Amd a intel otvárajú grafickú frontu v bitke procesorov

V sérii nedávnych oznámení spoločnosti Intel a AMD osobitne odhalili niekoľko dôležitých zmien v architektúrach svojich procesorov x86, ktoré sľubujú transformáciu spôsobu, akým sa procesory x86 budú používať v najbližších rokoch.

Minulý týždeň spoločnosť AMD oznámila novú architektúru pamäte zameranú na zblíženie výpočtov CPU a GPU. Spoločnosť Intel odhalila nový dôraz na zlepšenie svojej pozície v tradičnejšej počítačovej grafike. Spoločnosť Intel včera oznámila úplne novú verziu mikroarchitektúry pre svoju sériu procesorov Atom, ktorá by mala tieto čipy urobiť omnoho silnejšou a potenciálne zmenšiť priepasť medzi Atom a bežnejšou skupinou procesorov Core spoločnosti.

Nová pamäťová architektúra AMD

Oznámenie AMD o tom, čo nazýva heterogénny prístup k jednotnej pamäti (hUMA), nebolo veľkým prekvapením, pretože spoločnosť už dlho hovorí o heterogénnej systémovej architektúre (HSA).

Koncept je celkom jednoduchý. Aj v čipe, ktorý má procesor a grafické spracovanie (GPU) na tej istej matrici, ako v jednotkách zrýchleného spracovania AMD (APU), zostala pamäť použitá procesorom a grafikou v samostatných fondoch. Aj keď existuje fyzicky rovnaká pamäť, CPU a GPU používajú rôzne ukazovatele na pamäť. Na použitie GPU na výpočty musí program skopírovať údaje z časti pamäte používanej procesorom do časti používanej grafikou, vykonať výpočet a znova ho skopírovať späť. To všetko si vyžaduje čas. U skutočného systému zjednotenej pamäte, ktorý obsahuje grafiku, to nebude potrebné.

AMD to presadzuje ako súčasť nadácie HSA, ktorá zahŕňa ARM, Qualcomm, Samsung, Texas Instruments, MediaTek a Imagination. Tento prístup využíva najmä runtime softvér známy ako HSAIL a sadu rozhraní pre aplikácie urýchlené HSA.

Tento týždeň AMD podrobne opísal, ako CPU a GPU vo svojej architektúre hUMA môžu dynamicky alokovať pamäť z celého pamäťového priestoru a používať ju spolu s rovnakou schémou virtuálneho adresovania. Pamäť bude obojsmerne koherentná, takže akákoľvek aktualizácia pamäte vykonaná procesorom alebo GPU bude viditeľná ostatnými prvkami spracovania. GPU bude teraz podporovať stránkovanú pamäť s virtuálnymi stránkami, takže bude môcť pracovať s väčšími množinami údajov (ako v súčasnosti CPU fungujú). Ide o to, že CPU a GPU môžu spolupracovať efektívnejšie. Podľa AMD vývojári budú môcť písať aplikácie urýchľujúce HSA pomocou štandardných programovacích jazykov, ako sú Python, C ++ a Java.

AMD nie je jedinou spoločnosťou, ktorá považuje heterogénne výpočty za dôležité a nadácia HSA má tiež svojich konkurentov. Spoločnosť Nvidia bola veľkým zástancom toho, čo nazývala GP-GPU, presadzovala svoje rozhrania API CUDA a sľubovala, že budúca verzia jej grafických procesorov bude podporovať jednotnú pamäť. Niektoré z veľkých softvérových platforiem majú svoje vlastné alternatívy: rozšírenia DirectCompute spoločnosti Microsoft o DirectX pre výpočty GP-GPU a Google Renderscript API pre heterogénne výpočty. Najdôležitejšie je to, že skupina Khronos, priemyselné konzorcium, presadzuje štandard OpenCL.

Veľkou otázkou bude, ktorá z týchto noriem pritiahne vývojárov. Prvým procesorom AMD na podporu hUMA bude jeho procesor Kaveri, ktorý by mal byť dodaný do konca roku 2013 (pravdepodobne však v systémoch až začiatkom budúceho roka). AMD tiež poskytuje APU pre PlayStation 4 a všeobecne sa hovorí, že dodáva APU pre Xbox novej generácie. Zdá sa pravdepodobné, že aj ostatní členovia nadácie HSA by mohli používať architektúru hUMA, hoci žiaden z nich zatiaľ takéto návrhy neoznámil. Spolu by to mohlo stačiť na vytvorenie kritického množstva pre vývojárov a nástroje, a ak áno, mohlo by sa to ukázať ako veľmi dôležité.

