Broadwell или skylake?

Skylake

Skylake
Центральный процессор
Производство 2015
Разработчик Интел
Технология производства 14 нм
Наборы инструкций x86-64,
MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3, SSE4, SSE4.1, SSE4.2,
AVX, AVX2, FMA3,
VT-x, VT-d, AES-NI, CLMUL, TXT, TSX,
Микроархитектура Skylake x86
Маркировка 80662
Число ядер до 4
L1-кэш 64 КиБ
L2-кэш 256 КиБ
L3-кэш 8192 КиБ
Встроенный графический процессор Intel HD Graphics
Разъёмы
  • LGA 1151
  • BGA 1356
  • BGA 1515
  • BGA 1440
← Broadwell Kaby Lake →

Skylake — кодовое название шестого поколения микроархитектуры центральных процессоров Intel Core, которая является четвёртым значительным изменением микроархитектуры Core согласно стратегии разработки микропроцессоров «Тик-так» компании Intel вслед за «тиком» Broadwell без изменения технологического процесса 14 нм.

Будут представлены следующие серии чипов:

  • Skylake-S (LGA 1151) — для настольных ПК;
  • Skylake-U (BGA 1356) — для мобильных устройств (ультрабуки, тонкие и лёгкие ноутбуки);
  • Skylake-H (BGA 1440) — высокопроизводительные лэптопы;
  • Skylake-Y (BGA 1515) — безвентиляторные устройства, планшеты и гибридные гаджеты.

Первые процессоры архитектуры Skylake Core i7-6700K и Core i5-6600K были выпущены в августе 2015 года вместе с сопутствующим выпуском чипсета Z170. Между 30 августа и 5 сентября 2015 года Intel выпустили чипы Core i7-6700/6700T, Core i5-6600, 6500, 6400, 6600T, 6500T и 6400T с системной логикой H170 и B150. Чипсет H110 запланирован к выпуску на период между 27 сентября и 3 октября 2015 года, а логика Q170 и Q150 запланирована на октябрь или ноябрь 2015 года.

Выпуск процессоров Skylake для ноутбуков был запланирован на октябрь 2015 года.

Младшие версии настольных и мобильных систем получат корпус BGA. Старшие, высокопроизводительные процессоры перейдут на новый процессорный разъём LGA 1151 с набором логики Z170/H170/B150/Q150/Q170.

В сентябре 2015 года Intel официально представила процессоры семейства Skylake. 46 моделей, не считая 2 уже выпущенных Skylake-K, будут применяться в компьютерных устройствах.

Особенности архитектуры

Выпуску процессоров микроархитектуры Skylake будет сопутствовать выпуск южного моста PCH.

Решение будет выпускаться в корпусе с габаритами 23 на 23 миллиметра, но c уменьшенными размерами контактов BGA и расстоянием между ними относительно PCH семейства чипсетов Lynx Point и Wildcat Point.

Сравнение корпусов платформ Skylake и Haswell
Атрибут Haswell PCH Skylake PCH
Тип корпуса FCBGA FCBGA
Размер корпуса (мм) 23×23 23×23
Минимальный шаг ячейки (мм) 0,65 0,5
Максимальная Z-высота (мм) 1,5 <1,5
PCB 4-6L Type 3 4-6L Type 3
Размер PCB (мил) 10×13,5, овал 6×10, овал

Особенности архитектуры:

  • 14-нм технологический процесс;
  • Конструктивное исполнение LGA 1151;
  • Поддержка памяти DDR3L и DDR4 SDRAM; (неофициально процессоры Skylake могут работать и с обычной DDR3 памятью, но нужно понимать, что напряжение выше 1,35 В может оказаться губительным для встроенного контроллера памяти процессора)
  • Поддержка технологии Thunderbolt 3.0 (Alpine Ridge);
  • IGP девятого поколения от HD Graphics 510ULT с 12 EU до Iris Pro Graphics 580 с 72 исполнительными устройствами, встроенным eDRAM-буфером ёмкостью 128 Мбайт, с суммарной пиковой производительностью до 1152 гигафлопс и поддержкой программных API DirectX 12, OpenGL 4.4 и OpenCL 2.0;
  • Поддержка 512-битных векторных инструкций AVX 3.2 (в серверных процессорах), MPX (Memory Protection Extensions) и ADX (Multi-Precision Add-Carry Instruction Extensions);
  • Поддержка SATA Express;
  • Новая шина — DMI 3.0 с пропускной способностью до 3,9 Гбайт/с в каждую сторону.
  • Встроенный процессор обработки изображений – ISP (Image Signal Processing), обладающий встроенным интерфейсом CSI (Camera Sensor Interface) с поддержкой до четырех внешних цифровых камер/сенсоров с разрешением до 13 Мп.

Процессоры

Настольные процессоры

5 августа 2014 года Intel представила первые настольные процессоры Skylake-S.

