Što je AVX-512 i zašto ga Intel ukida?

Što je AVX-512 i zašto ga Intel ukida?

CPU na vašem uređaju izvodi milijune izračuna svake sekunde i odgovoran je za funkcioniranje vašeg računala. S CPU-om radi jedinica za aritmetičku obradu (ALU), koja je odgovorna za matematičke zadatke i upravlja ju mikrokod CPU-a.





Taj CPU mikrokod nije statičan i može se poboljšati, a jedno od takvih poboljšanja bio je Intelov skup instrukcija AVX-512. Međutim, Intel je spreman ubiti AVX-512, uklanjajući njegovu funkcionalnost iz svojih CPU-a zauvijek. Ali zašto? Zašto Intel ukida AVX-512?



MAKEUSEOF VIDEO DANA

Kako radi ALU?

Prije nego što se upoznate sa skupom instrukcija AVX-512, važno je razumjeti kako ALU radi.





Kao što naziv sugerira, jedinica za aritmetičku obradu koristi se za izvođenje matematičkih zadataka. Ovi zadaci uključuju operacije poput zbrajanja, množenja i izračune s pomičnim zarezom. Kako bi izvršio ove zadatke, ALU koristi digitalni sklop specifičan za aplikaciju, koji se pokreće signalom takta CPU-a.

Stoga, brzina takta CPU-a definira brzinu kojom se instrukcije obrađuju u ALU. Dakle, ako vaš CPU radi na taktu od 5 GHz, ALU može obraditi 5 milijardi instrukcija u jednoj sekundi. Zbog toga se performanse CPU-a poboljšavaju s povećanjem brzine takta.



Čipseti na matičnoj ploči

Međutim, kako se takt CPU-a povećava, količina topline koju generira CPU se povećava. Iz tog razloga napredni korisnici koriste tekući dušik kada overclockiraju svoje sustave. Nažalost, ovo povećanje temperature na visokim frekvencijama sprječava proizvođače CPU-a da povećaju frekvenciju takta preko određenog praga.

Dakle, kako nova generacija procesora nudi bolje performanse u usporedbi sa starijim iteracijama? Pa, proizvođači procesora koriste koncept paralelizma za povećanje performansi. Ovaj se paralelizam može postići korištenjem višejezgrene arhitekture gdje se nekoliko različitih procesorskih jezgri koristi za poboljšanje računalne snage CPU-a.



Drugi način za poboljšanje performansi je korištenje SIMD skupa instrukcija. Jednostavnim rječnikom rečeno, instrukcija jedne instrukcije s više podataka omogućuje ALU-u da izvrši istu instrukciju preko različitih podatkovnih točaka. Ova vrsta paralelizma poboljšava performanse CPU-a, a AVX-512 je SIMD instrukcija koja se koristi za povećanje performansi CPU-a prilikom izvođenja određenih zadataka.

Kako podaci dolaze do ALU?

Sada kada imamo osnovno razumijevanje kako ALU radi, moramo razumjeti kako podaci dolaze do ALU-a.



tvrdi disk s praznom pozadinom

Da bi došli do ALU, podaci moraju proći kroz različite sustave pohrane. Ovo putovanje podataka temelji se na hijerarhiji memorije računalnog sustava. U nastavku je dat kratak pregled ove hijerarhije:

  • Sekundarna memorija: Sekundarna memorija računalnog uređaja sastoji se od trajnog uređaja za pohranu. Ovaj uređaj može trajno pohranjivati ​​podatke, ali nije tako brz kao CPU. Zbog toga CPU ne može pristupiti podacima izravno iz sekundarnog sustava za pohranu.
  • Primarna memorija: Primarni sustav pohrane sastoji se od memorije s izravnim pristupom (RAM). Ovaj sustav pohrane je brži od sekundarnog sustava pohrane, ali ne može trajno pohraniti podatke. Stoga, kada otvorite datoteku na svom sustavu, ona se premješta s tvrdog diska u RAM. Ipak, čak ni RAM nije dovoljno brz za CPU.
  • Predmemorija: Predmemorija je ugrađena u CPU i najbrži je memorijski sustav na računalu. Ovaj memorijski sustav podijeljen je u tri dijela, naime L1, L2 i L3 predmemorija . Svi podaci koje treba obraditi ALU premještaju se s tvrdog diska u RAM i potom u predmemoriju. Ipak, ALU ne može pristupiti podacima izravno iz predmemorije.
  • CPU registri: CPU registar na računalnim uređajima vrlo je male veličine, a na temelju arhitekture računala ti registri mogu sadržavati 32 ili 64 bita podataka. Nakon što se podaci premjeste u ove registre, ALU im može pristupiti i izvršiti zadatak koji je pri ruci.

