Εισαγωγή στην πατέντα της Intel
Η πατέντα της Intel για τα ‘software defined super cores’ πιθανότατα δεν θα εμφανιστεί σύντομα σε επεξεργαστές, αλλά η υλοποίηση αυτής της τεχνολογίας θα μπορούσε να σημάνει το τέλος των P-core. Στον χώρο των CPU, GPU και γενικά των chips, οι αιτήσεις για πατέντες είναι τόσο συχνές που σπάνια τραβούν την προσοχή. Ωστόσο, μια πρόσφατη αίτηση της Intel ξεχώρισε, καθώς προτείνει έναν έξυπνο τρόπο βελτίωσης της απόδοσης ανά watt ενός επεξεργαστή και υπονοεί ότι η υβριδική προσέγγιση της Intel ίσως δώσει τελικά τη θέση της σε έναν σχεδιασμό μόνο με E-cores.
Λεπτομέρειες της πατέντας και η διαδικασία
Η αίτηση για τα λεγόμενα ‘software defined super cores’ (SDCs) κατατέθηκε στο Γραφείο Πατεντών των ΗΠΑ στα τέλη του 2023 (μέσω Videocardz) και παραμένει σε εκκρεμότητα. Η διαδικασία έρευνας, δοκιμών και συγγραφής της πατέντας δείχνει ότι η Intel εργάζεται πάνω σε αυτή την ιδέα εδώ και καιρό. Αυτό δεν σημαίνει ότι θα δούμε τα SDCs στην επόμενη γενιά Core Ultra chips. Μπορεί να μην υλοποιηθούν ποτέ, καθώς μια πατέντα δεν εγγυάται εφαρμογή—ίσως το κόστος να είναι απαγορευτικό ή να εξαρτάται από παράγοντες εκτός ελέγχου της Intel.
Πώς λειτουργεί το SDC
Η βασική ιδέα του SDC είναι απλή. Σε κάθε CPU gaming υπολογιστή, κάθε φυσικός πυρήνας διαχειρίζεται εντολές από ένα ή δύο threads. Το πρόβλημα που προσπαθεί να λύσει το SDC είναι ότι οι πυρήνες λειτουργούν σαν μια μακρόστενη γραμμή παραγωγής, όπου ιδανικά θέλεις να είναι πάντα απασχολημένοι. Οι εντολές που επεξεργάζεται η CPU απαιτούν διαφορετικό χρόνο, και αυτό μπορεί να αυξηθεί αν ο πυρήνας περιμένει δεδομένα. Το SDC αναλύει τα εισερχόμενα threads και διαχωρίζει τις εντολές ώστε να κατανέμονται σε γειτονικούς πυρήνες.
Τεχνική προσέγγιση και σύγκριση με GPUs
Αντί για δύο ξεχωριστές μακριές pipelines, δημιουργείται μια εικονική pipeline με διπλάσιο πλάτος, αυξάνοντας τον παραλληλισμό των εντολών, παρόμοια με ό,τι κάνουν ήδη οι GPUs. Ένας Streaming Processor σε μια AMD RDNA 4 GPU λειτουργεί ως ένα ευρύ SDC, εκτελώντας μία εντολή από έως και 64 threads ταυτόχρονα. Η διαφορά είναι ότι οι δύο CPU πυρήνες μπορούν να εκτελούν διαφορετικά μέρη μιας εντολής, αντί να κάνουν το ίδιο από πολλά threads. Αυτό είναι το αντίθετο του HyperThreading, το οποίο επιτρέπει σε έναν πυρήνα να δέχεται εντολές από δύο threads.
