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重新定义10nm Intel发大招:计算架构黄金十年即将开启?

时间:2020-08-14 08:26:33       来源:雷锋网

Tiger Lake是英特尔第一个在SoC架构中采用全新 Xe-LP图形微架构。Tiger Lake基于全新的Willow Cove CPU核,有显著的频率。GPU采用全新的Xe图形架构,每瓦性能效率有显著提升。加上电源管理、结构和内存、I/O、显示灯方面的提升,Tiger Lake的性能超越上一代CPU,并实现大规模的AI性能和图形性能的飞跃。

Tiger Lake SoC架构提升具体如下:

全新Willow Cove CPU核心——基于10nm SuperFin技术进步,显著提升频率。

新Xe图形架构 – 具有高达96个执行单元(EUs),每瓦性能效率显著提高。

电源管理——一致性结构中的自主动态电压频率调整(DVFS),提高了全集成电压稳压器(FIVR)效率。

结构和内存——一致性结构带宽增加2倍,约86GB/s内存带宽,经验证的LP4x-4267、DDR4-3200;LP5-5400架构功能?。

高斯网络加速器GNA 2.0专用IP,用于低功耗神经推理计算,减轻CPU处理。运行音频噪音抑制工作负载情况下,采用GNA推理计算的CPU利用率比不采用GNA的CPU低20%。

IO——集成TB4/USB4,CPU上集成PCIe Gen 4,用于低延迟、高带宽设备对内存的访问。

显示——高达 64GB/s的同步传输带宽用于支持多个高分辨率显示器。到内存的专用结构路径,以保持服务质量。

IPU6 ——多达6个传感器,具有4K 30帧视频、27MP像素图像;最高4K90帧和42MP像素图像架构功能。

Willow Cove

Willow Cove基于最新的处理器技术和10nm的SuperFin技术的英特尔最新一代CPU微架构。Willow Cove在Sunny Cove架构的基础上,极大地提升了频率以及功率效率,实现超越代间CPU的性能提高。

另外,Willow Cove还将重新设计的缓存架构引入到更大的非相容1.25MB MLC中,并通过英特尔控制流强制技术(Control Flow Enforcement Technology)增强了安全性。

Xe 图形架构

关注英特尔的人对Xe架构并不陌生,英特尔在CES上也透露了首款针对PC的独立图形显卡DG1。在今天的架构日上,英特尔首次详细介绍了可实现全扩展的Xe图形架构。Xe图形架构有Xe-LP、Xe-HP、Xe-HPC三个系列,加上今天新推出的Xe微架构变体Xe-HPG,目前已有四个系列Xe微架构。

Xe-LP是针对PC和移动计算平台的最高效架构。最高配置EU单元多达96组,并具有新架构设计,包括异步计算、视图实例化 (view instancing)、采样器反馈(sampler feedback)、带有AV1的更新版媒体引擎以及更新版显示引擎等。

Xe-LP将使新的终端用户功能具备即时游戏调整(Instant Game Tuning)、捕捉与流媒体及图像锐化。软件优化方面,Xe-LP将通过新的DX11路径和优化的编译器对驱动进行改进。

Xe-HP是业界首个多区块(multi-tiled)、高度可扩展的高性能架构,可提供数据中心级、机架级媒体性能,具有可扩展性和AI优化。Xe-HP涵盖了从一个区块(tile)到两个和四个区块的动态范围的计算,其功能类似于多核GPU。

架构日上,英特尔展示了Xe-HP在单个区块上以60 FPS的速率对10个完整的高质量4K视频流进行转码。还展示了Xe-HP在多个区块上的计算可扩展性。

雷锋网了解到,首款Xe-HP芯片已于实验室完成启动测试。目前,英特尔现在正在与关键客户一起测试Xe-HP,并计划通过Intel DevCloud使开发者可以使用Xe HP。Xe-HP产品将于明年推出。

Xe-HPG是英特尔推出的最新Xe微架构变体,是为游戏优化的微架构。这个全新的微架构结合了Xe-LP的良好的效能功耗比的构建模块,利用Xe-HP的可扩展性对Xe-HPC进行更强的配置和计算频率的优化。

同时,Xe-HPG添加了基于GDDR6的新内存子系统以提高性价比,且将具有加速的光线跟踪支持。据悉,Xe-HPG预计将于2021年开始发货。

Xe架构的产品将于今明两年陆续推出。英特尔表示,首款Xe架构产品DG1已投产,并有望按计划于2020年开始交付。DG1现在可在英特尔DevCloud上供早期访问用户使用。

除了DG1,将很快投产,并于今年晚些时候发货的Xe产品还有针对数据中心的Server GPU(SG1)独立图形显卡。SG1将4个DG1聚合,可以很小的尺寸将性能提升至数据中心级别,实现低延迟、高密度的安卓云游戏和视频流。

数据中心架构

Ice Lake

英特尔还有一款预期将于今年底推出的产品Ice Lake。Ice Lake是首款基于10nm的英特尔至强可扩展处理器,它将带来一系列技术,包括全内存加密、PCIe Gen 4、8个内存通道等,以及可加快密码运算速度的增强指令集,在跨工作负载的吞吐量和响应能力方面提供强劲性能。

英特尔透露,Ice Lak系列中也会推出针对网络存储和物联网的变体。

Sapphire Rapids

当然,英特尔也会基于增强型SuperFin技术推出下一代至强可扩展处理器Sapphire Rapids,它将是美国阿贡国家实验室“极光”超级计算机系统(Aurora Exascale)中使用的CPU。

Sapphire Rapids提供领先的行业标准技术,包括DDR5、PCIe Gen 5、Compute Express Link 1.1等。另外,它也将延续英特尔的内置人工智能加速策略,使用一种名为先进的矩阵扩展(AMX)的新加速器。

英特尔预计Sapphire Rapids将于2021年下半年开始首批生产发货。

除了CPU和GPU,英特尔的FPGA也在持续演进。

混合架构

特别值得一提的是,架构日上英特尔还介绍了下一代采用混合架构可客户端产品Alder Lake。

Alder Lake将结合英特尔即将推出的两种架构——Golden Cove和Gracemont,并将进行优化,以提供出色的效能功耗比。

要开启计算架构的黄金新十年,除了需要晶体管技术以及架构创新,也需要更先进的封装技术和统一的软件平台与之匹配。

封装与软件等进展

封装技术方面,英特尔使用“混合结合(Hybrid bonding)”技术的测试芯片已在2020年第二季度流片。

当今,大多数封装技术中使用的是传统的“热压结合(thermocompression bonding)”技术,混合结合是这一技术的替代品。混合结合这项新技术能够加速实现10微米及以下的凸点间距,提供更高的互连密度、带宽和更低的功率。

存储技术方面,英特尔也有全面的产品能够满足不同的需求。

传输产品,英特尔有世界上第一台下一代224G-PAM4 TX收发器。

软件方面,今年7月,英特尔发布了其第八版的oneAPI Beta,为分布式数据分析带来了新的功能和提升,包括渲染性能、性能分析以及视频和线程文库。

架构日上,英特尔宣布oneAPI Gold版本将于今年晚些时候推出。oneAPI Gold版是为开发人员提供在标量、矢量、距阵和空间体系结构上保证产品级别的质量和性能的解决方案。

雷锋网小结

近来,关于英特尔的消息引发担忧,包括7nm工艺延期,市值被英伟达超越等。作为一家以技术为核心竞争力的公司,英特尔在2020年架构日上公布的晶体管到架构,再到软件和安全等的最新技术进展和详细解读。不仅是英特尔让外界看到其技术实力的一个好机会,更是回应外界质疑最好的方式。

Raja去年接受雷锋网采访时说:“我百分之百认同未来十年是计算架构的新黄金十年的观点。在未来10年,我们将看到比过去50年多得多的架构优化和提升。通过软件和硬件的结合,我们可以让摩尔定律的提升变成十倍。”

芯片行业的竞争已经升级,英特尔能否继续引领?

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