Video: En dators delar och delarnas funktion - Tekniktorsdag - #2 (September 2024)
Vid sitt Intel Developer Forum den här veckan avslöjade processortillverkaren först detaljer om den inre funktionen av sin Skylake-mikroarkitektur, som säljs som sjätte generationens Core-processorer.
Skylake har precis börjat rulla ut - de olåsta "K" -versionerna som riktade sig till överklockare tillkännagavs vid Gamescon för ett par veckor sedan, men huvudlanseringen av det breda sortimentet av chip verkar nu vara inställt på september 1. Som ett resultat har Intel inte diskuterade inte offentligt detaljerna om vilka specifika delar det kommer att avslöjas, annat än att föreslå att det kommer att vara ett mycket brett sortiment av produkter.
Det var faktiskt den största poängen som Julius Mandelblat, senior principingenjör och Skylake-ledaren, försökte ta fram när han beskrev arkitekturen på forumet. Han noterade att när teamet började arbeta med projektet för fem år sedan, var planen att skapa en traditionell klientarkitektur, som sträcker sig från det som då kallades "tunna och lätta" bärbara datorer till stationära datorer, ett intervall på cirka 3X effektkrav. Sedan kom pushen för ultrabooks, som är ännu tunnare, innan ännu mindre bärbara datorer och surfplattor. Slutprodukten måste stödja ett intervall av 20X i effekt, börjar på 4, 5 watt (för M-serien, används i fläktlösa bärbara datorer, surfplattor och 2-i-1-skivor) upp till 91 watt i baskonfigurationen på det övre K-skrivbordet Produkter.
Att komma in i nya formfaktorer krävde ett stort fokus på energieffektivitet, sade Mandelblat. Så den sista System-on-chip (SoC) skulle kunna använda 40 till 60 procent mindre ström på saker som videouppspelning och konferenser, samt tomgångskraft, och också utöka IO-chipsetet för att stödja de nya enheterna - särskilt att lägga till en bild enda processor.
En sak Mandelblat klargjorde i kommentarer efter presentationen var att fokus var på prestanda per watt, inte rå prestanda. När jag frågade honom om den relativt lilla resultatökningen som har rapporterats för Skylake K-serien jämfört med tidigare Haswell-serier, sa seniormarknadschef Patrick Casselman att vi inte borde avgöra dom idag. "Vänta tills du ser de mobila produkterna, " sade han och föreslog att vi ser mycket bättre prestanda där. Efter presentationen sade Mandelblat att för att få en stor prestandaförbättring på skrivbordsdelar skulle det krävas fokus på det, med en mängd olika systemändringar som behövs, och noterar att det inte finns en enda flaskhals nu, utan snarare balanserad prestanda.
Det är meningsfullt att Intel fokuserar på att skapa delar för ett mycket brett utbud av enheter istället för ren skrivbordsprestanda, men det är en stor förändring från där mikroprocessordesignen var inriktad för inte för länge sedan.
I presentationen gick Mandelblat igenom utformningen av mikroarkitekturen i mycket mer detalj och visade ett grundläggande diagram över förändringarna i arkitekturen (visas högst upp i detta inlägg) men noterade att inte alla delar baserade på Skylake har alla dessa funktioner. De största förändringarna inkluderade en förbättrad ringkoppling mellan CPU-kärnorna, en integrerad bildsignalprocessor (ISP) för kamerastöd, förbättrad grafik, några nya säkerhetsfunktioner och mer fokus på att tillåta överklockning.
För de traditionella x86-CPU-kärnorna (som han kallade IA-kärnor) sa Mandelblat att en av de stora förändringarna var "konfigurerbarhet" med olika kärnkonfigurationer för servrar jämfört med klienter, och säger att många serverfunktioner inte gynnar klienten. På klientsidan inkluderar kärnorna ett förbättrat gränssnitt med förbättrad grenprognos, djupare out-of-order buffertar, förbättrade exekveringsenheter och ett förbättrat minnessubsystem som gör att kärnorna får mer bandbredd från minnescachem.
En sak som stod ut var ökad kraftoptimering, med mer förmåga att stänga av delar av processorn när de inte används - särskilt AVX-förlängningarna - och ett särskilt fokus på att kunna göra videouppspelning och multimedia med mycket mindre ström. Han sa att det fanns en stor förbättring av ledig energiförbrukning.
Utanför kärnorna innehåller produkten nya cache- och minneslösningar. Han noterade att sedan ringarkitekturen infördes för flera år sedan, är en stor förändring att mer av bandbredden nu konsumeras av saker utanför kärnorna, särskilt inklusive delsystemet grafik. Detta har en ny inbäddad DRAM-cachearkitektur (som vanligtvis används i versionerna med Iris Pro-grafik) som nu kan användas som en minnessida-cache. Arkitekturen är nu utformad så att saker som visning och bildsignalbehandling kan ge en mer konsekvent servicekvalitet.
