Лента новостей дня

Свежий документ Intel для программистов рассказывает о том, что организация введёт помощь комплекта инструкций AVX-512 в собственные потребительские микропроцессоры начиная с поколений Cannon Lake и Ice Lake. Свежие расширения для x86 позволят CPU увеличить мощность в определённых дополнениях. В то же время не ясно, какие конкретно платформы для настольных и мобильных ПК будут сохранять AVX-512 в 2018–2019 гг., когда данные микропроцессоры появятся на рынке.

AVX-512: для лучших сегодня

Начиная с половины 90-х годов прошлого столетия компании Intel и AMD вводили разные расширения комплекта инструкций для архитектуры x86. На протяжении заключительных 20 лет обе компании добавили тысячи свежих команд, призванных повысить мощность или за счёт применения параллелизма на уровне данных (и использования SIMD-инструкций), или при помощи особых аппаратных блоков.

Заключительные расширения Intel для потребительских платформ именуются AVX/AVX2, но их главными целями было усиление высоты документа регистров (как для операций с плавучей точкой, так и для операций с целыми числами) до 256 разрядов, и прибавление команд вроде FMA3 (предназначающихся подобной задачи: выполнять сравнительно трудные вычисления за 1 такт). При совершении 256-разрядных операций AVX/AVX2 микропроцессоры временами должны понижать собственную частоту, так как при выполнении подобных операций растут потребление и выделение, однако даже на пониженных частотах применение AVX/AVX2 имеет большой резон.

Эволюция Intel AVX

Очередным шагом в развития расширений комплекта инструкций стал AVX-512. В истории с данным комплектом команд организация пошла по несколько очень хорошему от классического пути: она сделала особые команды для определённых дополнений и воплотила их в различных видах микропроцессоров. Так, определенные расширения AVX-512 направлены прежде всего на действующие перегрузки компьютеров совместного предназначения, в то время как иные применимы для суперкомпьютеров. Реализация всех расширений во всех продуктах едва ли имеет большой резон для Intel и её заказчиков, потому заключительные Intel Xeon поколения Skylake-SP (и микропроцессоры HEDT на их базе) сохраняют 1 комплект команд AVX-512, но Xeon Phi — другой (в диаграмме ниже представлены различные значения помощи AVX-512 различными CPU). При этом передовые потребительские микропроцессоры вообще не сохраняют AVX-512, так как физическая реализация 512-разрядного документа регистров существенно повышает объем ядра (до 15 % в случае ядра Skylake) и его себестоимость, и потому, что платформы для абонентных ПК сегодня не могут применять свежие аннотации.

Нынешние инкарнации AVX-512. Диаграмма из twitter @InstLatx64

Тем не менее, в дальнейшем всё поменяется: Intel рассчитывает подключить помощь ряда команд AVX-512 в собственных грядущих потребительских микропроцессорах Cannon Lake и Ice Lake, но программисты могут начать вводить помощь свежих инструкций сейчас с прицелом на HEDT-платформы на основе Core i7/Core i9 с ядрами Skylake-SP.

AVX-512: для (?) всех, однако послезавтра

По документу Intel для создателей программ, потребительские микропроцессоры поколения Cannon Lake будут сохранять комплекты команд AVX512F, AVX512DVD, AVX512DQ, AVX512BW и AVX512VL, что отвечает уровню Intel Xeon Scalable и Intel Core i7/Core i9. Также, микроархитектура Cannon Lake будет сохранять команды AVX512_IFMA и AVX512_VBMI, однако в настоящее время не понятно, будет ли их помощь урезана серверами или будет интегрирована и в потребительских микропроцессорах (заключительный план не менее возможен).

Intel Core i9-7900X: AVX-512 сегодня

Первоначально Intel гарантировала выпустить собственные микропроцессоры поколения Cannon Lake в 2016–2017 гг., однако отменила введение технического процесса 10 hm до 2018 года, этим самым оставив и выпуск свежих CPU. Как предполагалось, микропроцессоры Cannon Lake должны были стать 10-нм версиями Kaby Lake (а потом Coffee Lake) с определенными улучшениями, однако прибавление помощи AVX-512 обозначает достаточно осязаемое изменение архитектуры, так как огромные отрывки данных требуют большой пропускной возможности памяти (в Skylake-SP она гарантируется огромными кешами и контроллерами памяти с 4-мя либо 6-ю телеканалами). Учитывая условия к ПСП и потребление AVX-512-блоков, свежие аннотации могут поддерживаться не всеми абонентными микропроцессорами Cannon Lake, однако только теми, которые направлены на сравнительно производительные ПК. К примеру, у нас есть возможность не заметить AVX-512 в мобильных микропроцессорах с пониженным энергопотреблением, и модификациях для настольных ПК базового значения. Тем не менее, отличная весть состоит в том, что когда производительные Cannon Lake будут на рынке, в любом случае определенные платформы для абонентных ПК сумеют применять расширения AVX-512.

Эволюция AVX-512 для центральных микропроцессоров совместного предназначения не остановится на Cannon Lake. Микропроцессоры Intel Ice Lake будут сохранять аннотации AVX512_VPOPCNTDQ (они также будут поддерживаться Xeon Phi рода Knights Mill), и команды AVX512_VNNI, AVX512_VBMI2, AVX512+VPCLMULQDQ и AVX512_BITALG. Также, микросхемы Ice Lake будут сохранять AVX-512 версии знаменитых алгоритмов AES и GFNI для зашифровки и поправок погрешностей — AVX512+VAES и AVX512+GFNI. Тем временем, Knights Mill будет специально сохранять AVX512_4FMAPS и AVX512_4VNNI. Тем не менее, есть заявка Intel на заплату к ядру Linux, которая заявляет, что эти аннотации будут поддерживаться как Xeon Phi, так и Xeon. Изображения к заплатам Linux далеко не всегда точны, но проекты могут изменяться, однако эту информацию необходимо принимать во внимание.

Грядущие инкарнации AVX-512. Диаграмма из twitter @InstLatx64

Как понятно из документа Intel, микропроцессоры поколений Cannon Lake и Ice Lake будут иметь помощь наиболее сегодняшних инструкций AVX-512. Неясно, будут ли ядра CNL и ICL применяться в грядущих серверных микропроцессорах (не стоит забывать, что Intel делает некоторый только серверный продукт с кодовым названием Cascade Lake), но в случае если это так, то, по всей видимости, ядра Intel для серверных и потребительских CPU будут иметь один комплект перспектив AVX-512.

Значительное явление

Введение инструкций AVX-512 в потребительские микропроцессоры Intel — достаточно значительное явление не смотря на то, что этот комплект команд преимущественно назначен для обработки огромных объёмов данных, что характерно для компьютеров и, в определённой стадии, рабочих станций. Так, заключительные могут получить от AVX-512 набавку мощности в сферах вроде кодировки видео, рендеринга, криптографии, бездонного изучения и т. д. По всей видимости, в Intel полагают, что 512-разрядные INT/FP-вычисления будут значительными и для потребительских ПК.

Intel Core X: AVX-512 сегодня