На конференции Linley Fall Processor Conference в Санта-Кларе Intel раскрыла первые подробности архитектуры Tremont SoC - будущих ультра-эффективных процессоров. Одним из первых CPU на ядрах Tremont станет гибридный чип Lakefield, который сочетает ядро Sunny Cove с четырьмя Tremont. Насчет ядер Sunny Cove информация потихоньку просачивалась, но по поводу ядер Tremont Intel до сих пор хранила молчание.
Ядра Tremont производятся Intel по 10-нм техпроцессу. Пока неизвестно, будет ли использоваться улучшенный техпроцесс 10 nm+. Tremont является частью платформы Elkhart Lake, где он сочетается с графикой Gen11 - как и в случае Lakefield. Ранее Intel представляла мобильные процессоры с 10-нм техпроцессом, но ни один из них не относился к высокопроизводительному сегменту. Однако на основе 10-нм дизайна Ice Lake будут выпущены и процессоры Xeon. Но пока неизвестно, получим ли мы настольные 10-нм процессоры. Насчет этого есть большие сомнения.
Но вернемся к Tremont:
Цели Tremont вполне очевидны: Intel планирует существенно увеличить однопоточную производительность. И дизайн в целом должен быть более эффективным. Чему, кстати, способствуют и новые наборы команд. Оценка улучшений проводится по критериям производительность/мВт и производительность/мм².
Чтобы получить высокую однопоточную производительность, Intel добавила к архитектуре Atom предсказание ветвлений, знакомое по процессорам Core. Также конвейер декодирования шириной в 3 операции увеличился до 6 операций (6 Wide Out-of-Order Instruction Decode), что позволяет за такт выполнять больше инструкций. Впрочем, в данном случае мы получаем два кластера шириной в 3 операции, у каждого своя независимая очередь инструкций и свой кэш данных инструкций, но часть ресурсов общая - например, кэш инструкций.
Предсказание ветвлений является весьма важным блоком современных архитектур CPU. Успешные предсказания существенно увеличивают производительность процессоров, и теперь подобная возможность появилась у ядер Atom.
Кэш инструкций L1 в 32 кбайт остался неизменным по сравнению с Goldmont, но Intel увеличила кэш данных L1 с 24 до 32 кбайт. Два ядра архитектуры Goldmont использовали общий 1 Мбайт кэша L2, в случае архитектуры Tremont объем кэша L2 составляет от 1,5 до 4,5 Мбайт, он является общим для 1-4 ядер. Число ядер и размер кэша зависят от модели SoC. Буфер Translation Lookaside Buffer (TLB) теперь получил объем 1.024 записи, что составляет половину от архитектуры Ice Lake, например. В архитектуре Skylake емкость TLB составляла 1.536 записей. Intel в случае Tremont отказалась от кэша микроопераций.
За вычисления отвечают три блока ALU (Arithmetic Logic Unit), два AGU (Address Generation Unit), Jump Unit и Data Store Unit.
Улучшенная архитектура, оптимизированная архитектура кэшей с существенным увеличением L2 на ядро в ряде случав, а также и многочисленные другие улучшения должны дать значительный прирост однопоточной производительности. Ядра Tremont могут работать с кэшем L3, что актуально для процессоров Lakefield. Но кэш L3 не является обязательным.
Следующее заимствование у нынешних процессоров Core касается использования Speed Shift, данная функция должна позволить ядрам Tremont быстрее менять тактовые частоты, а также опций защиты. Например, грядущие процессоры Atom на ядрах Tremont будут поддерживать шифрование памяти, которое Intel называет Total Memory Encryption (TME). А функция CPU Rooted Secure Boot позволит защитить системы от манипуляций с прошивкой.
Intel провела сравнение производительности с Goldmont Plus. Вместе с тем архитектура Goldmont Plus в свое время знаменовала существенные улучшения по сравнению с Goldmont - они намного больше, чем можно догадаться по добавке Plus. Были адаптированы фронтальная и задняя часть конвейера, подсистема памяти. Но Intel все равно говорит о приросте производительности от 10 до почти 80%. Как обычно, прирост зависит от приложения и сценария. В среднем можно рассчитывать на прирост около 30%, что само по себе немало.
Ядра Tremont найдут первое применение в процессорах Lakefield, где четыре таких ядра будут работать вместе с ядром Sunny Cove. Данный гибридный дизайн позволит распределять задачи по разным ядрам. Ядро Sunny Cove будет отвечать за потоки с высокой производительностью, ядра Tremont будут выполнять менее сложные задачи, что позволит экономить энергию.
Но ядра Tremont будут устанавливаться и в процессоры Atom, например, а также другие чипы Intel. Как и нынешние процессоры Atom, они найдут применение в дата-центрах, сетевом оборудовании и других продуктах. Здесь можно ждать дальнейших объявлений новинок Intel.
Пока что подробностей о конкретных чипах нет. До сих пор известным остается лишь процессор Lakefield, в котором архитектура Tremont и соответствующие ядра найдут свое первое применение. Но Intel наверняка объявит в ближайшем будущем и новую линейку процессоров Atom. Здесь продажи все же должны быть намного выше, данный рынок для Intel весьма важен. В виде чипов Snow Ridge ядра Tremont найдут применение в дата-центрах, но и здесь подробностей пока нет.
Пока что можно опираться на официальное объявление Intel: дизайн Tremont будет включать до четырех ядра с кэшем L2 до 4,5 Мбайт. Если верить нынешним слухам по поводу Snow Ridge, новые SoC будут содержать до шести кристаллов Atom, каждый из которых состоит из четырех ядер. То есть мы получим процессоры для дата-центров с числом ядер до 24. Посмотрим, сможет ли Intel создать подобную максимальную конфигурацию.