Ενσωματωμένος επεξεργαστής Haswell της Intel: Καλύτερη απόδοση, ολοήμερη μπαταρία

Οι χρήστες υπολογιστών εν κινήσει χρειάζονται μεγάλη διάρκεια ζωής της μπαταρίας, αλλά δεν θέλουν να θυσιάσουν την απόδοση. Η εξισορρόπηση αυτών των αντιφατικών απαιτήσεων βρίσκεται στο επίκεντρο της νέας αρχιτεκτονικής CPU της Intel, με την κωδική ονομασία Haswell, η οποία αναμένεται να εμφανιστεί στα ναυτιλιακά tablets, ultrabooks και άλλους υπολογιστές το 2013.

Το Intel Developer Forum βαθύτερα σε ό, τι κάνει το Haswell tick.

Ή ίσως "tock" θα ήταν μια καλύτερη λέξη, όπως Haswell αντιπροσωπεύει το "tock" στο πρόγραμμα ανάπτυξης CPU της Intel. Η Intel χρησιμοποιεί "tick-tock" για να υποδηλώσει τη στρατηγική ανάπτυξης της CPU. Ένα "τσίμπημα" αντιπροσωπεύεται από ένα υπάρχον σχέδιο της CPU που ταιριάζει μόνο λίγο, αλλά απολαμβάνει όλες τις αποτελεσματικότητες μιας νέας διαδικασίας κατασκευής. Το Ivy Bridge αντιπροσωπεύει ένα τσιμπούρι, βελτιώνοντας σταδιακά την Sandy Bridge, αλλά μετακινώντας το σε 22nm. Νέες αρχιτεκτονικές όπως η Haswell, εν τω μεταξύ, βασίζονται πάντα στις αποδεδειγμένες διαδικασίες κατασκευής και η διαδικασία κατασκευής 22nm της Intel έχει κλονιστεί καλά χάρη στη γραμμή Ivy Bridge της εταιρείας. Έτσι ο Haswell αντιπροσωπεύει ένα "tock".

Το Haswell είναι ένα "tock"

Το Haswell δεν είναι απλά ένας επεξεργαστής Intel PC. Η Intel μιλάει για επεξεργαστές που βασίζονται σε Haswell που κυμαίνονται από τσιπ διπλού πυρήνα που λειτουργούν σε λιγότερο από 10 watts (καθιστώντας τα κατάλληλα για δισκία) σε τετραπύρηνες επεξεργαστές επιφάνειας εργασίας που μπορούν να ξεπεράσουν τους πιο γρήγορους επεξεργαστές Bridge Ivy. Ακριβώς πώς η Intel έπληξε τον επιθετικό της στόχο 20x βελτίωσης της απόδοσης; Αξίζει να δούμε την τεχνολογία διαχείρισης ισχύος της Haswell πριν την κατάδυση στην κατάλληλη CPU

Sleep Active

Η σύγχρονη διαχείριση ενέργειας της CPU περιλαμβάνει τη μείωση της ισχύος σε μεγάλα κομμάτια του επεξεργαστή όταν έχει νόημα να το κάνει, ζητήστε εκ νέου τη συσκευή σας. Η Intel μπορεί να διαχειριστεί την τροφοδοσία σχεδόν στο επίπεδο των τρανζίστορ χρησιμοποιώντας μια ειδική μονάδα επεξεργασίας που είναι χτισμένη απευθείας μέσα στο κεντρικό CPU - η Intel την αποκαλεί μονάδα ελέγχου ισχύος. Η μονάδα PCU εξετάζει ποια μέρη του επεξεργαστή δεν χρησιμοποιούνται και μπορεί να ενεργοποιήσει και να απενεργοποιήσει μεμονωμένα εξαρτήματα όπως απαιτείται.

