Vídeo: CPU Battle History (Intel vs AMD) (Setembre 2024)
En una sèrie de anuncis recents, Intel i AMD han presentat per separat diversos canvis importants en les arquitectures dels processadors x86, que prometen transformar la manera d’utilitzar els processadors x86 durant els propers anys.
La setmana passada, AMD va anunciar una nova arquitectura de memòria destinada a apropar la informàtica CPU i GPU. Intel va revelar un nou èmfasi en la millora de la seva posició en gràfics de PC més tradicionals. Ahir, Intel va anunciar una versió completament nova de la microarquitectura per a la seva sèrie de processadors Atom, que hauria de fer aquests xips molt més potents i potencialment tancar la bretxa entre Atom i la família principal de processadors de la companyia.
Nova Memòria d’Arquitectura d’AMD
L’anunci d’AMD sobre el que anomena un accés a la memòria heterogènia uniforme (HUMA) no va ser una gran sorpresa, ja que la companyia fa temps que parla d’arquitectura de sistemes heterogenis (HSA).
El concepte és bastant simple. Fins i tot en un xip que té tant la CPU com el processament gràfic (GPU) al mateix matriu, com en les unitats de processament accelerat (APUs) d’AMD, la memòria utilitzada per la CPU i els gràfics s’han mantingut en agrupaments separats. Si bé hi ha físicament la mateixa memòria, la CPU i la GPU utilitzen diferents indicadors a la memòria. Per utilitzar la GPU per a la computació, un programa ha de copiar les dades de la part de memòria utilitzada per la CPU a la part utilitzada pels gràfics, fer el càlcul i tornar a copiar-la. Tot això necessita temps. Amb un veritable sistema de memòria unificat que inclogui gràfics, això no serà necessari.
AMD impulsa això com a part de la Fundació HSA, que inclou ARM, Qualcomm, Samsung, Texas Instruments, MediaTek i Imagination. En particular, aquest enfocament utilitza un temps d’execució de programari conegut com a HSAIL i un conjunt d’interfícies per a aplicacions accelerades per HSA.
Aquesta setmana, AMD va detallar com en la seva arquitectura hUMA, la CPU i la GPU poden assignar dinàmicament la memòria de tot l'espai de memòria i utilitzar-la juntament amb el mateix esquema d'adreces virtuals. La memòria serà coherent bidireccional, de manera que qualsevol altra informació de processament la podran actualitzar la memòria feta per la CPU o la GPU. Ara la GPU suportarà la memòria de pàgines amb pàgines virtuals, de manera que pot funcionar amb conjunts de dades més grans (el funcionament de les CPU actualment). La idea és que la CPU i la GPU puguin treballar junts de manera més eficient. AMD va dir que els desenvolupadors podran escriure aplicacions accelerades per l'HSA mitjançant llenguatges de programació estàndard com Python, C ++ i Java.
AMD no és l’única empresa que considera important la computació heterogènia i la Fundació HSA també té els seus competidors. Nvidia ha estat un gran defensor del que solia anomenar GP-GPU, impulsant les seves API CUDA i prometent que una futura versió dels seus processadors gràfics donarà suport a la memòria unificada. Algunes de les grans plataformes de programari tenen alternatives pròpies: les extensions DirectCompute de Microsoft a DirectX per a la computació GPU-GPU i l'API Renderscript de Google per a informàtica heterogènia. Potser el més important, el Grup Khronos, un consorci de la indústria, promou l’estàndard OpenCL.
La gran pregunta serà quina d’aquestes normes atrau als desenvolupadors. El primer processador d’AMD que donarà suport a hUMA serà el seu processador Kaveri, previst a finals de 2013 (encara que probablement no es faci en els sistemes fins a principis de l’any vinent). AMD també proporciona l'APU per a PlayStation 4 i es pensa que també subministrarà l'APU per a la pròxima generació Xbox. Sembla probable que altres membres de la Fundació HSA puguin utilitzar l’arquitectura hUMA també, encara que cap encara no ha anunciat cap disseny d’aquest tipus. En conjunt, això podria ser suficient per crear massa crítica per als desenvolupadors i per a les eines, i si és així, això podria resultar molt important.
