Intel Skylake mikroarhitektura

Crveni tepih je postavljen i njime sada hoda šesta generacija, kodnog naziva Skylake. Šta se krije iza ovog imena i šta možemo očekivati od poslednje inkarnacije mikroarhitekture Core?

Prošlo je neko vreme od kada smo poslednji put komentarisali arhitekturu nekog Intelovog procesora i posledice odluka koje su u vreme dizajna donošene. Za to postoji jednostavan razlog – nije bilo prevelike potrebe za tim. Peta generacija Core arhitekture je došla i prošla i nekako tiho opstaje u svetu informacionih tehnologija.

Poslednjih nekoliko godina, gotovo svaki tekst posvećen Intelovim mikroarhitekturama i proizvodnim procesima počinje podsećanjem na tik-tak (tick-tock) kadencu koju američka kompanija demonstrira od 2006. godine (ili 2008, zavisno od toga kako posmatrate). Ipak, ovo je vreme za izuzetak. S jedne strane, Skylake je suštinski tock model, odnosno refiniranje mikroarhitekture na postojećem proizvodnom procesu, u ovom slučaju onom od 14-nm, uspostavljenom u Broadwell rešenju iz prošle godine. No, sledeća mikroarhitektura će isto biti tock tipa – 2016. godine će nam predstaviti Kabylake.

Zvezda ovogodišnje produkcije kompanije u domenu mikroprocesora je svoj začetak imala u već davnoj 2012. godini. Kao i druge mikroarhitekture u tock sistemu, Skylake je obogaćen modernizacijama koje unapređuju performanse i efikasnost. Ono što je karakteristično u lansiranju ovog proizvoda (odnosno familije proizvoda, ako želite) jeste činjenica da se, gotovo odjednom, lansira čitava gama. To praktično znači da se javnosti predstavljaju svi procesori iz ponude koji pripadaju serverskim (Xeon), desktop i laptop (i ultraportable) računarima koji uključuju Core i3, i5 i i7 varijante, kao i osiromašene Pentium i Celeron procesore, odnosno mobilne varijante pomenutih procesora.

Ono što treba naposletku istaći je i to da je i ova arhitektura urađena u takozvanom „mobile first” režimu, odnosno da se prvo izrađuje procesor najniže deklarisane potrošnje (4,5 W), pa se performanse i potrošnja skaliraju naviše. Tako Intel u svojoj ponudi ima i pomenute procesore namenjene najmanjim prenosnim uređajima, ali i desktop procesore koji su deklarisani na 91 W. Može se reći da je Intel izbacio gotovo četiri petine dostupnih uređaja, a ostatak ponude očekuje se početkom naredne godine.

Još jedna promena osnove

Radi pojednostavljivanja označavanja svojih procesora, čije su oznake u prethodnoj generaciji (ali i pretposlednjoj do Skylake) zbunjivale sve osim onih koji su im te oznake nadenuli, Intel sada uvodi krajnje jednostavnu oznaku Core M. Tako će mobilni procesori, slično svojim laptop i desktop parnjacima, imati vrednosti m3, m5 i m7, što će olakšati ne samo prepoznavanje od strane korisnika, već i marketinške aktivnosti američke kompanije. Setite se samo nekakvih oznaka u mešavini slova i brojeva koje morate da ukucate u omiljeni pretraživač da biste znali o kojoj klasi proizvoda se radi. Bravo za Intel. Pitamo se samo zašto su ovoliko dugo čekali.

Da bismo pojednostavili analizu, uvedimo prvo nekakvu podelu procesora. U Skylake porodici, Intel ima četiri različita pakovanja, koje odlikuje istovetna osnova u kontekstu jezgara i grafičkih jedinica, ali u različitom broju, rasporedu i radnoj frekvenciji. U cilju razumevanja, a prema već ustaljenoj praksi označavanja Intelovih rešenja na poznatim portalima, sva navedena rešenja se opisuju pomoću formule „C + G”, gde „C” označava broj jezgara, a „G” veličinu grafičkog podsistema. „C” može biti, na primer, 2 ili 4, dok „G” može uzimati vrednosti iz skupa {2, 3e, 4e}. Oznaka „e” u oznaci grafičkog podsistema aludira na eDRAM memoriju koja je sistemu pridružena, poput Iris i Iris Pro modela pređašnjih generacija.

Ono što nikoga neće oduševiti, a što Intelu zameramo često, jeste ponovno lansiranje novog ležišta (socket). Dobra stvar u čitavoj nelagodnosti je što će se ležišta isporučivati u isto vreme kada i procesori, pa neće biti prevelike diskrepancije i čekanja da dođe idealan čipset za odabrani procesor. U paraleli, Intel je najverovatnije sa glavnim vendorima, poput HP-a i Della, Asusa i Lenovoa i drugih, dogovorio simultanu isporuku rešenja zasnovanih na Skylakeu. Prve proizvode očekujemo već u narednih mesec dana, dok će vrh ponude verovatno biti prisutan pred kraj godine.

