Amd i intel otvaraju prednju grafiku u borbi za procesore

U nizu nedavnih najava, Intel i AMD zasebno su predstavili nekoliko važnih promjena u arhitekturi svojih x86 procesora, koji obećavaju transformirati način na koji će se x86 procesori koristiti u sljedećih nekoliko godina.

Prošli je tjedan AMD najavio novu arhitekturu memorije koja ima za cilj približiti računarstvo CPU-a i GPU-a. Intel je otkrio novi naglasak na poboljšanju svog položaja u tradicionalnijoj PC grafici. Jučer je Intel najavio potpuno novu verziju mikroarhitekture za svoju seriju procesora Atom, onaj koji bi trebao činiti te čipove mnogo snažnijim i potencijalno zatvoriti jaz između Atoma i tvrtke više mainstream Core procesora.

AMD-ova nova arhitektura memorije

Najava AMD-a o onome što naziva heterogeni uniformni pristup memoriji (hUMA) nije veliko iznenađenje, jer tvrtka već dugo govori o arhitekturi heterogenih sustava (HSA).

Koncept je prilično jednostavan. Čak i u čipu koji ima i CPU i grafičku obradu (GPU) na istom matricu, kao i u AMD-ovim ubrzanim procesnim jedinicama (APU-ima), memorija koju koriste CPU i grafika ostala je u zasebnim bazenima. Iako postoji fizički ista memorija, CPU i GPU koriste različite pokazivače na memoriju. Da bi se koristio GPU za računanje, program mora kopirati podatke iz dijela memorije koji CPU koristi u dio koji koristi grafika, izvršiti izračunavanje i kopirati ga natrag. Za sve to treba vremena. S pravim objedinjenim memorijskim sustavom koji uključuje grafiku, ovo neće biti potrebno.

AMD ovo nastavlja kao dio HSA fondacije koja uključuje ARM, Qualcomm, Samsung, Texas Instruments, MediaTek i Imagination. Konkretno, ovaj pristup koristi softversko vrijeme izvođenja poznato kao HSAIL i skup sučelja za aplikacije koje ubrzavaju HSA.

AMD je ovaj tjedan detaljno objasnio kako u svojoj hUMA arhitekturi CPU i GPU mogu dinamički rasporediti memoriju iz čitavog memorijskog prostora i koristiti to zajedno s istom shemom virtualnog adresiranja. Memorija će biti dvosmjerna koherentna, tako da će svako ažuriranje memorije koju čine CPU ili GPU vidjeti drugi elementi obrade. GPU će sada podržavati memoriju koja može pretraživati ​​stranice, s virtualnim stranicama, tako da može raditi s većim skupovima podataka (način na koji trenutačno rade CPU-i). Ideja je da CPU i GPU mogu učinkovitije raditi zajedno. AMD je rekao da će programeri moći pisati programe ubrzane HSA koristeći standardne programske jezike kao što su Python, C ++ i Java.

AMD nije jedina tvrtka koja heterogene računarine smatra važnima, a HSA Foundation ima i svoje konkurente. Nvidia je veliki pobornik onoga što je koristio za pozivanje GP-GPU-a, gurajući svoje CUDA API-je i obećavajući da će buduća verzija grafičkih procesora podržavati jedinstvenu memoriju. Nekoliko velikih softverskih platformi imaju svoje alternative: Microsoftova proširenja DirectCompute na DirectX za računalno GP-GPU i Googleovo Renderscript API za heterogeno računanje. Možda je najvažnije da Khronos Group, industrijski konzorcij, promovira OpenCL standard.

Veliko je pitanje koji će od ovih standarda privući programere. AMD-ov prvi procesor koji će podržati hUMA bit će njegov Kaveri procesor, koji će biti isporučen do kraja 2013. (iako vjerojatno u sustavima neće biti početkom sljedeće godine). AMD također nudi APU za PlayStation 4, a naširoko se šuška da APU isporučuje i za Xbox sljedeće generacije. Zvuči vjerovatno da bi i ostali članovi HSA fondacije mogli koristiti hUMA arhitekturu, ali još nitko nije najavio takav dizajn. Zajedno, to bi moglo biti dovoljno za stvaranje kritične mase za programere i za alate, a ako je tako, to bi moglo biti vrlo važno.

