יום הארכיטקטורה 2021: הכירו את מעבדי Alder Lake של אינטל מקרוב

אינטל ערכה אתמול את יום הארכיטקטורה השנתי שלה וחשפה בפנינו שלל פיתוחים אשר יהפכו בקרוב למוצרים, בניהם גם ארכיטקטורת Alder Lake שתגיע למחשבים עוד השנה. כל הפרטים כאן

אתמול ערכה אינטל ישראל יום עיוני למדיה המקומית אשר כלל הצגה של שלל טכנולוגיות חדשות ופיתוחים אשר עתידים להפוך למוצרים. יום הארכיטקטורה של אינטל הוא יום עיוני וטכני אשר מראה לנו לפרטים אילו שינויים ביצעה אינטל בארכיטקטורות החומרה החדשות שלה לקראת השקה של מוצרים חדשים.

כמות החומר העיתונאי ביום זה היא גדולה מאוד, ואנו נדגיש בין מאות (!) עמודי התוכן את עיקר העניינים לקוראינו. נתחיל במנה העיקרית לעולם המחשוב – ארכיטקטורת מיקרו מעבדים חדשה.

הנושאים העיקריים הם כמובן אבני הבניה של Alder Lake, יחד עם טכנולוגיות הליבות הגרפיות לחטיבת Intel Graphics, דרך מעבדי Sapphire Rapids לשרתים ועד ל-Ponte Vecchio, מעבדים היברידיים יחודיים.

מעבדי Alder Lake – חלק הליבות הקטנות

הדבר שהופך את מעבדי Alder Lake של אינטל לכה מיוחדים הוא שינוי מהבסיס של הרכב ליבות המעבד, בכל פלחי השוק. החל משולחנות עבודה ועד למכשירי ניידים קלי משקל, אינטל מוסיפה הגדרות חדשות למה הן ליבות עיבוד ואילו סוגים שלהן קיימים.

שחקנית המשנה של ארכיטקטורת Alder Lake היא ה-Efficient Core, או בכינויה – E-Core. לאלו מכם שמכירים את מעבדי Atom של אינטל, מדובר בליבה הממשיכה את קו ארכיטקטורת מעבדים חסכוניים אלה בשם הקוד Gracemont.

אינטל טוענת שליבה זאת יעילה בצורה שטרם ראינו בעולם מחשוב ה-X86. מוצג לנו כי בנקודה מסויימת שבין יחס הביצועים לצריכת החשמל, ליבת ה-E-Core מסוגלת לספק את אותם הביצועים שפגשנו בליבות Skylake עד כה (Core i7 6700K ואילך) בהספק הנמוך ב-40%. לחלופין, מסוגלת ה-E-Core לספק 40% תוספת ביצועים בצריכת הספק דומה.

כשדובר על מעבדים בעלי מתח פעולה נמוך במיוחד (אולטרא-בוקים, טאבלטים), מתארת אינטל מצב בו לקומפלקס של ארבע ליבות E-Core יעילות בלתי ניתנת להשוואה מול מערך דו-ליבתי של ליבות Skylake עם HyperThreading כאשר בנקודה מסויימת עבור אותם הביצועים מעטפת ההספק יורדת לחמישית בלבד.

אינטל מבטיחה שליבות ה-E-Core עוצבו במיוחד בשביל לשרת מולטי-טאסקינג, והתעסקות ברכיבי מערכת שצריכים משאבי רקע או אחרת מטלות דלות דרישות מערכת. ל-E-Core שתי מטרות מאוד ברורות שאחת מהן היא הפחתת עומס מהליבות הגדולות של המערכת והשניה היא הנמכה משמעותית של צריכת החשמל בעת ביצוע פעולה זאת.

על פי אינטל, לא מדובר כאן בליבות חלשות כלל בהשוואה למה שהשוק ראה עד היום, וכשהן מגיעות בקבוצות מכובדות הכח שלהן עלול להזכיר מעבדים שלמים שעד לא מזמן הרכיבו מערכות מחשב.

ליבות גדולות, הבטחות גדולות

השחקנית הראשית של מעבדי Alder Lake (לפחות לדעתנו) היא ה-Performance Core או בכינויה P-Core. זוהי ליבת עיבוד ראשית שנבנתה מאפס עבור Alder Lake ומוצרי עתיד נוספים.

כשאינטל טוענת שביצעה שיפורים דרמתיים בליבות העיבוד הראשיות של מעבדי העתיד, היא לא מתבדחת. ה-P-Core של מעבדי Alder Lake היא ליבת העיבוד הבשרנית ביותר שראינו מאינטל עד כה, וכנראה שבכלל בתחום ה-X86 לשוק הביתי עד היום.

ה-P-Core נהנית מכמויות מוגדלות של זיכרון מטמון לביצוע פעולות חישוב והעברת נתונים. משמעות הדבר היא שזמן לביצוע חישובים מתקצר משמעותית באופן גלובאלי.

