Репортаж с IDF 2016: новый Intel Core, накопители Optane, виртуальная реальность и многое другое

Для 3DNews участие в Intel Developer Forum 2016 стало юбилейным, десятым. Начиная с 2006 года представители редакции приезжают на IDF, чтобы получить из первых рук информацию о новых инициативах Intel и узнать, как одна из старейших и наиболее влиятельных в сфере информационных технологий компания смотрит на будущее собственных продуктов и индустрии в целом.

С 2007 года конференция IDF разделена на две части, первая из которых проходит весной в Китае, а вторая — в Сан-Франциско в августе–сентябре. Китайская часть IDF по большей части и представляет собой то, что подразумевает название мероприятия, — конференцию для работников IT-индустрии: компаний, использующих микрочипы и решения Intel, и разработчиков. Форум в Сан-Франциско, напротив, более доступен и привлекателен для широкой публики, так как именно здесь Intel, по традиции, анонсирует выпуск будущих новинок, а на выставке устройств посетители могут самостоятельно увидеть новые или готовящиеся к выходу образцы техники.

Intel ассоциируется, прежде всего, с высокопроизводительными продуктами: CPU, ускорители вычислений Xeon Phi, твердотельные накопители. И действительно, ряд наиболее значимым новостей с IDF 2016 относится к этому направлению. Но в целом IDF продолжает фокусировать внимание публики именно на областях применения электроники: гаджеты, носимые устройства, интернет вещей, робототехника и так далее. Неожиданным со стороны Intel, хотя и предсказуемым в свете последних тенденций, стал интерес к виртуальной реальности. Мы расскажем более подробно про каждый пункт из этого списка, начиная с «тяжелого» железа и заканчивая всем остальным.

⇡#Архитектура Core 7-го поколения готова к внедрению

Слово о новой архитектуре процессоров Intel — вот что, в первую очередь, хотят услышать на IDF. В этом году ключевые презентации Intel довольно кратко коснулись процессорного ядра нового поколения — Kaby Lake. В графике разработки собственных CPU Intel отказалась от стратегии «тик-так», которая служила ей долгие годы (со времен Pentium 4, вышедшего в 2007 году) и подразумевает двухлетний цикл обновления микроархитектуры с промежуточным шагом в виде перехода на более тонкий техпроцесс. Теперь цикл, расширенный до трех лет, включает дополнительную фазу, связанную с усовершенствованием архитектуры, воплощенной в фазе «так». Kaby Lake — первое ядро Intel, выпущенное в третьей фазе цикла, — представляет собой обновленную версию архитектуры ядра Skylake.

Появление готовых продуктов на базе Kaby Lake ожидается осенью текущего года. Опыт предыдущих лет говорит о том, что эта версия архитектуры Core — последняя на базе техпроцесса 14 нм — проникнет в мобильные устройства раньше, чем в настольные системы.

Демонстрация возможностей новой платформы с трибуны IDF была сфокусирована на двух особенностях Kaby Lake: аппаратном декодировании видео формата HEVC (H.265) и усовершенствованной версии интегрированного графического процессора.

Декодирование HEVC силами выделенного блока CPU доступно в процессорах поколения Skylake, однако часть операций все еще выполняется программно. Kaby Lake отличается от предыдущей итерации полностью аппаратным способом декодирования HEVC профиля Main10 (10-битное представление цвета на канал). Способен ли CPU также кодировать HEVC, пока неизвестно. Зрителям показали, как компактный ноутбук-трансформер на платформе Kaby Lake справляется с задачей видеомонтажа шести потоков в разрешении 4К, переключаясь между источниками изображения без каких-либо видимых задержек.

Одновременно Intel объявила о начале сотрудничества с Sony Pictures Home Entertainment (SPHE), которое принесет возможность трансляции фильмов в 4К-разрешении на компьютеры, оснащенные процессорами Intel с архитектурой Core седьмого поколения.

