Intels komplett erneuerte Architektur: Was bietet Meteor Lake?

Intel, das bei der Chipproduktion, der Verpackung und den Verbindungstechnologien erhebliche Fortschritte gemacht hat, stellt den Benutzern endlich die „Meteor Lake“-Architektur vor, die den Benutzern wichtige Innovationen in allen Bereichen des Designs bietet. Erstens werden Prozessoren mit der neuen Architektur mehrere Chips enthalten, die für unterschiedliche Aufgaben klassifiziert sind.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Meteor-Lake-Plattform einige Neuerungen für Intel mit sich bringt. Bei diesen CPUs wird jede Einheit mit unterschiedlichen Prozesstechnologien hergestellt. Beispielsweise werden Rechenchips, integrierte Grafikchips, SoCs und I/O-Chips mit unterschiedlichen Fertigungstechniken hergestellt, die dann mit führenden Verpackungstechnologien zusammengebaut werden. Die neue Plattform wird von Intels fortschrittlicher Foveros 3D-Technologie profitieren.

Machen wir hier eine kleine Erinnerung. Die Meteor-Lake-Architektur wird zunächst auf der tragbaren Plattform, also dem Laptop, zum Einsatz kommen. Möglicherweise wird diese einzigartige Architektur in Zukunft verschiedene Plattformen erreichen. Meteor Lake, das über einen Chip für künstliche Intelligenz verfügt, von brandneuen Kernen unterstützt wird und sich auf Energieeffizienz konzentriert, wird vorerst auf tragbaren Geräten eingesetzt.

Tatsächlich können wir dieses Design mit dem „Chiplet“-Design in AMDs Ryzen-Prozessoren vergleichen, obwohl es nicht genau dasselbe ist. Intel kann verschiedene „Chips“, die in unterschiedlichen Formaten hergestellt werden, zusammensetzen. Dadurch lässt sich der Produktionsprozess einfacher skalieren und die Kosten können einfacher angepasst werden.

Lassen Sie uns noch eine Anmerkung machen, bevor wir auf Details eingehen. Bei Meteor Lake werden Sie auf Intel-Chips unterschiedliche Namen sehen: Intel, Intel Core und Intel Ultra. Die neuen Architekturchips werden den Namen „Ultra“ tragen. Wie Ultra 7 165H, Ultra 9 185H und Ultra 5 125H.

Meteor Lake basiert auf der Intel 4-Prozesstechnologie und wird aus Intels energieeffizientesten Consumer-Prozessoren aller Zeiten bestehen. Darüber hinaus werden diese Prozessoren durch Hardware-Funktionen der künstlichen Intelligenz unterstützt. Was ändert sich also an der Architektur von Meteor Lake, die die Einheiten trennt? Mit der 3D-Verpackungstechnologie von Foveros kommen vier verschiedene Chips zusammen. Intel nennt diese Einheiten Kacheln. Mit anderen Worten: Sie können dieses Design mit einer Fliese oder einem Fliesenarrangement vergleichen. Es ist wie beim Verlegen einer Fliese, weil jeder Chip getrennt ist.

  • Rechenkachel : Die Hauptverarbeitungseinheit der CPU enthält Kerne der neuesten Generation für Leistung (P-Core) und Effizienz (E-Core), die beide neue mikroarchitektonische Verbesserungen bieten. Obwohl dieser Hauptteil auf Intels Intel 4-Prozesstechnologie der neuen Generation basiert, bietet er erhebliche Leistungsverbesserungen und Energieeinsparungen.
  • SOC : Dieses Chiplet integriert die neuronale Verarbeitungseinheit namens Neural Processing Unit (NPU) in den Prozessor und sorgt für Kompatibilität mit standardisierten Programmschnittstellen wie OpenVINO. Dadurch werden den Nutzern energieeffiziente Möglichkeiten der künstlichen Intelligenz geboten. Es gibt noch eine weitere wichtige Entwicklung. Das blaue Team entschied sich außerdem dafür, zusätzlich zur SoC-Einheit, die direkt mit der SoC-Struktur verbunden ist, Effizienzkerne (E-Core) hinzuzufügen. Also genau wie die Haupt-CPU-Einheit. Diese Kerne bieten ideale und weiter optimierte energieeffiziente Leistung für alle schwachen Arbeitslasten. Neben den Kernen gibt es auch unterschiedliche Komponenten. Neben Wi-Fi und Bluetooth, einschließlich Wi-Fi 6E, ist die Media Engine integriert, die 8K HDR- und AV1-Codecs sowie die Standards HDMI 2.1 und DisplayPort 2.1 unterstützt.
  • Integrierte GPU (GPU Tile) : Intel gibt an, durch die Integration der Arc-Grafikarchitektur, die auch in Desktop-Grafikkarten verwendet wird, in den SoC erhebliche Sprünge in der Grafikleistung erzielt zu haben. Ein direkter Vergleich mit der Leistung von GPUs ist natürlich nicht möglich, es wurde jedoch festgestellt, dass die Xe-LPG-Architektur des blauen Riesen eine Leistung auf dem Niveau externer Karten bieten kann. Der Sprung nach vorn, kombiniert mit einer erhöhten Energieeffizienz, ermöglicht es Meteor Lake, eine bis zu zweimal bessere Grafikleistung als die vorherige Generation zu bieten.
  • Eingabe-/Ausgabeeinheit (IO-Kachel) : Wie der Name schon sagt, gibt es hier Kommunikationsschnittstellen. Mit der entwickelten IO-Einheit stellen die Blues Endbenutzern Thunderbolt 4- und PCIe Gen 5.0-Technologie in integrierter Form zur Verfügung.

