Els detalls de Skylake d'Intel mostren com ha canviat la informàtica

En el seu fòrum Intel Developer Forum aquesta setmana, el fabricant de processadors va revelar per primera vegada detalls sobre el funcionament interior de la seva microarquitectura Skylake, que es ven com a processadors Core de la sisena generació.

Skylake tot just comença a aparèixer: les versions desbloquejades "K" dirigides als overclockers es van anunciar a Gamescon fa unes setmanes, però el llançament principal de l'amplia gamma de xips ara sembla que està previst per a l'1 de setembre. Com a resultat, Intel hago No hem discutit públicament els detalls de quines parts específiques es divulgarà, a part de suggerir que serà una gamma molt àmplia de productes.

De fet, aquest va ser el punt més important que Julius Mandelblat, enginyer principal de principi i líder de Skylake, va intentar descriure l'arquitectura del fòrum. Va assenyalar que quan l'equip va començar a treballar en el projecte fa cinc anys, el pla era crear una arquitectura tradicional de clients, abastant la gamma des del que aleshores es van anomenar portàtils "prims i lleugers" fins als ordinadors de sobretaula, amb un rang d'aproximadament 3X en requeriments de potència.. A continuació, va arribar a empènyer els ultrabooks, que són encara més prims, abans que fins i tot portàtils i tauletes de potència inferior. El producte final ha de suportar un rang de 20X de potència, a partir de 4, 5 watts (per a la sèrie M, utilitzada en quaderns, tauletes i 2-en-1 sense ventilador) fins a 91 watts en la configuració base de l'escriptori K superior. productes.

Mandelblat va dir que introduir-se en factors de forma nova requerien un gran focus en l'eficiència energètica. De manera que el sistema System-on-chip (SoC) final podria utilitzar una potència del 40 al 60 per cent menys en coses com la reproducció i la conferència de vídeo, així com la potència inactiva, i també ampliar el conjunt de xips IO per donar suport als nous dispositius, sobretot afegint una imatge processador únic.

Una cosa que Mandelblat va deixar clar als comentaris després de la presentació va ser que es va centrar en el rendiment per watt, no en el rendiment brut. Quan li vaig preguntar sobre l’augment de rendiment relativament reduït que s’ha reportat per a la sèrie Skylake K en comparació amb la sèrie Haswell anterior, el director principal del mercat de plataformes Patrick Casselman va dir que no hem de dictaminar avui dia. "Espereu fins que vegeu els productes mòbils", va dir, suggerint que veurem un rendiment molt millor allà. Després de la presentació, Mandelblat va dir que per aconseguir una millora del rendiment en les peces d’escriptori caldria centrar-se en això, amb una gran varietat de canvis del sistema, tenint en compte que ara no hi ha un sol coll d’ampolla, sinó un rendiment equilibrat.

Té sentit que Intel s’està centrant en la creació de peces per a una gamma molt àmplia de dispositius en lloc de en un rendiment d’escriptori pur, però és un gran canvi des d’on es va dirigir el disseny del microprocessador no fa massa temps.

En la presentació, Mandelblat va aprofundir en el disseny de la microarquitectura amb més detall, mostrant un esquema bàsic dels canvis en l'arquitectura (que es mostra a la part superior d'aquesta publicació) tot i que va notar que no totes les parts basades en Skylake tenen totes aquestes característiques.. Els canvis més importants van incloure una interconnexió de timbre millorada entre els nuclis de la CPU, un processador de senyal d’imatge integrat (ISP) per a suport de càmera, gràfics millorats, algunes funcions de seguretat noves i un focus més en permetre l’overclocking.

Per als nuclis tradicionals de CPU x86 (que va anomenar nuclis IA), Mandelblat va dir que un dels grans canvis va ser la "configuració" amb diferents configuracions bàsiques per als servidors en comparació amb els clients, dient que moltes funcions del servidor no beneficien el client. Al costat del client, els nuclis inclouen un front end millorat amb predicció de branques millorada, buffers fora de comanda, unitats d’execució millorades i un subsistema de memòria millorat que permet als nuclis obtenir més ample de banda dels caché de memòria.

Una cosa que va destacar va ser l’augment de l’optimització de la potència, amb més capacitat d’apagar parts del processador quan no s’utilitzen (particularment les extensions AVX) i un focus especial en poder reproduir vídeo i multimèdia amb molta menys potència.. Va dir que hi havia una gran millora en el consum d'energia al ralentí.

Fora dels nuclis, el producte inclou noves solucions de memòria cau i memòria. Va assenyalar que des que es va introduir l'arquitectura d'anells fa uns quants anys, un gran canvi és que ara es consumeix més de l'amplada de banda per coses alienes als nuclis, inclòs el subsistema gràfic. Aquesta té una nova arquitectura de caché DRAM incrustada (normalment usada a les versions amb gràfics Iris Pro) que ara es pot utilitzar com a memòria cau del costat de la memòria. L’arquitectura està dissenyada de manera que coses com el processament de senyal d’impressió i de visualització puguin proporcionar una qualitat de servei més consistent.

