Na letošní třetí kvartál ohlásil Intel uvedení mobilních procesorů Lunar Lake, úsporného řešení pro tenké notebooky. Procesorová jádra jsou postavená na obdobné architektuře, jaká se očekává od desktopového Arrow Lake, grafická část je o generaci novější (Battlemage). Nechybí nové NPU, které podstatně zvyšuje výkon z 10 TOPS Meteor Lake na 48 TOPS.

Procesorová dlaždice - výrobní proces a Hyper-Threading

Začněme procesorovou dlaždicí. Ta měla být původně vyráběna procesem Intel 18A (tzn. 1,8nm) ale nakonec se začalo proslýchat, že nejde vše tak hladce a Intel zvolí 3nm proces TSMC. Loni se v uniklých materiálech se objevila zmínka o procesu TSMC N3P, ale během letošního jara vyplynulo, že plány TSMC s N3P neumožňují dostatečně včasné zahájení výroby pro vydání v letošním roce, takže dojde spíš na základní N3B proces. Použití procesu N3B nyní Intel oficiálně potvrdil.

Oficiálního potvrzení se dočkaly i zvěsti o vypnutém Hyper-Threading, tedy podpoře dvou vláken na každé (velké) jádro. To znamená, že počet jader (4+4) odpovídá počtu podporovaných vláken (8).

Velká jádra / P-Core / Lion Cove

Velkým tématem velkých jader je IPC. Lze narazit na dvě oficiální hodnoty. Slajdy Intelu uvádějí hodnotu 14 % oproti velkým jádrům Meteor Lake (Redwood Cove), ovšem Anandtechu Intel předal informaci, že „[zlepšení IPC] je patrné zejména při HyperThreadingu, kdy došlo k nárůstu o 30 %“. Jak nakládat s informací o zlepšení výkonu při HyperThreadingu, který má Lunar Lake vypnutý, zůstává záhadou. Pokud tedy za relevantní budeme považovat údaj 14 %, nebude se patrně IPC velkých jader zásadně lišit od IPC Zen 5.

Jak toho bylo dosaženo: Intel zásadně změnil strukturu cache. Za pozornost stojí zejména 48KB L0D (datová) cache s latencí 4 cyklů, 192KB L1D cache s latencí 9 cyklů a 3MB L2 cache s latencí 17 cyklů. Na IPC se dále podílí také doplnění třetí AGU (Address Generation Unit), osminásobně zvětšený predikční blok a další drobná zlepšení. Celočíselná jednotka narostla z 5 ALU na 6 a počet jump units stoupl ze 2 na 3.

Dynamická energetická efektivita by měla mezigeneračně stoupnout o 20 %, podíl na tom má mít mimo jiné regulace taktovací frekvence v 16,67MHz krocích namísto původních 100 MHz.

Malá jádra / E-Core / Skymont

YouTube kanálu RedGamingTech, který od loňského roku tvrdil, že zásadnější změnou než velká jádra budou jádra malá, je nutno přičíst body k dobru. Intelem ohlášený nárůst IPC totiž odpovídá údajům, které tento zdroj avizoval. Intel tvrdí, že IPC malých jader dosahuje úrovně Raptor Cove (velká jádra Raptor Lake).

Pěkně působící slajd je ovšem potřeba uvést do reality. V první řadě Skymont nepodporuje HyperThreading, což znamená, že při vícejádrové zátěži bude výkon oproti velkým jádrům Raptor Lake nižší. Ve druhé řadě je potřeba mít na paměti, že Atomy Skymont zcela jistě nepoběží na až ~6,2 GHz, která nabízel Raptor Lake. Nakonec nelze zapomenout na obligátní absenci AVX-512, ale patrně i nižší výkon v AVX obecně, který je pro Atomy tradiční a k němuž se Intel zatím explicitně nevyjadřuje. Za pozornost stojí i poznámka Intelu, že tyto výsledky mohou být „±10 %“.

Navzdory marketingovým obezličkám a absenci jednoznačného údaje o nárůstu IPC oproti předchozí generaci Atomů působí Skymont jako velký počin a velký výkonnostní přínos nejen pro Lunar Lake (4× Skymont), ale zejména pro desktopový Arrow Lake (16× Skymont) a na příští rok chystaný Arrow Lake-refresh (40× Skymont).

Jak toho Intel dosáhl? Jádra po stránce výbavy podstatně nabyla. Šířka dekodéru narostla na 9, fronta micro-op z 64 na 96, podpora OoO (out of order execution) dosáhla alokační šířky 8 (z 6), retirement stage rovnou dvojnásobku (8 → 16). Reorder buffer se zvětšil z 256 na 416 vstupů a počet dispatch ports (odesílacích portů) dosáhl 26 (z toho 8 pro INT ALU). Podporovány jsou 4× 128bit FP / SIMD vektory, což znamená zdvojnásobení teoretického výpočetního výkonu a snižuje latenci FP operací.

Šířka L2 cache byla zdvojnásobena na 128 bit v cyklu, kapacita 4 MB na 4 jádra zůstává.

Velmi podstatnou informací pak je, že energetické nároky Skymontu se podle Intelu nijak zásadně neliší oproti předchozí generaci (Crestmontu).

Intel bohužel předložil značně demagogické grafy výkonu, které srovnávají jádra Skymont nikoli s předchozí generací malých jader (E-Cores), ale s tzv. LP-E Cores, tedy onou dvojicí malých jader v systémové (6nm) dlaždici Meteor Lake, která měla zajišťovat běh v idle při vypnuté procesorové dlaždici (podporují tedy jen velmi nízké takty, přitom nejsou s ohledem na 6nm proces nijak úsporná). Připomeňme, že test energetické efektivity LP-E Core dopadl pro Meteor Lake katastroficky:

Energetická efektivita (výkon při spotřebě) LP-E Core Meteor Lake (David Huang)

Právě s těmito jádry (LP-E Core) Intel srovnává výkon a energetickou efektivitu nových jader Skymont:

Připomeňme, že jádra Skymont jsou v Lunar Lake 4, zatímco LP-E Core jsou v Meteor Lake jen dvě a dále, že jde o srovnání 6nm procesu s 3nm a nakonec, že LP-E Core Meteor Lake podporuje maximální takt 2,5 GHz, zatímco Skymont bude někde na úrovni 1,5-2násobku této hodnoty. Zatímco bez kontextu působí grafy Intelu vysloveně bombasticky, při zohlednění těchto skutečností a s přihlédnutím ke grafu nezávislého testu srovnávajícího výkon a efektivitu LP-E Core Meteor Lake s ostatními procesory, to až tak extrémně nevypadá.

Spolupráce

Intel oproti Raptor Lake změnil koncept přesunu zátěže mezi jádry tak, aby zátěž byla primárně přiřazena malým jádrům a pokud na ni nebudou stačit (zřejmě dojde k určitému procentu zátěže na určitou dobu), bude zátěž přesunuta na velká jádra (patrně až do jejího dokončení).

Mělo by se tím eliminovat přehazování zátěže působící propady výkonu v některých úlohách.