インテルのスカイレイクの詳細は、コンピューティングがどのように変化したかを示しています

今週、Intel Developer Forumで、プロセッサメーカーは、Skylakeマイクロアーキテクチャの内部動作に関する詳細を最初に公開しました。これは、第6世代Coreプロセッサとして販売されています。

Skylakeのリリースは始まったばかりです。オーバークロッカー向けのロック解除された「K」バージョンは、数週間前にGamesconで発表されましたが、幅広いチップのメインローンチは9月1日に予定されているようです。非常に広範な製品になることを示唆する以外に、どの特定の部品が発表されるかについて詳細を公に議論しませんでした。

実際、上級原則エンジニアでスカイレイクのリーダーであるジュリアス・マンデルブラットがフォーラムでアーキテクチャを説明する際に作成しようとしていた最大のポイントでした。 彼は、チームが5年前にプロジェクトに取り組み始めたとき、「薄型軽量」ノートブックからデスクトップまでの範囲、電力要件の約3倍の範囲に及ぶ、従来のクライアントアーキテクチャを作成することを計画した。 それから、さらに低電力のノートブックやタブレットよりもさらに薄いウルトラブックが求められました。 最終製品は、トップKデスクトップの基本構成で最大91ワットの4.5ワット（ファンレスノートブック、タブレット、および2-in-1で使用されるMシリーズの場合）から20倍の範囲の電力をサポートする必要があります。製品。

Mandelblat氏によると、新しいフォームファクターを導入するには、エネルギー効率に大きな焦点が必要でした。 そのため、最終的なシステムオンチップ（SoC）は、ビデオの再生や会議などの電力、およびアイドル電力を40〜60％削減し、IOチップセットを拡張して新しいデバイスをサポートします。シングルプロセッサ。

プレゼンテーション後にマンデルブラットがコメントで明らかにしたことの1つは、生のパフォーマンスではなく、ワットあたりのパフォーマンスに焦点が当てられていたことです。 Skylake Kシリーズで以前のHaswellシリーズと比較して報告されている比較的小さなパフォーマンスの向上について彼に尋ねたところ、シニアプラットフォームマーケットマネージャーのPatrick Casselman氏は、今日判断を下すべきではないと述べました。 「モバイル製品が登場するまで待ってください」と彼は言った。 プレゼンテーションの後、マンデルブラットは、デスクトップパーツのパフォーマンスを大幅に向上させるには、さまざまなシステム変更が必要であることに注意する必要があると述べました。現在、単一のボトルネックではなく、むしろバランスの取れたパフォーマンスがあります。

インテルは、純粋なデスクトップパフォーマンスではなく、非常に広範なデバイス向けのパーツの作成に注力していることは理にかなっていますが、それはそれほど前のマイクロプロセッサ設計の目標からの大きな変化です。

プレゼンテーションでは、マンデルブラットはマイクロアーキテクチャの設計を詳細に説明し、アーキテクチャの変更の基本図（この投稿の上部に表示）を示しましたが、Skylakeに基づくすべての部分にこれらの機能があるわけではないことに注意してください。 最大の変更点には、CPUコア間の強化されたリング相互接続、カメラサポート用の統合された画像信号プロセッサ（ISP）、改善されたグラフィックス、いくつかの新しいセキュリティ機能、オーバークロックの許可に重点が置かれました。

従来のx86 CPUコア（彼はIAコアと呼ばれていました）について、Mandelblatは、多くのサーバー機能がクライアントに利益をもたらさないと言って、大きな変更の1つはクライアントと比較したサーバーの異なるコア構成での「構成可能性」であると述べました クライアント側では、コアには、分岐予測が改善されたフロントエンドの改善、より深い順不同バッファ、実行ユニットの改善、メモリキャッシュからより多くの帯域幅を取得できるメモリサブシステムの強化が含まれます。

際立ったものの1つは、電力最適化の向上で、使用されていないときにプロセッサの一部（特にAVX拡張機能）をシャットダウンする機能が強化され、より少ない電力でビデオ再生とマルチメディアを実行できることに特に重点が置かれました。 彼は、アイドル時の電力消費が大幅に改善されたと言いました。

コア以外の製品には、新しいキャッシュおよびメモリソリューションが含まれています。 彼は、リングアーキテクチャが数年前に導入されて以来、大きな変化は、特にグラフィックスサブシステムを含むコア外の物によって帯域幅の多くが消費されることであると指摘しました。 これには、新しい埋め込みDRAMキャッシュアーキテクチャ（通常はIris Proグラフィックスを備えたバージョンで使用されます）があり、メモリサイドキャッシュとして使用できるようになりました。 アーキテクチャは、ディスプレイや画像信号処理などがより一貫したサービス品質を提供できるように設計されています。

