Kako Intel Thread Director poroči Alder Lake z Windows 11

Razmerje med procesorjem in operacijskim sistemom je ključnega pomena. Če OS ne more pravilno upravljati nalog, ki so bile pred njim, ni pomembno, kako hitro deluje CPE.

Na zasebnem dogodku za novinarje in analitike, znanem kot Dan arhitekture, je Intel razkril funkcijo na ravni strojne opreme, ki bi mu dala prednost pred tekmeci in v celoti izkoristila prednosti Hibridna arhitektura Alder Lake. Imenuje se Thread Director, način ustvarjanja povezave brez primere med procesorjem in operacijskim sistemom - ali v tem primeru Alder Lake in Windows 11.

Thread Director ni prvi te vrste in tudi ne Jelševo jezero hibridni računalniški model. Vendar z dodajanjem Windows 11 Intel obljublja izboljšano zmogljivost in učinkovitost v skoraj vseh delovnih obremenitvah. To je novost za večji del trga namiznih in prenosnih računalnikov in Intel bo v prihodnje velik poudarek, zato pojdimo na korak.

Potreba po načrtovanju

Ko uporabljate računalnik, vam nikoli ni treba razmišljati o tisočih različnih nalogah, ki jih opravlja. To je zato, ker OS to naredi namesto vas. Čeprav samo pišem to objavo z nekaj odprtimi dodatnimi zavihki, moj računalnik hkrati izvaja približno 3500 niti, od katerih mi ni treba nobene spremljati ali razmišljati.

OS mi to naredi prek planerja. Razporejevalnik dodeli vire nalogam (kot je nit jedru) in do te točke se je zanašal na določene statične informacije – na primer, ali je opravilo v ospredju ali ozadju – in ugibanja za dodeljevanje opravil na desni strani jedro. Intelova nova tehnologija Thread Director to spremeni.

Rajshree Chabukswar je Intelova arhitektka strank, ki je pomagala oblikovati Thread Director, in z njo sem imel priložnost govoriti nekaj več o tem, kako tehnologija deluje in zakaj je potrebna. Ta "posebna in edinstvena" tehnologija, kot se je izrazil Chabukswar, je ključ do odklepanja zmogljivosti med procesorjem in operacijskim sistemom ter je odvisna od hibridne arhitekture CPE.

»Pomislite, kaj se dogaja na našem prenosniki,« je dejal Chabukswar. »V ozadju se dogaja kup dejavnosti, različne naloge z različnimi pričakovanji glede uspešnosti. Nima smisla imeti pristopa za rezanje piškotkov.«

Pristop rezanja piškotkov bi bil enaka jedra, ki izvajajo naloge na kateri koli način, ki se odloči OS, vendar je Alder Lake drugačen. Njegova hibridna arhitektura združuje visoko zmogljiva in visoko učinkovita jedra skupaj, podobno kot veliko procesorjev ARM v mobilnih napravah. In Thread Director daje operacijskemu sistemu vpogled v to, katera od teh jeder so boljša za določeno nalogo.

»Naša strojna oprema Thread Director pregleduje različne kombinacije različnih enot za spremljanje zmogljivosti, nato pa zagotovi eno številko ali namig za delovanje sistem." Operacijski sistem nato upošteva ta namig in na vrhu uporabi lastno odločitev ter se na koncu odloči, ali naj gre naloga k jedru zmogljivosti ali učinkovitosti. eno.

Čeprav Alder Lake ni prvi hibridni CPU in Thread Director ni prvo orodje za razporejanje strojne opreme, je po Intelu njihova kombinacija nekaj edinstvenega. Chabukswar je to lepo povzel: »Thread Director lahko zazna [neučinkovitosti] in reče 'hej, vidim, da to ne gre uporabno delo, zato ne bom dajal prednosti najzmogljivejšemu jedru, ker imam pripravljeno še nekaj drugega dela to."

Thread Director pa je le en kos sestavljanke. Če želite v celoti izkoristiti razporejanje strojne opreme, se mora integrirati z vgrajenim razporejevalnikom OS. In za Windows 11 je točno to, kar počneta Microsoft in Intel.

