Intelovi detalji skylakea pokazuju kako se računanje promijenilo

Proizvođač procesora na ovom je Intelovom forumu za razvojne programe prvi put otkrio detalje o unutarnjem djelovanju svoje mikroarhitekture Skylake koja se prodaje kao Core procesori šeste generacije.

Skylake se tek počinje emitirati - otključane "K" verzije usmjerene na overklokere objavljene su na Gamesconu prije nekoliko tjedana, ali izgleda da je glavno predstavljanje širokog asortimana čipova postavljeno za 1. rujna. Kao rezultat toga, Intel nije imao Nismo javno raspravljali o detaljima kojih će se konkretnih dijelova otkriti, osim što ne sugeriramo da će to biti vrlo širok raspon proizvoda.

Zapravo, to je bila najveća točka koju je Julius Mandelblat, viši principijelni inženjer i voditelj Skylake-a, pokušavao ukazati na opis arhitekture na forumu. Napomenuo je da je, kada je tim započeo raditi na projektu prije pet godina, plan bio stvoriti tradicionalnu arhitekturu klijenta, obuhvaćajući raspon od tada nazvanih "tankih i laganih" prijenosnih računala do stolnih računala, raspona snage oko 3X, Zatim je uslijedio poticaj za ultrabooks, koji je još tanji, prije još manjih prijenosnih računala i tableta. Konačni proizvod mora podržavati raspon snage od 20X, počevši od 4, 5 vata (za seriju M, koja se koristi u bez ventilatorima prijenosna računala, tablete i 2 u 1) do 91 vata u osnovnoj konfiguraciji gornje K radne površine proizvodi.

Ulazak u nove faktore oblika zahtijevao je veliki fokus na energetsku učinkovitost, rekao je Mandelblat. Dakle, konačni System-on-chip (SoC) mogao bi koristiti 40 do 60 posto manje energije za stvari poput reprodukcije videa i konferencija, kao i neaktivne snage, a također proširiti IO skup čipa za podršku novih uređaja - posebno dodavanje slike jedan procesor.

Jedna stvar koju je Mandelblat pojasnio u komentarima nakon prezentacije bila je da je fokus bio na performansama po vatu, a ne na sirovoj izvedbi. Kad sam ga pitao o relativno malom povećanju performansi koje je zabilježeno za Skylake K seriju u odnosu na ranije serije Haswell, viši menadžer tržišta platforme Patrick Casselman rekao je da danas ne bismo trebali donositi presudu. "Pričekajte dok ne vidite mobilne proizvode", rekao je, sugerirajući da ćemo tamo vidjeti mnogo bolje performanse. Nakon prezentacije, Mandelblat je rekao da će se za postizanje velikog poboljšanja performansi na dijelovima radne površine potrebno usredotočiti na to, s potrebnim različitim promjenama sustava, napomenuvši da sada ne postoji niti jedno usko grlo, već uravnoteženi rad.

Ima smisla da se Intel usredotoči na stvaranje dijelova za vrlo širok raspon uređaja, a ne na čiste performanse na radnoj površini, ali to je velika promjena od mjesta na koji je ne tako davno bio usmjeren dizajn mikroprocesora.

U izlaganju Mandelblat je detaljnije prošao dizajn mikroarhitekture prikazujući osnovni dijagram promjena u arhitekturi (prikazano na vrhu ovog posta), premda je napomenuo da nije svaki dio utemeljen na Skylakeu sve ove značajke, Najveće izmjene uključivale su poboljšanu međusobnu povezanost između CPU jezgara, integrirani procesor signala slike (ISP) za podršku kamere, poboljšane grafike, neke nove sigurnosne značajke i više usredotočenosti na omogućavanje overclockinga.

Za tradicionalne x86 CPU jezgre (koje je nazvao IA jezgre), Mandelblat je rekao da je jedna od velikih promjena "prilagodljivost" s različitim jezgrama konfiguracijama za poslužitelje u usporedbi s klijentima, rekavši da mnoge značajke poslužitelja ne koriste klijentu. Na strani klijenta jezgre uključuju poboljšani prednji kraj s poboljšanim predviđanjem grana, dubljim međuspremnicima izvanrednih narudžbi, poboljšanim jedinicama izvršenja i poboljšanim memorijskim podsustavom koji jezgri omogućuje dobivanje veće propusnosti iz memorijskih predmemorija.

Ono što se posebno istaknulo je povećana optimizacija snage, s više mogućnosti za isključivanje dijelova procesora kad se ne koriste - posebno AVX proširenja - i poseban fokus na mogućnost reprodukcije video i multimedije s mnogo manje snage, Kazao je da je došlo do velikog poboljšanja u praznoj potrošnji energije.

Izvan jezgara proizvod uključuje nova rješenja za predmemoriju i memoriju. Napomenuo je da je otkad je uvedena prstenasta arhitektura prije nekoliko godina, velika promjena to što se sada veći dio propusne širine troši na stvari izvan jezgara, osobito uključujući grafički podsustav. To ima novu ugrađenu DRAM arhitekturu predmemorije (obično se koristi u verzijama s Iris Pro grafikom) koja se sada može koristiti kao memorija na strani memorije. Arhitektura je sada dizajnirana tako da stvari poput obrade prikaza i slike signala mogu pružiti dosljedniju kvalitetu usluge.

