Az Intel éppen a minap adott közre egy csomó érdekes információt, amelyekből kiderül, mi mindenre számíthatunk az Alder Lake processzorokkal kapcsolatban, de az architektúrák újításaiba is betekintést engedtek, csak úgy, ahogy a platform várható felszereltségébe is.

Az Alder Lake asztali és mobil változatban egyaránt elérhető lesz

Az Intel hibrid processzorai, amelyek asztali fronton LGA-1700-as tokozással érkeznek, várhatóan maximum 16 maggal és 24 szállal rendelkezhetnek, ugyanis a Hyper-Threading támogatás a Gracemont magoknál nem, csak a Golden Cove magoknál lesz elérhető. Az Alder Lake modellek mindannyian 10 nm-es csíkszélességgel készülnek, amit Intel 7 néven emleget újabban a gyártó, és ezek a fejlesztések a 9 W-tól 125 W-ig terjedő TDP tartományt fedik le, több termékcsaláddal és rengeteg új modellel. Utóbbiakról majd csak a rajt alkalmával lesz szó.

A fentebb említett magszám az LGA-1700-as asztali processzorokra érvényes, míg mobil fronton az UP3-as példányok, amelyek 12 W-tól legalább 35 W-ig fedik le a kínálatot, maximum 14 maggal és 20 szállal gazdálkodhatnak, ugyanis 6 Golden Cove és 8 Gracemont magot kaphatnak. Az UP4 modellek viszont, amelyek egészen 9 W-is TDP keretig merészkednek le, már maximum 2 Golden Cove és 8 Gracemont magot használhatnak, azaz 12 szállal rendelkezhetnek. Utóbbiak is a mobil konfigurációkat veszik célba. A mobil termékek extraként kapnak képfeldolgozó egységet (IPU), valamint Thunderbolt 4 vezérlőt is: az UP3-as verziók négy porttal, az alacsonyabb fogyasztású UP4-esek pedig két porttal érkeznek. Ezek a funkciók az asztali modellekből hiányozni fognak.

Különbség lesz még az asztali és a mobil verziók között, hogy míg előbbieknél maximum 32 EU-val ellátott Intel Xe-LP iGPU-t vethet be az adott konfiguráció, addig mobil fronton, ahol kisebb eséllyel alkalmaznak az új processzorok mellé dedikált videokártyát, már 96 EU-val ellátott iGPU is elérhető lesz.

Mire számíthatunk az asztali modelleknél?

Maximum 16 magra és 24 szálra, ahogy fentebb már említettünk, ezekhez pedig maximum 30 MB-nyi megosztott harmadszintű gyorsítótár társul. Érdekesség, hogy fejlődik a memória-alrendszer is, ráadásul olyan formában, hogy most nem lesz különbség az asztali és a mobil fejlesztés között: minden lapka rendelkezni fog LPDDR4X-4266, DDR4-3200, DDR5-4800, valamint LPDDR5-5200 memóriatámogatással is, azaz készülhetnek majd olyan speciális kompakt asztali alaplapok, amelyeken integrált mobil memóriát találunk, nem lesz szükség külön memóriafoglalatokra. Ez formátum terén előnyös lehet, hiszen helytakarékosabb lehet a dizájn, viszont memória-bővítés szempontjából már aggályos, ugyanis már vásárláskor el kell dönteni, mennyi memóriára lesz szükség hosszabb távon – ez a trend az ultrabook szegmensbe régóta jelen van.

A memória-alrendszer mellett a PCIe alrendszer is átesik némi fejlődésen, ám az asztali modelleknél elérhető 20 PCIe sávból nem mind lesz 5.0-s szabványú. Ez azt jelenti, hogy gyakorlatilag csak a grafikai célokra használandó PCI Express x16-os sávok kapják meg az új szabványt, ám ezeket jó eséllyel bontani is lehet majd, például úgy, hogy x8-os sávszélességet használ a videokártya, míg a maradék x4/x4 sávszélesség adattárolókhoz lesz felhasználva. A fennmaradó x4-es sávszélességet PCIe 4.0-s sávok biztosítják.

Az nem világos, hogy a CPU és a PCH között milyen kapcsolat húzódik, már ami a sávszélességet illeti, de annyi kiderült, hogy a platform 12 darab PCIe 4.0-s, illetve 16 darab PCIe 3.0-s sávval gazdálkodhat, ami igen jól hangzik.

A processzormagok egy olyan gyűrűn lógnak, amit a Tiger Lake esetében már láthattunk, ez 1000 GB/s-os adatátviteli sávszélességet kínál, ami bőven elegendő lehet. Ezt a dupla gyűrűt az Intel tudja kapcsolgatni, így az egyik inaktívvá válhat, ha kisebb sávszélességre van szükség. Az I/O Fabric esetében 64 GB/s-os adatátviteli sávszélesség van érvényben, ám egy másik értékre, egy 204 GB/s-os Memory Fabric adatra is hivatkozik a dia, amit egyelőre nehéz hova tenni, hiszen ez a memória-sávszélesség igen impresszív, még a nyolccsatornás memóriatámogatást használó Ice Lake szerverplatform sem képes elérni, DDR5-ös memórialapkákkal pedig 12570 MHz-es effektív órajelre lenne szükség hozzá, a hivatalos memóriatámogatás azonban csak DDR5-4800 MHz. Remélhetőleg idővel kiderül, mire gondoltak itt.

A Golden Cove alapú, teljesítményre hangolt processzormagok (P-Core)

A hibrid dizájn részét képező P-Core esetében igen komoly előrelépések történtek a korábbi generációs megoldásokhoz képest, vagyis a Golden Cove architektúra rendkívül komoly mérföldkőnek tekinthető. Gyakorlatilag ez az első olyan megoldás, amely 4-Wide helyett immár 6-Wide felépítéssel rendelkezik, már ami a dekódolást illeti, ennek megfelelően mind a Front-End, mind az Out of Order Engine, mind pedig a Back-End esetében történtek változások – utóbbinál szerényebbek.

A Front End esetében lényeges változás, hogy a decode részleg 50%-kal nőtt, de ezzel együtt a micro-op kimenet 25%-kal szélesebbé vált és a kapacitása is duplájára nőtt, de ehhez jön még a 45%-kal mélyebb out-of-order execution buffer, valamint az elágazás-becslő (branch predictor) is komoly fejlesztésen esett át.

Fejlesztették az L1 Cache és a memória-alrendszer területét, valamint az L2 Cache is nagyobb lett, így konzumer fronton már 1,25 MB-os, míg szerverfronton 2 MB-os másodszintű gyorsítótárral gazdálkodhatnak a processzormagok.

A Golden Cove architektúra a változtatások hatására igen komoly, 19% körüli IPC növekedést hoz a Rocket Lake-S processzoroknál alkalmazott Cypress Cove architektúrához képest, ami igen komoly eredmény, de egyes terhelésformáknál akár 60%-os előnyre is szert tehet.

A gyártói mérések több alkalmazást is magukban foglalnak, mint például a PCMark 10-et, a WebXPRT3-at, a Geekbench 5.4.1-et, a Crossmarkot, a SPEC CPU 2017-et, illetve a SYSmark 25-öt. Az említett alkalmazások alatt sikerült elérni a 19%-os átlagos IPC növekedést, amekkorára mostanában nem volt példa az Intel háza táján. Azt persze érdekes lenne látni, hogy a Tiger Lake processzoroknál használt Willow Cove architektúrához képest mekkora az IPC növekedés, de idővel erre is választ kaphatunk.

Annak érdekében, hogy a Gracemont és a Golden Cove architektúrát közelebb hozzák egymáshoz egy kicsit, a Golden Cove esetében elvették az AVX-512 támogatást, ami a konzumerpiacon mostantól nem lesz elérhető, de a szerverpiaci fejlesztések keretén belül továbbra is hozzá lehet majd férni.

Az E-Core típusú processzormagok alapját adó Gracemont architektúra

Ahogy az eddigi információk alapján már sejthető volt, a Gracemont Atom architektúra köré épülő processzormagok nem rendelkeznek Hyper-Threading támogatással, valamint utasításkészletek terén is eltérő funkcionalitást mutatnak. Ezek a processzormagok annyira parányiak, hogy négy ilyen egy megosztott másodszintű gyorsítótárral karöltve akkora területen elfér, mint egyetlen egy Golden Cove alapú P-Core processzormag.

Ezek a Gracemont alapú megoldások az Intel tesztjei szerint egy Skylake alapú processzormaghoz képest igen komoly előrelépést hoznak, ugyanis ugyanazon a fogyasztáson 40%-kal magasabb teljesítményt, ugyanakkora teljesítmény mellett pedig 40%-kal alacsonyabb fogyasztást tudnak produkálni, ami komoly fegyvertény. A Skylake mag gyakorlatilag két és félszer többet fogyasztott ugyanakkora teljesítmény mellett. Ha ezeket a processzormagokat egy két maggal és négy szállal ellátott Skylake modellhez hasonlítjuk, akkor ugyanakkora fogyasztás mellett 80%-kal nagyobb teljesítmény elérésére nyílik mód, illetve ugyanakkora teljesítmény mellett 80%-kal kisebb a fogyasztás, mint a Skylake modellé.

A Gracemont alapú E-Core felépítés lényege, hogy az alacsony fogyasztású processzormagok négyes csoportokban foglalnak helyet a rendszerben, minden négyes csoporthoz tartozik egy megosztott másodszintű gyorsítótár, ami a szerverpiacra szánt verziónál 4 MB-os, a konzumerpiaci modelleknél pedig csak 2 MB-os.

Érdekes tény, hogy ezek az első olyan Intel Atom sorozatú processzormagok, amelyek rendelkeznek AVX2 támogatással, valamint VNNI-INT8 támogatás is rendelkezésre áll az AVX-en keresztül, ami többféle feladat esetében is hasznos lehet. AVX-256 támogatás úgyszintén van, de az AVX-512 támogatás innen is hiányzik. Utóbbiért az AVX-VNNI utasításkészlettel kárpótolja a felhasználókat az Intel, ami az E-Core mellett a P-Core típusú processzormagok számára is elérhető, így a mesterséges intelligenciával kapcsolatos feladatok gyorsítására továbbra is lesz mód, de nem AVX-512 alapokon, legalábbis a konzumerpiacon biztosan nem. Jelen vannak viszont olyan friss biztonságtechnikai fejlesztések, mint például a Control Flow Enhancement Technológia, valamint a VT-rp támogatás is.