Το πρόβλημα, ωστόσο, δεν βάζει μέρη της CPU σε ύπνο. Το πρόβλημα είναι να ξυπνήσει ο επεξεργαστής αρκετά γρήγορα για να είναι χρήσιμη. Μετά από όλα, αν έπρεπε να περιμένετε ένα λεπτό κάθε φορά που ο φορητός σας υπολογιστής πήγε για ύπνο, θα έπρεπε πιθανώς να το πετάξετε στον τοίχο με απογοήτευση. Οι επεξεργαστές Intel μέχρι το Ivy Bridge είχαν δύο κύριες καταστάσεις: ενεργό και ύπνο. (Είναι πιο περίπλοκο από αυτό, αλλά αυτή είναι η γενική ιδέα.) Με τα χρόνια, η Intel μείωσε σταθερά τον χρόνο που χρειάζεται για να ξυπνήσει ένα CPU ύπνου. Ο τρέχων επεξεργαστής Bridge Ivy διαρκεί μερικά δευτερόλεπτα για να ξυπνήσει από μια βαθιά κατάσταση ύπνου. Η λύση στο Haswell είναι να προσθέσει μια τρίτη κατάσταση ισχύος, κάτι που οι σχεδιαστές της Intel αποκαλούν "Active Idle". Το Active Idle, που ονομάζεται επίσης SOix, είναι μια εξαιρετικά χαμηλή ενεργή κατάσταση που χρησιμοποιεί 20 φορές λιγότερη ενέργεια από την Ivy Bridge. Το ίδιο το σύστημα PC πιστεύει ότι είναι ξύπνιο, αλλά η CPU εξακολουθεί να κοιμάται. Αυτό το τέχνασμα μεταφράζεται σε στιγμές αφύπνισης, στη χειρότερη περίπτωση, μερικές εκατοντάδες χιλιοστά του δευτερολέπτου. Ο χειρότερος χρόνος αφύπνισης ενός δευτερολέπτου είναι σημαντικά καλύτερος από την οπτική γωνία του χρήστη από ό, τι τα τρέχοντα CPU που χρειάζονται για να ξυπνήσουν. Ο Haswell βρίσκεται σχεδόν πάντα σε αυτή την κατάσταση "στιγμιαίας επανάληψης" όταν τρέχει. Μεγάλο μέρος της τεχνολογίας δανείστηκε απευθείας από τη διαχείριση ισχύος επεξεργαστή Atom της Intel.

Οι βελτιώσεις διαχείρισης της Haswell

Η Intel χρησιμοποίησε μερικά άλλα κόλπα για την κατασκευή του Haswell. Νωρίτερα, μιλήσαμε για αδράνεια και ύπνο. Οι καταστάσεις ύπνου και Active Idle χωρίζονται σε πολλές μικρότερες καταστάσεις. Κάθε μίνι κατάσταση (γνωστή ως "κατάσταση C") ορίζει ακριβώς ποιο τμήμα της CPU απενεργοποιείται. Ο Haswell προσθέτει νέες καταστάσεις C για πιο λεπτομερή διαχείριση ενέργειας. Αυτό παρέχει μεγαλύτερη διάρκεια ζωής της μπαταρίας, επειδή η CPU δεν θα ξυπνά συνεχώς μέρος της CPU

δεν χρειάζεται για να ξυπνήσει κάποιο μέρος της CPU που χρειάζεται Η Intel έλαβε επίσης μια ματιά στο πώς η χρήση της CPU συνδέεται με την οθόνη του συστήματος. Πράγματι, ένα πράγμα που χρειάζεται πολύ χρόνο για να ξυπνήσει στα σημερινά συστήματα είναι τα πάνελ LCD, έτσι ώστε οι επεξεργαστές Haswell θα περιλαμβάνουν αυτόματη ανανέωση του πίνακα. Έτσι, για παράδειγμα, αν απλά κάθεστε εκεί κοιτάζοντας στην οθόνη σας, μια CPU Haswell θα πάει για ύπνο, με μόνο ένα μικρό μέρος να παραμείνει ξύπνιο για να ανανεώσει την οθόνη. Μόλις μετακινήσετε το ποντίκι ή πατήσετε ένα πλήκτρο, η CPU ξυπνά. Δεν βλέπετε το χρόνο αφύπνισης, επειδή η οθόνη δεν πήγε ποτέ στον ύπνο.

