shí)而已。

另外，很多人在購(gòu)買顯卡的時(shí)候已經(jīng)學(xué)會(huì)了問(wèn)一句這個(gè)顯卡支持不支持“光追”。其實(shí)在顯卡上，“光追”最終下沉到電路上的時(shí)候就是一組電路，也就是一組指令。但很少有人問(wèn)所購(gòu)買的CPU是不是支持AVX-512、是不是支持AV1硬解碼、是不是支持AES加速……原因則是CPU的這些指令功能對(duì)于普通用戶感覺不足。但是如果我們要拿到一個(gè)CPU的參數(shù)功能表，例如下面這張：

大多數(shù)用戶根本不知道這些密密麻麻的參數(shù)會(huì)對(duì)自己的系統(tǒng)體驗(yàn)造成多么大的影響。例如在不開啟一些功能的時(shí)候系統(tǒng)運(yùn)行是這樣的：

注意CPU占用率相當(dāng)平整平順。

但如果關(guān)閉了一些設(shè)置你會(huì)發(fā)現(xiàn)CPU的占用率立刻飆升：

但是，在普通用戶的感覺下，未必能很明確的得知為什么速度慢了，這種現(xiàn)象積累起來(lái)就導(dǎo)致用戶覺得電腦“一卡一卡”的。這樣也就成了很多用戶覺得自己的計(jì)算機(jī)慢的一個(gè)主要原因。

有的時(shí)候升級(jí)一個(gè)新的CPU，這個(gè)CPU的特性提供了某些功能的直接加速，用戶會(huì)覺得卡頓的現(xiàn)象得以緩解。但更多的情況下則是一個(gè)CPU提供了一些特性但又減少了一些特性，這就讓用戶覺得換了CPU但系統(tǒng)根本沒(méi)有明顯的速度提高。

出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象實(shí)際上就是用戶會(huì)不會(huì)讀CPU的特性表，以及會(huì)不會(huì)和自己的常用任務(wù)相匹配的技能缺失了。

同時(shí)，還有一個(gè)很重要的要點(diǎn)——現(xiàn)在是一個(gè)分水嶺時(shí)期。很多AI應(yīng)用開始逐步的由云端轉(zhuǎn)到本地運(yùn)行。最近幾個(gè)月iN給朋友的購(gòu)買建議其實(shí)都是在選擇帶有NPU的處理器。

原因則在于現(xiàn)在個(gè)人計(jì)算機(jī)上NPU的適配應(yīng)用還是不太普及，但在一些特殊的任務(wù)下NPU本身在適合的框架下已經(jīng)可以突出其存在意義了。

尤其是在一些小機(jī)器上，NPU的價(jià)值對(duì)于AI來(lái)說(shuō)遠(yuǎn)高于一塊中端顯卡的價(jià)值度。