Intel zdvojnásobil grafiku pre Haswell

Koncom minulého týždňa spoločnosť Intel odhalila viac podrobností o svojom nadchádzajúcom procesore 4. generácie jadra, čo je 22nm produkt známy ako Haswell. Spoločnosť Intel predtým zverejnila niekoľko nových funkcií pre Haswell, vrátane nových inštrukcií AVX2 pre prácu s väčšími celočíselnými vektormi a inštrukcií spojených s viacnásobným pridaním (FMA) pre pohyblivú desatinu. Toto sú veci, ktoré koncoví používatelia pravdepodobne neuvidia, s výnimkou zlepšenia výkonu pri pomerne špecializovanom pracovnom zaťažení.

Najzaujímavejšie z tohto nového oznámenia je zameranie na grafiku, oblasť, v ktorej mali konkurenti AMD a Nvidia určite vedúce postavenie.

Intel však podniká veľké kroky s procesormi Haswell. Intel už dlho hovoril, že pridá k grafike viac grafiky pre niektoré modely Haswell, vrátane špičkovej verzie známej ako GT3. V skutočnosti ide iba o ďalšie grafické inštrukčné jednotky, ktoré presahujú sumy v súčasných procesoroch Ivy Bridge. Samotná je to veľká zmena vzhľadom na to, že vo svojich produktoch Intel zvyčajne venoval viac priestoru pre procesory, zatiaľ čo konkurenčné APU AMD venovali viac priestoru pre grafiku.

Spoločnosť Intel však nedávno predviedla ďalší variant, ktorý nazýva grafika GT3e, ktorá pridáva druhú matricu so 128 MB zabudovaného DRAM do balíka, ktorý obsahuje maticu Haswell, a je navrhnutá na zrýchlenie grafického výkonu. Minulý týždeň spoločnosť Intel oznámila, že vysokorýchlostné verzie grafiky GT3 sa teraz budú nazývať Iris a verzie so zabudovaným DRAM sa budú nazývať Iris Pro, pretože spoločnosť Intel dúfa, že získa nové výhody novej úrovne grafiky.

Linka Haswell bude rozdelená najmä na verzie s malým množstvom grafiky (GT1) s názvom HD Graphics; s grafikou GT2 (ekvivalent k high-endu linky Ivy Bridge) s názvom HD Graphics 4200 až 4600, v závislosti od rýchlosti; s grafikou GT3, ale s výkonom 15 wattov s názvom HD Graphics 5000; tie časti s grafikou GT3 s výkonom 28 wattov a viac sa teraz budú nazývať Intel Iris Graphics 5100; a tie s grafikou GT3e a vloženou grafikou s názvom Iris Pro 5200. (Spoločnosť Intel nikdy nebola taká, ktorá by pomenovala jednoduchosť.)

Čísla súčiastok spoločnosti Intel zostávajú komplikované, ale všimnite si, že číslo súčiastky, ktoré začína na 4, označuje Haswell, zatiaľ čo číslo, ktoré začína na 3, označuje Ivy Bridge. Spoločnosť používa MQ na označenie štandardných súčastí prenosných počítačov GT3 a HQ na označenie častí, ktoré majú zabudovaný DRAM.

V rámci tohto oznámenia spoločnosť Intel zdieľala čísla výkonnosti nových častí, čo ukazuje výrazné zvýšenie výkonu v porovnaní s existujúcimi procesormi spoločnosti. Spoločnosť Intel uviedla čísla naznačujúce výkon Ultrabook až 1, 5-krát oproti predchádzajúcej generácii pri zhruba rovnakej spotrebe energie (a dvojnásobný výkon pri čipe s vyšším príkonom, ktorý je určený pre mierne väčšie notebooky, notebooky so 14-palcovými a väčšími obrazovkami), dvakrát grafická výkon na tradičných prenosných počítačoch a takmer trojnásobný výkon na stolných systémoch.

