Hvordan Intel Alder Lakes hybridteknologi kunne forbedre ydeevnen

Fordelen ved "hybrid" teknologi handler om effektivitet. Det er lige så sandt i computerverdenen, som det er i bilernes verden.

Men din Toyota Prius er ikke ligefrem kendt for sin uhæmmede kraft, og din højeffektive er det heller ikke smartphone. Hvorfor satser Intel så på det 12. generation af Alder Lake-processorer på en hybrid model?

Nå, Intel har en anden bilmetafor i tankerne. Den moderne hybrid racerbil. En, der bruger sin elektriske motor til at opnå maksimal acceleration, mens den reserverer sine traditionelle forbrændingsmotorer til rå hestekræfter. Det er den slags fordel, Intel hævder at drage fordel af med sin hybridteknologi, og i dag afslørede virksomheden, hvordan det håber at gøre det.

Performance hybrid

På sit mest basale betyder hybrid computing at samle to typer CPU-kerner i én pakke: Store ydeevnekerner til tunge opgaver og små, effektive kerner til alt andet. Det er kernen i, hvordan moderne smartphone-chips fungerer, med ARMs "big. LITTLE” koncept.

Intels egne eksperimenter med hybridteknologi har hidtil ikke været så vellykkede. Det oprindelige produkt, kodenavnet Lakefield, blev lanceret i 2020. Det dukkede op på kun nogle få mobile enheder, de fleste af dem med unikke formfaktorer, såsom Lenovo ThinkPad X1 Fold.

Selvom den var interessant i sig selv, havde den "hybride" tilgang nogle alvorlige præstationsproblemer. Ikke alene var disse enheder ikke designet til at være kraftfulde computere, de kæmpede endda for at køre grundlæggende Windows-funktioner godt. Endnu vigtigere var det dog, at en hybrid tilgang til Alder Lake altid skulle handle om mere end batterilevetid. Det ville skulle give ydeevnefordele, der kunne skaleres op til 125-watt-chips i desktop-systemer.

Den første løsning? Forstærkning af hver af de to slags kerner, der bruges i Alder Lake. Både Golden Cove og Gracemont kernerne er baseret på Intel 7, virksomhedens nye navn for sin Enhanced 10nm SuperFin-node. Dette kommer med understøttelse af DDR5-hukommelse og PCIe 5.0.

Den nye processor vil have op til 16 kerner og 24 tråde - hvor otte af disse kerner er "performance"-kerner og otte er "effektivitets"-kerner. Intel bekræftede endelig, efter mange rygter, at ydeevnekernerne vil bruge hyperthreading (to tråde pr. kerne), mens effektivitetskernerne ikke vil.

Disse ydeevnekerner, som er kendt under kodenavnet Golden Cove, ser ud til at bringe noget seriøst arkitektonisk forbedringer i forhold til sine forgængere, Sunny Cove (til Tiger Lake mobil) og Cypress Cove (til Comet Lake skrivebord).

For det første er hukommelsen både større og hurtigere med en delt cache på op til 30MB. L1-cachen har flere load-porte, en dybere load- og lagerbuffer og reduceret load-latens.

Der er dedikerede arkitektoniske funktioner til at optimere alt fra nye arbejdsbelastninger til den nye Matrix-motor, der bruges til hardware-accelereret maskinlæring. Denne nye coprocessor, den slags, der normalt findes i GPU'er, er lavet til at hjælpe med at behandle A.I. arbejdsbelastninger med store datasæt.

Der er også en ny strømstyringscontroller til "finkornsenergibudgetstyring."

Ifølge Intel skulle alle ændringerne resultere i "højere frekvens i enhver given applikation" ved at bruge disse Golden Cove ydeevnekerner.

Intel siger, at ydeevnekernerne bringer enkelt-trådede høje frekvenser til bordet, mens effektivitetskernerne (også kendt som Gracemont-kerner) alle handler om multitrådsydelse. Det er det, Intel mener, når det kalder Alder Lake for en "performance hybrid"-processor.

