Ještě jednou k Alder Lake aneb jak je to s HT a proč bude konkurenceschopný
Protože se v diskuzích začaly opakovat zmínky o tom, že Alder Lake nebude podporovat SMT / HT, tedy zpracování dvou vláken na jádro, nebude od věci se k situaci vrátit a v krátkosti shrnout, jak to je.
K vydání procesorové generace Intel Alder Lake dojde až ve druhém pololetí, takže téměř všechny informace zůstávají neoficiálního rázu - přesto je celkový obrázek vcelku jasný a nezdá se, že by se na něm mohlo něco změnit.
Intel složí Alder Lake z (až) osmi velkých x86 jader Golden Cove. Tato velká jádra jsou přímým nástupcem architektury Willow Cove použité v mobilních procesorech Tiger Lake. Willow Cove je konkurentem Zen 3 (IPC se zdá být v průměru velmi podobné), takže Golden Cove s očekáváním ~20% nárůstu IPC bude asi na podobné úrovni jako Zen 4, kde se rovněž očekává mezigeneračních ~20 %.
Tato jádra (Golden Cove v Alder Lake) se v základním konceptu nijak neliší od předchozích generací - jde o výkonnou x86 architekturu podporující SMT / HT, tedy zpracování dvou vláken jedním jádrem.
Velká jádra Golden Cove budou doplněna až osmi malými x86 jádry (dříve souhrnně označovanými jako Atomy) a konkrétně půjde o novou generaci nazvanou Gracemont. Atomy, jak je dlouholetým zvykem, nepodporují SMT / HT, tudíž jedno jádro = jedno vlákno.
8× Golden Cove (=16 vláken) + 8× Gracemont (=8 vláken) = celkem 16 jader a 24 vláken
Co k takovému řešení Intel vede? Důvod mohou být tři:
Silné stránky Alder Lake
1. Malá jádra mají výrazně nižší spotřebu, respektive lepší poměr spotřeba / výkon. V situaci, kdy je vícejádrový výkon procesorů Intelu limitován spotřebou, může být výhodnější kupříkladu 20 wattů věnovat osmi malým jádrům než jednomu velkému jádru. Pokud je aplikace schopna efektivně běžet na více jádrech, přináší to výkon navíc bez významných energetických nároků navíc.
2. Malá jádra mají výrazně nižší nároky na plochu křemíku. Plochu, kterou by zabralo jedno velké jádro, mohou využít až zhruba čtyři malá. Což je výhodné v situaci, kdy jsou výrobní kapacity omezené plochou zpracovaného křemíku (wafery).
3. Umožňuje to Intelu vydat novou architekturu i na starším procesu. Zatímco AMD se Zen 4 čeká na novou generaci procesu (5nm TSMC), Intel může novinku vydat na 10nm procesu (cca ekvivalent 7nm TSMC), protože velkých jader, které zabírají většinu plochy a generují většinu tepla, je polovina oproti procesorům AMD.
Na druhé straně má takové řešení i nevýhody:
Slabiny Alder Lake
1. Pro vznik jednoho procesoru je potřeba vyvíjet dvě architektury, což stojí nějaké peníze navíc a štěpí vývojové prostředky do dvou větví.
2. Vývoj dvou architektur s sebou nese vyšší riziko zpoždění. Stačí, aby se jedna z architektur zpozdila a vydání procesoru musí být odloženo.
3. Malá jádra nepodporují všechny instrukční sady jako velká jádra. Pokud aplikace umožňuje využití takové instrukční sady, pak buďto může Intel malá jádra odstavit (a využívat jen velká, čímž výhoda vícejádrového výkonu navíc padá), nebo procesor může hlásit, že danou instrukční sadu nepodporuje. Pak budou využita všechna jádra, ovšem bez výkonnostního bonusu pokročilé instrukční sady.
4. Ačkoli kombinace velkých a malých jader může vycházet skvěle v řadě benchmarků - koncipované jsou zpravidla na jednojádrový test (který poběží na jednom velkém jádře) a zátěž všech jader (kdy dojde k využití všech velkých a malých jader), v praxi dochází i na situace, kdy aplikace umí efektivně využít více než jedno jádro, ale méně než plný počet jader. Pokud kupříkladu aplikace zvládne efektivně využít čtyři jádra, pak řekněme mobilní Alder Lake se dvěma velkými (Golden Cove) a osmi malými (Gracemont) jádry podá horší výkon než by podal hypotetický čtyřjádrový Golden Cove, který by stál srovnatelné množství křemíku a měl srovnatelnou spotřebu. Alder Lake tak bude dosahovat maximální efektivity v situací při zátěži nízkého počtu jader a rovněž při zátěži maximálního počtu (všech) jader. Pokud dojde k zátěži někde mezi tím, především pokud bude aplikace schopna využít vyšší počet jader než odpovídá počtu velkých jader (ale zároveň ne celého procesoru), bude efektivita nižší.
Se všemi výhodami a nevýhodami tohoto konceptu ale Intel získá procesor, který bude schopen dostat na trh dříve než AMD, bude schopný v okamžiku vydání dosáhnout vyššího jednojádrového výkonu než nabídka AMD v dané době (Zen 3) a vícejádrově bude schopný konkurovat přinejmenším dvanáctijádrovým modelům Zen 3. Což jsou tři zásadní prvky, které s Comet Lake a Intel nezvládal, tudíž tři zásadní posuny v konkurenceschopnosti.