"Aquest projecte tenia molta energia", va dir Mandelblat, assenyalant que la microarquitectura incloïa l'optimització de la potència en tots els blocs i interconnexió. Per exemple, la resolució de la pantalla pot augmentar un 60 per cent amb només un augment del 20% de la potència, permetent així un millor ús de les pantalles d’alta resolució. Si estalvieu energia en una part de la matriu, podeu utilitzar-la en una altra. Això faria una diferència de rendiment particular en els dissenys sense fan, en què menys potència a les parts del xip no s’utilitza permet una major potència de la CPU o nuclis gràfics.

Un dels majors canvis és la inclusió d’un processador de senyal d’imatge i de suport per a càmeres directament dins del propi SoC, en lloc de confiar en un xip independent ISP. Tot i que això és comú en diversos processadors mòbils, aquesta és la primera vegada que Intel realitza la integració. Això és necessari per a factors de forma més reduïts, va dir Mandelblat, ja que elimina un processador de càmeres addicional, produeix una reducció de la factura de materials i permet una millor optimització de la potència, ja que el sistema la pot gestionar juntament amb les altres funcions.

Skylake pot suportar fins a quatre càmeres, dues simultàniament, que permeten càmeres orientades a si mateixes i orientades al món amb sensors de fins a 13 MP. Pot suportar funcions com ara vídeo 1080p a 60 fotogrames per segon o 2.160 (4K) de vídeo a 30 fotogrames per segon, a més de disparar somriures, captura de ràfids, HDR i enregistrar imatges fixes de resolució completa durant la gravació de vídeo. Això hauria de ser bo per al mercat de les tauletes, però tingueu en compte que els processadors mòbils de gamma alta ja poden suportar càmeres de resolució més alta.

Altres canvis inclouen diverses millores de seguretat. Entre aquestes principals són Software Guard Extensions (SGX), un conjunt d’instruccions per a una aplicació per llançar un entorn d’execució de confiança conegut com a enclavament. Això permet que l'aplicació mantingui un secret (ja sigui de codi o de dades) de la resta del processador, evitant així molts atacs basats en maquinari. L’arquitectura també té una funció anomenada Memory Protection Extensions (MPX), que prova el límit de la memòria abans d’accedir, assegurant així que l’accés entra dins de la memòria assignada per al procés, eliminant un dels tipus d’atacs més habituals.

Altres canvis inclouen més eficiència de potència en el chipset i suport per a PCI Express 3.0, més enfocament IO (especialment per a versions mòbils) i més velocitat IO. També hi ha un àudio millorat i un concentrador de sensors integrat.

El xip ha estat dissenyat per permetre l'overclocking, tal com es veu a les versions K, donant suport fins a 83 passos en increments de 100 MHz, amb un màxim teòric de 8, 3 GHz (i ja hi ha algunes demostracions a 7 GHz amb refrigeració de nitrogen líquid).

En una presentació separada de gràfics Skylake de David Blythe, company d'Intel i director d'arquitectura gràfica, es va discutir el que Intel anomena el seu subsistema gràfic Gen9.

Va parlar de com durant els últims sis anys de disseny de Core, el rendiment gràfic ha augmentat dràsticament des de suportar fins a 10 unitats d'execució (UE) amb 43 gigaflops de rendiment en els dissenys Core originals fins a 48 unitats d'execució i 768 gigaflops al màxim. final dels xips de Broadwell. Amb Skylake, va dir, fa un salt més alt, permetent fins a 72 UE i 1152 gigaflops. (Nota, normalment Intel ofereix diverses versions amb diferents quantitats de gràfics.) Va dir que el rendiment general dels gràfics és superior a 100 vegades en aquest període, en funció dels resultats 3DMark.

A més de només més UE, hi ha millores de les diferents maneres d’utilitzar-les, individualment i com a “llesques”: configuren 24 UE. Hi haurà diferents versions amb diferents números d’UE. En concret, el GT2 utilitzarà una porció (i per tant 24 UE), el GT3 utilitzarà dues llesques (48EU) i el nou GT4 n'utilitzarà tres (72 UE). Blythe va dir que hi havia grans augments de producció per rodanxa, així com més rodanxes a la gamma alta, amb la possibilitat de reduir el nivell baix.

Skylake també admet API més recents, incloses Microsoft DirectX 12, Open CL 2.0 i Open GL 4.4. També ha millorat les capacitats multimèdia, amb el suport per a vídeo HEVC, VP8 i MJPEG, un nou mode de sincronització ràpida per a aplicacions en temps real de baix consum com ara videoconferència i noves funcions d'imatge RAW.