Amd и Intel открывают передовую в графической битве

В серии недавних анонсов Intel и AMD отдельно представили несколько важных изменений в архитектуре своих процессоров x86, которые обещают изменить способ использования процессоров x86 в течение следующих нескольких лет.

На прошлой неделе AMD анонсировала новую архитектуру памяти, нацеленную на сближение вычислений на процессорах и графических процессорах. Intel раскрыла новый акцент на улучшении своей позиции в более традиционной компьютерной графике. Вчера Intel анонсировала совершенно новую версию микроархитектуры для своих процессоров серии Atom, которая должна сделать эти чипы намного более мощными и потенциально сократить разрыв между Atom и более массовым семейством процессоров семейства Core компании.

Новая архитектура памяти AMD

Объявление AMD о том, что она называет гетерогенным единообразным доступом к памяти (hUMA), не стало большим сюрпризом, так как компания уже давно говорит об архитектуре гетерогенных систем (HSA).

Концепция довольно проста. Даже в микросхеме, в которой процессор и графическая обработка (GPU) находятся на одном кристалле, как в ускоренных процессорах AMD (APU), память, используемая процессором и графикой, остается в отдельных пулах. Хотя физически память одинакова, процессор и графический процессор используют разные указатели на память. Чтобы использовать графический процессор для вычислений, программа должна скопировать данные из части памяти, используемой ЦП, в часть, используемую графикой, выполнить вычисления и снова скопировать их. Все это требует времени. С настоящей унифицированной системой памяти, которая включает в себя графику, в этом нет необходимости.

AMD продвигает это как часть HSA Foundation, в которую входят ARM, Qualcomm, Samsung, Texas Instruments, MediaTek и Imagination. В частности, этот подход использует программную среду выполнения, известную как HSAIL, и набор интерфейсов для приложений с ускорением HSA.

На этой неделе AMD рассказала, как в своей архитектуре hUMA ЦП и ГП могут динамически выделять память из всего пространства памяти и использовать ее вместе с одной и той же схемой виртуальной адресации. Память будет двунаправленной когерентной, поэтому любые обновления памяти, сделанные CPU или GPU, будут видны другим элементам обработки. Теперь графический процессор будет поддерживать пейджинговую память с виртуальными страницами, поэтому он может работать с большими наборами данных (то, как в настоящее время работают процессоры). Идея состоит в том, что процессор и графический процессор могут работать вместе более эффективно. По словам AMD, разработчики смогут писать приложения с ускорением HSA, используя стандартные языки программирования, такие как Python, C ++ и Java.

AMD - не единственная компания, которая считает гетерогенные вычисления важными, и у Фонда HSA также есть свои конкуренты. Nvidia была большим сторонником того, что раньше называли GP-GPU, продвигая свои API-интерфейсы CUDA и обещая, что будущая версия графических процессоров будет поддерживать унифицированную память. Несколько крупных программных платформ имеют свои собственные альтернативы: расширения Microsoft DirectCompute для DirectX для вычислений на GPU-GPU и API Google Renderscript для разнородных вычислений. Возможно, самое важное, что отраслевой консорциум Khronos Group продвигает стандарт OpenCL.

Большой вопрос будет в том, какой из этих стандартов привлечет разработчиков. Первым процессором AMD, поддерживающим hUMA, станет процессор Kaveri, поставка которого запланирована на конец 2013 года (хотя, скорее всего, не в системах до начала следующего года). AMD также предоставляет APU для PlayStation 4 и, по слухам, поставляет APU для Xbox следующего поколения. Вполне вероятно, что другие члены Фонда HSA могли бы также использовать архитектуру hUMA, хотя еще никто не объявил о таких проектах. Вместе этого может быть достаточно для создания критической массы для разработчиков и для инструментов, и если это так, это может оказаться очень важным.

Intel удваивает графику для Haswell

В конце прошлой недели Intel представила дополнительную информацию о своем новом процессоре Core 4-го поколения, 22-нм продукте Haswell. Корпорация Intel ранее раскрыла ряд новых функций для Haswell, в том числе новые инструкции AVX2 для работы с большими целочисленными векторами и объединенные инструкции с множественным сложением (FMA) для чисел с плавающей запятой. Это то, что конечные пользователи вряд ли увидят, кроме как с точки зрения улучшения производительности в довольно специализированных рабочих нагрузках.

Что самое интересное в новом анонсе, так это акцент на графике, где конкуренты AMD и Nvidia, безусловно, лидируют.

Но Intel делает большие шаги с процессорами Haswell. Intel уже давно заявляет, что добавит больше графики в матрицу для некоторых моделей Haswell, включая высокопроизводительную версию, известную как GT3. По сути, это всего лишь дополнительные графические блоки команд, превышающие суммы в современных процессорах Ivy Bridge. Само по себе это большое изменение, учитывая, что в своих продуктах Intel обычно отводит больше места под процессорное пространство, в то время как конкурирующие APU AMD выделяют больше места под графику.