Во второй части демонстрации мы увидели игру Overwatch, запущенную на компьютере Dell XPS с процессором Kaby Lake. Не сообщается, какие настройки качества и разрешение экрана были выбраны для демонстрации, но визуально частота смены кадров была, по меньшей мере, достаточной для комфортной игры.

То, что Intel показала для широкой публики на IDF, — это, разумеется, чрезвычайно поверхностный взгляд на Kaby Lake. Чтобы не оставлять читателей разочарованными, скажем, что в рамках закрытых мероприятий мы узнали о предмете гораздо больше, и в положенное время сможем предать информацию огласке.

⇡#Накопители Optane на базе памяти XPoint — подробности о быстродействии и действующие образцы

Презентация совершенно нового типа энергонезависимой памяти XPoint была ключевой новостью прошлогодней IDF. Известно, что XPoint обеспечивает пропускную способность на три порядка выше по сравнению с распространенной NAND Flash-памятью, а кроме того имеет несравнимо больший ресурс циклов перезаписи.

Принцип работы ячеек в памяти XPoint разработчики держат в тайне. Однако известно, что чипы XPoint представляют собой многослойную конструкцию, аналогично 3D NAND, HBM или MCDRAM (аналог HBM, применяемый в ускорителях Xeon Phi сокетного форм-фактора). Каждая ячейка, хранящая один бит данных, сопровождается ячейкой-селектором. Селекторы, в свою очередь, соединены проводниками в двух направлениях, позволяющими управляющей логике адресовать ячейку для чтения или записи. Именно сочетание этих двух факторов обеспечивает XPoint низкую латентность доступа к данным, и, как следствие — высокую пропускную способность.

Функциональное отличие XPoint от NAND Flash, помимо указанных выше, состоит еще и в том, что в новом типе памяти контроллер передает данные с дробностью 1 байт (в противоположность страничном доступу по 4–16 Кбайт на чтение/запись в NAND Flash и стиранием блоками по 64 страницы). Это дало возможность позиционировать XPoint как более дешевую и емкую альтернативу DRAM в модулях оперативной памяти.

Благодаря тому, что ячейки-селекторы не содержат транзисторов, XPoint достигает в 8–10 раз более высокой плотности данных, чем в NAND Flash-памяти (по данным 2015 года) и позволяет приблизить себестоимость производства скорее к NAND Flash, нежели DRAM. На первом этапе будут выпускаться чипы XPoint емкостью 128 Гбит. Производством микросхем на конвейере с технологической нормой 20 нм занимается IMFT— совместное предприятие Intel и Micron, которое ныне является одним из крупнейших поставщиков NAND Flash.

IDF 2016 года дала понять, что накопители Optane, основанные на чипах XPoint, как никогда близки к выходу на рынок. Intel запланировала выпуск устройств в нескольких форм факторах: модули DIMM, приводы с разъемом U.2, компактные платы M.2 и платы расширения PCI Express HHHL (Half-Height Half-Length).

Модули DIMM были продемонстрированы первыми, еще в прошлом году. Теперь же мы смогли своими глазами увидеть образец Optane в виде платы HHHL. Плата обладает интерфейсом PCI Express x4 версии 3.0 и сообщается с ОС по протоколу NVMe. Увы, радиаторы охлаждения, смонтированные на обеих сторонах платы, не позволяют рассмотреть чипы.

Другая новость с IDF — результаты бенчмарков карты в сравнении с SSD DC P3700, наиболее производительным в семействе серверных накопителей Intel. В целом, данные говорят, что Optane обеспечивает в четыре раза большую частоту операций записи, в 10 раз меньшую минимальную латентность доступа к данным и потребляет на 30% меньше энергии. В тесте смешанного чтения/записи блоков по 4 Кбайт Optane достигает производительности 500 тысяч операций в секунду, причем насыщение пропускной способности наступает при меньших значениях очереди команд по сравнению с SSD на базе Flash-памяти. Ресурс выносливости Optane позволяет выполнять втрое больше операций перезаписи за день, чем у SSD DC P3700.

