Dal monolitico all'eterogeneo: l'evoluzione della progettazione della CPU

Negli ultimi mesi potresti esserti imbattuto nel termine “nuclei eterogenei” nel contesto di Intel processori. Tuttavia, capire cosa significa e come differisce dai tradizionali design dei processori monolitici può essere un po’ impegnativo. Questo articolo mira a semplificare il concetto e spiegare il passaggio da processori monolitici a processori eterogenei, incluso come ARML'architettura big.LITTLE di ha influenzato questa evoluzione.

monolitici vs eterogenei

Comprendere i processori monolitici

Storicamente, i processori erano caratterizzati da un singolo core e il primo processore multi-core per i consumatori è stato l'Intel Core2Duo, introdotto nel 2011, con solo due core. Oggi disponiamo di processori con un massimo di 16 core o più per varie applicazioni. Il termine “monolitico” si riferisce alla progettazione di questi processori, in cui tutti i core hanno la stessa architettura e dimensione all'interno del DIE del processore, non necessariamente la loro dimensione fisica o potenza.

L'architettura big.LITTLE di ARM

ARM, una società nota per la progettazione di core utilizzati nei processori per smartphone, ha dovuto affrontare una sfida. Volevano aumentare il numero di core senza influire in modo significativo sulla durata della batteria. La loro soluzione è stata l'architettura big.LITTLE, un design ibrido del processore che combina core ad alta efficienza con core ad alte prestazioni. I core di efficienza gestiscono attività più leggere come la navigazione, mentre i core di prestazione intervengono per attività impegnative come i giochi o l'editing video.

Adozione di core eterogenei da parte di Intel

Intel ha adottato un approccio simile assumendo Jim Keller, una figura chiave dietro AMDdell'architettura Ryzen. I processori eterogenei di Intel presentano due tipi di core:

  • E-Core: core ad alta efficienza che rimangono attivi durante carichi di lavoro leggeri e offrono vantaggi in termini di risparmio energetico. Forniscono supporto ai P-Core quando necessario.
  • P-Core: core ad alte prestazioni che si attivano durante carichi di lavoro pesanti, come giochi o creazione di contenuti, offrendo una solida potenza di elaborazione.

La transizione di AMD con l'architettura Zen

Anche se AMD deve ancora rilasciare processori eterogenei, ha iniziato la transizione con la sua architettura Zen. Hanno raggiunto questo obiettivo dividendo i nuclei in DIE separati e collegandoli con un chip di controllo. I componenti chiave di questa architettura includono:

  • CCX: un blocco composto da quattro core, con due unità CCX in ciascun DIE.
  • CCD: Ogni DIE è costituito da due unità CCX, con cache L3 condivisa.
  • DIE I/O: gestisce la comunicazione tra CCD, CCX e altri componenti del sistema, garantendo una distribuzione uniforme del carico.

In sintesi, il passaggio da processori monolitici a processori eterogenei rappresenta un’evoluzione significativa CPU progetto. Sia Intel che AMD stanno esplorando queste architetture innovative per migliorare le prestazioni, l'efficienza energetica e le capacità multitasking, soddisfacendo le crescenti esigenze dell'informatica moderna.