Skylake – Intels hurtigste og mest avancerede mikroarkitektur til dato
På Intels årlige udviklerkonference, Intel Developer Forum, i San Francisco blev sløret løftet for den nyeste mikroarkitektur, Skylake
Del artiklen påAf Lars Bennetzen, San Francisco, USA
Skylake har længe været kodenavnet for den næste generation af Intels mikroarkitektur til deres kommende processorer. På IDF 15 blev teknologien bag Skylake og nogle af dens mange anvendelsesområder gennemgået.
Gennem de sidste mange år har Intel presset teknologien til det yderste for at få flere og flere transistorer ind på mindre plads, og med Skylake er Intel nu nede på at bruge 14nm-teknologien. Samtidig har Intel gjort et stort arbejde med at øge mulighederne for skalering, give mikroarkitekturen endnu bedre ydelse, bruge mindre strøm og samtidig optimere den nye mikroarkitektur til grafik.
Teknologien bag Skylake blev præsenteret af Julius Mandelblat, Senior Principal Engineer hos Intel, og i hans session fortalte han blandt andet om den rejse, som Skylake har været igennem.
- Da vi startede ud med at udvikle på Skylake, havde vi ambitioner om at tredoble vores TDP (Thermic Design Point, red.), øge forfaktoren med to og beholde det klassiske pc IO instruktionssæt. Men det viste sig hurtigt, at vores ambitioner var alt for små, sagde Julius Mandelblat og fortsatte:
- Vi endte faktisk ud med en arkitektur, hvor TDP var 20 gange bedre, en formfaktor der var fire gange større og et IO sæt der var en blanding fra pc og tablets. Og det er med til at give os en mikroarkitektur der yder så imponerende godt, som Skylake gør.
Mikroarkitekturen under lup
Intel har arbejdet meget med at få ydelsen op i Skylake, og et nærmere kig på mikroarkitekturen viser, hvad det er, Intel har gjort for at få øget den så meget, som de har. Dels har de øget I/O på chipsættet, de har opgraderet den digitale signal processor (DSP) og indført en sensor hub direkte i chippen.
Den del af chippen, der styrer displayet, giver nu en endnu højere opløsning, og så er selve kernen blevet både større og bredere, så der nu kan komme bedre og flere instruktioner pr. clock cyklus, og de har forbedret håndteringen af strømforbruget.
Direkte i mikroarkitekturen er der nu også integreret kamera ISP, mulighederne for overclocking er blevet forøget, og DDR hukommelsen er blevet hurtigere.
Intel har også arbejdet med at gøre grafikken bedre, og det betyder at Skylake blandt andet har direkte understøttelse for blandt andet GT4+eDRAM, OpenGL 2.0 API og DirectX 12 bare for at nævne et par af de spændende grafiske elementer i Skylake.
Flere og flere instruktioner
Noget af det, der gør det muligt at øge hastigheden i chips, er ikke kun at proppe flere transistorer ned på chippen, det handler også om at få processoren til at udføre flere instruktioner pr. clockcyklus.
I Skylake er antallet af instruktioner steget markant. For eksempel kunne Sandy Bridge udføre 168 Out-of-order Window instruktioner, Haswell klarede 192, men Skylake klarer ikke mindre end 224. Hvis vi kigger på Integer Register File, så klarede Sandy Bridge 160 instruktioner, Haswell 168 mens Skylake klarer 180.
Indbygget sikkerhed
Intel har i mange år arbejdet med at bringe sikkerheden helt ned i processoren, og med Skylake har Intel taget endnu et skridt i den retning. Skylake understøtter nemlig Intels Software Guard Extensions (Intel SGX) teknologi, og Intel Memory Protection Extensions (Intel MPX) implementering.
Intel SGX er ikke kun en enkelt ting, men en række af tiltag der er med til at øge sikkerheden. Det er blandt andet en række nye instruktioner der bruges til at skabe og starte sikkerhed på applikationsniveau, hvad Intel kalder for TEE. Hver enkelt lancering af sådan en sikkerhedsinstans kalder Intel for en enklave.
Den betyder også, at alle applikationer kan have deres helt egen lille hemmelighed, hvilket kan være noget kode, data eller begge dele. På den måde er det muligt at tjekke, om en applikation er blevet inficeret eller modificeret på nogen måde.
Skylake er også beskyttet mod en lang række hardwareangreb ved at beskytte de enkelte enklavers DRAM mod software - og hardwareangreb.
For eksempel sikrer Skylake at hvis en kode, der er tiltro til, er blevet inficeret eller kompromitteret, så vil den blive forhindret i at starte.
Skylake sikrer også, at den sikkerhed, en applikation måtte have, ikke kan hentes ud via debugger værktøjer, der arbejder på processorniveau.
Det er bare en del af de mange sikkerhedsforbedringer, som Intel har indført i den nye mikroarkitektur.
Alt det andet
Denne artikel kan ikke komme ind på alt det nye i Skylake, og det næstsidste, vi vil nævne i denne artikel, er, at Skylake ikke alene er bygget til at blive overclocket, den har en overclocking-arkitektur, der giver endnu flere muligheder for at overclocke, end vi har set tidligere fra Intel.
Som det sidste kan vi fortælle, at Skylake har integrerede grafiske muligheder. Den er for eksempel optimeret for ansigtsgenkendelse, så du direkte kan få et kamera til at tage et billede bare ved at smile eller blinke. Ikke noget med at den funktion skal ligge direkte i kameraet, nu ligger funktionen direkte i processoren.
Med Skylake er det også muligt at tage still billeder i fuld opløsning under videooptagelse. Den kan optage video fra to samtidige video streams, den har forbedrede HDR-funktioner og kan optage billeder i bursts.
Skylake og fremtiden
Skylake er ikke kun en mikroarkitektur, vi kommer til at se i laptops. Intel forventer, at Skylake allerede i 2015 vil være at finde i såvel high end gaming computere som i laptops, servere og hybrid computere.