Τώρα που έχετε δει κάπως τον τρόπο με τον οποίο η Intel πέτυχε καλύτερη απόδοση ενέργειας, ας μιλήσουμε για τις αρχιτεκτονικές βελτιώσεις της CPU. , Καλύτερη Ενεργειακή Απόδοση

Κατά τη διάρκεια μιας από τις τεχνικές συνεδρίες του IDF, ο Ανώτερος Κύριος Μηχανικός της Intel, Ronak Singhal, επανειλημμένα επαναλάμβανε ότι δεν προστέθηκε νέο χαρακτηριστικό στην CPU εάν εισήγαγε ποινή ενέργειας. Ακόμα κι έτσι, υπάρχουν πολλά τεχνάσματα Οι σχεδιαστές CPU έχουν τα μανίκια τους για να βελτιώσουν την απόδοση ενώ εξισορροπούν τις ανάγκες σε ενέργεια.

Ένα τέχνασμα είναι η πρόβλεψη του κλάδου, που επιτρέπει στην CPU να κοιτάξει μπροστά για να δει ποιες οδηγίες είναι πιθανόν να εκτελεστούν στο πλησιέστερο μελλοντικός. Εάν η CPU γνωρίζει ποιες εντολές θα βρεθούν κάτω από τον αγωγό, μπορεί να είναι πολύ πιο αποδοτική όσον αφορά την κατανομή των πόρων της CPU, ενεργοποιώντας μόνο τα τμήματα της CPU που χρειάζονται. Έτσι, η Intel επεξεργάστηκε αρχιτεκτονικά στοιχεία για να βελτιώσει την πρόβλεψη των κλάδων, συμπεριλαμβανομένων μεγαλύτερων εσωτερικών buffer και μεγαλύτερων παράθυρων εκτός σειράς.

Haswell CPU core block diagram

Επίσης, όσο περισσότερο CPU μπορεί να κάνει σε έναν κύκλο, την απόδοση στην ίδια χρήση ενέργειας. Έτσι, η Intel πρόσθεσε την ικανότητα να κάνει δύο πολλαπλασιασμό πολλαπλασιαστικού σημείου προσθέτοντας κάθε κύκλο ρολογιού, διπλασιάζοντας την απόδοση απόδοσης πάνω από το Ivy Bridge για την ίδια χρήση ενέργειας. Η απόδοση της κρυφής μνήμης L1 και L2 έχει επίσης βελτιωθεί, μειώνοντας το χρόνο που χρειάζεται ο επεξεργαστής για να περιμένει τα δεδομένα να φτάνουν.

Φυσικά, κανένα από αυτά τα καλά πράγματα δεν είναι ελεύθερο. Ενώ η εξοικονόμηση ενέργειας έχει βελτιωθεί, είναι στο κόστος της τσιπ ακίνητης περιουσίας. Δεδομένου ότι το Haswell θα εξακολουθεί να είναι χτισμένο σε 22nm, οι μάρκες οι ίδιοι είναι πιθανό να είναι μεγαλύτερες από τις CPUs του Bridge Ivy.

Το μέγεθος του τσιπ είναι πιθανό να αυξηθεί και για έναν άλλο λόγο: γραφικά. : Haswell Graphics

Το Haswell βασίζεται στον υπάρχοντα πυρήνα γραφικών Intel HD στην Sandy Bridge, προσθέτοντας ως επί το πλείστον βελτιώσεις και βελτιώνοντας την απόδοση. Το Haswell προσφέρει τώρα τρία διαφορετικά ενσωματωμένα γραφικά για επεξεργαστές Intel, ονομαζόμενα GT1, GT2 και GT3, σε αντίθεση με τις δύο επιλογές (Intel HD 2500 και HD 4000) που διατίθενται με το Ivy Bridge. προοπτική. Το GT3 διπλασιάζει την απόδοση σε σχέση με την παλαιότερη HD 4000 GPU απλά διπλασιάζοντας τον αριθμό μονάδων εκτέλεσης. Οι μονάδες εκτέλεσης είναι ο κινητήρας υπολογισμού του πυρήνα της GPU, ο χειρισμός του γραφικού shader και οι υπολογισμοί των GPU. Αυτές οι μονάδες εκτέλεσης ενσωματώνονται σε μια κοινή αρθρωτή μονάδα, την οποία η Intel ονομάζει μια "κοινή φέτα".

