С 18 августа на Intel Developer Forum 2015 было представлено сразу несколько новинок: это новая микроархитектура Skylake, накопители Optane, новый форм-фактор материнских плат 5×5 и несколько устройств Интернета вещей.

Skylake

5 августа были продемонстрированы два процессора — первые представители новой микроархитектуры Skylake. Это был не полноценный анонс, а два продукта линейки. Вторую (но не последнюю) порцию данных о Skylake Intel выдала 18 августа. «Скайлейк» — это «так» 14-нанометрового техпроцесса. «Тиком» был Broadwell, в котором в основном шло уменьшение размера элементов на схеме и переход с 22 нм на 14.

Микропроцессоры Intel развиваются по стратегии «тик-так». «Тик» — это уменьшение техпроцесса чаще всего без значительных изменений относительно прошлой итерации. «Так» — это создание новой микроархитектуры на основе отработанной технологии. Каждый из шажков случается раз в год или полтора года. Но привычный порядок вещей нарушился сложностями при переходе с 22 нм на 14. Это выразилось в задержках при налаживании производства новых процессоров. Закон Мура дал сбой, и это признают даже в Intel.

Год	Кодовое название микроархитектуры	Техпроцесс	Брэндирование	«Тик» или «так»
2010	Westmere	32 нм	Core i3/i5/i7	«Тик»
2011	Sandy Bridge	32 нм	Второе поколение i3/i5/i7	«Так»
2012	Ivy Bridge	22 нм	Третье поколение i3/i5/i7	«Тик»
2013	Haswell	22 нм	Четвёртое поколение i3/i5/i7	«Так»
2014—2015	Broadwell	14 нм	Пятое поколение i3/i5/i7, Core M	«Тик»
2015	Skylake	14 нм	Шестое поколение i3/i5/i7, Core M	«Так»
2016	Kaby Lake	14 нм	—	Ни «тик», ни «так»
2017?	Cannonlake	10 нм	—	«Тик»

Первые 14-нм процессоры Intel показали ещё осенью прошлого года: это были 6-ваттные микросхемы Broadwell для мобильных устройств. В январе Intel представила более мощные продукты с тепловыделением 15 и 28 ватт. Лишь в июне начало появляться то, что можно было бы назвать ядром десктопных систем.

В случае со Skylake в Intel решили начать рассказ о новой микроархитектуре с производительных устройств с разблокированными множителями. 5 августа были представлены первые «скайлейки». i7-6700K и его младший собрат i5-6600K могут привлечь внимание заядлых геймеров. Желание обновиться под новинку означает крупную покупку: понадобится не только новая материнская плата с обновлённым чипсетом, но и память DDR4. Дело в том, что на бумаге процессоры поддерживают DDR3. Но это DDR3L, чипы для мобильных устройств с напряжением 1,35 В, а не 1,5 как у обычной DDR3. Планка DDR4 физически несовместима с разъёмом для DDR3: она имеет 288 контактов, а не 240. Оттого заложить поддержку обоих типов памяти на одной плате невозможно. Вряд ли кто-то из производителей решится добавить в материнской плате для энтузиастов и геймеров поддержку мобильной памяти DDR3L вместо DDR4.


Команда Asus разогнала процессор i7-6700K до 6,8 ГГц жидким гелием

А с 18 августа на Intel Developer Forum начали появляться первые данные о деталях новой микроархитектуры.



Улучшениям подверглись почти все основные компоненты процессора. Увеличены ввод-вывод, кольцевая шина ring bus, пропускная скорость высшего уровня кэша. Добавлена поддержка DirectX 12 в графике и новых конфигураций eDRAM. Skylake имеет встроенный модуль ISP для камеры. Последний поддерживает до четырёх камер разрешением 13 мегапикселей и до двух работающих одновременно. Есть поддержка распознавания лиц, HDR и много других функций. Захват видео возможен с качеством 1080p60 и 2Kp30.



Процессоры легче разгонять. Прямо на сцене i7-6700k залили жидким азотом. Затем частота всех четырёх ядер была поднята до 5,81 ГГц при стабильной работе. В программе Intel Extreme Tuning Utility был продемонстрирован показатель 1910 пунктов, что является новым рекордом для четырёх ядер.