Но недавно Intel продемонстрировала другой вариант, который он называет графикой GT3e, который добавляет второй кристалл со 128 МБ встроенной памяти DRAM к пакету, который содержит кристалл Haswell, и предназначен для повышения производительности графики. На прошлой неделе Intel объявила, что более скоростные версии графики GT3 теперь будут называться Iris, а версии со встроенной DRAM - Iris Pro, так как Intel надеется получить некоторое преимущество в брендинге на новых уровнях графики.

В частности, линия Haswell будет сегментирована с версиями с небольшим количеством графики (GT1) под названием HD Graphics; с графикой GT2 (эквивалентной high-end линии Ivy Bridge), называемой HD Graphics от 4200 до 4600, в зависимости от скорости; с графикой GT3, но мощностью 15 Вт под названием HD Graphics 5000; детали с графикой GT3 мощностью 28 Вт и выше теперь будут называться Intel Iris Graphics 5100; и те с графикой GT3e и встроенной графикой под названием Iris Pro 5200. (Intel никогда не была таковой для простоты именования.)

Номера деталей Intel остаются сложными, но обратите внимание, что номер части, который начинается с 4, указывает на Haswell, а номер, который начинается с 3, указывает на Ivy Bridge. Компания использует MQ для обозначения стандартных деталей для ноутбуков GT3 и HQ для обозначения деталей со встроенной DRAM.

В рамках анонса Intel поделилась показателями производительности для новых компонентов, продемонстрировав значительное улучшение производительности по сравнению с существующими процессорами компании. Intel показала, что производительность Ultrabook в 1, 5 раза выше по сравнению с предыдущим поколением при примерно одинаковом энергопотреблении (и вдвое выше, чем у чипа с более высокой мощностью, предназначенного для ноутбуков чуть большего размера, с экранами 14 дюймов и больше), в два раза больше графики. производительность на традиционных ноутбуках и почти в три раза выше, чем на настольных системах.

Intel говорит, что новая графика Iris и Iris Pro сопоставима с дискретными графическими процессорами, и это большое дело. (Как всегда, я беру все цифры производительности, пока не смогу на самом деле протестировать продукты.) Я уверен, что все еще будут гораздо более производительные дискретные графические компоненты для настольных компьютеров от AMD и Nvidia для игр и приложений для рабочих станций, но как правило, эти части потребляют много энергии. В полноразмерных ноутбуках, где мощность гораздо меньше, встроенная графика более важна, но все еще существует большой рынок для дискретной графики. Похоже, что Intel ориентируется на этот рынок. У ультрабуков и других тонких ноутбуков, как правило, нет требований к питанию для работы с дискретной графикой, поэтому улучшенная встроенная графика, безусловно, приветствуется.

Новая микроархитектура Intel Atom

Во многих отношениях, однако, самое большое объявление от Intel касалось ее архитектуры с низким энергопотреблением, которая призвана заменить архитектуру, используемую в текущей архитектуре компании Atom. Семейство Atom в основном известно тем, что оно используется в мобильных устройствах, таких как планшеты и, в меньшей степени, в некоторых смартфонах. Новая архитектура, известная как Silvermont, также нацелена на различные центры обработки данных и встраиваемые рынки.

Архитектура представляет собой большие изменения. Вместо упорядоченного механизма выполнения, использовавшегося в предыдущих версиях архитектуры Atom, включая архитектуру Saltwell, используемую в текущих 32-нм версиях Atom фирмы, Silvermont добавляет механизм выполнения вне порядка, который используется в процессорах Intel Core и Xeon., Это должно значительно улучшить обработку однопоточных приложений. Он предлагает новую архитектуру системной структуры, рассчитанную на масштабирование до восьми ядер (наиболее вероятно для приложений, таких как микросерверы). Наконец, он добавляет новые инструкции (чтобы они соответствовали тем, которые используются в версии процессоров Core Westmere), а также новые технологии безопасности и виртуализации.

Новая архитектура имеет модульную конструкцию, основанную на модулях, которые содержат два ядра, 1 МБ общего кэша L2 (очень низкая задержка, высокая пропускная способность) и выделенный интерфейс точка-точка к матрице SoC. Обратите внимание, что это заменяет концепцию многопоточности, которую Intel активно продвигает, и на самом деле звучит немного похоже на модульный подход AMD, используемый в ее нынешних настольных и серверных чипах. (Intel, однако, изо всех сил пыталась объяснить, что это не одно и то же; модули AMD имеют больше общего, в том числе с плавающей запятой.) Модули могут быть объединены, чтобы включать до восьми ядер.

