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Intel innova le architetture per data center, supercomputer, intelligenza artificiale e client computing

Intel presenta le nuove architetture di due core per CPU x86, di due SoC per data center, due GPU dedicate e una rivoluzionaria architettura multicore ibrida ad alte prestazioni per i computer client

 

Di Raja Koduri

L’architettura è un’alchimia di hardware e software. Unisce i transistor migliori per un determinato motore, li collega tramite un packaging avanzato, integra cache a banda larga e basso consumo e li dota di memorie ad alta capacità ed elevata ampiezza di banda, e di interconnessioni scalabili a bassa latenza per cluster di elaborazione ibridi in un pacchetto, garantendo al contempo che tutto il software acceleri senza interruzioni. Gli architetti di Intel attendono ogni anno, in occasione dell’Intel Architecture Day, che le innovazioni di architettura su cui stanno lavorando per prodotti di prossima introduzione siano annunciate’. L’evento di quest’anno, il nostro terzo, è stato il più emozionante di sempre.

Oggi abbiamo presentato i più importanti cambiamenti delle architetture Intel® nel passaggio a una nuova generazione. Abbiamo offerto un primo sguardo approfondito su Alder Lake, la nostra prima architettura ibrida ad alte prestazioni con due nuove generazioni di core x86 e lo scheduler intelligente del carico di lavoro Intel® Thread Director; abbiamo parlato di Sapphire Rapids, la nuova architettura di data center che definisce gli standard di Intel con il nostro nuovo Performance-core e vari motori di accelerazione; della nostra nuova architettura di GPU discreta per gaming; di nuove IPU, e Ponte Vecchio, la nostra architettura GPU per data center, un tour-de-force tecnologico con la più alta densità di calcolo mai offerta da Intel.

Queste innovazioni nell’architettura preparano il terreno per la nostra prossima era di prodotti di punta, che inizierà presto con Alder Lake. Le innovazioni che abbiamo divulgato oggi dimostrano anche come l’architettura soddisferà la sempre crescente domanda di elevate prestazioni di calcolo via via che i carichi di lavoro dal desktop al data center diventano più grandi, complessi e diversificati che mai.

I nostri architetti stanno lavorando alacremente per combinare l’esclusiva e ricca selezione di motori di calcolo scalari, vettoriali, a matrice e spaziali di Intel per creare architetture di elaborazione ibride che offrano vantaggi non lineari sui carichi di lavoro più impegnativi dei nostri clienti.

Le presentazioni sono disponibili nel press kit sulla Newsroom, ma di seguito elenco i punti salienti.

Efficient-core: Una microarchitettura x86 altamente scalabile per soddisfare tutti i requisiti di elaborazione dei nostri clienti, dalle applicazioni mobili a basso consuno ai microservizi multi-core. Rispetto a Skylake, la microarchitettura CPU più prolifica di Intel, Efficient-core offre il 40% in più di prestazioni single-thread alla stessa potenza, o le stesse prestazioni consumando meno del 40% della potenza.1 Per prestazioni di throughput, quattro Efficient-core offrono l’80% in più di prestazioni consumando comunque meno energia rispetto a due core Skylake che eseguono quattro thread o le stesse prestazioni di throughput consumando l’80% in meno di energia.1

Efficient-core: The Efficient-core is Intel’s highly scalable x86 microarchitecture for addressing compute requirements across the entire spectrum of customers’ needs, from low-power mobile applications to many-core microservices. It was designed for throughput, enabling scalable multi-threaded performance for modern multi-tasking. (Credit: Intel Corporation)

Performance-core: Questo core x86 non è solo il core CPU più performante che Intel abbia mai costruito, ma ha anche una funzione di transizione nelle prestazioni dell’architettura della CPU in vista degli sviluppi del prossimo decennio. È stato progettato come un’architettura più ampia, più profonda e più intelligente per esporre più parallelismo, aumentare il parallelismo di esecuzione, ridurre la latenza e aumentare le prestazioni in generale. Aiuta anche a supportare dati di grandi dimensioni e applicazioni con codice di grandi dimensioni. Performance-core fornisce un miglioramento in Geomean di circa il 19%, su un’ampia gamma di carichi di lavoro rispetto alla nostra attuale architettura Intel® Core™ di undicesima generazione (core Cypress Cove) alla stessa frequenza.1

Pensato per i processori dei data center e per l’evoluzione del machine learning, Performance-core presenta hardware dedicato, tra cui le nuove Advanced Matrix Extensions (AMX) di Intel, per eseguire operazioni di moltiplicazione di matrici per un notevole incremento delle prestazioni: un aumento di quasi 8 volte dell’accellerazione con intelligenza artificiale.1 È progettato per la facilità d’uso del software, sfruttando il modello di programmazione x86.

