Връзката между процесор и операционна система е от решаващо значение. Ако една операционна система не може правилно да управлява поставените пред нея задачи, няма значение колко бързо работи процесорът.
Съдържание
- Необходимостта от планиране
- Единен фронт с Windows 11
- Оптимизиране на мощността и производителността
- Промяна на парадигмата?
На частно събитие за пресата и анализаторите, известно като Ден на архитектурата, Intel разкри функцията на хардуерно ниво, която ще му даде предимство пред своите конкуренти и ще използва напълно предимствата на Хибридната архитектура на Alder Lake. Нарича се Thread Director, начин за създаване на безпрецедентна връзка между процесора и операционната система - или в този случай Alder Lake и Windows 11.
Thread Director не е първият по рода си, нито пък Езерото Алдър хибриден компютърен модел. Въпреки това, чрез добавяне Windows 11 в сместа, Intel обещава подобрена производителност и ефективност при почти всички работни натоварвания. Това е ново за голяма част от пазара на настолни компютри и лаптопи и ще бъде голям фокус за напредъка на Intel, така че нека да навлезем в крак.
Свързани
- Windows 11 създава проблеми с графиката на Intel от месеци и никой не каза нито дума
- Intel Raptor Lake унищожава Alder Lake в ранен бенчмарк
- Течът разкрива новите чипове Alder Lake-HX на Intel с 16 ядра
Необходимостта от планиране
Когато използвате компютъра си, никога не се налага да мислите за хилядите различни задачи, които изпълнява. Това е така, защото операционната система го прави вместо вас. Дори само да пиша тази публикация с някои отворени допълнителни раздели, компютърът ми изпълнява около 3500 нишки едновременно, нито една от които не трябва да наблюдавам или да мисля за нея.
ОС го прави вместо мен чрез планировчик. Планировчикът присвоява ресурси на задачи (като нишка към ядро) и до този момент той разчита на определени статична информация - като например дали задачата е на преден или заден план - и предположения за присвояване на задачи вдясно сърцевина. Новата технология Thread Director на Intel променя това.
Rajshree Chabukswar е клиентски архитект на Intel, който помогна за проектирането на Thread Director и имах възможност да поговоря с нея малко повече за това как работи технологията и защо е необходима. Тази „специална и уникална“ технология, както се изрази Chabukswar, е ключът към отключването на производителността между процесор и операционна система и зависи от хибридна CPU архитектура.
„Помислете какво се случва с нас лаптопи”, каза Чабуксуар. „Има куп фонова дейност, която се случва, различни задачи с различни очаквания за ефективност. Няма смисъл да имаме подход на изрязване на бисквитки.“
Подходът за рязане на бисквитки би бил едни и същи ядра, изпълняващи задачи по какъвто и начин да реши операционната система, но Alder Lake е различно. Неговата хибридна архитектура съчетава заедно високопроизводителни и високоефективни ядра, подобно на много ARM процесори в мобилни устройства. А Thread Director дава на операционната система видимост кои от тези ядра са по-добри за дадена задача.
„Нашият хардуер Thread Director разглежда различни комбинации от различни единици за наблюдение на производителността, след което предоставя едно число или намек към операционната система." След това операционната система приема този намек и прилага собственото си решение отгоре, като в крайна сметка решава дали дадена задача трябва да премине към ядро на производителността или ефективност един.
„Целта беше ясна: Как да извлечем най-доброто представяне от Alder Lake?“
Въпреки че Alder Lake не е първият хибриден CPU и Thread Director не е първият инструмент за хардуерен график, комбинацията от тях е нещо уникално, според Intel. Chabukswar го обобщи добре: „Директорът на нишки може да открие [неефективност] и да каже „хей, виждам, че това не става полезна работа, така че няма да я приоритизирам за най-производителното ядро, защото имам друга работа, подредена за че."
Thread Director обаче е само едно парче от пъзела. За да се използва напълно хардуерното планиране, то трябва да се интегрира с вградения планировчик на операционната система. А за Windows 11, точно това правят Microsoft и Intel.
Единен фронт с Windows 11
Преди около две години Intel и Microsoft решиха да разширят своето „много, много, много“ години на тясно партньорство, за да накарат Alder Lake и Windows 11 да работят като едно цяло. „Целта беше ясна: Как да извлечем най-доброто представяне от Alder Lake?“
Не е трудно да си представим, че Microsoft има подобна цел за Windows 11. Въпреки че работят с други доставчици на процесори като AMD и Qualcomm, Intel несъмнено е най-важният партньор на Microsoft. Ако Intel беше ол-ин в хибридния изчислителен модел, насърчаването и поддържането на функции като Thread Director би било безсмислено.
Главният софтуерен инженер в Microsoft, Крис Клайнханс, описа връзката по следния начин:
„В началото на разработката на Windows 11 Intel се обърна към нас с предложение за интерфейс, който би позволил на процесора да ръководи операционната система планировчик, като предоставя информация за това колко ще се възползва конкретно работно натоварване от планирането му към ядро на производителност вместо ефективност ядро.”
Според него предложението е поставило началото на дълбоко сътрудничество по време на ранните фази на разработката на Windows 11, включвайки обратната връзка на Thread Director направо в планировчика на нишки. Въпреки че Microsoft казва своите промени в
За щастие, процесорите вече имат информация за това какви инструкции изисква всяка задача и като предлагат Windows 11 видимост в това, Intel е в състояние да предостави на вградения планировчик информация за това кои инструкции са най-важни важно.