"Detta projekt handlade mycket om makt", sade Mandelblat och noterade att mikroarkitekturen inkluderade kraftoptimering i varje block och samtrafik. Exempelvis kan skärmupplösningen öka med 60 procent med endast en 20 procents ökning av effekten, vilket möjliggör bättre användning av skärmar med hög upplösning. Om du sparar ström i en del av matrisen kan du använda den i en annan. Detta skulle göra en speciell prestationsskillnad i fläktlösa konstruktioner, där mindre ström i delar av chipet som inte används gör det möjligt att använda mer kraft av CPU eller grafikkärnor.
En av de största förändringarna är inkluderingen av en bildsignalprocessor och stöd för kameror direkt i själva SoC, istället för att förlita sig på ett separat ISP-chip. Även om detta är vanligt i ett antal mobila processorer, är det första gången Intel har gjort integrationen. Detta är nödvändigt för mindre formfaktorer, sade Mandelblat, eftersom det eliminerar en extra kameraprocessor, resulterar i en bill-of-materialreduktion och möjliggör bättre kraftoptimering eftersom systemet kan hantera det tillsammans med de andra funktionerna.
Skylake kan stödja upp till fyra kameror - två samtidigt - vilket tillåter självvändande och världsorienterade kameror med upp till 13 MP-sensorer. Det kan stödja funktioner som 1080p video med 60 bilder per sekund eller 2 160 (4K) video med 30 bilder per sekund, samt smileyslutare, burst capture, HDR och inspelning av stillbilder med full upplösning under videoinspelning. Det borde vara bra för tablettmarknaden, men Observera att de högsta mobilprocessorerna nu kan stödja ännu högre upplösningskameror.
Andra ändringar inkluderar ett antal säkerhetsförbättringar. Bland dessa är Software Guard Extensions (SGX), en uppsättning instruktioner för en applikation för att starta en betrodd exekveringsmiljö som kallas en enklave. Detta gör att applikationen kan hålla hemligheten - antingen kod eller data - från resten av processorn, vilket förhindrar många hårdvarubaserade attacker. Arkitekturen har också en funktion som kallas Memory Protection Extensions (MPX), som testar minnesgränsen före åtkomst och därmed säkerställer att åtkomsten faller inom minnet som tilldelats för processen, vilket eliminerar en av de vanligaste typerna av attacker.
Andra ändringar inkluderar mer energieffektivitet i chipsetet och stöd för PCI Express 3.0, mer IO-fokus (speciellt för mobila versioner) och mer hög hastighet IO. Det finns också förbättrat ljud och ett integrerat sensornub.
Chipet har utformats för att möjliggöra överklockning, som det ses i K-versionerna, med det upp till 83 steg i steg om 100 MHz, med ett teoretiskt maximum på 8, 3 GHz (och redan några demonstrationer vid 7 GHz med flytande kvävekylning).
En separat presentation av Skylake-grafik av David Blythe, Intel-kollega och chef för grafikarkitektur, diskuterade vad Intel kallar sitt Gen9-grafikundersystem.
Han berättade om hur grafiska prestanda under de senaste sex åren med Core-design har ökat dramatiskt från att stödja upp till 10 exekveringsenheter (EU) med 43 gigaflops prestanda på de ursprungliga Core-konstruktionerna till upp till 48 exekveringsenheter och 768 gigaflops på de högsta slutet på Broadwell chips. Med Skylake, sa han, krävs det ytterligare ett hopp, vilket möjliggör upp till 72 EU och 1152 gigaflops. (Observera att Intel vanligtvis erbjuder en mängd olika versioner med olika mängder grafik.) Han sa att den totala prestanda inom grafik är upp över 100 gånger under den perioden, baserat på 3DMark-resultat.
Förutom bara fler EU: er, finns det förbättringar av de olika sätten de används, individuellt och som "skivor" - sätter upp 24 EU: s. Det kommer att finnas olika versioner med olika antal EU: er. I synnerhet kommer GT2 att använda en skiva (och därmed 24 EU), GT3 kommer att använda två skivor (48EU) och den nya GT4 kommer att använda tre (72 EU). Blythe sade att det fanns stora genomströmningsökningar per skiva, såväl som fler skivor på den höga änden, med förmågan att skala ned på lågänden.
Skylake stöder också nyare API: er, inklusive Microsoft DirectX 12, Open CL 2.0 och Open GL 4.4. Det har också förbättrat mediafunktioner med stöd för HEVC, VP8 och MJPEG-video, ett nytt snabbsynkroniseringsvideoläge för realistiska applikationer med låg effekt som videokonferenser och nya RAW-avbildningsmöjligheter.
