Intel Thread Director: สถาปัตยกรรมและประสิทธิภาพของ CPU

ผู้อำนวยการเธรดของ Intel

Windows ไม่ต้องสงสัยเลยว่า 11 ถูกวิพากษ์วิจารณ์ไปทั่วโลกและไม่ใช่เพราะสามารถหรือจะเป็นระบบปฏิบัติการที่ไม่ดี แต่เนื่องจากข้อกำหนดด้านความปลอดภัยที่ร้องขอและจะทำให้พีซีที่มีความสามารถหลายล้านเครื่องต้องตกต่ำ ราวกับว่ายังไม่เพียงพอ อินเทล กำลังถูกเพิ่มเข้าไป ซึ่งด้วยสถาปัตยกรรม Alder Lake ใหม่ทำให้ Windows 11 กลายเป็นระบบปฏิบัติการที่ใช้ประโยชน์สูงสุดจาก CPU ใหม่ได้ ทำไมสิ่งนี้ถึงเกิดขึ้น? นี่คือผู้อำนวยการเธรดของ Intel

จนถึงปัจจุบัน ทุกแพลตฟอร์มพีซีได้รับการออกแบบโดยมีเป้าหมายเดียว: ประสิทธิภาพสูงสุด นี่หมายความว่าแน่นอนว่ามีคอร์ที่ปรับให้เหมาะสมที่สุดด้วยสถาปัตยกรรมที่สามารถเพิ่ม IPC ได้มากกว่าคู่แข่งและแน่นอนว่ามีความถี่สูง (โดยเฉพาะใน Mainstream) แต่สิ่งต่าง ๆ เปลี่ยนไปและกระบวนทัศน์กำลังจะเปลี่ยนไปโดยสิ้นเชิง เอเอ็มดี จะไม่ไปถึงในขณะนี้: Windows 11 และ Intel Alder Lake ต้องการ.

ARM และ Google นั้น “ต้องถูกตำหนิ”: Windows 11, iOS, Intel และ Apple มาพร้อมกัน

Google-โลโก้-tianda

บริษัทเหล่านี้ทั้งหมดเกี่ยวอะไรกับ Windows 11 และ Intel? ความจริงของการเป็นผู้บุกเบิกเป้าหมายปัจจุบันมานานกว่า 10 ปี ARM ร่วมกับ Google และ Apple ได้ออกแบบด้วยความช่วยเหลือของ Qualcomm และ บริษัท Cupertino ในสาขาที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิงซึ่งปัจจุบันดูเหมือนปกติสำหรับเราในสมาร์ทโฟนของเรา

ความจริงก็คือแนวทางของเขาเปลี่ยนชีวิตของทุกคนและวิธีที่บริษัทดำเนินการและออกแบบ ซึ่งรวมถึง Intel จนถึงขณะนี้ ส่วนใหญ่โปรเซสเซอร์เดสก์ท็อปหรือเซิร์ฟเวอร์ต้องกระจายปริมาณงานระหว่างหลายคอร์และหลังจาก SMT และ HT ระหว่างเธรดด้วย ดังนั้น นี่เป็นปริมาณงานสำหรับระบบปฏิบัติการที่ปฏิบัติหน้าที่ ซึ่งต้องชัดเจนว่ามีภาระงานเท่าใด จะส่งไปที่ใด และสิ่งใดเหมาะสมที่สุดตามฮาร์ดแวร์ที่มีอยู่ ในกรณีนี้ ซีพียู. .

แม้ว่าจะดูเหมือนไม่เป็นเช่นนั้น แต่แกนและเธรดไม่ได้ทำงานเหมือนกัน โดยทั่วไปเธรดจะไม่ปรับขนาดประสิทธิภาพ 100% ด้วยเหตุผลหลายประการ รวมถึงบันทึก การเข้าถึงแคชหรือหน่วยความจำ และเวลาแฝงของหลักสูตร นี่คือสิ่งที่โปรเซสเซอร์ที่ใช้ ARM ไม่สามารถจ่ายได้ ประการแรกเนื่องจากการมุ่งเน้นไปที่ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน และประการที่สองเนื่องจากเวลาแฝงและเปอร์เซ็นต์การสูญเสียประสิทธิภาพ