"Ovaj se projekt uvelike odnosio na snagu", rekao je Mandelblat, napominjući kako mikroarhitektura uključuje optimizaciju snage u svaki blok i međusobno povezivanje. Na primjer, razlučivost zaslona mogla bi se povećati za 60 posto uz samo 20-postotno povećanje snage, omogućujući tako bolju upotrebu zaslona visoke rezolucije. Ako uštedite snagu u jednom dijelu matrice, možete ga koristiti u drugom. To bi stvorilo posebnu razliku u performansama kod dizajna bez ventilatora, pri čemu manja snaga u dijelovima čipa koji se ne koriste omogućava više energije za CPU ili grafičke jezgre.

Jedna od najvećih promjena je uključivanje procesora slikovnih signala i podrška za kamere izravno unutar samog SoC-a, umjesto da se oslanjaju na zasebni ISP čip. Iako je ovo uobičajeno kod velikog broja mobilnih procesora, Intel je ovo prvi put da je integrirao proces. To je potrebno za manje faktore oblika, rekao je Mandelblat, jer eliminira dodatni procesor kamere, rezultira smanjenjem troškova materijala i omogućava bolju optimizaciju snage jer sustav može upravljati zajedno s ostalim funkcijama.

Skylake može podržati do četiri kamere - dvije istodobno - omogućujući samostalne i okrenute kamere s do 13 MP senzorima. Može podržavati značajke poput videozapisa 1080p pri 60 sličica u sekundi ili 2.160 (4K) videozapisa pri 30 sličica u sekundi, kao i osmjeha, snimanja, snimanja i snimanja pune razlučivosti tijekom snimanja videozapisa. To bi trebalo biti dobro za tržište tableta, ali imajte na umu da vrhunski mobilni procesori sada mogu podržati kamere čak i veće razlučivosti.

Ostale promjene uključuju brojna poboljšanja sigurnosti. Glavni među njima su Software Guard Extensions (SGX), skup uputa za aplikaciju za pokretanje pouzdanog izvršnog okruženja poznatog kao enklava. To omogućuje aplikaciji da čuva tajnu - bilo kodova ili podataka - od ostatka procesora, na taj način sprečavajući mnoge napade temeljene na hardveru. Arhitektura također ima značajku nazvanu Memory Protection Extensions (MPX) koja testira memorijsku granicu prije pristupa i tako osigurava da pristup spada u memoriju dodijeljenu procesu, eliminirajući jedan od češćih vrsta napada.

Ostale promjene uključuju veću potrošnju energije u čipsetu i podršku za PCI Express 3.0, više IO fokusa (posebno za mobilne verzije) i više IO velike brzine. Tu su također poboljšani zvuk i integrirano čvorište senzora.

Čip je dizajniran tako da omogućava overklokiranje, kao što se vidi u K inačicama, s tim da podržava do 83 koraka u koracima od 100MHz, s teoretskim maksimumom od 8, 3GHz (i već neke demonstracije na 7GHz s hlađenjem tekućim dušikom).

U zasebnoj prezentaciji Skylake grafike David Blythe, Intelov suradnik i direktor grafičke arhitekture, razgovarao je o tome što Intel naziva svojim grafičkim podsustavom Gen9.

Govorio je o tome kako su se tijekom posljednjih šest godina dizajna Core, grafičke performanse dramatično povećale od podrške do 10 izvršnih jedinica (EU-a) sa 43 gigaflopa performansi na originalnim jezgrama Core do 48 izvršnih jedinica i 768 gigaflops na najvišoj kraj čipsa Broadwell. Prema Skylakeu, rekao je, potreban je još jedan skok, koji omogućuje do 72 EU-a i 1152 gigaflopa. (Napominjemo da Intel obično nudi različite verzije s različitim količinama grafike.) Rekao je da je ukupna učinkovitost grafike u tom razdoblju veća od 100 puta na temelju rezultata 3DMark-a.

Pored samo više EU-a, postoje i poboljšanja različitih načina na koje se koriste, pojedinačno i kao "kriške" - postavlja do 24 EU-a. Postojat će različite verzije s različitim brojem EU-a. Konkretno, GT2 će koristiti jednu krišku (a time i 24 EU), GT3 će koristiti dvije kriške (48EU), a novi GT4 tri (72 EU). Blythe je rekao da ima velikih povećanja protoka po krišku, kao i više kriški na gornjem kraju, uz mogućnost smanjenja veličine na donjem kraju.

Skylake također podržava novije API-je, uključujući Microsoft DirectX 12, Open CL 2.0 i Open GL 4.4. Poboljšane su i medijske mogućnosti, uz podršku za HEVC, VP8 i MJPEG video, novi način brzog sinkroniziranja videa za aplikacije u stvarnom vremenu male snage kao što su video konferencije i nove mogućnosti RAW snimanja.