Hvad er AVX-512, og hvorfor dræber Intel det?

CPU'en på din enhed udfører millioner af beregninger hvert sekund og er ansvarlig for, hvordan din computer fungerer. Arbejdet med CPU'en er den aritmetiske behandlingsenhed (ALU), som er ansvarlig for matematiske opgaver og drives af CPU'ens mikrokode.

Nu er den CPU-mikrokode ikke statisk og kan forbedres, og en sådan forbedring var Intels AVX-512 instruktionssæt. Intel er dog indstillet på at dræbe AVX-512 og fjerne dens funktionalitet fra sine CPU'er for altid. Men hvorfor? Hvorfor dræber Intel AVX-512?

MAKEUSE AF DAGENS VIDEO

Hvordan virker en ALU?

Før du lærer AVX-512 instruktionssættet at kende, er det vigtigt at forstå, hvordan en ALU fungerer.

Som navnet antyder, bruges den aritmetiske behandlingsenhed til at udføre matematiske opgaver. Disse opgaver omfatter operationer som addition, multiplikation og flydende kommaberegninger. For at udføre disse opgaver bruger ALU'en applikationsspecifikke digitale kredsløb, som drives af CPU'ens clock-signal.

Derfor definerer clockhastigheden af en CPU den hastighed, hvormed instruktioner behandles i ALU'en. Så hvis din CPU kører på en 5GHz clockfrekvens, kan ALU behandle 5 milliarder instruktioner på et sekund. På grund af denne grund forbedres CPU-ydeevnen, efterhånden som clockhastigheden stiger.

Når det er sagt, øges mængden af varme, der genereres af CPU'en, efterhånden som CPU-clockhastigheden stiger. På grund af denne grund bruger strømbrugere flydende nitrogen, når de overclocker deres systemer. Desværre forhindrer denne stigning i temperatur ved høje frekvenser CPU-producenter i at øge clock-frekvensen over en vis tærskel.

Så hvordan tilbyder en ny generations processor bedre ydeevne sammenlignet med ældre iterationer? Nå, CPU-producenter bruger konceptet parallelisme til at øge ydeevnen. Denne parallelitet kan opnås ved at bruge en multicore-arkitektur, hvor flere forskellige behandlingskerner bruges til at forbedre CPU'ens regnekraft.

En anden måde at forbedre ydeevnen på er ved at bruge et SIMD-instruktionssæt. Enkelt sagt gør en Single Instruction Multiple Data-instruktion det muligt for ALU'en at udføre den samme instruktion på tværs af forskellige datapunkter. Denne type parallelitet forbedrer en CPU's ydeevne, og AVX-512 er en SIMD-instruktion, der bruges til at øge en CPU's ydeevne, når der udføres specifikke opgaver.

Hvordan når data til ALU?

Nu hvor vi har en grundlæggende forståelse af, hvordan en ALU fungerer, skal vi forstå, hvordan data når ALU'en.

hvordan man parrer airpods til android

For at nå ALU'en skal data bevæge sig gennem forskellige lagersystemer. Denne datarejse er baseret på et computersystems hukommelseshierarki. En kort oversigt over dette hierarki er givet nedenfor:

Sekundær hukommelse: Den sekundære hukommelse på en computerenhed består af en permanent lagerenhed. Denne enhed kan gemme data permanent, men er ikke så hurtig som CPU'en. På grund af dette kan CPU'en ikke få adgang til data direkte fra det sekundære lagersystem.
Primær hukommelse: Det primære lagersystem består af RAM (Random Access Memory). Dette lagersystem er hurtigere end det sekundære lagersystem, men kan ikke gemme data permanent. Derfor, når du åbner en fil på dit system, flyttes den fra harddisken til RAM'en. Når det er sagt, er selv RAM ikke hurtig nok til CPU'en.
Cachehukommelse: Cachehukommelsen er indlejret i CPU'en og er det hurtigste hukommelsessystem på en computer. Dette hukommelsessystem er opdelt i tre dele, nemlig L1, L2 og L3 cache . Alle data, der skal behandles af ALU'en, flyttes fra harddisken til RAM'en og derefter til cachehukommelsen. Når det er sagt, kan ALU ikke få adgang til data direkte fra cachen.
CPU registre: CPU-registret på en computerenhed er meget lille i størrelse, og baseret på computerarkitekturen kan disse registre indeholde 32 eller 64 bit data. Når dataene flyttes ind i disse registre, kan ALU få adgang til dem og udføre den aktuelle opgave.