Enotna fronta z Windows 11

Pred približno dvema letoma sta se Intel in Microsoft odločila razširiti svoje "mnogo, veliko, veliko" let tesnega partnerstva, da bosta Alder Lake in Windows 11 delovala kot ena enota. "Cilj je bil jasen: Kako doseči najboljše rezultate iz jezera Alder?"

Ni si težko predstavljati, da ima Microsoft podoben cilj za Windows 11. Čeprav sodelujejo z drugimi ponudniki procesorjev, kot sta AMD in Qualcomm, je Intel nedvomno najpomembnejši partner, ki ga ima Microsoft. Če bi Intel v celoti sodeloval pri modelu hibridnega računalništva, bi bilo spodbujanje in podpora funkcij, kot je Thread Director, nepomembna.

Glavni programski inženir pri Microsoftu, Chris Kleynhans, je razmerje opisal takole:

»Na začetku razvoja sistema Windows 11 se je Intel obrnil na nas s predlogom za vmesnik, ki bi CPU omogočil, da vodi operacijski sistem. razporejevalnik z zagotavljanjem informacij o tem, koliko koristi določeni delovni obremenitvi, če bi bila razporejena v jedro zmogljivosti namesto v učinkovitost jedro."

Po njegovih besedah ​​je predlog sprožil globoko sodelovanje v zgodnjih fazah razvoja sistema Windows 11, pri čemer je povratne informacije Thread Directorja vključil neposredno v razporejevalnik niti. Čeprav Microsoft pravi svoje spremembe v Windows 11 bo pomagal hibridnim procesorjem na splošno (vključno s procesorji Intelovih tekmecev), je jasno, da je Intelova izvedba nekaj posebnega. Za Intel so bili vložki visoki in potreboval je strojno rešitev, vgrajeno v Alder Lake, če so želeli v celoti izkoristiti prednosti hibridnega računalništva.

Na srečo imajo procesorji že informacije o tem, kakšna navodila zahtevajo posamezne naloge, in s tem, da ponujajo Windows 11 vpogled v to, lahko Intel vgrajenemu razporejevalniku zagotovi informacije o tem, katera navodila so najpogostejša pomembno.

"Strojna oprema ima te informacije seveda na voljo," je pojasnil Chabukswar iz Intela. "To je v naši enoti za spremljanje delovanja, zato je bilo smiselno, da to zajamemo v strojno opremo in zagotovimo ta namig operacijskemu sistemu."

Po Chabukswarju so kosi padli, kot bi morali. Hibrid je bil smiseln za naraščajoče zahteve po moči in zmogljivosti, namigi za razporejanje na ravni strojne opreme pa so bili smiselni, da OS v celoti izkoristi vsako od jeder. Najnovejši procesorji ARM že počnejo nekaj podobnega na različnih platformah, zato je smiselno tudi za tradicionalne scenarije namiznih in prenosnih računalnikov.

To je bil "naravni prehod", ko je Intel začel govoriti o Alder Lakeu in njegovi hibridni arhitekturi. Po predstavitvi Alder Lake se zdi, da Microsoft ni imel pomislekov glede Thread Directorja in kako bi lahko koristil prihajajočemu sistemu Windows 11. "Microsoft je razumel ponudbo vrednosti in je bil takoj vključen v to."

Windows 11 je v središču Thread Directorja in med mojim pogovorom s Chabukswarjem je bilo jasno, da morata OS in Thread Director sodelovati za popolno optimizacijo. Vendar bi moral Windows 10 imeti koristi tudi od Thread Directorja, v nadaljevanju pa bodo koristi imeli tudi drugi operacijski sistemi.

"V prihodnjih revizijah bomo dodali več zmogljivosti," mi je povedal Chabukswar.

Optimizacija moči in zmogljivosti

ARM je bil pionir velikega. Hibridna arhitekturna zasnova LITTLE in procesorji ARM prav tako izkoriščajo razporejevalnik OS za izboljšanje zmogljivosti. Vendar se zdi, da trenutna izvedba deluje nekoliko drugače kot Thread Director. V primeru ARM operacijski sistem pozna računsko moč vsakega jedra in jim dodeli delo na podlagi več nastavljivih pragov.