Ядра (потоки) Серия и модель Частота ЦП TDP GPU Частота ГП Кэш L3 Сокет Дата выхода Цена
Штатная Макс. Штатная Макс.
18 (36) Core i9 7980XE 2,6 ГГц 4,2 ГГц 165 Вт н/д 1,375 МБ
на ядро
LGA 2066 25 сентября 2017 $1999
16 (32) 7960X 2,8 ГГц 4,2 ГГц $1699
14 (28) 7940X 3,1 ГГц 4,3 ГГц $1399
12 (24) 7920X 2,9 ГГц 4,3 ГГц 140 Вт 28 августа 2017 $1189
10 (20) 7900X 3,3 ГГц 4,3 ГГц 19 июня 2017 $999
8 (16) Core i7 7820X 3,6 ГГц 4,3 ГГц $599
6 (12) 7800X 3,5 ГГц 4,0 ГГц $389
4 (8) 6700K 4,0 ГГц 4,2 ГГц 91 Вт HD 530 350 МГц 1150 МГц 8 МБ LGA 1151 5 августа 2015 $339
6785R 3,3 ГГц 3,9 ГГц 65 Вт Iris Pro 580 BGA1440 3 мая 2016 $370
6700 3,4 ГГц 4,0 ГГц 65 Вт HD 530 LGA 1151 1 сентября 2015 $303
6700T 2,8 ГГц 3,6 ГГц 35 Вт 8 МБ 1 сентября 2015 $303
4 (4) Core i5 6600K 3,5 ГГц 3,9 ГГц 91 Вт 6 МБ 5 августа 2015 $242
6685R 3,2 ГГц 3,8 ГГц 65 Вт Iris Pro 580 BGA1440 3 мая 2016 $228
6600 3,3 ГГц 3,9 ГГц HD 530 LGA 1151 1 сентября 2015 $213
6585R 2,8 ГГц 3,6 ГГц Iris Pro 580 1100 МГц BGA1440 3 мая 2016 $255
6500 3,2 ГГц 3,6 ГГц HD 530 1050 МГц LGA 1151 1 сентября 2015 $192
6600T 2,7 ГГц 3,5 ГГц 35 Вт 1100 МГц 3 квартал 2015 $213
6500T 2,5 ГГц 3,1 ГГц $192
6402P 2.8 ГГц 3,4 ГГц 65 Вт HD 510 950 МГц 27 декабря 2017 $182
6400T 2,2 ГГц 2,8 ГГц 35 Вт HD 530 3 квартал 2015
6400 2.7 ГГц 3,3 ГГц 65 Вт 5 августа 2015
2 (4) Core i3 6320 3,9 ГГц N/A 51 Вт 1150 МГц 4 МБ 3 квартал 2015 $149
6300 3,8 ГГц $138
6100 3,7 ГГц 1050 МГц 3 МБ октябрь 2015 $117
6300T 3,3 ГГц 35 Вт 950 МГц 4 МБ $138
6100T 3,2 ГГц 3 МБ $117
6098P 3,6 ГГц 54 Вт HD 510 1050 МГц $117
2 (2) Pentium G4520 3,6 ГГц 51 Вт HD 530 $86
G4500 3,5 ГГц $75
G4500T 3,5 ГГц 35 Вт 950 МГц 3 квартал 2015
G4400 3,3 ГГц 54 Вт HD 510 1000 МГц октябрь 2015 $64
G4400T 3,0 ГГц 35 Вт 950 МГц 3 квартал 2015
G4400TE 2,4 ГГц 4 квартал 2015 $70
Celeron G3920 2,9 ГГц 51 Вт 2 МБ $52
G3900 2,8 ГГц $42
G3900TE 2,3 ГГц 35 Вт
G3900T 2,6 ГГц н/д

Мобильные процессоры

Ядра
(потоки)
Серия и модель Частота ЦП Графика GPU Clock Rate Кэш L3 Макс. кол-во
линий PCIe
TDP Дата
выпуска
Цена
Штатная Макс. Штатная Макс.
4 (8) Core i7 6920HQ 2,9 ГГц 3,8 ГГц HD 530 350 МГц 1050 МГц 8 МБ 16 45 Вт 1 сентября 2015 $568
6820HQ 2,7 ГГц 3,6 ГГц $378
6820HK
6700HQ 2,6 ГГц 3,5 ГГц 6 МБ
2 (4) 6650U 2,2 ГГц 3,4 ГГц Iris 540 300 МГц 4 МБ 12 15 Вт TBD $415
6600U 2,6 ГГц HD 520 1 сентября 2015 $393
6567U 3,3 ГГц 3,6 ГГц Iris 550 1100 МГц 28 Вт TBD TBD
6560U 2,2 ГГц 3,2 ГГц Iris 540 1050 МГц 15 Вт
6500U 2,5 ГГц 3,1 ГГц HD 520 1 сентября 2015 $393
4 (4) Core i5 6440HQ 2,6 ГГц 3,5 ГГц HD 530 350 МГц 950 МГц 6 МБ 16 45 Вт $250
2 (4) 6360U 2,0 ГГц 3,1 ГГц Iris 540 300 МГц 1000 МГц 4 МБ 12 15 Вт TBD $304
4 (4) 6300HQ 2,3 ГГц 3,2 ГГц HD 530 350 МГц 950 МГц 6 МБ 16 45 Вт 1 сентября 2015 $250
2 (4) 6300U 2,4 ГГц 3,0 ГГц HD 520 300 МГц 1000 МГц 3 МБ 12 15 Вт $281
6287U 3,1 ГГц 3,5 ГГц Iris 550 1100 МГц 4 МБ 28 Вт TBD TBD
6267U 2,9 ГГц 3,3 ГГц 1050 МГц
6260U 1,8 ГГц 2,9 ГГц Iris 540 950 МГц 15 Вт TBD $304
6200U 2,3 ГГц 2,8 ГГц HD 520 1000 МГц 3 МБ 1 сентября 2015 $281
Core i3 6167U 2,7 ГГц 2,7 ГГц Iris 550 28 Вт TBD TBD
6100H HD 530 350 МГц 900 МГц 35 Вт 1 сентября 2015 $65
6100U 2,3 ГГц 2,3 ГГц HD 520 300 МГц 1000 МГц 15 Вт $59
Core m7 6Y75 1,2 ГГц 3,1 ГГц HD 515 4 МБ 10 4,5 Вт $393
Core m5 6Y57 1,1 ГГц 2,8 ГГц 900 МГц $281
6Y54 2,7 ГГц
Core m3 6Y30 0,9 ГГц 2,2 ГГц 850 МГц
Pentium 4405Y 1,5 ГГц 1,5 ГГц HD 510 800 МГц 2 МБ 6 Вт TBD $161

