Vidéo: Les Processeurs : Comment ça marche ? (AMD vs Intel) (Novembre 2024)
Dans une série d’annonces récentes, Intel et AMD ont dévoilé séparément plusieurs modifications importantes dans l’architecture de leurs processeurs x86, qui devraient transformer la manière dont les processeurs x86 seront utilisés au cours des prochaines années.
La semaine dernière, AMD a annoncé une nouvelle architecture de mémoire visant à rapprocher l’informatique des processeurs et des GPU. Intel a récemment mis l'accent sur l'amélioration de sa position dans les graphiques PC plus traditionnels. Hier, Intel a annoncé une toute nouvelle version de la microarchitecture de sa série de processeurs Atom, une version qui devrait rendre ces puces beaucoup plus puissantes et potentiellement réduire l'écart entre Atom et la famille de processeurs Core plus traditionnelle de la société.
La nouvelle architecture de la mémoire d'AMD
L'annonce par AMD de ce qu'elle appelle un accès hétérogène à la mémoire (hUMA) hétérogène n'a pas été une grosse surprise, car l'entreprise parle depuis longtemps de l'architecture HSA (Heterogen Systems Architecture).
le concept est assez simple. Même dans une puce qui a le processeur et le traitement graphique (GPU) sur le même dé, comme dans les unités de traitement accéléré (APU) d'AMD, la mémoire utilisée par le processeur et les graphiques est restée dans des pools séparés. Bien qu'il y ait physiquement la même mémoire, la CPU et le GPU utilisent des pointeurs différents vers la mémoire. Pour utiliser le GPU en informatique, un programme doit copier les données de la partie de la mémoire utilisée par le CPU sur la partie utilisée par les graphiques, effectuer le calcul et les recopier. Tout cela prend du temps. Avec un véritable système de mémoire unifiée incluant des graphiques, cela ne sera pas nécessaire.
AMD insiste sur ce point dans le cadre de la HSA Foundation, qui comprend ARM, Qualcomm, Samsung, Texas Instruments, MediaTek et Imagination. En particulier, cette approche utilise un logiciel d’exécution appelé HSAIL et un ensemble d’interfaces pour les applications accélérées par HSA.
Cette semaine, AMD a expliqué comment, dans son architecture hUMA, la CPU et le GPU peuvent allouer dynamiquement de la mémoire à partir de la totalité de l’espace mémoire et l’utiliser avec le même schéma d’adressage virtuel. La mémoire sera cohérente dans les deux sens de sorte que toute mise à jour de la mémoire effectuée par la CPU ou le GPU sera vue par les autres éléments de traitement. Le processeur graphique prend désormais en charge la mémoire paginable, avec les pages virtuelles, afin de pouvoir fonctionner avec des jeux de données plus volumineux (comme le font actuellement les processeurs). L'idée est que le processeur et le processeur graphique puissent fonctionner ensemble plus efficacement. AMD a déclaré que les développeurs seraient en mesure d'écrire des applications accélérées HSA en utilisant des langages de programmation standard tels que Python, C ++ et Java.
AMD n’est pas la seule entreprise à considérer l’informatique hétérogène comme un élément important, et la HSA Foundation a également des concurrents. Nvidia a été un grand partisan de ce qu’elle appelait autrefois GP-GPU, poussant ses API CUDA, et promettant qu’une future version de ses processeurs graphiques prendrait en charge la mémoire unifiée. Plusieurs des grandes plates-formes logicielles ont leurs propres alternatives: les extensions DirectCompute de Microsoft à DirectX pour l'informatique GP-GPU et l'API Renderscript de Google pour l'informatique hétérogène. Peut-être plus important encore, le groupe Khronos, un consortium industriel, promeut le standard OpenCL.
La grande question sera de savoir laquelle de ces normes attirera les développeurs. Le premier processeur d'AMD à prendre en charge hUMA sera son processeur Kaveri, qui devrait être commercialisé d'ici la fin de 2013 (mais probablement pas dans les systèmes avant le début de l'année prochaine). AMD fournit également l’APU pour la PlayStation 4 et la rumeur veut qu’il fournisse également l’APU pour la prochaine génération de Xbox. Il semble probable que d'autres membres de la HSA Foundation pourraient également utiliser l'architecture hUMA, bien qu'aucun d'entre eux n'ait encore annoncé de telles conceptions. Ensemble, cela pourrait être suffisant pour créer une masse critique pour les développeurs et pour les outils. Dans l'affirmative, cela pourrait s'avérer très important.
