Video: Intel 2nd Generation Intel Xeon Scalable Processors (Cascade Lake) (Oktober 2024)
På sitt Intel Developer Forum denne uken røpet prosessorprodusenten først detaljer om den indre virkningen av Skylake-mikroarkitekturen, som blir solgt som sjette generasjons Core-prosessorer.
Skylake er akkurat i ferd med å rulle ut - de ulåste "K" -versjonene rettet mot overklokkere ble kunngjort på Gamescon for et par uker siden, men hovedlanseringen av det brede spekteret ser nå ut til å være 1. september. Som et resultat har Intel ikke har ikke diskutert detaljene om hvilke spesifikke deler det vil bli avduket, annet enn å antyde at det vil være et veldig bredt spekter av produkter.
Det var faktisk det største poenget som Julius Mandelblat, senior-prinsippingeniør og Skylake-lederen, prøvde å komme med på å beskrive arkitekturen på forumet. Han bemerket at da teamet begynte å jobbe med prosjektet for fem år siden, var planen å lage en tradisjonell klientarkitektur, og spente rekkevidden fra det som da ble kalt "tynne og lette" bærbare datamaskiner til stasjonære maskiner, et område på omtrent 3X i strømbehov. Så kom push for ultrabooks, som er enda tynnere, før enda bærbare datamaskiner og nettbrett med lavere strøm. Det endelige produktet må støtte en rekkevidde på 20X i kraft, og starter på 4, 5 watt (for M-serien, brukt i vifteløse bærbare PC-er, nettbrett og 2-i-1-er) opp til 91 watt i basekonfigurasjonen på det øverste K-skrivebordet Produkter.
Å komme inn i nye formfaktorer krevde stort fokus på energieffektivitet, sa Mandelblat. Så den endelige System-on-chip (SoC) kan bruke 40 til 60 prosent mindre strøm på ting som videoavspilling og konferanser, samt tomgangskraft, og også utvide IO-brikkesettet til å støtte de nye enhetene - spesielt å legge til et bilde enkelt prosessor.
En ting Mandelblat gjorde klart i kommentarer etter presentasjonen var at fokuset var på ytelse per watt, ikke rå ytelse. Da jeg spurte ham om den relativt lille ytelsesøkningen som er rapportert for Skylake K-serien sammenlignet med tidligere Haswell-serier, sa markedssjef for seniorplattform Patrick Casselman at vi ikke skulle gi dom i dag. "Vent til du ser mobilproduktene, " sa han og antydet at vi vil se mye bedre ytelse der. Etter presentasjonen sa Mandelblat at for å få en stor ytelsesforbedring på stasjonære deler, ville det være fokus på det, med en rekke systemendringer som trengs, og bemerker at det ikke er en eneste flaskehals nå, men heller balansert ytelse.
Det er fornuftig at Intel fokuserer på å lage deler for et veldig bredt spekter av enheter i stedet for på ren stasjonær ytelse, men det er en stor forandring fra der mikroprosessordesign var rettet mot for ikke så lenge siden.
I presentasjonen gikk Mandelblat gjennom utformingen av mikroarkitekturen i flere detaljer, og viste et grunnleggende diagram over endringene i arkitekturen (vist øverst i dette innlegget), men bemerket at ikke alle deler basert på Skylake har alle disse funksjonene. De største endringene inkluderte en forbedret ringkobling mellom CPU-kjernene, en integrert bildesignalprosessor (ISP) for kamerastøtte, forbedret grafikk, noen nye sikkerhetsfunksjoner og mer fokus på å tillate overklokking.
For de tradisjonelle x86 CPU-kjernene (som han kalte IA-kjerner), sa Mandelblat at en av de store endringene var "konfigurerbarhet" med forskjellige kjernekonfigurasjoner for servere sammenlignet med klienter, og sa at mange serverfunksjoner ikke kommer klienten til gode. På klientsiden inkluderer kjernene en forbedret frontend med forbedret grenprediksjon, dypere out-of-order buffere, forbedrede utførelsesenheter og et forbedret minneundersystem som lar kjernene få mer båndbredde fra minnecachen.
En ting som skilte seg ut var økt kraftoptimalisering, med mer mulighet til å slå av deler av prosessoren når de ikke blir brukt - spesielt AVX-utvidelsene - og et spesielt fokus på å kunne spille av video og multimedia med mye mindre strøm. Han sa at det var en stor forbedring i ledig strømforbruk.
Utenfor kjernene inkluderer produktet nye hurtigbuffer- og minneløsninger. Han bemerket at siden ringarkitekturen ble introdusert for flere år siden, er en stor forandring at mer av båndbredden nå blir konsumert av ting utenfor kjernene, særlig inkludert grafikkundersystemet. Denne har en ny innebygd DRAM-cache-arkitektur (vanligvis brukt i versjonene med Iris Pro-grafikk) som nå kan brukes som en minne-cache. Arkitekturen er nå designet slik at ting som visning og bildesignalbehandling kan gi en mer jevn kvalitet på tjenesten.
