Стремление к экономии электроэнергии, повышению энергоэффективности значительно повлияло на дизайн процессоров Skylake. 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 помещен на материнских платах. Но в будущих микроархитектурах Intel собирается опять вернуть преобразователь обратно в процессор (но не во всех версиях дизайна, а только в тех, которые рассчитаны на достаточно либеральные тепловые пакеты).
Основное нововведение в процессорах Skylake состоит в том, что процессор разбили на большее, чем раньше, число энергетических доменов, способных независимо отключаться от линий питания в случае их бездействия. Дело дошло даже до отдельных исполнительных устройств, например, в Skylake могут независимо обесточиваться в случае простоя даже 256-битные исполнительные устройства, отвечающие за исполнение AVX2-команд (но подобные техники в том или ином виде используются уже очень давно). Между тем в Skylake есть и действительно революционное нововведение – технология Speed Shift, суть которой заключается в том, что процессору теперь даётся куда большая свобода действий в управлении собственными энергосберегающими состояниями.
Обычно современные процессоры могут самостоятельно, то есть 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. В результате переключение в любое экономичное состояние – это целый комплекс мероприятий, на который требуется немалое время. Ещё хуже дело обстоит с выходом из таких режимов. Процессор должен проинформировать операционную систему, о том, что что-то произошло, затем система должна обработать эту информацию и передать процессору команду на переключение частоты – такая цепочка действий занимает до 30 мс.
Внедрение же Speed Shift даёт процессору большую самостоятельность. Да, он сохраняет свою подчинённость операционной системе, которая может перевести его на более низкую частоту, например для экономии энергии в заканчивающейся батарее мобильного устройства. Но рутинные вопросы переключения энергосберегающих состояний процессор теперь берёт полностью на себя, что существенно улучшает время реакции и позволяет входить в энергосберегающие режимы и выходить из них за единицы миллисекунд. Уменьшение времени реакции на изменение условий должно, с одной стороны, послужить цели экономии энергии, а с другой оно способно положительно сказаться и на производительности. Иными словами, процессоры Skylake с технологией Intel Speed Shift смогут самостоятельно подбирать наиболее подходящую частоту работы исходя из возложенной на них нагрузки, причём переключение состояний будет происходить более точно и более быстро.
Следует отметить, что в Speed Shift учитывается и ещё один аспект, который ранее обходился разработчиками стороной. 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 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, однако, для её работы требуется поддержка со стороны операционной системы (Windows 10 и далее). Все же остальные OC, в том числе и всевозможные вариации Linux или Android, поддержку Speed Shift пока не обеспечивают. Однако Intel обещает, что со временем эта проблема так или иначе будет решена.
Дополнительно Intel работает и над развитием процессорных блоков с фиксированными функциями, которые также позволяют экономить энергию. Кроме того, кодирование и декодирование видео через возможности Quick Sync, а не процессорными ядрами, 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 позволяет разработчикам программного обеспечения активно задействовать эту технологию.
Версия сайта для слабовидящих