זיכרון המטמון מרמה ראשונה היא רכיב קריטי לעוצמה ותכולת העיבוד של הליבה. כאן עשתה אינטל והגדילה את הבאפרים ונפחי האחסון של מידע העובר בזיכרון המטמון בצורה משמעותית.

גם נפח זיכרון המטמון מרמה שניה רואה עליה של כ-25% בנפח לעומת ליבות העיבוד שהכרנו עד כה. זאת, מלבד כמה שיפורים במנגנוני קריאה.

אינטל השוותה את ליבות P-Core החדשות (שם קוד Golden Cove) לליבות ה-Cypress Cove אותן אנו מכירים ממעבדי Rocket Lake באותו תדר הפעולה של 3.3GHz. בתדר זה, שיפור הביצועים הממוצע של ליבות P-Core הינו 19 אחוזים. חשוב לזכור שיש רכיב נוסף בעל השפעה על הביצועים בפועל והוא תדר הפעולה שנקבל במעבדים.

אנשי אינטל לא שיתפו איתנו את תדרי הפעולה בפועל אותם נפגוש במעבדי Alder Lake (יתכן ועדיין ישנם כיוונונים אחרונים, או שהם מעדיפים להפתיע אותנו). למעבדי Rocket Lake הקיימים תדרי פעולה גבוהים, ולכן אנחנו תוהים – כמה גבוה יותר זה כבר יכול להיות? הם נראה מספר ליבות הפועלות בתדר גבוה מ-5GHz בו-זמנית?

לאינטל לקחה כמות זמן לא מבוטלת לפתח את ארכיטקטורת Alder Lake, וכעת כשאנחנו בקו הסיום היא מבטיחה שההמתנה הולכת להיות משתלמת.

לגרום להכל לעבוד ביחד

לאחר הבנו כי מעבדי ה-Alder Lake יכילו שילוב של ליבות קטנות וליבות גדולות – איך הכל אמור לעבוד? איך מערך א-סימטרי של ליבות מחלק את עומד העבודה?

הרי שהרכיב התוכנתי והרכיב החומרתי חייבים לחיות בהרמוניה בשביל לקבל תוצאות בשטח. ובכן, ברמה הקרובה ביותר ל-"ברזלים", פיתחה אינטל את שוטר התנועה של תעבורת עומסים בין ליבות המעבד השניות. בתמונה, דרך אגב, מעבד Alder Lake בהרכב המלא ביותר שיהיה זמין בו במעבדים השולחניים. מעבד זה כולל שמונה ליבות P-Core ושמונה ליבות E-Core. שימו לב כמה קטנות הן ליבות ה-E-Core (בתכלת) בהשוואה.

ה-Intel Thread Director הינו רכיב חומרתי אשר תפקידו לנווט עומסים בין ליבות P-Core ל-E-Core. במידה ועומסים הופכים מקטנים לגדולים, הוא אחראי לשליפת האחריות מליבות קטנות והטלה שלה על הגדולות וגם בכיוון ההפוך. ה-Thread Director הוא רכיב שמגיע עוד לפני שרכיבי התוכנה השונים מטילים משימות עיבוד על הליבות השונות. במידה ופעולה הופכת לפעולת רקע, המערכת תדאג לפנות עומסים בליבות הגדולות ולהעביר את אותן פעולות לליבות הקטנות. פעולה זאת עשויה להגדיל בפועל את עוצמת העיבוד למטלות כבדות בהשוואה למה שאנחנו מכירים היום, עם כל פעולות הקטע של מערכות ההפעלה השונות.

אנשי אינטל מסרו לנו כי יש שיתוף פעולה צמוד מול מיקרוסופט בשביל לדאוג שחלונות 11 תכיר את מעבדי Alder lake ותשוכח איתם בהרמוניה. כאשר נשאלו לגבי חלונות 10 ולינוקס, שמענו כי אופטימיזציות ביצועים נעשות וימשיכו להיעשות גם שם.

כשהכל מנגן ביחד

מעבדי Alder Lake צפויים להגיע לשוק בשלוש תצורות שונות תחילה. התצוגה בעלת כח העיבוד הגדול ביותר תגיע למעבדים השולחניים ותעשה זאת בתושבת חדשה לגמרי עם 1700 נקודות מגע. תושבת LGA1700 תשמש למעבדי Alder Lake וזו הפעם הראשונה שתושבת שולחנית משתמשת בכמות כה רבה של נקודות מגע למעבדים סטנדרטים (להזכירכם, בעשור האחרון השתמשנו בין 1150 ל-1200 מהן).

הקונפיגורציה החזקה ביותר למעבדים שולחניים תהיה עם שמונה ליבות P-Core ושמונה ליבות E-Core. לליבות ה-P-Core ישנה טכנולוגיית HyperThreading ולליבות ה-E-Core לא. כתוצאה מכך אנחנו מקבלים מעבד בעל 24 נימים.

מעבדי המחשבים הניידים מקבלים קונפיגורציה של שש ליבות P-Core יחד עם שמונה E-Core. מכשירים בעלי מעטפת חום נמוכה במיוחד יקבלו הרכב ליבה של שתי ליבות P-Core ושמונה ליבות E-Core.