"Dette prosjektet handlet mye om makt, " sa Mandelblat og la merke til at mikroarkitekturen inkluderte kraftoptimalisering i hver blokkering og samtrafikk. For eksempel kan skjermoppløsningen øke med 60 prosent med bare 20 prosent økning i strømmen, og dermed gi bedre bruk av skjermer med høy oppløsning. Hvis du sparer strøm i en del av matrisen, kan du bruke den i en annen. Dette vil utgjøre en spesiell ytelsesforskjell i vifteløse design, der mindre strøm i deler av brikken som ikke brukes gjør at mer kraft kan brukes av CPU eller grafikkjerner.
En av de største endringene er inkludering av en bildesignalprosessor og støtte for kameraer direkte i selve SoC, i stedet for å stole på en egen ISP-brikke. Selv om dette er vanlig i en rekke mobile prosessorer, er dette første gang Intel har gjort integrasjonen. Dette er nødvendig for mindre formfaktorer, sa Mandelblat, fordi det eliminerer en ekstra kameraprosessor, resulterer i en reduksjon av materialregninger og gir mulighet for bedre kraftoptimalisering fordi systemet kan administrere det sammen med de andre funksjonene.
Skylake kan støtte opptil fire kameraer - to samtidig - slik at kameraer som vender mot deg selv og overfor hele verden med opptil 13 MP-sensorer. Den kan støtte funksjoner som 1080p video ved 60 bilder per sekund, eller 2160 (4K) video med 30 bilder per sekund, i tillegg til smilefjes, burst capture, HDR og innspilling av stillbilder i full oppløsning under videoopptak. Det skal være bra for nettbrettmarkedet, men merk at topp-end-mobilprosessorene nå kan støtte enda høyere oppløsnings-kameraer.
Andre endringer inkluderer en rekke sikkerhetsforbedringer. Hoved blant disse er Software Guard Extensions (SGX), et sett med instruksjoner for en applikasjon for å starte et klarert utførelsesmiljø kjent som en enklave. Dette gjør at applikasjonen kan holde en hemmelighet - enten kode eller data - fra resten av prosessoren, og dermed forhindre mange maskinvarebaserte angrep. Arkitekturen har også en funksjon som kalles Memory Protection Extensions (MPX), som tester minnegrensen før du får tilgang, og dermed sørger for at tilgangen faller innenfor minnet som er tildelt for prosessen, og eliminerer et av de mer vanlige angrepstypene.
Andre endringer inkluderer mer effektivitet i brikkesettet og støtte for PCI Express 3.0, mer IO-fokus (spesielt for mobile versjoner) og mer høyhastighets IO. Det er også forbedret lyd og et integrert sensorknutepunkt.
Chippen er designet for å tillate overklokking, slik det er sett i K-versjonene, og den støtter opptil 83 trinn i trinn på 100 MHz, med et teoretisk maksimum på 8, 3 GHz (og allerede noen demonstrasjoner på 7GHz med flytende nitrogenkjøling).
En egen presentasjon av Skylake-grafikk av David Blythe, Intel-stipendiat og direktør for grafikkarkitektur, diskuterte hva Intel kaller Gen9-grafikkundersystemet.
Han snakket om hvordan grafikkytelsen de siste seks årene med Core-design har økt dramatisk fra å støtte opp til 10 utførelsesenheter (EU) med 43 gigaflops ytelse på de originale Core-designene til opptil 48 utførelsesenheter og 768 gigaflops på den høyeste slutten av Broadwell-brikkene. Med Skylake, sa han, tar det nok et hopp, og tillater opptil 72 EU-er og 1152 gigaflops. (Merk at Intel vanligvis tilbyr en rekke versjoner med forskjellige mengder grafikk.) Han sa at den samlede ytelsen i grafikk er opp over 100 ganger i den perioden, basert på 3DMark-resultater.
I tillegg til bare flere EU-er, er det forbedringer av de forskjellige måtene de brukes, hver for seg og som "skiver" - setter opp 24 EU-er. Det vil være forskjellige versjoner med forskjellige antall EU-er. Spesielt vil GT2 bruke en skive (og dermed 24 EU-er), GT3 vil bruke to skiver (48EU), og den nye GT4 vil bruke tre (72 EU-er). Blythe sa at det var store gjennomstrømningsøkninger per skive, i tillegg til flere skiver på høye enden, med muligheten til å skalere ned på lavenden.
Skylake støtter også nyere API-er, inkludert Microsoft DirectX 12, Open CL 2.0 og Open GL 4.4. Den har forbedrede mediemuligheter også, med støtte for HEVC, VP8 og MJPEG-video, en ny hurtigsynkroniseringsvideo-modus for sanntidsapplikasjoner med lav effekt som videokonferanser og nye RAW-bildemuligheter.
