توضح تفاصيل skylake من Intel كيفية تغير الحوسبة

في منتدى إنتل للمطورين هذا الأسبوع ، كشف صانع المعالجات أولاً عن تفاصيل حول الأعمال الداخلية لهندسة Skylake الدقيقة ، والتي يتم بيعها كمعالجات Core من الجيل السادس.

بدأت Skylake للتو في الظهور - فقد تم الإعلان عن إصدارات "K" غير المؤمّنة التي تهدف إلى رفع تردد التشغيل في Gamescon قبل أسبوعين ، ولكن يبدو أن الإطلاق الرئيسي لمجموعة واسعة من الرقائق معيّن في الأول من سبتمبر. ونتيجة لذلك ، لم تنتل Intel ناقشنا علانية تفاصيل الأجزاء المحددة التي سيتم الكشف عنها ، بخلاف الإشارة إلى أنها ستكون مجموعة واسعة جدًا من المنتجات.

في الواقع ، كانت هذه هي النقطة الأكبر التي حاول يوليوس ماندلبلات ، كبير مهندسي المبادئ وقيادة سكايليك ، وصفها في وصف الهندسة المعمارية في المنتدى. وأشار إلى أنه عندما بدأ الفريق العمل في المشروع قبل خمس سنوات ، كانت الخطة تهدف إلى إنشاء بنية تقليدية للعميل ، تمتد من ما كان يُطلق عليه فيما بعد أجهزة الكمبيوتر المحمولة "النحيفة والخفيفة" إلى أجهزة الكمبيوتر المكتبية ، وهي مجموعة من حوالي 3X في متطلبات الطاقة. ثم جاء الضغط على ultrabooks ، والتي هي أرق حتى ، قبل أجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة اللوحية ذات الطاقة المنخفضة. يجب أن يدعم المنتج النهائي مجموعة من الطاقة 20X ، بدءًا من 4.5 واط (لسلسلة M ، المستخدمة في أجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة اللوحية بدون مروحة و 2 في 1) حتى 91 واط في التكوين الأساسي لسطح المكتب K العلوي منتجات.

وقال ماندلبلات إن الوصول إلى عوامل جديدة يتطلب تركيزًا كبيرًا على كفاءة الطاقة. وبالتالي ، يمكن أن يستخدم النظام النهائي على الرقاقة (SoC) طاقة أقل بنسبة تتراوح بين 40 و 60 في المائة على أشياء مثل تشغيل الفيديو والمؤتمرات ، وكذلك القدرة على الخمول ، وكذلك تمديد مجموعة شرائح الإدخال / الإخراج لدعم الأجهزة الجديدة - لا سيما إضافة صورة معالج واحد.

شيء واحد أوضح Mandelblat في التعليقات بعد العرض التقديمي هو أن التركيز كان على الأداء لكل واط ، وليس الأداء الخام. عندما سألته عن الزيادة الطفيفة نسبيا في الأداء التي تم الإبلاغ عنها في سلسلة Skylake K مقارنة بسلسلة Haswell السابقة ، قال كبير مديري سوق المنصات ، باتريك كاسيلمان ، إنه لا ينبغي لنا إصدار حكم اليوم. وقال "انتظر حتى ترى منتجات الهواتف المحمولة" ، مشيرا إلى أننا سنرى أداء أفضل بكثير هناك. بعد العرض التقديمي ، قال ماندلبلات إن الحصول على تحسين كبير في الأداء على أجزاء سطح المكتب سوف يتطلب التركيز على ذلك ، مع مجموعة متنوعة من تغييرات النظام اللازمة ، مع ملاحظة أنه لا يوجد عنق عنقود واحد الآن ، ولكن الأداء المتوازن.

من المنطقي أن تركز شركة Intel على إنشاء أجزاء لمجموعة واسعة جدًا من الأجهزة بدلاً من أداء سطح المكتب الخالص ، لكنه تغيير كبير من حيث كان تصميم المعالج الدقيق يستهدف منذ وقت ليس ببعيد.

في العرض التقديمي ، قام Mandelblat باستعراض تصميم البنية الدقيقة بتفاصيل أكثر ، موضحًا مخططًا أساسيًا للتغييرات في الهندسة المعمارية (الموضحة في الجزء العلوي من هذا المنشور) على الرغم من الإشارة إلى أنه ليس كل جزء يعتمد على Skylake لديه كل هذه الميزات. تضمنت أكبر التغييرات ربطًا محسّنًا بين حلقات وحدة المعالجة المركزية (CPU) ، ومعالج إشارة صور مدمج (ISP) لدعم الكاميرا ، ورسومات محسّنة ، وبعض ميزات الأمان الجديدة ، والمزيد من التركيز على السماح لرفع تردد التشغيل.

