Intel Thread Director: CPU-Architektur und Leistung

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Windows 11 steht zweifellos weltweit in der Kritik, und zwar nicht nur, weil es ein schlechtes Betriebssystem sein kann oder sein wird, sondern wegen der geforderten Sicherheitsanforderungen, die Millionen kompetenter PCs im Stich lassen. Als wäre das nicht genug, Intel kommt hinzu, die mit ihrer neuen Alder-Lake-Architektur versäumt haben, dass Windows 11 das Betriebssystem sein wird, das das Beste aus seinen neuen CPUs herausholen kann. Warum passiert dies? Dies ist Intel Thread Director.

Bisher wurde jede PC-Plattform immer mit einem Ziel entwickelt: maximale Performance. Dies implizierte natürlich hochoptimierte Kerne, mit einer Architektur, die den IPC mehr als seinen Konkurrenten ankurbeln könnte und natürlich eine hohe Frequenz (insbesondere im Mainstream). Aber die Dinge ändern sich und das Paradigma wird eine totale Wende erfahren, die AMD wird im Moment nicht erreicht: Windows 11 und Intel Alder Lake wird gebraucht.

ARM und Google sind „schuld“: Windows 11, iOS, Intel und Apple im Schlepptau

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Was haben all diese Unternehmen mit Windows 11 und Intel zu tun? Nun, die Tatsache, dass wir seit mehr als 10 Jahren Vorläufer der aktuellen Ziele sind. ARM zusammen mit Google und Apfel haben mit Hilfe von Qualcomm und der Firma Cupertino selbst ein ganz anderes Feld entworfen, das uns heute in unseren Smartphones normal vorkommt.

Die Realität ist, dass sein Ansatz das Leben aller und die Art und Weise, wie Unternehmen handeln und entwerfen, einschließlich Intel, verändert hat. Bisher musste allenfalls ein Desktop- oder Server-Prozessor die Arbeitslast auf seine mehreren Kerne und nach SMT und HT auch auf seine Threads verteilen. Daher ist dies ein Workload für das diensthabende Betriebssystem, dem klar sein muss, welchen Workload es hat, wohin es gesendet wird und was gemäß der verfügbaren Hardware am besten ist, in diesem Fall die CPU. .

Auch wenn es nicht so aussieht, funktionieren die Kerne und Threads nicht gleich. Threads skalieren in der Regel aus mehreren Gründen keine 100-prozentige Leistung, darunter Protokolle, Cache- oder Speicherzugriffe und natürlich Latenz. Das kann sich ein ARM-basierter Prozessor als solcher nicht leisten, erstens wegen des Fokus auf Energieeffizienz und zweitens wegen der Latenz und des prozentualen Leistungsverlustes.

Der Vorteil ist natürlich, dass der Energieverbrauch und die erzeugte Wärme deutlich geringer ist als bei einem Core unter gleicher Architektur und mit SMT oder HT. Daher beschloss Intel vor Jahren, in dem Wissen, dass Apple auf ein Effizienzmodell für seine Produkte setzen würde, und unter Berücksichtigung der Erweiterung seiner Prozessoren, eine Architektur von Grund auf neu zu entwickeln, die das Beste aus beiden Plattformen kombiniert, und von da an war Alder geboren. See als Basis.

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Das Problem ist, dass wir jetzt einige CPUs mit Hochleistungskernen mit HT und andere mit Effizienz ohne HT haben werden, die bereits in ihrem entsprechenden Artikel über die P-Kerne und E-Kerne (Leistung und Effizienz) Architektur. Woher weiß das Betriebssystem also, was optimal ist, um die Arbeit so schnell wie möglich zu erledigen? Wie wird die Last richtig auf den am besten positionierten Kern oder Thread in Leistung und Zeit verteilt? Hier kommt Windows 11 und vor allem Intel Thread Director.