Intel double le graphisme pour Haswell
Vers la fin de la semaine dernière, Intel a révélé davantage de détails sur son futur processeur Core de 4e génération, un produit 22 nm appelé Haswell. Intel avait précédemment divulgué un certain nombre de nouvelles fonctionnalités pour Haswell, notamment de nouvelles instructions AVX2 permettant de travailler avec des vecteurs entiers plus grands et des instructions FMA (Multiply-Add Fuse) fusionnées pour la virgule flottante. Ce sont des choses que les utilisateurs finaux ne verront probablement pas, sauf en termes d'amélioration des performances dans des charges de travail plutôt spécialisées.
Ce qui est le plus intéressant dans cette nouvelle annonce, c’est le graphisme, domaine dans lequel les concurrents AMD et Nvidia ont certainement pris les devants.
Mais Intel fait de grands progrès avec les processeurs Haswell. Intel a longtemps annoncé qu'il ajouterait davantage de graphiques à la matrice pour certains modèles de Haswell, notamment une version haut de gamme appelée GT3. En réalité, il ne s'agit que d'unités d'instructions graphiques supplémentaires, supérieures aux valeurs des processeurs Ivy Bridge actuels. En soi, cela représente un grand changement étant donné que dans ses produits, Intel a généralement consacré plus d’espace à l’espace processeur, tandis que les APU concurrents d’AMD ont consacré plus d’espace aux graphiques.
Mais Intel a récemment présenté une autre variante, ce qu’elle appelle GT3e Graphics, qui ajoute une seconde puce avec 128 Mo de DRAM intégrée au package contenant la puce Haswell, et est conçue pour accélérer les performances graphiques. La semaine dernière, Intel a annoncé que les versions à haute vitesse de la carte graphique GT3 s'appelleront désormais Iris, tandis que celles dotées de la mémoire DRAM intégrée s’appelleront Iris Pro, dans la mesure où Intel espère tirer un avantage certain des nouveaux niveaux de graphisme.
En particulier, la ligne Haswell sera segmentée avec les versions avec une petite quantité de graphiques (GT1) appelée HD Graphics; avec les graphiques GT2 (équivalents au haut de gamme de la ligne Ivy Bridge) appelés HD Graphics 4200 à 4600, en fonction de la vitesse; avec les graphiques GT3 mais fonctionnant à 15 watts, appelé HD Graphics 5000; les pièces avec des graphiques GT3 de 28 watts et plus s'appelleront désormais Intel Iris Graphics 5100; et ceux dotés du graphique GT3e et du graphique intégré appelé Iris Pro 5200. (Intel n’a jamais été aussi simple en matière de nommage.)
Les références des composants d’Intel restent compliquées, mais notez qu’un numéro de référence commençant par 4 indique Haswell, tandis que celui commençant par 3 indique Ivy Bridge. La société utilise MQ pour indiquer les composants standard de l’ordinateur portable GT3 et HQ pour indiquer les composants intégrant la mémoire DRAM intégrée.
Dans le cadre de cette annonce, Intel a partagé les chiffres de performance des nouvelles pièces, montrant des améliorations de performance significatives par rapport aux processeurs existants de la société. Intel a montré des chiffres suggérant des performances Ultrabook jusqu'à 1, 5 fois supérieures à celles de la génération précédente avec une consommation électrique à peu près identique (et deux fois plus performant qu'avec une puce de puissance supérieure destinée aux ordinateurs portables légèrement plus grands, ceux dotés d'un écran de 14 pouces ou plus), deux fois plus graphique performances sur les ordinateurs portables traditionnels, et près de trois fois les performances sur les systèmes de bureau.
