인텔 아톰 SoC의 메드필드(Medfield)를 발표

●라라비로부터 정리해진 나이츠코너 

 Knights Corner의 발표를 행한 George Chrysos씨

 

　Intel은, 하이 퍼포먼스 컴퓨팅(HPC) 향해의 매니코어 아키텍쳐 「MIC(마이크:Many Integrated Core)」를, 「Intel Xeon Phi」의 브랜드명으로 투입하고 있다.그래픽스 겸용이었던 Larrabee(라라비)로부터 노선을 변경한 매니코어 제품 패밀리다. Larrabee로부터의 다시 결말을 내기로, 코드네임은 「Knights(나이츠)」패밀리로 바뀌었다. Larrabee때와 같게, Xeon계의 Intel CPU와 PCI Express 경유로 접속한 헤테로지니아스 구성으로 사용하는 것을 전제로 한, coprocessor가 되고 있다.

　Intel은 Knights의 제1단으로서 「Knights Ferry(나이츠 페리)」라고 불리는 32 코어의 메니이코아 CPU를 일부의 연구 센터 등에 제공하고 있었다. 드디어 제품판인 「Knights Corner(나이츠 코너)」를 등장 시키려고 하고 있다. Knights Ferry의 팁 「Aubrey Isle」는 45nm프로세스였지만, Knights Corner에서는 22nm로 이행하는 것으로, 코어수를 50 코어 이상으로 늘린다.

　인텔은 8월 27일~29일에 걸쳐 미국 쿠파치노(Cupertino)로 개최된 Hot Chips로, Knights Corner의 개요를 분명히 했다.Knights Corner의 모습은, Larrabee와 매우 잘 비슷하다.다시 재탄생한 Larrabee라고 불러도 좋은 듯한 모습이 되고 있다. 심플한 x86 CPU 코어에 512-bit폭의 벡터 유닛을 짜넣은 스몰코어를 링 버스로 접속한 구조다. PCI Express 보드로서 제공되어 온보드로 GDDR5 메모리가 탑재되고 있다.

 

　코어의 내부는 2 파이프 구성으로, 듀얼 발행의 스칼라 CPU에 벡터 유닛을 더한 구성이 되고 있다.이 점도 Larrabee와 잘 비슷하다.512-bit폭의 벡터 유닛은, 16-way의 단정도 부동 소수점 SIMD(Single Instruction Stream, Multiple Data Stream) 유닛이라고 해도, 8-way의 배정도 부동 소수점 SIMD 유닛이라고 해도 동작한다.mask register를 가져, 마스크를 사용한 분산/수집 등도 할 수 있다.

 

코어의 내부


 

　링 버스는 단방향 64bytes (512bits) 양방향 링으로, 주소 및 일관성의 메시지 버스를 따로 가지는.
그러나 Knights Corner에서 링 버스가 이 그림과 같이 구성 여부는 알려져 있지 않다.
L2 캐시의 태그 집중 방식이 아닌 태그 디렉토리가 각각 각 CPU 코어와 L2 슬라이스 쌍에 포함하고있다. L2 캐시의 크기는 Larrabee의 256KB에서 두배로 되 512KB되었다.

 

내부 인터커넥트트

 

Larrabee1에서 큰 문제가 된 소비 전력도 Intel의 자랑으로 전력 제어를 담은 것으로 개선됐다. 이번 칩은 코어 단위의 파워 게이팅 (CC6) 스테이트에서 칩 전체에서 파워 게이팅 (Package C6)까지 단계적으로 전력 제어가 이루어진다. Intel은 Knights Corner는 파워 성능에서 NVIDIA와 AMD의 GPU 기반의 헤테로지니어스(Heterogeneous : 이종 혼합) 구성에 필적 할 수 있다고 말한다

●스마트폰을 노리는 아톰베이스 SoC Medfield 

　Intel은 Hot Chips로, HPC 전용의 Knights Corner와는 반대로, 모바일 디바이스 전용의 Atom SoC(System on a Chip)인 「Medfield(메드필드)」의 개요도 분명히 했다. Medfield는, 「Atom Z2460」의 제품명으로 출시되고 있다. CPU 코어는 싱글 코어의 32nm판 Atom 코어 「Saltwell」, GPU 코어는 「PowerVR SGX540」,
2 채널(2 x32)의 LPDDR2를 준비 32nm프로세스로 제조된다. 칩 자체의 코드네임은 「Penwell」로, Medfield는 플랫폼으로서의 코드네임이다. Intel은, 이 Medfield의 세대부터, Atom로 스마트 폰을 본격적으로 노린다.

 

 
Hot Chips에서는 희미하면서 Medfield의 ​​다이 레이아웃이 밝혀졌다. I / O를 제외한 다이의 절반이 그래픽 관계에서 차지하고있는 것을 알 수있다. 또한 패키지는 휴대 전화 시장에서 요구되는 "Package-on-Package (POP)"옵션이 있다는 것도 밝혀졌다. 최대 2GB까지의 LPDDR2를 POP 패키지에 담을 수있다.

