인텔 Skylake부터 3세대동안의 아키텍쳐 IPC 향상

 

CPU 성능은 잉여와는 거리가 멀다 : 주파수, IPC 두 가지 접근 방식

PC 성능의 기초로서 CPU는 모든 응용 프로그램의 성능에 거의 영향을 미칩니다. 이제 PC를 필요로하는 시나리오가 점점 더 많아지고 있습니다. 사무실 인터넷 액세스라도 모든 사람이 웹 페이지를 많이 열고 WeChat, QQ를 끊고 Word, Excel 또는 PPT를 편집해야합니다. 게임을 할 때는 조명을 추가해야합니다. 특수 효과 및 라이브 방송을 추구합니다., 오디오 및 비디오 채팅, 일반 CPU는 오랫동안 지원할 수 없었습니다.

PS, 비디오 편집, 애니메이션 렌더링 등과 같은 콘텐츠 생성과 같은 생산성 응용 프로그램이라면 CPU 성능 요구 사항이 훨씬 더 높습니다.

 

따라서 초과 CPU 성능 이론은 멈출 수 있습니다. 이제 모든 사람은 CPU 성능이 계속 향상되기를 바랍니다. 이것은 두 가지 측면에서 봐야합니다. 모두가 CPU 성능 = IPCx 주파수라는 것을 알고 있으므로 주파수와 주파수 모두에서 시작 해야합니다. IPC.

CPU 주파수 측면에서 인텔은 지난 2 년 동안 많이 개선되었습니다. 최신 10 세대 및 11 세대 코어 프로세서는 주파수를 5.3GHz로 밀었지만 나쁜 소식은 CPU 주파수를 높이는 것이 점점 더 어려워지고 있다는 것입니다. , 그리고 그것은 또한 전력 소비를 가져올 것입니다, 열 증가의 부정적인 영향은 일정 기간 동안 약 5GHz에 머무를 것으로 예상됩니다.

CPU 주파수는 IPC 성능에 따라 크게 증가 할 수 없으며, 클럭 당 명령어 (사이클 당 명령어 수)를 의미합니다. 동시에 완료되는 명령어 계산이 많을수록 IPC 및 CPU 성능이 강해집니다. .

주파수와 IPC의 관계는화물을 당기는 자동차와 같습니다. 고속 자동차는 고주파에 해당하고 단위 시간당 몇 번 더 달릴 수있는 반면 IPC는화물 용량에 해당하고 일부 소형 자동차는 하나만 운반 할 수 있습니다. 더 큰 자동차 (강력한 IPC)로 변경하면 한 번에 3 ~ 5 톤까지 끌어 올릴 수 있으므로 CPU의 전체 성능이 향상됩니다.

CPU 성능, 주파수 및 IPC를 해결하는 가장 좋은 방법은 두 가지 접근 방식이며 IPC는 CPU 아키텍처와 밀접한 관련이 있습니다. IPC의 개선은 새로운 아키텍처의 업그레이드에 달려 있습니다.

3 세대 아키텍처 인텔 프로세서 IPC 트리플 점프를 업그레이드하는 데 2 ​​년

인텔은 CPU 성능을 향상시키기 위해 지난 2 년 동안 일반 업그레이드를 시작했습니다. CPU 주파수를 5.3GHz로 높이는 것 외에도 IPC는 2 년 만에 3 세대 아키텍처를 업그레이드하여 도약을 달성했습니다. 올 하반기 Core Alder Lake 세대가 나왔을 때 성능은 더 높은 수준으로 올라 갔다.

 

인텔이 오랫동안 사용해온 인텔의 핵심 아키텍처 인 스카이 레이크는 10 세대 코어에서 포기하기 시작했습니다. 인텔은 차세대 CPU 로드맵을 시작했습니다. 핵심 시리즈는 주로 Sunny Cove, Willow Cove 및 Golden Cove입니다. 핵심 아키텍처의 각 세대에는 서로 다른 업그레이드 지점이 있습니다.

새로운 아키텍처는 10nm 공정에 최적화 된 CPU 아키텍처 인 Sunny Cove로 시작합니다. IceLake 10 세대 Core 프로세서에서 처음 출시되었습니다. 주요 설계 목표는 많은 애플리케이션의 성능과 에너지 효율성을 개선하는 것입니다. 거의 모든 애플리케이션에서 사용할 수 있습니다. 명백한 성능 향상은 ST 단일 스레드 성능에 중점을 둡니다.

IPC 성능을 향상시키기 위해 Sunny Cove 코어의 내부 설계는 Skylake와 매우 다릅니다. 각 부품의 구성은 "더 넓고 깊음"입니다. 예를 들어 L1 데이터 캐시가 50 % 증가, L2 캐시가 두 배가되고 실행 포트가 8에서 10으로 증가하는 식으로 변경됩니다.

