r   e   k   l   a   m   a
r   e   k   l   a   m   a

[IDF 2015] Rdzenie, pamięć i zarządzanie energią: Skylake popisuje się na każdym froncie

Strona główna AktualnościSPRZĘT

Choć nowa generacja mikroprocesorów nie zasłużyła sobie tu na IDF na wielką prezentację, to wraz z kolejnymi kameralnymi sesjami ujawniane są kolejne warte uwagi informacje o Skylake. Wspominaliśmy już o zmianach w architekturze zintegrowanej grafiki (która wciąż nie dorównuje konkurencji), teraz czas przyjrzeć się rdzeniom CPU, w których Intel pozostaje bezkonkurencyjny.

Nie można nazywać Skylake'a odgrzewanym kotletem po Haswellu i Broadwellu. Zmianom uległy praktycznie wszystkie aspekty architektury procesora. Procesor przynosi większy i szerszy rdzeń, pozwalający na wykonanie większej liczby instrukcji na cykl zegara, rozbudowaną magistralę interconnect, obsługę szybszej pamięci DDR, większą przepustowość I/O, ulepszony procesor sygnałowy dla dźwięku, jest znacznie bardziej podatny na podkręcanie – i co ciekawe, zintegrowany procesor sygnałowy do przetwarzania obrazu.

Wiele drobnych optymalizacji

Na froncie rdzenia Skylake dostajemy wydajniejszy układ przewidywania rozgałęzień, szerszy i głębszy bufor dla instrukcji, który obsłuży do sześciu µopsów na cykl zegara, szybsze ładowanie z wyprzedzeniem i pogłębione bufory dla wykonywania poza kolejnością, pozwalające na większy paralelizm operacji. Do tego dochodzą ulepszenia w samych jednostkach wykonawczych: wyłączają się one gdy nie są używane, działają z mniejszymi opóźnieniami – i ma być ich więcej.

r   e   k   l   a   m   a

Udało się też zwiększyć przepustowość ładowania i magazynowania instrukcji, za sprawą ulepszeń w module ładowania z wyprzedzeniem, powiększeniu buforów, lepszym radzeniem sobie z nietrafionymi wywołaniami pamięci i nowymi instrukcjami do zarządzania pamięcią podręczną. Intel zwraca też uwagę na usprawniony mechanizm HyperThreadingu, z ułatwionym wycofywaniem wątków. By to wszystko streścić w jednym zdaniu – dzięki tym optymalizacjom Skylake jest w stanie przechować i wykonać nawet o kilkanaście procent więcej instrukcji na cykl niż Haswell, w niektórych typach operacji jest nawet dwukrotnie efektywniejszy od procesorów Sandy Bridge.

Pamięć podręczna w Skylake działa podobnie jak w poprzednich generacjach, zwiększyła się tylko jej przepustowość, ale warto wspomnieć o nowej roli pamięci eDRAM, wcześniej wykorzystywanej tylko jako pamięć układów graficznych Iris Pro. eDRAM+ stało się czymś w rodzaju uniwersalnego bufora dla dowolnego typu danych i jest dostępne dla rdzenia, układu graficznego oraz wszystkich kontrolerów I/O – mogą one jednocześnie na niej prowadzić swoje operacje.

1 milisekunda na zmianę stanu zasilania

Mimo że proces litograficzny nie uległ zmianie w porównaniu do Broadwella (to wciąż 14 nm), to w Skylake udało się dla niektórych obciążeń roboczych (szczególnie związanych z multimediami) obniżyć zużycie energii o nawet 30%. To m.in. zasługa zupełnie nowego mechanizmu Intel Speed Shift, pozwalającego zmieniać procesorom Skylake swoje stany zasilania (P states) znacznie szybciej niż wcześniej. Procesor nie potrzebuje już do tego systemu operacyjnego, wszystko dzieje się sprzętowo. Podczas gdy Broadwell zmieniał stan w ciągu ok. 30 ms, Skylake robi to w 1 ms.

