今年初，Intel发布了Raptor Lake 13代酷睿移动版，包括HX、H、P、U四大系列。不过，其中有一个非常不起眼的型号，就是U300——它没有挂任何一个酷睿的品牌前缀。最近，U300系列终于现身了：GeekBench 5数据库里出现了一款宏碁的设备“Revo RB610”，处理器就是这款Intel U300。

U300规格十分奇特，它拥有1个大核心、4个小核心组成，也就是5核心6线程，三级缓存是8MB。频率部分大核心至，小核心频率是。集显是48EU单元，频率。U300的功耗伟15W，可配置功耗为12W、55W——整体规格比最低端的酷睿i3 1305U有所缩水。

(资料图片)

U300的规格定位更像是入门级PC产品采用的CPU。不过，我们更感兴趣的是它的核心配置为什么会是一大四小。这就我们想要讨论的，Intel为什么要做大小核设计？

从环形结构说起

处理器的结构（不是架构）经历了很多种变化，目前Intel采用的叫做环形总线结构，即Ring Bus。

早先的CPU因为只有单核心或者是双核心，所以直接连接不同CPU内的外围设备就可以，比如I/O、缓存等等。

但随着多核心CPU成为主流，这种连接关系就会显得越来越复杂，为了实现内部无阻的通讯，就必然会往复交叉连接。显然，这样复杂的连接方式会增加通讯时间，延续剧增会极大浪费CPU性能，势必要从结构上改变才能适应多核心时代。

Intel在2008年推出的Nehalem架构处理器，就采用了全新的环形总线结构，简单说就是将所有CPU的核心“挂在一个环”上，当然这个环上还有一些别的模块（比如GPU、I/O等等），核心之间的通讯就通过环形结构进行交流——延迟问题迎刃而解。

注意，环形总线结构其实是双环的，通俗点理解是一个顺时针环和一个逆时针环。各个模块一视同仁，通讯最长距离就是半个环形而已。而且，增加核心也非常简单，在环形结构上添加“核心节点”就够了。

听起来是不是很完美？在当时、以及很长的一段时间内，这个结构都极为有效，尤其是单核心性能表现极为优秀。等等，为什么我不说多核心呢？

环形结构增加CPU核心并不是无限制的，当需要更多核心的时候问题来了：即便是大家内部的通讯都只是半个环形的等距，但是随着核心数量的不断增加，环形的距离变长了（不是物理距离，仅为比喻）——延迟会相应增加。怎么办？

小核心堆叠一变四不是梦

Intel的CPU近年来都以单核心IPC性能为优势，多核心效能表现就没有单核心那么抢眼了。原因就在于在相等的环形总线中增加核心变得更为困难，延迟（核心、内存）问题无法解决。要知道13代酷睿处理器就已经做到了单环形结构的极致：12核心——当然，志强CPU曾经有过双环形结构产品（有兴趣以后聊聊这部分）。

要在普通消费级CPU上堆叠更多的核心，方法有很多，Intel该如何选择呢？这就是小核心设计了——在Atom基础上Intel进行了深度改进，如Gracemont效能核心的IPC性能已经超过了SkyLake架构核心（整数高、浮点略差），并且功耗依旧保持在很低的水平上。然后，同一个环形结构下，原本1个大核心的空间完全可以提供4个这种小核心的空间。

举个例子，一个CPU是10核心20线程，现在拿出2个大核心的占用，改成8个小核心，这样一下就变成了8（性能核，双线程）+8（能效核，单线程）=16核心24线程。因为这8个小核心的存在，多核心性能瞬间就提升了，简单又有效，而且功耗要远低于10核心20线程的“配置”。

当然，这也有一个巨大的难题，那就是调度问题：系统该如何判断哪些类型的命令交给性能核心执行，哪些命令要交给能效核心执行？在使用12代、13代酷睿CPU的电脑上，这个问题非常重要。Windows 10没有经过特殊的优化设计，这个问题就十分棘手，根本无法发挥这种异构设计的CPU性能，比如渲染工作，如果是12代、13代酷睿+Windows 10的配置，你会发现运行时小核心满载，大核心闲置。所以，这也是为什么Intel要和系统应用企业深度合作（也是Intel长久以来的优势），在Windows 11上就没有这个问题了。

回到开头，U300的设计明显只是应用在入门级桌面产品，以及部分定制设备上。如廉价PC（教育机、客户终端）使用（不包括工控机、软路由、广告机）。上有酷睿i3、i5性能向CPU、下有能耗向N系列CPU，留给U300的发挥空间并不多。不过，这种少大核心、多小核心的设计，可能未来会逐渐成为入门级产品的“标配”。