Amd și intel deschid graficul în fața procesorului

Într-o serie de anunțuri recente, Intel și AMD au dezvăluit separat câteva schimbări importante în arhitecturile procesoarelor lor x86, care promit să transforme modul în care procesoarele x86 vor fi utilizate în următorii câțiva ani.

Saptamana trecuta, AMD a anuntat o noua arhitectura de memorie care are ca scop apropierea proceselor de procesare si procesare GPU. Intel a dezvăluit un nou accent pe îmbunătățirea poziției sale în graficele PC tradiționale. Ieri, Intel a anunțat o versiune complet nouă a microarhitecturii pentru seria sa de procesoare Atom, una care ar trebui să facă aceste cipuri mult mai puternice și ar putea să închidă diferența dintre Atom și familia Core de procesoare mai mainstream a companiei.

Noua arhitectură a memoriei AMD

Anunțul AMD cu privire la ceea ce numește acces uniform la unitatea de memorie (HUMA) nu a fost o mare surpriză, întrucât compania vorbește de multă vreme despre Heterogene Systems Architecture (HSA).

Conceptul este destul de simplu. Chiar și într-un cip care are atât procesorul grafic cât și procesarea grafică (GPU) pe aceeași matriță, ca și în unitățile de procesare accelerată (APU) ale AMD, memoria utilizată de CPU și grafică a rămas în pool-uri separate. În timp ce există fizic aceeași memorie, CPU și GPU folosesc indicatoare diferite pentru memorie. Pentru a utiliza GPU-ul pentru calcul, un program trebuie să copieze datele din partea de memorie utilizată de procesor în partea utilizată de grafică, să facă calculul și să o copiați din nou. Toate acestea necesită timp. Cu un sistem de memorie adevărat unificat care include grafică, acest lucru nu va fi necesar.

AMD împinge acest lucru ca parte a fundației HSA, care include ARM, Qualcomm, Samsung, Texas Instruments, MediaTek și Imaginație. În special, această abordare folosește un timp de execuție software cunoscut sub numele de HSAIL și un set de interfețe pentru aplicațiile accelerate HSA.

În această săptămână, AMD a detaliat cum în arhitectura sa hUMA, CPU și GPU pot aloca dinamic memoria din întreg spațiul de memorie și o pot folosi împreună cu aceeași schemă de adresare virtuală. Memoria va fi coerentă bidirecțională, astfel încât orice actualizare la memoria făcută de CPU sau GPU va fi văzută de celelalte elemente de procesare. GPU va suporta acum memoria de pagină, cu pagini virtuale, astfel încât să funcționeze cu seturi de date mai mari (modul în care procesele funcționează în prezent). Ideea este că CPU și GPU pot lucra împreună mai eficient. AMD a spus că dezvoltatorii vor putea scrie aplicații accelerate HSA folosind limbaje de programare standard precum Python, C ++ și Java.

AMD nu este singura companie care consideră că calculul eterogen este important și Fundația HSA are și concurenții săi. Nvidia a fost un mare susținător a ceea ce obișnuia să numească GP-GPU, împingându-și API-urile CUDA și promițând că o viitoare versiune a procesoarelor sale grafice va susține memoria unificată. Câteva dintre marile platforme software au alternative proprii: extensiile DirectCompute de Microsoft la DirectX pentru calcularea GP-GPU și API Renderscript Google pentru calcul eterogen. Poate cel mai important, Grupul Khronos, un consorțiu al industriei, promovează standardul OpenCL.

Marea întrebare va fi care dintre aceste standarde vor atrage dezvoltatorii. Primul procesor AMD care va susține hUMA va fi procesorul său Kaveri, prevăzut să fie livrat până la sfârșitul anului 2013 (deși probabil nu este în sistem până la începutul anului viitor). AMD furnizează, de asemenea, APU pentru PlayStation 4 și se zvoneste că va furniza APU și pentru următoarea generație Xbox. Este posibil ca alți membri ai Fundației HSA să poată folosi și arhitectura hUMA, deși niciunul nu a anunțat încă un astfel de design. Împreună, acest lucru ar putea fi suficient pentru a crea masă critică pentru dezvoltatori și pentru instrumente și, dacă da, acest lucru s-ar putea dovedi a fi foarte important.

