14 de fevereiro de 2014

Processadores e perspectivas 2014

Ano passado escrevi um artigo intitulado "Processadores x86 e perspectivas 2013", falei sobre as arquiteturas da Intel e AMD. Uma previsão que fiz, de que os processadores Kaveri atrasariam, o que foi confirmada, eles estavam previstos para o final do ano, mas foram lançados no começo desse. No fim era um artigo falando sobre os processadores de arquitetura x86, ou seja, os processadores da Intel e AMD. O cenário não mudou muito desde o ano passado, o roadmap de ambas continua igual. Como considero que a arquitetura ARM ganhou relevância, irei falar um pouco de alguns processadores que considero relevantes.

Fábrica da Intel (Engadget)
Primeiramente gostaria de trazer uma reflexão, comparar a eficiência por clock de um Core 2 Duo, que foi lançado em 2006, com a linha da AMD de 2012. Existem alguns erros nessa comparação, pois terei que extrapolar os dados para uma frequência maior, mas o ganho de desempenho não é linear, mas para a comparação que quero fazer isso não irá atrapalhar. Também devemos considerar que uma arquitetura pensada para clocks mais altos faz algumas escolhas de projeto que acabam piorando um pouco o desempenho, mas a frequência maior deveria compensar isso.

Imagem retirada do teste do site AnandTech
Core 2 Duo (fonte)
Podemos ver no teste que um Core 2 Duo E6400 com overclock para 2.8 GHz tem um desempenho superior, rodando em apenas um núcleo, que a primeira geração de APUs da AMD (representado pelo A8-3850), lançadas em 2011, que a geração seguinte (A10-5800K) lançada em 2012. No caso desse último, devemos reparar na grande discrepância do clock, enquanto o Core 2 roda a 2.8 GHz o A10 roda a 3.8 GHz, mesmo assim perdendo.

O Phenom X6-1100T, usa a arquitetura antiga da AMD (a mesma da primeira geração de APUs), que tinha um desempenho por núcleo superior que a nova. Extrapolando os dados para supor um Core 2 a 3.3 GHz teria um desempenho de 101 nesse teste, sendo superior ao Phenom. Com isso chegamos a conclusão que passados 8 anos desde o lançamento do Core 2 Duo, até hoje a AMD não conseguiu desenvolver um núcleo que tenha desempenho superior ao da Intel em Single Thread com mesmo clock.


Apesar disso existem diversas vantagens em ter processadores mais novos. A nova arquitetura da AMD compensa esse baixo IPC usando frequências mais altas, mais núcleos, além de novas instruções, como a AVX. Unindo todos esses aprimoramentos os novos processadores tem um desempenho consideravelmente superior, como pode ser visto no restante do teste do AnandTech. O que chama atenção, é que até hoje a AMD não conseguiu desenvolver um processador com IPC maior que um Intel de 8 anos e essa diferença apenas aumentou, apesar que a terceira e quarta gerações dos Cores da Intel quase não terem mudado nesse quesito.


(fonte)
Na prática não existem muitos problemas por isso, até porque a AMD cobra por um quad-core o mesmo preço que um i3 dual-core. A grande questão é que o clock está relacionado com o consumo de energia, logo os processadores da AMD gastam mais energia em uso pesado que os Intel. Para alguém que deixa o PC ligado muito tempo renderizando vídeos, jogando, causa um aumento considerável na conta de energia.

Como já dito, o roadmap da Intel não se alterou muito, ela atrasou o lançamento da 5ª geração conhecida como Broadwell, devido a problemas na fabricação, para o final do ano de 2014 ou começo de 2015. Com isso vai lançar novos processadores de 4ª geração conhecidos como "Haswell Refresh", na prática são apenas os processadores atuais com frequências diferentes.

Nessa nova geração Broadwell irão existir processadores do socket 1150, o mesmo de geração atual, especula-se que será necessário um novo chipset para essa linha, mas nada foi confirmado. Também existirão processadores BGA, ou seja, soldados na placa, como o atual Core i7 4770R, além de toda linha de notebook e ultrabooks.

