Intel na ISSCC poodhalil superúsporné GPU i detaily Haswellu a jeho eDRAM

Crystalwell podrobněji

Odborné veřejnosti Intel prozradil některé zatím neznámé detaily procesorů Haswell, z nichž nejzajímavější se týkají paměti eDRAM integrované v některých modelech (také známé pod označením Crystalwell). Ta je tvořena samostatným čipem o velikosti 77 mm², jenž je stejně jako CPU vyrobeným na 22nm procesu Intelu (s tranzistory typu Tri-Gate). Dle zveřejněných informací je interně tvořena osmi bloky po 16 MB, což dává celkovou kapacitu 128 MB. Její takt je ale proti zbytku čipu nižší, pracuje jen na 1,6 GHz. Napájí se napětím 1 V a při 93 °C by měla udržet data 100 μs (eDRAM vyžaduje periodické obnovování).

Dozvídáme se také konečně propustnost této paměti. K CPU je eDRAM připojená přes rozhraní s označením OPIO (on-package IO), přes nějž dokáže protlačit až 102,4 GB/s. Tím se ale zřejmě myslí 51,2 GB/s duplexně, neboť v jednom směru má efektivní takt činit 6,4 GHz (Intel uvádí „gigatransfery“, tedy 6,4 GT/s) a šíře dat 64 bitů, což dohromady dává právě 51,2 GB/s.

Procesory Haswell a integrovaná eDRAM (ISSCC 2014)

Zajímavou informací je například vysvětlení toho, proč ve variantě vybavené eDRAM neexistují ULV čipy Haswell. Dle informací z prezentace totiž integrovaná paměť používá stejné rozhraní, jako úsporná čipová sada Lynx Point-LP, kterou mají ULV procesory osazenu na pouzdře – právě ono rozhraní OPIO. Ve výkonnějších čipech s externím čipsetem to samé rozhraní slouží i k připojení paměti eDRAM, což Intelu šetří místo na čipu, jelikož je ale OPIO přítomno jen jedno, nemůže být zároveň integrována jak eDRAM, tak čipová sada.

Rozhraní OPIO je očividně značně přizpůsobivé. Dle čísel, která Intel zveřejnil, je při komunikaci s čipovou sadou velmi úsporné. Při přenosové rychlosti 4 GB/s spotřebovává pouhých 32 mW (zhruba 1 pJ na přenesený bit). Při komunikaci s eDRAM je propustnost mnohem vyšší, až zmíněných 102,4 GB/s. Při tomto výkonu už komunikace spotřebovává okolo 1 W elektřiny, nicméně efektivita není o moc nižší – 1,22 pJ/b.

 1/7 

Procesory Haswell a integrovaná eDRAM (ISSCC 2014)

Superúsporná grafika na prahovém napětí

Možná si vzpomínáte na pokusný procesor Intelu, který dokázal běžet s velmi nízkou spotřebou díky tomu, že byl napájen napětím blízkým prahové hodnotě tranzistoru (near treshold voltage) – v podstatě minimálním možným napětím. Na ISSCC 2014 Intel prezentoval také velmi úsporné grafické jádro, používající stejnou technologii. Zatím jde zřejmě jen o výzkumný projekt oddělení Intel Labs, pro výrobu je ale použit klasický 22nm proces, takže zas tak daleko do praxe to tento prototyp nemá.

Provoz při napětí u prahové hodnoty údajně umožňuje dosáhnout až 2,7× lepší poměr spotřeby a výkonu (v GFLOPS na watt) oproti konvenčnímu grafickému jádru, i na obvyklém napětí má ale toto pokusné GPU mít asi 1,4× lepší efektivitu. Dosahuje jí dalšími triky, například snad pomocí různě taktovaných segmentů čipu. To umožňuje některým blokům (například registrům a ROM) běžet s nižším napájením. Čip je také schopen velmi úsporného „spánku“, během nějž si však pamatuje svůj stav a zůstává připraven, což má umožňuje až desetinásobnou redukci úniků proudu.

Do budoucna by se takovéto GPU mohlo objevit v čipech Intelu pro mobilní telefony, či ještě spíše v procesorech Quark. Ty zatím GPU postrádají, nicméně jeho přidání není principiálně vyloučeno – leckteré aplikace těchto velmi úsporných a jednoduchých čipů by zobrazovací zařízení mohly potřebovat. Intel by postupem času zřejmě mohl dílčí technologie tohoto prototypu zahrnovat do svých běžných produktů, čímž se zlepší jejich spotřeba či výkon v určité třídě TDP.

Zdroje: AnandTech, The Tech Report