Intel je udvostručio grafiku za Haswell

Krajem prošloga tjedna Intel je otkrio više detalja o svom narednom procesoru četvrte generacije Core, 22 nm proizvodu poznatom kao Haswell. Intel je ranije objavio niz novih značajki za Haswell, uključujući nove AVX2 upute za rad s većim cijelim vektorima i spojene upute za množenje i dodavanje (FMA) za pomičnu točku. To su stvari koje krajnji korisnici vjerojatno neće vidjeti, osim u smislu poboljšanih performansi pri prilično specijaliziranim radnim opterećenjima.

Ono što je najzanimljivije u novoj najavi jest fokus na grafiku, područje u kojem su konkurenti AMD i Nvidia sigurno imali prednost.

No, Intel poduzima velike korake s Haswell procesorima. Intel je odavno rekao da će dodati više grafike u matricu za neke modele Haswella, uključujući verziju visokog cenovnog ranga poznatu kao GT3. Učinkovito, ovo su samo dodatne grafičke jedinice s uputama, iznad iznosa u trenutnim Ivy Bridge procesorima. To je samo po sebi velika promjena s obzirom na to da je Intel u svojim proizvodima uglavnom posvetio više prostora za prostor CPU-u, dok su AMD-ovi konkurentski APU-i posvetili više prostora za grafiku.

No, Intel je nedavno pokazao još jednu varijantu, ono što naziva GT3e grafika, koja dodaje drugi matričar sa 128 MB ugrađene DRAM-e paketu koji sadrži Haswell matricu, a dizajniran je za ubrzanje grafičkih performansi. Prošli tjedan Intel je objavio da će se brže verzije GT3 grafike od sada zvati Iris, a one s ugrađenim DRAM-om nazvat će se Iris Pro, jer se Intel nada da će dobiti neke prednosti marke u odnosu na nove razine grafike.

Konkretno, Haswell linija bit će segmentirana s verzijama s malom količinom grafike (GT1) pod nazivom HD Graphics; s grafikom GT2 (ekvivalentnom vrhunskom liniji Ivy Bridge) pod nazivom HD Graphics 4200 do 4600, ovisno o brzini; s GT3 grafikom, ali radi na 15 W, što se zove HD Graphics 5000; oni dijelovi s GT3 grafikom koji rade na 28 W i više sada će se zvati Intel Iris Graphics 5100; i one s GT3e grafikom i ugrađenom grafikom pod nazivom Iris Pro 5200. (Intel nikad nije bio naziv za jednostavnost imenovanja.)

Intelovi brojevi dijelova i dalje su komplicirani, ali imajte na umu da dio dijela koji počinje s 4 označava Haswell, dok onaj koji počinje s 3 označava Ivy Bridge. Tvrtka koristi MQ za označavanje standardnih dijelova prijenosnih računala GT3, a HQ za dijelove koji imaju ugrađenu DRAM.

Kao dio najave, Intel je podijelio brojeve performansi za nove dijelove, pokazujući značajno poboljšanje performansi u usporedbi s postojećim procesorima tvrtke. Intel je pokazao brojeve koji sugeriraju performanse Ultrabooka do 1, 5 puta više od prethodne generacije s približno jednakom potrošnjom energije (i dvostruko bolje performanse s čipom veće snage, usmjerenim na malo veća prijenosna računala, onima s 14-inčnim i većim ekranima), dvostruko grafički performanse na tradicionalnim prijenosnim računalima i gotovo tri puta veću izvedbu na stolnim sustavima.

Intel kaže da su nove grafike Iris i Iris Pro uporedive s diskretnim GPU-ima, a to je velika stvar. (Kao i uvijek, uzimam sve brojeve performansi s zrnom soli dok stvarno ne mogu testirati proizvode.) Siguran sam da će i dalje biti mnogo diskretnijih grafičkih dijelova stolnih računala AMD i Nvidia s višim performansama za aplikacije i igre i radne stanice, ali ti dijelovi obično troše mnogo energije. Na prijenosnim računalima pune veličine na kojima je omotnica mnogo manja, grafika na mrtvoj koži je važnija, ali još uvijek je postojalo veliko tržište diskretne grafike. Čini se da Intel cilja to tržište. Ultrabooks i druge tanke bilježnice obično nisu imali potrebnu snagu za pokretanje diskretne grafike, tako da je poboljšana on-die grafika sigurno dobrodošla.