ข้อดีแน่นอนคือการใช้พลังงานและความร้อนที่เกิดขึ้นนั้นต่ำกว่าแกนกลางภายใต้สถาปัตยกรรมเดียวกันและกับ SMT หรือ HT มาก ดังนั้น Intel รู้ดีว่า Apple กำลังจะเดิมพันโมเดลประสิทธิภาพสำหรับผลิตภัณฑ์ของตน และคำนึงถึงการขยายตัวของโปรเซสเซอร์ จึงตัดสินใจเมื่อหลายปีก่อนในการออกแบบสถาปัตยกรรมตั้งแต่เริ่มต้น ซึ่งจะรวมเอาสิ่งที่ดีที่สุดของทั้งสองแพลตฟอร์มไว้ด้วยกัน จากนั้น Alder เกิด. ทะเลสาบเป็นฐาน

Intel-Alder-Lake-E-Cores-P-Cores

ปัญหาคือตอนนี้เราจะมีซีพียูบางตัวที่มีแกนประสิทธิภาพสูงพร้อม HT และประสิทธิภาพอื่น ๆ ที่ไม่มี HT ซึ่งกล่าวถึงแล้วในบทความที่เกี่ยวข้องใน P-Cores และ E-Cores (ประสิทธิภาพและประสิทธิภาพ) สถาปัตยกรรม แล้วระบบปฏิบัติการรู้ได้อย่างไรว่าสิ่งใดเหมาะสมที่สุดในการทำงานให้เสร็จโดยเร็วที่สุด โหลดสมดุลอย่างถูกต้องกับแกนหรือเกลียวในตำแหน่งที่ดีที่สุดในด้านประสิทธิภาพและเวลาอย่างไร มาพร้อม Windows 11 และโดยเฉพาะ Intel Thread Director

Intel และ Microsoft จับมือ AMD กับอย่างอื่น

Intel-เธรด-Director

AMD จะไม่เดิมพันในตอนนี้และอย่างน้อยบนเดสก์ท็อปสำหรับเทคนิคนี้ในการรวมคอร์และคอร์ที่มีประสิทธิภาพสูงโดยพิจารณาจากประสิทธิภาพใน SoC เดียวกัน ดังนั้นมันจะถูกทิ้งไว้ข้างหลังในแง่ของเวลาหากตัดสินใจที่จะป้อนอย่างเต็มที่ ภายหลัง .

ด้วยเหตุนี้ Intel จึงก้าวไปข้างหน้าและร่วมกับ ไมโครซอฟท์ ได้ออกแบบ ผู้อำนวยการเธรดของ Intel (Thread ไม่ใช่ Threat, eye) หรือ ITD สำหรับตัวย่อ เป็นโซลูชันฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์เพื่อบรรเทาปัญหาทั้งหมดที่อธิบายไว้ข้างต้นด้วยวิธีที่เรียบง่ายและโปร่งใสเหนือสิ่งอื่นใดสำหรับทั้งระบบปฏิบัติการและโปรแกรมเมอร์

นี่เป็นสิ่งสำคัญ เนื่องจากตอนนี้โปรแกรมเมอร์กำลังจะเปลี่ยนจากการทำงานกับเคอร์เนลประเภทหนึ่งไปเป็นการทำงานกับเคอร์เนลสองประเภทที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง เป้าหมายของทั้งสองบริษัท (โดยเฉพาะ Intel) คือการให้ OS ตัดสินใจได้ถูกต้องโดยใส่งานในเธรดที่ถูกต้องขึ้นอยู่กับว่าต้องการเวลาแฝงต่ำและประสิทธิภาพสูงหรือไม่ หรือถ้าเป็นเพียงกระบวนการที่สามารถทำได้ วิ่งบน อี-คัลเลอร์ส เนื่องจากไม่มีลำดับความสำคัญสูง จึงไม่มีความสำคัญต่อเวลาและประสิทธิภาพ