Το κοινό κομμάτι περιλαμβάνει επίσης ορισμένα άλλα βασικά συστατικά για γραφικά σε πραγματικό χρόνο, όπως οι ράστερ κινητήρες και η μνήμη cache. Για να διπλασιάσει τον αριθμό υπολογιστικών μηχανών σε HD 4000, η ​​Intel πρόσθεσε απλά ένα δεύτερο κομμάτι κοινό για το GT3. Αυτό απαιτεί πρόσθετο χώρο chip, αλλά εξοικονομεί ενέργεια, καθώς η GPU δεν χρειάζεται να εισέλθει σε λειτουργία turbo για πρόσθετες επιδόσεις.

Υπάρχουν και άλλες βελτιώσεις στη GPU, συμπεριλαμβανομένων των βελτιώσεων στους δειγματολήπτες υφής, βελτιώνοντας το συνολικό εύρος ζώνης και προσθέτοντας περισσότερα κυκλώματα για να αναλάβουν τις εργασίες που χειρίζεται επί του παρόντος ο οδηγός στο τρέχον HD 4000.

Όλες αυτές οι λειτουργίες χρησιμεύουν για την αύξηση της απόδοσης χωρίς αύξηση της κατανάλωσης ενέργειας. Η Intel εκτιμά ότι μια μονάδα Haswell 8W θα μπορούσε να ενσωματώσει μια πλήρη GT3 GPU, αν και δεν δόθηκαν συγκεκριμένες πληροφορίες για τις εκδόσεις του προϊόντος. Η Intel παρουσίασε δύο διαφορετικές εφαρμογές: το Unigine Heaven, ένα συνθετικό γραφικό σημείο αναφοράς και το Skyrim της Bethesda, ένα PC RPG με απαιτητικές απαιτήσεις γραφικών. Ο Haswell έτρεξε και τις δύο δοκιμές σε διπλάσια απόδοση από το Ivy Bridge, δημιουργώντας μια πολύ ομαλότερη οπτική εμπειρία.

Ιστορικά, η Intel έχει επίσης καθυστερήσει στο συμβαλλόμενο μέρος προσθέτοντας υποστήριξη λογισμικού για τις τελευταίες διεπαφές προγραμματισμού. Ο Haswell αλλάζει αυτό με την εφαρμογή όλων των πιο πρόσφατων προτύπων: DirectX 11.1 για Windows 7 και Windows 8, OpenCL 1.2 για υπολογισμό GPU και OpenGL 4.0.























< Ωστόσο, ο πυρήνας γραφικών της Haswell θα καταστήσει τις εξαιρετικά λεπτές πλατφόρμες τυχερών παιχνιδιών της Ultrabooks, και η νέα GPU ανοίγει δυνατότητες για σύγχρονα παιχνίδια PC που εκτελούνται σε δισκία που βασίζονται σε Haswell.

Ο Video Engine

Ivy Bridge εισήγαγε το block video QuickSync , μονάδα βίντεο σταθερής λειτουργίας ενσωματωμένη στη GPU. Η οικοδόμηση μιας μηχανής βίντεο σταθερής λειτουργίας επιτρέπει την ταχύτερη κωδικοποίηση και αποκωδικοποίηση των επιδόσεων. Το μειονέκτημα είναι ότι δεν είναι προγραμματιζόμενο, οπότε αν έρθει ένας ζεστός νέος κωδικοποιητής HD, ο βιντεοκασέτας δεν θα μπορούσε να το χειριστεί. Δεδομένου ότι οι κωδικοποιητές βίντεο είναι αρκετά τυποποιημένοι, αυτό δεν είναι πιθανό.

