Intel представила процессорное ядро Golden Cove — на 42 % быстрее Skylake

На состоявшемся сегодня мероприятии Architecture Day компания Intel представила новую разработку — производительное ядро для будущих процессоров, известное ранее под кодовым именем Golden Cove (P-ядро). Оно станет составной частью клиентских и серверных процессоров Alder Lake и Sapphire Rapids, и обеспечит прирост IPC (числа исполняемых за такт инструкций) на 19 % по сравнению с ядрами прошлого поколения Sunny Cove (из Ice Lake) и Cypress Cove (из Rocket Lake).

Как следует из доклада Intel, ядро Golden Cove создавалось с прицелом на высокую производительность и малые задержки в малопоточных нагрузках, поэтому при его создании внимание было уделено увеличению числа одновременно обрабатываемых инструкций и повышению эффективности работы с данными. Как утверждают разработчики, преимущества Golden Cove в полной мере проявятся в приложениях, основанных на сложном разветвлённом коде.

Среднее преимущество в быстродействии, которое обеспечивает ядро Golden Cove по сравнению с ядром Cypress Cove (из процессоров Rocket Lake), на одинаковой тактовой частоте оценивается в 19 %. Стоит напомнить, что Cypress Cove производительнее Skylake ещё на 19 %, и это означает суммарное преимущество Golden Cove перед Skylake в размере 42 % по удельной производительности.

Для достижения таких результатов в Golden Cove проведён целый набор микроархитектурных улучшений. Ядро получило шесть декодеров (вместо пяти в Skylake и Cypress Cove), увеличенный до 4 тыс. записей кеш микроопераций (вместо 1,5 и 2,25 тыс. у Skylake и Cypress Cove соответственно) и 12 исполнительных портов (вместо 8 и 10 у Skylake и Cypress Cove). Кроме того, в Golden Cove вырос размер физического регистрового файла и почти в полтора раза по сравнению с Cypress Cove увеличился размер буфера переупорядочивания инструкций.

В числе важных усовершенствований разработчики выделяют также лучшую точность работы блока предсказания переходов, уменьшенную латентность L1-кеша и основанные на предварительной выборке данных оптимизации пропускной способности L2-кеша. В ядре Golden Cove предусмотрено три порта для загрузок данных и два — для выгрузок, против схемы 2+1 или 2+2 в Skylake и Cypress Cove соответственно. Вместе с этим микроархитектура Golden Cove предполагает существенное увеличение объёма L2-кеша до 1,25 Мбайт на ядро в клиентских процессорах или до 2 Мбайт на ядро в серверных (раньше было 256 или 512 Кбайт). Объём кеш-памяти данных первого уровня при этом останется неизменным и составит 48 Кбайт.

Важным нововведением в производительных ядрах Golden Cove станет введение нового набора инструкций Intel Advanced Matrix Extensions (AMX), направленного на ускорение тензорных вычислений, используемых при машинном обучении. Фактически речь идёт об операциях с матрицами: набор AMX включает команды для обработки 2 тыс. целочисленных или 1 тыс. вещественных операндов за такт. Инструкции AMX позволяют достичь ускорения исполнения алгоритмов ИИ по сравнению с реализациями, основанными на AVX-512-коде, в 7-8 раз. На первом этапе расширения AMX будут доступны только в серверных процессорах с ядрами Golden Cove.

Микроархитектура ядер Golden Cove найдёт применение в клиентских процессорах Alder Lake, которые будут производиться по технологическому процессу Intel 7 (ранее — 10 нм Enhanced SuperFin) и выйдут в четвёртом квартале 2021 года. Впоследствии эти ядра попадут в серверные процессоры Sapphire Rapids — их появление на рынке ожидается во втором квартале 2022 года.шаблоны для dle 11.2