Performance-core: Wider, deeper, smarter, the Performance-core is not only the highest performing CPU core Intel has built, but it also delivers a step function in CPU architecture performance that will drive the next decade of compute. It was designed for speed, pushing the limits of low latency and single-threaded application performance. (Credit: Intel Corporation)

Intel Thread Director: L’esclusivo approccio di Intel alla pianificazione è stato sviluppato per garantire che Efficient-core e Performance-core funzionino perfettamente insieme, assegnando in modo dinamico e intelligente i carichi di lavoro fin dall’inizio e ottimizzando il sistema per le massime prestazioni ed efficienza del mondo reale. Con l’intelligenza integrata direttamente nel core, Intel Thread Director si integra perfettamente con il sistema operativo per posizionare il thread giusto nel core giusto al momento giusto.

Thread Director: Intel’s unique approach to scheduling was developed to ensure Efficient-cores and Performance-cores work seamlessly together, dynamically and intelligently assigning workloads from the start and optimizing the system for maximum real-world performance and efficiency. Intelligence built directly into the core, Thread Director works seamlessly with the operating system to place the right thread on the right core at the right time. (Credit: Intel Corporation)

Alder Lake: Reinventando l’architettura multicore, Alder Lake sarà la prima architettura ibrida ad alte prestazioni di Intel con il nuovo Intel Thread Director. Questa è l’architettura client system-on-chip (SoC) più intelligente di Intel, caratterizzata da una combinazione di Efficient-core e Performance-core, con scalabilità da ultra-mobile a desktop e la capacità di gestire la transizione verso molteplici I/O e memorie. I prodotti basati su Alder Lake inizieranno a essere commercializzati quest’anno.

Alder Lake SoC: Reinventing the multicore architecture, Alder Lake will be Intel’s first performance hybrid architecture with new Intel Thread Director. This is Intel’s most intelligent client system-on-chip architecture featuring a combination of Efficient-cores and Performance-cores, scaling from ultra-mobile to desktop, and leading the industry transition with industry leading I/O and memory. (Credit: Intel Corporation)

Xe HPG and Alchemist SoC: Una nuova microarchitettura grafica dedicata progettata per scalare fino a prestazioni molto elevate, in grado di soddisfare le esigenze degli appassionati di gaming e i creatori di contenuti. La microarchitettura Xe HPG presenta un nuovo Xe-core, un elemento programmabile e scalabile basato sul calcolo, e il supporto completo per DirectX 12 Ultimate. I nuovi motori a matrice all’interno degli Xe-core (denominati Xe Matrix eXtensions, XMX) accelerano i carichi di lavoro di intelligenza artificiale come XeSS, una nuova tecnologia di upscaling che consente giochi ad alte prestazioni e ad alta fedeltà. I SoC Alchemist basati su Xe HPG (precedentemente noti con il nome in codice DG2) arriveranno sul mercato nel primo trimestre del 2022 con il nuovo brand Intel® Arc™.

Sapphire Rapids: Combinando i Performance-core di Intel con i nuovi motori di accelerazione, Sapphire Rapids stabilisce lo standard per i processori per data center di nuova generazione. Il cuore di Sapphire Rapids è un’architettura SoC modulare e basata su tile che offre una scalabilità significativa pur mantenendo i vantaggi di un’interfaccia CPU monolitica grazie alla tecnologia di packaging di interconnessione multi-die EMIB di Intel e all’architettura mesh avanzata.