Λεπτομέρειες για τα βίντεο μηχανών Haswell

Εντούτοις, η Intel πρόσθεσε πρόσθετη υποστήριξη κωδικοποιητή στο video engine Haswell. Το Motion JPEG (MJPEG) είναι σημαντικό για την τηλεδιάσκεψη. Ο SVC ή ο κλιμακωτός κωδικοποιητής βίντεο είναι χρήσιμος σε περιβάλλοντα κινητής τηλεφωνίας, όπου η ποιότητα του βίντεο μπορεί να αλλάξει ανάλογα με την ταχύτητα της σύνδεσης, οπότε η ποιότητα του βίντεο μπορεί να κλιμακωθεί με χαρά. Οι χρήστες θα εξακολουθούν να βλέπουν καλούς ρυθμούς καρέ, αντί για σπαστά ή χαλαρά καρέ, εάν το εύρος ζώνης του δικτύου υποβαθμιστεί. Υποστηρίχθηκε επίσης η υποστήριξη για 4k βίντεο για την επερχόμενη γενιά πάνελ εξαιρετικής ευκρίνειας

Haswell 4k x 2k βίντεο σε εξαιρετικά υψηλή οθόνη

Κάτω γραμμή: μεγαλύτερο τσιπ, καλύτερη απόδοση, μικρότερη ισχύ

Το Haswell θα πάρει περισσότερο χώρο από το Ivy Bridge, το οποίο μεταφράζεται σε υψηλότερο κόστος ανά CPU για την Intel, αφού δεν θα είναι σε θέση να κατασκευάσει όσες μονάδες Haswell CPUs σε ένα ενιαίο δίσκο. Ωστόσο, αυτό μετριάζεται κάπως από τη modularity του Haswell, που θα επιτρέψει στην Intel να κατασκευάσει πολλά διαφορετικά προϊόντα Haswell, στοχεύοντας σε χαμηλότερες εξειδικευμένες θύρες με μικρότερες εκδόσεις. Ακόμα καλύτερα, ο Haswell είναι τοποθετημένος καλά για την επόμενη γενιά της διαδικασίας παραγωγής της Intel 14nm.

Τα περισσότερα από τα τσιπ επιδόσεων στην κύρια CPU είναι εξελικτικά σε σύγκριση με το Ivy Bridge. Στην ίδια συχνότητα ρολογιού, οι χρήστες ενδέχεται να βλέπουν βελτιώσεις απόδοσης έως και 10%. Τα μεγάλα κέρδη αφορούν την αποδοτικότητα ισχύος και την απόδοση γραφικών. Οι βελτιώσεις στην αποδοτικότητα ισχύος θα επιτρέψουν στους φορητούς υπολογιστές να χτυπήσουν τελικά την διάρκεια ζωής των μπαταριών καθ 'όλη τη διάρκεια της ημέρας στα Ultrabooks, ενώ οι βελτιώσεις της GPU θα σημαίνουν ότι οι χρήστες κινητών τηλεφώνων θα έχουν εύλογα ισχυρές εμπειρίες παιχνιδιών εν κινήσει.

Το Haswell φαίνεται να είναι η CPU με το μεγαλύτερο δυνητικό αντίκτυπο Την κατώτατη γραμμή της Intel σε οποιαδήποτε CPU σε χρόνια. Το ευρύ φάσμα προϊόντων που επιτρέπεται από τη νέα δομοστοιχειωτή φύση και την ενεργειακή αποδοτικότητα της CPU, πιθανότατα θα δει τα προϊόντα της Haswell σε ένα ευρύ φάσμα παραγόντων μορφής. Οι χρήστες θα επωφεληθούν έχοντας περισσότερες επιλογές από ποτέ σε κινητούς και επιτραπέζιους παράγοντες, με βελτιωμένη απόδοση και μεγαλύτερη διάρκεια ζωής της μπαταρίας.