Серверные процессоры

Skylake E3-12xx и E3 15xx v5 SKUs

Ядра
(потоки)
Серия и модель GPU Частота Кэш
L3
Кэш
L4
TDP Дата
выпуска
Цена Материнская плата
ЦП Графика Сокет Интерфейс Память
Normal Турбо Normal Турбо
4 (8) Xeon E3 v5 1280v5 н/д 3.7 ГГц 4.0 ГГц н/д 8 Мб н/д 80 Вт Q4 15 $612 LGA
1151
DMI 3
PCIe 3.0
DDR4
2133/1866
или
DDR3L
1333/1600
с ECC
1275v5 HD (P530) 3.6 ГГц 350 МГц 1.15 ГГц $339
1270v5 н/д 3.6 ГГц н/д $328
1260Lv5 2.9 ГГц 3.9 ГГц 45 Вт $294
1245v5 HD (P530) 3.5 ГГц 350 МГц 1.15 ГГц 80 Вт $284
1240v5 н/д 3.5 ГГц н/д $272
1240Lv5 2.1 ГГц 3.2 ГГц 25 Вт $278
1230v5 3.4 ГГц 3.8 ГГц 80 Вт $250
4 (4) 1235Lv5 HD (P530) 2.0 ГГц 3.0 ГГц 350 МГц 1.15 ГГц 25 Вт $250
1225v5 3.3 ГГц 3.7 ГГц 80 Вт $213
1220v5 н/д 3.0 ГГц 3.5 ГГц н/д $193
4 (8) 1575Mv5 Iris Pro 580 3.0 ГГц 3.9 ГГц 350 МГц 1.1 ГГц 128 Мб 45 Вт Q1 16 $1207 BGA
1440
DDR4-2133
LPDDR3-1866
DDR3L-1600
с ECC
1545Mv5 2.9 ГГц 3.8 ГГц 1.05 ГГц $679
1535Mv5 HD (P530) 2.9 ГГц 3.8 ГГц н/д Q3 15 $623
1505Mv5 2.8 ГГц 3.7 ГГц $434
1505Lv5 2.0 ГГц 2.8 ГГц 1.0 ГГц 25 Вт Q4 15 $433

Примечания

  1. Intel presentation on May,2011.
  2. 1 2 3 4 Sorin Nita at Softpedia.
  3. 1 2 X-bit labs.
  4. 1 2 Jon Worrel. Intel to introduce DDR4 memory with Haswell-EX server platform.
  5. Charlie Demerjian at SemiAccurate.
  6. 1 2 3 4 5 Overclockers.ru.
  7. Intel раскрывает полный ассортимент процессоров Skylake
  8. Платформа Intel Skylake: прирост графической производительности на 50 %
  9. Intel Skylake дебютируют в начале августа
  10. Процессоры Intel Skylake для ноутбуков выйдут в октябре
  11. The Intel Skylake Mobile and Desktop Launch, with Architecture Analysis
  12. Intel 14nm Skylake-S ES-1 Sample Pictured – Disappointing 2.4/2.9 Ghz Turbo Clock Speed (англ.), wccftech (October 20, 2014). Проверено 9 января 2015.
  13. Ferra.ru — IFA 2015: Intel представила линейку процессоров Skylake
  14. 1 2 VR-Zone.
  15. 1 2 3 4 Intels 14-Nanometer-CPUs.
  16. 1 2 Разблокированный настольный процессор Skylake выйдет в третьем квартале. МИР NVIDIA (4 февраля 2015). Проверено 5 февраля 2015.
  17. Использование стандартной памяти DDR3 может повредить процессорам Skylake. Проверено 19 сентября 2016.
  18. 1 2 Intel Skylake: процессорная архитектура революционного масштаба. Русский Tom’s Hardware Guide (24.09.2015).
  19. 1 2 Сергей Плотников. Все о Skylake. Часть 1: обзор архитектуры и платформы в целом. Ферра.Ру (19.08.2015).
  20. Intel ‘Skylake’ processors for PCs will not support AVX-512 instructions | KitGuru
  21. Алексей Степин. Intel уже поставляет опытные образцы Skylake. 3DNews (16.10.2014). Проверено 21 октября 2014.
  22. Intel Debuts its 6th Generation Core Processor Family and Z170 Express Chipset
  23. https://communities.intel.com/thread/96157?start=15&tstart=0 «Intel has identified an issue that potentially affects the 6th Gen Intel® Core™ family of products. This issue only occurs under certain complex workload conditions, like those that may be encountered when running applications like Prime95. In those cases, the processor may hang or cause unpredictable system behavior.»
  24. Intel Skylake bug causes PCs to freeze during complex workloads | Ars Technica
  25. https://communities.intel.com/thread/96157?start=15&tstart=0 «As part of Intel’s regular communication process, the next specification update is targeted for publication by end of this month. This update will include information on this issue.»