Drugie istotne ulepszenie w tej dziedzinie to wprowadzenie dodatkowych domen Speed Step, które pozwalają na bramkowanie zasilania dla System Agenta, kontrolera DDR, interfejsu eDRAM i procesora sygnałowego kamery. Dzięki temu Skylake jest w stanie efektywniej regulować zużycie energii, kierując ją tylko tam, gdzie jest to niezbędne.

Interesujący dla użytkowników komputerów z Windows 10 może być też nowy stan uśpienia Disconnected Standby, zastępujący stare S3, z którego można będzie wybudzić urządzenie bardzo szybko, w mniej niż pół sekundy. W przeciwieństwie do Connected Standby wprowadzonego w Windows 8, w tle komputer nie sprawdza np. poczty, więc jest to bardziej oszczędny energetycznie tryb.

Z kolei użytkownicy tabletów i urządzeń hybrydowych napędzanych wersjami SoC procesorów Skylake dostaną coś, co nosi nazwę Duty Cycling. Ten mechanizm rozwiązuje problem nierównej pracy procesora w warunkach ograniczonej dostępności energii – dla danego obciążenia roboczego zegar przyspieszany jest jedynie do najbardziej efektywnej częstotliwości.

Sprzętowe podejście do bezpieczeństwa

Warto wreszcie wspomnieć o bezpieczeństwie, które Intel chce zapewnić na poziomie sprzętowym. Tu oferowane są dwa rozwiązania: Intel SGX (Software Guard Extensions), pozwalające tworzyć izolowane enklawy kodu, niemożliwe do zmiany przez malware czy uprzywilejowanych napastników, oraz Intel MPX (Memory Protection Extensions, które na poziomie sprzętowym mają chronić przez wyciekami pamięci, przepełnieniami bufora i atakami na stertę.

Procesor na długie lata

Dalsze losy miniaturyzacyjnego wyścigu wcale nie są takie pewne – jak zapewne wiecie, cykl tik-tak Intela się popsuł. Z drugiej strony jego wartość i tak była przeceniona, szczególnie dla użytkowników komputerów desktopowych. Posiadacze czipów Sandy Bridge i Ivy Bridge wcale nie spieszyli się do ich wymiany na Haswelle i Broadwelle – bardziej opłacało się kupić dobry układ chłodzenia i je nieco podkręcić, by uzyskać bardzo dobry wzrost wydajności, lepszy od tego, co przynosiły kolejne generacje procesorów Core.

Wydaje się to zmieniać z debiutem Skylake. Nie tylko zintegrowana grafika w tej generacji przynosi niemal dwukrotnie większą moc niż grafika Haswella i niemal dziesięciokrotnie większą niż grafika w Sandy Bridge (HD 530 może pochwalić się wynikiem 1,1 TFLOPS), ale też wreszcie Intel zdołał uzyskać zauważalny wzrost wydajności CPU, w niektórych benchmarkach na poziomie ok. 20% w stosunku do Haswelli. Skylake, z tego co wiadomo, znacznie lepiej się podkręca niż Haswelle i Broadwelle, niektóre i7 pracują stabilnie przy 5 GHz. Do tego trzeba pamiętać o zaletach nowego czipsetu, możliwości wykorzystania pamięci DDR4, pamięci masowych NVMe czy przepustowości dla kart graficznych oferowanej przez PCIe 3.0.

Reasumując: procesory Skylake są obecnie najwydajniejszymi układami dla desktopów i mogą zainteresować przede wszystkim tych, którzy w swoich komputerach korzystali z procesorów Core 2. lub 3. generacji. Jeszcze więcej będą mogły pokazać zaś na laptopach i w urządzeniach przenośnych, będąc najbardziej energooszczędnymi procesorami w tej klasie na rynku. Niewykluczone, że ta sytuacja utrzyma się jeszcze przez najbliższych kilka lat.

© dobreprogramy
r   e   k   l   a   m   a
r   e   k   l   a   m   a

Komentarze

r   e   k   l   a   m   a
r   e   k   l   a   m   a
Czy wiesz, że używamy cookies (ciasteczek)? Dowiedz się więcej o celu ich używania i zmianach ustawień.
Korzystając ze strony i asystenta pobierania wyrażasz zgodę na używanie cookies, zgodnie z aktualnymi ustawieniami przeglądarki.