معمارية الحوسبة الهجينة – Alder Lake
لم يكن سرًا أن شركة إنتل كانت تبذل جهودًا كبيرة لاستعادة سوق معالجات الحواسب المكتبية. وبعد العديد من التجديدات والتطوير فقد حان الوقت لإنشاء معمارية جديدة من الألف إلى الياء بتصميم هجين؛ معمارية Alder Lake، والتي ربما سمعت الكثير عنها بالفعل خلال الشهور الماضية. وكانت أول من يتبنى بنية هجينة، على غرار معمارية ARM BIG.little، تجمع بين الانوية عالية الأداء جنبًا إلى جنب مع الانوية الفعالة، مما يجعلها الأولى من نوعها لشركة إنتل. وعلاوة على ذلك فأن هذا الجيل الجديد هو أول من يدعم ذاكرة DDR5 (بالاضافة الى دعمه لمتحكمات ذاكرة DDR4 أيضًا) وواجهة PCI-Express 5.0، مما يجعله الجيل الأول الذي يتبنى هذه المعايير.
معمارية معالجات Alder Lake تحتوي على نوعان مختلفان من الانوية
سنحاول في السطور التالية القاء الضوء بشكل مبسط على معمارية Alder Lake الجديدة، وتقديم معالجها الاعلى Core i9-12900K الذي يحتوي على 16 نواة و 24 مسار. 8 انوية P (16مسارا) و 8 انوية E (8 مسارات). ويحتوي هذا المعالج على 30 ميجابايت من ذاكرة التخزين المؤقت L3، وتوزيعها كالتالي، 3 ميجابايت لكل نواة من انوية (Golden Cove) و 3 ميجابايت لكل مجموعة انوية (Gracemont). مما يعني 24 ميجابايت لانوية P و 6 ميجابايت لانوية E. وتحتوي الشريحة على 14 ميجابايت من ذاكرة التخزين المؤقت L2.
الانوية الموفرة للطاقة Gracemont
اطلقت شركة إنتل الاسم الرمزي Alder Lake على الجيل الثاني عشر من معالجات Intel Core القائمة على بنية هجينة تستخدم انوية Golden Cove عالية الأداء وانوية Gracemont الموفرة للطاقة. ووفقًا لشركة إنتل، تعد معالجات Alder Lake “هجينة للأداء”، حيث تركز على الأداء بدلاً من استهلاك الطاقة. اذا لم تكن قد سمعت اسم Gracement من قبل، فهو متعلق بمعالجات Atom من إنتل، وتعد Gracemont معمارية دقيقة للمعالجات منخفضة الطاقة والتي سيتم استخدامها أيضًا في أنظمة إنتل على شريحة (SoC). وسيكون خليفة المعمارية المصغرة من Tremont. وبالإضافة إلى ذلك يتم استخدامه كنواة منخفضة الطاقة في بنية هجينة لمعالجات Alder Lake، وعلى غرار سابقتها فلقد تم تحسين الانوية بشكل أكبر. وتعد Gracemont في الواقع الجيل الرابع من هندسة Atom الصغيرة ذات الطاقة المنخفضة، والمبنية على عملية تصنيع Intel 7. وتقول إنتل أن معالجات Alder Lake ستوفر أفضل أداء لكل واط من أي من معالجاتها. وستلاحظ عددًا من الأشياء هنا من بينها، زيادة في الذاكرة المخبئة L1؛ كما تمت مضاعفة ذاكرة التخزين المؤقت للإرشادات إلى 64 كيلو بايت مع ذاكرة تخزين مؤقت تصل إلى 4 ميجا بايت L2، تذكر أننا ما زلنا نتحدث عن الانوية الصديقة للطاقة هنا. وسيتعين على مايكروسوفت تقديم دعم لميزات الجدولة المعقدة هذه إلى نظام ويندوز x86 حتى يتم دعمها للجيل التالي من برامج جدولة العتاد. والتغييرات الرئيسية كما يلي:
- 64 كيلو بايت لكل نواة لتعليمات المستوى 1 المخبئة
- ذاكرة DDR5
- دعم PCIe 5.0
- دعم أطقم تعليمات AVX، AVX2 و AVX-VNNI
وتختلف هندسة المعمارية الهجينة في Alder Lake كثيرًا عن المفاهيم الهجينة مثل تلك التي نعرفها في الهواتف الذكية، مثل معمارية Arm BIG.little. فالهدف الأكثر أهمية في عالم الهواتف الذكية هو توفير استهلاك الطاقة. وهذه بلا شك واحدة من فوائد معمارية إنتل الهجينة، ولكن الكفاءة المتزايدة ستؤدي أيضًا إلى مستوى أداء إجمالي أعلى نتيجة لهذه الزيادة.