Накопитель с интерфейсом NVMe будет, вероятно, не самой быстрой модификацией Optane по сравнению с модулями DIMM, которые процессор сможет напрямую использовать в качестве оперативной памяти. Вместе с тем, такой подход требует, чтобы ОС и приложения умели самостоятельно распределять обращения к адресным пространствам, принадлежащим модулям различного типа — DRAM и XPoint — используя последние в качестве кэша данных, не требующих столь скоростного доступа, который обеспечивают модули DDR3/4. Компания ScaleMP, участвующая в IDF, представила программное решение vSMP Foundation, которое объединяет ОЗУ и ПЗУ в единое адресное пространство и самостоятельно определяет, куда поместить данные — наподобие того, как работают гибридные накопители на основе SSD и жесткого диска.

⇡#Knights Mill — ядро Xeon Phi для задач глубинного обучения

Intel давно не говорила о своих планах по развитию линейки Xeon Phi — ускорителей высокопараллельных вычислений, которые производитель противопоставляет GPU, широко используемым для этого класса задач. На сегодняшний день были выпущены два поколения процессоров для Xeon Phi на основе архитектуры MIC (Many Integrated Cores) — Knights Corner в 2013 г и Knights Landing в 2016. Согласно предыдущим заявлениям, третье поколение должно было получить кодовое название Knights Hill, а соответствующие чипы — производиться по технологической норме 10 нм. Однако на IDF прозвучало другое название — Knights Mill.

В кратком выступлении, которое Intel посвятила анонсу продукта, не пояснили, как новинка соотносится с прошлыми планами. Возможно, что Knights Mill является промежуточной остановкой на пути к Knights Hill. По другой версии, новый продукт олицетворяет ответвление от основного пути развития, предназначенное для специфической ниши — глубинного обучения.

Глубинное обучение — одно из направлений задач машинного обучения, которое предполагает моделирование абстрактных понятий за счет построения многократно ветвящихся графов. На практике это применяется в программах компьютерного зрения, распознавания объектов, человеческой речи и т.п. Определяющий признак, который сделает Knights Mill подходящей платформой для глубинного обучения — то, что Intel довольно расплывчато обозначила термином «переменная точность». Скорее всего, речь идет о поддержке формата чисел с плавающей запятой FP16 (половинная точность), либо других форматов с еще меньшей разрядностью. FP16 — приоритетный формат для задач глубинного обучения, поскольку они не требуют более высокой точности, а процессор достигает более высокой пропускной способности при условии, что FP16 поддерживается им «в железе».

Поддержка половинной точности реализована в GPU последнего поколения от AMD и NVIDIA, и ускорители вычислений Tesla на базе архитектуры Pascal специально оптимизированы для высокой скорости в работе с FP16. Появление чипов Knights Mill упрочит позиции Intel в конкуренции с NVIDIA на этом рынке. При этом разработчики указывают на ряд преимуществ архитектуры MIC по сравнению с графическими процессорами.

Xeon Phi, начиная с поколения Kings Landing, существуют в сокетном форм-факторе, который позволяет загружать ОС непосредственно с MIC без необходимости отдельного CPU традиционной архитектуры (x86 или IBM Power). Также, наряду с массивом высокоскоростной набортной памяти MCDRAM (разновидность HBM) Knights Landing, как и его потомок Knights Mill, может напрямую адресовать внешние модули DDR4 SDRAM. NVIDIA Tesla не может похвастаться такими функциями.

Массовое производство чипов Knights Mill намечено на 2017 год. Судя по графику на слайде Intel, Knights Mill удвоит показатели быстродействия, характерные для предыдущего поколения Xeon Phi. Это, в свою очередь, сигнализирует о применении техпроцесса 10 нм.