「このプロジェクトは電力に関するものでした」とMandelblat氏は、マイクロアーキテクチャにはすべてのブロックと相互接続の電力最適化が含まれていると述べました。 たとえば、ディスプレイの解像度を60パーセント上げると、電力が20パーセント増加するだけで、高解像度ディスプレイをより適切に使用できるようになります。 ダイの一部で電力を節約する場合、別の部分で使用できます。 これにより、使用されていないチップの一部の電力が少なくなり、CPUまたはグラフィックコアでより多くの電力を使用できるファンレス設計で特定のパフォーマンスの違いが生じます。

最大の変更点の1つは、個別のISPチップに依存する代わりに、SoC内に直接画像信号プロセッサとカメラのサポートを含めることです。 これは多くのモバイルプロセッサで一般的ですが、Intelが統合を行ったのはこれが初めてです。 マンデルブラット氏によると、これは余分なカメラプロセッサを排除し、部品表を削減し、システムが他の機能と一緒に管理できるため、電力の最適化が可能になるためです。

Skylakeは、最大4台のカメラ（同時に2台）をサポートでき、最大13-MPのセンサーを備えた自己向きカメラと世界向きカメラを使用できます。 毎秒60フレームの1080pビデオ、毎秒30フレームの2, 160（4K）ビデオ、スマイルシャッター、バーストキャプチャ、HDR、ビデオ録画中のフル解像度静止画の記録などの機能をサポートできます。 これはタブレット市場には適しているはずですが、トップエンドのモバイルプロセッサがより高解像度のカメラをサポートできるようになったことに注意してください。

その他の変更には、多くのセキュリティ強化が含まれます。 これらの主なものは、ソフトウェアガードエクステンション（SGX）です。これは、アプリケーションがエンクレーブと呼ばれる信頼された実行環境を起動するための一連の命令です。 これにより、アプリケーションはプロセッサの残りの部分からコードまたはデータのいずれかを秘密に保つことができ、多くのハードウェアベースの攻撃を防ぐことができます。 このアーキテクチャには、メモリ保護拡張（MPX）と呼ばれる機能もあります。これは、アクセスの前にメモリ境界をテストするため、アクセスがプロセスに割り当てられたメモリ内に収まることを確認し、一般的な攻撃の1つを排除します。

その他の変更には、チップセットの電力効率の向上とPCI Express 3.0のサポート、より多くのIOフォーカス（特にモバイルバージョン）、およびより高速なIOが含まれます。 改善されたオーディオと統合されたセンサーハブもあります。

このチップは、Kバージョンに見られるように、オーバークロックを可能にするように設計されており、100MHz刻みで最大83ステップをサポートし、理論上の最大値は8.3GHzです（すでに液体窒素冷却による7GHzでのいくつかのデモンストレーション）。

Intelの仲間でグラフィックアーキテクチャのディレクターであるDavid BlytheによるSkylakeグラフィックに関する別のプレゼンテーションでは、IntelがそのGen9グラフィックサブシステムと呼ぶものについて議論しました。

彼は、過去6年間のCoreデザインで、グラフィックスのパフォーマンスが、元のCoreデザインで43ギガフロップスのパフォーマンスで最大10実行ユニット（EU）をサポートしていたのを、最高48 Broadwellチップの終わり。 同氏によると、Skylakeではさらにジャンプが必要で、最大72 EUと1152ギガフロップスが可能です。 （注Intelは通常、グラフィックスの量が異なるさまざまなバージョンを提供しています。）彼は、3DMarkの結果に基づいて、グラフィックスの全体的なパフォーマンスはその期間で100倍以上になると述べました。

より多くのEUに加えて、それらが個々におよび「スライス」として使用されるさまざまな方法に改善があり、24のEUを設定しています。 EUの数が異なるさまざまなバージョンがあります。 特に、GT2は1つのスライス（つまり24 EU）を使用し、GT3は2つのスライス（48EU）を使用し、新しいGT4は3つ（72 EU）を使用します。 ブライス氏によると、スライスあたりのスループットが大幅に向上し、ハイエンドではスライスが増え、ローエンドではスケールダウンできるようになりました。

Skylakeは、Microsoft DirectX 12、Open CL 2.0、Open GL 4.4などの新しいAPIもサポートしています。 HEVC、VP8、MJPEGビデオ、ビデオ会議などの低電力リアルタイムアプリケーション用の新しいクイック同期ビデオモード、および新しいRAWイメージング機能のサポートにより、メディア機能も改善されています。