Unboxing

 

 

Haswell arhitektura

 

Novi Tock u Intelovom razvoju mikroprocesorske arhitekture zove se Haswell. O toj ste arhitekturi sigurni smo već puno toga čuli, a danas je konačno i službeno ugledala svjetlost dana. S obzirom da je riječ o Tocku, zadržan je isti proizvodni proces od 22 nm kakav je uveden za Ivy Bridge, a promjene je doživjela arhitektura. I dok novi procesori neće donijeti povećanje CPU performansi po taktu, donose znatne promjene na integriranoj grafici, a uvedene su i neke nove tehnologije – nova strategija menadžmenta potrošnje i novi instrukcijski setovi. Haswell je iznimno bitan jer će se ta arhitektura protezati preko goleme palete proizvoda, sve od pametnih telefona pa do servera (single socket i workstation), pa je bilo vrlo bitno konstruirati maksimalno efikasne jezgre visokih performansi. Sve o novostima u arhitekturi i novim proizvodima smo čuli sredinom svibnja na Zagrebačkom Haswell briefingu od Intelovog PR menadžera Pavela Svobode i Architecture Specialista Pawela Gepnera.

Zbog trendova koji se događaju u industriji povećanje grafičkih performansi i povećanje trajanja baterije postali su ključni u razvoju procesora i upravo je na tome tragu građen Haswell. S obzirom da je jezgra ta koja će biti korištena od pametnog telefona pa do servera jasno je kako su tu dodane i određene tehnologije za povećanje učinkovitosti na svim platformama. Potrošnja je iznimno bitna stavka jer uređaji postaju manji, a trendovi idu u tome smjeru da se s jedne strane pametni telefoni i tableti "združuju" sa ultrabookovima i notebookovima u ultrabook convertible i detachable uređaje. Taj je trend pozitivan zbog činjenice da trenutno nosimo više od jednog uređaja kada putujemo, a to bi se uskoro moglo pretvoriti u samo jedan kojeg možemo koristiti na više načina. S desktop strane vidimo kako klasična računala polako izumiru i zamjenjuju ih All-in-One uređaji koji također postaju "pametniji" jer ih možemo iskorištavati na različite načine i za različite potrebe – neki od njih postaju i prenosivi. Kod svih je tih uređaja izuzetno bitan ekran na dodir i upravo u tome se smjeru kreće cijela industrija. Intel je sa znatnim sredstvima potpomogao proizvodnju touch panela, a i operativni sistemi su se okrenuli u tome smjeru – miš je nekako sve manje bitan. Tu dolazimo do druge bitne stavke koja je grafika. Intel je kod ove arhitekture znatno povećao površinu grafičke jezgre kako bi ostvarili zadovoljavajuće performanse za sve platforme.

U cijelu tu priču ulazi Haswell kojeg danas predstavljamo sa mobilne i desktop platforme. Intelu iznimno bitni mobilni čipovi su vrlo zanimljivi zbog visoke integracije gdje U modeli dolaze s integriranim PCH-om pločici procesora. Uz njih tu su i quad core H modeli s Iris Pro grafikom, quad i dual core M modeli (2 chip) i System on a Chip Y modeli za "detachable" ultrabookove. Desktop procesori dolaze i dalje u quad core K seriji namijenjenoj entuzijastima, zatim u klasičnoj performance/mainstream izvedbi (quad i dual) te low power S i T verzijama. Uz nove procesore dolaze i novi čipseti serije osam (8) na koje ćemo se zasebno osvrnuti. Za mobilne procesore Intel najavljuje znatno povećanje mobilnosti i izdržljivosti baterije pa tako primjerice govore o 50% povećanja autonomije prilikom reprodukcije HD Video materijala.

Desktop procesori s Iris grafičkim jezgrama sada imaju površinu jezgre od 177 kvadratnih milimetara i broje oko 1.4 milijardu tranzistora. Kako ne bi došlo do zabune recimo kako je ovdje riječ o shematskom broju tranzistora, dok je layout broj tranzistora zapravo 1.6 milijardi što predstavlja porast od 200 milijuna u odnosu na Ivy Bridge. Grafički dio je povećan i zauzima više od 25% jezgre, a ostatak priče je vrlo sličan kao i kod Ivy Bridgea s jednim bitnim dodatkom – u jezgru je sada integriran napojni kontroler. I premda se glavna priča svodi na poboljšanje grafike i napojnog menadžmenta, određene je promjene doživjela i CPU arhitektura.

