Intel Sunny Cove mimarisi çok "dikkat çekici": 10nm nimet, çok sayıda şiddetli beklenti
Geçtiğimiz günlerde düzenlenen Mimarlık Günü etkinliğinde Intel, ileride uzun yıllar boyunca CPU ve GPU mimarisi için bir yol haritasını nadiren duyurdu, ayrıca bir dizi ilgili teknoloji ve stratejik plan herkesin ziyafetini çekiyor.Bunların arasında, yeni CPU mimarisi birçok insanın ilgilendiği bir özellik. Bu makale bazı bilgiler topladı ve olabildiğince herkes için bazı basit yorumlar yaptı.
2019'dan 2021'e kadar olan üç yıl boyunca Intel, yüksek performanslı bir Çekirdek mimarisi nesli (tabii ki Xeon için) ve 2019-2023'te üç nesil düşük güçlü Atom (Atom) mimarisini piyasaya sürecek. Tabii ki eski.
2019'daki yeni yüksek performanslı mimari "Sunny Cove" (Sunny Cove). 11. nesil çekirdek grafik kartı entegre edilirken CPU önemli ölçüde yükseltildi. 10nm işlem ve aynı zamanda Intel olacak "Ice Lake" kod adlı masaüstü işlemci ile üretildi. İlk seri üretilen 10nm ürün.
2020 " Söğüt Koyu "(Willow Bay), neredeyse kesinlikle 10 nm'lik bir işlemdir, ancak 14nm + ve 14nm ++ gibi optimize edilmeli ve iyileştirilmelidir ve 2021'de bu olacak" Golden Cove "(Golden Bay), 7nm kullanılabilir mi merak ediyorum.
Willow Cove ve Golden Cove için Intel kısaca bazı ana özelliklerden bahsetmişken, önümüzde bulunan Sunny Cove için Intel pek çok mimari teknik detayı duyurmakta tereddüt etmedi.
Her şeyden önce, Bu, Intelin tarihinde, yeni ürünün piyasaya sürülmesinden N ay önce yol haritasını ve teknik ayrıntıları cömertçe duyurduğu ilk kez olmalı.Ayrıca, yeni 10nm işleminin ilk büyük ölçekli uygulaması olacak. Bu nedenle, 10nm Sunny Cove duyurulduğunda, Sektörün ve hatta sıradan kullanıcıların büyük ilgisini çekin.
Ne zaman yeni nesil CPU mimarisi duyurulsa, ilkelerini ve değişikliklerini anlamak çok heyecan verici. Bu sefer Intelin bir dizi şiddetli malzemeyi önceden duyurması da alkışlanmaya ve tatmaya değer.
Maalesef Intelin mevcut bilgileri tam değil. Esas olarak sadece Sunny Cove mimarisinin arka uç tasarımının ayrıntılarını sunar , Talimat dağıtımı ve talimat kuyrukları gibi ön uç kısımları içermez.
Sunny Cove'un mimari güncellemesi iki bölüme ayrılabilir, biri genel amaçlı performans iyileştirmesi, diğeri ise özel amaçlı performans iyileştirmesidir.
Genel amaçlı performans iyileştirmesi, mimari geliştirmeler yoluyla çok sayıda uygulamanın performansını ve enerji verimliliğini artırmaktır. Hemen hemen herkes bunu günlük kullanımda deneyimleyebilir. Esasen orijinal IPC'nin verimindeki değişikliktir (saat döngüsü başına talimatlar) veya Çalışma frekansında artış.
İşlem düğümünden bağımsız olarak, bu iki noktada bir gelişme olduğu sürece, en azından hesaplamalar açısından genel performans buna göre artacaktır.
Sıklık genellikle işleme ve optimizasyona bağlıdır.IPC daha geniş, daha derin ve daha akıllı bir çekirdekten gelebilir veya profesyonel olarak konuşursak, saat döngüsü başına daha fazla talimat, saat döngüsü başına daha fazla paralellik ve ön uçtan daha iyi iletim gerçekleştirebilir. veri.
Belirli amaçlar için performans iyileştirmesi, yeni komut setleri, yeni yazılım derleyicileri / kitaplıkları vb. Dahil olmak üzere belirli kullanım senaryoları ve algoritmaları için mimariyi genişletmektir.
Bu değişiklik yalnızca özel durumlarda yaşanabilir.Örneğin Intel, Sunny Cove mimarisinin yeni eklenen komut seti ile 7-Zip yazılımının sıkıştırma ve açma performansını% 75'e kadar artırabileceğini duyurur. Bu tipik bir örnektir. Yalnızca ilgili talimatlar için optimize edilmiş bu tür yazılımlar veya diğer yazılımlar böylesine önemli bir gelişme sağlayabilir.