Multi-core ydeevne er især et område, Intel har kæmpet med på det seneste, og konstant tabt i benchmarking til f.eks. AMD og Apples ARM-baserede chips. Intel siger, at disse effektivitetsbaserede Gracemont-kerner er 40 % kraftigere end de gamle Skylake-kerner med samme watt.

Der er selvfølgelig meget, vi stadig ikke ved. Tidlige lækager viste, at nogle desktop-konfigurationer i lavere ende indeholdt seks kerner og 12 tråde, hvilket betyder, at denne hybride tilgang muligvis ikke ender med at blive brugt over hele linjen. Vi vil lære mere om, hvordan lineup'et udspiller sig nærmere lanceringen senere i år.

Selv stadig er forbedrede kerner kun halvdelen af ​​kampen. For at Intels hybride tilgang virkelig skal lykkes, ville det også have brug for en måde at smart koordinere, hvordan disse to kerner arbejder sammen. Det er her, Intel Thread Director kommer ind.

Intel Thread Director

Intel talte med presse og analytikere ved deres Architecture Day-begivenhed og afslørede Thread Director, en hardwarebaseret planlægningsfunktion, der koordinerer direkte med operativsystemet i en langt mere effektiv måde.

Uden Intel Thread Director ville styresystemplanlæggeren skulle træffe beslutninger om, hvilke opgaver der skal tildeles eller prioriteres uden realtidsdata fra processoren. Det kan afgøre, om en applikation er forgrund eller baggrund, men Intel siger, at mangel på information kan føre til, at systemet træffer suboptimale beslutninger.

Intel Thread Director åbner kommunikationslinjen mellem processoren og styresystemplanlæggeren, specifikt omkring hvilke instruktioner der skal tildeles til bestemte kerner. Intel kalder det "intelligens indbygget direkte i kernen", der overvåger instruktionsmixet, såvel som den aktuelle tilstand af hver kerne.

Intel demonstrerede, hvordan alt dette fungerer med en demo, som viste, hvordan Thread Director ville tildele bestemte opgaver enten til ydeevnekernerne eller effektivitetskernerne. Demoen viste øjeblikkelige ændringer, hvor systemet dynamisk dirigerede tråde til enten ydeevnekernerne eller effektivitetskernerne.

"Alt er dynamisk baseret på den aktuelle kontekst af, hvad der kører på systemet, alt sammen forstærket af hardware-telemetri," sagde Intels klientarkitekt Rajshree Chabukswar.

Den fulde effekt af Intel Thread Director vil kunne mærkes i Windows 11, den kommende udgivelse fra Microsoft. De to virksomheder har indgået tæt samarbejde om at integrere funktioner i Windows 11, der spiller godt sammen med Intel Thread Director. Intel siger, at fordelene også vil kunne mærkes i Windows 10, men implementeringen i Windows 11 er en udvikling af det.

Med stigende rivaler fra AMD og ARM, er der meget, der kører på succesen med 12. generation af Alder Lake. Nu hvor vi har en klarere idé om, hvad Intel forsøger at gøre med sin hybridteknologi, er indsatsen endnu højere. Vi ved ikke, hvordan det hele hænger sammen, før processoren lanceres senere i år, men denne nye tilgang at hybrid arkitektur er bestemt ambitiøst - og kunne være begyndelsen på en vigtig ny æra for Intel.

Redaktørens anbefalinger

• Hvordan Intel kunne bruge AI til at tackle et massivt problem inden for pc-spil
• Intel mener, at din næste CPU har brug for en AI-processor - her er hvorfor
• AMD vs. Intel: hvem vinder i 2023?
• CES 2023: Intels nye 13. generations CPU'er er hurtigere, billigere og mere effektive
• Intels 24-core bærbare CPU kan måske overgå desktop i9-processorer