Во фронт-энде у Skylake стоит улучшенный предсказатель переходов с повышенной ёмкостью, более глубокие буферы внеочередного исполнения. Исполнительные блоки также были улучшены, уменьшены их время отклика и энергопотребление.



За счёт оптимизаций фронт-энда и кэширования было увеличено количество инструкций на такт. Процессоры Skylake будут варьироваться от крошечных 4,5 ватт до 90. Окно внеочередного исполнения было увеличено с 192 в Haswell до 224. Intel добавила в Skylake новую технологию безопасности под названием Intel Software Guard Extensions (Intel SGX) для изолирования зон от вирусов и атак с превышением полномочий. Также появился ряд расширений Memory Protection Extensions (Intel MPX). Структура кэша изменилась незначительно, кое-где была повышена пропускная способность. Теперь кэш eDRAM может использоваться как Memory Side Cache. eDRAM стал полностью когерентным, может кэшировать любые данные, доступные ядру, вводу-выводу и графике. Сбрасывать eDRAM для поддержания когерентности не нужно.



В Skylake появилась новая технология под названием Intel Speed Shift, которая позволяет менять режим работы (P-state) значительно быстрее, чем у продуктов предыдущих поколений. Управление P-state доступно на аппаратном уровне. В предыдущих поколениях требовалась поддержка на уровне операционной системы. В результате процессоры Skylake могут менять режимы P-state за миллисекунду, а не 30 миллисекунд, как это было раньше. Тем не менее, Speed Shift требует поддержки на уровне операционной системы для полноценного функционирования. Skylake — это уже вторая микроархитектура Intel, которая использует 14-нанометровый техпроцесс. Первой была Broadwell. Но за счёт многочисленных улучшений (в их числе расширения SpeedStep) энегоэффективность в мультимедийных задачах и энергопотребление в простое тоже удалось сократить даже относительно Broadwell.



Skylake интересна не только простыми улучшениями цифр производительности и ваттов энергопотребления. Времена меняются, и обычной демонстрацией цифр уже никого не удивить, признал глава Intel Брайан Кржанич. Вообще, IDF во многом была посвящена Интернету вещей, а процессоры отошли на второй план. Благодаря технологии Intel SmartSound микропроцессоры Skylake могут включать компьютер по голосовой команде пользователя. (Эта функция уже знакома владельцам Xbox One.) Компьютер под управление Windows 10 будет просыпаться, если поприветствовать Кортану, голосового помощника «десятки». Технология будет доступна в процессорах от Atom до Core. Ничего не было сказано о энергопотреблении в режиме постоянного ожидания голосовой команды от пользователя. Также неясно, сможет ли Windows 10 прослушивать пользователя даже тогда, когда компьютер выключен. В Xbox One, где функция включения речью была с самого начала, голосовая активация уже вызывала вопросы о приватности игроков.

Было рассказано лишь о двух процессорах для настольных систем, утечки говорят ещё о нескольких моделях. Вообще, на конференции больше говорили о носимой электронике. Intel выдаст другие детали о Skylake в ближайшие недели. Высказываются предположения, что это случится на IFA Berlin с 4 по 9 сентября. В том числе будет упомянуто о процессоре Xeon E3-1500M v5, одним из применений которого является использование в производительных мобильных рабочих станциях. «Зионы» — серверные микропроцессоры, которые обычно используются в ноутбуках лишь в качестве исключения. Пикантности новости придаёт факт наличия в E3-1500M v5 разблокированного множителя и возможностей к оверклокингу. Компания Lenovo уже рассказала о ноутбуках с процессорами Xeon: это монстры ThinkPad P50 (15,6 дюймов) и ThinkPad P70 (17 дюймов) с 64 ГБ ОЗУ с кодами коррекции ошибок.

Девятое поколение графики Intel

В микропроцессоры уже давно встраиваются графические ускорители, которые обеспечивают возможность комфортной работы в нетребовательных приложениях: это воспроизведение видео, ускорение 2D и лёгкие 3D-задачи. 18 августа Intel рассказала о графике, которая будет стоять в процессорах Skylake.