Processador Intel com GPU integrada Iris e cache eDRAM (Anandtech)
A AMD apenas atrasou em alguns meses o lançamento das APUs Kaveri, para o início desse ano, como já citado no artigo anterior, não existirão novos CPUs AM3+, que não possuem a GPU integrada. Assim o próximo grande lançamento será a última atualização prevista originalmente para a arquitetura Bulldozers, os Excavators, no início de 2015. Não existindo muitas informações sobre ela, especula-se suporte a memória DDR4, além de novas instruções, como AVX2 e RDRAND.

Como você viu, não existem grandes novidades, infelizmente a AMD descontinuou a linha de alto desempenho FX, ficando sem concorrente para os equivalente da Intel. Na prática não existe nada oficial, apenas slides vazados e nenhuma menção ao seu lançamento, logo é muito provável que seja realmente verdade.

ARM

Dois anúncios esse ano me chamaram muita atenção em relação a arquitetura ARM. O primeiro foi que o próximo chip Tegra da Nvidia terá um modelo com núcleos Denver e a outra o lançamento dos primeiros processadores Opteron ARM da AMD.

Faz anos que surgem rumores sobre a entrada da Nvidia no mercado de processadores de alto desempenho. Inicialmente se tratavam de rumores sobre um chip x86 para concorrer com a Intel, já que a Nvidia licenciou patentes da Transmeta (que chegou a produzir alguns processadores x86).

Em 2011 a Nvidia anunciou que estava desenvolvendo um processador ARM de alto desempenho, os rumores na época diziam que ela não conseguiu licenciar as patentes necessárias da Intel para x86 e teve que partir para ARM. A tecnologia licenciada da Transmeta converte instruções de uma arquitetura para outra, a qual o processador é compatível.

Na pratica, é construído um processador qualquer e existe uma interface (conhecida como Code Morphing) que converte o código de outra arquitetura para ser executado nele. Assim, bestaria a Nvidia alterar essa interface para passar de um processador x86 para um ARM. Os rumores dizem isso, mas tenho sérias dúvidas se é a realidade, pois isso fugiria totalmente das arquiteturas ARMs tradicionais, criaria um grande overhead (perda de desempenho), além de eventuais problemas de compatibilidade. Os Transmetas não rodavam muitos programas, este é um dos motivos de encontrar benchmarks deles.

A Nvidia anunciou dois processadores na CES desse ano. O primeiro utiliza núcleos bem parecidos com o do Tegra 4 e uma GPU baseada na atual arquitetura dos computadores, suportando GPGPU. A GPU do Tegra 4 ainda era baseada em uma arquitetura antiga, das Geforces até a série 7x00. O Modelo baseado no Denver deve ser lançado no meio do ano, tem dois núcleos e pinagem compatível com o modelo quad-core.

Agora partindo para AMD, o anúncio de um processador Opteron ARM para servidores abre um novo mercado. A Calxeda prometia isso, mas era uma startup e acabou fechando as portas. A AMD é uma player grande, que fornece chips já para grandes empresas, assim é mais fácil penetrar nesse mercado.

Esse processador é baseado no design mais rápido disponível pela ARM Holdings, o A57. Lembrando que a ARM Holdings desenvolve alguns design de referência e as outras empresas tem certa liberdade de modificar um pouco esses núcleos, como o Snapdragon da Qualcomm ou o Apple Swift (apesar que esse, dizem rumores, ser muito modificado, quase criado pela Apple) usados em iPhones e iPads.

O Opteron ARM terá mais de 2 GHz de clock, cache L2 de até 4 MB, L3 de 8 MB, compartilhado entre os 8 núcleos, terá suporte a dual-channel de memória DDR3 ou DDR4, suportando um total de até 128 GB. Não consegui achar o consumo, no entanto deve ser baixo comparado a x86, logo para muitos aplicativos que escalonam bem entre vários núcleos é uma ótima opção.

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