СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №9/2016

ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ 42 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 9 2016 Процессоры Intel Skylake: многообразие и применение Часть 2 Первая часть статьи была посвящена характеристикам процессоров и чипсетов Intel Skylake. Акцент был сделан на ассортименте моделей группы Embedded, ориентированных на промышленный рынок. Во второй части статьи показано, за счёт чего микроархитектура Skylake позволяет вычислительным платформам на её основе выйти на новый уровень производительности, функциональности и энергоэффективности. Кроме того, рассмотрены примеры соответствующих промышленных плат и систем. Любовь Бабушкина (Москва) Б ЫСТРЕЕ , ВЫШЕ , СИЛЬНЕЕ Продолжая знакомство с новым поко- лением процессоров и чипсетов Intel, перейдём от рассмотрения отдельных характеристик микроархитектуры к их совокупному влиянию на её функцио- нальные особенности. Усовершенствованные процессор- ные ядра на 13% быстрее обрабатывают целочисленные векторные инструкции AVX2 и FMA, которые широко исполь- зуются в графических приложениях, при конвертировании видеопотоков, в 3D-моделировании. Эта особенность Skylake в совокупности с возможностя- ми новой графической подсистемы позволяет достичь на 25–30% более высокой мультимедийной произво- дительности, чем у процессоров пре- дыдущего поколения. Увеличенный на 33% максимальный объём кэш-памяти и удвоенная про- пускная способность внутрипроцес- сорной кольцевой шины на 45% повы- сили производительность кэшей вто- рого и третьего уровней [1]. Поддержка нового типа оперативной памяти DDR4 с улучшенной внутрен- ней архитектурой [2] и эффективной частотой до 2133 МГц (в перспективе – до 4266МГц) позволяет ускорить обмен даннымимежду процессороми памятью почти на 60% (в перспективе – вдвое). Скорость передачи данных между процессором и чипсетом также зна- чительно возросла за счёт примене- ния новой версии шины DMI, имею- щей в два раза большую пропускную способность. Как показывают многочисленные тесты, проведённые интернет-изда- ниями, по сравнению с процессора- ми Haswell и Broadwell новая микро- архитектура обеспечивает в среднем 10–15-процентное улучшение общей производительности вычислитель- ной системы при работе процессо- ров на таких же тактовых частотах [3]. В частности, вычисления в приложе- ниях класса САПР, такие как тепло- вые, гидродинамические, аэродинами- ческие расчёты, могут производиться новыми платформами на 28% быстрее, чем платформами на базе Haswell [4]. Если же сопоставить Skylake c процес- сорами более ранних поколений (Sandy Bridge и Ivy Bridge), разница в общей производительности составит 30–40%. Заметное, но не кардинальное уве- личение производительности процес- соров шестого поколения на потреби- тельском рынке вряд ли станет стиму- лом для массовой замены компьютеров на базе процессоров четвёртого и пято- го поколений. Поэтому Intel в своей рекламной кампании предпочитает сопоставлять характеристики процес- соров Skylake с чипами 2010–2011 гг., ориентируясь на потребителей, кото- рые давно не обновляли свои системы. Такая маркетинговая стратегия выбра- на неслучайно: за прошедшие 5–6 лет общая производительность процессо- ров выросла впечатляюще – в 2,5 раза, а мультимедийная – просто колоссаль- но (по данным разных источников, в 25–30 раз). И тут следует один из самых главных выводов этой статьи: новая архитектура имеет гораздо большую ценность для промышленного рынка вычислитель- ных систем, потребности которого во многом отличаются от потребностей массового рынка. Во-первых, в промышленности об- новление платформ происходит зна- чительно реже, чем в потребительском сегменте, то есть соизмеримо по пери- одичности с жизненным циклом встра- иваемых процессоров. До сих пор ещё эксплуатируются системы на базе про- цессоров, выпущенных 8–10 лет назад. Они-то и будут подлежать замене в бли- жайшее время. Во-вторых, в отличие от энтузиа- стов потребительского рынка, таких как геймеры и оверклокеры, которые стремятся только к максимально воз- можному увеличению производитель- ности своих компьютеров и снабжа- ют их мощными системами активного охлаждения, разработчики промыш- ленных (в особенности, встраивае- мых) вычислительных систем пред- почитают платформы, сочетающие достаточную для решаемой задачи производительность с небольшим энергопотреблением и компактно- стью, а также предъявляют повышен- ные требования к интерфейсным воз- можностям платформы. Б ЛИЖЕ К ПРАКТИКЕ Рассмотрим, какие возможности для разработчиков встраиваемых систем открываются благодаря особенностям процессоров Skylake, и какими преи- муществами новая платформа спо- собна наделить готовые промышлен- ные решения. Прежде всего, жизненный цикл микросхем 6 поколения группы Embedded, который продлится до 2022– 2023 гг., делает платы на базе встраива- емых чипсетов и процессоров Skylake наиболее экономически эффективным выбором для долгосрочных проектов. Немаловажен и тот факт, что с каж- дым новым поколением процессоров Intel постепенно устраняется проблема выбора между экономичностью и ком- пактностью вычислительной системы с одной стороны, и её производитель- ностью с другой. По сравнению с пре-