Što je AVX-512 i kako radi?

Skup instrukcija AVX 512 druga je iteracija AVX-a i došao je do Intelovih procesora 2013. Skraćeno od Advanced Vector Extensions, skup instrukcija AVX prvi je put predstavljen u Intelovoj Xeon Phi (Knights Landing) arhitekturi, a kasnije je došao do Intelovog poslužitelja procesora u procesorima Skylake-X.

Osim toga, skup instrukcija AVX-512 stigao je do sustava temeljenih na potrošačima s arhitekturom Cannon Lake, a kasnije je podržan arhitekturama Ice Lake i Tiger Lake.

Glavni cilj ovog skupa instrukcija bio je ubrzati zadatke koji uključuju kompresiju podataka, obradu slike i kriptografska izračunavanja. Nudeći dvostruku snagu računanja u usporedbi sa starijim iteracijama, skup instrukcija AVX-512 nudi značajne dobitke u performansama.

Dakle, kako je Intel udvostručio performanse svojih CPU-a koristeći AVX-512 arhitekturu?

Pa, kao što je ranije objašnjeno, ALU može pristupiti samo podacima prisutnima u registru CPU-a. Skup instrukcija Advanced Vector Extensions povećava veličinu ovih registara.

Zbog ovog povećanja veličine, ALU može obraditi više podatkovnih točaka u jednoj instrukciji, povećavajući performanse sustava.

samsung galaxy sat 3 vs active 2

Što se tiče veličine registra, AVX-512 skup instrukcija nudi trideset i dva 512-bitna registra, što je dvostruko više u usporedbi sa starijim AVX skupom instrukcija.

Zašto Intel ukida AVX-512?

Kao što je ranije objašnjeno, skup instrukcija AVX-512 nudi nekoliko računalnih prednosti. Zapravo, popularne biblioteke kao što je TensorFlow koriste skup instrukcija za pružanje bržih izračuna na CPU-ima koji podržavaju skup instrukcija.

Dakle, zašto Intel onemogućuje AVX-512 na svojim nedavnim Alder Lake procesorima?

Pa, procesori Alder Lake razlikuju se od starijih koje proizvodi Intel. Dok su stariji sustavi koristili jezgre koje rade na istoj arhitekturi, procesori Alder Lake koriste dvije različite jezgre. Ove jezgre u procesorima Alder lake poznate su kao P i E-jezgre a pokreću ih različite arhitekture.

Dok P-jezgre koriste mikroarhitekturu Golden Cove, E-jezgre koriste mikroarhitekturu Gracemont. Ova razlika u arhitekturama sprječava ispravan rad planera kada se određene upute mogu izvoditi na jednoj arhitekturi, ali ne i na drugoj.

U slučaju procesora Alder Lake, skup instrukcija AVX-512 je jedan takav primjer, budući da P-jezgre imaju hardver za obradu instrukcija, ali E-jezgre nemaju.

Zbog tog razloga, Alder Lake CPU-i ne podržavaju AVX-512 set instrukcija.

Ipak, AVX-512 instrukcije mogu se izvoditi na određenim Alder Lake CPU-ima gdje ih Intel nije fizički spojio. Da bi učinili isto, korisnici moraju onemogućiti E-jezgre tijekom BIOS-a.

Je li AVX-512 potreban na skupovima čipova za široku potrošnju?

Skup instrukcija AVX-512 povećava veličinu registra CPU-a kako bi poboljšao njegovu izvedbu. Ovo povećanje performansi omogućuje CPU-u da brže obrađuje brojke, dopuštajući korisnicima pokretanje algoritama video/audio kompresije pri većim brzinama.

Ipak, ovo povećanje performansi može se primijetiti samo kada je instrukcija definirana u programu optimizirana za rad na skupu instrukcija AVX-512.

Zbog toga su arhitekture skupova instrukcija kao što je AVX-512 prikladnije za radna opterećenja poslužitelja, a skupovi čipova za potrošače mogu raditi bez složenih skupova instrukcija kao što je AVX-512.