Intel Haswell - jak budou vypadat procesory v roce 2013?
19. 10. 2011 07:00 Rubrika: Technologie Autor: Jakub Pavlis
Přestože zatím v noteboocích ještě nepotkáme ani procesory Ivy Bridge, u Intelu mají jasno v tom, co se bude na trhu s mobilním hardwarem dít za rok, dva i tři. My se dnes podívám, co bude chtít Intel nabídnout svým odběratelům a potažmo nám, uživatelům, v roce 2013 - Intel Haswell.
Záměr vývoje, tedy takzvané roadmapy, má Intel rozplánované přinejmenším do roku 2016, kam až sahají kódové názvy budoucích architektur – Ivy Bridge, Haswell, Broadwell, Skylake a v roce 2016 Skymont. Stejně tak chce každé dva roky představit úspornější technologii výroby – 22nm čipy nás čekají už na jaře, Skymont architektura by za 5 let měla stát na technologii co do rozměrů méně než poloviční – 10 nm. Stejně tak na každém výrobním procesu mají vzniknout dvě architektury. První je vždy miniaturizací a optimalizací předchozí architektury s rozměrnější výrobní technologií a po ověření a vycizelování nového výrobního postupu má přijít radikálnější změna v návrhu nové architektury. V anglicky mluvících zemích to nazývají „Tick-Tock Strategy“. Tuto vývojovou politiku ostatně Intel uplatňuje již řadu let zpět – přinejmenším od jádra Yonah (32bitové procesory Core Duo a Solo na bázi Pentia M).
Příchod 22nm architektury Ivy Bridge už máme za rohem, prodávat se začnou nejpozději příští rok na jaře a v souladu s Tick-Tock postupem se neočekává příliš radikální změna, tedy vyjma přechodu na 22nm výrobní proces. Ale my se zahledíme ještě o generaci dále, do roku 2013, kdy by na stejném výrobním procesu měla vzniknout opět výrazně inovovaná architektura s kódovým jménem Haswell. Přesto se na chvilku zastavíme u Ivy Bridge generace procesorů.
Krátce si shrneme, co za vylepšení můžeme očekávat už u příští generace procesorů od Intelu. Je to jednak přechod na 22nm výrobní proces, Nové integrované grafické jádro GMA s podporou DirectX 11 a OpenGL 3.1 a OpenCL 1.1, dále podpora stávajících čipsetů šedesátkové řady i příchod čipsetů řady sedmdesátkové, dnes s kódovým názvem Tiger Point a podporou USB 3.0. Objeví se sběrnice PCI Express 3.0, která bude určena opět především pro dedikované grafické karty a set instrukcí RdRand, které budou sloužit novému digitálnímu generátoru náhodných čísel, jenž bude využíván především pro potřeby šifrování. Na hardwarově-fyzikální úrovni dojde k používání 3D transistorů Tri-Gate.
Tranzistor Tri-Gate pod elektronovým mikroskopem
Haswell bude samozřejmě těžit ze všech těchto inovací, ale měl by se stát dalším milníkem a změnit částečně, či spíše úplně, celou filosofii procesorů od Intelu. Očekává se totiž především dokončení integrace většiny součástek hardwaru do jediného čipu tak, jak to dnes mají tzv. SoC (System on Chip) například v mobilních telefonech. Čipsety (resp. jižní můstky (southbridge)) Tiger Point tak dost možná budou posledními ve své vývojové větvi. Napříště bude Intel na jediné křemíkové destičce a v jediném kovovém pouzdře dodávat jak procesor, tak matematický koprocesor, generátor náhodných čísel, severní a jižní můstek čipsetu s řadiči paměti i portů a integrované grafické řešení. Otázky zůstávají nad přesnou podobou procesorů Haswell u desktopů, zejména herních procesorů nejvyšší kategorie, u notebooků je ovšem podporována myšlenka Ultrabooků a k nim integrace jednoznačně patří. Pokud si smím zaspekulovat, nemyslím, že by v desktopech vedla cesta výrazně jinudy, i když vývoj samozřejmě může být trošku odlišný od mobilních SoC.