ישנה שמירה על אופי הליבות הגרפיות המובנות שהכרנו במעבדי Rocket Lake של אינטל כאשר לצערנו מעבדים שולחניים מקבלים את ליבות ה-Xe LP בתצורת 32 קבוצות עיבוד ומעבדי המובייל מקבלים קונפיגורציות של עד 96 קבוצות עיבוד.

שאלנו את אנשי אינטל האם יתכן ונראה בעתיד מעבדים שולחניים בעלי ליבות גרפיות חזקות יותר וקיבלנו תשובה, ונאמר לנו כי הארכיטקטורה הזאת מאוד מודולארית והרבה יהיה אפשרי בעתיד. אנחנו רואים לקוות שיום אחד נראה מעבד בעל כמות מופחתת של ליבות כאשר מנגד נוכל לראות את ארכיטקטורת Xe HPG לגיימינג באותו המעבד בשביל ליצור מחשבי גיימינג שלא עושים שימוש בכרטיס מסך מוקדש כלל. אנחנו יודעים היטב שמעבדים מתחרים כן מאפשרים זאת כיום.

בכל הנוגע לפרוטוקולים של חיבוריות, Alder Lake עושה צעד קדימה בתקני התקשורת והזיכרון. מעבדים Alder Lake יעשו לראשונה שימוש בתקן PCI-Express 5.0, תקן כה מתקדם שטרם פגשנו כרטיסי מסך או אמצעי אחסון ביתיים שעושים בו שימוש. המעבדים השולחניים יאפשרו 16 פסים של PCI-Express 5.0 יחד עם עוד ארבעה בתקן 4.0 לאמצעי אחסון או שימושים אחרים. ערכת השבבים הצפויה של המערכת (Z690?) תקבל תקשורת ישירה מהמעבד בערוץ PCI-Express 4.0 X8.

זיכרון המערכת הנתמך הוא DDR4-3200 אך גם DDR5-4800. את מעבדי המובייל נוכל לפגוש גם עם זיכרון מולחם לצידם בתקני LPDDR4x-4266 או LPDDR5-5200. כמובן שמדובר בתדרי הפעולה הרשמיים הנתמכים אך אנחנו צפויים לראות גם תמיכה בזיכרון מהיר משמעותית בפועל. לצורך דוגמה, מעבדי Skylake הגיעו עם תמיכה ב-DDR4-2133 אך כבר בהתחלה ניתן היה להשתמש בזיכרון DDR4-2666 ובהמשך גם הרבה מעבר לכך.

חשוב לאינטל להעביר את המסר שהסוד של Alder Lake טמון במכלול הרכיבים שלו יחדיו, ושערכו עולה על ערך סך חלקיו השונים. מעבדים אלו מיוצרים בהליך אשר נקרא Intel 7, בעבר היה קרוי Enhanced 10nm SuperFin ויהיה זמין בשבבים בטווח מעטפות חום של בין 9W ל-125W.

תקני התקשורת Thunderbolt 4 ו-WiFi 6E שכבר הספקנו להכיר יהיה נוכחים במערכות Alder Lake רבות כצפוי, גם בשולחניות.

יום הארכיטקטורה של אינטל היה גדוש במידע טכני וניכר שאינטל שקדה רבות על Alder Lake. ארכיטקטורת מעבדים זאת לא מגיעה לשוק צרכני קל בכלל כאשר גם בעולם השולחני וגם בעולם המובייל יש תחרויות קשות ובלתי מתפשרות בכל כיוון. לאינטל יש כמה וכמה חזיתות מול מתחרות עשירות-משאבים בכל נתח שוק של מוצריה.

ההשקה עצמה צפויה ברבעון האחרון של השנה הנוכחית לפלטפורמות השונות. משמעות הדבר היא שאנחנו צפויים כנראה בנובמבר לקבל לידינו מעבדים. על אף שתחושת ספק רבה אופפת את ההשקה הזאת עד כה, חשוב לנו שלא להמעיט בערך "חכו ותראו" שקיבלנו מאנשי אינטל, כאשר התוצאות ידברו בהמשך בעד עצמן. על שאלותינו בנוגע להתמודדות עם מפלצות רבות-ליבות שיגיעו מצד התחרות בעיקר הראו אנשי אינטל ביטחון ב-Alder Lake והבטחה שהמספרים יראו את יכולת הטכנולוגיה.

לפני סיומו של סיכום זה על ארכיטקטורת Alder Lake, נציין כי כששאלנו את אנשי אינטל בנוגע לביצועים רב-ליבתיים רציניים אפילו יותר למטרות רינדור נמסר לנו ש-"זאת רק ההתחלה" ושבאמצעות התושבת החדשה והאבני הבניה החדשות יחד עם טכנולוגיות שטרם ראינו תוכל אינטל לשפר את ביצועי מעבדיה באופן משמעותי בהמשך חיה של פלטפורמת LGA1700 החדשה.