Özel amaçlı performans iyileştirmesinin uygulama kapsamı sınırlı olsa da, alan verildiği sürece, etki son derece önemlidir ve genel performans iyileştirmesini çok aşar.
Sunny Cove, bu alanda da birçok iyileştirme yaptı. Yapay zeka / makine öğrenimi, şifreleme ve şifre çözme, sıkıştırma / açma, iletişim / ağ, genel SIMD (tek talimat çoklu veri akışı) / vektör işleme, özel SIMD / vektör işleme, çok iş parçacıklı ve çok ajanlı işleme vb.
Bu alanlarda uygulamalarınız varsa, Sunny Cove önemli değişiklikler getirecektir.
Yukarıda belirtilenler, her alana özgü bazı büyük uygulama alanlarıdır, daha kesin uygulama senaryoları vardır, Yeni talimatların tanıtılması, belirli bilgi işlem görevlerinin yürütülmesini büyük ölçüde hızlandırabilir . AVX-512 talimat biriminin eklenmesiyle Sunny Cove, şifreleme ve şifre çözme için de kullanılabilen çok sayıda işlem için IFMA'yı (Signed Fusion Addition Algorithm) ekler.
Aynı zamanda, birçoğu kriptografik olan vektör AES şifreleme (paralel yürütmede daha fazla AES komutunu destekler), Vektör Taşımasız Çarpma, Galois Alanı, SHA / SHA-NI güvenlik algoritmaları vb. Bazı temel unsurlar.
Önbelleğe alma açısından, Sunny Cove'un arka uçta 48KB birinci seviye veri önbelleği var, bu mevcut 32KB'den% 50 daha fazla. Genel olarak, önbelleğin isabetsizlik oranı, kapasite artışının kareköküyle ters orantılıdır; bu, Sunny Cove'un birinci seviye veri önbelleğinin isabet hata oranının% 22 oranında azalacağı anlamına gelir.
Sunny Cove'un L2 önbelleği de daha büyük , Ancak spesifik kapasite henüz açıklanmadı. Şu anda Core Duo, çekirdek başına 256KB ikincil önbelleğe sahiptir ve Xeon 1MB'dir.
Ek olarak, Mikro işlem (uOp) önbelleği de mevcut 2048 girişli tasarımdan daha büyüktür , Ancak belirli rakamlar henüz kamuoyuna açıklanmadı.
Seviye 2 TLB de bilinmeyene yükseldi , Bu, geçmiş adres çevirisinin makineye alınmasına yardımcı olur. Normalde bu, daha fazla sorgulamanın sürdürülmesi ve depolanması gerektiğinde yapılır; bu, Intel'in bazı uygulama ortamlarında en son makine adresinin kullanılmadan önce geri alındığını bulduğu anlamına gelir.
Bu resim, aşağıdakiler dahil daha fazla değişikliği gösterir: Yürütme bağlantı noktaları 8'den 10'a çıkarıldı Programlayıcının, 4 ve 9 numaralı bağlantı noktalarının döngüsel veri depolamaya bağlandığı, bant genişliğinin iki katına çıktığı, AGU'nun depolama kapasitesinin (adres oluşturma birimi) iki katına çıktığı ve daha büyük seviye 1 talimat önbelleğinin de belirli bir rol oynadığı bir seferde daha fazla talimat yayınlamasına izin verir. .
Önceki Skylake mimarisinde bir darboğaz var Üç AGU da depolamaya çalıştığında, bant genişliği açıkça yetersiz olacak ve saat döngüsü başına yalnızca bir tanesi yürütülebilecek.
Yükleme performansı değişmez ve genişlik planlaması 4'ten 5'e çıkarılır Bu, kayıt tamponunun gönderilmesinin saat döngüsü başına 5 talimata ulaşabileceği anlamına gelir, ancak gerçek etki görülmeye devam eder.
Sunny Cove ve Skylake mimarisinin yürütme portları temel değişikliklere uğradı.
görülebilir, Intel, bellek adresleme hesaplamalarını gerçekleştirmek için çekirdeğin tamsayı kısmı için daha fazla LEA (Etkili Adres Yükleme) birimi donatmıştır.Sık sık bellek hesaplamaları gerekiyorsa, performans kaybını azaltmak için veya sürekli önyargı yoluyla güvenlik güncellemeleri kullanılabilir. Hareket edin, yüksek performanslı dizi koduna yardımcı olun.
