giovedì , giugno 20 2019
Home / Tecnologia / Intel 2018 Architecture day: le CPU e GPU del futuro, passando per 3D stack
Intel 2018 Architecture day: le CPU e GPU del futuro, passando per 3D stack

Intel 2018 Architecture day: le CPU e GPU del futuro, passando per 3D stack

Da quando Intel ha dichiarato lo stop al proprio annuale IDF, Intel Developer Forum, sono venute a mancare molte occasioni per l’azienda per aprirsi alla stampa e agli analisti per anticipare quelle che sono le tecnologie future alle quali è al lavoro. Molte aziende concorrenti come AMD, Qualcomm e NVIDIA non hanno mancato in questi anni di organizzare appuntamenti periodici nei quali mostrare lo status della propria evoluzione tecnologica. Intel, pioniera in questo con l’IDF, ha mancato questo tipo di appuntamenti per molto tempo. L’11 dicembre, nella Silicon Valley, Intel ha organizzato il proprio 2018 Architecture Day con l’obiettivo di ritornare a fornire quello sguardo al futuro che ha sempre caratterizzato i propri IDF.

Il 2018 Architecture Day di Intel è quindi, alla luce degli ultimi anni, un punto di svolta per l’azienda americana. E’ possibile che questo sia legato all’ingresso in azienda di nuove e importanti figure avvenuto tra fine 2017 e prima metà del 2018, ma è certo che un evento di questo tipo fosse da lungo tempo atteso. E’ questa infatti l’occasione per Intel di aprirsi nuovamente alla stampa tecnica, e attraverso questa mostrare quelle che sono le tecnologie alle quali è al lavoro e in questo modo lasciar trapelare quali saranno i prodotti del futuro che avranno tecnologia Intel integrata.

Questa è un’azienda molto complessa, impegnata in settori diversi ma complementari. Intel non può di certo limitarsi alle sole CPU, ma è impegnata nel suo sviluppo futuro in quelli che il proprio VP Raja Koduri ha evidenziato essere 6 punti chiave. Si tratta degli elementi che porteranno Intel a crescere nel corso dei prossimi anni, per andare incontro alle necessità di un mercato che supera i 300 miliardi di dollari di controvalore ogni anno:

Software
Sicurezza
Interconnessione
Memoria
Architettura
Processo

E’ interessante evidenziare come questi 6 elementi fondamentali siano comuni tanto alle soluzioni client come a quelle datacenter e alle soluzioni edge. Di fatto sviluppare questi 6 elementi in parallelo permette di definire soluzioni che si adattino a tutti i segmenti di mercato nei quali opera Intel e portarla in questo modo ad essere artefice di un mercato che al momento attuale ha un valore di mercato superiore ai 300 miliardi di dollari USA. Per fare questo Intel, nelle parole di Raja Koduri, è entrata in quella che viene definita come “architecture era”, a seguire quelle dei MHz e dei multi-core che hanno caratterizzato lo sviluppo della tecnologia informatica degli ultimi 2 decenni.

Si è molto parlato in questi ultimi anni delle difficoltà incontrate da Intel nel passaggio ad una tecnologia produttiva superiore a quella a 14 nanometri, utilizzata per varie famiglie di processori e ottimizzata ben più di quanto la roadmap originaria dell’azienda avesse previsto. Non sono però mancati i risultati: Intel è stata capace di passare, con le differenti architetture della famiglia Core costruite a 14 nanometri, da una frequenza di clock di 4,2 GHz sino agli attuali 5 GHz. Gli affinamenti nel processo produttivo, al netto delle migliorie nell’efficienza delle differenti architetture, hanno permesso di estrarre circa il 20% in più di prestazioni unicamente via maggiore frequenza di clock e questo ha quantomeno in parte compensato il ritardo nel debutto delle prime soluzioni a 10 nanometri. Non tutto il male vien per nuocere, potremmo pensare.

L’attesa è quasi destinata a terminare, grazie al debutto nel corso del 2019 delle prime proposte della famiglia Sunny Cove. Intel ha in particolare dettagliato la propria roadmap delle CPU differenziando tra le due famiglie di core che sviluppa: la prima a più elevate prestazioni, riconducibile alle famiglie di prodotti Core e Xeon; la seconda a consumi più ridotti della gamma Atom.

Nel corso del 2019 Intel introdurrà le soluzioni della famiglia Sunny Cove, seguite nel 2020 da quelle indicate con il nome di Willow Cove. Delle prime parleremo più in dettaglio in seguito, mentre delle seconde vengono evidenziate tra le caratteristiche un redesign della cache, nuove ottimizzazioni a livello di transistor e nuove funzionalità legate alla sicurezza dei dati. Golden Cove è il nome delle architetture della famiglia Core attese nel 2021, con le quali Intel introdurrà migliorie prestazionali anche legate all’intelligenza artificiale oltre a espandere le opzioni legate alla sicurezza ed espandere le funzionalità di connettività anche via modem 5G.