Ссылки

  • Mark Bohr, Kaizad Mistry. Intel’s Revolutionary 22 nm Transistor Technology (англ.). Intel (May 2011). Проверено 3 июля 2013. Архивировано 6 июля 2013 года.
  • Intel не станет превращать процессоры Skylake в однокристальные системы. Overclockers (2 июля 2013). Проверено 3 июля 2013. Архивировано 6 июля 2013 года.
  • Anton Shilov. Intel to Start DDR4 Usage with Server Platforms in 2014 (англ.). X-bit labs (4 April 2012). Проверено 3 июля 2013. Архивировано 6 июля 2013 года.
  • John Worrel. Intel to introduce DDR4 memory with Haswell-EX server platform (англ.). Fudzilla (4 April 2012). Проверено 3 июля 2013. Архивировано 6 июля 2013 года.
  • Charlie Demerjian. After Intel’s Haswell comes Broadwell, Sk…… (англ.). SemiAccurate (31 May 2011). Проверено 3 июля 2013. Архивировано 6 июля 2013 года.
  • Sorin Nita. Intel’s 2015 and 2016 CPUs Are Skylake and Skymont (англ.). Softpedia (30 November 2011). Проверено 3 июля 2013. Архивировано 6 июля 2013 года.
  • Uli Hahn. Skylake: Intels 14-Nanometer-CPUs kommen mit PCI-Express 4, DDR4 und SATA-Express (нем.). PC Games Hardware (1. Juli 2013). Проверено 3 июля 2013. Архивировано 6 июля 2013 года.
  • Tony Chiu. 仍然保持獨立 PCH 設計,2015 年 Skylake 平台將不會全面導入 SoC 設計 (кит.). VR-Zone (2 июля 2013). Проверено 3 июля 2013. Архивировано 6 июля 2013 года.
  • Intel сохранит сменные процессоры. nvworld (20 ноября 2013).
Больше не
производятся
Разрядность 4 бита:
Разрядность 8 бит:
Разрядность 16 бит (архитектура x86-16):
Разрядность 32 бита (архитектура iAPX 432):
Разрядность 32 бита (архитектура x86-32/IA-32):
Разрядность 32 бита (архитектура RISC):
Разрядность 64 бита (архитектура x86-64/EM64T):
Разрядность 64 бита (архитектура IA-64):
Актуальные
Разрядность 32 бита (архитектура x86-32/IA-32):
Разрядность 64 бита (архитектура x86-64):
Списки
P5
  • 800 нм: P5
  • 600 нм: P54C
  • 350 нм: P54CS
  • P55C
  • 250 нм: Tillamook
P6
  • 500 нм: P6
  • 350 нм: Klamath
  • 250 нм: Mendocino
  • Dixon
  • Tonga
  • Covington
  • Deschutes
  • Katmai
  • Drake
  • Tanner
  • 180 нм: Coppermine
  • Coppermine T
  • Cascades
  • 130 нм: Tualatin
  • Banias
  • 90 нм: Dothan
  • Stealey
  • 65 нм: Tolapai
  • Yonah
  • Sossaman
NetBurst
  • 180 нм: Willamette
  • Foster
  • 130 нм: Northwood
  • Gallatin
  • Prestonia
  • 90 нм: Tejas и Jayhawk
  • Prescott
  • Smithfield
  • Nocona
  • Irwindale
  • Cranford
  • Potomac
  • Paxville
  • 65 нм: Cedar Mill
  • Presler
  • Dempsey
  • Tulsa
Core
Nehalem
  • 45 нм: Clarksfield
  • Lynnfield
  • Jasper Forest
  • Bloomfield
  • Gainestown (Nehalem-EP)
  • Beckton (Nehalem-EX)
  • 32 нм (Westmere): Arrandale
  • Clarkdale
  • Gulftown (Westmere-EP)
Bridge
  • 32 нм: Sandy Bridge
  • 22 нм: Ivy Bridge
Haswell
  • 22 нм: Haswell
  • 14 нм: Broadwell
Skylake
  • 14 нм: Skylake
  • Kaby Lake
  • Coffee Lake
  • Whiskey Lake
  • 10 нм: Cannon Lake
Icelake
  • 10 нм: Icelake
  • Tigerlake
Bonnell
  • 45 нм: Silverthorne
  • Diamondville
  • Pineview
  • Lincroft
  • 32 нм: Saltwell
  • 22 нм: Silvermont
  • 14 нм: Airmont
  • Goldmont
Отменённые

