Amd un Intel atver grafikas priekšu procesora cīņā

Neseno paziņojumu sērijā Intel un AMD ir atsevišķi atklājušas vairākas svarīgas izmaiņas savu x86 procesoru arhitektūrā, kas sola pārveidot veidu, kā x86 procesori tiks izmantoti tuvāko gadu laikā.

Pagājušajā nedēļā AMD paziņoja par jaunu atmiņas arhitektūru, kuras mērķis ir tuvināt CPU un GPU skaitļošanu. Intel atklāja jaunu uzsvaru uz savas pozīcijas uzlabošanu tradicionālākajā PC grafikā. Vakar Intel paziņoja par pilnīgi jaunu mikroarhitektūras versiju savām Atom sērijas procesoriem, tādu, kurai vajadzētu padarīt šīs mikroshēmas daudz jaudīgākas un potenciāli aizvērt plaisu starp Atom un uzņēmuma plaši izplatīto Core procesoru saimi.

AMD jaunā atmiņas arhitektūra

AMD paziņojums par to, ko tā sauc par neviendabīgu vienoto atmiņu piekļuvi (hUMA), nebija liels pārsteigums, jo uzņēmums jau ilgu laiku runā par heterogēnu sistēmu arhitektūru (HSA).

Koncepcija ir diezgan vienkārša. Pat mikroshēmā, kurā ir gan centrālais procesors, gan grafikas apstrāde (GPU), tajā pašā versijā, tāpat kā AMD paātrinātajās apstrādes vienībās (APU), CPU un grafikas izmantotā atmiņa ir palikusi atsevišķos kopos. Kamēr fiziski ir viena un tā pati atmiņa, centrālais procesors un GPU izmanto dažādus atmiņas rādītājus. Lai skaitļošanai izmantotu GPU, programmai ir jākopē dati no centrālā procesora izmantotās atmiņas daļas uz grafikas izmantoto daļu, jāveic aprēķini un atkal jākopē. Tas viss prasa laiku. Ar patiesu vienotu atmiņas sistēmu, kas ietver grafiku, tas nebūs vajadzīgs.

AMD to virza kā daļu no HSA fonda, kurā ietilpst ARM, Qualcomm, Samsung, Texas Instruments, MediaTek un Imagination. Jo īpaši šī pieeja izmanto programmatūras izpildlaiku, kas pazīstams kā HSAIL, un interfeisu kopumu HSA paātrinātām lietojumprogrammām.

Šonedēļ AMD detalizēti aprakstīja, kā CPU un GPU savā hUMA arhitektūrā var dinamiski sadalīt atmiņu no visas atmiņas vietas un izmantot to kopā ar to pašu virtuālo adresēšanas shēmu. Atmiņa būs saskaņota divvirzienu virzienā, tāpēc pārējos apstrādes elementus redzēs visi CPU vai GPU veiktie atmiņas atjauninājumi. Tagad GPU atbalstīs lappušu atmiņu ar virtuālām lapām, lai tas varētu darboties ar lielākām datu kopām (kā CPU pašlaik darbojas). Ideja ir tāda, ka CPU un GPU var strādāt efektīvāk. AMD sacīja, ka izstrādātāji varēs rakstīt HSA paātrinātas lietojumprogrammas, izmantojot standarta programmēšanas valodas, piemēram, Python, C ++ un Java.

AMD nav vienīgais uzņēmums, kas neviendabīgo skaitļošanu uzskata par svarīgu, un HSA fondam ir arī konkurenti. Nvidia ir bijis liels atbalstītājs tam, ko tā sauca par GP-GPU, virzot savus CUDA API un solot, ka tā grafisko procesoru nākotnes versija atbalstīs vienoto atmiņu. Vairākām lielajām programmatūras platformām ir savas alternatīvas: Microsoft DirectCompute paplašinājumi DirectX GP-GPU skaitļošanai un Google Renderscript API neviendabīgai skaitļošanai. Varbūt vissvarīgākais ir tas, ka Khronos Group, nozares konsorcijs, veicina OpenCL standartu.

Lielais jautājums būs, kurš no šiem standartiem piesaistīs izstrādātājus. AMD pirmais procesors, kas atbalstīs hUMA, būs tā Kaveri procesors, kas tiks piegādāts līdz 2013. gada beigām (lai gan tas, visticamāk, nebūs sistēmās līdz nākamā gada sākumam). AMD arī nodrošina APU PlayStation 4 un tiek plaši izplatīts baumas, ka tas piegādā APU arī nākamās paaudzes Xbox. Šķiet, ka arī citi HSA fonda locekļi varētu izmantot hUMA arhitektūru, lai gan neviens vēl nav paziņojis par šādiem projektiem. Kopā ar to varētu pietikt, lai radītu kritisko masu izstrādātājiem un rīkiem, un, ja tā, tas varētu izrādīties ļoti svarīgs.

