Краткое содержание статьи: Архитектура процессоров Skylake получила сотни структурных изменений и улучшений, позволивших повысить производительность при снижении потребления энергии. Об этих изменениях и улучшениях наш материал.
Обзор Intel Skylake | Оптимизация энергопотребления: Intel Speed Shift и не только
Список режимов работы современных процессоров Intel включает так называемые "P-состояния" (P-states, от слова "performance" – "производительность), когда пары значений питающего напряжения и тактовой частоты, включая режим Turbo, определяют режим высокой производительности при обработке данных с сохранением оптимального энергопотребления. Предыдущие поколения архитектуры Intel Core делегировали процесс управления P-состояниями Windows или другим операционным системам, однако в архитектуре Skylake разработчики пошли ещё дальше и реализовали возможность изменения P-состояний непосредственно на уровне процессорной логики.
Именно так вкратце можно описать принцип работы новой технологии Intel Speed Shift Technology. Помимо 30-кратного, по словам разработчиков, увеличения скорости переключения состояний и значительного снижения латентности процесса, технология Speed Shift также может дать дополнительные преимущества. Так, например, для последовательных процессов с многократно повторяющимися, но не слишком тяжёлыми нагрузками, вроде записи видео, иногда выгоднее немного приподнять тактовую частоту на всё время процесса, нежели постоянно гонять её вверх и вниз, и технология Intel Speed Shift, реализованная в Skylake, способна справиться с этим.
В связи с тем, что новая технология требует соблюдения некоторых специфических условий для нормального взаимодействия операционной системы и процессора, в настоящее время поддержка Intel Speed Shift реализована только в Windows 10, а для работы под Windows 8, более старыми её версиями, Linux и остальными ОС потребуются дополнительные патчи для полноценной поддержки аппаратной техники переключений P-состояний в Skylake.
Работа технологии Intel Speed Step в архитектуре Skylake также затрагивает управление энергопотреблением таких модулей процессора, как системный агент, контролер памяти, eDRAM и интерфейсы ввода-вывода, обеспечивая лучшую производительность при обработке задач с небольшой загрузкой с помощью увеличения тактовых частот ядер и графической подсистемы в случаях, когда это допустимо.
Исходя из соображений экономичности, эффективности, упрощения дизайна и температурного режима кристалла, модуль преобразования и регулировки питания, расположенный внутри ядер Haswell/Broadwell, в архитектуре Skylake вновь был вынесен за пределы чипа на материнскую плату.
В целях дальнейшей оптимизации расхода энергии процессора разработчики пошли ещё дальше, и в Skylake динамическое управление энергопотреблением реализовано не только на уровне отдельных модулей – ядер, графики, eDRAM и др., но даже на уровне отдельных вычислительных блоков, например, энергоёмких исполнительных 256-битных блоков, обрабатывающих команды пакета Intel Advanced Vector Extensions 2 (Intel AVX2).
Аппаратные средства динамического управления питанием в архитектуре Skylake также предусматривают специальные улучшенные алгоритмы для режимов воспроизведения видео, работы с мультимедийным контентом, вывода видео на экраны с высоким разрешением, что расширяет возможности экономного использования батарей в мобильных устройствах и позволяет более гибко конструировать различные устройства в необычных форм-факторах, в том числе, с пассивным безвентиляторным охлаждением.
Обзор Intel Skylake | Встроенная графика архитектуры Skylake
Графическая подсистема девятого поколения, реализованная в архитектуре Skylake, изменилась настолько масштабно и радикально, что подробный рассказ о ней для понимания всех нюансов заслуживает отдельной статьи, примерно сравнимой по объёму с этой. Здесь же придётся ограничиться общими характеристиками и сведениями.
Девятое поколение интегрированной графической подсистемы – Intel Gen9 Graphics, реализованное в составе новой архитектуры, и, как и весь чип Skylake, изготавливаемое с соблюдением норм 14-нм техпроцесса, получило мощные структурные изменения наряду с повышенной энергоэффективностью. Унаследовав базовые черты от архитектуры Broadwell, новая линейка интегрированных графических ядер, охватывающая все варианты термозидайна процессоров в диапазоне от 4,5 Вт (в перспективе и менее) до 91 Вт, включает в себя огромную гамму решений, от базовой логики HD Graphics 510ULT на основе одного модуля с 12-ю исполнительными устройствами до мощнейшей графической подсистемы Iris Pro Graphics 580 (GT4e) на базе трёх модулей с 72 исполнительными устройствами, встроенным eDRAM-буфером ёмкостью 128 Мбайт, с суммарной пиковой производительностью до 1152 гигафлопс (Gen9 GT4 больше чем Gen8 GT3 примерно в полтора раза).
В аккурат к появлению Windows 10 в новой графике Intel появилась полноценная аппаратная поддержка Direct X 12 для игр, а также технологий Open CL 2.0 и Open GL 4.4 для более чёткой и качественной картинки. По данным Intel, новая графика обеспечит прирост производительности в 3D-играх до 40% по сравнению с предыдущим поколением.