Obećanja, smicalice i pravo procesorsko lice

Intel tvrdi kako je Skylake najskalabiniji procesor svih vremena i u prilog pominje upravo činjenicu da se u ovoj arhitekturi isporučuju procesori koji uspešno rade i u mobilnim telefonima i u serverima. Kako bi se razvila ova arhitektura, Intel je prvo uradio najefikasniji mogući dizajn u okvirima odgovarajućeg TDP-a, a zatim ga je skalirao, uz uslov da zadrži performanse u opsegu efikasnosti koja je zahtevana prilikama na tržištu. Ako se uzme da (suštinski) isti procesor (arhitektura) skalira od pomenutih 4,5 W do 91 W, smatramo da je Intel uspeo u jednom veoma teškom i zahtevnom zadatku koji je ispred sebe postavio.

To u savremenom poslu nije dovoljno, što je Intel iskusio sa Broadwell arhitekturom. Iako je sam procesor bio dobar proizvod, kada su ga partneri koji izrađuju mašine ugrađivali u svoje sisteme, dešavale su se neželjene posledice, kao što je nisko trajanje baterije u najjeftinijim uređajima. Sada to neće biti slučaj, jer se Intel od početka uključio u pomoć OEM kompanijama u mikropodešavanjima svojih proizvoda i to od plastičnih i jeftinih prenosnika do premijum modela.

Upravo je ova pažnja koju je Intel posvetio partnerima bila ključna podloga za marketinški arsenal koji je Intel plasirao. Njegovi suštinski delovi uključuju tvrdnje poput onih kako je ovo procesor koji nudi do dva puta veće performanse u premijum modelima prenosnika, uz 10 sati rada na bateriji. Pominje se i napredak u grafičkim performansama od oko 40 odsto (u Core M implementacijama). Obećanja tu ne staju. U domenu ultraportabilaca čule su se još vedrije procene po kojima će procesori iz nove generacije biti oko 60 odsto efikasniji od onih iz Haswell generacije. Ono što se čini, a potkrepljeno je i testovima prvih modela na tržištu, iz K porodice, jeste da se u domenu desktop računara neće osetiti preterane prednosti novog mikroprocesora. Ovakav rezultat ima pokriće u činjenici da se suštinski radi o procesorima čija je primarna namena efikasnost, a ne performanse. I Intelov svet je okrenuo svoje oko ka prenosnicima, nudeći starim dobrim kancelarijskim radnicima i strastvenim igračima proizvode dovoljnih performansi koji, uistinu, neće kod nikoga izazvati „WOW” efekat.

Arhitektura procesora na visokom nivou otkriva ono što smo i očekivali. Šema na ovom domenu se ne razlikuje gotovo nimalo od prethodne generacije, što je i očekivano od tock modela. Neki od elemenata blok-šeme procesora su poboljšani i u superpoziciji tih unapređenja leži osnova za poboljšanje performansi ukupnog dizajna. Visoke performanse uzbuđuju isključivo tehničare, a konkretna primena tih unapređenja neće biti vidljiva prosečnom korisniku. Na primer, poboljšanje rada keš memorije i smanjenje broja promašaja u kešu jeste značajna stvar, ali je razlika u odnosu na prethodne generacije vidljiva tek u radu s velikim brojem podataka, što nikako nije domen u kom se nalazi više od nekoliko procenata ukupnih korisnika.

Ono što je takođe interesantno je da u domenu memorijskih modula s kojima je procesor kompatibilan, imamo i DDR3 i DDR4 memoriju, mada se ne očekuje da prvi modeli matičnih ploča, pa samim time i uređaja, imaju mogućnost da koriste i jednu i drugu memoriju u istom sistemu. Šteta, jer verujemo da bi takva mogućnost donekle ublažila činjenicu da se prelazi na novi čipset.

