De afgelopen maanden bent u wellicht de term ‘heterogene kernen’ tegengekomen in de context van Intel verwerkers. Het kan echter een uitdaging zijn om te begrijpen wat dit betekent en hoe dit verschilt van traditionele monolithische processorontwerpen. Dit artikel heeft tot doel het concept te vereenvoudigen en de overgang van monolithische naar heterogene processors uit te leggen, inclusief hoe ARM's big.LITTLE-architectuur heeft deze evolutie beïnvloed.
Monolithische processors begrijpen
Historisch gezien hadden processors één kern, en de eerste multi-coreprocessor voor consumenten was de Intel Core2Duo, geïntroduceerd in 2011, met slechts twee kernen. Tegenwoordig hebben we processors met maximaal 16 cores of meer voor verschillende toepassingen. De term 'monolithisch' verwijst naar het ontwerp van deze processors, waarbij alle kernen dezelfde architectuur en grootte hebben binnen de DIE van de processor, niet noodzakelijkerwijs hun fysieke grootte of kracht.
ARM's grote.LITTLE Architectuur
ARM, een bedrijf dat bekend staat om het ontwerpen van kernen die worden gebruikt in smartphoneprocessors, stond voor een uitdaging. Ze wilden het aantal kernen verhogen zonder de levensduur van de batterij aanzienlijk te beïnvloeden. Hun oplossing was de big.LITTLE-architectuur, een hybride processorontwerp dat zeer efficiënte kernen combineert met krachtige kernen. Efficiëntiekernen kunnen lichtere taken aan, zoals browsen, terwijl prestatiekernen ingezet worden voor veeleisende activiteiten zoals gamen of videobewerking.
Intel's adoptie van heterogene kernen
Intel hanteerde een soortgelijke aanpak door Jim Keller, een sleutelfiguur achter, in dienst te nemen AMD's Ryzen-architectuur. De heterogene processors van Intel zijn voorzien van twee soorten kernen:
- E-Cores: Zeer efficiënte kernen die actief blijven tijdens lichte werkbelastingen en energiebesparende voordelen bieden. Zij bieden ondersteuning aan P-Cores wanneer dat nodig is.
- P-Cores: krachtige kernen die worden geactiveerd tijdens zware werkbelastingen, zoals gamen of het maken van inhoud, en die een robuuste verwerkingskracht leveren.
AMD's transitie met Zen-architectuur
Hoewel AMD nog geen heterogene processors heeft uitgebracht, zijn ze begonnen met de overgang naar hun Zen-architectuur. Ze bereikten dit door kernen in afzonderlijke DIE’s te verdelen en deze met een besturingschip te verbinden. Belangrijke componenten van deze architectuur zijn onder meer:
- CCX: Een blok bestaande uit vier kernen, met twee CCX-eenheden in elke DIE.
- CCD: Elke DIE bestaat uit twee CCX-eenheden, met gedeelde L3-cache.
- I/O DIE: Beheert de communicatie tussen CCD's, CCX's en andere systeemcomponenten, waardoor een gelijkmatige belastingverdeling wordt gegarandeerd.
Samenvattend vertegenwoordigt de verschuiving van monolithische naar heterogene processors een significante evolutie in CPU ontwerp. Zowel Intel als AMD onderzoeken deze innovatieve architecturen om de prestaties, energie-efficiëntie en multitasking-mogelijkheden te verbeteren, en zo tegemoet te komen aan de groeiende eisen van moderne computers.