اینتل جزئیات تراشه‌های ۱۰ نانومترپلاس Xeon Ice Lake-SP را اعلام کرد

اینتل سرانجام در جریان برگزاری رویداد هات چیپس ۲۰۲۰ (Hot Chips 2020) جزئیات بیشتری از پردازنده‌های ۱۰ نانومتری Ice Lake Xeon را که عرضه‌شان مدت‌ها است به‌تعویق افتاده، منتشر کرد. براساس آنچه اینتل ادعا می‌کند، IPC (دستورالعمل در هر سیکل) پردازنده‌های این خانواده به‌میزان تقریبا ۱۸ درصد بهبود پیدا کرده است. اینتل همچنین در رویداد هات چیپس جزئیات اولیه‌ی مربوط به پردازنده‌های دیتاسنتر Ice Lake Xeon و البته مدل‌های مخصوص سیستم‌های دسکتاپ رده‌بالا (HEDT) را اعلام کرد. اینتل مدت‌ها است از تراشه‌های خانواده‌ی Xeon برای مصارف HEDT و دیتاسنتر استفاده می‌کند. جزئیاتی که اینتل درباره‌ی قدرت پردازشی Ice Lake Xeon اعلام کرده است به‌ما نشان می‌دهد که باید چه انتظاراتی از پلتفرم نسل بعد پردازنده‌های دسکتاپ اینتل داشته باشیم.

پس از چند سال تأخیر، اینتل بیشتر از هر زمان دیگری به تراشه‌های ۱۰ نانومتری سری Xeon Ice Lake نیاز دارد تا بتواند بهتر با پردازنده‌های EPYC Rome شرکت AMD رقابت کند. AMD با سری EPYC Rome توانسته به موفقیت‌های چشم‌گیری دست پیدا کند؛ پردازنده‌های خانواده‌ی EPYC Rome قدرت پردازشی بسیار زیادی دارند و با قیمت مناسب دردسترس قرار می‌گیرند و به‌همین دلیل اینتل بیشتر از هر زمان زیادی احساس خطر می‌کند.

آمار نشان می‌دهد پردازنده‌های EPYC Rome در حال تصاحب سهم بیشتری از بازار دیتاسنترها هستند و هرچه سهم EPYC Rome افزایش پیدا کند، شاهد کاهش سهم اینتل خواهیم بود. اینتل به‌منظور ماندن در رقابت با پردازنده‌های EPYC Rome، قیمت عرضه‌ی پردازنده‌ Xeon را کاهش داده است. AMD طی ماه‌ها و سال‌های اخیر چالش‌های بیشتری برای اینتل در حوزه‌ی HEDT و ورک‌استیشن ایجاد کرده تا رقابت به شدیدترین حد خود برسد. طبق اطلاعات رسمی، پردازنده‌های سری تردریپر AMD بیش از دو برابر هسته‌ی بیشتر نسبت‌به رقبای هم‌رده‌ی متعلق‌به اینتل دارند. این رقابت درنهایت به نفع مشتری تمام می‌شود. 

تمامی عناصری که دست‌در‌دست هم خانواده‌ی Xeon را تشکیل می‌دهند باید به‌نوبه‌ی خود بهبود پیدا کنند تا اینتل بتواند بهتر به رقابت با پردازنده‌های موردانتظار سری EPYC Milan AMD مشغول شود. AMD گفته است می‌خواهد سری EPYC Milan را در پایان سال جاری میلادی عرضه کند.

اینتل گفته است پردازنده‌های ۱۰ نانومتری سوپرفین Sapphire Rapids Xeon قرار نیست تا اواخر سال ۲۰۲۱ از راه برسند. براساس اعلام رسمی، پردازنده‌های Sapphire Rapids از حافظه‌ی DDR5 به‌همراه PCIe 5.0 پشتیبانی می‌کنند و به‌لطف داشتن اینترکانکت CXL 1.1، قرار است «نسل بعدی» تراشه‌های دیتاسنتر باشند. استفاده از لیتوگرافی ۱۰ نانومتری فین‌فت در خانواده‌ی Sapphire Rapids بهبود محسوسی برای قدرت و مصرف انرژی آن‌ها به‌همراه می‌آورد. اینتل برای پر کردن شکاف زمانی باقی‌مانده تا عرضه‌ی این پردازنده‌ها تصمیم گرفته است سراغ لیتوگرافی ۱۰ نانومترپلاس برای خانواده‌ی Ice Lake Xeon برود. 