ПРОЦЕССОРЫ

Редакция THG, 24 сентября 2015

Обзор Intel Skylake | Введение

Шестое поколение многоядерных процессоров Intel Core с рабочим названием Skylake с полным на то правом можно назвать одним из наиболее масштабируемых и революционных за всю историю архитектуры Core. В этом заявлении нет ни малейшего преувеличения. Так, масштабируемость подтверждает ассортимент из почти 50 наименований Xeon, Core i3/5/7, Core M3/5/7, Pentium и Celeron с впечатляющим разбросом характеристик: от крохотных (20 х 16,5 мм) чипов в компактной корпусировке BGA1515 с TDP 4,5 Вт до мощных разблокированных десктопных LGA1151 процессоров вроде Core i7-6700K с габаритами 37,5 x 37,5 мм и TDP порядка 91 Вт. То есть, 20-кратная масштабируемость по энергопотреблению и 4-кратная по размерам чипа.

Кроме того, процессоры с архитектурой Skylake, выпускаемые с соблюдением норм 14-нм техпроцесса Intel, появятся быстро, и сразу практически для всех сегментов вычислительной техники – от мобильных устройств до серверов. Это гораздо энергичнее, нежели 22-нм чипы Haswell двухлетней давности, и гораздо масштабнее чем предыдущее поколение с рабочим названием Broadwell, когда, почти «в обход» десктопных платформ, основной упор был сделан на чипы для ноутбуков и планшетов.

Что касается тезиса о революционности, он подтверждается действительно существенным изменением схемотехники и производительности большинства ключевых элементов архитектуры, таких как DDR4/DDR3L, eDRAM, графика HD Intel Graphics 5xx, Iris/Iris Pro и многое другое, чему, соответственно, и посвящён этот материал.

Обзор Intel Skylake | Микроархитектура Skylake: общий обзор

Архитектура процессоров Skylake получила сотни структурных изменений и улучшений, позволивших повысить производительность при снижении потребления энергии.


Cтруктура 4-ядерного процессора с архитектурой Skylake

Вычислительные процессорные ядра при этом, хоть и изменились, но остались примерно сравнимыми по структурному строению с предыдущими поколениями Broadwell и Haswell. Чего нельзя сказать о структурном уровне чипа в целом, где появился ряд совершенно новых модулей и блоков. Благодаря этому новые чипы Intel Core шестого поколения окончательно превратились из классических процессоров в так называемые «системы на чипе» (SoC, System on Chip).

Стандартный набор компонентов процессора Skylake состоит из двух или четырёх вычислительных ядер (CPU), графической подсистемы, общей кольцевой коммуникационной шины, блока платформенных контроллеров PCH (Platform Controller Hub, порой до сих пор называемого «южным мостом») на многоканальной шине DMI/OPI, интегрированного «расширителя кэша» eDRAM (бывший Crystalwell, опциональный у Haswell), шины PCI Express x16, а также встроенного модуля системных блоков System Agent. В свою очередь, в состав System Agent входят как уже привычные (но значительно переработанные), так и совершенно новые блоки, включая доработанный управляющий блок PCU (Package Control Unit) с блоком контроля температуры (PECI, Platform Environment Control Interface) и напряжения (SVID, Serial Voltage Identification), контроллер памяти DDR3L/DDR4, блоки мультимедийной обработки и вывода видео, плюс совершенно новый процессор обработки изображений ISP (Image Signal Processing).

Полупроводниковая логика и программная прошивка управляющего блока PCU в архитектуре Skylake подверглась значительным доработкам для достижения более динамичных режимов с высокими уровнями производительности и агрессивными алгоритмами энергосбережения, в том числе, в плане сбора внутренней статистики, внешней и внутренней телеметрии (iMon, Psys) и более тесного взаимодействия со старшими в иерархии системами управления (OS, BIOS).

Самое заметное и, пожалуй, существенное изменение в архитектуре Skylake связано с новым интегрированным контроллером оперативной памяти: он по-прежнему 2-канальный, однако теперь поддерживает динамическую память как предыдущего стандарта DDR3L, так и нового поколения DDR4. Прежде полноценный контроллер DDR4 был на вооружении только серверных чипов Xeon и выполненных на основе их дизайна топовых геймерских LGA 2011 чипах Intel Core i7, но фактически именно начиная со Skylake память DDR4 начинает своё широкомасштабное наступление на рынок настольных и мобильных систем.

Модуль аппаратной обработки мультимедийного контента и финального рендеринга видеопотока в архитектуре Skylake также значительно доработан и улучшен. В частности, аппаратный кодек HEVC/H265 нового поколения обладает повышенной производительностью с одновременным уменьшением энергопотребления; есть отдельный аппаратный кодек AVC с очень низким энергопотреблением; обеспечивается вывод изображения на три независимых 4K-дисплея со сниженным на 40%-60% потреблением энергии даже в самом тяжёлом режиме воспроизведения 4K-видео.

В дополнение, архитектура Skylake также поддерживает инициативу Intel по отказу от проводных подключений для беспроводной передачи мультимедийного контента с помощью технологий Intel WiDi или Pro WiDi с компьютеров на телевизоры, мониторы или проекторы.