Intel affirme que les nouveaux graphiques Iris et Iris Pro sont comparables aux GPU discrets, et c'est un gros problème. (Comme toujours, je considère tous les chiffres de performance avec un grain de sel jusqu'à ce que je puisse réellement tester les produits.) Je suis sûr qu'il restera des composants graphiques de bureau beaucoup plus performants d'AMD et de Nvidia pour les applications de jeux et de stations de travail, mais généralement, ces pièces consomment beaucoup d'énergie. Sur les ordinateurs portables grand format où l'enveloppe de puissance est beaucoup plus petite, les graphiques sur puce sont plus importants, mais il existe toujours un marché important pour les graphiques discrets. Intel semble cibler ce marché. Les ultrabooks et autres cahiers minces n’ont généralement pas la puissance nécessaire pour exécuter des graphiques discrets; il est donc souhaitable d’améliorer les graphiques à la matrice.
La nouvelle microarchitecture Atom d'Intel
À bien des égards, toutefois, l'annonce la plus importante faite par Intel concernait son architecture basse consommation, destinée à remplacer l'architecture utilisée dans l'architecture Atom actuelle de la société. La famille Atom est principalement connue pour être utilisée dans des appareils mobiles, tels que des tablettes et, dans une moindre mesure, quelques téléphones intelligents. La nouvelle architecture, connue sous le nom de Silvermont, vise également une variété de marchés de centres de données et de marchés intégrés.
L'architecture représente un grand changement. Au lieu du moteur d'exécution dans l'ordre utilisé dans les versions précédentes de l'architecture Atom, y compris l'architecture Saltwell utilisée dans les versions actuelles d'Atom 32 nm de la société, Silvermont ajoute un moteur d'exécution dans le désordre, utilisé dans les processeurs Intel et Core de Xeon.. Cela devrait considérablement améliorer le traitement des applications mono-thread. Il propose une nouvelle architecture de structure système, conçue pour pouvoir gérer jusqu'à huit cœurs (le plus souvent pour des applications telles que des micro-serveurs). Enfin, il ajoute de nouvelles instructions (pour les rendre similaires à celles utilisées dans la version Westmere des processeurs Core), ainsi que de nouvelles technologies de sécurité et de virtualisation.
La nouvelle architecture présente une conception modulaire reposant sur des modules contenant deux cœurs, 1 Mo de cache L2 partagé (latence très faible, bande passante élevée) et une interface point à point dédiée à la structure SoC. Notez que cela remplace le concept de multi-threading que Intel a fortement encouragé, et ressemble en fait à l'approche modulaire d'AMD utilisée dans ses puces de serveur et de bureau actuelles. (Intel, cependant, a tout fait pour expliquer que ce n'était pas la même chose; les modules d'AMD partagent davantage d'éléments, notamment en virgule flottante.) Les modules peuvent être combinés pour inclure jusqu'à huit cœurs.
En termes de consommation d’énergie, Intel affirme que la nouvelle architecture autorise une plage d’alimentation dynamique plus large et permet à chaque cœur de gérer sa propre fréquence et son alimentation de façon indépendante, permettant ainsi à chacun d’aller de haut en bas en performance et en consommation d’énergie. (Contrairement aux processeurs mobiles, cela ressemble plus à ce que Qualcomm utilise avec ses cœurs Krait à la combinaison plus standard d'ARM big.LITTLE.) Il est également conçu avec une gestion de l'alimentation améliorée et des entrées et sorties plus rapides des modes veille, fonctions particulièrement importantes. sur le marché mobile.
La société affirme pouvoir mieux ajuster la puissance entre le cœur du processeur et d’autres éléments tels que les graphiques, ce qui permet une implémentation plus sophistiquée du mode rafale.
Dans l’ensemble, Intel estime que la nouvelle architecture et le passage au processus SoC FinFet 22 nm de la société devraient permettre la création de puces offrant des performances jusqu’à trois fois supérieures ou cinq fois moins puissantes que les puces Atom actuelles. En général, Intel a déclaré que son processeur double cœur "efficace" pouvait dépasser les performances d'un processeur quadricœur actuel inefficace sous des contraintes d'alimentation. (Encore une fois, comme toujours, j'attendrai les produits pour en juger.)