Современный процессор использует архитектуру системы на кристалле, термин, который обычно можно услышать при описании начинки смартфонов. На микросхеме 6700K стоит четыре ядра центрального процессора, видеоускоритель Intel HD Graphics 530, общий кэш высшего уровня, интерфейсы памяти и ввода-вывода и другие различные контроллеры, показанные выше.



Как обычно, внутри чипа ядра, кэши и графический ускоритель объединены с помощью кольцевого соединения шириной 32 байта с отдельными линиями для различных задач. Через это кольцо и проходят все данные, которые выходят и входят в ядра центрального процессора и графику. Исполнительные блоки видеопроцессора находятся в нескольких слайсах. Кэш третьего уровня для каждого из слайсов был увеличен до 768 КБ. В Broadwell каждый слайс мог получить 512 КБ. Очереди запросов в кэш третьего уровня и кэш высшего уровня были увеличены. eDRAM теперь выступает в роли кэша между ОЗУ и кэшем высшего уровня, контроллер eDRAM перемещён в системный агент процессора. Текстурные сэмплеры поддерживают формат NV12 YUV.



Исполнительные блоки во встроенной графике Skylake похожи на то, что стоит в предыдущем восьмом поколении. У исполнительного блока девятого поколения есть семь потоков, у каждого из которых есть 128 регистров общего назначения. Каждый из регистров может хранить 32 байта, доступных как SIMD 8-элементный вектор 32-битных элементов данных. Для каждого из исполнительных блоков вычисления выполняет FPU. Несмотря на то, как их называет Intel, FPU (блоки вычислений с плавающей запятой) способны работать и с целыми: до четырёх 32-битных операций с плавающей запятой или целыми или до восьми 16-битных целых или чисел с плавающей запятой. Добавление поддержки 16-битных чисел с плавающей запятой — это новинка Skylake.



Как и раньше, группы исполнительных блоков объединяются в подслайсы, каждый из которых содержит свой диспетчер потоков и собственные вспомогательные кэши инструкций, а три подслайса объединяются в один слайс. Ещё есть отдельный анслайс для выполнения обсчётов геометрии и некоторых других функций. Большая часть продуктов Skylake будет содержать восемь исполнительных блоков на подслайс, хотя это число может измениться. Восемь исполнительных блоков и семь потоков дают возможность работать с 56 потоками одновременно. Анслайс теперь независим по частоте работы, что позволяет добиться лучшей энергоэффективности.

Одной из проблем встроенной графики является низкая скорость работы ОЗУ — память видеокарт куда быстрее. DDR4 должна отчасти решить эту проблему. Также Intel добавила технологию сжатия без потерь Lossless Render Target Compression, которая поможет сокращать объём пересылаемых в ОЗУ данных. Хотя иногда получается сжимать до 50 % информации, прирост производительности не так высок — он находится на уровне 3—11 процентов.



Архитектура графики полностью масштабируема. В одном из двух продемонстрированных продуктов Skylake i7-6700K установлен видеоускоритель Intel HD Graphics 530. В нём стоит один слайс и три подслайса, то есть 24 исполнительных блока. Это не самая мощная конфигурация, и бенчмарки показывают, что 530 слегка отстаёт от Iris Pro 6200. На изображении выше представлена другая конфигурация, в которой есть три слайса, у каждого из которых есть три подслайса, что даёт 72 исполнительных блока. Эта модель называется GT4/e. Вероятно, она будет настолько мощной, что сможет конкурировать с дешёвыми графическими картами.

Графика в Broadwell	Исполнительных блоков	Максимальная частота	Аналог в Skylake	Исполнительных блоков	Частота
Intel HD 5600 (GT2)	24	1050 МГц	Intel HD 530 (GT2)	24	1050 МГц
Intel HD 5500 (GT2)	24	850—950 МГц	Intel HD 520?	?	?
Intel HD Graphics (GT1)	12	800 МГц	Intel HD 510?	?	?

