На дизайн процессоров Skylake сильно повлияло стремление разработчиков к экономии электроэнергии. И здесь получили развитие как традиционные подходы, так и некоторые принципиально новые идеи. Ведь теперь процессорный дизайн не включает в себя интегрированный преобразователь питания. Он был убран именно из соображений экономичности – в наиболее энергоэффективных CPU с тепловым пакетом порядка 4,5 Вт это решение оказалось слишком расточительным, поэтому теперь конвертер питания вновь поселился на материнских платах. Но в будущих микроархитектурах Intel собирается вернуть преобразователь обратно в процессор, но не во всех версиях дизайна, а только в тех, которые рассчитаны на достаточно либеральные тепловые пакеты. Второе нововведение состоит в том, что инженеры Intel разбили процессор на большее, чем раньше, число энергетических доменов, способных независимо отключаться от линий питания в случае их бездействия. Теперь дело дошло даже до отдельных исполнительных устройств. Например, в процессоре Skylake могут независимо обесточиваться в случае простоя даже 256-битные исполнительные устройства, отвечающие за исполнение AVX2-команд.
Подобные технологии в том или ином виде используются уже очень давно, но в Skylake есть и действительно революционное нововведение – это технология Speed Shift. Суть этой технологии заключается в том, что процессору теперь даётся значительно большая свобода действий в управлении собственными энергосберегающими состояниями.
Обычно современные процессоры могут самостоятельно, без участия операционной системы (ОС), переключать свою частоту между номинальным состоянием и турборежимом. Однако переход в экономичные состояния с пониженными напряжениями и частотами требует непосредственного участия ОС. Команды к снижению частот даёт именно она, предварительно обратившись к микропрограмме и выяснив, какие режимы со сниженным энергопотреблением может предложить конкретный экземпляр CPU. Таким образом, переключение в любое экономичное состояние представляет собой целый комплекс мероприятий, на который затрачивается немалое время. Ещё хуже дело обстоит с выходом из таких режимов. Процессор должен проинформировать ОС, о том, что что-то произошло, затем система должна обработать эту информацию и передать процессору команду на переключение частоты (такая цепочка действий обычно занимает до 30 мс).
Внедрение технологии Speed Shift даёт процессору значительно большую самостоятельность. Конечно, он сохраняет свою подчинённость операционной системе, которая может перевести его на более низкую частоту, например для экономии энергии в заканчивающейся батарее мобильного ПК. Но все рутинные вопросы переключения энергосберегающих состояний процессор теперь берёт полностью на себя, что существенно снижает время реакции и позволяет входить в энергосберегающие режимы и выходить из них всего за единицы миллисекунд. Уменьшение времени реакции на изменение условий, с одной стороны, служит цели экономии энергии, а с другой стороны способно положительно сказаться и на производительности. Процессоры Skylake с технологией Intel Speed Shift смогут самостоятельно подбирать наиболее подходящую частоту работы исходя из возложенной на них нагрузки, и переключение состояний будет происходить более точно и более быстро.
В технологии Speed Shift учитывается и ещё один аспект, который ранее обходился разработчиками стороной. Дело в том, что снижение частоты для уменьшения энергопотребления не всегда даёт ожидаемый эффект. Проблема заключается в том, что при уменьшении частоты ниже некоторого граничного значения потребление начинает падать в гораздо меньшей степени из-за приобретающих большее влияние токов утечки. Поэтому в некоторых энергосберегающих режимах эффективнее оказывается поднять частоту процессора, быстро выполнить необходимый код, а уже затем перевести процессор в режим «сна». Именно такая стратегия и применяется в Skylake, где введены специальные алгоритмы, способные в глубоких энергосберегающих состояниях периодически отправлять процессор в состояние «сна» и затем пробуждать его для решения текущих низкоприоритетных задач.
Технология Speed Shift выглядит достаточно интересным и актуальным решением, но для её работы требуется поддержка со стороны операционной системы. Её могла обеспечить лишь Windows 10. Все же остальные OC, в том числе и всевозможные вариации Linux или Android, поддержку Speed Shift не обеспечивали. Intel обещает, что со временем и эта проблема так или иначе скоро будет решена.
Intel уже работает и над развитием процессорных блоков с фиксированными функциями, которые также позволяют экономить энергию. О графическом ядре Skylake стоит напомнить, что кодирование и декодирование видео через возможности Quick Sync, а не процессорными ядрами, тоже даёт хорошую возможность для энергосбережения. В Skylake этот блок приобрёл новые функции, и теперь использование вычислительных ядер стало необязательным и при декодировании H.265/HEVC-контента. Предлагаемое же Intel открытое API для работы с Quick Sync уже позволяет разработчикам программного обеспечения активно задействовать эту технологию.
Версия сайта для слабовидящих