Direktor niti sprejema odločitve na podlagi navodil, ki jih trenutno opravilo zahteva v kontekstu vseh opravil, ki se izvajajo. Naloga z A.I. niz navodil bi na primer potreboval visoko zmogljivo jedro. Glede na enak nabor navodil v vseh opravilih Thread Director dejansko ne naredi ničesar, saj ni nobene razlike v nalogah, ki se izvajajo.

Cilj Thread Director je bil ustvariti funkcijo dinamičnega razporejanja, ki bi se lahko prilagodila delovnim obremenitvam na nanosekundni ravni. »Naš pristop je bil »kako narediti, da ni statično?« Po mojem mnenju je resnično dinamično.«

V preteklosti se je optimizacija dinamičnega razporejanja večinoma osredotočala na učinkovitost, kar je smiselno. ARM, ki je spodbudil to idejo, v glavnem oblikuje čipe za naprave, ki zahtevajo dolgo življenjsko dobo baterije in visoko učinkovitost. Alder Lake pa je razširljiva arhitektura, ki jo namerava uporabiti Intel visoko zmogljive namizne računalnike do visoko učinkovitih vgrajenih mobilnih rešitev.

»Cilj z Alder Lakeom ni bila samo energetska učinkovitost. Če pogledate tipično hibridno izvedbo, ki je trenutno v ekosistemu, navajajo trditve o tem, kaj bo najboljše glede moči glede na ceno zmogljivosti. Nismo se želeli žrtvovati."

Čeprav Thread Director pomaga izboljšati zmogljivost, lahko pomaga tudi povečati učinkovitost. To se zmanjša na Thread Director, pa tudi na vmesnik za programiranje aplikacij (API) kakovosti storitve (QoS), ki ga ima Microsoft že nekaj let. Ta API omogoča razvijalcem, da nastavijo pravilnike o dušenju procesov, kar v bistvu omogoča, da nepomembna opravila porabijo manj energije.

Z API-jem lahko Thread Director operacijskemu sistemu daje boljša navodila. Chabukswar je navedel dva primera, kjer je to uporabno. V spletnem brskalniku imate lahko na primer odprtih več zavihkov in na enem od teh zavihkov se predvaja animacija, ki ni pomembna. Ni na zaslonu, zato ne potrebuje prednosti pri razporejanju opravil.

Podobno animacija v ozadju v igri, morda tista, ki je statična in ne vpliva na zmogljivost, ni naloga visoke prioritete. Razvijalci lahko te naloge že prilagodijo tako, da porabijo manj energije, zdaj pa lahko to storijo v hibridni arhitekturi. »Razvijalci lahko zdaj rečejo operacijskemu sistemu 'Vem, da ta nit to počne, vendar ji ne dajajte prednosti nobeni zmogljivi niti.'«

Microsoft Edge v sistemu Windows 11 že ima ta API delujoč in Microsoft pravi, da je v procesu optimizacije še več programske opreme. "Odločitve, ki jih zagotavlja Thread Director, lahko izboljšamo z uporabo tega API-ja QoS," je dejal Chabukswar.

Sprememba paradigme?

Alder Lake je vznemirljiv za Intel - in mora biti, saj zadnjih nekaj generacij sledi padanju v primerjavi s konkurenco. Z njo je Intel obljubil prelomno arhitekturo x86 in z izkoriščanjem strojno vodenega razporejanja in hibridne zasnove CPU bi to zelo lahko bilo.

Drugače pa ne pomeni vedno boljše. Res je, da je Alder Lake velik premik za Intel, zlasti v primerjavi z zadnjimi generacijami, ki izhajajo iz prejšnjih. Kar se tiče tega, ali bo ta sprememba kaj spremenila, ko bo Alder Lake končno predstavljen, bomo morali samo počakati in videti.

Priporočila urednikov

• Windows 11 bo kmalu olajšal uporabo perifernih naprav RGB
• Izvorna koda BIOS-a Intel Alder Lake je pricurljala – ali bi vas moralo skrbeti?
• Intel Alder Lake-HX kaže le neznatno izboljšanje zmogljivosti
• Intel Alder Lake-HX prenosnikom prinaša visoko zmogljivost
• Napaka Spectre se je vrnila - in Intel Alder Lake ni varen