Bude to výhodné? Hlavním benefitem jistě bude další omezení míst, kde v notebooku vzniká teplo, a tedy jednodušší a efektivnější chlazení, které možná bude v případě nízkovýkonných modifikací pasivní, nebo bude alespoň možné pasivní chlazení využívat po významnou část strojového času. A vedle samozřejmého snížení spotřeby díky miniaturizaci tak budou budoucí přístroje těžit i z menších a méně často využívaných ventilátorů, jejichž spotřeba zdaleka není zanedbatelná.
Druhou oblastí, kde by Intel chtěl udělat výrazný skok, je grafická část SoC. Pro Ivy Bridge chystá zvýšení počtu grafických výpočetních jader ze současných (Sandy Bridge) 12 na 16, 22nm výrobní proces navíc dovolí zdvihnout frekvence jader bez toho, aby se procesor „utavil“, v čemž má Intel velice cenný náskok proti oběma hlavním rivalům, NVIDIA i AMD (dříve ATI). Už pro Ivy Bridge Intel předpokládá nárůst grafického výkonu až o 60%. Nejsem si jist, nakolik půjde pouze o čísla dosažená v laboratorních podmínkách a kolik z tohoto nárůstu se projeví v praxi, zejména při hraní 3D her nebo práci v profesionálních grafických aplikacích (pro něž má Intel řadu certifikací již dnes, příkladem budiž AutoCAD, Adobe Photoshop CS5 nebo SolidWorks, které ovšem nikoho soudného nenapadne provozovat na Intel GMA HD3000). Konkrétní čísla nebo jen hardwarová řešení Intel samozřejmě ještě neukazuje, ale už dnes předjímá, že GMA v Haswellu bude podporovat dosud neexistující standard DirectX 11.1, přestože o lepší podpoře OpenGL se neuvažuje. Jen pro zamyšlení – současná generace podporuje OpenGL 3.0, pro Haswell se uvažuje o OpenGL 3.2 (a s největší pravděpodobností dojde i k updatu na 3.3), ovšem aktuální verze je OpenGL 4.1.
Výrazně posunout výkon procesoru by měly i nové instrukční sady. Oproti dnešku už u Ivy Bridge bude výše zmiňovaná sada RdRand, pro Haswell se chystá navíc ještě AVX2 (Advenced Vector eXtension), která zlepší pozici GMA především na poli výpočtu s plovoucí desetinnou čárkou, které budou 256bitové, a v paralelizaci výpočtů. Vlastně konečně odráží současné hardwarové „sbližování“ CPU a GPU (APU). Další novou výbavou bude ještě podpora instrukcí FMA3 (pro Multiply-accumulate operace (násob a shrň)), které používá i AMD Bulldozer pod názvem FMA4, instrukční sety ovšem nebudou vzájemně kompatibilní.
Třetí velkou oblastí, na kterou se chce Intel zaměřit, je ekonomika výroby a prodeje. Ultrabooky, ve kterých Intel zřejmě vidí svou mobilní budoucnost, se mají vejít do 1000 dolarů jako celek, očekává se nasazení řady nových a dosud drahých technologií jako jsou SSD, pevnějších materiálů a v dnešních noteboocích již pomalu přestávají stačit požadavkům zákazníků i klasické TFT TN+ displeje, bude tedy výrazný tlak na snižování cen všeho, tedy i součástek od Intelu.
Otázky zůstávají i nad dalším hardware. Na SoC je i řadič pamětí - ale budou v roce 2013 už k dispozici a dostupné paměti DDR4? Jejich zavádění do výroby by mělo začít již příští rok, ovšem odhady jejich prosazení se v masovém měřítku jsou velice opatrné. Intel může zvolit osazení duálního řadiče pro paměti DDR3 i DDR4, může také nechat novější technologii až pro generaci Broadwell už jen proto, že při minimálních nákladech dosáhne hmatatelného zvýšení výkonu celého systému.
SoC generace Haswell dost možná přinesou do světa IT, a mobilních zařízení speciálně, velkou řadu změn – jinou filosofii výroby i prodeje, sbližování výkonu integrovaných a dedikovaných grafických čipů či konec čipsetů. Co se ještě během jejich vývoje stane, nevíme, stejně jako reakce stávající i budoucí konkurence. Jako uživatelé si jen můžeme přát co nejvyšší a nejekonomičtější výkon za tu nejlepší možnou cenu.
