Презентована архітектура Lunar Lake від Intel

Під час Intel Tech Tour 2024 відбулась презентація Lunar Lake, з якої стало відомо про основні модифікації. Загалом ці процесори були спроектовані для ноутбуків, однак деякі з покращень можуть бути перенесені на Arrow Lake та використовуватись на ПК.

Для досягнення бажаного рівня продуктивності та потужності в новій архітектурі Lunar Lake були проведені значні оптимізації. Найбільш значних змін зазнали ядра Skymont та E-cores. Інтегрована графіка Xe2, також значним чином вплинула на підвищення продуктивності відеочипа.

Lunar Lake вирізняється новітнім нейронним процесором, який має продуктивність 48 TOPS та може використовуватись для ШІ. Якщо враховувати загальну продуктивність, то вона складає 120 TOPS, і це матиме значний вплив на можливості штучного інтелекту.

Одною із цілей впровадження мобільних процесорів цієї серії стало забезпечення енергоефективності. Планується також використання цієї архітектури в наступних проектах від Intel (Panther Lake та Arrow Lake).

Для створення кращої з можливих архітектур, Intel використали техпроцес N3B від TSMC. Такий вибір особливо вплинув на характеристики обчислюваних ядер, NPU,  та вбудованої графіки. Щодо контролера, компанія вирішила використати техпроцес TSMC N6. Лише плитка 22FFL Foveros була розроблена Intel.

Структура SoC Lunar Lake

Будова процесорів Lunar Lake буде мати свої особливості, такі як – 4 Е-ядра та 4 Р-ядра. На базовій плитці будуть розміщуватись N6, TSMC N3B та елемент жорсткості. Два стека пам’яті будуть розміщені на мікросхемі в конфігураціях 32 та 15 ГБ. Гарантована пропускна здатність на чип буде до 8,5 ГТ/с.

Обчислювана плитка буде складатись з чипів NPU 4.0, Xe2 та основних ядер. Для підвищення частоти звернень, плитка матиме 8 МБ “бічного кешу”, який в свою чергу буде використовуватись спільно обчислюваними блоками.

Енергоефективні ядра

Значний прогрес було досягнуто з використанням Skymont та удосконаленнями які стосуються ядра Lion Cove. Якщо говорити конкретніше то відбудеться 68 відсоткове збільшення IPC у роботі з плаваючою комою, та 38 відсоткове – у цілочисельних навантаження. В такому разі, майже в 4 рази збільшиться продуктивність у виконанні багатопотокових завдань, та до 2 разів у виконанні однопотокових.

Компанія планує також позитивні зміни в векторній продуктивності, це стане можливим завдяки переходу від двох 128-бітних векторних каналів до  чотирьох. Також будуть зміни стосовно мінімізації затримки.

Попередні енергоефективні ядра мали кеш 2 МБ, а тепер ця цифра буда значно збільшена до 4 МБ.

Продуктивні ядра

Неочікуваним кроком від компанії стало усунення Hyperthreading, що забезпечувало середній приріст IPC в 14 відсотків. Було виявлено що гіперпотоковість яка позитивним чином впливає на збільшення IPC у багатопотоковому навантаженні, стає не дуже доцільною в гібридному дизайні. Intel повідомляє, що залежно від потужності чипа, загально продуктивність складатиме 10 – 18 %.

Завдяки видаленню Hyperthreading, ядро стало меншим і стало можливим використання інших змін, таких як збільшення ядер GPU або Е-ядер. Завдяки цьому важливому кроку, компанія змогла підвищити ефективність на 15 відсотків та продуктивність – 10 %.   

Якщо порівнювати з попередньою архітектурою, то блок передбачень був розширений у 8 разів. Крім того, пропускна здатність від кешу до L2 була потроєна, а також пропускна здатність вибірки інструкцій подвоєна. Що стосується мікрооперацій то їх черга такого була збільшена до 192.

Графіка Intel Xe2

Графічний процесор Xe2 буде значно відрізнятись продуктивність до використання штучного інтелекту та матиме збільшену загальну продуктивність в півтора рази. Крім нових процесорів Lunar Lake, Xe2 також буде доступний в ігрових відеокартах.

Ядро другого покоління в архітектурі Xe характеризується збільшенням кешу, збільшенням підтримки деяких типів даних, та модифікація векторних механізмів. Графічний процесор складається з елементів з фіксованими функціями, візуалізації що значним чином впливає на текстури та геометрію.

Векторний механізм підтримує наступні інструкції BF16, INT4, INT2, FP16 це необхідно для операцій пов’язаних з штучним інтелектом. В блоці візуалізації також відбулась значна кількість покращень та прискорень.

Відеочип Lunar Lake має 8 блоків трасування променів, 64 векторних механізмів, 2 ядра Xe, та ще багато інших компонентів.

Контролер та NPU 4.0  

NPU значно перевищив характеристики конкурентів. Окремий чип необхідний в першу чергу для завдань що стосуються ШІ, а також для економії акумулятора. Загальна продуктивність Lunar Lake - 120 TOPS.

Загалом відбулась значна кількість покращень в архітектурі, в особливості механізмів DMA та MAC, 6 механізмів нейронного обчислювання, та багато іншого. Порівнюючи з попереднім поколінням NPU, пропускна здатність значно збільшилась.

Плитка контролера має усі функції вводу-виводу, а також контролери пам’яті. Компанія заявляє, що ноутбуки Lunar Lake матимуть мінімум 2 порти підключення.