Intel tvrdí, že nová grafika Iris a Iris Pro je porovnateľná s diskrétnymi procesormi GPU, a to je veľká vec. (Ako vždy, beriem všetky výkonnostné čísla so zrnom soli, až kým nebudem môcť produkty skutočne otestovať.) Som si istý, že stále existujú oveľa výkonnejšie diskrétne stolné grafické súčasti od spoločností AMD a Nvidia pre aplikácie pre hry a pracovné stanice, ale tieto časti zvyčajne využívajú veľa energie. V prenosných počítačoch plnej veľkosti, kde je energetická obálka omnoho menšia, je dôležitá grafická karta, ale stále existuje veľký trh pre samostatnú grafiku. Zdá sa, že spoločnosť Intel sa zameriava na tento trh. Ultrabooky a iné tenké notebooky zvyčajne nemali požiadavku na napájanie diskrétnej grafiky, takže vylepšená grafika na počítači je určite vítaná.

Nová Atomova mikroarchitektúra spoločnosti Intel

V mnohých ohľadoch však najväčšie oznámenie spoločnosti Intel považovalo nízkoenergetickú architektúru, ktorá má nahradiť súčasnú architektúru Atom spoločnosti. Skupina Atom je väčšinou známa tým, že sa používa v mobilných zariadeniach, ako sú tablety a v menšej miere niekoľko chytrých telefónov. Nová architektúra známa ako Silvermont sa zameriava aj na rôzne dátové centrá a vnorené trhy.

Architektúra predstavuje veľkú zmenu. Namiesto vykonávania príkazu na vykonávanie pokynov používaných v predchádzajúcich verziách architektúry Atom, vrátane architektúry Saltwell používanej v súčasných 32nmových verziách Atom firmy, Silvermont pridáva nástroj na vykonávanie objednávok mimo prevádzky, ako sa používa v procesoroch Core a Xeon od spoločnosti Intel., To by malo výrazne zlepšiť spracovanie aplikácií s jedným vláknom. Ponúka novú architektúru systémovej štruktúry, ktorá je navrhnutá tak, aby škálovala až osem jadier (najpravdepodobnejšie pre aplikácie ako sú mikroservery). Nakoniec pridáva nové pokyny (porovnávať s tými, ktoré sa používajú vo verzii Core procesorov Westmere), a nové bezpečnostné a virtualizačné technológie.

Nová architektúra má modulárny dizajn založený na moduloch, ktoré obsahujú dve jadrá, 1 MB zdieľanej vyrovnávacej pamäte L2 (veľmi nízka latencia, veľká šírka pásma) a jednoúčelové rozhranie point-to-point so štruktúrou SoC. Všimnite si, že to nahrádza koncepciu viaczávitových vlákien, ktorú spoločnosť Intel výrazne propaguje, a v skutočnosti znie trochu ako modulárny prístup AMD používaný v súčasných stolných a serverových čipoch. (Intel však vyšiel zo svojej cesty, aby vysvetlil, že to nebolo to isté; moduly AMD zdieľajú viac vecí vrátane pohyblivej rádovej čiarky.) Moduly možno kombinovať tak, aby obsahovali až osem jadier.

Pokiaľ ide o spotrebu energie, spoločnosť Intel uvádza, že nová architektúra umožňuje širší rozsah dynamického výkonu a umožňuje každému jadru svoju vlastnú nezávislú správu frekvencie a výkonu, čím umožňuje každému z nich pohybovať sa hore a dole vo výkone a čerpaní energie. (Na rozdiel od mobilných procesorov je to viac ako to, čo Qualcomm používa so svojimi jadrom Krait ako štandardnejšia kombinácia ARM big.LITTLE.) Je tiež navrhnutý s vylepšenou správou napájania a rýchlejším vstupom a výstupom z pohotovostných režimov, čo sú funkcie, ktoré sú obzvlášť dôležité na mobilnom trhu.

Spoločnosť tvrdí, že dokáže lepšie upravovať výkon medzi jadrom CPU a inými prvkami, ako je napríklad grafika, čo umožňuje prepracovanejšiu implementáciu režimu burst.

Celkovo spoločnosť Intel tvrdí, že nová architektúra a prechod na proces firmy 22nm FinFet SoC by mal umožniť čipy, ktoré ponúkajú až trikrát vyšší výkon alebo päťkrát nižší výkon ako súčasné čipy Atom. Intel vo všeobecnosti uviedol, že jeho „efektívny“ dvojjadrový procesor môže prekonať neefektívny súčasný štvorjadrový procesor s obmedzením výkonu. (Opäť, ako vždy, počkám, až to posúdia produkty.)