Intel dubulto grafiku Haswell

Pagājušās nedēļas beigās Intel atklāja sīkāku informāciju par nākamo 4. paaudzes pamata procesoru, 22 nm produktu, kas pazīstams kā Hasvels. Intel jau iepriekš bija publiskojis vairākas jaunas Haswell funkcijas, tostarp jaunas AVX2 instrukcijas darbam ar lielākiem veseliem skaitļiem un saplūšanas komata (FMA) instrukcijas. Šīs ir lietas, kuras, visticamāk, lietotāji neredz, izņemot labāku sniegumu diezgan specializētās darba slodzēs.

Kas ir visinteresantākais jaunajā paziņojumā, ir koncentrēšanās uz grafiku - jomu, kurā konkurenti AMD un Nvidia noteikti ir izvirzījušies vadībā.

Bet Intel sper dažus lielus soļus ar Haswell procesoriem. Intel jau sen ir teicis, ka dažu Haswell modeļu modeļiem pievienos vairāk grafikas, ieskaitot augstākās klases versiju, kas pazīstama kā GT3. Faktiski tas ir tikai papildu grafikas norādījumu vienības, kas pārsniedz pašreizējos Ivy Bridge procesoros esošās summas. Pats par sevi tas ir lielas pārmaiņas, ņemot vērā to, ka Intel savos produktos parasti ir atvēlējis vairāk vietas CPU vietai, savukārt AMD konkurējošie APU ir veltījuši vairāk vietas grafikai.

Bet Intel nesen parādīja vēl vienu variantu, ko tā sauc par GT3e grafiku, kas paketei, kas satur Hasvelas die, pievieno otru atmiņu ar 128 MB iegulto DRAM un ir paredzēts, lai paātrinātu grafikas veiktspēju. Pagājušajā nedēļā Intel paziņoja, ka GT3 grafikas ātrdarbīgākas versijas tagad sauks par Iris, un tās, kurās ir iestrādāts DRAM, sauksies par Iris Pro, jo Intel cer iegūt zināmas zīmola priekšrocības no jaunajiem grafikas līmeņiem.

Jo īpaši Haswell līnija tiks segmentēta ar versijām ar nelielu grafikas daudzumu (GT1), ko sauc par HD Graphics; ar GT2 grafiku (līdzvērtīga Ivy Bridge līnijas augstākajai daļai), ko sauc par HD Graphics 4200 līdz 4600, atkarībā no ātruma; ar GT3 grafiku, bet darbojas ar jaudu 15 vati, ko sauc par HD Graphics 5000; tās daļas ar GT3 grafiku, kas darbojas ar jaudu 28 vati vai vairāk, tagad sauksies par Intel Iris Graphics 5100; un tiem, kuriem ir GT3e grafika un iegultās grafikas ar nosaukumu Iris Pro 5200. (Intel nekad nav bijis tāds, kas nosauktu vienkāršību.)

Intel daļu numuri joprojām ir sarežģīti, taču ņemiet vērā, ka daļas numurs, kas sākas ar 4, norāda Haswell, savukārt viena daļa, kas sākas ar 3, norāda Ivy Bridge. Uzņēmums izmanto MQ, lai norādītu GT3 piezīmjdatoru standarta daļas, un HQ, lai norādītu daļas, kurās ir iestrādāts DRAM.

Paziņojuma ietvaros Intel kopīgoja jauno daļu veiktspējas numurus, uzrādot būtiskus veiktspējas uzlabojumus salīdzinājumā ar uzņēmuma esošajiem procesoriem. Intel parādīja skaitļus, kas liecina par Ultrabook veiktspēju, kas ir līdz pat 1, 5 reizes lielāka nekā iepriekšējās paaudzes, ar aptuveni vienādu enerģijas patēriņu (un divreiz lielāka ar jaudu ar lielāku jaudas jaudu, kas paredzēta nedaudz lielākiem piezīmjdatoriem, tiem, kuriem ir 14 collu un lielāki ekrāni), divreiz grafika veiktspēja tradicionālajos piezīmjdatoros un gandrīz trīs reizes lielāka par veiktspēju galddatoru sistēmās.

Intel saka, ka jaunā Iris un Iris Pro grafika ir salīdzināma ar diskrētiem GPU, un tas ir liels darījums. (Kā vienmēr, es ņemu visus veiktspējas numurus ar sāls graudu, līdz es faktiski varu pārbaudīt produktus.) Esmu pārliecināts, ka joprojām būs daudz augstākas veiktspējas diskrētas AMD un Nvidia darbvirsmas grafikas daļas spēļu un darbstaciju lietojumprogrammām, taču parasti šīs daļas patērē daudz enerģijas. Pilna izmēra klēpjdatoros, kur jaudas aploksne ir daudz mazāka, svarīgāka ir grafika, taču joprojām ir bijis liels diskrētās grafikas tirgus. Šķiet, ka Intel mērķē uz šo tirgu. Ultrabooks un citiem plāniem piezīmjdatoriem parasti nav vajadzīgas enerģijas, lai palaistu diskrētu grafiku, tāpēc uzlabota tiešsaistes grafika noteikti ir apsveicami.

Intel jaunā atoma mikroarhitektūra

Tomēr daudzos aspektos lielākais Intel paziņojums tika uzskatīts par tās mazjaudas arhitektūru, kurai ir paredzēts aizstāt arhitektūru, ko izmanto uzņēmuma pašreizējā Atom arhitektūrā. Atom saime galvenokārt ir pazīstama ar to, ka to izmanto mobilajās ierīcēs, piemēram, planšetdatoros un mazākā mērā dažos viedtālruņos. Jaunā arhitektūra, kas pazīstama kā Silvermont, ir paredzēta arī dažādiem datu centriem un iegultiem tirgiem.

Arhitektūra ir lielas pārmaiņas. Tā vietā, lai pasūtījuma izpildes motoru izmantotu iepriekšējās Atom arhitektūras versijās, ieskaitot Saltwell arhitektūru, kas izmantota uzņēmuma pašreizējās 32nm Atom versijās, Silvermont pievieno ārpus pasūtījuma izpildes motoru, kā tas tiek izmantots Intel Core un Xeon procesoros.. Tam vajadzētu ievērojami uzlabot lietojumprogrammu apstrādi ar vienu vītni. Tas piedāvā jaunu sistēmas auduma arhitektūru, kas paredzēta mērogošanai līdz astoņiem kodoliem (visticamāk, tādām lietojumprogrammām kā mikro serveri). Visbeidzot, tas pievieno jaunas instrukcijas (lai tās būtu līdzvērtīgas tām, kuras tiek izmantotas Core procesoru Westmere versijā), kā arī jaunas drošības un virtualizācijas tehnoloģijas.

Jaunajai arhitektūrai ir modulārs dizains, kas balstīts uz moduļiem, kuri satur divus serdeņus, 1 MB koplietotas L2 kešatmiņas (ļoti zems latentums, liels joslas platums) un speciālu tiešajam interfeisam SoC audumu. Ņemiet vērā, ka tas aizstāj vairāku vītņu koncepciju, kuru Intel ir ļoti veicinājis, un patiesībā tas mazliet izklausās pēc AMD modulāras pieejas, ko izmanto pašreizējās darbvirsmas un servera mikroshēmās. (Tomēr Intel izgāja no tā, lai izskaidrotu, ka tas nav viens un tas pats; AMD moduļiem ir vairāk lietu, ieskaitot peldošo komatu.) Moduļus var kombinēt, lai ietvertu līdz astoņiem kodoliem.

Elektroenerģijas patēriņam Intel saka, ka jaunā arhitektūra pieļauj plašāku dinamisko enerģijas diapazonu un katram kodolam ļauj patstāvīgu frekvences un jaudas pārvaldību, tādējādi ļaujot katram kustēties uz augšu un uz leju veiktspējas un enerģijas patēriņa ziņā. (Pretstatā mobilajiem procesoriem, tas vairāk atgādina to, ko Qualcomm izmanto ar saviem Krait kodoliem, nevis standarta ARM big.LITTLE kombināciju.) Tas ir paredzēts arī ar uzlabotu enerģijas pārvaldību un ātrāku ienākšanu un iziešanu no gaidīšanas režīmiem, funkcijām, kas ir īpaši svarīgas. mobilo sakaru tirgū.

Uzņēmums saka, ka tas var labāk pielāgot jaudu starp CPU kodolu un citiem elementiem, piemēram, grafiku, ļaujot sarežģītāk izmantot sērijveida režīmu.

Kopumā Intel saka, ka jaunajai arhitektūrai un pārejai uz firmas 22 nm FinFet SoC procesu vajadzētu ļaut mikroshēmām, kas piedāvā līdz trīs reizes lielāku veiktspēju vai piecas reizes mazāku jaudu nekā pašreizējās Atom mikroshēmas. Kopumā Intel teica, ka tā "efektīvais" divkodolu var pārspēt neefektīvu pašreizējo četrkodolu procesoru, ievērojot jaudas ierobežojumus. (Atkal, kā vienmēr, es gaidīšu, kad produkti to novērtēs.)