Масштабируемость производительности с оптимизированным энергопотреблением позволяют говорить о появлении на базе новых процессоров Intel с графикой Gen9 новых поколений мобильных устройств с реальной работоспособностью на протяжении всего дня и ультранизким энергопотреблением в режиме воспроизведения мультимедийного контента: менее 1 Вт при проигрывании видео и порядка 1 Вт при проведении видеоконференции.
Новое девятое поколение графики Intel также поддерживает расширенный список аппаратных функций ускорения кодирования и декодирования (HEVC, AVC, SVC, VP8, MJPG), расширенные возможности обработки и преобразования "сырых" данных непосредственно с 16-битной матрицы цифровой камеры с качеством до 4K 60p, а также расширенные возможности движка Quick Sync с режимом Video Fixed-Function (FF), позволяющие декодировать H.265/HEVC без обращения к вычислительным ядрам.
Поддержка трёх дисплеев, доступная в предыдущих поколениях процессорной архитектуры, в графике Intel Gen9 улучшена более оптимальным рендерингом сжатых поверхностей, возможностью вращения экрана на 90/270 градусов, поддержкой высоких разрешений экрана (4K и более), с одновременной возможностью беспроводного вывода изображения с качеством до 4K30p.
Обзор Intel Skylake | Оверклокинг
Для многих моделей процессоров на базе Skylake, в том числе, для приличного списка мобильных чипов Intel Core M, отныне будет доступна углублённая возможность оверклокинга, в том числе, с помощью изменения базовой частоты (BCLK) отдельно от тактовой частоты шины PCIe, и расширенной настройки параметров DDR4. В частности, для памяти будет доступна регулировка частоты с шагом в 100 и 133 МГц, с порогом фактической частоты как минимум до 4133 МГц.
На уровне чипсета тактовая частота контроллера может регулироваться вплоть до 200 МГц с шагом 1 МГц, а для некоторых вариантов будет доступен разгон до 250 МГц и даже выше, с точностью изменения даже менее 1 МГц.
Множитель тактовой частоты разблокированных графических процессоров (pGfx) будет регулироваться вплоть до 60, что даст шаг прироста в 50 МГц, плюс дополнительные регулировки напряжения питания.
Обзор Intel Skylake | Итого
За рамками этой статьи остались особенности исполнения различных семейств чипсетов, версий графического ядра, а также тонкости компонентного состава и реализация технологий энергосбережения для различных серий процессоров. Всё это заслуживает отдельного детального рассмотрения, равно как и изучение практических характеристик конкретных процессорных моделей.
Подводя итог сегодняшней публикации, следует отметить, что процессорная архитектура Intel за последние несколько лет обрела невероятную, даже по нынешним удивительным временам, масштабируемость, перекрывая нужды современной электронной промышленности от сверхэкономичных ультракомпактных "систем-на-чипе" для смартфонов, планшетов, устройств для Интернета с одной стороны, до мощных серверных чипов с другой стороны. Сегодняшние процессоры Intel с архитектурой Skylake найдут применение в широком спектре форм-факторов персональных вычислительных устройств, от ультрамобильных Compute Stick, трансформеров, конвертируемых систем "2-в-1" и моноблоков с большими 4K-экранами до мобильных рабочих станций.
Новые платформы на базе процессоров Intel Core шестого поколения и процессоров Intel Xeon обладают встроенной поддержкой новых функциональных возможностей и технологий, таких как Thunderbolt 3 с интерфейсом USB Type-C, камеры Intel RealSense и т.д.
Обзор Intel Skylake | Что дальше?
Разумеется, на этом развитие процессорной архитектуры Intel не заканчивается. Согласно тем крохам информации, которая сейчас известна о будущих планах Intel по развитию процессорной микроархитектуры, следующим в 2016 году будет представлено поколение с рабочим названием Kaby Lake, выполненное по тому же 14-нм техпроцессу, но отличающееся от Skylake дополнительными изменениями в плане повышения производительности. Вслед за ним ожидается появление архитектуры с рабочим названием Cannonlake, но, поскольку в настоящее время очень трудно оценить сроки коммерциализации следующего 10-нм технологического процесса, также нет смысла гадать о сроках его появления. Если Intel удастся выдержать традиционный 2-летний интервал между освоением следующих норм техпроцесса, переход с 10-нм на 7 нм мы увидим, вероятно, примерно к 2019 году.
История мейнфреймов: от Harvard Mark I до System z10 EC Верите вы или нет, но были времена, когда компьютеры занимали целые комнаты. Сегодня вы работаете за небольшим персональным компьютером, но когда-то о таком можно было только мечтать. Предлагаем окунуться в историю и познакомиться с самыми знаковыми мейнфреймами за последние десятилетия.
Пятнадцать процессоров Intel x86, вошедших в историю Компания Intel выпустила за годы существования немало процессоров x86, начиная с эпохи расцвета ПК, но не все из них оставили незабываемый след в истории. В нашей первой статье цикла мы рассмотрим пятнадцать наиболее любопытных и памятных процессоров Intel, от 8086 до Core 2 Duo.