สิ่งนี้สำเร็จได้อย่างไร? ด้วยระบบปฏิบัติการใหม่ที่หมุนรอบตัวกำหนดเวลาเธรดใหม่ Intel ได้พูดคุยกับ Microsoft โดยเปิดเผยงานของพวกเขากับ Alder Lake และแพลตฟอร์มในอนาคตของตน และ Microsoft ก็ทำสิ่งมหัศจรรย์และก้าวไปไกลกว่านั้นอีก การเกิดของ Windows 11 มีส่วนเกี่ยวข้องกับเรื่องนี้เป็นอย่างมาก เนื่องจาก Windows 10 จะไม่มีโปรแกรมเมอร์ดังกล่าว ดังนั้นโปรเซสเซอร์รุ่นที่ 12 ของ Intel ภายใต้ Alder Lake จะไม่ทำงานตามที่คาดหวังหรือมีประสิทธิภาพตามที่ตั้งใจไว้

Intel Thread Director: โปรแกรมเมอร์ใหม่มาพร้อมกับฮาร์ดแวร์

Intel-ด้าย-กรรมการ-4

ตามหลักเหตุผล ซอฟต์แวร์จะต้องได้รับความช่วยเหลือจากฮาร์ดแวร์ เนื่องจากซอฟต์แวร์ไม่สามารถแยกแยะการโหลดและทรัพยากรที่จำเป็นได้หากไม่มีระบบลำดับความสำคัญที่ต้องปฏิบัติตาม ด้วยเหตุผลนี้ Intel ได้ออกแบบไมโครคอนโทรลเลอร์ทั่วไปสำหรับทั้ง P-Cores และ E-Cores ที่จะบอก Windows 11 ว่าลำดับความสำคัญคืออะไร ทรัพยากรที่มีในแต่ละมิลลิวินาที และเวลาเฉลี่ยสำหรับการดำเนินการ ตลอดจนประเภทของคำสั่ง ที่สามารถหรือควรใช้

Intel มีการเรียงลำดับตามระดับประสิทธิภาพที่แตกต่างกันสำหรับโปรแกรมเมอร์นี้:

  1. หนึ่งเธรดต่อคอร์ -> พี-คัลเลอร์ส
  2. หนึ่งเธรด -> อี-คัลเลอร์ส
  3. กระทู้สำหรับ HT -> พี-คัลเลอร์ส (เห็นได้ชัดว่า E-Cores ไม่มีHT )

นั่นคือ Windows 11 จะโหลดกระบวนการใดๆ ก่อนใน P-Core หากไม่มี P-Cores ที่พร้อมใช้งานหรือจัดลำดับความสำคัญของประสิทธิภาพ มันจะไปที่ E-Cores และสุดท้ายไปที่ HT ของ P-Cores นี่แสดงให้เห็นว่าขณะนี้ Windows 11 จะรับรู้ถึงโทโพโลยีของโปรเซสเซอร์แต่ละตัว และด้วยไมโครคอนโทรลเลอร์ฮาร์ดแวร์ของ Intel ก็จะสามารถทราบปริมาณงานของแต่ละคอร์และเธรดได้

ข้อมูลที่ Intel เสนอให้เป็นเรื่องเหลือเชื่อ เนื่องจากอ้างว่าสามารถมอบหมายงานให้กับ Core หรือเธรดได้เพียงน้อยนิด 30 ไมโครวินาที ขอบคุณ Intel Thread Director เมื่อมองดูจากตัวเลขนี้แล้ว คำถามก็ชัดเจนว่าทำไมเร็วจัง? ฉันหมายความว่าคุณต้องการความเร็วการจัดสรรมากขนาดนั้นหรือไม่?

คำตอบค่อนข้างซับซ้อน เนื่องจากไม่เพียงแต่กำหนดงานให้กับคอร์หรือเธรดเท่านั้น ไม่ว่าจะเป็น P-Cores หรือ E-Cores แต่ Intel Thread Director ยังสามารถควบคุมและกำหนดความถี่ แรงดันไฟฟ้า และพลังงานได้ทันท่วงที ดังนั้น Intel Alder Lake และซีพียูรุ่นที่ 12 ของมันจึงทำงานได้ดีกว่าและมีประสิทธิภาพมากกว่าใน Windows 11 อย่างน้อยก็บนกระดาษ