Обзор Intel Skylake | Интегрированная в ядро обработка изображений

Впервые в составе архитектуры для массовых процессоров Skylake (а не специализированных SoC) появился так называемый встроенный процессор обработки изображений – ISP (Image Signal Processing), что особенно актуально для смартфонов, планшетов и ноутбуков. В частности, ISP обладает встроенным интерфейсом CSI (Camera Sensor Interface) с поддержкой до четырех внешних цифровых камер/сенсоров с разрешением до 13 Мп, правда, с одновременным обслуживанием только двух из них. Аппаратная обвязка CSI поддерживает расширенный список технологий для полноценной обработки фото и видео, включая распознавание и запоминание лиц, групповые снимки, многопоточный захват, съёмку с расширенным динамическим диапазоном (HDR), съёмку при слабом освещении, серийную съёмку и многое другое.

Можно смело предположить, что главной причиной включения в экосистему обработки мультимедийного контента Skylake (ISP + CPU + GPU + дисплей) интегрированной поддержки цифровых камер стало соображение о прямой поддержке стремительно развивающейся технологии Intel RealSense. В любом случае, аппаратно-интегрированный на уровне чипа контроллер обработки изображений очень выгоден с точки зрения экономии энергии. По данным Intel, с помощью ISP обеспечивается практически «нулевая задержка срабатывания затвора» наряду с возможностью съёмки видео с качеством 4K при 30 кадрах в секунду (2160p30) или с качеством Full HD при 60 кадрах в секунду (1080p60).

Обзор Intel Skylake | Архитектурные особенности процессорных ядер Skylake

Основным усовершенствованием процессорных x86-ядер Skylake, позволяющим говорить о повышении качества предсказания ветвлений, загрузки исполнительного конвейера и, как следствие, более частого одновременного декодирования CISC-инструкций и исполнения до шести микроинструкций за каждый такт, стоит назвать значительно расширенные по сравнению с предыдущими поколениями внутренние буферы. На представленном ниже скриншоте из презентации Intel наглядно виден этот последовательный рост на примере трёх последних поколений архитектуры Core.

Обработка входящих команд улучшена благодаря ускоренной работе более ёмкого блока предсказания ветвлений, более глубокая буферизация внеочередного исполнения инструкций позволила говорить о более качественном распараллеливании обрабатываемого кода, уменьшении латентности и снижении энергопотребления в моменты простоя.

В целом архитектура Skylake обладает более глубокой буферизацией данных, чтения/записи, отложенной (write-back) записи, ускоренной производительностью обработки промахов страниц и кэш-памяти L2. Со времён Sandy Bridge почти в полтора раза (до 224) увеличилось окно внеочередного исполнения инструкций, улучшена работа Hyper-Threading за счёт почти удвоенного до 64 на поток окна очереди распределения и сниженного простоя конвейера за счёт оптимизированных алгоритмов улучшенного блока предсказания ветвления. Также появились новые инструкции для лучшего управления загрузкой кэш-памяти, а скорость работы протокола AES криптографического шифрования в GCM- и CBC-режимах выросла на 17% и 33%, соответственно.

В презентациях Intel также есть интересное официальное упоминание факта, что ядра Skylake впервые будут поддерживать разные модели и способы оптимизации производительности, отдельно для клиентских и серверных процессоров. Вот такая «закладка» на будущее. Архитектура будущих, ещё не анонсированных чипов Xeon, как говорил поэт, готовит нам «открытий чудных».

Обзор Intel Skylake | Intel SGX: новая технология защиты данных

В архитектуре Skylake появилась поддержка набора новых инструкций Intel Software Guard Extensions (Intel SGX) для создания вычислительных анклавов, изолированных от воздействия вредоносного ПО и разного рода атак злоумышленников. Технология Intel SGX, поддерживающая расширения Intel Memory Protection Extensions (Intel MPX), позволяет использовать так называемые «доверенные анклавы» в специальных областях памяти и ограничивает прямой доступ к физическим разделам памяти, выделенной для этих процессов.

Таким образом для программ обеспечивается дополнительный уровень защищённости, как при работе с кодом, так и при обработке данных. Кроме того, технология Intel SGX позволяет ограничить аппаратный и программный доступ к закрытым данным даже на самом доверенном уровне, вроде инструментов отладки процессора.

Обзор Intel Skylake | Внутренние коммуникации и контроллер памяти

Серьёзным изменениям в архитектуре Skylake подверглась кольцевая шина, кэш-память и структура цепей работы с памятью. Согласно данным презентации, пропускная способность кольцевой шины, обеспечивающей обмен между вычислительными ядрами, графической подсистемой, системным агентом, контроллером памяти и кэш-памятью L3 была удвоена по сравнению с поколением Haswell, при этом число используемых для этого транзисторов увеличилось лишь на 50%, а уровень энергопотребления для многих режимов остался на прежнем уровне.

Удвоенная производительность кольцевой шины позволила удвоить скорость работы кэш-памяти L3 при обработке промахов, что вместе с появлением поддержки DDR4 и особенностями работы eDRAM даёт надежду на значительный прирост производительности в некоторых приложениях. Помимо этого улучшенная работа с памятью также сказалась на обеспечении стабильной работы процессора обработки изображений (ISP) и поддержке видеовыхода на три дисплея с разрешением до 4K.