Tāpat kā pašreizējā Atom līnija, arī Silvermont arhitektūra, visticamāk, tiks izmantota dažādos procesoros, sākot no tiem, kas paredzēti mobilajām ierīcēm, līdz lielākām sistēmām. Tajos jāiekļauj Avoton, kas paredzēts mikro serveriem, Rangely, kas paredzēts tīkla ierīcēm, Merrifield, kas paredzēts viedtālruņiem, un Bay Trail, kas paredzēts planšetdatoriem un kabrioletiem. No tiem visvairāk tiek gaidīta 22nm Bay Trail platforma, kuru Intel sagaida, ka tirgū būs savlaicīgi, lai planšetdatori būtu pieejami līdz brīvdienu sezonai, un sīkāka informācija drīzumā.

Kopumā Silvermont arhitektūra izklausās kā liels solis uz priekšu no esošās Atom arhitektūras, un es esmu īpaši ieinteresēts redzēt, kā Bay Trail, pamatojoties uz šo arhitektūru, patiesībā darbojas. Līdz šim starp Core saimes un augstākās klases atomiem bija ievērojama veiktspējas atšķirība, taču šī arhitektūra izskatās, ka tā patiešām varētu aizpildīt plaisu.

Secinājums: grafika un jauda nosaka konkurenci

Ikvienam lielākajam šodien redzamajam procesoram - neatkarīgi no tā, vai Intel vai AMD mikroshēma ir paredzēta galddatoriem vai klēpjdatoriem, vai arī uz ARM balstītai mikroshēmai, kas paredzēta viedtālruņiem un planšetdatoriem - ir vairāki CPU kodoli, parasti vairāki GPU kodoli (izņemot servera mikroshēmas), un visa veida cita specializēta loģika tādām lietām kā attēlu apstrāde, video kodēšana un dekodēšana un šifrēšanas apstrāde.

Tā kā mikroshēmas process kļūst mazāks, vienā mikroshēmā var iekļaut vairāk tranzistoru. Bet kuras funkcijas ir jāintegrē (un kā tās integrēt), tāpat kā pašu mikroshēmu īpašais dizains un mikroarhitektūra, joprojām ir galvenā atšķirība starp mikroshēmu pārdevējiem.

Šie paziņojumi parāda kompromisus, ko Intel un AMD izdara, un tiem nākamajos gados būs milzīga ietekme uz skaitļošanu.

Galddatoriem un klēpjdatoriem Intel izskatās tā, it kā tas ne tikai cenšas panākt AMD ar iebūvētās grafikas veiktspēju, pievienojot vairāk izpildes vienību, bet arī cenšas virzīties uz priekšu tādām funkcijām kā iegultais DRAM, izmantojot savas procesu tehnoloģijas. svinu. Arī AMD nesēdēs mierīgi ar savu grafiku, tāpēc tam vajadzētu būt interesantam. Tikmēr AMD ļoti cenšas labāk integrēt grafikas un CPU funkcijas, kas varētu radīt jaunu programmēšanas veidu; tas prasa ilgāku laiku, bet varētu izrādīties neticami svarīgi.

Tāpēc cīņa starp AMD Kaveri un Intel Haswell varētu būt daudz interesantāka nekā pēdējo gadu Intel-AMD sacensības. Hasvels noteikti nosūta pirmo. (Es ceru, ka sistēmas redzēsim šovasar, salīdzinot ar nākamā gada sākumu Kaveri.) Atkal tas galvenokārt attiecas uz vispārpieņemtajiem galddatoriem un piezīmjdatoriem. Spēlētāji un darbstaciju lietotāji neapšaubāmi vēlēsies savienot mikroshēmu ar diskrētiem grafiskiem risinājumiem gan no AMD, gan no Nvidia.

Planšetdatoriem un, iespējams, galu galā tālruņiem, neviendabīgās sistēmu arhitektūras pieeja, kuru atbalsta AMD un citi, varētu izrādīties vēl nozīmīgāka, lai gan atkal būs vajadzīgs laiks, lai redzētu, vai lietojumprogrammas to patiešām izmanto. Intel jaunajai arhitektūrai vajadzētu padarīt to konkurētspējīgāku šajā telpā. Tas tiešām izskatās kā liels solis uz priekšu, bet arī konkurenti turpinās virzīties.

Man ir mazliet ziņkārīgs, vai tādas lietas kā Silvermont balstītā Bay Trail platforma, kas paredzēta Atom, faktiski darbojas pietiekami ātri, lai tā sāktu parādīties lielākajās daļās zemāko klašu piezīmjdatoros vai pat galddatoros. Jau šodienas Atom balstītās planšetdatoros Windows darbojas samērā labi, un ar uzlabojumiem tas varētu būt pietiekams daudziem galvenajiem lietotājiem, pat ja tas atpaliek no Hasvela vai Kaveri (vai Intel pašreizējā Sandy Bridge un AMD pašreizējā Ričmonda) veiktspējas. matērija).

Tam vajadzētu dot aizraujošas sacensības nākamajā gadā.