Intel Alder Lake S : le fabricant publie de nouveaux détails sur les processeurs
Intel a profité de l'Architecture Day pour donner plus de détails sur les processeurs Alder Lake. Le constructeur révèle, entre autres, comment la technologie hybride est contrôlée.
Le processeur Alder Lake S d'Intel sera le premier processeur de bureau doté de deux types de cœurs x86 : de « gros » cœurs hautes performances (P-Core) « Golden Cove » et de plus « petits » cœurs basse consommation (E-Core) « Gracemont ». Les deux types de cœurs fonctionnent donc selon une configuration similaire à celle de big.LITTLE d'ARM. Selon la configuration choisie, les processeurs Alder Lake S offrent un nombre différent de cœurs.
Une seule microarchitecture pour les processeurs mobiles et de bureau
Avec Alder Lake, Intel regroupe les processeurs pour ordinateurs de bureau et mobiles sous une microarchitecture commune. Alder Lake comprendra donc des processeurs de 7 à 125 watts de puissance.
Intel a donc développé trois dies physiques, tous basées sur Alder Lake. Un die est une plaquette sans boîtier sur laquelle se trouve un circuit intégré. Il peut accueillir différents nombres de cœurs de CPU, différentes tailles d'iGPU et d'autres composants. Les P-cores sont physiquement relativement grands et leur cache L3 prend beaucoup de place sur le silicium. Les E-Cores se présentent sous forme de grappes de 4 cœurs chacune.
C'est le segment des ordinateurs de bureau qui sera doté du plus grand die avec le nouveau socket LGA1700. Il se compose de maximum 8 P-cores et 8 E-cores. Cependant, l'iGPU de la version de bureau est le plus petit avec 32 unités d'exécution (EU). Il peut cependant être cadencé beaucoup plus haut sur les processeurs de bureau grâce à un meilleur refroidissement, ce qui devrait compenser le nombre inférieur d'unités d'exécution. En outre, la puce intègre également un complexe 16x PCIe Gen 5 et 4X PCIe Gen 4. La DDR5 est bien entendu indispensable sur la version bureau. Toutes les puces seraient cependant rétrocompatibles avec la DDR4. Ces processeurs fourniront jusqu'à 125 watts de puissance.
Un die légèrement plus petit pour la gamme de puissance de 28 à 45 watts disposerait, quant à lui, de maximum 6 cœurs hautes performances et 8 cœurs basse consommation. La DDR5 et la LPDDR5 sont prises en charge pour l'interface mémoire. Le PCIe Gen 5 offre moins de lignes, mais l'iGPU dispose de 96 unités d'exécution.
Le plus petit die, avec une gamme de puissance de 7 à 28 watts, est destiné aux appareils ultraportables. Il compte au maximum 2 P-cores et 8 E-cores. L'iGPU est également prévu avec 96 unités d'exécution et supporte la DDR5 ainsi que la LPDDR5. Mais ils ne sont compatibles qu'avec le PCIe Gen 4.
Source : Intel
Toutes les variantes d'Alder Lake sont fabriquées selon le processus Intel 7 et sont compatibles avec Thunderbolt 4. La sortie des variantes pour ordinateurs de bureau est prévue pour octobre 2021, celle des variantes mobiles probablement au début de 2022.
Le commandeur : Thread Director
En raison des deux types de cœur différents, les processeurs Alder Lake ont une architecture d'instructions (ISA) plus complexe que les processeurs à cœur Intel précédents. Les E-cores ne disposent pas d'autant de commandes et des capacités matérielles des P-cores. Les deux types de cœur ont une largeur de bande différente en termes de puissance par watt. Ils sont conçus pour des charges de travail différentes et il est important de ne pas envoyer la mauvaise tâche au mauvais cœur. Cela peut nuire aux performances ou même faire planter le système en raison d'une instruction incorrecte. Il faut donc un système pour gérer tout ça. Comme une implémentation au niveau du système d'exploitation n'est pas suffisante, Intel a créé Thread Director.
Source : Intel
En termes simples, le Thread Director est une couche d'abstraction matérielle (HAL) spécialisée. Il interagit d'une part avec le système d'exploitation et les logiciels, et d'autre part avec les deux cœurs de l'unité centrale. La tâche consiste à répartir les charges de travail entre les P- et E-Cores. Cependant, en raison de la complexité des cœurs et de leur interaction, Intel a abandonné AVX-512. En outre, le géant des puces recommande Windows 11 pour une utilisation optimale des deux types de cœur.
Que donne l'alliance des deux cœurs ?
Les cœurs P des processeurs Alder Lake S géreraient 19 % d'instructions par cycle (IPC) de plus que les processeurs Rocket Lake actuels. Cependant, les nombreux IPC ne suffisent pas à Intel pour rattraper AMD et son fleuron à 16 cœurs, le Ryzen 9 5950X. Par conséquent, on suppose que les P-cores tournent à plus de 5,3 GHz.
Selon Intel, l'augmentation du nombre d'instructions par cycle est due au fait que les P-cores sont plus larges, plus profonds et plus intelligents. Chaque cœur x86 contient trois composants : front-end, phase d'exécution et phase de chargement/stockage. Le front-end est plus performant, notamment parce que le translation buffer (TLB) est deux fois plus gros que dans Rocket Lake. La phase d'exécution va plus loin, entre autres parce que deux ports d'exécution supplémentaires sont ajoutés. Il en va de même pour la phase de chargement/stockage avec plus de cache L2.
Cependant, les 8 cœurs P d'Alder Lake-S sont encore trop faibles pour tenir tête à AMD et au Ryzen 9 5950X. Intel veut éradiquer ce problème avec ses E-cores basse consommation tout sauf lents. Les E-cores d'Alder Lake-S offriraient 40 % de performances supplémentaires pour une consommation d'énergie comparable à ceux de l'architecture Skylake (Core i-6000) introduite en 2015.
La combinaison des P-cores, très performants et dotés d'un meilleur IPC, et des E-cores, efficaces mais toujours puissants, doit permettre de combler le retard d'Intel sur AMD.
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