Intelova nova Atom Microarchitecture

U mnogočemu, najveća najava Intela odnosila se na njegovu arhitekturu male snage koja je namijenjena zamjeni arhitekture koja se koristi u trenutnoj arhitekturi tvrtke Atom. Obitelj Atom uglavnom je poznata po tome što se koristi u mobilnim uređajima, poput tableta i u manjoj mjeri na nekoliko pametnih telefona. Nova arhitektura, poznata kao Silvermont, također je usmjerena na raznovrsne podatkovne centre i ugrađena tržišta.

Arhitektura predstavlja veliku promjenu. Umjesto pogonskog izvršnog motora koji se koristio u prethodnim verzijama Atom arhitekture, uključujući arhitekturu Saltwell koja se koristi u trenutnim firmama 32nm Atom verzije, Silvermont dodaje motor za izvršenje izvan narudžbe, kao što se koristi u Intelovim procesorima Core i Xeon., Ovo bi trebalo značajno poboljšati obradu aplikacija s jednim navojem. Nudi novu arhitekturu tkanine sustava, dizajniranu za razmjenu do osam jezgara (najvjerojatnije za aplikacije poput mikro poslužitelja). Konačno, dodaje se nove upute (kako bi ih izjednačio s onima koje se koriste u Westmere verziji Core procesora), te nove tehnologije za sigurnost i virtualizaciju.

Nova arhitektura ima modularni dizajn temeljen na modulima koji sadrže dvije jezgre, 1 MB zajedničke L2 predmemorije (vrlo mala latencija, velika propusnost) i posvećeno sučelje od točke do točke za SoC tkaninu. Napominjemo da ovo zamjenjuje koncept višeslojne navoje koji Intel snažno promovira, a zapravo zvuči pomalo kao modularni pristup AMD-a koji se koristi u njegovom trenutnom stolnom i poslužiteljskom čipu. (Intel je, međutim, otišao sa svog načina da objasni da to nije ista stvar; AMD-ovi moduli dijele više stvari uključujući i plutajuću točku.) Moduli se mogu kombinirati tako da uključuju do osam jezgara.

U pogledu potrošnje energije, Intel kaže da nova arhitektura omogućava širi raspon dinamičkog napajanja i omogućuje svakoj jezgri vlastiti neovisni sustav upravljanja frekvencijama i napajanjem, omogućujući tako svaki pomak prema gore i dolje u izvedbi i smanjenju snage. (Za razliku od mobilnih procesora, ovo je više poput onoga što Qualcomm koristi sa svojim Krait jezgrama nego standardnije kombinacije ARM big.LITTLE.) Također je dizajnirano s poboljšanim upravljanjem napajanjem i bržim ulaskom i izlaskom iz stanja pripravnosti, značajkama koje su posebno važne na tržištu mobilnih uređaja.

Iz tvrtke kažu da može bolje prilagoditi snagu između jezgre CPU-a i drugih elemenata poput grafike, omogućavajući sofisticiraniju primjenu načina snimanja.

Općenito, Intel kaže da bi nova arhitektura i prelazak na 22nm proces tvrtke FinFet SoC trebali omogućiti čipove koji nude do tri puta veće performanse ili pet puta nižu snagu od trenutnih Atom čipova. Općenito, Intel je rekao kako njegova "učinkovita" dvojezgrena jezgra može nadmašiti neučinkovit trenutni četverojezgreni procesor pod ograničenjima snage. (Opet, kao i uvijek, pričekat ću da proizvodi prosude.)