Intel se dublează pe grafică pentru Haswell

Săptămâna trecută, Intel a dezvăluit mai multe detalii cu privire la procesorul său 4 Generation Core, un produs de 22 nm cunoscut sub numele de Haswell. Intel a dezvăluit anterior o serie de funcții noi pentru Haswell, inclusiv noi instrucțiuni AVX2 pentru lucrul cu vectori întregi mai mari și instrucțiuni FMA (multi-add-fusion) fuse pentru punct flotant. Acestea sunt lucruri pe care utilizatorii finali nu sunt susceptibile să le vadă, decât în ​​ceea ce privește performanța îmbunătățită a sarcinilor de muncă destul de specializate.

Ceea ce este cel mai interesant pentru noul anunț este concentrarea pe grafică, o zonă în care concurenții AMD și Nvidia au avut cu siguranță rolul principal.

Însă Intel face niște pași mari cu procesoarele Haswell. Intel a spus de mult timp că va adăuga mai multe elemente grafice pentru unele modele de Haswell, inclusiv pentru o versiune high-end cunoscută sub numele de GT3. În mod efectiv, aceasta este doar unități suplimentare de instrucțiuni grafice, peste cantitățile din procesoarele Ivy Bridge. Aceasta este o schimbare mare, având în vedere că, în produsele sale, Intel a dedicat în mod obișnuit mai mult spațiu de matriță spațiului procesorului, în timp ce APU-urile concurente ale AMD au dedicat mai mult spațiu grafic.

Însă Intel a arătat recent o altă variantă, ceea ce se numește grafică GT3e, care adaugă o a doua matriță cu 128MB de DRAM încorporat la pachetul care conține matrița Haswell și este conceput pentru a accelera performanțele grafice. Săptămâna trecută, Intel a anunțat că versiunile cu viteză mai mare ale graficelor GT3 vor fi numite acum Iris, iar cele cu DRAM încorporat se vor numi Iris Pro, întrucât Intel speră să obțină un avantaj de marcă al noilor niveluri de grafică.

În special, linia Haswell va fi segmentată cu versiuni cu o cantitate mică de grafică (GT1) numită HD Graphics; cu grafica GT2 (echivalentă cu gama înaltă a liniei Ivy Bridge) numită HD Graphics 4200 - 4600, în funcție de viteză; cu grafică GT3, dar care rulează la 15 watt numit HD Graphics 5000; acele piese cu grafică GT3 care rulează la 28 watt și mai sus vor fi numite acum Intel Iris Graphics 5100; și cele cu grafică GT3e și grafică încorporată numită Iris Pro 5200. (Intel nu a fost niciodată unul pentru denumirea simplității.)

Numerele de piese Intel rămân complicate, dar rețineți că un număr de piesă care începe cu 4 indică Haswell în timp ce unul care începe cu un 3 indică Ivy Bridge. Compania utilizează MQ pentru a indica piese standard pentru notebook GT3 și HQ pentru a indica părțile care au DRAM-ul încorporat.

Ca parte a anunțului, Intel a distribuit numere de performanță pentru noile piese, arătând îmbunătățiri semnificative ale performanței în comparație cu procesoarele existente ale companiei. Intel a afișat numere care sugerează performanțe Ultrabook de până la 1, 5 ori față de generația anterioară la aproximativ același consum de energie (și de două ori performanța cu un cip cu o putere mai mare care vizează notebook-uri puțin mai mari, cele cu ecrane de 14 in și mai mari), de două ori graficele performanță pe notebook-uri tradiționale și de aproape trei ori performanța pe sisteme desktop.