Podobne ako súčasná línia Atom, architektúra Silvermont sa pravdepodobne bude používať v rôznych procesoroch, od tých, ktoré sú zamerané na mobilné zariadenia, až po väčšie systémy. Mali by zahŕňať Avoton zameraný na mikro-servery, Rangely zameraný na sieťové zariadenia, Merrifield zameraný na smartphony a Bay Trail zameraný na tablety a konvertibilné telefóny. Z nich je najviac očakávaná platforma Bay Trail s dĺžkou 22nm, ktorú spoločnosť Intel očakáva, že bude mať na trhu včas, aby tablety boli dostupné počas sviatkov, pričom ďalšie podrobnosti budú čoskoro k dispozícii.

Celkovo znie architektúra Silvermont ako veľký krok z existujúcej architektúry Atom a obzvlášť ma zaujíma, ako skutočne funguje výkonnosť Bay Trail založená na tejto architektúre. K dnešnému dňu došlo k značnému rozdielu vo výkone medzi dolnou časťou rodiny Core a špičkovými atómami, ale táto architektúra vyzerá, že by mohla medzeru skutočne uzavrieť.

Záver: Konkurencia v oblasti grafiky a sily

Každý hlavný procesor, ktorý vidíte dnes - či už ide o čip Intel alebo AMD zameraný na stolové počítače alebo laptopy alebo čip založený na ARM zameraný na smartphony a tablety - má viac jadier CPU, zvyčajne viacerých jadier GPU (okrem serverových čipov) a najrôznejšie iná špecializovaná logika pre veci ako spracovanie obrazu, kódovanie a dekódovanie videa a manipulácia so šifrovaním.

Keď sa proces čipov zmenšuje, môže byť na jeden čip zahrnutých viac tranzistorov. Ktoré funkcie na integráciu (a ako ich integrovať) však zostávajú kľúčovým diferenciátorom medzi predajcami čipov, ako aj špecifický dizajn a mikroarchitektúra samotných čipov.

Tieto oznámenia poukazujú na kompromisy, ktoré robia spoločnosti Intel a AMD, a tieto by mali mať v nasledujúcich rokoch obrovské dôsledky pre prácu s počítačmi.

Pokiaľ ide o stolové počítače a prenosné počítače, spoločnosť Intel vyzerá, akoby sa nesnažila len dobehnúť AMD pomocou vstavaného grafického výkonu pridaním ďalších vykonávacích jednotiek, ale tiež sa pokúsila napredovať pomocou funkcií, ako je napríklad vložená jednotka DRAM, pričom využíva výhody svojej procesnej technológie. viesť. AMD nebude stáť ani so svojou grafikou, takže by to malo zaistiť zaujímavý zápas. Medzitým sa spoločnosť AMD usilovne snaží o lepšiu integráciu funkcií grafiky a CPU, čo by mohlo vyústiť do nového spôsobu programovania; to trvá dlhšie, ale ukázalo sa, že je neuveriteľne dôležité.

Bitka medzi firmami AMD Kaveri a Intel's Haswell by preto mohla byť zaujímavejšia ako konkurencia Intel-AMD v posledných rokoch. Haswell určite loď ako prvý. (Očakávam, že systémy uvidím toto leto v porovnaní so začiatkom budúceho roka pre spoločnosť Kaveri.) Opäť platí, že to je väčšinou pre bežné stolové počítače a notebooky. Hráči a používatelia pracovných staníc budú stále chcieť spárovať buď čip s diskrétnymi grafickými riešeniami od spoločností AMD alebo Nvidia.

V prípade tabletov a prípadne aj telefónov by sa prístup heterogénnej systémovej architektúry, ktorý tlačia AMD a ďalší, mohol ukázať ako ešte dôležitejší, aj keď opäť bude chvíľu trvať, kým to aplikácie skutočne využijú. Nová architektúra spoločnosti Intel by mala zvýšiť konkurencieschopnosť v tomto priestore. Vyzerá to ako veľký krok vpred, ale jeho konkurenti sa budú aj naďalej pohybovať.

Som trochu zvedavý, či veci ako platforma Bay Trail so systémom Silvermont pre Atom skutočne beží dostatočne rýchlo, takže sa začínajú objavovať v bežných bežných prenosných počítačoch alebo dokonca na pracovných plochách. Už dnešné tablety založené na Atom fungujú Windows primerane dobre a so zlepšeniami by to mohlo stačiť pre väčšinu bežných používateľov, aj keď za tým zaostáva výkon Haswell alebo Kaveri (alebo súčasný Intel Sandy Bridge a súčasný Richmond AMD) hmota).

V nasledujúcom roku by mala zabezpečiť vzrušujúcu konkurenciu.