نگاهی به معماری جدید و 10 نانومتری Intel Ice Lake

بعد از چند سال عرضه محصولات و طراحی‌های مشابه و بهبودهای جزئی، خانواده Ice Lake سرانجام شامل یک بهبود بزرگ در معماری نسبت به نسل‌های قبل هستیم، بخصوص در بخش هسته‌های پردازنده مرکزی و البته گرافیک داخلی. طراحی این خانواده نزدیک به چهار سال به طول انجامیده و در کارخانه Fab28 اینتل با فناوری 10 نانومتری تولید می‌شود. اولین چیپ‌های Ice Lake شامل چهار هسته برای پردازنده و تا 64 واحد گرافیکی می‌شوند و تنها در دو سری U و Y برای لپ تاپ‌ها موجود خواهند بود.

این چیپ از دو پکیج مختلف تشکیل شده. نسخه قدرتمندتر سری U که بین 15 تا 28 وات مصرف خواهد داشت و نمونه بهینه‌تر سری Y که برای نوت بوک‌ها و تبلت‌های کوچک‌تر تولید می‌شود، البته به دلیل طراحی یکسان این مدل نیز از 4 هسته فیزیکی پردازنده بهره خواهد برد.

معماری Intel Ice Lake بخاطر سه قابلیت شناخته می‌شود:

• اولین چیپ 10 نانومتری تولید انبوه اینتل
• معماری جدید برای پردازنده و گرافیک
• تاندربولت و WiFi 6 دریون چیپ یا پکیج قرار گرفته‌اند

معماری جدید پردازنده: Sunny Cove

برای بهبود عملکرد اینتل دو استراتژی را انتخاب کرده:

1.افزایش دستورالعمل بر سیکل یا IPC تا 18 درصد

2.پیاده سازی واحدهای دستورالعمل‌های کاربردی برای سناریوهای محبوب و مورد استفاده زیاد

برای بهبود عملکرد کلی چیپ پایپ‌لاین‌ها عمیق‌تر و پهن‌تر شده‌اند، واحد مدیریت حافظه دستخوش تغییرات شده و اکثر حافظه‌های کش افزایش یافته‌اند. با توجه به گفته‌های اینتل تمام معماری تجدید نظر شده یا به زبان دیگر Ice Lake تنها یک بهبود کوچک نیست.

نتیجه آن افزایش 18 درصدی IPC بوده که اینتل با بنچمارک‌های مختلف ادعا می‌کند همچنین این افزایش IPC در حالیکه بدست آمده که Ice Lake در فرکانس پایین‌تری نسبت به معماری بهینه شده برای کلاک بالای 14nm++ Whiskey Lake فعالیت می‌کند.

به علاوه تعدادی دستورالعمل جدید، یک واحد برای هوش مصنوعی و یادگیری ماشین (DL Boost)، رمز نگاری و AVX-512 که تنها در پردازنده‌های کلاس سرور وجود داشت و حالا برای اولین بار مسیر خود را به پردازنده‌های رده مصرف کننده پیدا کرده است. با این حال برای استفاده از این دستورالعمل‌های جدید، برنامه‌ها باید آنها را درون خود پیاده سازی کنند، بنابراین تنها برنامه‌های جدیدی که از آنها استفاده می‌کنند از مزایای آنها بهره مند خواهند شد.

همچنین پردازنده‌های Ice Lake اولین نمونه‌هایی هستند که از Intel Dynamic Tuning 2.0 with Machine Learning پشتیبانی می‌کنند، این تکنیک توسط اینتل برای الگوریتم‌های یادگیری ماشین استفاده می‌شود تا هسته‌های پردازنده و توربو بوست را بهینه سازی کند و از آن به شکل هوشمندتری استفاده شود، در بهترین حالت چنین تکنیکی باعث افزایش کارایی 5 درصدی می‌شود.

قدرت گرافیکی بیشتر: گرافیک‌های داخلی نسل 11

پردازنده گرافیکی داخلی به شدت بهبود یافته و به‌روز شده است. سایه‌زن‌ها یا واحدهای اجرایی گسترده‌تر شده و سیکل پیکسل بر کلاک دو برابر گشته است. واحدهایی با حافظه eDRAM اختصاصی مانند نمونه‌های قبلی Iris Plus 650 و Iris Pro 580 در حال حاضر برای پردازنده‌های جدید وجود ندارند. با این حال قوی‌ترین مدل Iris Plus به 3 مگابایت حافظه کش سطح سه و 0.5 گیگابایت حافظه اشتراکی دسترسی دارد.