Kao i trenutna linija Atoma, Silvermont će se arhitektura vjerojatno koristiti u raznim procesorima, u rasponu od onih usmjerenih na mobilne uređaje do većih sustava. Oni bi trebali uključivati ​​Avoton, usmjeren na mikro poslužitelje, Rangely usmjeren na mrežne uređaje, Merrifield usmjeren na pametne telefone i Bay Trail usmjeren na tablete i kabriolete. Od njih, najviše očekivana je 22nm Bay Trail platforma, za koju Intel očekuje da će na tržište stići na vrijeme kako bi tableti bili dostupni do blagdana, a uskoro će biti objavljeno više detalja.

Sve u svemu, Silvermont arhitektura zvuči kao veliki iskorak od postojeće Atom arhitekture, a posebno me zaintrigira vidjeti kako Bay Trail, temeljen na ovoj arhitekturi, zapravo izvodi. Do danas je postojao značajan jaz u performansama između najnižeg dijela Core i vrhunskog Atoma, ali ova arhitektura izgleda kao da bi stvarno mogla zatvoriti jaz.

Zaključak: Grafika i moć definiraju konkurenciju

Svaki glavni procesor koji danas vidite - bilo da je to Intel ili AMD čip namijenjen stolnim ili prijenosnim računalima ili čip baziran na ARM-u usmjeren na pametne telefone i tablete - ima više jezgara CPU-a, obično više jezgara GPU-a (osim čipova na poslužitelju) i sve vrste druga specijalizirana logika, za stvari kao što su obrada slike, kodiranje i dekodiranje video zapisa i rukovanje enkripcijom.

Kako se proces čipa smanjuje, na jedan čip može biti uključeno više tranzistora. No koje značajke integriranja (i kako ih integrirati) ostaju ključni diferencijator među dobavljačima čipova, kao i specifičan dizajn i mikroarhitektura samih čipova.

Ove najave pokazuju kompromise koji čine Intel i AMD, a to bi trebalo imati ogromne posljedice na računarstvo u sljedećih nekoliko godina.

Za stolna i prijenosna računala Intel izgleda kao da ne pokušava dohvatiti AMD s ugrađenim grafičkim performansama dodavanjem više izvedbenih jedinica, već i pokušava naprijed sa značajkama kao što je ugrađeni DRAM koristeći prednost svoje procesne tehnologije voditi. AMD također neće mirno sjediti sa svojom grafikom, pa bi trebao napraviti zanimljiv spoj. U međuvremenu, AMD se snažno trudi da integrira značajke grafike i CPU-a, što bi moglo rezultirati novim načinom programiranja; to traje dulje, ali može se pokazati da je nevjerojatno važno.

Bitka između AMD-ovog Kaverija i Intelovog Haswella stoga bi mogla biti zanimljivija od konkurencije Intel-AMD posljednjih nekoliko godina. Haswell će sigurno biti prvi. (Očekujem da ću vidjeti sustave ovog ljeta, u odnosu na početak sljedeće godine za Kaveri.) Ponovo, to je uglavnom za glavna računala i prijenosna računala. Igrači i korisnici radnih stanica nesumnjivo će htjeti upariti bilo čip s diskretnim grafičkim rješenjima bilo AMD-a ili Nvidia.

Za tablete i potencijalno telefone pristup, heterogeni sustav arhitekture koji AMD i drugi teže je mogao postati još važniji, premda će opet trebati neko vrijeme da se vide da li aplikacije to zaista i koriste. Intelova nova arhitektura trebala bi je učiniti konkurentnijom u ovom prostoru. To doista izgleda kao veliki korak naprijed, ali i njegovi će se konkurenti stalno kretati.

Pomalo me zanima hoće li stvari poput platforme Bay Trail za Atom sa Silvermonta doista teći dovoljno brzo da bi se počele pojavljivati ​​u većim uobičajenim prijenosnicima ili čak na stolnim računalima. Već današnji tableti temeljeni na Atomu rade dobro Windows, a s poboljšanjima bi to moglo biti dovoljno većini glavnih korisnika, čak i ako zaostaje za performansama Haswella ili Kaverija (ili Intelovog trenutnog Sandy Bridgea i AMD-ovog trenutnog Richmonda, za to. stvar).

Trebalo bi to učiniti za uzbudljivo natjecanje u godini koja je pred nama.