همان‌طور که اینتل قبلا اعلام کرده بود، پردازنده‌های جدید سری Ice Lake قرار است در قالب پلتفرم Whitley شامل پردازنده‌هایی با سوکت دوگانه دردسترس قرار گیرند؛ این درحالی است که پردازنده‌ی Cooper Lake (که مدتی پیش معرفی شده‌اند) قرار است سراغ سرورهای چهار و حتی هشت سوکتی بروند. اینتل در جریان برگزاری رویداد هات چیپس ۲۰۲۰ به آمار مختلفی درباره‌ی پردازنده‌های جدیدش اشاره کرد که یکی از مهم‌ترینِ آن‌ها، قطعا بهبود ۱۸ درصدی IPC است؛ آن هم در شرایطی که تعداد هسته، فرکانس پردازشی و پهنای باند پردازنده‌های Xeon Ice Lake قرار است نسبت‌به خانواده‌ی Cascade Lake بدون تغییر باقی بماند. البته در نظر داشته باشید بهبود IPC به هسته‌های Sunny Cove مربوط می‌شود،‌ نه خود سیستم-روی-چیپ. اینتل می‌گوید افزایش فرکانس پردازشی و پهنای باند حافظه می‌تواند درنهایت بهبود بیشتری برای IPC پردازنده‌های Xeon Ice Lake به‌همراه بیاورد. 

اینتل همچنین جزئیاتی درباره‌ی مدل جدید تراشه‌ی ۲۸ هسته‌ای خود با رسانه در میان گذاشته است. این پردازنده‌ی ۲۸ هسته‌ای دارای حافظه‌ی کش (Cache) بیشتر و توان عملیاتی بالاتر خواهد بود. نکته‌ی جالب این است که اینتل تاکنون نگفته قوی‌ترین مدل از تراشه‌های جدیدش چه تعداد هسته‌ی پردازشی دارد؛ بنابراین به‌طور دقیق نمی‌دانیم که پردازنده‌ی ۲۸ هسته‌ای اینتل در دسته‌ی HCC یا XCC قرار می‌گیرد یا خیر. اینتل پردازنده‌های سری آیس لیک را برپایه‌ی لیتوگرافی ۱۰ نانومترپلاس به‌مرحله‌ی تولید می‌رساند که با لیتوگرافی ۱۰ نانومتری جدید سوپرفین فرق دارد و شامل هسته‌های Sunny Cove با بهبودهایی محسوس است.

اینتل می‌گوید در پردازنده‌های جدیدش حافظه‌ی کش سطح دوم (L2) به ۱٫۲۵ مگابایت رسیده و حافظه‌ی کش L1D را به ۵۸ کیلوبایت رسانده است. تراشه‌های آیس لیک که مخصوص کاربران عادی هستند تنها یک واحد FMA دارند، اما شمار واحدهای FMA در خانواده‌ی Xeon Ice Lake به دو عدد رسیده است. اینتل همچنین قابلیت‌های جدیدی نظیر VPMADD52 و GFNI و SHA-NI و Vector AES را به پردازنده‌های نام‌برده اضافه کرده تا خانواده‌ی Xeon Ice Lake در زمینه‌ی رمزنگاری هم قدرت پرازشی بیشتری داشته باشند. 

اینتل تغییرات محسوسی در معماری تراشه‌های جدید خودش اعمال کرده تا قدرت پردازشی بیشتری ارائه کنند که شامل مواردی مثل بهبود ساب‌سیستم I/O می‌شوند. اینتل نحوه‌ی چینش قطعات را روی تراشه دست‌خوش تغییر کرده که نوع مشابه آن را پیش‌تر در خانواده‌ی Cascade Lake-SP دیده بودیم. بااین‌حال در خانواده‌ی جدید پردازنده‌های اینتل چینش المان‌های مختلف نظیر هسته‌ها، کانکتورهای UPI و کانال‌های حافظه‌ی DDR4 نیز تغییر پیدا کرده است؛ اینتل می‌گوید در خانواده‌ی Xeon Ice Lake کانال‌های حافظه به چهار کنترلر دوکاناله تبدیل شده‌اند. اینتل تغییراتی نیز روی هسته‌ها اعمال کرده؛ این بار در خانواده‌ی جدید، دو هسته‌ی اجرایی در بخش زیرین دای (Die) درکنار کنترلرهای I/O جای گرفته‌اند. اینتل ادعا می‌کند کش به‌اشتراک‌گذاشته‌شده، در سراسر هسته‌ها با تأخیری یکنواخت قابل‌دسترس است.