Intel spune că noile grafice Iris și Iris Pro sunt comparabile cu GPU-urile discrete și că este o afacere mare. (Ca întotdeauna, iau toate numerele de performanță cu un bob de sare până când pot testa efectiv produsele.) Sunt sigur că vor mai rămâne piese grafice de discret cu performanțe mult mai mari de la AMD și Nvidia pentru aplicații de jocuri și stații de lucru, dar de obicei, acele părți utilizează multă putere. În laptopurile cu dimensiuni complete, în care plicul de putere este mult mai mic, graficele on-die sunt mai importante, dar a existat încă o piață mare pentru grafică discretă. Intel pare să vizeze piața respectivă. Ultrabook-urile și alte notebook-uri subțiri, de obicei, nu au avut cerința de putere pentru a rula grafică discretă, astfel încât grafica îmbunătățită în continuu este binevenită.

Noua microarhitectură Atom a Intel

Totuși, în multe privințe, cel mai mare anunț din partea Intel a avut în vedere arhitectura sa de putere redusă, care este destinată înlocuirii arhitecturii utilizate în arhitectura actuală a companiei Atom. Familia Atom este cunoscută mai ales pentru utilizarea în dispozitive mobile, cum ar fi tabletele și în mai mică măsură câteva telefoane inteligente. Noua arhitectură, cunoscută sub numele de Silvermont, se adresează, de asemenea, către o varietate de centre de date și piețe încorporate.

Arhitectura reprezintă o mare schimbare. În loc de motorul de execuție la comandă folosit în versiunile anterioare ale arhitecturii Atom, inclusiv arhitectura Saltwell folosită pe actualele versiuni Atom ale 32nm ale firmei, Silvermont adaugă un motor de execuție fără ordin, așa cum este utilizat în procesoarele Intel și Core Xeon. Acest lucru ar trebui să îmbunătățească în mod semnificativ procesarea cererii cu un singur fir. Oferă o nouă arhitectură de țesătură de sistem, concepută pentru a scala până la opt nuclee (cel mai probabil pentru aplicații precum micro-servere). În cele din urmă, adaugă noi instrucțiuni (pentru a face o comparație cu cele utilizate în versiunea Westmere a procesoarelor Core) și noi tehnologii de securitate și virtualizare.

Noua arhitectură are un design modular bazat în jurul modulelor care conțin două nuclee, 1MB de cache L2 partajată (latență foarte mică, lățime de bandă mare) și o interfață punct-la-punct dedicată țesăturii SoC. Rețineți că aceasta înlocuiește conceptul de multi-threading pe care Intel îl promovează puternic și, de fapt, sună cam ca abordarea modulară a AMD folosită în jetoanele sale actuale de desktop și server. (Totuși, Intel a ieșit din calea sa pentru a explica că nu este același lucru; modulele AMD împărtășesc mai multe lucruri, inclusiv punctul flotant.) Modulele pot fi combinate pentru a include până la opt nuclee.

Pentru consumul de energie, Intel spune că noua arhitectură permite o gamă dinamică mai largă de putere și permite fiecărui nucleu propria sa frecvență independentă și gestionarea puterii, permițând astfel fiecărui mișcare în sus și în jos în ceea ce privește performanța și atragerea puterii. (În contrast cu procesoarele mobile, aceasta seamănă mai mult cu ceea ce utilizează Qualcomm cu miezurile sale Krait decât combinația standard ARM big.LITTLE.) De asemenea, este proiectat cu o gestionare îmbunătățită a puterii și o intrare și ieșire mai rapidă din modurile de așteptare, caracteristici deosebit de importante pe piața mobilă.

Compania spune că poate ajusta mai bine puterea între miezul procesorului și alte elemente, cum ar fi grafica, permițând o implementare mai sofisticată a modului de spargere.

În general, Intel spune că noua arhitectură și trecerea la procesul de fină SoC de 22 nm al firmei ar trebui să permită cipuri care oferă o performanță de până la trei ori mai mare sau o putere de cinci ori mai mică decât cipurile Atom actuale. În general, Intel a spus că „eficientul” dual-core poate depăși un procesor cu patru nuclee actual ineficient, sub restricții de putere. (Din nou, ca întotdeauna, voi aștepta ca produsele să judece acest lucru.)