Εξέλιξη του SMT και των E-cores
Η Intel εγκατέλειψε το SMT στον σχεδιασμό Arrow Lake, όπου κάθε P- και E-core επεξεργάζεται μόνο ένα thread τη φορά. Οι E-cores πάντα λειτουργούσαν έτσι, αλλά από το 2002 οι βασικοί πυρήνες της Intel υποστήριζαν SMT. Η αλλαγή αυτή έγινε για να μειωθεί η κατανάλωση ενέργειας και επειδή οι νέοι E-cores είναι πολύ πιο αποδοτικοί. Δεν χρειάζεται οι P-cores να διαχειρίζονται δύο threads όταν οι E-cores επαρκούν για πολλές περιπτώσεις, επιτρέποντας περισσότερους πυρήνες στο ίδιο chip με χαμηλότερη κατανάλωση.
Στόχος και προοπτικές του SDC
Ο τελικός στόχος του SDC, όπως εξηγεί η πατέντα, είναι η βελτίωση της απόδοσης ανά watt: «Οι υψηλών επιδόσεων πυρήνες μέσω turbo συχνότητας είναι αναποτελεσματικοί σε απόδοση/κατανάλωση. Για να το αντιμετωπίσουμε, πρέπει να κατασκευάσουμε μεγαλύτερους (βαθύτερους/πλατύτερους) πυρήνες υψηλού IPC. Αυτό εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την τεχνολογία κατασκευής και τη διαθεσιμότητα. Επιπλέον, οι μεγαλύτεροι πυρήνες μειώνουν τον συνολικό αριθμό πυρήνων.»
Μελλοντική κατεύθυνση της Intel
Οι αλλαγές στο Arrow Lake και το επίπεδο λεπτομέρειας της πατέντας SDC δείχνουν ότι η Intel σκέφτεται να μεταφέρει το μεγαλύτερο μέρος των επεξεργαστών της σε σχεδιασμό μόνο με E-cores. Αυτοί θα χρησιμοποιούνται μεμονωμένα για τις περισσότερες εργασίες, αλλά όταν απαιτείται υψηλότερο IPC, το SDC θα τους συνδυάζει. Ωστόσο, αυτό δύσκολα θα εμφανιστεί σύντομα σε καταναλωτικούς ή desktop επεξεργαστές, και είναι πιο πιθανό να εφαρμοστεί πρώτα σε server CPUs. Η Intel ήδη διαθέτει CPUs μόνο με E-cores για αυτή την αγορά (σειρά Xeon 6900 με E-cores), οπότε αν το SDC υλοποιηθεί, αυτοί οι επεξεργαστές θα είναι οι πρώτοι που θα το ενσωματώσουν.
Εξέλιξη των παιχνιδιών και ομοιομορφία αρχιτεκτονικής
Τα σύγχρονα 3D παιχνίδια είναι πολυνηματικά, αν και όχι σε υπερβολικό βαθμό προς το παρόν, και δεν βασίζονται ιδιαίτερα σε υψηλό IPC. Αυτό θα αλλάξει, καθώς η αύξηση της πολυπλοκότητας απαιτεί περισσότερα threads για παράλληλες εργασίες όπως:
- σύνταξη shaders στο παρασκήνιο
- ροή δεδομένων
- τεχνητή νοημοσύνη
Είναι πιο εύκολο να διαχειριστείς και να προγραμματίσεις όλα αυτά τα threads αν η αρχιτεκτονική του επεξεργαστή είναι ομοιόμορφη και όχι υβριδική.
Το μέλλον των P-cores και η επιστροφή στις ρίζες
Δεν αναμένεται να εξαφανιστούν άμεσα τα P-cores από τους gaming επεξεργαστές της Intel, αλλά η ιδέα των ‘super cores’, η συνεχής βελτίωση των E-cores και η τάση για μείωση της κατανάλωσης δείχνουν ένα μέλλον όπου δεν θα υπάρχουν διακριτοί P- ή E-cores, αλλά πολλοί πανομοιότυποι, υπερ-αποδοτικοί πυρήνες. Για να προχωρήσει μπροστά, η Intel φαίνεται να επιστρέφει στις ρίζες της.