بالنسبة لمراكز x86 التقليدية في وحدة المعالجة المركزية (والتي أطلق عليها نوى IA) ، قال ماندلبلات إن أحد التغييرات الكبيرة كان "قابلية التكوين" مع تكوينات أساسية مختلفة للخوادم مقارنة بالزبائن ، قائلاً إن العديد من ميزات الخادم لا تفيد العميل. على جانب العميل ، تشتمل النوى على واجهة أمامية محسّنة مع تنبؤات محسّنة للفرع ، ومخازن مؤقتة أعمق خارج النظام ، ووحدات تنفيذ محسّنة ، ونظام ذاكرة محسّن يتيح للنوى الحصول على نطاق ترددي أكبر من ذاكرة التخزين المؤقت للذاكرة.

أحد الأشياء البارزة هو زيادة تحسين الطاقة ، مع زيادة القدرة على إيقاف تشغيل أجزاء من المعالج عندما لا يتم استخدامها - لا سيما امتدادات AVX - والتركيز بشكل خاص على القدرة على تشغيل الفيديو والوسائط المتعددة مع طاقة أقل بكثير. وقال كان هناك تحسن كبير في استهلاك الطاقة الخاملة.

خارج النوى ، يشتمل المنتج على حلول ذاكرة تخزين مؤقت وذاكرة جديدة. وأشار إلى أنه منذ تقديم بنية الحلقة منذ عدة سنوات ، هناك تغيير كبير هو أن الكثير من النطاق الترددي تستهلك الآن من قبل أشياء خارج النوى ، بما في ذلك النظام الفرعي للرسومات. يحتوي هذا على بنية ذاكرة تخزين مؤقت DRAM مضمّنة جديدة (تُستخدم عادةً في الإصدارات التي تحتوي على رسومات Iris Pro) والتي يمكن استخدامها الآن كذاكرة تخزين مؤقت على جانب الذاكرة. تم تصميم الهيكل الآن بحيث يمكن لأشياء مثل العرض ومعالجة إشارات الصور توفير جودة خدمة أكثر اتساقًا.

وقال ماندلبلات: "كان هذا المشروع يتعلق بالكثير من الطاقة" ، مشيرًا إلى أن البنية الدقيقة شملت تحسين الطاقة في كل كتلة وربط. على سبيل المثال ، يمكن أن تزيد دقة العرض بنسبة 60 في المائة مع زيادة في الطاقة بنسبة 20 في المائة فقط ، مما يسمح باستخدام أفضل للشاشات عالية الدقة. إذا قمت بتوفير الطاقة في جزء واحد من القالب ، يمكنك استخدامه في جزء آخر. وهذا من شأنه أن يحدث فرقًا معينًا في الأداء في التصميمات التي لا تحتوي على مروحة ، حيث تسمح طاقة أقل في أجزاء من الشريحة غير المستخدمة باستخدام مزيد من الطاقة بواسطة وحدة المعالجة المركزية أو مراكز الرسومات.

أحد أكبر التغييرات هو تضمين معالج إشارة صور ودعم للكاميرات مباشرةً داخل شركة نفط الجنوب نفسها ، بدلاً من الاعتماد على شريحة ISP منفصلة. على الرغم من أن هذا أمر شائع في عدد من معالجات الأجهزة المحمولة ، إلا أن هذه هي المرة الأولى التي تقوم فيها Intel بإجراء التكامل. وقال ماندلبلات إن هذا ضروري لعوامل الشكل الأصغر ، لأنه يزيل معالج كاميرا إضافي ، ويؤدي إلى تقليل فاتورة المواد ، ويسمح بتحسين أفضل للطاقة لأن النظام يمكنه إدارته إلى جانب الوظائف الأخرى.

يمكن لـ Skylake دعم ما يصل إلى أربع كاميرات - اثنتان في وقت واحد - مما يسمح للكاميرات التي تواجه نفسها وتواجه العالم بأجهزة استشعار تصل إلى 13 ميجا بكسل. يمكنه دعم ميزات مثل الفيديو 1080p بمعدل 60 إطارًا في الثانية ، أو 2160 (4K) فيديو بمعدل 30 إطارًا في الثانية ، بالإضافة إلى مصراع الابتسامة ، والتقاط التقاط الصور ، و HDR ، وتسجيل اللقطات بدقة كاملة أثناء تسجيل الفيديو. يجب أن يكون هذا مفيدًا لسوق الكمبيوتر اللوحي ، لكن لاحظ أن معالجات الأجهزة المحمولة المتقدمة يمكنها الآن دعم حتى الكاميرات عالية الدقة.