Haswell jezgra donosi novu generaciju predviđanja grananja, poboljšani front end, dublje buffere, više izvršnih jedinica, manje latencije, više store/load propusnosti uz zadržanu istu dužinu cjevovoda. Intel sa svakom generacijom povećava paralelizaciju povećanjem buffera, pa tako od Sandy Bridgea preko Ivy Bridgea do Haswella vidimo povećanje Out-of-order prozora sa 128, na 168 i 192, zatim In-Flight učitavanja sa 48, na 64 i 72, pa In-Flight spremanja sa 32, na 36 i 42, povećavanje alokacijskog reda sa 28 po threadu, na 56 itd. Izvršna je jedinica doživjela povećanje u širinu sa klasičnih šest na osam portova. Dodana su dva dodatna Integer ALU & Shift i Store Adress porta. Četvrti ukupno ALU povećava Integer workloadove i oslobađa prvi i drugi port za vektorske operacije, dok novi generator adresa rasterećuje portove 2 i 3, tj. postojeće AGU-e. Iznimno bitno je i dodavanje novih Compute instrukcija AVX2 (Advanced Vector Extensions), koje uključuju 256-bitne Integer vektore, Fused Multipy-Add, permutaciju pune širine za elemente i gather. Poboljšanja će biti vidljiva u HPC-u, audio i video operacijama te gamingu. Tu su i nove Integer instrukcije (indexing, hashing, kriptografija i MOVBE). Arhitektura priručne memorije je ostala ista po pitanju veličine ali je povećana propusnost kroz sve nivoe. L1 memorija sada umjesto 32 Bajta po ciklusu ima 64 Bajta po ciklusu za load i 32 Bajta sa store (umjesto 16). Propusnost L2 memorije prema L1 povećana je se 32 Bajta po ciklusu na 64. L2 TLB je sa 4K (512, 4-way) narastao na 4K+ 2M (shared: 1024, 8-way). Novost je i TSX instrukcijski set (transactional synchronization), za paralelizaciju threadova kroz lock elision.

S grafičke je strane arhitekturalno sve ostalo vrlo slično kao i kod Ivy Bridgea, samo je uvećan broj izvršnih jedinica i proširena podrška za nove API-e. Ova nova generacija marketinškog imena Iris i Iris Pro (HD4200/4400 i 4600 te HD5000/5100 i 5200), podržava DX11.1, OpenGL4.0 i OpenCL 1.2, a tu je i podrška za simultani prikaz slike na tri monitora, HDMI i DisplayPort (maksimum 4Kx2K). Osnovni građevni blokovi grafike su geometrijski front-end, rasterizator sa L3 memorijom i Pixel back-endom, Shaderi ili ti izvršne jedinice (EU), sa instrukcijskom priručnom memorijom i samplerima, zatim multi-format video mehanizam ili ti CODEC, mehanizam za poboljšanje kvalitete grafike i video izlazi. Arhitektura je tako otprije posložena da bude vrlo skalabilna i Intel je to sada i iskoristio. Mehanizam za dekodiranje je po Intelovim tvrdnjama vrlo efikasan po pitanju potrošnje, a podržava nove formate poput Native MVC kratkog formata, MJPEG-a te ubrzava hardversko SVC (Scalable Video Coding) dekodiranje povrh već od strane Ivy Bridgea podržanih AVC-a, VC1 i MPEG2. Ponosni su i na 4K podršku, tj. rezolucije do 3840 x 2160@ 60Hz preko DP 1.2 ili čak do 4096×2304 @ 24Hz preko HDMI-a. Quick Sync Video je također poboljšan i to je nešto što ćemo svakako provjeriti u našim testovima. Novosti kod video procesiranja su Gamut Expansion, Skin Tone Tuned Image Enhanced Filter i Image Stabilization. Kod desktop procesora se mahom nalaze Iris grafički procesor tj. model HD4600 (ranije poznat kao GT2). Za najjače mobilne procesore rezervirana je Iris Pro ili HD5200 koja ima on package eDRAM priručnu memoriju koja donosi visoku propusnost uz vrlo nisku latenciju i predstavlja on package sučelje vrlo niske latencije grafike prema CPU-u.

Za kraj smo ostavili optimizacije menadžmenta potrošnje energije. Velika novost je potpuna integracija napojnog kontrolera on-die čime se dobiva jedan ulazni napon (Vccin), a kontroler to dalje distribuira. Novost je i da CPU jezgre dobivaju odvojeni napon od Ring-a i LLC-a što povećava preciznost granulacije napona. Kada je riječ o optimizacijama treba reći kako je Intel napravio novi napredak u gatingu logike koja se ne koristi (C7 stanje u kojem nema napona u većini CPU-a), dodavanju novih low-power stanja, a optimizirali su naravno i proizvodni proces. Prijelaz iz stanja u stanje je ubrzan za oko 25%, a dodana je i inteligencija low-power stanjima. Tako su primjerice dodana nova S0ix stanja u kojima se Idle snaga približava onoj na tablet CPU-ima, a C stanja sada imaju system software requestove, "Time to next timer event", Latency zahtjeve, "Past history" i "Run time hints from devices".

 

Uz nove procesore dolazi i nova serija čipseta koja je znatno unaprijeđena u odnosu na prošlu. Serija 8 donosi I/O fleksibilnost portova, povećava broj USB 3.0 portova sa 4 na 6 (maksimalno 14 USB 2.0/3.0 portova), od sada su svi USB portovi kontrolirani od strane xHCI-a, broj SATA III (6Gbps) portova je povećan sa 2 na 6 i uklonjeni su svi legacy PCI portovi sa svih SKU-ova. Digital Display mehanizam je prebačen na procesor, a SPI podržava SFDP i Quad Read. Intel s ovom generacijom donosi pet SKU-ova – B85, Q85, Q87, H87 i Z87.