Neue Kerne: Redwood Cove, Crestmont und LP Crestmont

Intel hat sowohl die Leistungs- als auch die Effizienzkerne sowie seine Architektur erneuert. Die neuen Performance-Kerne mit dem Namen Redwood Cove bieten einige Verbesserungen im Vergleich zu Golden Cove, das mit Intel Core-Prozessoren (Alder Lake) der 12. Generation eingeführt wurde. Dazu gehören IPC-Verbesserungen wie Concurrent Multi-Threaded (SMT)-Leistungssteigerungen, die Multi-Threaded (MT)-Workloads unterstützen; Es gibt Raum für eine höhere Bandbreite pro Kern und Verbesserungen der mikroarchitektonischen Ressourcen sowohl für Caches als auch für den Speicher. Außerdem wurden neue Verbesserungen an der Leistungsüberwachungseinheit vorgenommen, die Analysetools und den Fehler-Debugging-Prozess unterstützt. Darüber hinaus verfügen Meteor Lake P-Cores über ein verbessertes Thread Director-Feedback.

Effizienzkerne namens Crestmont bieten IPC-Gewinne gegenüber der Vorgängergeneration, einschließlich CPU-basierter Beschleunigungsverbesserungen durch künstliche Intelligenz für Vector Neural Network Instructions (VNNI). Somit wird ein besseres Nutzungserlebnis der künstlichen Intelligenz für Kunden angestrebt, die CPU-basierte Funktionalitäten der künstlichen Intelligenz nutzen möchten. Die E-Cores von Meteor Lake verfügen jedoch ebenso wie die Performance-Cores über ein verbessertes Thread Director-Feedback.

Lassen Sie uns abschließend über die zusätzlichen Low Power E-Cores in der SoC-Einheit sprechen. Diese Effizienzkerne, die mit den Crestmont-Kernen identisch sind, haben offenbar ein noch geringeres Profil. Intel nennt dieses Triple-Core-Typ-Design „3D Performance Hybrid Architecture“.

Wie Sie bereits wissen, bewältigen Leistungskerne hohe Arbeitslasten. Crestmont-Effizienzkerne sorgen für zusätzliche Leistung bei Multiprozess-Missionen. Low-Profile-Kerne mit der Aufschrift „geringer Stromverbrauch, maximale Effizienz“ scheinen für Arbeitslasten der unteren Ebene konzipiert zu sein. Damit möchte Intel für Energieeffizienz und eine hohe Akkulaufzeit sorgen.

Künstliche Intelligenz: NPU

Meteor Lake wird zum ersten Mal Prozessoren namens NPUs für energieeffizientes KI-Computing sowie in alle Computer-Engines integrierte Fähigkeiten der künstlichen Intelligenz nutzen. Dadurch werden die Aufgaben der künstlichen Intelligenz, die Benutzer in mancher Software ausführen, beschleunigt. Tatsächlich steht künstliche Intelligenz nicht nur mit der NPU in Kontakt, auch GPU und CPU sind für KI-Workloads optimiert. Die NPU ist jedoch bereit, sich ausschließlich auf Aufgaben der künstlichen Intelligenz zu konzentrieren:

  • GPU: Die integrierte GPU verfügt über Leistungsparallelität und Effizienz, die ideal für künstliche Intelligenz in den Medien, 3D-Anwendungen und der Rendering-Pipeline sind.
  • NPU: NPU (Neuronale Verarbeitungseinheit) ist immer eine KI-Engine mit geringem Stromverbrauch, die speziell für KI und KI-Transfer entwickelt wurde.
  • CPU: Die CPU verfügt über ideal schnelle Reaktionszeiten für leichte, künstliche Intelligenzmissionen mit Einzelinferenz und geringer Latenz.

