什麼是 Intel Alder Lake CPU？它們如何造福低功耗嵌入式運算？

什麼是 Alder Lake？

代號為 Alder Lake 的第 12 代 Intel® Core™ 處理器系列於 2021 年底發布，是 Intel 新型混合核心架構的首個重要里程碑。該處理器代表著 Intel CPU 架構的重大進展。Alder Lake 處理器以其創新的混合架構為特點，將高效能核心與節能核心結合在同一晶片中。這種突破性的方法旨在優化各種工作負載的效能和能源效率，滿足高需求任務和節能應用程式的需求。

Alder Lake CPU 採用 Intel 先進的 10 奈米增強型 SuperFin 製程技術製造，有望在效能、效率和多功能性方面實現顯著提升。支援 DDR4/DDR5 記憶體、PCIe 5.0 和 LGA 1700 插槽；Alder Lake 處理器有望為從單板電腦 (SBC) 到筆記型電腦、桌上型電腦，甚至伺服器等各種運算設備提供增強的功能。

什麼是混合核心架構，它為何特別？

Intel Alder Lake 處理器中的混合核心架構將兩種 CPU 核心結合在同一晶片中：效能核心 (P-cores) 和效率核心 (E-cores)。混合架構根據工作負載需求和電源效率考量，動態管理 P 核心和 E 核心之間的任務分配。這種動態擴展確保了在各種使用情境下的最佳效能和電源效率，不僅為使用者提供了高效能運算，還提供了更好的操作溫度、更長的電池續航力等。此外，Intel 的 Alder Lake 晶片還與某些作業系統和軟體應用程式協同合作，以優化此混合架構，進一步提升整體系統效能。

P 和 E 核心：

效能核心 (P-cores)：

專為高效能運算任務而設計，例如遊戲、影片編輯和繁重多工處理。
針對單執行緒效能進行優化，提供高時脈速度和強大的 IPC（每週期指令數）效能。
與效率核心相比，具有更大的快取記憶體和更多執行單元。
當系統需要最大效能時啟動核心，確保要求苛刻的應用程式和任務順暢執行。

效率核心 (E-cores)：

專注於能源效率，非常適合輕量任務、背景處理和閒置狀態。
以較低頻率運行，與效能核心相比，功耗顯著降低，使其成為延長行動裝置電池續航力並降低桌上型電腦功耗的理想選擇。
旨在處理背景任務，例如電子郵件同步、網頁瀏覽和系統維護，所有這些都以最低功耗運行。
在輕量工作負載或閒置期間啟動核心，使系統能夠節省能源而不會犧牲響應能力。

什麼是 Alder Lake-N 以及為什麼需要效率核心？

歷史上，Intel 使用「N」字尾來表示專為筆記型電腦或行動裝置設計的低功耗或超低功耗處理器。這些處理器通常優先考慮能源效率，同時為運算任務提供足夠的效能。然而，如果 Alder Lake CPU 獨特的原因是其混合架構；那麼 Intel 為什麼要提供只有效率核心的「-N」系列呢？

為了回答這個問題，我們需要仔細研究效率核心本身。首先我們需要知道的是，效率核心也算是一種效能核心，它具有 6MB 的智慧快取記憶體。Intel 的效率核心，以前稱為「Grace Mont」，本質上是第四代 Atom 晶片，只是沒有效能核心提供的超執行緒功能（一種允許每個實體核心作為兩個虛擬核心運作的功能）。總體而言，E 核心仍能以最高效率提供出色的效能；根據 Intel 的說法，「它是世界上最高效的 X86 核心，並且仍然比 Intel 迄今為止最廣泛的架構提供更多的每時脈指令數。」這就是為什麼 Intel 可以自信地在 Alder Lake 系列中擁有「-N」系列，用於優先考慮效率和功耗並仍能提供可靠效能的特定用例。

圖片來源：Intel

為什麼選擇 N97？ (N97 vs Pentium 7505)

要真正了解 Alder Lake e 核心的威力，我們可以深入了解 Intel N97 (Alder Lake - N) 並將其與第 11 代 Intel Pentium 7505 (Tiger Lake –U) 進行比較。此比較將幫助我們分析 E 核心的真正能力，因為這兩種處理器有很多共同點，但仍有許多不同的優勢和劣勢。

Intel Pentium 7505 是第 11 代 Tiger Lake –U 處理器，它以支援 64GB 記憶體、最高速度達 3.5 GHz，以及仍保持 15W 的合理 TDP 等顯著特性而聞名。從紙面上看，Pentium 7505 的大部分規格確實看起來比 N97 更好，但 N97 仍然更優越。

效能差異

	Alder Lake (N97)	Tiger Lake (Pentium 7505)
CPU 規格
製程	10 奈米 SuperFin	10 奈米
核心數	4	2
處理器基礎頻率	2.00 GHz	2.00 GHz
突發頻率	3.40 GHz	3.50 GHz
L2 快取記憶體	4.00 MB	-
L3 快取記憶體	6.00 MB	4.00 MB
TDP	12W	15W
記憶體規格：
最大記憶體容量	16GB	64GB
記憶體類型	DDR5-4800	LPDDR4-3733
顯示卡規格
GPU 頻率	1.20 GHz	0.30 GHz
最大 GPU 記憶體	8GB	32GB
最大顯示器數量	3	4

