Haswell: новое слово Intel

Haswell: новое слово Intel

Чипы нового поколения от Intel при высокой производительности потребляют очень мало электроэнергии. Это стало возможным благодаря совершенствованию подхода «что не используется, подлежит отключению».

Чипы нового поколения от Intel при высокой производительности потребляют очень мало электроэнергии. Это стало возможным благодаря совершенствованию подхода «что не используется, подлежит отключению».CHIP расскажет о процессорах Intel Core четвертого поколения CHIP расскажет о процессорах Intel Core четвертого поколения Мобильные компьютеры нуждаются в процессорах, которые лишь при необходимости выдают максимальную производительность, а при простое отключаются. Ведь никто из нас не хочет заряжать свой ноутбук или планшет каждые два часа. До настоящего момента чипы Intel Core i не были в этом сильны: решения на базе микроархитектур Sandy Bridge и Ivy Bridge работают очень быстро, однако они предоставляют ограниченные возможности по управлению энергопотреблением. Данную ситуацию исправят CPU следующего поколения — чипы на базе микроархитектуры Haswell. Новые процессоры, прежде всего, будут потреблять меньше электроэнергии: цель инженеров Intel — TDP на уровне 8–10 Вт. Таким образом, Haswell приблизится к наиболее экономичным планшетным чипам (с TDP от 3 до 5 Вт), и это при значительно более высокой производительности.

Новые режимы работы

Благодаря новым режимам энергосбережения процессор на базе микроархитектуры Haswell способен очень быстро включаться и выключаться как полностью, так и на уровне вычислительных блоков. Энергосберегающие режимы используются уже довольно продолжительное время: промышленный стандарт Advanced Configuration and Power Interface (ACPI) устанавливает для системы и процессора различные состояния сна (S-State и C-State) — начиная с S0, в котором все компоненты компьютера включены и активны, и заканчивая S6, при котором все они переходят в состояние сна. При повседневном использовании актуален прежде всего вариант S3 — режим ожидания, при котором процессор практически полностью отключается, а текущее состояние системы сохраняется в оперативной памяти (Suspend to RAM). Для CPU стандарт ACPI предусматривает спектр состояний от C0 (все компоненты включены) до C6, в котором кеш-память (первого и второго уровня) освобождается от данных и отключается, а текущее состояние ядра сохраняется в оперативной памяти. В конечном счете отключается и само ядро.

Проблема перехода из S0 в S3 в привычном для процессоров Intel предыдущего поколения виде заключается в том, что он длится слишком долго (до секунды). Поэтому в данном случае частые переключения компонентов в режим ожидания нецелесообразны. Ведь компьютер должен быть способен мгновенно приступить к выполнению задач с максимальной производительностью. В Haswell компанией Intel были предусмотрены дополнительные состояния энергосбережения, которые представлены в виде аббревиатуры S0ix. S0 указывает на то, что различные системные компоненты находятся в скрытом активном состоянии, а «х» — это глубина состояния сна. Переключение между различными режимами системы (S-State) длится всего несколько миллисекунд, поэтому может осуществляться намного чаще. В повседневной работе Haswell редко будет находиться в состоянии S0: вероятнее всего, процессор будет переключаться между S0i1 и S0i3. Так, в состоянии S0i1 различные системные компоненты не отключаются, а переводятся в режим ожидания, при котором оперативная память в случайном порядке обновляет свое активное содержимое, текущее состояние транзисторов графического чипа и видеоплаты замораживается и прекращается подача электроэнергии на неиспользуемые транзисторы.

БЫСТРАЯ СМЕНА РЕЖИМА ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ До настоящего момента все процессоры Intel поддерживали только два состояния — S0 (включен) и S3 (выключен), а переход из одного в другое длился довольно долго. В Haswell используются новые состояния энергопотребления — S0ix, которые позволяют чаще и быстрее активировать необходимые вычислительные блоки, переводить их в режим ожидания или полностью отключать. БЫСТРАЯ СМЕНА РЕЖИМА ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ До настоящего момента все процессоры Intel поддерживали только два состояния — S0 (включен) и S3 (выключен), а переход из одного в другое длился довольно долго. В Haswell используются новые состояния энергопотребления — S0ix, которые позволяют чаще и быстрее активировать необходимые вычислительные блоки, переводить их в режим ожидания или полностью отключать.

БОЛЬШЕ КОМПОНЕНТОВ В РЕЖИМЕ ОЖИДАНИЯ В повседневной работе процессор Intel Haswell, как правило, находится в состоянии S0i1 или S0i3, когда пользователь проявляет невысокую активность. Переход из S0i1 в состояние полной активности занимает лишь доли секунды, так как компоненты не полностью отключены, а находятся в режиме ожидания. То, насколько активен при этом процессор, зависит от состояния энергопотребления (C-State, см. ниже), в котором он пребывает. БОЛЬШЕ КОМПОНЕНТОВ В РЕЖИМЕ ОЖИДАНИЯ В повседневной работе процессор Intel Haswell, как правило, находится в состоянии S0i1 или S0i3, когда пользователь проявляет невысокую активность. Переход из S0i1 в состояние полной активности занимает лишь доли секунды, так как компоненты не полностью отключены, а находятся в режиме ожидания. То, насколько активен при этом процессор, зависит от состояния энергопотребления (C-State, см. ниже), в котором он пребывает.

Высокая энергоэффективность

В дополнение к режимам S0ix процессор Haswell получил новые состояния энергопотребления (C7–С10), которые снижают расход энергии CPU до ничтожно малой доли. Они учитывают структуру современных многоядерных процессоров, в которых кеш-память последнего уровня (LLC) и системный агент составляют большую часть поверхности процессора. LLC служит в качестве промежуточной памяти, к которой получают доступ все ядра и графический адаптер, а системный агент выполняет функцию интерфейса между чипом и системой. В состоянии C7 процессор помимо ядер может отключать и LLC, если в ней отсутствуют данные. В противном случае LLC и системный агент переводятся в режим ожидания. Состояния энергопотребления C8, C7 и C10 поддерживаются мобильными версиями процессора Haswell ULT для ультрабуков и, предположительно, планшетов под управлением Windows 8. Здесь данные из LLC удаляются, после чего кеш-память и системный агент отключаются, а напряжение снижается практически до нуля.

ОТКЛЮЧЕНИЕ ВСЕХ МОДУЛЕЙ ПРОЦЕССОРА До настоящего момента CPU поддерживали режимы энергосбережения от C0 (активны все ядра) до C6 (все отключено). В Haswell появились дополнительные состояния С7–С10, которые позволяют отключать кеш-память последнего уровня (LLC) и системный агент (управляет компонентами процессора). Благодаря этому потребление энергии в режиме ожидания сокращается в несколько раз. ОТКЛЮЧЕНИЕ ВСЕХ МОДУЛЕЙ ПРОЦЕССОРА До настоящего момента CPU поддерживали режимы энергосбережения от C0 (активны все ядра) до C6 (все отключено). В Haswell появились дополнительные состояния С7–С10, которые позволяют отключать кеш-память последнего уровня (LLC) и системный агент (управляет компонентами процессора). Благодаря этому потребление энергии в режиме ожидания сокращается в несколько раз.

Теги intel