일반적인 성능 측면에서 Sunny Cove는 대기 시간을 줄이고 처리량을 늘리며 병렬 컴퓨팅 기능을 개선하고 게임, 멀티미디어, 데이터 및 기타 관련 응용 프로그램의 경험을 향상시킬 수 있습니다.

또한 Sunny Cove는 인공 지능 / 기계 학습, 암호화 및 복호화, 압축 / 압축 해제, 통신 / 네트워크, 일반 SIMD (단일 명령 다중 데이터 스트림) / 벡터 처리, 특수 SIMD / 벡터 처리, 다중 스레딩 및 다중 에이전트 처리 등

대표적인 것이 AES 암호화 및 복호화 성능으로 Sunny Cove 아키텍처의 10 세대 Core 프로세서에서 7-Zip의 성능을 75 %까지 높일 수 있으며 그 효과는 매우 분명 합니다.

 

10nm Sunny Cove 아키텍처는 최근 몇 년 동안 Intel 아키텍처에서 가장 크게 개선 된 아키텍처이므로 성능 향상이 매우 분명합니다. 동일한 15W 전력 소비에서 IceLake 프로세서의 ST 단일 스레드 성능이 30-40 % 이상 향상되었습니다. Skylake에 비해..

많은 수의 애플리케이션을 고려할 때 Sunny Cove 아키텍처의 IPC 성능은 평균 18 % 증가 하면서 최소 약 10 %, 최대 40 % 향상됩니다. 이것은 인텔 코어 프로세서의 가장 확실한 개선입니다. 지난 10 년.

IceLake 프로세서 이후 Intel은 코드 명 Tiger Lake 프로세서 인 11 세대 Core에서 Willow Cove 마이크로 아키텍처를 업그레이드했으며 프로세스도 10nm SuperFin으로 업그레이드했습니다. 최적화 된 버전의 10nm 프로세스는 에너지 효율성을 개선하고 향상되었습니다. CPU 주파수는 20 %, 프로세서는 쉽게 4.8GHz에 도달 할 수 있습니다.

IPC 성능 측면에서 Willow Cove 아키텍처는 Sunny Cove에서 지속적으로 개선되어 캐시 시스템에 중점을두고 있습니다. L2 캐시는 512KB에서 1.25MB로, L3 캐시는 8MB에서 12MB로 증가했습니다. 시간이 지나면 CET, AMX, AVX512 벡터 명령어 등과 같은 몇 가지 새로운 명령어 세트가 추가되었습니다.

이전 Sunny Cove 및 Willow Cove 코어는 모두 모바일 프로세서에서 처음 출시되었습니다. 올해 3 월 Intel은 Cypress Cove 아키텍처를 사용하는 Rocket Lake-S 시리즈의 11 세대 Core 데스크톱 버전을 출시했습니다. 커널은 로드맵에 포함되어 있지 않으며 Suuny Cove 또는 Willow Cove를 기반으로하고 데스크탑 프로세서로 포팅되어야합니다.

Cypress Cove 아키텍처의 IPC는 19 % 증가했으며 이는 Sunny Cove의 18 %보다 약간 높습니다.

Intel의 CPU 로드맵에서 가장 기대되는 것은 Golden Cove로, 12 세대 Core Alder Lake 프로세서의 하반기에 사용될 예정이며 아직 출시되지 않았기 때문에 구체적인 정보가 부족합니다.

그러나 이전 뉴스에서 골든 코브 아키텍처는 또 다른 핵심 개선 사항으로, 다시 한 번 ST 단일 스레드 성능과 AI 성능을 개선하고 네트워크 및 5G 성능을 개선하며 동시에 보안을 강화할 것입니다.

Golden Cove는 또한 고성능 코어 Gracemont와 일치하는 크고 작은 코어 아키텍처를 사용하며, 데스크톱 버전은 16 개 코어와 24 개 스레드를 쉽게 달성 할 수 있습니다. 대형 코어 Golden Cove는 HT 하이퍼 스레딩을 지원하고 작은 코어는 24 개를 지원하지 않습니다. 스레드.

다른 측면에서 Golden Cove의 IO 시스템은 DDR5-6400의 주파수로 DDR5 메모리를 지원하도록 완전히 업그레이드되고 PCIe 5.0이 처음으로 출시되어 Golden Cove의 성능도 향상됩니다.

전반적으로 IPC 성능을 18 % 향상시킨 Sunny Cove 아키텍처에 비해 Golden Cove 세대는 더욱 개선 될 것으로 예상되며 IPC 성능은 50 % 향상 될 것으로 예상됩니다.

일반적으로 2019 년부터 2021 년까지 인텔은 프로세서 업그레이드를 가속화하고 2 년 내에 3 세대 아키텍처를 출시 할 예정입니다. IPC 성능도 로켓처럼 상승했습니다. 올해 하반기 골든 코브는 매우 가치가 있습니다. 기대합니다.