Как и Broadwell, Skylake сможет выводить видео через DisplayPort 1.2 или Embedded DisplayPort 1.3, HDMI 1.4 или по протоколам Wireless Display и Miracast. В Skylake добавлена поддержка HDMI 2.0 через адаптер канала DisplayPort. HDMI 2.0 будет работать через Thuderbolt 3.0 в тех системах, где есть соответствующий контроллер. Добавлена аппаратная поддержка кодирования и декодирования 8-битного H.265/HEVC, форматов JPEG и MJPEG. Некоторые задачи выполняются видеоускорителем, другие анслайсом. Встроенная графика Skylake поддерживает DirectX 12, OpenGL 4.4 и OpenCL 2.0. Intel утверждает, что должна появиться поддержка Vulkan API, OpenGL 5.x и OpenCL 2.x.
Документ на сайте Intel

Форм-фактор пятидюймовой материнской платы

Новый форм-фактор 5×5 чуть меньше Mini-ITX (6,7×6,7 дюймов или 170×170 мм), но на самом деле он не пятидюймовый: его размеры составляют 5,5 дюйма (140 мм) на 5,8 дюйма (147 мм). Как и в случае Mini-ITX, поддерживаются LGA-процессоры Intel Core. В плату можно вставить память SODIMM, накопители M.2 или SATA-диски. Слота PCIe нет.



Размеры и характеристики делают 5×5 ближе к NUC, а 28-ваттные процессоры роднят его с Mini-ITX. В NUC же ставят чипы мощностью 6 или 15 ватт. В конфигурации с тепловыделением в 35 ватт и диском M.2 система на основе 5×5 составит чуть меньше четырёх сантиметров в высоту и будет занимать меньше литра объёма. 65-ваттные процессоры и SATA-диски увеличат высоту, хотя размеры всё равно будут меньше, чем у Mini-ITX. Для охлаждения часто придётся прибегать к контакту с корпусом, и Intel рекомендует производителям не жалеть медь в конструкции системы охлаждения.

Optane

19 августа Intel рассказала о твердотельном накопителе Optane. Он основан на типе памяти 3D XPoint, о создании которой было объявлено в конце июля. Обещается, что со временем Optane может показать тысячекратное преимущество над традиционной флэш-памятью. Но на IDF был продемонстрирован образец, который лишь в 7,23 раза быстрее доступных сегодня образцов флэш-памяти (сравнение проводилось с Intel SSD DC P3700). На полках магазинов новые диски появятся только в 2016, хотя отдельные заказчики получат их уже в этом году. Optane будет варьироваться от промышленных моделей в формате DIMM и PCIe до компактных устройств для ультрабуков. В Intel предсказывают, что новая технология сулит прорыв во многих областях знаний: персонализированной медицине и бизнес-аналитике.



Увеличение пропускной способности накопителей важно, поскольку именно их низкая (по сравнению со быстротой ОЗУ) скорость передачи данных часто ограничивает работу системы в целом. Новый тип памяти 3D XPoint создавался Intel в сотрудничестве с Micron. Современная флэш-память часто использует плоскую структуру из нескольких не связанных друг с другом слоёв, в которых и хранятся данные. Постепенно 2D-память вытесняется 3D NAND, в которой слои взаимосвязаны, что снижает энергопотребление, увеличивает скорость работы и долговечность. 3D XPoint является принципиально новой технологией. О её характеристиках и принципе работы было рассказано мало. Многослойная крестообразная структура позволяет получить большую плотность записи: на одном кристалле умещается до 16 ГБ, а в будущем это число увеличится. Если у флэш-памяти значение задержки измеряется в микросекундах, то у 3D XPoint эти числа выражаются в наносекундах, единицах измерения в тысячу раз меньше. Как и флэш-память, 3D XPoint энергонезависима, то есть накопитель сохраняет данные после выключения.

RealSense

RealSense — это камера, которая использует комбинацию инфракрасного и видимого света для того, чтобы осветить и распознать лицо человека. RealSense уже встречается в ноутбуках, Windows Hello может использовать RealSense для входа в Windows 10. Но Intel хочет подчеркнуть, что камера способна на большее. Кржанич показал смартфон на Android с Project Tango. Смартфон с помощью функций RealSense смог сканировать объекты в осязаемом мире и превращать их в виртуальные.