اینتل تراشه‌های خود را به‌گونه‌ای بازطراحی کرده است تا بتوانند از دو قطعه‌ی جدید که یکی از آن‌ها وظیفه‌ی کنترل فرایند مدیریت مصرف انرژی را برعهده دارد، استفاده کنند. از قطعه‌ی دیگر برای مدیریت کارهای عمومی بهره گرفته می‌شود. اجزای جدید پردازنده‌‌های اینتل داده‌‌هایی دقیق درباره‌ی بلوک‌های مختلف IP نظیر هسته‌های اجرایی، کنترلرهای حافظه، کنترلرهای PCIe/UPI و موارد مشابه ارائه می‌دهند. این نوع رویکرد در ساخت تراشه ما را یاد Infinity Fabric شرکت AMD می‌اندازد. دای Xeon Ice Lake شامل یک قطعه‌ی همتا‌به‌همتای (P2P) مجزا برای بهبود پهنای باند بین هسته‌ها است.

اینتل از مجازی‌سازی ساب‌سیستم I/O با هدف سه برابر کردن پهنای باند نسبت‌به خانواده‌ی Cascade Lake خبر می‌دهد. اینتل همچنین یکی از بلوک‌های UPI را به دو بلوک مجزا تقسیم کرده است تا درنهایت سه لینک UPI ایجاد شود. حال به‌لطف وجود PLLهای اختصاصی، هر سه UPI می‌توانند فرکانس کلاک را به‌صورت مستقل برای هر وظیفه‌ی کاری، تعدیل کنند.

 PCIe 4.0 یکی دیگر مشخصه‌هایی است که در نسل جدید پردازنده‌های سری Xeon اینتل حضور دارد و مشخصه‌ای حیاتی برای رقابت با پردازنده‌های سری EPYC شرکت AMD به‌حساب می‌آید. چهار کنترلر حافظه‌ی دوکاناله‌های پردازنده‌های اینتل از فناوری TME پشتیبانی می‌‌‌کنند. TME یا رمزنگاری کلِ حافظه نوعی سیستم جدید در معماری اینتل است که می‌تواند سراسر حافظه را رمزنگاری کند. به‌لطف این فناوری حتی اگر کسی داده‌های حافظه را استخراج کند، به داده‌های مفیدی دسترسی پیدا نخواهد کرد. اینتل در نسل‌های قبل ازلحاظ TME در پشت پردازنده‌های EPYC AMD قرار می‌گرفت. 

کنترلرهای حافظه‌ی نسل پیش اینتل از حافظه‌های Optane پشتیبانی می‌کردند، بااین‌حال با سرعت کمتری نسبت‌به DRAM استاندارد وظایف‌شان را انجام می‌دادند؛ بدین ترتیب حافظه‌ی سیستم برای سازگار شدن با نرخ انتقال حافظه‌ی Optane، سرعت خود را کاهش می‌داد. اینتل می‌گوید به‌لطف DIMMهای Optane سری ۲۰۰، دیگر شاهد این کاهش سرعت نخواهیم بود. اینتل همچنین بهینه‌سازی‌های دیگری روی پردازنده‌های جدیدش اعمال کرده و مدعی شده است سری Ice Lake در زمینه‌ی پهنای باند حافظه به‌ازای هر هسته، قدرت پردازشی بیشتری نسبت‌به نسل‌های قبل ارائه می‌دهد. 

به‌طور کلی پردازنده‌های سری Ice Lake-SP اینتل قدم روبه‌جلوی مهمی برای این شرکت به‌حساب می‌آیند. میزان بهبودهای قدرت پردازشی این پردازنده‌ها روی کاغذ عالی به‌نظر می‌رسد، اما نمی‌توانیم صرفا به اعداد و ارقام اکتفا کنیم و باید منتظر عرضه‌ی نسخه‌ی نهایی تراشه‌ها بمانیم تا کارشناسان عملکردشان را بررسی کنند. AMD قرار است در پردازنده‌های خانواده‌ی EPYC Milan مدلی با ۶۴ هسته‌ی پردازشی معرفی کند که بهبودهایی عظیم نسبت‌به نسل فعلی به‌خود خواهد دید. فعلا چیزی از تاریخ عرضه و قیمت نهایی پردازنده‌های سری Ice Lake-SP نمی‌دانیم.