انوية الاداء Golden Cove
ستستفيد معالجات Alder Lake من انوية Golden Cove عندما تكون السرعة والأداء أمرًا بالغ الأهمية. ويجب أن تحدث فرقًا كبيرًا في الـ IPC عندما يتعلق الأمر بمعالجة البيانات مقارنةً بـ Comet و Rocket Lake. وستحل هندسة المعمارية المصغرة Golden Cove لمعالجات Alder Lake محل معماريات Sunny Cove و Willow Cove و Cypress Cove الدقيقة، وفقًا لشركة إنتل. ولقد تم وصفه في الأصل بدقة تصنيع 10 نانومتر محسّنة SuperFin، ولكن يتم تصنيعه باستخدام عملية تصنيع Intel 7، والتي تم تقديمها في عام 2012 تحت اسم “10ESF”. وستجد هذه الانوية عالية الأداء طريقها إلى معالجات قابلة للتطوير مثل Alder Lake و Xeon ، بالإضافة إلى Sapphire Rapids. ووفقًا لشركة إنتل، يجب أن تؤدي جميع التحسينات مجتمعة إلى تحسين الـ IPC بنسبة 19 بالمائة، وهو ما يعادل أو أعلى قليلاً من التحسين الذي حققته Sunny Cove مقارنةً بـ Skylake. يجب أن يكون هذا كافيًا للتغلب على معمارية Zen 3 لمعالجات Ryzen 5000 من AMD.
ويشتمل معالج Alder Lake-S على 8 انوية Golden Cove و 8 انوية Gracemont للمعالجات الاعلى، وقد تم التصريح بذلك خلال يوم الهندسة المعمارية للشركة. ويتم تصنيعه باستخدام تقنية Intel 7، والتي كانت تعرف سابقًا باسم Intel 10 nm Enhanced SuperFin. وكما ذكرنا سابقًا يحتوي Alder Lake-S على 8 انوية عالية الأداء، و 8 انوبة عالية الكفاءة. ونظرًا لحقيقة أن انوية Gracemont لا تدعم Hyper-Threading (HT)، سيكون Alder Lake-S قادرًا فقط على توفير 16 نواة و 24 مسار، وهو تكوين معالج Core i9-12900K.
المعالج
- معمارية هجينة تعتمد على انوية Golden Cove وانوية Gracemont
- انوية Golden Cove هي الأنوية عالية الأداء
- مجموعة تعليمات جديدة
- انوية Gracemont هي الأنوية عالية الكفاءة
- دعم عتاد الجدولة؛ ستتطلب إضافة دعم لإمكانيات الجدولة المتقدمة هذه أن تضيف مايكروسوفت دعمًا لها إلى نظام ويندوز x86.
الرسوميات
- معالج Intel Xe (Gen12.2) الرسومي
الادخال/الاخراج
- مقبس LGA 1700 جديد
- PCI Express 5.
- دعم ذاكرة DDR5 لمعالجات الاجهزة المكتبية
- دعم ذاكرة LPDDR5 لمعالجات الاجهزة المحمولة
- وصلة DMI 4.0 x8 مع مجموعة شرائح Intel 600 PCH
تعتمد وحدة الرسوميات المدمجة على Xe، ولديها ما يصل إلى 96 وحدة EU لوحدة معالجة الرسومات (GPU) و 32 وحدة EU لوظائف الوسائط فقط، وفقًا لما ذكرته إنتل. وبالنسبة للمعالج المجهز بالكامل، سيحتوي على ثمانية انوية للأداء بالإضافة إلى ثمانية انوية موفرة للطاقة؛ وتحتوي انوية الأداء على SMT (hyper-threading)، مما يعني أنك ستنتهي بإجمالي 24 مسار ترابط للمعالج.