Intel duplica els gràfics per a Haswell
La setmana passada, Intel va revelar més detalls sobre el seu pròxim processador de 4ta generació Core, un producte de 22nm conegut com a Haswell. Intel havia publicat anteriorment diverses funcions per a Haswell, incloent-hi noves instruccions AVX2 per treballar amb vectors enters més grans i instruccions de multiplicar addició de fusió (FMA) de punt flotant. Es tracta de coses que els usuaris finals no és probable que vegin, excepte en termes de rendiment millorat en càrregues de treball més aviat especialitzades.
El més interessant del nou anunci és el focus en els gràfics, una zona on els competidors AMD i Nvidia segurament han tingut protagonisme.
Però Intel està fent alguns passos importants amb els processadors Haswell. Intel fa temps que diu que afegirà més gràfics als models per a alguns models de Haswell, inclosa una versió de gamma alta coneguda com GT3. Es tracta d’unitats d’instruccions gràfiques addicionals, per sobre de les quantitats existents en els processadors Ivy Bridge. Això sí, és un gran canvi, atès que en els seus productes, Intel ha dedicat normalment més espai a matrius a l'espai de la CPU, mentre que les APU competents d'AMD han dedicat més espai als gràfics.
Però Intel va mostrar recentment una altra variant, com s'anomena gràfics GT3e, que afegeix una segona matriu amb 128 MB de DRAM integrat al paquet que conté la matriu de Haswell i que està dissenyat per accelerar el rendiment gràfic. La setmana passada, Intel va anunciar que les versions de velocitat més alta dels gràfics GT3 ara es diran Iris i que les que tinguin DRAM integrat es diran Iris Pro, ja que Intel espera obtenir alguna avantatge de marca dels nous nivells de gràfics.
En concret, la línia Haswell es segmentarà amb versions amb una petita quantitat de gràfics (GT1) anomenats HD Graphics; amb els gràfics GT2 (equivalent a la gamma alta de la línia Ivy Bridge) anomenada HD Graphics 4200 a 4600, depenent de la velocitat; amb gràfics GT3 però amb 15 watts anomenats HD Graphics 5000; Les parts amb gràfics GT3 de 28 watts i posteriors s’anomenaran Intel Iris Graphics 5100; i els que tenen els gràfics GT3e i els gràfics incrustats anomenats Iris Pro 5200. (Intel no ha estat mai un per anomenar la simplicitat.)
Els números d’Intel continuen sent complicats, però cal tenir en compte que un número de peça que comença amb 4 indica Haswell mentre que un que comença amb un 3 indica Ivy Bridge. La companyia està utilitzant MQ per indicar peces de quaderns GT3 estàndard i HQ per indicar parts que tenen DRAM integrat.
Com a part de l'anunci, Intel va compartir números de rendiment per a les noves parts, mostrant millores importants del rendiment en comparació amb els processadors existents de la companyia. Intel va mostrar números que suggereixen un rendiment Ultrabook de fins a 1, 5 vegades la generació anterior a gairebé el mateix consum d'energia (i el doble del rendiment amb un xip de potència superior dirigit a portàtils lleugerament més grans, aquells amb pantalles de 14 in i més grans), dues vegades més que els gràfics. rendiment dels quaderns tradicionals i gairebé tres vegades el rendiment dels sistemes d'escriptori.