MUL (çarpma) birimi, muhtemelen dengeli tasarım amacıyla Skylake'in 5. bağlantı noktasından 1. bağlantı noktasına taşındı ve bir iDIV tamsayı bölme birimi de eklendi.
Bu değişiklik büyük değil, 10nm Cannon Lake ayrıca 64 bitlik bir IDIV'e sahiptir, bu da 64 bit sertifikayı 97 saat döngüsünden (karışık talimatlar) 18'e düşürebilir ve Sunny Cove benzer olabilir.
INT tamsayı aritmetiği açısından, Skylake Port 5'in çarpma birimi bir MulHi birimi haline geldi, ancak yeni mimarideki özel rol hala belirsiz.
FP kayan nokta operasyonları açısından Sunny Cove, yeniden düzenleme kaynaklarını artırdı çünkü Intel, müşterilerden geri bildirim aldı ve koddaki darboğazları ortadan kaldırmayı umuyor.
Intel, çekirdek kayan nokta bölümünün FMA (Fusion Add Operation) biriminin işlevini belirtmedi, ancak çekirdekte bir AVX-512 yönerge birimi olduğunu biliyoruz, bu nedenle en az bir FMA birimi onunla etkileşime girecek.
Cannon Lake mimarisinde sadece bir 512-bit FMA birimi vardır ve burada devam etmesi muhtemeldir ve Xeon'da iki tane olabilir.
Skylake ve Sunny Cove'un arka uç yürütme kaynaklarındaki değişiklikleri daha net bir şekilde karşılaştırmak için, yabancı medya AnandTech ayrıca aşağıdaki gibi bir karşılaştırma tablosu yaptı:
Intel tarafından listelenen diğer temel iyileştirmeler şunlardır: şube öngörücü iyileştirmeleri, etkili yük gecikmesi azaltma (TLB / L1D sayesinde), vb. Ancak Intel, bu iyileştirmelerin herkese fayda sağlamayacağını ve yeni algoritmalar gerektireceğini de kabul ediyor. Belirli bir kodda kullanılır.
Ek olarak, Sunny Cove ayrıca daha büyük belleği destekler, ana bellek sayfalama performansı 5 katmanlı bir tasarımdır (önceden 4 katmanlı), desteklenen doğrusal adresleme alanı 57 bite ulaşır ve fiziksel adresleme alanı 52 bittir.
Bunun anlamı, Xeon sunucu platformu teorik olarak işlemci başına 4 TB'a kadar bellekle eşleşebilir , Ve şimdi Skylake-SP mimarisinin ölçeklenebilir Xeon'u yalnızca 1,5 TB ve AMD Xiaolong yalnızca 2 TB.
Aslında, Sunny Cove, AMD'nin 2003 yılında x86-6464-bit mimarisini piyasaya sürmesinden bu yana x64 sanal bellek adreslemede büyük değişiklikler yapan ilk mimaridir.
On yıldan fazla bir süredir, sanal bellek adresleme 64 biti desteklemesine rağmen, yalnızca ilk 48 bit gerçekten kullanışlıdır ve son 16 bit, sanal adresleme alanını 256TB ile sınırlayan ön tarafın basit bir kopyasıdır.
Bu sanal bellek, sayfa tablosu aracılığıyla fiziksel belleğe eşlenir, böylece fiziksel bellek bellek adreslemesi de 48 bit ile sınırlandırılır ve sonuç olarak tüm sistemin maksimum fiziksel belleği 256TB'yi aşamaz.
şimdi, Sunny Cove, etkili sanal belleği 57 bite genişletti ve fiziksel adresleme 52 bite kadar çıktı.Sonuç olarak, sanal bellek ve fiziksel bellek sırasıyla 128PB ve 4PB'ye kadar destekleyebilir.
Intel tarafından daha önce verilen yol haritasına göre, Ice Lake-SP ailesinin yeni nesil Xeon'u, bellek genişletme kapasitesinin benzeri görülmemiş bir şekilde iyileştirileceği 2020'de listelenecek.
Bu arada, güvenlik açısından Sunny Cove, çok anahtarlı tam bellek şifrelemesini ve kullanıcı modu komut engellemesini destekler.
Sunny Cove ön uçtaki değişikliklere gelince, Intel'in daha fazla bilgi duyurusunu sabırsızlıkla bekliyoruz.
Sunshine Bay sanatsal anlayışla dolu: Bu resimdeki gökyüzü çok güneşli olmasa da, Cove gerçekten güzel
Not: Bu makaledeki metin ve resimlerin bir kısmı yabancı medya AnandTech ve Arstechnica'dan gelen raporlara aittir.