В архитектуре Skylake реализована новая, полностью когерентная структура встроенной DRAM (eDRAM), или Memory Side Cache, способная кэшировать любые данные, включая варианты «некэшируемой памяти», без необходимости очистки для поддержания когерентности, и доступной для использования устройствами ввода-вывода и формирования выходного видеосигнала. Помимо этого графическая подсистема для достижения оптимальной производительности может выбрать режим кэширования определённых данных только в eDRAM без использования кэш-памяти L3.

В отличие от предыдущей архитектуры, где примерно четверть кэш-памяти L3 использовалась для доступа к eDRAM, и при этом eDRAM не имела возможности прямого взаимодействия с остальной системой (на слайде ниже, в верхней части), в архитектуре Skylake контроллер eDRAM переместился в модуль системного агента, освободив таким образом порядка 512 Кбайт ёмкости кэша L3 и одновременно с этим облегчив доступ другим компонентам ядра к данным в eDRAM. Отныне Memory Side Cache может взаимодействовать с основной системной памятью напрямую, обеспечивая таким образом обновление экрана без необходимости вывода остальных компонентов процессора из ждущего режима.

К сожалению, как и в случае с архитектурой Haswell, в Intel так и не озвучили планов использования eDRAM в составе обычных LGA-процессоров на базе Skylake для настольных систем. Не исключено, что на этой стадии развития процессорной микроархитектуры Intel плюсы Memory Side Cache будут реализованы только в чипах для мобильных, встраиваемых и компактных систем.

Обзор Intel Skylake | Оптимизация энергопотребления: Intel Speed Shift и не только

Список режимов работы современных процессоров Intel включает так называемые «P-состояния» (P-states, от слова «performance» – «производительность), когда пары значений питающего напряжения и тактовой частоты, включая режим Turbo, определяют режим высокой производительности при обработке данных с сохранением оптимального энергопотребления. Предыдущие поколения архитектуры Intel Core делегировали процесс управления P-состояниями Windows или другим операционным системам, однако в архитектуре разработчики пошли ещё дальше и реализовали возможность изменения P-состояний непосредственно на уровне процессорной логики.

Именно так вкратце можно описать принцип работы новой технологии Intel Speed Shift Technology. Помимо 30-кратного, по словам разработчиков, увеличения скорости переключения состояний и значительного снижения латентности процесса, технология Speed Shift также может дать дополнительные преимущества. Так, например, для последовательных процессов с многократно повторяющимися, но не слишком тяжёлыми нагрузками, вроде записи видео, иногда выгоднее немного приподнять тактовую частоту на всё время процесса, нежели постоянно гонять её вверх и вниз, и технология Intel Speed Shift, реализованная в , способна справиться с этим.

В связи с тем, что новая технология требует соблюдения некоторых специфических условий для нормального взаимодействия операционной системы и процессора, в настоящее время поддержка Intel Speed Shift реализована только в Windows 10, а для работы под Windows 8, более старыми её версиями, Linux и остальными ОС потребуются дополнительные патчи для полноценной поддержки аппаратной техники переключений P-состояний в .

Работа технологии Intel Speed Step в архитектуре также затрагивает управление энергопотреблением таких модулей процессора, как системный агент, контролер памяти, eDRAM и интерфейсы ввода-вывода, обеспечивая лучшую производительность при обработке задач с небольшой загрузкой с помощью увеличения тактовых частот ядер и графической подсистемы в случаях, когда это допустимо.

Исходя из соображений экономичности, эффективности, упрощения дизайна и температурного режима кристалла, модуль преобразования и регулировки питания, расположенный внутри ядер Haswell/Broadwell, в архитектуре вновь был вынесен за пределы чипа на материнскую плату.

В целях дальнейшей оптимизации расхода энергии процессора разработчики пошли ещё дальше, и в динамическое управление энергопотреблением реализовано не только на уровне отдельных модулей – ядер, графики, eDRAM и др., но даже на уровне отдельных вычислительных блоков, например, энергоёмких исполнительных 256-битных блоков, обрабатывающих команды пакета Intel Advanced Vector Extensions 2 (Intel AVX2).

Аппаратные средства динамического управления питанием в архитектуре также предусматривают специальные улучшенные алгоритмы для режимов воспроизведения видео, работы с мультимедийным контентом, вывода видео на экраны с высоким разрешением, что расширяет возможности экономного использования батарей в мобильных устройствах и позволяет более гибко конструировать различные устройства в необычных форм-факторах, в том числе, с пассивным безвентиляторным охлаждением.

Обзор Intel Skylake | Встроенная графика архитектуры Skylake

Графическая подсистема девятого поколения, реализованная в архитектуре , изменилась настолько масштабно и радикально, что подробный рассказ о ней для понимания всех нюансов заслуживает отдельной статьи, примерно сравнимой по объёму с этой. Здесь же придётся ограничиться общими характеристиками и сведениями.