Az E-Core esetében az elsődleges szempont az volt, hogy egy olyan processzormag szülessen, ami a lehető legkisebb területen elfér, a lehető legkisebb feszültséget igényli, és a lehető legjobb energiahatékonyság mellett dolgozik, ami főként a mobilszegmens számára fontos.

Hogyan működjenek együtt a különböző processzormagok? A Thread Director segít!

Mivel hibrid dizájnról van szó, ami a fentebb említett kétféle architektúra köré épül, így elengedhetetlen, hogy a processzormagok sajátosságait figyelembe véve ossza el a rendszer a különböző terhelésformákat annak érdekében, hogy a teljesítmény a lehető legjobban alakuljon, de éppen az energiahatékony működés is lehet fő szempont a mobil konfigurációk esetében.

Annak érdekében, hogy a második generációs hibrid processzorok, amelyek először válnak elérhetővé asztali kivitelben – az első generációs Lakefield SoC, ami csak mobil formátumban került piacra, már nyugdíjba is vonult, nem volt túl nagy siker – hatékonyan működjenek, az operációs rendszernek ismernie kell a rajtuk futó feladatszálak sajátosságait, valamint sok-sok egyéb paramétert is. Az Intel ennek érdekében egy speciális technológiát fejlesztett ki, ami a Thread Director nevet viseli, hardveres alapokon nyugszik, és képes együttműködni a Windows 11 operációs rendszerrel, így az ütemező a processzor által biztosított adatok ismeretében tudja elosztani a feladatokat.

Alap esetben az elsődleges szempont az Alder Lake processzoroknál az, hogy elsőként a P-Core processzormagok egyetlen szálját terheli a rendszer, majd ha ezek elfogytak, akkor az E-Core processzormagok is feladatokat kapnak, végül pedig a P-Core Hyper-Threading támogatását is igénybe veszi a rendszer. Persze ez a sorrend változhat is, például akkumulátorról működő rendszereknél automatikusan az energiahatékony processzormagokhoz nyúlhat a rendszer, hiába várják szabadon a nagyteljesítményű magok a feladatokat.

A Thread Director lényegében egy beépített mikrovezérlőre támaszkodik, ami információt szolgáltat az egyes processzormagok feladatairól, például a load, store és branch folyamatok arányáról, az átlagos memóriaelérési időkről, valamint az alkalmazott utasításkészletek típusáról is. Az elemzés alapján a vezérlő tájékoztatni tudja a Windows 11 ütemezőjét arról, hogy az adott mag fontos feladatot végez-e, vagy sem. A vezérlő monitorozni tudja, mely utasításkészletek jelentenek nagyobb fogyasztást (például az AVX2-höz tartozók), ennek megfelelően meg tudja jelölni ezeket, az operációs rendszer pedig ennek megfelelően priorizálja a feladatvégzést.

Az új funkció az Intel szerint rendkívül gyorsan, mindössze 30 mikroszekundum alatt képes profilozni egy szálat, azaz a szokásos szoftveres megoldásokhoz képest sokkal gyorsabb – utóbbiak több száz milliszekundum alatt végzik el az elemzést, kevesebb adat birtokában, éppen ezért megkérdőjelezhető pontossággal.

Ez a funkció a Windows 11 újításait igényli, amelyek az Intel és a Microsoft együttműködésének köszönhetően készülhetnek el, reméljük időre. Természetesen az Alder Lake modellek akár Windows 10 alatt is használhatóak lehetnek, az viszont egyelőre kérdéses, hogy a megfelelő támogatások nélkül mekkora teljesítménykülönbségre lehet számítani a régebbi operációs rendszer alatt.

Idővel a különböző Linux disztribúciók is megkaphatják az Intel Thread Director funkció támogatását, ám egyelőre nem tudni mikor, ugyanis a fejlesztők elsősorban a Windows 11-re fókuszálnak.

Na jó, de mikor érkezik az Alder Lake?

Az aktuális tervek alapján valamikor ősszel, a pletykák szerint akár már októberben, a Microsoft új operációs rendszerével karöltve. Ezt erősíti az a tény is, hogy a Noctua már elárulta, az LGA-1700 kompatibilis processzorhűtő lefogatók október 15-től válnak elérhetővé, azaz valamikor ebben az időszakban jelenhetnek meg az új processzorok és alaplapok is.

A fentiek alapján az Alder Lake egy igazán érdekes próbálkozás lesz az Intel részéről, az azonban majd később derül ki, hogy ezek a processzorok mire mennek az aktuális RYZEN generációval szemben, valamint a később érkező, ZEN 4 architektúra köré épülő következő generációs processzorok ellen is küzdeniük kell majd.

Mindenképpen érdekes és izgalmas időszaknak nézünk elébe.