Grafik und Medien

Wie gesagt, Intel hat mit seiner Meteor-Lake-Architektur jeden Bereich berührt und versucht, wann immer möglich die neuesten Technologien zu unterstützen. Abgesehen von der Grafikarchitektur können mit der Media Engine auch Kommunikationsstandards wie HDMI 2.1 und DisplayPort 2.1 genutzt werden.

Zur Erinnerung: Desktop-Arc-Alchemist-Grafikkarten verwendeten die Xe-HPG-Grafikarchitektur. Ingenieure haben ein Hybridmodell erstellt, indem sie die Funktionen von Meteor Lake und Intels Architekturen des unteren und oberen Segments übernommen haben. Um die neue Xe-LPG-Mikroarchitektur zu entwickeln, die in der Meteor-Lake-GPU verwendet wird, hat Intel den modernen Funktionsumfang der Xe-HPG-Mikroarchitektur in das leistungsoptimierte Design der Xe-LP-Mikroarchitektur integriert.

Die neue GPU soll im Vergleich zu tragbaren Prozessoren der vorherigen Generation bis zu doppelt so viel Grafikleistung und Leistung pro Watt liefern. Darüber hinaus ist es auf tragbaren Prozessoren hardwarebeschleunigt RaytracingDie DirectX 12 Ultimate-Technologie, die Funktionen wie Shading mit variabler Rate und Sampler-Feedback umfasst, wird unterstützt.

Zum ersten Mal hat Intel neue Grafik-, Medien- und Display-Konnektivitätslösungen für eine disaggregierte Architektur entwickelt; Dieser Schritt ist ein großer Schritt zur Verbesserung der Leistung und Effizienz und legt eine solide Grundlage für zukünftige Plattformen. Wir können also sagen, dass sich mit Meteor Lake viel ändern wird.

Xe Media Engine

  • Getrennt von der Grafikkachel ist die Xe Media Engine nun ein Modul der SoC-Einheit und arbeitet unabhängig für mehr Effizienz. Auch für die AV1 Cinema Grain-Funktion, die zuvor von GPU-Shadern unterstützt wurde, wurde eine Hardware-Verstärkung hinzugefügt.
  • Die Xe Media Engine besteht aus zwei MFX- oder Multi-Format-Codec-Engines zum Kodieren und Dekodieren.
  • MFX-Engines umfassen einen HDR-Tone-Mapper, der als einzelner Block neu gestaltet wurde, um eine höhere Effizienz zu bieten. Meteor Lake unterstützt neue Codecs bis zu 8K60 HDR.

Xe-Anzeige-Engine

  • Auch die Meteor Lake Xe Rendering Engine wurde neu gestaltet. Diese Anzeigeeinheit ist vom Grafikchip getrennt und ein Segment des SoC. Auf diese Weise interagiert es direkt mit der Media Engine, spart Strom und verlängert die Batterielebensdauer.
  • Die Display-Engine unterstützt bis zu vier Display-Prozesslinien, von denen zwei für geringen Stromverbrauch optimiert sind. Durch die zusätzliche Unterstützung der Dual-Frame-Buffer-Komprimierung wird die Effizienz bei Dual-Screen-Designs weiter optimiert.
  • Meteor Lake bietet native Unterstützung für die neuesten Standards wie HDMI 2.1, DisplayPort 2.1 und DSC 1.2a.

Xe-LPG-Architektur

  • Xe-LPG verfügt über wertvolle Funktionen der Xe-HPG-Architektur, die in der Arc Alchemist-Serie verwendet wird: hardwarebeschleunigtes Raytracing, Mesh-Shading, Shading mit variabler Rate und Sampler-Feedback. Somit werden alle von DirectX 12 Ultimate angebotenen Techniken unterstützt.
    – Intel hat die Frequenz- und Spannungskurve für Meteor Lake deutlich verbessert, sodass die GPU mit einer viel niedrigeren Mindestspannung laufen und eine viel höhere maximale Taktrate erreichen kann. Dadurch kann die GPU für höhere Leistung und Effizienz konfiguriert werden.
  • Meteor Lake ist eine der ersten Plattformen, die maschinelles Lernen und Techniken der künstlichen Intelligenz nutzt, um Stromeinsparungen von bis zu 20 % zu ermöglichen.

