W dzisiejszym artykule omówimy, jak zbudowana jest wydajna hybrydowa architektura firmy Intel w procesorach Alder Lake-S i Raptor Lake-S. Firma wzorowała się dość mocno na istniejącym już rozwiązaniu big.LITTLE, który jest stosowany od lat w ARM.
Historia procesorów x86 zaczęła się w 1978 roku, kiedy to Intel zaprezentował 16-bitowy mikroprocesor 8086. Od tamtego czasu stosowano głównie rozwiązania jednordzeniowe. Dopiero 25 maja 2005 roku firma Intel wydała na rynek konsumencki pierwszy dwurdzeniowy procesor Pentium D o kodowej nazwie Smithfield. Największy sukces odniósł dopiero Intel Core 2 Duo na architekturze Conroe, który wprowadził prawdziwą wielowątkowość. Rozpoczął się wyścig wielordzeniowości.
W międzyczasie konsorcjum ARM wprowadziło innowacyjne, jak na swoje czasy rozwiązanie – architekturę big.LITTLE. To nic innego, jak dwa zestawy rdzeni, wykonujących różne zadania. Mocniejsze są skoncentrowane na wydajności i obsługują cięższe zadania. Mniejsze, skoncentrowane na energooszczędności, zajmują się pomniejszymi zadaniami. Połączenie to pozwoliło procesorom ARM na zwiększenie wydajności układu, przy jednoczesnym utrzymaniu niskiego zużycia energii.
Podobne kroki zaczęła wykonywać firma Intel w procesorach mobilnych Lakefield — Core i5-L16G7 i Core i3-L13G4. Układy te wyposażone były w jeden rdzeń P i cztery rdzenie E. Mimo że nie były to superwydajne układy, to pozwoliło to Intelowi na zrobienie dużego kroku naprzód.
W tym momencie pojawiają się nasze tytularne układy: Alder Lake-S i Raptor Lake-S, które otrzymały dwa różne rodzaje rdzeni: Performance i Efficient.
Co to są rdzenie P – Performance?
Rdzenie P to tak naprawdę te same rdzenie, które znamy od lat. W hybrydowej architekturze firmy Intel są to najmocniejsze rdzenie, do wykonywania najbardziej złożonych zadań. Wyposażono je w wysokie częstotliwości taktowania oraz technologię Hyper Threading. Mają także wyższy pobór mocy, co ma przekładać się na wydajność. W procesorach Alder Lake-S nazwa mikroarchitektury brzmi Golden Cove, a w Raptor Lake-S – Raptor Cove.
Mikroarchitektura Golden Cove
Jest to następca mikroarchitektury Willow Core oraz bezpośrednia konkurencja Zen 3 i Zen 4. Rdzenie zostały oparte na 10 nm procesie technologicznym Enhanced SuperFin firmy Intel, który później został przemianowany na Intel 7. Intel mocno rozszerzył możliwości front-endu i back-endu, poprawił możliwości wykonywania instrukcji poza kolejnąć (OoO), a także ulepszył efektywność energetyczną.
Zainteresowani mogą zapoznać się wpisem na Wikipedii: en.wikipedia.org/wiki/Golden_Cove
Co to są rdzenie E – Efficient?
Rdzenie E to są to następcy chipów, które znamy z laptopowych procesorów Pentium Gold i Celeron. Ich mikroarchitektura nosi nazwę Gracemont i obecna jest zarówno w linii Alder Lake-S, jak i Raptor Lake-S. Są one mniejsze i słabsze, aniżeli rdzenie P. Charakteryzują się niskim taktowaniem oraz małym poborem mocy. Wykonują pomniejsze zadania, które nie wymagają dużej mocy obliczeniowej, np. zadania w tle, pozostawiając rdzenie P w większości niezajęte dla wymagających zadań.
Mikroarchitektura Gracemont
Mikroarchitektura została stworzona dla niskonapięciowych procesorów. Jest to bezpośredni następca mikroarchitektury Treamont, wywodzącej się od Atoma. Została ona zbudowana w oparciu o proces technologiczny Intel 7. Niebiescy porównali ją do mikroarchitektury Skylake i według nich nowe jednostki są do 8% szybsze, pobierając zaledwie 50% energii.
Jak działa Intel Thread Director?
Intel Thread Director umożliwia współpracę rdzeni P-Performance i E-Efficient, aby uzyskać maksymalną wydajność i efektywność w działających aplikacjach. Jest on wbudowany bezpośrednio w sprzęt i wykorzystuje wstępnie wyszkolone uczenie maszynowe do planowania zadań na odpowiednim rdzeniu we właściwym czasie (w przeciwieństwie do polegania na statycznych regułach). Informacje te przekazywane są do systemu operacyjnego, który podejmuje decyzje dotyczące szeregowania zadań.
Warto tutaj wspomnieć, że w oficjalnych komunikatach Intela, jedynie Windows 11 jest w pełni przystosowany do działania z procesorami Alder Lake-S i Raptor Lake-S. Głównym tego powodem są zmiany w planiście zadań systemu operacyjnego. ITD działa niezależnie w sposób ciągły na procesorze i monitoruje sytuację z milisekundową dokładnością.
W Windows 10 jest planista o nazwie CPPC2 – Preferred Cores. Jest to jedynie statyczna rekomendacja, która nie może ulec zmianie podczas działania systemu.
Który system operacyjny lepiej używać: Windows 10, czy Windows 11?
Według testów, które przeprowadził portal TechPowerUp.com system Windows 11 jest średnio 6.5% szybszy od Windows 10. Są pewne wyjątki od tej reguły, które mają znaczenie. Część aplikacji w ogóle nie uznaje nowej architektury, np. wPrime, czy SuperPi. W przypadku programów Cinebench R23 i Photoshop CC, oba potrafią wykorzystać nową architekturę na obu systemach w takim samym stopni.
W przypadku gier sytuacja jest mieszana. Tytuły takie jak: DOOM Eternal, Battlefield V, czy Red Dead Redemption 2 bardzo dobrze radzą sobie z rdzeniami P i E i zyskują na wydajności. Z kolei cała reszta lepiej działa, jak mamy wyłączone rdzenie E.
Decyzja pozostaje w rękach samych użytkowników i typie pracy. Po ostatnim komunikacie od Microsoftu, że Windows 10 22H2 nie będzie już dalej rozwijany warto rozważyć przesiadkę na Windows 11.
Warto przeczytać:
Jaka płyta główna mini-ITX dla procesora Alder Lake-S?
Jaki wybrać procesor dla platformy mini-ITX?
