Intel рассказала про микроархитектуру Tremont — энергоэффективную часть процессоров Lakefield

Сегодня Intel обнародовала детали про новую микроархитектуру Tremont, которая нацелена на использование в перспективных энергоэффективных решениях компании. Это значит, что Tremont можно считать дальнейшим продолжением микроархитектур, которые используются в процессорах класса Atom. Однако сейчас в первую очередь речь идёт о том, что 10-нм ядра Tremont наряду с Sunny Cove найдут применение в Lakefield — инновационных гибридных процессорах, которые будут производиться c помощью технологии многокристальной 3D-компоновки Foveros и будут одновременно содержать вычислительные ядра разных типов.

Информация про процессорные ядра Tremont была раскрыта на отраслевой конференции Linley Fall Processor Conference. Ранее Intel уже вскользь говорила об этой микроархитектуре в начале года, когда рассказывала о своих планах в отношении Lakefield, однако до сегодняшнего дня никакой подробной информацией про особенности Tremont мы не располагали. Известно было лишь то, что Lakefield получат в своё распоряжение одно быстрое ядро Sunny Cove (такие же ядра используют процессоры Ice Lake) и четыре энергоэффективных ядра Tremont, что в сумме позволит построить гибкую, производительную и экономичную платформу.

Свежая порция технической информации всё это подтверждает. Плюс теперь с уверенностью можно говорить, что микроархитектура Tremont ушла от предыдущей энергоэффективной микроархитектуры Intel Goldmont Plus, которая используется, например, в современных процессорах Pentium Silver и Celeron Silver, очень далеко вперёд, а перспективные процессоры Lakefield нельзя расценивать как гибрид Ice Lake и Atom — это нечто другое и, очевидно, лучшее. Совершенно неудивительно, что к Lakefield большой интерес проявила компания Microsoft, которая собирается использовать такие чипы в своих портативных устройствах Surface Neo с двумя экранами — они, как предполагается, будут выпущены на рынок в 2020 году.

Подробные технические характеристики вроде частот, размеров кешей и проч. для процессоров Lakefield остаются неизвестны. Сегодня речь идёт лишь о принципах работы одной их составляющей части — ядер Tremont, которые помимо Lakefield в перспективе можно будет встретить во множестве различных применений: в недорогих и энергоэффективных ПК, например, в хромбуках или системах NUC, в сетевом оборудовании, в устройствах Интернета вещей и проч. Как предполагается, тепловыделение ядер Tremont будет составлять от 0,5 до 2,0 Вт, при том, что они предложат в среднем на 30 % лучшую производительность на такт (IPC) по сравнению с Goldmont Plus (согласно результатам бенчмарков SPECint и SPECfp). Причём в отдельных случаях преимущество микроархитектуры Tremont доходит до 80 %.

Ранее считалось, что концепция Lakefield в чём-то похожа на ARM big.LITTLE, когда в одном чипе объединяются и энергоэффективные, и производительные ядра, попеременно подключающиеся к работе в зависимости от нагрузки. Теперь же стало понятно, что идея Intel состоит в том, что фоновые задачи должны решаться энергоэффективными ядрами Tremont, в то время как нагрузка переднего плана будет отправляться на мощное ядро Sunny Cove.

При этом за счёт серьёзного увеличения удельной производительности Tremont, процессоры Lakefield должны оказаться в целом гораздо более быстрыми по сравнению с современными решениями класса Atom. Согласно Intel, новые энергоэффективные ядра серьёзно оптимизированы под однопоточную работу, и их производительность в пересчёте на ватт в действительности сравнима с производительностью Sunny Cove.

Как и в случае микроархитектуры Goldmont Plus, базовой конфигурацией для Tremont станет четырёхъядерная компоновка, в которой будет применяться единый разделяемый L2-кеш объёмом от 1,5 до 4,5 Мбайт в зависимости от применения. Кроме того, процессоры также смогут снабжаться дополнительным L3-кешем, если это нужно в конкретном случае. Ядра Tremont получили предсказание переходов, позаимствованное из процессоров Core и два (а не один, как раньше) независимых декодера, способных декодировать по три инструкции параллельно и работать при этом с разными ветвями кода. В конструкции процессора не предусмотрено кеша микроопераций, а диспетчер рассчитан на приём четырёх микроопераций за такт. Процессор поддерживает внеочередное выполнение команд, буфер переупорядочивания рассчитан на 208 инструкций (против 95 в Goldmont Plus).

Число исполнительных портов увеличено с шести до восьми. Два порта отвечают за работу блоков генерации адресов (AGU), три — за работу с арифметико-логическими устройствами (ALU), один порт — за переходы и один — за сохранение данных. ALU в Tremont не универсальны, они разделены по функциям и, судя по всему, не такие производительные, как ALU в процессорах Core. В блоке операций с плавающей точкой предусмотрено три порта: два отвечают за сложения и умножения/деления, третий — за сохранение данных. Поддерживается работа с 128-битными векторами посредством SIMD и AES-инструкций. 256-битные операции не поддерживаются. Также Intel обещает добавить в Tremont фирменные технологии безопасности вроде шифрования памяти, а также технологию быстрого переключения частот Speed Shift.

В целом микроархитектура Tremont выглядит как минимум интригующе. Однако Intel пока не раскрывает детальные планы, и мы не знаем, когда эти ядра начнут в действительности активно использоваться в серийных устройствах. Кроме того, как мы видели по Ice Lake, значительный прирост в IPC не обязательно конвертируется в рост производительности финальных процессоров, поэтому на данный момент у нас ещё остаётся немало вопросов.