Девятое поколение интегрированной графической подсистемы – Intel Gen9 Graphics, реализованное в составе новой архитектуры, и, как и весь чип , изготавливаемое с соблюдением норм 14-нм техпроцесса, получило мощные структурные изменения наряду с повышенной энергоэффективностью. Унаследовав базовые черты от архитектуры Broadwell, новая линейка интегрированных графических ядер, охватывающая все варианты термозидайна процессоров в диапазоне от 4,5 Вт (в перспективе и менее) до 91 Вт, включает в себя огромную гамму решений, от базовой логики HD Graphics 510ULT на основе одного модуля с 12-ю исполнительными устройствами до мощнейшей графической подсистемы Iris Pro Graphics 580 (GT4e) на базе трёх модулей с 72 исполнительными устройствами, встроенным eDRAM-буфером ёмкостью 128 Мбайт, с суммарной пиковой производительностью до 1152 гигафлопс (Gen9 GT4 больше чем Gen8 GT3 примерно в полтора раза).

В аккурат к появлению Windows 10 в новой графике Intel появилась полноценная аппаратная поддержка Direct X 12 для игр, а также технологий Open CL 2.0 и Open GL 4.4 для более чёткой и качественной картинки. По данным Intel, новая графика обеспечит прирост производительности в 3D-играх до 40% по сравнению с предыдущим поколением.

Масштабируемость производительности с оптимизированным энергопотреблением позволяют говорить о появлении на базе новых процессоров Intel с графикой Gen9 новых поколений мобильных устройств с реальной работоспособностью на протяжении всего дня и ультранизким энергопотреблением в режиме воспроизведения мультимедийного контента: менее 1 Вт при проигрывании видео и порядка 1 Вт при проведении видеоконференции.

Новое девятое поколение графики Intel также поддерживает расширенный список аппаратных функций ускорения кодирования и декодирования (HEVC, AVC, SVC, VP8, MJPG), расширенные возможности обработки и преобразования «сырых» данных непосредственно с 16-битной матрицы цифровой камеры с качеством до 4K 60p, а также расширенные возможности движка Quick Sync с режимом Video Fixed-Function (FF), позволяющие декодировать H.265/HEVC без обращения к вычислительным ядрам.

Поддержка трёх дисплеев, доступная в предыдущих поколениях процессорной архитектуры, в графике Intel Gen9 улучшена более оптимальным рендерингом сжатых поверхностей, возможностью вращения экрана на 90/270 градусов, поддержкой высоких разрешений экрана (4K и более), с одновременной возможностью беспроводного вывода изображения с качеством до 4K30p.

Обзор Intel Skylake | Оверклокинг

Для многих моделей процессоров на базе , в том числе, для приличного списка мобильных чипов Intel Core M, отныне будет доступна углублённая возможность оверклокинга, в том числе, с помощью изменения базовой частоты (BCLK) отдельно от тактовой частоты шины PCIe, и расширенной настройки параметров DDR4. В частности, для памяти будет доступна регулировка частоты с шагом в 100 и 133 МГц, с порогом фактической частоты как минимум до 4133 МГц.

На уровне чипсета тактовая частота контроллера может регулироваться вплоть до 200 МГц с шагом 1 МГц, а для некоторых вариантов будет доступен разгон до 250 МГц и даже выше, с точностью изменения даже менее 1 МГц.

Множитель тактовой частоты разблокированных графических процессоров (pGfx) будет регулироваться вплоть до 60, что даст шаг прироста в 50 МГц, плюс дополнительные регулировки напряжения питания.

Обзор Intel Skylake | Итого

За рамками этой статьи остались особенности исполнения различных семейств чипсетов, версий графического ядра, а также тонкости компонентного состава и реализация технологий энергосбережения для различных серий процессоров. Всё это заслуживает отдельного детального рассмотрения, равно как и изучение практических характеристик конкретных процессорных моделей.

Подводя итог сегодняшней публикации, следует отметить, что процессорная архитектура Intel за последние несколько лет обрела невероятную, даже по нынешним удивительным временам, масштабируемость, перекрывая нужды современной электронной промышленности от сверхэкономичных ультракомпактных «систем-на-чипе» для смартфонов, планшетов, устройств для Интернета с одной стороны, до мощных серверных чипов с другой стороны. Сегодняшние процессоры Intel с архитектурой найдут применение в широком спектре форм-факторов персональных вычислительных устройств, от ультрамобильных Compute Stick, трансформеров, конвертируемых систем «2-в-1» и моноблоков с большими 4K-экранами до мобильных рабочих станций.

Новые платформы на базе процессоров Intel Core шестого поколения и процессоров Intel Xeon обладают встроенной поддержкой новых функциональных возможностей и технологий, таких как Thunderbolt 3 с интерфейсом USB Type-C, камеры Intel RealSense и т.д.

Обзор Intel Skylake | Что дальше?

Разумеется, на этом развитие процессорной архитектуры Intel не заканчивается. Согласно тем крохам информации, которая сейчас известна о будущих планах Intel по развитию процессорной микроархитектуры, следующим в 2016 году будет представлено поколение с рабочим названием Kaby Lake, выполненное по тому же 14-нм техпроцессу, но отличающееся от дополнительными изменениями в плане повышения производительности. Вслед за ним ожидается появление архитектуры с рабочим названием Cannonlake, но, поскольку в настоящее время очень трудно оценить сроки коммерциализации следующего 10-нм технологического процесса, также нет смысла гадать о сроках его появления. Если Intel удастся выдержать традиционный 2-летний интервал между освоением следующих норм техпроцесса, переход с 10-нм на 7 нм мы увидим, вероятно, примерно к 2019 году.

Ссылки по теме: