СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №8/2016

ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ 61 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2016 В СЕРДЦЕ S KYLAKE Начнём с самого глубокого уровня – ядра процессора. Здесь революцион- ных изменений не ожидалось, и не про- изошло – основные принципы работы процессорных ядер остались прежни- ми. Тем не менее, ядра Skylake превос- ходят по своим рабочим характеристи- кам ядра Haswell, поскольку инженера- ми Intel был сделан ряд количественных улучшений в их функциональных блоках. В частности, была расширена фронтальная часть конвейера, вклю- чающая блок предсказания ветвлений, а в самих исполнительных устройствах были увеличены буферы внеочередно- го выполнения [2]. Эти и другие усовер- шенствования в совокупности способ- ны существенно повысить эффектив- ность параллельной обработки команд. Процесс автоматической регули- ровки тактовой частоты процессора в сторону уменьшения в зависимости от текущей нагрузки, который ранее осуществлялся с помощью программ- ной технологии SpeedStep, в микро- архитектуре Skylake впервые получил более эффективную аппаратную реа- лизацию Intel Speed Shift. Более заметные изменения относятся к следующему функциональному уров- ню – взаимодействию процессорных блоков и работе с данными. Здесь так- же выросли объёмы буферов, таких как буферы дескрипторов страниц вирту- альной памяти. Также улучшена работа кэш-памяти второго уровня. В частно- сти, уменьшились задержки при обра- ботке промахов. Кроме того, извест- ная технология Hyper-Threading стала более эффективной [3]. Отдельно стоит упомянуть впер- вые реализованную поддержку набо- ра инструкций SGX (Software Guard Extension), предназначенного для соз- дания изолированной области памяти для исполнения защищённого про- граммного кода. На уровне взаимодействия с памя- тью процессоры Skylake получили ещё более существенное обновление – удвоенную полосу пропускания коль- цевой шины, связывающей ядра с кэш- памятью третьего уровня, контролле- ром оперативной памяти, графическим ядром и системным агентом. Немало- важно, что объём кэш-памяти третье- го уровня впервые достиг 8 МБ. Это обстоятельство также внесло свой вклад в повышение производительности про- цессоров шестого поколения. Д ЛЯ ЛЮБЫХ СИСТЕМ – ОТ ПЛАНШЕТА ДО СЕРВЕРА Новое развитие получила такая кон- цептуальная особенность архитекту- ры Core, как адаптация под различные вычислительные платформы. Разраба- тывая процессорышестого поколения, компания Intel стремилась создать наи- более универсальнуюархитектуру, кото- рая сможет удовлетворять потребностям платформ самого разного масштаба – от ультрамобильных и сверхэкономич- ных до высокопроизводительных. И эта идея была реализована в полной мере. Достаточно сказать, что среди моде- лей процессоров Skylake минимальный и максимальный теплопакет отличает- ся в 20 раз (см. табл. 2). Широкий ассор- тимент обеспечивается комбинацией из пяти конфигураций чипов и четы- рёх вариантов корпусировки, различа- ющихся по площади в четыре раза. Структура ассортимента, состояще- го из серий Y, U, H и S, – традиционна: основу составляют три семейства про- цессоров Core. Из них наибольшей про- изводительностью в сериях H и S обла- дают модели семейства Core i7, содер- жащие четыре ядра и поддерживающие технологию удвоения потоков (Hyper- Threading) и авторегулировки тактовой частоты (Turbo Boost). При этом у боль- шинства процессоров Core i7, принадле- жащих к S- иH-сериям, высокая произ- водительность обеспечивается, помимо всего прочего, максимальным объёмом кэш-памяти третьего уровня – 8МБ. Вто- рое место после i7 занимают процес- соры семейства Core i5 с кэш-памятью до 6 МБ. Они также имеют четыре ядра и поддерживают авторегулиров- ку тактовой частоты, но каждое ядро способно обрабатывать только один поток команд. Более скромное семей- ство двухъядерных моделей Core i3 с L3-кэшем 3–4 МБ, напротив, может похвастаться поддержкой технологии Hyper-Threading, сравняв счёт по числу потоков с четырёхъядерными Core i5, однако, в отличие от них, работает на фиксированной тактовой частоте. Модели Core серии U, существую- щие уже несколько поколений, пред- ставляют собой особую линейку про- цессоров. Все они, независимо от при- надлежности к семействам i3, i5 или i7, содержат два ядра и обрабатывают четыре потока команд. Кроме того, по сравнению с другими моделями из семейств Core, они имеют несколько небольших ограничений. В частно- сти, объём кэш-памяти процессоров с литерой U составляет 3–4 МБ, про- пускная способность системной шины не превышает 5 ГТ/с (DMI 2.0), а кана- лов PCIe поддерживается только 12. На такие «жертвы» разработчики Intel Таблица 2. Структура ассортимента процессоров Intel на базе микроархитектуры Skylake Серия Y U H S Назначение Для микрокомпьютеров и планшетов Для ультрабуков, моноблоков, миникомпьютеров Для производительных мобильных устройств и портативных рабочих станций и мобильных серверов Для настольных ПК с максимальной производительностью и серверов начального уровня Корпус BGA 1515 – напаивается BGA 1356 – напаивается BGA 1440 – напаивается LGA 1151 – для сокета TDP, Вт 4,5 или 6 15 или 28 25…45 25…91 Чипсет Интегрированный Интегрированный Для чипсета 100-й серии Для чипсета 100-й серии Количество моделей* (в скобках – в т.ч. встраиваемых) Всего 5 (0) Всего 17 (4) Всего 33 (13) Всего 42 (13) Core m3 1 (0) Core i3 2 (1) Core i3 3 (2) Core i3 7 (2) Core m5 2 (0) Core i5 6 (1) Core i5 7 (2) Core i5 9 (2) Core m7 1 (0) Core i7 6 (1) Core i7 10 (2) Core i7 4 (2) Pentium 1 (0) Pentium 1 (0) – – Pentium G 6 (2) – – Celeron 2 (1) Celeron 2 (2) Celeron 4 (2) – – – – Xeon E3 11 (5) Xeon E3 12 (3) Литеры в названии моделей Core/Pentium/ Celeron (в скобках – у встраиваемых) Y (–) U (U) E, EQ, R, HQ, HK, H (E, EQ) P, TE, T, K, без литеры (TE, без литеры) Литеры в названии моделей Xeon перед «v5» (в скобках – у встраиваемых) – – L, M, без литеры (L, M) L, без литеры (L, без литеры) * По состоянию на июль 2016 г.