Per le CPU della famiglia Atom avremo Tremont nel corso del 2019, con Gracemont nel 2021 e “Next” Mont nel 2023: la cadenza di introduzione di nuove proposte sarà per questa famiglia di prodotti di tipo biennale, contro un tasso indicativamente annuale per le proposte della famiglia Core.

L’evoluzione dell’architettura è uno dei pilastri dello sviluppo futuro di Intel, ma molto di quello che saranno i prodotti di Intel dei prossimi anni è legato ad una novità che riguarda il packaging e il modo con il quale saranno costruiti i prodotti. Parliamo di Foveros Technology, che attraverso il 3D stacking dei chip permette di integrare differenti tipologie di chip, anche costruite con tecnologie produttive diverse, montate sullo stesso package. In questo modo Intel intende continuare a tenere in vita la “Moore’s Law”, avanzando con le tecnologie di packaging in modo parallelo con quanto storicamente viene fatto incrementando la densità grazie a tecnologie produttive sempre più affinate.

Le soluzioni 3D Foveros, detto in altro modo, sono chip che abbinano componenti differenti costruiti ciascuno con la tecnologia produttiva più corretta per la propria tipologia. Pensiamo ad esempio ad un chip con il quale Intel ha effettuato una dimostrazione, dotato di due differenti tipologie di core uno per le massime prestazioni e l’altro per la massima efficienza, abbinato ad altri chip montati sullo stesso package che gestiscono le altre funzioni tipicamente integrate come tutto quello che riguarda le comunicazioni. I core sono sviluppati con tecnologia a 10 nanometri, mentre per le altre componenti è adottato processo a 22 nanometri

In questo modo Intel può sviluppare chip con caratteristiche tecniche molto differenti tra di loro, adattandosi alle esigenze dei vari clienti e al posizionamento di mercato. La demo mostrata è però interessante non solo per la tecnologia Foveros, ma anche perché mostra un approccio ibrido alle unità di elaborazione che per certi versi ricorda quella big.LITTLE delle architetture ARM utilizzate negli smartphone, dove core a bassa potenza utili per i task in background e le operazioni con meno carico di lavoro vengono affiancati ad altri più potenti, ed energeticamente meno efficienti, utilizzati per le elaborazioni maggiormente esigenti.

La prima versione di soluzione Foveros arriverà in commercio nel corso del 2019, nella forma della prima architettura x86 di tipo ibrido, basata su tecnologia produttiva a 10 nanometri. Non conosciamo il posizionamento di mercato iniziale di queste proposte ma è facile dedurre che si tratterà di dispositivi mobile nei quali le dimensioni complessive rivestano un peso maggiore: si tratta della tipologia di prodotti per i quali la riduzione dell’ingombro riveste un peso ancora più rilevante.

Nel corso del 2019 vedremo al debutto la nuova generazione di architettura per CPU x86 di fascia alta, dalla quale deriveranno i prodotti delle famiglie Core e Xeon del prossimo futuro. Le soluzioni Sunny Cove, costruite con tecnologia produttiva a 10 nanometri, implementano numerose innovazioni rispetto a quelle della famiglia Skylake attualmente in commercio riconducibili a 3 tipologie di gruppo.

Il primo è quello del “deeper”, cioè della profondità nella pipeline di elaborazione: in Sunny Cove è incrementata del 50% la dimensione della cache L1 Data; la cache L2 è aumentata, in quantità variabile a seconda del tipo di processore, come lo è la cache µop e la TLB della cache di secondo livello. In generale sono state incrementate le dimensioni di reoder buffer, load buffer, store buffer e reservation stations.

Altre innovazioni incidono sull’ambito del Wide, cioè sull’ampiezza della capacità di elaborazione dei core: le wide allocation passano da 4 a 5, mentre le execution ports aumentano da 8 a 10. La bandiwidth della cache L1 per store è raddoppiata, le APU passano da 3 a 4 e gli store data da 1 a 2. A chiudere il pacchetto di novità quello che è legato allo smarter, cioè la capacità di un core di essere efficiente: in questa direzione Intel ha implementato buffer più ampi, con nuovo algoritmo di gestione e incremento dell’accuratezza del branch prediction. La latenza è stata ridotta a livello generale, e come elemento sottostante in comune a tutte le ottimizzazioni si è lavorato per migliorare l’efficienza energetica complessiva.

Si è molto speculato in questi mesi circa le future architetture di GPU che Intel introdurrà sul mercato, anche con proposte dedicate su scheda PCI Express. Questo avverrà nel corso del 2020, ma prima di questo vedremo al debutto nel corso del prossimo anno le soluzioni integrate indicate con il nome di Gen11 che prenderanno il posto di quelle Gen9 adottate al momento nelle CPU Intel presenti sul mercato.

