COMPUTING

AMD está trabajando en su propia CPU híbrida x86: presentación de patente

Está claro que los núcleos híbridos, grandes, pequeños en el lenguaje de ARM, también serán una característica de las CPU x86 convencionales. Lakefield de Intel combina un “gran núcleo” de Ice Lake con cuatro núcleos “pequeños” de Tremont. Su próxima plataforma Alder Lake ampliará la solución, con (se rumorea) hasta ocho núcleos de bajo consumo (Gracemont) y ocho núcleos de alto rendimiento (Golden Cove).

Algunas señales han indicado que AMD tiene sus propios planes para ingresar a este juego, y una nueva solicitud de patente respalda esa idea. AMD ha solicitado una patente que describe métodos mediante los cuales un tipo de CPU movería el trabajo a otro tipo de CPU:

Figura 5 de la solicitud de patente de AMD.

Según la patente, las CPU se basarían en las métricas de utilización del núcleo para determinar cuándo era apropiado mover una carga de trabajo de un tipo de CPU a otro. Las métricas propuestas incluyen la cantidad de tiempo que la CPU ha estado funcionando a la velocidad máxima, la cantidad de tiempo que la CPU ha estado usando la memoria máxima, la utilización promedio durante un período de tiempo y una categoría más general en la que una carga de trabajo se mueve desde una CPU al otro en base a métricas no especificadas relacionadas con la ejecución de la tarea.

Cuando la CPU determina que una carga de trabajo debe moverse de la CPU A a la CPU B, el núcleo que actualmente realiza el trabajo (CPU A, en este caso) se coloca en un estado inactivo o estancado. El estado de la arquitectura de la CPU A se guarda en la memoria y la CPU B lo carga, que continúa el proceso. La patente de AMD describe estos cambios como bidireccionales: el núcleo pequeño puede cambiar el trabajo al grande o viceversa.

grande, poco ganó esta pelea

Hace diez años, les pregunté a los diseñadores de SoC de teléfonos inteligentes de Intel por qué confiaban en DVFS (Voltaje dinámico y escalamiento de frecuencia) para mantener el consumo de energía de Atom competitivo en lugar de grande. Según los arquitectos de Intel, DVFS era competitivo con lo grande. Poco podía ofrecer cuando se consideraban los requisitos de espacio de la matriz de silicio y el ahorro general de energía.

Eso puede haber sido cierto en ese momento: Medfield era generalmente competitivo con los dispositivos Cortex-A9 de rango medio con los que estaba destinado a competir, pero no parece ser cierto hoy en día. En ese momento, Medfield se construyó en el nodo de proceso de 32 nm, mientras que el Cortex-A9 generalmente se construyó en 40 nm o 28 nm. Incluso si contamos de manera conservadora, TSMC e Intel han pasado por múltiples reducciones de nodos completos. La tecnología de 10 nm de Intel se considera equivalente al nodo de 7 nm de TSMC. La penalización del tamaño de la matriz por usar un diseño de núcleo x86 híbrido es mucho menor de lo que solía ser.

La otra razón por la que sospechamos que Big.Little puede haber ganado esta pelea es la naturaleza cambiante del diseño de silicio. El ajuste necesario para ejecutar una CPU de 10 nm a altas horas de reloj también puede resultar en un núcleo de CPU que no ahorra tanta energía a bajas horas de reloj como lo haría un núcleo de CPU de bajo consumo diseñado específicamente.

La gran pregunta en lo que respecta a AMD es si la compañía construirá un nuevo núcleo de CPU desde cero, o si volverá a un diseño como el de Jaguar y lo usará como base para productos futuros. Si bien la CPU necesitaría una actualización o actualización, era un diseño sólido y equilibrado cuando era nuevo. Por lo general, una empresa como AMD, Intel o Apple tarda entre 3 y 5 años en construir un nuevo núcleo desde cero, por lo que la avenida que tome AMD puede depender de cuándo comenzó el proyecto. Sabemos que solicitó esta patente en 2019, por lo que la compañía claramente ha estado trabajando en esta idea durante un tiempo.

No esperamos ver núcleos híbridos de AMD en 2021, pero 2022-2023 no sería irrazonable. Ahora que sabemos que algunos de los ahorros de energía que ofrece Apple M1 son cortesía de la programación de su sistema operativo, esperamos que tanto Intel como AMD trabajen con Microsoft para adoptar una tecnología similar. Los núcleos híbridos no harán mucho por el consumo de energía de la CPU x86 a plena carga / reloj, pero podrían reducir el consumo de energía de manera significativa.

Cuando Joe Macri le dijo a la gente a fines de 2020 que AMD no tenía planes a corto plazo para introducir núcleos híbridos, indicó que un obstáculo importante era la falta de compatibilidad con el programador en Windows. Ahora sabemos que Windows 11 está en el horizonte y Alder Lake se está preparando para su lanzamiento. Nadie ha dicho oficialmente que este tipo de programador híbrido se incluirá en Windows 11, pero está prácticamente garantizado que aparecerá.

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