Intel diu que els nous gràfics Iris i Iris Pro són comparables a les GPU discretes, i això és una gran cosa. (Com sempre, agafo tots els números de rendiment amb una gran quantitat de sal fins que puc provar els productes realment.) Estic segur que encara hi haurà parts gràfiques discretes de rendiment molt superior d’AMD i Nvidia per a aplicacions de jocs i estacions de treball, però normalment aquestes parts utilitzen molta potència. En els ordinadors portàtils de mida completa, on l’embolcall de potència és molt més reduït, els gràfics en actiu són més importants, però encara hi ha hagut un gran mercat per als gràfics discrets. Intel sembla orientar-se al mercat. Els ultrabooks i altres ordinadors portàtils prims generalment no han tingut la necessitat de poder executar gràfics discrets, per la qual cosa els gràfics millorats són benvinguts.
Nova microarquitectura àtom d'Intel
Tot i això, en molts aspectes, l’anunci més gran d’Intel va tenir en compte la seva arquitectura de baix consum, destinada a substituir l’arquitectura emprada en l’arquitectura actual de l’empresa Atom. La família Atom és coneguda principalment per ser utilitzada en dispositius mòbils, com tauletes i en menor mesura en alguns telèfons intel·ligents. La nova arquitectura, coneguda com Silvermont, també està dirigida a una varietat de centres de dades i mercats incrustats.
L’arquitectura suposa un gran canvi. En lloc del motor d’execució per ordre que s’utilitzava en versions anteriors de l’arquitectura Atom, inclosa l’arquitectura Saltwell usada a les versions actuals de la marca Atom de 32 nm, Silvermont afegeix un motor d’execució fora d’ordre, tal com s’utilitza en els processadors Intel i Core Xeon.. Això hauria de millorar significativament el processament d’aplicacions d’un sol fil. Ofereix una nova arquitectura de teixits del sistema, dissenyada per escalar fins a vuit nuclis (molt probablement per a aplicacions com micro-servidors). Finalment, afegeix noves instruccions (per a fer-ne una coincidència amb les que s’utilitzen a la versió Westmere dels processadors Core) i noves tecnologies de seguretat i virtualització.
La nova arquitectura té un disseny modular basat en mòduls que contenen dos nuclis, 1 MB de memòria cau L2 compartida (latència molt baixa, gran amplada de banda) i una interfície punt a punt dedicada al teixit SoC. Tingueu en compte que això substitueix el concepte de multi-threading que Intel ha estat promocionant intensament, i que de fet sembla una mica com l’enfocament modular d’AMD utilitzat en els seus xips d’escriptori i servidor actuals. (Intel, però, va sortir del seu camí per explicar que no era el mateix; els mòduls d’AMD comparteixen més coses, inclòs el punt flotant.) Els mòduls es poden combinar per incloure fins a vuit nuclis.
Per al consum d'energia, Intel diu que la nova arquitectura permet una gamma de potència dinàmica més àmplia i permet a cada nucli la seva pròpia gestió de freqüència i potència independent, de manera que cada moviment pot pujar i baixar en funció del rendiment i la potència. (A diferència dels processadors mòbils, això s’assembla més al que Qualcomm utilitza amb els seus nuclis de Krait que la combinació ARM big.LITTLE més estàndard.) També està dissenyat amb una gestió de potència millorada i una entrada i sortida més ràpides dels modes d'espera, funcions especialment importants al mercat mòbil.
La companyia diu que pot ajustar millor la potència entre el nucli de la CPU i altres elements com els gràfics, permetent una implementació més sofisticada del mode de ràfega.
En general, Intel diu que la nova arquitectura i un canvi al procés FinFet SoC de 22nm de la signatura han de permetre xips que ofereixen fins a tres vegades un rendiment superior o cinc vegades menor que els xips Atom actuals. En general, Intel va dir que el seu "dual" dual-core pot superar un processador de quad-core actual ineficient sota restriccions d'energia. (De nou, com sempre, esperaré que els productes ho jutgin.)
