英特尔推出新架构SunnyCove

2021-12-28 09:43:48   编辑:宗政榕利
导读 英特尔将发布围绕新架构构建的 Core 和 Xeon 芯片:这些芯片将添加一系列新指令来加速某些流行的工作负载,例如加密和压缩,该公司展示

英特尔将发布围绕新架构构建的 Core 和 Xeon 芯片:这些芯片将添加一系列新指令来加速某些流行的工作负载,例如加密和压缩,该公司展示的压缩性能相对于之前提高了 75% -一代零件。

从2015年开始,英特尔酷睿和至强品牌下的主流处理器都基于Skylake架构。英特尔的初衷是在其 14nm 制造工艺上发布 Skylake,然后在其 10nm 工艺上推出 Cannon Lake。Cannon Lake 将添加一些新功能(例如,它包含更多 AVX 指令),但在其他方面与 Skylake 大致相同。

然而,10nm 制造工艺的有效运行延迟迫使英特尔坚持 14nm 的时间比预期的要长。因此,该公司紧随 Skylake(在消费系统中最多有四个内核)之后,又推出了 Kaby Lake(具有更高的时钟速度和现代视频编解码器的更大硬件加速)、Coffee Lake(多达八个内核)和Whiskey Lake(改进的集成芯片组)。在这些变化中,核心 Skylake 架构没有变化,这意味着虽然它们的时钟速度不同,但每个周期的指令数 (IPC) 基本相同。

展望10nm向阳面

英特尔表示,相比之下,Sunny Cove 是一种基于公司 10 纳米工艺的增强型微架构。虽然仍然源自 Skylake,但它已得到改进以并行执行更多指令且延迟更低,并且某些缓冲区和缓存也得到了扩大。一级数据缓存比 Skylake 大 50%,解码微操作的缓存和二级缓存(具体大小取决于市场定位)也是如此。Skylake 有两个预留站跨八个端口发送指令,每个周期最多分配四个指令,而 Sunny Cove 有四个预留站、十个端口和每个周期最多五个指令。执行单位也略有重组,Sunny Cove 有两个额外的单元,能够处理 LEA 指令(一种非常通用的 x86 指令,可以执行各种算术运算,以及计算内存地址),另一个用于向量混洗。这应该为乱序机器提供更多关于如何调度指令的选项,从而提取更大的并行性。

Skylake 可以在每个周期执行两次加载和一次存储,而 Sunny Cove 将其提升为两次加载和两次存储。重新排序缓冲区更大,可以执行更多的乱序指令,加载和存储缓冲区也更大,可以执行更多的执行中内存操作。

就像基于 10 纳米制造且数量有限的古怪Cannon Lake 处理器一样,Sunny Cove 包括对 AVX-512 指令的支持。AVX-512 涵盖了许多不同的扩展和功能;有些是通用的向量算术,有些则专门用于神经网络等工作负载。除此之外,Sunny Cove 还将包含用于加速加密和数据压缩工作负载的新指令——正是这些新指令实现了 75% 的性能提升。

PB 级 RAM

自 2003 年 AMD 将其 x86-64 64 位扩展引入 x86 以来,Sunny Cove 还对 x64 虚拟内存支持进行了第一次重大更改。虽然这些系统上使用的虚拟内存地址需要 64 位来存储,但它们实际上只包含 48 个有用的点信息。使用位 0 到 47,最高 16 位,48 到 63,位 47 的所有副本。这将虚拟地址空间限制为 256TB。这些虚拟地址使用四级页表结构映射到物理地址,物理内存地址也限制为 48 位。这意味着这些系统最多可以支持 256TB 的物理内存。

自 2003 年以来,Intel 和 AMD 都共享这些限制。 不再:Sunny Cove 将虚拟地址扩展到 57 个有意义的位(前 7 位再次全零或全 1,复制第 56 位),物理内存地址最多为 52位。为了处理这个问题,需要页表中的第五层。新的限制启用了 128PB 的虚拟地址空间和 4PB 的物理内存。

Skylake 的各种迭代为我们提供了更高的时钟速度和更大的内核数量。然而,他们没有做的是改进单线程代码的 IPC。自 2015 年以来,这是 Sunny Cove 将第一次这样做,使每个工作负载更快,而不仅仅是那些可以传播到越来越多线程的工作负载。

英特尔承诺在 年下半年推出 Core 品牌的 Sunny Cove CPU。 将紧随其后的是 Willow Cove,Sunny Cove 具有重新设计的缓存、新的安全功能和新的晶体管优化。2021 年,该公司将发布 Golden Cove,再次具有更多安全功能,但也承诺改进单线程性能、更好的机器学习性能以及更好的网络和 5G 性能。

Sunny Cove 也将加入至强。这里的路线图比较模糊——英特尔没有提供任何日期——但会在 年初看到 Cascade Lake,带来一些新的 AVX-512 神经网络指令和多达 48 个内核。紧随其后的是 Cooper Lake,它将支持 bfloat16 数据——一种用于神经网络的精度降低的浮点格式。紧随其后的是 Sunny Cove 以至强的名义:Ice Lake。“下一代”处理器将随之而来。

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