Операционная система для роботов ROS, а также MacOS, StructureSDK, Windows, Android, Unify и другие продукты будут поддерживать RealSense. Для иллюстрации на сцене проводилась эффектная демонстрация с роботом Relay от компании Savioke, который принёс главе Intel напиток. Relay создавался как дружелюбный интерфейс для доставки посетителям гостиниц различных лёгких предметов. Во время и после доставки роботу жизненно необходима система компьютерного зрения для навигации в тесных коридорах и лифтах. Но 3D-камера может помочь не только медлительному рободворецкому. Беспилотник с RealSense и вычислениями в реальном времени может летать среди стволов деревьев в лесу и не натыкаться на препятствия.


Пример работы робота-дворецкого от Savioke

Камеры RealSense могут пригодиться и геймерам. Razer совместно с Intel будет выпускать подобные кинектоподобные устройства. Их предлагается использовать в том числе для виртуальной реальности и при стриминге геймплея в Сети. Сегодня летсплееры вставляют в видеопоток своё лицо, а фон за спиной часто вырезается. Для этого нужен хромакей и специальное программное обеспечение. С 3D-камерой зелёный экран не понадобится: RealSense отследит голову пользователя самостоятельно. Камера может регистрировать жесты рук, движения шлема виртуальной реальности и сканировать объекты. В примере с автогонками RealSense следит за глазами пользователя, и интерфейс игры подстраивается: стоит повернуть взгляд влево, и вид в игре тоже изменится. О цене на камеру от Razer и о дате выхода пока ничего неизвестно.

Интернет вещей

Неприлично большая часть внимания была сфокусирована не на процессорах, а других перспективных разработках. Будущее вычислений, как его видит Intel, выглядит следующим образом. Компьютеры будут более чувствительными, они будут видеть, слышать и ощущать прикосновения. Всё будет «умным» и соединённым, что откроет огромное количество возможностей. А вычисления станут дополнением личности пользователя: это будет носимая электроника и другие технологии.



Эти три допущения — не просто пустые разговоры. Глава Intel показал несколько устройств, в которых есть технологии Intel. Это торговый автомат будущего, который может распознавать пользователя, его пол и возраст. Для защиты личных данных при передаче между «умными» устройствами Intel разработала технологию Enhanced Privacy Identification, которая уже лицензирована Microchip и Atmel. На сцене появлялся представитель Fossil, компании, в сотрудничестве с которой Intel выпустит линейку модных аксессуаров: часов и браслетов. Было показано зеркало Memomi, оно может изменять цвет одежды в отражении. Осенью такие устройства появятся в 16 магазинах.



Также Кржанич рассказал о модуле Intel Curie, впервые показанном на CES 2015 в январе этого года. Это процессор настолько маленький, что он может уместиться в кнопке. В него встроены микроконтроллер Quark, радиомодуль Bluetooth и зарядник. Curie можно использовать как контроллер датчиков или отдельную платформу. BMX-велосипед с модулем Curie записал данные о трюках и корректно идентифицировал их.



Одного «железа» будет мало, поэтому Intel создаст наборы программного обеспечения. Уже известно о двух наборах: Intel Body IQ и Intel Social IQ. Time IQ поможет управлять задачами, календарём и планированием, Identity IQ распознает пользователя.


Демонстрация браслета безопасности

Кржанич показал прототип, использующий софт Identity IQ. Как утверждает глава Intel, в нём есть стандарты безопасности промышленного образца и юзабилити потребительского уровня. Устройство выглядело как браслет безопасности, с помощью которого происходит вход в учётную запись компьютера при приближении пользователя. Если его снять или отойти от ПК, браслет блокирует машину. При попытке использования другим человеком происходит отказ доступа на основе несовпадения биометрических данных.

America's Greatest Makers

Наконец, Intel задумывается и о продвижении интереса к своим технологиям. Марк Барнетт создаст для компании медиапродукт под названием «Величайшие изобретатели Америки». Телепередача посвящена созданию устройств с новым чипом Intel Curie. Реалити-шоу будет выходить на канале TBS в следующем году.

По материалам HotHardware (1, 2, 3), ArsTechnica (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7), MIT Technology Review, ITworld (1, 2), TheVerge (1, 2), Business Insider, Tom's Guide, TechRadar и Phys.org. Фрагмент выпуска On Fire веб-комикса Gunshow.