Igual que la línia Atom actual, és probable que l'arquitectura Silvermont s'utilitzi en diversos processadors, que van des dels destinats a dispositius mòbils fins a sistemes més grans. Aquests haurien d’incloure Avoton, dirigit a micro-servidors, orientat vers dispositius de xarxa, Merrifield dirigit a telèfons intel·ligents i Bay Trail dirigit a tauletes i descapotables. D’aquests, la major part d’espera és la plataforma 22nm Bay Trail, que Intel espera que tingui al mercat a temps que les tauletes estiguin disponibles per a la temporada de vacances, amb més detalls en breu.
En general, l'arquitectura Silvermont sona com un gran pas de l'arquitectura Atom existent, i estic especialment intrigat per veure com es realitza Bay Trail, basada en aquesta arquitectura. Fins a la data, hi ha hagut un notable desfasament de rendiment entre la gamma baixa de la família Core i els àtoms de gamma alta, però aquesta arquitectura sembla que podria tancar realment aquesta bretxa.
Conclusió: Competència de definició de gràfics i potència
Cada processador important que veieu avui, ja sigui un xip Intel o AMD dirigit a ordinadors de sobretaula o ordinadors portàtils o un xip basat en ARM dirigit a telèfons intel·ligents i tauletes - té diversos nuclis de CPU, normalment nuclis de GPU (excepte xips de servidors) i tot tipus de una altra lògica especialitzada, per a coses com ara el processament d’imatges, la codificació i la descodificació de vídeo i la manipulació del xifrat.
A mesura que el procés de xip es va reduint, es poden incloure més transistors en un sol xip. Però, quines característiques d’integrar (i com integrar-les) segueixen sent un diferenciador clau entre els venedors de xip, com també fa el disseny específic i la microarquitectura dels propis xips.
Aquests anuncis mostren els avantatges que Intel i AMD estan realitzant, i que hauran de tenir grans implicacions en la computació durant els pròxims anys.
Per als ordinadors de sobretaula i ordinadors portàtils, Intel sembla que no només està intentant posar-se al dia amb AMD amb un rendiment gràfic integrat afegint més unitats d’execució, sinó que també intenta avançar amb funcions com ara DRAM incrustat, aprofitant la seva tecnologia de processos. dirigir. AMD tampoc no es quedarà quiet amb els seus gràfics, de manera que hauria de suposar una concordança interessant. Mentrestant, AMD pressiona fort per integrar millor els gràfics i les funcions de la CPU, la qual cosa podria donar lloc a una nova manera de programar; això triga més, però pot resultar increïblement important.
Per tant, la batalla entre Kaveri i AM Haswell d'Intel podria ser més interessant que la competició Intel-AMD dels darrers anys. Haswell certament enviarà el primer. (Espero que vegi sistemes aquest estiu, vers el començament de l'any vinent per a Kaveri.) Una vegada més, es tracta sobretot dels ordinadors de sobretaula i dels portàtils. Els jugadors i els usuaris de l'estació de treball segurament volen sincronitzar qualsevol xip amb solucions gràfiques discretes d'AMD o Nvidia.
Per a les tauletes i els possibles telèfons, l’enfocament d’arquitectura de sistemes heterogeni que estan impulsant AMD i d’altres podria resultar ser encara més important, tot i que de nou caldrà un temps per veure si les aplicacions s’aprofiten realment. La nova arquitectura d’Intel hauria de fer-la més competitiva en aquest espai. Realment sembla un gran pas endavant, però els seus competidors continuaran movent-se també.
Estic una mica curiós si coses com la plataforma Bay Trail basada en Silvermont per a Atom corren prou ràpid perquè comenci a aparèixer en quaderns de gamma baixa més importants o fins i tot en escriptoris. Les tauletes actuals basades en Atom ja funcionen amb Windows força raonablement, i amb les millores podria ser suficient per a molts usuaris principals, fins i tot si es queda enrere al rendiment de Haswell o Kaveri (o l’actual Sandy Bridge d’Intel i l’actual Richmond d’AMD, per això. matèria).
Hauria de suposar una emocionant competició l'any que ve.