從以上數據我們可以注意到，7505 確實具有更快的頻率、超執行緒，並支援更大的記憶體容量。然而，N97 仍然具有更好的效能，因為它支援更新的記憶體類型 (DDR5) 並具有較低的功耗。這兩個功能是 N97 成為卓越處理器的關鍵原因。此外，它如何優化低功耗同時有效處理背景任務和工作負載，這正是它真正「更智慧」的 CPU。與 Skylake 等較舊的核心相比，N97 提供了：

提高每時脈指令數 (IPC)：這表示處理器可以在相同的時脈週期內執行更多指令，從而提高每瓦效能。
改進分支預測：處理器可以更好地預測可能採用的程式碼路徑，減少浪費的週期並提高效能。
增強向量指令：這些指令可以同時處理多個資料元素，加速影像和視訊處理等任務。

兩款處理器的整體基準分數旗鼓相當。然而，在斷定兩款處理器具有相同性能之前，需要考慮許多因素。就工作負載管理而言，N97 明顯更智慧，支援更快的記憶體 (DDR5)，具有更低的 TDP，最後，它的價格比 7505 便宜 34% (Intel)。考慮到這些處理器的整體用例，這些用例是具有散熱和預算限制的特定應用程式，N97 遠遠優於其他產品。

Intel i3-N305 介紹

Intel Core i3 – N305 是第 12 代 Alder Lake – N 系列的另一款處理器。這款處理器仍然具備獨特的 Alder Lake – N 屬性，例如低功耗和效率核心，但它在提供 Core i3 性能的同時，也具備這些屬性。

	Alder Lake (i3-N305)	Alder Lake (N97)
CPU 規格
微影	Intel 7nm	10 nm SuperFIn
核心數	8	4
處理器基礎頻率	1.80GHz	2.00 GHz
突發頻率	3.80 GHz	3.40 GHz
L2 快取記憶體	8.00 MB	4.00 MB
L3 快取記憶體	6.00 MB	6.00 MB
TDP	15W	12W
記憶體規格：
最大記憶體大小	16GB	16GB
記憶體類型	DDR5-4800	DDR5-4800
記憶體頻寬	76.8 GB/s	38.4 GB/s

與 N97 及其前身 N300 相比，Core i3-N305 的高效核心數量翻倍。i3-N305 採用 8 個 Alder Lake-N 高效核心，專為低功耗設計，同時有效處理背景任務和工作負載。該處理器優先考慮效率而非原始功率，與舊款 i3 架構相比，提供更高的 IPC（每時鐘週期指令數）和改進的分支預測，從而最大化每瓦性能。

i3-N305 的優點

8 個高效核心 (Alder Lake-N)：核心數量加倍，顯著提升工作負載效能。
更高的突發頻率 (3.80 GHz)：有助於提高響應速度和更快完成任務。
改進的 Intel 7 奈米製程：與 N97 類似，提供更高的電晶體密度和更低的功耗。
支援 DDR5 記憶體：根據配置，與 N97 相比，為各種任務提供更多記憶體頻寬。
無風扇設計：低功耗允許無風扇選項，使其在工業環境中可靠地用於堅固設計。

低功耗

最後，為了真正了解 N97 等 Alder Lake –N 處理器的用例，讓我們專注於其最大的功能；它的低功耗。Intel N97 的低功耗由於幾個關鍵原因而至關重要且重要，尤其是在考慮其預期用途時：

實現輕薄硬體設計：低功耗使 N97 能夠更涼爽地運行，在許多情況下無需笨重的冷卻風扇。這使得能夠創建時尚、輕薄的設備，具有改進的便攜性和耐用性。
延長電池壽命：降低功耗直接轉化為更長的電池壽命。這對於優先考慮移動性並需要其設備持續更長時間的使用者至關重要。
無風扇設計：對於優先考慮靜音操作和耐用性的設備，N97 的低功耗促進了無風扇設計。這消除了裝置內部對風扇的需求，使裝置在工業環境中更加堅固。
改進的熱管理：較低的發熱量意味著較少的散熱需求，簡化了設備機箱內的熱管理。這有助於提高設備的可靠性並可能延長使用壽命。

因此，N97 的低功耗不僅僅是一個技術細節，它是實現其核心功能並滿足智慧高效能的基本設計原則。

CT-DAL01

最新的 CT-DAL01 是一款緊湊型 3.5 吋單板電腦 (SBC)，採用 Intel 第 12 代 Alder Lake-N 處理器的尖端技術。這款先進的電路板利用了 Intel 的創新架構，採用第 12 代 N97 和 Core i3-N305。這款微型工業級 SBC 與 M.2 插槽和重要的 DDR5 相容，以滿足邊緣 AI 任務的嚴苛要求。結合 Intel 和 Premio 的行業領導地位，CT-DAL01 將計算性能、效率和耐用性應用於堅固的邊緣。