La fel ca actuala linie Atom, arhitectura Silvermont este probabil utilizată într-o varietate de procesoare, de la cele destinate dispozitivelor mobile până la sisteme mai mari. Acestea ar trebui să includă Avoton, care se adresează micro-serverelor, orientat în mare măsură către dispozitivele de rețea, Merrifield destinate smartphone-urilor și Bay Trail, orientat către tablete și convertibile. Dintre acestea, cea mai așteptată platformă este 22nm Bay Trail, pe care Intel se așteaptă să o aibă pe piață la timp pentru ca tabletele să fie disponibile până în sezonul sărbătorilor, cu mai multe detalii în curând.

În general, arhitectura Silvermont sună ca un pas mare față de arhitectura Atom existentă și sunt deosebit de intrigat să văd cum performanțele Bay Trail, bazate pe această arhitectură, de fapt. Până în prezent, a existat un decalaj important în ceea ce privește performanța dintre gama inferioară a familiei Core și Atom-urile de înaltă performanță, dar această arhitectură se pare că ar putea într-adevăr să închidă decalajul.

Concluzie: Concurența grafică și definirea puterii

Fiecare procesor principal pe care îl vedeți astăzi - fie un cip Intel sau AMD care vizează computere desktop sau laptopuri sau un cip bazat pe ARM, destinat smartphone-urilor și tabletelor - are mai multe nuclee de procesoare, de obicei mai multe nuclee GPU (cu excepția cipurilor server) și tot felul de o altă logică specializată, pentru lucruri precum procesarea imaginilor, codarea și decodarea video și manipularea criptare.

Pe măsură ce procesul de cip se micșorează, mai multe tranzistoare pot fi incluse pe un singur cip. Dar caracteristicile care trebuie să le integreze (și cum să le integreze) rămân un diferențiator cheie în rândul vânzătorilor de cipuri, la fel și designul specific și microarhitectura cipurilor.

Aceste anunțuri arată compromisurile pe care Intel și AMD le realizează, iar acestea ar trebui să aibă implicații uriașe pentru calcul în următorii câțiva ani.

Pentru computere desktop și laptopuri, Intel arată ca și cum nu doar că încearcă să ajungă la AMD cu performanțe grafice încorporate prin adăugarea mai multor unități de execuție, ci și să încerce să avanseze cu funcții precum DRAM încorporat, profitând de tehnologia sa de proces conduce. AMD nu va sta nici pe loc cu graficele sale, deci ar trebui să creeze un meci interesant. Între timp, AMD face eforturi puternice pentru a integra mai bine graficele și funcțiile procesorului, ceea ce ar putea duce la un nou mod de programare; asta durează mai mult, dar s-ar putea dovedi a fi incredibil de important.

Prin urmare, bătălia dintre Kaveri și AM Haswell a AMD ar putea fi mai interesantă decât competiția Intel-AMD din ultimii ani. Haswell va livra cu siguranță primul. (Mă aștept să văd sisteme în această vară, față de începutul anului viitor pentru Kaveri.) Din nou, acest lucru este în mare parte pentru computere desktop și notebook-uri. Gamerii și utilizatorii stațiilor de lucru vor dori, fără îndoială, să asocieze fie cip cu soluții grafice discrete de la AMD sau Nvidia.

Pentru tablete și potențial telefoane în cele din urmă, arhitectura sistemelor eterogene pe care AMD și alții o împing ar putea fi chiar mai importantă, deși va fi din nou nevoie pentru a vedea dacă aplicațiile profită cu adevărat de acest lucru. Noua arhitectură a Intel ar trebui să o facă mai competitivă în acest spațiu. Pare cu adevărat un mare pas înainte, dar și concurenții săi vor continua să se miște.

Sunt un pic curios dacă lucruri precum platforma Bay Trail bazată pe Silvermont pentru Atom rulează de fapt destul de repede, astfel încât să înceapă să apară în notebook-uri mai înalte sau chiar pe desktop-uri. Tabletele bazate pe Atom de azi funcționează Windows destul de bine și, odată cu îmbunătățirile, acesta ar putea fi suficient pentru o mulțime de utilizatori principali, chiar dacă rămâne în urmă cu performanțele lui Haswell sau Kaveri (sau Sandy Bridge-ul Intel și actualul Richmond al AMD, pentru asta materie).

Ar trebui să creeze o competiție interesantă în anul următor.