Hvad er AVX-512, og hvordan virker det?

AVX 512-instruktionssættet er den anden iteration af AVX og fandt vej til Intel-processorer i 2013. Forkortelse for Advanced Vector Extensions, AVX-instruktionssættet blev først introduceret i Intels Xeon Phi (Knights Landing)-arkitektur og senere gjort det til Intels server processorer i Skylake-X CPU'erne.

hvordan finder du ud af dit bundkort

Derudover fandt AVX-512-instruktionssættet vej til de forbrugerbaserede systemer med Cannon Lake-arkitekturen og blev senere understøttet af Ice Lake- og Tiger Lake-arkitekturerne.

Hovedmålet med dette instruktionssæt var at accelerere opgaver, der involverede datakomprimering, billedbehandling og kryptografiske beregninger. AVX-512-instruktionssættet tilbyder den dobbelte beregningskraft sammenlignet med ældre iterationer og byder på betydelige præstationsforbedringer.

Så hvordan fordoblede Intel ydeevnen af sine CPU'er ved hjælp af AVX-512-arkitekturen?

Nå, som forklaret tidligere, kan ALU kun få adgang til de data, der findes i en CPU's register. Instruktionssættet Advanced Vector Extensions øger størrelsen af disse registre.

På grund af denne stigning i størrelse kan ALU'en behandle flere datapunkter i en enkelt instruktion, hvilket øger systemets ydeevne.

Med hensyn til registerstørrelse tilbyder AVX-512 instruktionssættet toogtredive 512-bit registre, hvilket er det dobbelte sammenlignet med det ældre AVX instruktionssæt.

Hvorfor er Intel Ending AVX-512?

Som forklaret tidligere tilbyder AVX-512 instruktionssættet adskillige beregningsmæssige fordele. Faktisk bruger populære biblioteker som TensorFlow instruktionssættet til at give hurtigere beregninger på de CPU'er, der understøtter instruktionssættet.

Så hvorfor deaktiverer Intel AVX-512 på sine seneste Alder Lake-processorer?

Nå, Alder Lake-processorerne er i modsætning til de ældre fremstillet af Intel. Mens de ældre systemer brugte kerner, der kører på den samme arkitektur, bruger Alder Lake-processorerne to forskellige kerner. Disse kerner i Alder lake CPU'er er kendt som P og E-kerner og drives af forskellige arkitekturer.

Mens P-kernerne bruger Golden Cove-mikroarkitekturen, bruger E-kernerne Gracemont-mikroarkitekturen. Denne forskel i arkitekturer forhindrer planlæggeren i at fungere korrekt, når bestemte instruktioner kan køre på den ene arkitektur, men ikke på den anden.

I tilfælde af Alder Lake-processorerne er AVX-512-instruktionssættet et sådant eksempel, da P-kernerne har hardwaren til at behandle instruktionen, men E-kernerne ikke har.

På grund af denne grund understøtter Alder Lake CPU'erne ikke AVX-512 instruktionssættet.

Når det er sagt, kan AVX-512 instruktion køre på visse Alder Lake CPU'er, hvor Intel ikke fysisk har smeltet dem af. For at gøre det samme skal brugerne deaktivere E-kernerne under BIOS.

hvordan man laver en billedbaggrund gennemsigtig

Er AVX-512 nødvendig på forbrugerchipsæt?

AVX-512 instruktionssættet øger størrelsen af en CPU's register for at forbedre dens ydeevne. Dette boost i ydeevnen gør det muligt for CPU'er at knuse tal hurtigere, hvilket giver brugerne mulighed for at køre video-/lydkomprimeringsalgoritmer ved højere hastigheder.

Når det er sagt, kan dette boost i ydeevne kun observeres, når instruktionen defineret i et program er optimeret til at køre på AVX-512 instruktionssættet.

På grund af denne grund er instruktionssætarkitekturer som AVX-512 mere velegnede til serverarbejdsbelastninger, og chipsæt i forbrugerkvalitet kan fungere uden komplekse instruktionssæt som AVX-512.