Что касается энергопотребления, Intel заявляет, что новая архитектура обеспечивает более широкий динамический диапазон мощности и позволяет каждому ядру иметь свою собственную независимую систему управления частотой и питанием, что позволяет каждому двигаться вверх и вниз по производительности и энергопотреблению. (В отличие от мобильных процессоров, это больше похоже на то, что Qualcomm использует со своими ядрами Krait, чем на более стандартную комбинацию ARM big.LITTLE.) Он также разработан с улучшенным управлением питанием и более быстрым входом и выходом из режимов ожидания, что особенно важно. на мобильном рынке.

Компания заявляет, что может лучше регулировать мощность между ядром процессора и другими элементами, такими как графика, что позволяет более изощренно реализовать пакетный режим.

В целом, Intel заявляет, что новая архитектура и переход на 22-нм процесс FinFet SoC компании должны позволять чипам, которые обеспечивают производительность, в три раза более высокую или в пять раз меньшую, чем нынешние чипы Atom. В целом Intel заявила, что ее «эффективный» двухъядерный процессор может превзойти неэффективный текущий четырехъядерный процессор в условиях ограниченного энергопотребления. (Опять же, как всегда, я буду ждать продуктов, чтобы судить об этом.)

Как и текущая линейка Atom, архитектура Silvermont, вероятно, будет использоваться в различных процессорах, начиная от тех, которые предназначены для мобильных устройств, и заканчивая более крупными системами. К ним должны относиться Avoton, предназначенный для микросерверов, Rangely для сетевых устройств, Merrifield для смартфонов и Bay Trail для планшетов и кабриолетов. Из них наиболее ожидаемой является 22-нм платформа Bay Trail, которую Intel ожидает представить на рынке к тому моменту, когда планшеты будут доступны к праздничному сезону, а более подробная информация будет опубликована в ближайшее время.

В целом, архитектура Silvermont звучит как большой шаг вперед по сравнению с существующей архитектурой Atom, и я особенно заинтригован тем, как на самом деле работает Bay Trail, основанный на этой архитектуре. На сегодняшний день существует заметный разрыв в производительности между младшим семейством Core и высококачественными атомами, но эта архитектура выглядит так, как будто она действительно может сократить разрыв.

Вывод: графика и сила определяют конкуренцию

Каждый крупный процессор, который вы видите сегодня - будь то чип Intel или AMD, предназначенный для настольных ПК или ноутбуков, или чип на базе ARM, предназначенный для смартфонов и планшетов, - имеет несколько ядер ЦП, как правило, несколько ядер ГП (за исключением серверных чипов), и все виды другая специализированная логика для таких вещей, как обработка изображений, кодирование и декодирование видео и обработка шифрования.

По мере того как процесс микросхемы становится меньше, в один чип может быть включено больше транзисторов. Но какие функции для интеграции (и как их интегрировать) остаются ключевым отличием среди производителей чипов, как и конкретный дизайн и микроархитектура самих чипов.

Эти объявления показывают компромиссы, которые делают Intel и AMD, и они должны иметь огромное значение для вычислений в течение следующих нескольких лет.

Для настольных компьютеров и ноутбуков Intel выглядит так, как будто она не только пытается догнать AMD со встроенной графической производительностью, добавляя больше исполнительных блоков, но и пытается продвигаться вперед с помощью таких функций, как встроенный DRAM, используя преимущества своих технологических процессов. вести. AMD также не будет сидеть на месте со своей графикой, так что это должно сделать интересный матч. Между тем AMD старается лучше интегрировать графические и процессорные функции, что может привести к новому способу программирования; это занимает больше времени, но может оказаться невероятно важным.

Поэтому битва между AMD Kaveri и Intel Haswell может быть более интересной, чем конкуренция Intel-AMD последних нескольких лет. Haswell непременно отправит первым. (Я ожидаю увидеть системы этим летом по сравнению с началом следующего года для Kaveri.) Опять же, это в основном для настольных ПК и ноутбуков. Геймеры и пользователи рабочих станций, несомненно, захотят соединить либо чип с дискретными графическими решениями AMD или Nvidia.

Для планшетов и, возможно, в конечном итоге телефонов, подход к архитектуре гетерогенных систем, который продвигают AMD и другие, может оказаться еще более важным, хотя опять же потребуется время, чтобы выяснить, действительно ли приложения используют это преимущество. Новая архитектура Intel должна сделать ее более конкурентоспособной в этом пространстве. Это действительно выглядит как большой шаг вперед, но его конкуренты тоже будут двигаться вперед.

Мне немного любопытно, действительно ли такие вещи, как платформа Bay Trail для Atom на базе Silvermont, работают достаточно быстро, так что они начинают появляться в более популярных ноутбуках и даже на настольных компьютерах. Уже сегодня планшеты на базе Atom достаточно хорошо работают на Windows, и с учетом улучшений этого может быть достаточно для многих основных пользователей, даже если они отстают от производительности Haswell или Kaveri (или нынешнего Sandy Bridge от Intel и нынешнего Richmond от AMD, для этого). дело).

Это должно сделать для захватывающего соревнования в следующем году.