معرفی معماری E-core و P-core اینتل مختص پردازنده‌های Alder Lake
تبلیغات
اینتل از تغییرات جدیدی در معماری پردازنده‌های خود خبر داد. تازه‌های اینتل شامل دو معماری جدید برای هسته‌های پردازنده‌های x86 است که یکی Performance-core یا P-core و دیگری Efficient-core یا E-core نام گرفته است. لذا E-core و P-core به معماری جدید هسته‌های پردازنده اشاره دارند.
هسته‌های جدید در پردازنده‌های خانواده Alder Lake پیاده‌سازی خواهندشد؛ پردازنده‌های Alder Lake از فناوری جدیدی بهره می‌برند که اجازه می‌دهد سیستم‌عامل بعدی مایکروسافت یعنی ویندوز 11 بتواند به شکل موثرتری از این سی‌پی‌یوها بهره ببرد.
در معماری جدید، همچون گذشته، تراکم اجزای منطقی تراشه افزایش یافته است. این‌‌دو هسته جدید هر کدام نقش متفاوتی دارند اما در ترکیب با هم به‌کار گرفته می‌شوند؛ یعنی درست برعکس معماری big.LITTLE شرکت آرم، مجموعه دستورهایی که اجرا می‌کنند متفاوت و اختصاصی نیست.
معماری big.LITTLE شرکت آرم با هدف کاهش مصرف باتری طراحی شده بود. در تراشه‌های آرم که عمدتا برای گوشی‌ها و تجهیزات کم‌مصرف طراحی می‌شوند، کارهایی که اولویت‌شان کمتر است به هسته‌های کم‌مصرف‌تر اما محاسبات سنگین‌تر به هسته‌های قوی‌تر سپرده می‌شود.
اما اینتل می‌گوید، در پردازنده‌های Alder Lake همه هسته‌ها پردازش انبوهی از رشته‌‌ها (thread) را به‌عهده می‌گیرند تا بازده پردازنده افزایش یابد. (توضیح: هر رشته یا thread، کوچک‌ترین جزء از یک برنامه است که برای پردازش به پردازنده سپرده می‌شود.)
هسته‌های Efficient یا E-core هر بار فقط یک رشته را پردازش می‌کنند اما هسته‌های Performance یا P-core می‌توانند همزمان پردازش چندرشته را به‌عهده بگیرند.
بسیاری از نوآوری‌های صورت گرفته در هر دو معماری یاد شده، بر تسریع اجرای دستورها متمرکز بوده است. هسته‌های جدید در هر چرخه یا اصطلاحا سیکل، دستورهای بیشتری را رمزگشایی می‌کنند و دستورهایی را که مرتبا استفاده می‌شوند، دم دست نگه می‌دارند تا سریع‌تر به آن‌ها دسترسی یابند و بهتر پیش‌بینی کنند که در نوبت بعد، کدام دستورها پردازش خواهند شد.
با این تمهیدات و نیز با به‌کارگیری برخی فناوری‌های دیگر، بازده هر هسته جدید هنگام اجرای یک رشته، در مقایسه با یک هسته SkyLake (نسل فعلی هسته‌های اینتل) 40 درصد افزایش می‌یابد. اگر تعداد هسته‌ها به چهار عدد افزایش یابد، چهار هسته جدید E-core چهار رشته را 80 درصد پربازده‌تر از چهار هسته SkyLake پردازش می‌کنند.
معماری جدید P-core با هدف بهبود پردازش موازی و در عین حال، کاهش تاخیر (latency) طراحی شده است. لذا آزمایش‌ها و مقایسه آن با هسته Cypress Cove نشان می‌دهد که وقتی سرعت کلاک هر دو هسته 3.3 گیگاهرتز تنظیم شده باشد، هسته P-core به‌طور متوسط 19 درصد بازده بیشتری دارد.
پردازنده‌های Alder Lake و هسته‌های جدید آن موسوم به P-core و E-core با سه نوع پیکربندی عرضه خواهن دشد:
- نسخه سامانه‌برتراشه (SoC) مختص رایانه‌های شخصی با حداکثر هشت هسته P-core و هشت هسته E-core و قابلیت اجرای همزمان 24 رشته، با حداکثر 30 مگابایت حافظه پنهان (حافظه کش)؛ در ساخت این پردازنده‌ها از فناوری Intel 7 استفاده شده است.
- نسخه موبایل با حداکثر شش هسته P-core و هشت هسته E-core
- نسخه بسیار کوچک یا فوق‌سیار با دو هسته P-core و هشت هسته E-core و مصرف 9 وات تا 125 وات
برای اینکه هسته‌های جدید در ترکیب با هم به بهترین شکل عمل کنند، وظایف طوری باید به هر یک از آن‌ها اختصاص یابد که پردازنده مرکزی (سی‌پی‌یو) در هر شرایطی بازده حداکثری داشته باشد. سیستم‌عامل‌ها بخشی موسوم به هسته زمان‌سنج رشته (thread scheduler kernel) دارند که کارش تعیین زمان اجرای رشته‌‌ها است. تصمیمات زمان‌سنج رشته بر بازده سامانه و مصرف برق تاثیر بسیاری دارد. اما زمان‌سنج رشته در سیستم‌عامل‌های فعلی معمولا درباره وضعیت هسته‌های پردازنده اطلاعات اندکی دارد و عملکردش ساده است؛ مثلا بررسی می‌کند که آیا آن‌چه در دست اجراست، در پیش‌زمینه سیستم‌عامل در حال اجراست (مثل بازی رایانه‌ای) یا در پس‌زمینه آن (مثل برنامه‌ای که دریافت ایمیل‌های جدید را بررسی می‌کند).
لذا اینتل و مایکروسافت کوشیدند با همکاری یکدیگر نوعی زمان‌سنج سخت‌افزارمحور طراحی کنند تا سیستم‌عامل بعدی مایکروسافت یعنی ویندوز 11 زمان اجرای دستورها را با دقت و پویایی بیشتری کنترل کند. حاصل کار، Intel Thread Director نام گرفت. این زمان‌سنج سخت‌افزارمحور، دستورهای هر رشته و وضعیت هر هسته را در مقیاس نانوثانیه پایش می‌کند و حین اجرای برنامه‌ها، نتیجه را به سیستم‌عامل اطلاع می‌دهد و باتوجه به محدودیت دما و برق پردازنده، سیستم‌عامل را راهنمایی می‌کند که کدام رشته‌‌ها را برای اجرا به پردازنده بفرستد.