메드필드 다이사진

또, 전력 제어에서는, 종래의 CPU로 행해 온 C6의 파워게이팅까지의 제어 외에, SoC 전체로의 전력 제어로서 새롭고 「S」레벨의 스테이트가 설정되었다.CPU 코어 이외의 유닛을 파워 게이트 해, LPDDR를 셀프 리프레쉬로 하는 SOi1와 완전하게 오프로 하는 SOi3가 새롭게 설치되었다.

　시스템 전체에서는, 비CPU 코어 부분이 대부분으로, 게다가 그래픽스는 전력을 소비하기 위해(때문에), SoC 전체로의 전력 제어의 효과는 크다.SOi3 상태에서는, 전원 관리 유닛 부분만큼이 동작하고 있게만 된다.

시스템 전체에서는, 비CPU 코어 부분이 대부분으로, 게다가 그래픽스는 전력을 소비하기 위해(때문에), SoC 전체로의 전력 제어의 효과는 크다.SOi3 상태에서는, 전원 관리 유닛 부분만큼이 동작하고 있게만 된다.

　이러한 SoC형의 전력 절약 기능의 도입에 맞추고, OS측에 대하는 전원 관리의 API도 확장된다.이렇게 해 개관 하면, Medfield가 스마트 폰에 최적화된 SoC가 되어 있는 것을 알 수 있다.실제로는, 선행하는 ARM 베이스의 스마트 폰을 위한 SoC에 주회 늦게 따라잡은 단계이지만, Intel은 염원의 모바일 시장 공략에 이 Medfield로부터 정신을 쏟는다.Z2460의 뒤에, 2배 퍼포먼스의 「Atom Z2580」라고, Low cost의 「Atom Z2000」가 계속 된다.

 

●Ivy Bridge 패밀리의 전력 절약 기술 

　Intel은 이 외 , Hot Chips로, 「Ivy Bridge(아이비 브릿지)」패밀리의 전력 절약 제어에 대해서도 발표를 행했다.Ivy Bridge의 파워 프레인은, 아래의 그림과 같이, 그린의 CPU 코어 부분과 퍼플의 LL(Last Level) 캐쉬 부분, 레드의 노스 브릿지 부분과 블루의 GPU 코어 부분, 그리고, 그레이의 그 이외의 부분으로 나누어져 있다.기본은 지금까지의 Sandy Bridge(산디 브릿지)와 같지만, Ivy Bridge에서는, 전력 제어는 보다 확장되어 DDR 메모리 I/O도 파워게이팅 되게 되었다.

아이비브릿지의 전력 제어

 

　Ivy Bridge의 LL(Last Level) 캐쉬는 16 way로, Way 단위로 sleeve 시킬 수 있다.이 때에, LL캐쉬의 액티브한 way를 줄이는 것에 따라, 캐쉬 부분의 전압도 내린다.이것은, 액티브한 캐쉬 블록이 적게 되면, 전압을 내리는 경우에 장해가 되는, 저전압시에 데이터를 보관 유지할 수 없는 셀이 블록에 포함될 가능성이 줄어 들기 때문이라고 한다.이러한 섬세한 전력 절약화에 의해서, Ivy Bridge에서는 Sandy Bridge보다 평균의 전력 소비가 내리고 있다.

LL캐쉬의 구조

 

　또, Hot Chips에서는 Ivy Bridge의 컨피규러블 TDP(Thermal Design Power:열설계 소비 전력)에 대해서도 설명되었다.이것은, 벌써 Intel Developer Forum(IDF) 등으로 설명되고 있지만, 동적으로 TDP를 변화시키는 기술이다.종래의 TDP 빈에 의한 절단 분리를 넘은 시스템 설계가 가능하게 된다.예를 들면, 노트 PC에, 배열 기구를 갖춘 도크 스테이션을 접속하고, 높은 TDP에 재설정하는 것이 가능하다.또, 오버 클록킹 기능에 대해서도 접할 수 있었다.

컨피규러블 TDP
 

●Intel의 비장의 카드적인 기술 Near-Threshold Voltage
 

　Hot Chips에서는, 이 밖에 Intel은 Xeon Processor E5(Sandy Bridge-EP) 패밀리의 버스 아키텍쳐나 전력 제어등에 대해서도 강연이 행해졌다.게다가 Intel의 기술 중(안)에서, 가장 주목을 끌고 있는, 근 해 귀의 전압(Near-Threshold Voltage:NTV) 회로 기술에 대해서도 세션이 행해졌다.

　Intel은 초저전압 동작을 가능하게 하는 이 Near-Threshold Voltage 기술을, 장래의 전력 제어의 비장의 카드로 할 생각으로, 적극적으로 개발을 행하고 있다.현재는, 32 nm프로세스로, NTV 기술을 사용한 CPU를 꼬박 시작, 동작 시험을 행하고 있다.Hot Chips에서는, 시작 팁 「Claremont」의 개요를 발표했다.Claremont의 타겟은 0.5 V로 66 MHz로 20 mW의 동작을 가능하게 하는 것으로, 1.05 V시에 525 MHz와 매우 넓은 동작 주파수&전압의 레인지를 가진다.