حداکثر توان به 1.12 ترافلاپ در FP32 و 2.25 ترافلاپ در FP16 می‌رسد که روی حداکثر فرکانس 1.1 گیگاهرتزی و 64 واحد اجرایی بدست می‌آید. این یعنی رقابت مستقیم با GeForce MX250 با توان 1.25 ترافلاپی در FP32. اینتل همچنین مدل‌هایی با واحدهای اجرایی کمتر را نیز با کارایی پایین‌تر عرضه خواهد کرد. کندترین آنها با نام UHD Graphics تولید خواهند شد و در پردازنده‌هایی با پسوند G1 حضور دارند. تا به اینجا ما موفق شدیم سه پردازنده مختلف در سری U را شناسایی کنیم:

• Intel Iris Pro G7 با 64 واحد اجرایی و 1.1 گیگاهرتز فرکانس
• Intel Iris Pro G4 با 48 واحد اجرایی
• Intel UHD Graphics G1 با 32 واحد اجرایی

به علاوه قابلیت جدیدی در این پردازنده‌ها با نام نرخ سایه زنی متغیر وجود دارد که باعث می‌شود نقاط مختلف صنحه با نرخ‌های متفاوتی رندر شوند تا کارایی بهبود یابد. همچنین سه خط برای نمایشگر در نظر گرفته شده که هر کدام 5K 6Hz را پشتیبانی می‌کنند و البته دوتای آنها در کنار هم می‌تواند یک نمایشگر 8K را راه اندازی کند.

گرافیک همچنین از استاندارد VESA Adaptive Sync یا همان FreeSync نیز پشتیبانی می‌کند که نرخ نوسازی نمایشگر را با نرخ فریم بازی یکسان کرده تا تجربه‌ای روان‌تر را پدید آورد. این تکنولوژی باعث می‌شود فریم‌های پایین‌تر روان‌تر از حالت معمول نشان داده شوند. یک قابلیت جدید نیز FP16 HDR است که پشتیبانی از HDR10 و Dolby Vision را فراهم می‌کند. البته که قابلیت‌های چند رسانه‌ای نیز در این گرافیک‌ها بهبود یافته و شاهد پشتیبانی از HEVC و VP9 خواهیم بود.

تاندربولت داخل چیپ

برای کاهش قیمت پشتیبانی از استانداردهای تاندربولت 3 و USB 4.0 اینتل کنترلر لازم را در داخل SoC قرار داده است. پردازنده می‌تواند از 2 تا 4 پورت را فراهم کند. کنترلر تاندربولت قرار نیست مصرفی بیش از 300mW تحت بار کامل داشته باشد که یعنی نیازی به انرژی زیاد و یا سیستم خنک کننده‌ای برای آن نیست. چیپ‌های سری Y از چنین مزیتی به خوبی بهره مند خواهند شد زیرا نیازی محدودیت‌های گرمایی و توانی در دستگاه‌های مقرون به صرفه نیست.

وای فای سریع در داخل پکیج

در حالیکه WiFi 6 از نوع 802.ax CNVi 2 مستقیما داخل چیپ حضور ندارد اما مودم آن در داخل پکیج و به شکل دقیق‌تر روی چیپست قرار گرفته و نیازمند یک چیپ AX201 RF نیز هست.

اینتل یکی از اولین تولید کنندگان پشتیبانی کننده از 802.ax بوده و قصد دارد یکی از سریع‌ترین تجربه‌های وای فای را با WiFi 6 gig+ با پشتیبانی از 160Hz و OFDMA فراهم کند.

جمع بندی

در حالیکه اولین چیپ‌های Ice Lake خیلی قدرتمند نیستند اما پردازنده گرافیکی جدید، پشتیبانی از WiFi 6 و کنترلر تاندربولت داخلی از برتری‌های آنها نسبت به نسل‌های قبل است. به علاوه سری Y حالا از حضور دو هسته اضافه بهره مند خواهد شد. این چیپ‌های جدید همچنان به سیستم خنک کننده مناسب نیاز دارند تا به اندازه کافی توامند ظاهر شوند حتی با اینکه مصرف کمتری دارند از فناوری ساخت جدید 10 نانومتری استفاده می‌کنند. با این حال ما انتظار نکات شگفت انگیزی از این پردازنده‌ها نیستیم زیرا خود اینتل نیز در طی معرفی به این موضوع نپرداخته و آن را نادیده گرفت.

مشخصات پردازنده‌های 10 نانومتری موبایل Ice Lake-U/G