Aktuelle Technologien

Das blaue Team hat sich zum Ziel gesetzt, seinen Nutzern mit Meteor Lake Kommunikationstechnologien der neuesten Generation anzubieten. Laut Intel ist es die erste PC-Plattform, die einzigartige Innovationen unterstützt, die es nur von Intel gibt, wie Meteor Lake, Wi-Fi 7, Bluetooth 5.4 mit Low Energy (LE) Audio, Thunderbolt 4 sowie Intel Connectivity Performance Suite und Intel Unison. Um diese Funktionen kurz aufzulisten:

  • WLAN 7:
    • Die Bandbreite von 320 MHz bietet die doppelte Kanalbreite im Vergleich zu Wi-Fi 6.
    • 4096-QAM (4K QAM) bietet eine höhere Modulationsordnung, um Geschwindigkeiten näher an 5,8 Gbit/s zu ermöglichen.
    • Multi-Resource Unit Puncturing hält hohe Übertragungsraten aufrecht, indem es überlastete Frequenzen verhindert.
    • Sicherheit auf militärischem Niveau wird mit WPA3 gewährleistet, das die GCMP-256-Verschlüsselung im Vergleich zu CCMP-128 in Wi-Fi 6 unterstützt.
    • Multi-Link-Betrieb (MLO) bietet bis zu 60 % geringere Latenz und Jitter im Vergleich zu Wi-Fi 6.
  • Bluetooth 5.4:
    • Bluetooth 5.4 bietet eine verbesserte Musik- und Sprachqualität sowie verbesserte Zubehörerlebnisse.
    • Längere Lebensdauer der Zubehörbatterie bei bis zu 50 % geringerem Stromverbrauch.
    • Verbesserte Funktion zum Umschalten der Kopfhörerquelle.
    • Neue Auracast-Funktionen für verbesserte Zugänglichkeit für Laptops und Hörgeräte.
  • Thunderbolt 4:
    • Bis zu 25 % Steigerung der Thunderbolt-Speichergeschwindigkeit.
    • Intelligentere Bandbreitenzuweisung bei Verwendung von zwei hochauflösenden Displays.
  • Intel Unison:
    • Tablet-Ergänzung mit erweitertem Bildschirm, universeller Steuerung und gleichzeitigen Interaktionsmöglichkeiten.
    • Leistungsstarke Beziehungsoptimierung durch den intelligenten Einsatz aller verfügbaren Beziehungstechnologien.
    • Multi-Geräte-Erlebnisse auf jedem Gerät und jedem Betriebssystem.
  • Intel Connectivity Performance Suite:
    • Schnelle WLAN-Umschaltung dank enger Integration mit Intel Wi-Fi 7.
    • Verbesserte Zugriffspunktbewertung.
    • IT-Kontrollen wie Priorisierung, Bandbreite und Switch-Konfiguration.

Energieeffizienz und Thread Director

Wie bereits erwähnt, besteht Meteor Lake aus vier einzigartigen Chipeinheiten, die durch die Foveros 3D-Verpackungstechnologie von Intel miteinander verbunden sind, und einer Informationsverarbeitungseinheit, die mithilfe der Intel 4-Prozesstechnologie hergestellt wird. Diese erneut betrachtete und getrennte Architektur ermöglicht es dem Unternehmen, verschiedene Silikone, die mit unterschiedlichen Prozesstechnologien entwickelt wurden, für hohe Leistung und Energieeffizienz zusammenzuführen und die Designs auch neu zu unterteilen. Mit Meteor Lake hat Intel die Energieverwaltung in vier Schlüsselbereichen neu gestaltet:

  • Eine grundsätzlich modulare und skalierbare Energieverwaltungsarchitektur, die eine Disaggregation ermöglicht.
  • Neue skalierbare Architektur für erweiterte, verbesserte Energieeffizienz, um mehr Bandbreite für neue Nutzungsmodelle und Arbeitslasten bereitzustellen.
  • Harmonie zwischen mehreren Power-Management-Controllern diskreter Einheiten.
  • Kompatibilität zwischen SoC-Power-Management-Controllern und Systemsoftware. Die in Module unterteilte Architektur ermöglicht es jedem Segment, anders zu arbeiten. Darüber hinaus kann die Energieverwaltung entsprechend angemessener Aktivitäten und Arbeitslasten optimiert werden, um die Energieeffizienz zu maximieren.