النظام الفرعي للذاكرة DDR5
يحتوي النظام الفرعي للذاكرة المتوافق مع ذواكر DDR4 و DRR5، على قدر كبير من وحدات الترانزستور التي استثمرتها إنتل بشكل كبير. وتواصل إنتل إدراج الذاكرة على مستوى مواصفات JEDEC، مما يعني أنها غير قادرة على المضي قدمًا لاطق اقصى اداء. وتعمل ذاكرة DDR4 مع معالجات Alder Lake بتردد 3200 ميجاهرتز، بينما تعمل ذاكرة DDR5 بتردد 4800 ميجاهرتز افتراضيًا. ويمكنك أن تتأكد أن عرض النطاق الترددي للذاكرة من المرجح أن يرتفع بشكل كبير مع تقنية DDR5. لذا فإن الدعم في الإعدادات الافتراضية لـ JEDEC هو ثنائي القنوات PC5-38400U (DDR5-4800) أو PC4-25600U (DDR4-3200). الجديد والمضمن في DDR5 هو معيار XMP 3.0 بمجموع 5 وضعيات، ولكن يمكن الآن تخزين ما يصل إلى ثلاثة ملفات تعريف توقيت وتردد من الشركة المصنعة داخل DIMM. ومع ذلك يمكن تكوين وكتابة ملفي تعريفين متبقيين بواسطة المستخدم النهائي. بمعنى أنه إذا كان بإمكانك العثور على اداء رائع لذاكرتك (التردد والتوقيت والجهد) فيمكنك تخزين هذا الملف الشخصي على الـ SPD.
واجهة اتصال PCI Express 5.0
ستعمل معالجات Alder Lake على تمكين واجهة اتصال PCI Express 5.0، والذي سيضاعف عرض النطاق الترددي المتاح من الجيل 4 بأكثر من الضعف، ليصل إلى 64 جيجا بايت/ثانية عبر 16 مسارًا، كما تنبأت الشائعات وأكدتها إنتل الآن. ويمكن المقارنة بـ PCIe Gen 3.0 الذي يستطيع نقل 16 جيجابايت/ثانية عبر 16 مسارًا. وستكون الوصلات البينية مطلوبة لربط كل هذا معًا. وتسمي AMD هذا بالنسيج اللانهائي infinity fabric، بينما تسميه إنتل بالنسيج الحسابي compute fabric؛ اسمين مختلفين لنفس المفهوم. ولق تلقت واجهة DMI للربط بين المعالج ومجموعة الشرائح أيضًا ترقية هائلة إلى DMI 4.0, 16GT/s (PCIe 4.0 x8).
شرائح Z690
المثير للاهتمام هو الرسم التخطيطي لشريحة Z690، وهو الطراز الأعلى لشرائح Intel 600 الذي تم إصداره أولاً. تحتوي وحدة المعالجة المركزية على 16 ممر (أو مجموعتان من 8 ممرات PCIe 5.0)، والتي يمكن استخدامها للرسومات أو التخزين، بالإضافة إلى أربعة ممرات لواجهة NVME 4.0. ويبدو أن كل ما قيل سابقاً صحيح؛ وتحتوي الشرائح على 12 ضعف مقارنة بـ gen4 و 16 ضعف مقارنة بـ gen3. تشمل الميزات الإضافية دعمًا لوحدتي DIMM لكل قناة ذاكرة وذاكرة DDR4-3200 ثنائية القناة أو DDR5-4800 مع وحدتي DIMM لكل قناة ذاكرة.
خصائص شرائح Z690
- دعم كلاً من DDR4 و DDR5، مع معدلات بيانات قياسية لا تقل عن DDR5-4800 متوافقة مع تكوينات من أربع وحدات.
- سيتم استخدام وضعي Gear 2 أو Gear 4 تلقائيًا لذاكرة DDR5، وتشغيل وحدة التحكم في الذاكرة بسرعة ½ أو ¼، اعتمادًا على معدل البيانات.
- احتفظ بـ 20 مسار PCIe للمعالج، ولكن 16 منها تمت زيادتها لواجهة PCIe 5.0.
- استخدام DMI 4.0 لتوصيل المعالج بـ PCH (مجموعة شرائح) بسرعات PCIe 4.0 x8.
- يتحتوي PCH الجديدة على أربعة ممرات PCIe أخرى، بما في ذلك 12 ممر PCIe 4.0 و 16 ممر PCIe 3.0.
- دعم ما يصل إلى أربعة منافذ USB 3.2 2×2 بسرعة (20 جيجابت / ثانية).
- دعم وحدات CNVio الجديدة تقنية Intel Wi-Fi 6E، وربما Wi-Fi 7 القادمة.
- تستخدم الانوية المختلطة “Big-Bigger” لتحسين معالجة المسارات مع الاحتفاظ بـ 125W TDP.
- يتطلب ارتفاع المقبس المنخفض للمعالج مجموعة تثبيت مشتت تبريد جديدة.