Le soluzioni Gen11 permetteranno di fornire un netto balzo in avanti dal punto di vista delle prestazioni, offrendo per la prima volta in una GPU Intel integrata una potenza di elaborazione di 1 TFLOPs con elaborazioni FP32 e 2 TFLOPs con elaborazioni FP16. A tale risultato si è giunti con una completa rivisitazione dell’architettura, che ha visto un raddoppio delle unità di elaborazione oltre ad un complessivo affinamento architetturale con un aumento di 4 volte della dimensione della cache L3, ora giunta a 3 MB di capacità complessiva, oltre che con l’introduzione di tile-bsed rendering e coarse pixel shading. Le GPU Gen11 implementeranno anche supporto all’adaptive sync, tecnica che NVIDIA e AMD offrono con le proprie GPU rispettivamente con i nomi di G-Sync e FreeSync e che permette di eliminare i fenomeni di tearing quando i frames al secondo generati dalla scheda video sono inferiori alla frequenza di refresh dello schermo.

Nel corso del 2020 Intel introdurrà la nuova architettura di GPU indicata con il nome di Xe, dalla quale deriveranno due altre micro-architetture destinate rispettivamente al datacenter e al mondo client. Le soluzioni Xe verranno presentate tanto in soluzione integrata come su scheda dedicata: al momento attuale non sono stati divulgati ulteriori dettagli ma è evidente come con queste soluzioni Intel intenda offrire soluzioni che vadano a rispondere sia alle differenti esigenze delle piattaforme client, dai notebook ai PC desktop, sia al mondo professionale che utilizza le GPU per calcoli paralleli non grafici all’interno dei datacenter.

Nel futuro dell’evoluzione tecnologica di Intel troviamo altre due componenti che l’azienda reputa indispensabili. La prima è quella che viene indicata con il nome di “One API”, un progetto software che punta a semplificare la programmazione delle differenti unità di elaborazione a prescindere dal fatto che si tratti di CPU, GPU, chip FPGA, soluzioni di intelligenza artificiale o altre tipologie di acceleratori. One API comprende un pacchetto di strumenti rivolto agli sviluppatori, con la prima release attesa al debutto nel corso del 2019, grazie ai quali poter mappare il software sull’hardware Intel che possa accelerarne al meglio il codice.

La seconda riguarda le soluzioni di storage, fondamentali in ambito datacenter. Intel porta avanti la propria tecnologia Optane DC persistent memory, capace di conciliare le esigenze di elevati quantitativi di memoria locale con prestazioni che sono molto vicine a quelle tipiche delle memorie DRAM. Molti dei pattern di elaborazione dei datacenter richiedono proprio la disponibilità di quantitativi di memoria locale impensabili sino a non molto tempo fa, in grado però di garantire latenze contenute: per Intel la soluzione è nelle soluzioni Optane DC persistent memory, abbinate agli SSD Optane DC quale livello di storage superiore.

Il 2019 sarà indubbiamente un anno interessante per Intel, chiamata al passaggio alla tecnologia produttiva a 10 nanometri con i primi prodotti che saranno destinati alle soluzioni mobile. Il 2018 Architecture Day si è rivelata occasione per conoscere parte delle strategie future di Intel e quello che potremo attenderci nel corso dei prossimi anni dall’azienda americana. Di tutte le informazioni quella che ha particolarmente colpito è legata alla tecnologia Foveros, grazie alla quale Intel potrà proporre soluzioni sempre più compatte e adatte all’utilizzo in differenti tipologie di prodotti.


Raja Koduri, Senior VP dell’Intel Architecture and Graphics Solutions group e Murthy Renduchintala, Chief Engineering Officer di Intel

Il demo della tecnologia Foveros presentava una seconda importante novità: l’abbinamento tra due differenti tipologie di core utili rispettivamente per ambiti di elaborazione contrastanti tra di loro. E’ possibile che il 3D stacking dei chip, unito proprio a differenti architetture di CPU, permetterà ad Intel di offrire soluzioni che siano non solo sempre più integrate ma anche capaci di aprirsi a scenari di utilizzo molto variegati.

Che il passaggio alla tecnologia produttiva a 10 nanometri non sia avvenuto come inizialmente previsto è un dato di fatto, ma è evidente come l’Intel di questi giorni guardi all’evoluzione futura con una strategia molto chiara e con la chiara volontà di proporre sempre più innovazione tecnologica in tutti gli ambiti che riguardano l’elaborazione. Che questa sia nel datacenter, nel mondo client con desktop e notebook o con le future generazioni di form factor che il mercato renderà disponibile poco importa: Intel è storicamente un’azienda incentrata sulla tecnologia e tale direzione resta invariata per il futuro. Più avanti nel corso del 2019 vedremo come gli annunci dell’Architecture Day 2018 si concretizzeranno in prodotti disponibili sul mercato, sviluppati assieme ai partner produttori di PC, server e dispositivi mobile.

Leggi Anche

Zoe, assistente virtuale di Msc, pronta a sbarcare sugli smartphone degli ospiti

Zoe, assistente virtuale di Msc, pronta a sbarcare sugli smartphone degli ospiti

di Marco de’ Francesco ♦︎ Grazie alla tecnologia Hpe e ai moduli di machine learning, …