„Хардуерът естествено разполага с тази информация“, обясни Чабуксуар от Intel. „Това е в нашето звено за наблюдение на производителността, така че имаше смисъл да го капсулираме в хардуера и да предоставим този намек на операционната система.“
Според Чабуксуар парчетата са паднали както трябва. Хибридът имаше смисъл за нарастващите изисквания за мощност и производителност, а съветите за планиране на ниво хардуер имаха смисъл за една операционна система да се възползва напълно от всяко от ядрата. Последните ARM процесори вече правят нещо подобно в различни платформи, така че има смисъл и за традиционни сценарии за настолни компютри и лаптопи.
Това беше „естествен преход“, когато Intel започна да говори за Alder Lake и неговата хибридна архитектура. След представянето на Alder Lake, изглежда, че Microsoft не е имала никакви притеснения относно Thread Director и как може да е от полза за предстоящия Windows 11. „Microsoft разбра стойността на предложението и веднага се включи в това.“
Windows 11 е фокусът на Thread Director и по време на моя разговор с Chabukswar стана ясно, че операционната система и Thread Director трябва да работят заедно за пълна оптимизация. Въпреки това, Windows 10 също трябва да се възползва от Thread Director, а надолу по линията и други операционни системи ще видят полза.
„В бъдещи ревизии ще добавим повече възможности“, ми каза Чабуксуар.
Оптимизиране на мощността и производителността
ARM е пионер в големия. Дизайнът на LITTLE хибридна архитектура и ARM процесорите също се възползват от планировчика на операционната система, за да подобрят производителността. Въпреки това изглежда, че текущата реализация работи малко по-различно от Thread Director. В случая на ARM операционната система знае изчислителната мощност на всяко ядро и им възлага работа въз основа на множество регулируеми прагове.
Thread Director взема решения въз основа на инструкциите, които текущата задача изисква в контекста на всички изпълнявани задачи. Задача с ИИ наборът от инструкции, например, ще се нуждае от ядро с висока производителност. Като се има предвид един и същ набор от инструкции за различните задачи, Thread Director не прави нищо ефективно, тъй като няма разлика в задачите, които се изпълняват.
„Ако погледнете типичното хибридно внедряване, което е в екосистемата в момента, те правят твърдения за това кое ще бъде най-добро за захранване на цената на производителността. Не искахме да се жертваме.”
Целта с Thread Director беше да се създаде динамична функция за планиране, която може да се адаптира към работните натоварвания на ниво наносекунди. „Нашият подход тук беше „как да го направим нестатичен?“ Това е наистина динамично според мен.“
В миналото динамичното оптимизиране на графика се е фокусирало най-вече върху ефективността, което има смисъл. ARM, която прокара тази идея, основно проектира чипове за устройства, които изискват дълъг живот на батерията и висока ефективност. Alder Lake, от друга страна, е мащабируема архитектура, от която Intel възнамерява да използва високопроизводителни настолни компютри до високоефективни вградени мобилни решения.
„Целта с Alder Lake не беше само енергийна ефективност. Ако погледнете типичното хибридно внедряване, което е в екосистемата в момента, те правят претенции за това какво ще бъде най-добро за захранване на цената на производителността. Не искахме да се жертваме.”
Въпреки че Thread Director помага за подобряване на производителността, той също може да помогне за повишаване на ефективността. Това се свежда до Thread Director, както и до интерфейс за програмиране на приложения (API) за качество на услугата (QoS), който Microsoft има от няколко години. Този API позволява на разработчиците да задават политики за ограничаване на процесите, което по същество позволява на маловажните задачи да консумират по-малко енергия.
С API Thread Director може да дава по-добри инструкции на операционната система. Chabukswar предостави два примера, когато това е полезно. Можете например да имате отворени няколко раздела в уеб браузър и един от тези раздели да има възпроизвеждана анимация, която не е важна. Не е на екрана, така че не се нуждае от приоритет при планиране на задачи.
По същия начин, фонова анимация в игра, може би такава, която е статична и не влияе върху производителността, не е задача с висок приоритет. Разработчиците вече могат да настроят тези задачи, за да консумират по-малко енергия, а сега те могат да го направят в хибридна архитектура. „Вече разработчиците могат да кажат на операционната система „Знам, че тази нишка прави това, но не я приоритизирайте към нито една производителна нишка.“
Microsoft Edge в Windows 11 вече има работещ API и Microsoft казва, че е в процес на оптимизиране на още повече софтуер. „Можем да подобрим решенията, предоставени от Thread Director, използвайки този QoS API“, каза Чабуксуар.
Промяна на парадигмата?
Alder Lake е вълнуващо за Intel – и трябва да бъде, като последните няколко поколения вървят надолу в сравнение с конкуренцията. С нея Intel обеща пробивна x86 архитектура и чрез използване на хардуерно управлявано планиране и хибриден дизайн на процесора, това може да бъде много добре.
Различното обаче не винаги означава по-добро. Вярно е, че Alder Lake е голяма промяна за Intel, особено в сравнение с последните поколения, които са производни на предишните. Що се отнася до това дали тази промяна ще има значение, когато Alder Lake най-накрая стартира, просто ще трябва да изчакаме и да видим.
Препоръки на редакторите
- Windows 11 е на път да направи RGB периферните устройства много по-лесни за използване
- Изтекъл е изходният код на BIOS на Intel Alder Lake — трябва ли да се притеснявате?
- Intel Alder Lake-HX показва само незначителни подобрения в производителността
- Intel Alder Lake-HX осигурява висока производителност на лаптопите
- Недостатъкът на Spectre се завръща — и Intel Alder Lake не е в безопасност