Konekcija između jezgra i ležišta jeste DMI 3.0 konekcija, koja nudi unapređenje u odnosu na prethodnu generaciju povećanjem propusnosti sa 5 na 8 GT/s, što donosi značajno povećanje. (Uzgred, GT/s je „gigatransfer u sekundi” kao mera ukupnog protoka, dok se sam korisni protok podataka, koji je manji od toga, izražava u gigabitima u sekundi). Ono što nas je posebno interesovalo jeste rešenje kontrolera napona. Ranije smo, pričajući o Haswell mikroarhitekturi, isticali da je počevši sa tom mikroarhitekturom, Intel prešao na regulaciju napona unutar procesora, a ne kroz rad matične ploče kao ranije. Ovakav potez je bio značajan jer je smanjivao potrošnju procesora u niskonaponskim aktivnostima. Sjajno za prenosnike! Ipak, desktop korisnici su prijavljivali razna pregrevanja kod ovakvih implementacija. Prosto, kada bi se njihova jezgra lansirala u Turbo mod, visoke frekvencije koje su dostizane su iziskivale jači rad regulatora napona koji je dodatno zagrevao procesor. Koja je posledica ovog zagrevanja? Ograničenje u mogućnostima povećanja frekvencije. Jednostavnim rečima, overkloking potencijal je morao biti smanjen na nivo koji nije preterano interesantan većini zaljubljenika.

Šta mislite, da li je Intel u slučaju Skylakea primenio rešenje koje će biti dopadljivo desktop korisnicima ili je, pak, odlučio da na ovakvom mestu zaštiti svoje verne korisnike? Na sreću gejmera, ovo drugo. Regulacija napona je vraćena na matične ploče. Iako je ovo suštinski dobra vest, treba naglasiti da dodavanje regulacije napona na matične ploče povećava njihovu cenu. No, šta je mali dodatak na cenu matične, ukoliko će overkloking potencijal ponovo usrećiti korisnike koji pate od visokog entuzijazma...

Niti u domenu konekcije sa grafičkim karticama ne možemo reći da smo zadovoljni uključivanjem „samo” 16 traka. To znači da se može koristiti ili jedna PCIe 3.0 x16 ili dve x8 kartice u SLI modu.

Nova ležišta i grafički podsistemi

Kao što smo napomenuli, Intel se odlučio za novi čipset, sa LGA 1151 ležištem. Kod prenosnih uređaja, procesori će biti standardno zalemljeni za ležišta i to:

• BGA 1515 za Skylake-Y,

• BGA 1356 za Skylake-U i

• BGA 1440 za Skylake-H.

U tabeli karakteristika čipseta pronaći ćete značajan broj traka za PCIe 3.0 interfejs, što omogućava kačenje većeg broja brzih diskova i drugih periferija koje zahtevaju brže interfejse. U ranijim generacijama Intelovih proizvoda, u čipsetu su bili prisutni uglavnom PCIe 2.0 standardi jer, prosto, nije bilo previše uređaja kojima je bila potrebna brža veza. Apple je u svojim prenosnicima Retina MacBook Pro i te kako umeo da iskoristi PCIe 3.0 vezu i da poboljša performanse svojih I/O aktivnosti.

Treba napomenuti da H170, Z170 i Q170 čipseti podržavaju RAID i Smart Response Technology što im omogućava da HDD uređaje ubrzavaju pomoću manjih SSD uređaja. Ono što nas, na kraju, istinski zanima jeste koje će funkcionalnosti ovih čipseta biti pohranjene u mobilne čipsete u Y i U serijama Skylake procesora. Ukoliko veći broj karakteristika bude bio spušten u ovaj segment, to će otvoriti čitavu plejadu mogućnosti prenosnika što, u konačnici, može obezbediti Intelu veću i bitniju ulogu u segmentu u kom je, bar još uvek, ne preterano značajan igrač.

Unapređenja u svetu grafike su značajna, ali zahtevaju poseban tekst da bi se u potpunosti demistifikovala arhitektura i konkretne funkcionalnosti. Stoga, u ovom tekstu samo prilažemo popis grafičkih podsistema koji će ići u paru sa procesorima, te njihovih karakteristika koje nude dovoljnu „rezoluciju” podataka o tome šta sve mogu.

• • •

Pravi dometi Skylake arhitekture će se uskoro videti sa prenosnicima u kojima će biti implementirani. Ono što je impresioniralo na Intelovoj konferenciji jeste prikaz veličine pakovanja Skylake Y modula u odnosu na svog Broadwell parnjaka. Razlika je značajna – noviji model je gotovo 33 odsto manji od svog prethodnika. Da li je to dovoljno da Intel u ovom segmentu dobije odgovarajuću podršku i partnera i korisnika, pokazaće već kraj tekuće godine. Sa druge strane, najava razbijanja „tik-tak” modela može značiti samo jedno – nije lako preći na manji proizvodni proces – svakako ne onako lako kako je to bilo do sada, kada su dve godine bile dovoljne za ovakvu tranziciju. Mislimo da pomenuti model ovime nije mrtav, već da će jednostavno namesto jednog modela u tock modu biti više, kako bi se „kupilo” dovoljno vremena da se smanjivanje proizvodnog procesa izvede sa svim zahtevanim osobinama. Svet procesora nije onakav kakav je bio pre deset godina. Svet prenosnih uređaja je definitivno zavladao planetom.

Momir ĐEKIĆ