Intel poodhalil Haswell: jedna ALU navíc, až 20× nižší spotřeba

0

V San Franciscu právě probíhá konference Intel Developer Forum 2012 (zkráceně IDF). Intel na ní prezentoval to i ono; pro nás je ale bezesporu nejatraktivnější nová porce informací o procesorech generace Haswell. Ty na nás polovodičový gigant vypustí příští rok. V intelovské marketingovštině půjde o tzv. „tock“ – a to znamená, že se můžeme těšit na radikálně přepracovanou (potenciálně i revoluční) architekturu.

Haswell je sice značně přepracován, staví ale na (velice solidních) základech položených architekturou Ivy Bridge. Lze říct, že nová generace vznikla prostě přidáním nových vlastností a výpočetních prostředků. Pojďme se nyní na novinky podívat. Zpravodajství z prezentace architektury přinesl server AnandTech.

IDF 2012: Prezentace architektury Haswell

Vyšší výkon
Hned na začátek mám to potěšení vám oznámit, že Intel opět zapracuje na IPC. Jinými slovy, že Haswell bude při stejné frekvenci o poznání rychlejší než Sandy/Ivy Bridge. Zatímco většinou se takové zrychlení dosahuje posilováním frontendu a logiky okolo „out-of-order“ zpracování instrukcí, u Haswellu se Intel k problému postaví radikálněji a přidá přímo výpočetní jednotky. Ovšem i ona konvenční vylepšení se do Haswellu dostala. CPU bude najednou pracovat se zvýšeným množstvím instrukcí, takže bude schopno je efektivněji řadit a rozdělovat výpočetním jednotkám. Zpřesněna byla opět i predikce větvení.

IDF 2012: Prezentace architektury Haswell

Přidání nových výpočetních jednotek bude však zřejmě mít na výkon největší dopad. Haswell dostane další ALU (tedy celočíselnou jednotku); jejich počet tak stoupne na čtyři. V srdci čipu přibudou dva nové exekuční porty (Port 6 a Port 7). Port 6 zpracovává větvení (takže lze za takt vykonat dvě místo jednoho jako dříve) a nachází se na něm nová ALU. Port 7 port je (zatím) vyhrazen jen k ukládání adres; tuto práci u starších CPU zastávaly jen porty 2 a 3. Přidání dvou portů (k stávajícím portům 0–5) každopádně znamená, že najednou může být odbaveno až osm operací místo stávajících šesti.

IDF 2012: Prezentace architektury Haswell

Již delší dobu je známo, že Haswell přinese instrukční rozšíření AVX2 a FMA. Mimochodem, FMA Intel místy schovává pod hlavičku AVX2, snad aby si někdo nevšiml, že AMD ho už umí téměř rok. AVX2 vychází z existujících 256bitových vektorových (či také SIMD) instrukcí AVX, na rozdíl od nich ale pracuje nejen v pohyblivé řádové čárce, ale i s celočíselnými hodnotami. FMA pak zároveň provádí součet a násobení, takže tato operace může v ideálním případě dvakrát zvýšit výpočetní kapacitu procesoru. Haswell bude schopen v jednom cyklu provést dvě operace FMA na jádro. Intel se tak může chlubit, že FMA v kombinaci s 256bitovou šířkou SIMD operací AVX zrychlí výpočty čtyřnásobně oproti procesoru Nehalem, který měl jen 128bitové SSE.

IDF 2012: Prezentace architektury Haswell

Tato výpočetní kapacita zvyšuje nároky na přísun (a odsun) dat. L1 a L2 cache zůstaly stejnéě veliké, budou ale výkonnější. CPU nyní zvládá z L1 v jednom taktu provést dvě čtení a jeden zápis (vše při 256bitové šířce). L2 cache pak bude mít dvojnásobnou propustnost. Zatímco v předchozích procesorech zvládala jedno čtení každé dva takty, nyní lze již číst data každý takt. Navíc byl zvětšen TLB (translation lookaside buffer) příslušející k L2 cache; neznáme však konkrétní hodnotu.

IDF 2012: Prezentace architektury Haswell

Nížší spotřeba
U architektury Haswell bude Intel klást obzvláštní důraz na spotřebu. Novinka má například mít dvakrát lepší poměr výkonu a spotřeby v grafické části. Nejdramatičtěji má ale klesnou klidová spotřeba, a to až dvacetkrát. Základem tohoto pokroku je nový režim Active Idle.

IDF 2012: Prezentace architektury Haswell

Starší procesory přepínaly pouze mezi aktivním režimem a úsporným stavem. Uspání a probuzení však stojí čas, takže procesor nemůže být uspáván příliš agresivně. Nový režim active idle právě toto řeší. Procesor v něm uplatňuje různé úsporné funkce podobné režimu, kdy je uspán. Z pohledu operačního systému je však stále aktivní. Procesor se mezi active idle a skutečně aktivním režimem přepíná sám a zvládá to mnohem rychleji, než při skutečném uspání. Jeho spotřeba v režimu active idle je však velmi nízká, téměř jako v neaktivním úsporném stavu. I neaktivní režim byl ovšem vylepšen, přibyly další C-stavy.

IDF 2012: Prezentace architektury Haswell

Úspornější by mělo být i propojení mezi procesorem a čipovou sadou. Haswell bude spotřebu snižovat i pomocí turba, navíc má efektivněji měnit své frekvence a napájecí napětí. A to nezávisle na sobě pro jádra, grafiku a prstencovou sběrnici. Intel se ale snaží zlepšit spotřebu celé sestavy. Čip má údajně integrovat zatím nespecifikované (zřejmě řídící) komponenty napájecí kaskády. Konečným cílem by měly být menší energetické ztráty (a zahřívání) v napájení. Uvidíme, jak to ve výsledku dopadne.

Další zajímavou funkcí je tzv. Panel self refresh. Spočívá v tom, že pokud se obraz na monitoru nemění, nemusí jej grafická karta obnovovat a může se uspat. Připojený panel pak obraz bude udržovat sám od sebe pomocí svého vlastního bufferu.

 

Zejména v mobilních platformách si tak zřejmě s Haswellem přijdeme na své. Zejména stav active idle by měl údajně značně navýšit výdrž akumulátoru, neboť se v něm CPU bude nacházet po většinu času. Mimochodem, Intel tvrdí, že zúročil zkušenosti z vývoje procesorů pro mobilní telefony. Uvidíme, zda se do některé budoucí generace Atomů dostane něco z výpočetní síly Haswellu.

Zdroje: AnandTech (1, 2)

Intel poodhalil Haswell: jedna ALU navíc, až 20× nižší spotřeba

Ohodnoťte tento článek!