A l'instar de la ligne Atom actuelle, l'architecture Silvermont sera probablement utilisée dans une variété de processeurs, allant de ceux destinés aux appareils mobiles aux systèmes plus grands. Citons notamment Avoton, destiné aux micro-serveurs, Rangely, destiné aux périphériques réseau, Merrifield, destiné aux smartphones, et Bay Trail, destiné aux tablettes et convertibles. Parmi ceux-ci, le plus attendu est la plate-forme Bay Trail de 22 nm, qu'Intel s'attend à avoir sur le marché à temps pour que les tablettes soient disponibles d'ici la saison des fêtes. Des détails supplémentaires seront fournis sous peu.
Dans l’ensemble, l’architecture de Silvermont semble représenter un progrès considérable par rapport à l’architecture Atom existante, et je suis particulièrement intriguée par le comportement réel de Bay Trail, basé sur cette architecture. À ce jour, il existe un écart de performance notable entre le bas de gamme de la famille Core et les atomes haut de gamme, mais cette architecture semble pouvoir réellement réduire cet écart.
Conclusion: les graphiques et le pouvoir définissent la concurrence
Tous les principaux processeurs que vous voyez aujourd'hui, qu'il s'agisse d'une puce Intel ou AMD destinée à un ordinateur de bureau ou à un ordinateur portable ou d'une puce basée sur ARM destinée à un smartphone ou une tablette, comportent plusieurs cœurs de processeur, généralement plusieurs cœurs de processeur graphique (à l'exception des puces de serveur), etc. autre logique spécialisée, telle que le traitement d'images, le codage et le décodage vidéo et le traitement du chiffrement.
Au fur et à mesure que le processus de la puce diminue, de plus en plus de transistors peuvent être inclus sur une seule puce. Mais les fonctionnalités à intégrer (et la manière de les intégrer) restent un facteur de différenciation clé parmi les fournisseurs de puces, de même que la conception et la microarchitecture spécifiques des puces elles-mêmes.
Ces annonces montrent les compromis qu'Intel et AMD sont en train de faire, et cela devrait avoir d'énormes implications pour l'informatique dans les prochaines années.
Pour les ordinateurs de bureau et les ordinateurs portables, Intel semble essayer non seulement de rattraper AMD avec les performances graphiques intégrées en ajoutant davantage d'unités d'exécution, mais également de faire évoluer des fonctionnalités telles que la DRAM intégrée, en tirant parti de sa technologie de traitement. conduire. AMD ne restera pas non plus immobile avec ses graphismes, il devrait donc constituer un match intéressant. Dans le même temps, AMD s’efforce de mieux intégrer les fonctions graphiques et CPU, ce qui pourrait donner lieu à une nouvelle façon de programmer; cela prend plus de temps, mais pourrait s'avérer extrêmement important.
La bataille entre Kaveri d’AMD et Haswell d’Intel pourrait donc être plus intéressante que la concurrence Intel-AMD de ces dernières années. Haswell expédiera certainement en premier. (J'espère voir des systèmes cet été, par rapport au début de l'année prochaine pour Kaveri.) Là encore, il s'agit principalement d'ordinateurs de bureau et de blocs-notes grand public. Les joueurs et les utilisateurs de postes de travail voudront toujours associer l'une ou l'autre puce à des solutions graphiques distinctes d'AMD ou de Nvidia.
Pour les tablettes et éventuellement les téléphones, l'approche d'architecture de système hétérogène préconisée par AMD et d'autres pourrait s'avérer encore plus importante, même s'il faudra encore un certain temps pour voir si les applications en tireront vraiment parti. La nouvelle architecture d'Intel devrait le rendre plus compétitif dans cet espace. Cela ressemble vraiment à un grand pas en avant, mais ses concurrents continueront à avancer également.
Je suis un peu curieux de savoir si des choses comme la plate-forme Bay Trail pour Atom, basée à Silvermont, fonctionnent suffisamment rapidement pour pouvoir apparaître dans les ordinateurs portables bas de gamme ou même les ordinateurs de bureau. Les tablettes Atom actuelles fonctionnent déjà assez bien sous Windows, et avec les améliorations apportées, elles pourraient suffire à de nombreux utilisateurs grand public, même si elle est à la traîne des performances de Haswell ou de Kaveri (ou de l'actuel Sandy Bridge d'Intel et d'AMD, de Richmond, matière).
Cela devrait faire une compétition excitante dans l’année à venir.