Sapphire Rapids: Combining Intel’s Performance-cores with new accelerator cores, Sapphire Rapids sets the standard for next-generation data center processors. At the heart of Sapphire Rapids is a tiled, modular system-on-chip architecture that delivers significant scalability while maintaining the benefits of a monolithic central processing unit interface thanks to Intel’s embedded multi-die interconnect bridge packaging technology. (Credit: Intel Corporation)

Infrastructure Processing Unit: Mount Evans è la prima IPU dedicata di Intel basata su ASIC, insieme a una nuova piattaforma di riferimento IPU basata su FPGA, Oak Springs Canyon. Con un’architettura basata su Intel IPU, i cloud service provider (CSP) possono massimizzare il fatturato dei data center scaricando le attività dell’infrastruttura dalle CPU alle IPU. L’offload delle attività dell’infrastruttura sull’IPU consente ai CSP di affittare il 100% delle CPU dei propri server ai clienti.

Xe HPC, Ponte Vecchio: Il più complesso SoC mai costruito da Intel è un ottimo esempio delle nostra strategia IDM 2.0, Ponte Vecchio sfrutta diversi processi avanzati associati ai semiconduttori, la nostra rivoluzionaria tecnologia EMIB e il nostro packaging 3D Foveros. Con questo prodotto stiamo dando vita al nostro ambizioso progetto di un dispositivo da 100 miliardi di transistor che offre un numero di FLOPS e densità di elaborazione ai vertici del settore per accelerare l’intelligenza artificiale, i supercomputer e i carichi di lavoro di analisi avanzata. All’Architecture Day, abbiamo dimostrato che il nostro primo chip Ponte Vecchio offre già prestazioni record sia in termini di inferenza che di rendimento di addestramento su un benchmark di AI di uso comune1. Il nostro chip A0 sta già fornendo un throughput FP32 superiore a 45 TFLOPS, maggiore ampiezza di banda del Memory Fabric superiore a 5 TBps e ampiezza di banda di connettività superiore a 2 TBps. Ponte Vecchio, come le nostre architetture Xe, sarà abilitato da oneAPI, il nostro stack software unificato aperto, basato su standard, multi-architettura e cross-vendor.

Guardando all’esperienza dello scorso anno, la tecnologia è stata al centro del modo in cui tutti abbiamo comunicato, lavorato, giocato e affrontato la pandemia. La disponibilità di un’enorme potenza di calcolo si è rivelata fondamentale. Guardando al futuro, ci troviamo di fronte a un’enorme domanda di capacità di calcolo, potenzialmente un fabbisogno superiore di 1.000 volte già entro il 2025. Quell’aumento di 1.000 volte in quattro anni equivale alla legge di Moore elevata alla quinta potenza.

Ponte Vecchio: Delivering industry-leading FLOPs and compute density to accelerate artificial intelligence, high performance computing and advanced analytics workloads, the new Xe-HPC microarchitecture is built for scalability. Designed to take advantage of the most advanced silicon technologies, it is built using five process nodes. It is a great example of Intel’s ability to combine multiple process technologies – both internal and external – with advanced packaging technologies to uniquely tailor products to customer and market needs. (Credit: Intel Corporation)

Come ha dichiarato all’Architecture Day il nostro CEO, Pat Gelsinger, anch’egli architetto informatico: “Ci troviamo davanti importanti sfide nella capacità di calcolo che possono essere risolte solo attraverso architetture e piattaforme rivoluzionarie […] I nostri brillanti architetti e ingegneri hanno reso possibile tutto questo miracolo tecnologico”.

Il mondo fa affidamento sui nostri architetti e ingegneri per risolvere i problemi di calcolo più complessi in modo da migliorare la vita delle persone. La nostra strategia e la nostra capacità di esecuzione stanno accelerando a gran velocità per soddisfare questa domanda.

Raja M. Koduri è senior vice president e general manager, Accelerated Computing Systems and Graphics Group di Intel Corporation.

 

Maggiori Informazioni: Intel presenta i più grandi cambiamenti architetturali per CPU, GPU e IPU nel passaggio a una nuova generazione

Altre informazioni: Immagini e Video dell’Intel Architecture Day 2021 (Press Kit) | Expanding Intel’s Foundry Partnerships: A Critical Piece of IDM 2.0 (Stuart Pann Editorial) | Slide di presentazione dell’evento (PDF)


1 For workloads and configurations visit www.intel.com/ArchDay21claims.

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