Intel und Microsoft Hand in Hand, AMD zu etwas anderem

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AMD wird vorerst und zumindest auf dem Desktop nicht auf diese Technik setzen, Hochleistungskerne und effizienzbasierte Kerne in einem SoC zusammenzuführen, sodass es zeitlich zurückbleibt, wenn es sich entscheidet, vollständig einzusteigen später .

In diesem Sinne ist es Intel, das vorangegangen ist und zusammen mit Microsoft entworfen haben Intel-Thread-Director (Thread, nicht Bedrohung, Auge) oder ITD für sein Akronym. Es ist eine Hard- und Softwarelösung, um alle oben beschriebenen Probleme auf einfache und vor allem transparente Weise sowohl für das Betriebssystem als auch für die Programmierer zu lösen.

Dies ist wichtig, da Programmierer jetzt von der Arbeit mit einem Kernel-Typ zu zwei völlig unterschiedlichen übergehen werden. Das Ziel der beiden Unternehmen (insbesondere Intel) ist es, das Betriebssystem dazu zu bringen, die richtige Entscheidung zu treffen, indem die Arbeit in den richtigen Thread gelegt wird, je nachdem, ob es eine geringe Latenz und damit hohe Leistung benötigt oder ob es sich einfach um einen Prozess handelt, der machbar ist auf dem laufen E-Kerne weil es keine hohe Priorität hat und daher nicht zeit- und leistungskritisch ist.

Wie wird dies erreicht? Mit einem neuen Betriebssystem, das sich um einen neuen Thread-Scheduler dreht. Intel sprach mit Microsoft, enthüllte seine Arbeit mit Alder Lake und ihren jeweiligen zukünftigen Plattformen, und Microsoft tat die Magie und ging noch weiter. Die Geburt von Windows 11 hat viel damit zu tun, da Windows 10 keinen solchen Programmierer haben wird und daher Intels Prozessoren der 12.

Intel Thread Director: Der neue Programmierer wird von Hardware begleitet

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Logischerweise muss die Software von der Hardware unterstützt werden, da sie nicht in der Lage ist, die Lasten und die erforderlichen Ressourcen zu unterscheiden, wenn sie kein Prioritätssystem einzuhalten hat. Aus diesem Grund hat Intel sowohl für P-Cores als auch für E-Cores einen gemeinsamen Mikrocontroller entwickelt, der Windows 11 die Priorität, die in jeder Millisekunde verfügbaren Ressourcen und die durchschnittlichen Ausführungszeiten sowie die Art der Anweisungen mitteilt. die verwendet werden können oder sollen.

Intel hat für diesen Programmierer eine Sortierreihenfolge nach verschiedenen Leistungsstufen:

  1. Ein Thread pro Kern -> P-Kerne
  2. Ein Thread -> E-Kerne
  3. Themen für HT -> P-Kerne (Natürlich sind E-Cores habe kein HT )

Das heißt, Windows 11 würde jeden Prozess zuerst in einen P-Core laden, wenn keine P-Cores verfügbar sind oder Effizienz priorisiert wird, würde es zu den E-Cores und schließlich zum HT der P-Cores gehen. Dies zeigt, dass Windows 11 nun die Topologie jedes Prozessors kennt und dank Intels Hardware-Mikrocontroller auch die Auslastung jedes Kerns und Threads kennt.

Die Daten, die Intel dazu anbietet, sind unglaublich, da es behauptet, dass es einem Core oder Thread in so wenig wie Arbeit zuweisen kann 30 µs Dank Intel Thread Director. Wenn man sich diese Zahl ansieht, ist die Frage offensichtlich, warum so schnell? Ich meine, brauchen Sie so viel Zuteilungsgeschwindigkeit?

Die Antwort ist etwas komplex, da nicht nur die Arbeit einem Core oder Thread zugeordnet wird, seien es P-Cores oder E-Cores, sondern Intel Thread Director auch Frequenzen, Spannungen und Leistung zeitlich steuern und zuweisen kann. Daher arbeiten Intel Alder Lake und seine CPUs der 12. Generation unter Windows 11 besser und effizienter, zumindest auf dem Papier.