تتضمن التغييرات الأخرى عددًا من تحسينات الأمان. من أهم هذه البرامج Software Guard Extensions (SGX) ، وهي مجموعة من الإرشادات لتطبيق ما لإطلاق بيئة تنفيذ موثوقة تُعرف باسم الجيب. يتيح هذا للتطبيق الاحتفاظ بسرية - إما رمز أو بيانات - من بقية المعالج ، وبالتالي منع العديد من الهجمات القائمة على الأجهزة. تحتوي البنية أيضًا على ميزة تسمى ملحقات حماية الذاكرة (MPX) ، والتي تختبر حدود الذاكرة قبل الوصول ، وبالتالي التأكد من أن الوصول يقع داخل الذاكرة المخصصة للعملية ، مما يلغي أحد أكثر أنواع الهجمات شيوعًا.

تشمل التغييرات الأخرى زيادة كفاءة الطاقة في مجموعة الشرائح ودعم PCI Express 3.0 ، وزيادة تركيز IO (خاصة بالنسبة لإصدارات الأجهزة المحمولة) ، ومزيد من IO عالي السرعة. هناك أيضا تحسين الصوت ومركز استشعار متكامل.

تم تصميم الشريحة للسماح برفع تردد التشغيل ، كما هو موضح في إصدارات K ، مع دعم ما يصل إلى 83 خطوة بزيادات 100 ميجا هرتز ، بحد أقصى نظري قدره 8.3 جيجا هرتز (وبالفعل بعض العروض التوضيحية عند 7 جيجا هرتز مع تبريد النيتروجين السائل).

ناقش David Blythe ، زميل Intel ومدير هندسة الرسومات ، عرضًا تقديميًا منفصلاً عن رسومات Skylake ، يناقش شركة Intel نظامها الفرعي للرسومات Gen9.

تحدث عن كيفية زيادة أداء الرسومات خلال السنوات الست الماضية من تصميم Core بشكل كبير من دعم ما يصل إلى 10 وحدات تنفيذ (EUs) مع 43 جيجابت من الأداء على التصميمات الأساسية الأصلية إلى ما يصل إلى 48 وحدة تنفيذ و 768 جيجابت على أعلى نهاية رقائق برودويل. وقال إنه مع Skylake ، يتطلب الأمر قفزة أخرى ، مما يتيح ما يصل إلى 72 من الاتحاد الأوروبي و 1152 جيجافلوبس. (ملاحظة تقدم Intel عادةً مجموعة متنوعة من الإصدارات بكميات مختلفة من الرسومات.) وقال إن الأداء الكلي للرسومات ارتفع أكثر من 100 مرة في تلك الفترة ، بناءً على نتائج برنامج 3DMark.

بالإضافة إلى المزيد من الاتحاد الأوروبي ، هناك تحسينات على الطرق المختلفة التي يتم استخدامها ، بشكل فردي وك "شرائح" - إعداد 24 الاتحاد الأوروبي. سيكون هناك إصدارات مختلفة مع أعداد مختلفة من الاتحاد الأوروبي. على وجه الخصوص ، سيستخدم GT2 شريحة واحدة (وبالتالي 24 EU) ، وسيستخدم GT3 شريحتين (48EUs) ، وسيستخدم GT4 الجديد ثلاثة (72 EUs). وقال بليث إن هناك زيادات كبيرة في الإنتاجية لكل شريحة ، وكذلك المزيد من الشرائح في الطرف الأعلى ، مع القدرة على خفض الحجم في النهاية المنخفضة.

يدعم Skylake أيضًا واجهات برمجة التطبيقات الأحدث ، بما في ذلك Microsoft DirectX 12 و Open CL 2.0 و Open GL 4.4. وقد حسنت إمكانات الوسائط أيضًا ، مع دعم الفيديو HEVC و VP8 و MJPEG ، ووضع فيديو مزامنة سريعة جديد لتطبيقات الوقت الفعلي المنخفضة الطاقة مثل مؤتمرات الفيديو ، وقدرات التصوير RAW الجديدة.