Intels neueste Serie wurde von Grund auf entwickelt, um eine höhere Energieeffizienz, eine kühle und leise Plattform und volle Leistung zu bieten, wenn Benutzer sie benötigen. Um dies zu erreichen, hat Intel eine neue „Low-Power-Island“ implementiert, die effiziente Kerne und wertvolle IP direkt in die SoC-Einheit integriert. Um dies zu erreichen, hat Intel die Energieverwaltung neu gestaltet. Darüber hinaus mussten Energieeffizienzmerkmale wie die folgenden priorisiert werden:

  • Integrierter digitaler linearer Spannungsregler (DLVR): Dieser Regler ermöglicht eine detaillierte Spannungssteuerung, um den Prozessor dynamisch an den effizientesten Optimierungspunkten zu betreiben, die für jede Arbeitslast erforderlich sind.
  • Dynamische Stofffrequenz: Diese Verbesserung ermöglicht die Abstimmung von Speicher und Strukturen, um die erforderlichen Bandbreiten und QoS für jede Arbeitslast auf die effizienteste Art und Weise zu erfüllen.
  • SoC-Algorithmen: Es optimiert dynamisch jeden der Switch-SoC-Blöcke und stellt sicher, dass sie sich bei Bedarf ein- und ausschalten und mit der erforderlichen Leistung für die Arbeitslast arbeiten.
  • Planungsverbesserungen : Intel Thread Director wurde verbessert, um detailliertere Anleitungen für das Betriebssystem für eine optimale Planung bereitzustellen. Die Verbesserungen stellen sicher, dass die tatsächliche Arbeitslast dem realen Kern zugewiesen wird, um die effizienteste Leistung zu erzielen.

Was ist Thread Director?

Was macht der Thread Director, der erstmals mit „Alder Lake“-Prozessoren der 12. Generation erschien? Wir können Thread Director als intelligenten Scheduler, Hardware-Monitor und Hilfstool definieren, das dabei hilft, den eigenen Scheduler des Betriebssystems zu steuern.

Seit drei Generationen verfügen Prozessoren über eine Hybridarchitektur; Große Leistungskerne und kleine Effizienzkerne vereinen sich im selben Chip. Die Blue-Gruppe sagte, dass mit Entwicklungen wie Thread Director die Single-Thread-Leistung steigen, die Latenzzeiten sinken und es sogar Verbesserungen bei der Multi-Thread-Leistung geben wird.

Thread Director ist eine physische Einheit, die sich auf Chips befindet. Diese Einheit stellt dem System Informationen für den adäquaten Betrieb der Hybridarchitektur in einem Standardbetriebssystem wie Windows zur Verfügung. Auf diese Weise wird das Betriebssystem in die Lage versetzt, echte Entscheidungen auf der Grundlage des Echtzeitszenarios zu treffen, und es wird genau bestimmt, welcher Kern verwendet werden soll.

Wie hat sich Thread Director mit Meteor Lake verbessert?

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Thread Director viele Optimierungen erhalten hat, um Kerne intelligenter zu nutzen. Dadurch werden die neuen Chips besser mit dem Betriebssystem Windows 11 kompatibel sein.

  • Verbessertes Feedback und intelligentere Tipps.
  • Dynamische Updates, wenn andere IPs ein Strombudget erhalten.
  • Updates basierend auf den Laufzeitfunktionen des SoC.
  • Verbesserte Entscheidungen zur vernetzten internen Energieverwaltung.
  • Hinweisschnittstelle zur Systemsoftware.
  • Anleitung basierend auf Systembetriebsmodus/Hardwarefunktionen.
  • Planung von Verbesserungen.
  • Mit Microsoft Windows:
    • Einbindung des SoC-Einheits-Feedbacks (Low Power Domain) vom Thread Director.
    • Optimierungen und Optimierungen des Power Processor Management (PPM) zur Verbesserung der Akkulaufzeit und Leistungsverbesserungen bei Wechselstrom.
    • Die PnP-Vorteile werden für SoC- und Information Process Unit-Aktivitäten maximiert.

Was bringt Intel 4 (7 nm)?

Meteor Lake wird der erste Consumer-Prozessor sein, der mit Intel 4-Technologie hergestellt wird. Wenn Sie sich erinnern, hat Intel die Namensform geändert, die es in seinen Produktionsprozessen verwendet. Intel 4 repräsentiert eigentlich den Prozess, der früher als „7nm“ bekannt war. Diese neue Halbleitertechnologie nutzt EUV-Lithographie, um mithilfe von ultrakurzwelligem Licht unglaublich kleine Technologien in Prozessoren einzubetten. Neben Raumverbesserungen soll es auch zu einer Steigerung der Leistung pro Watt um 20 % kommen. Darüber hinaus ist die neue Plattform die erste Chipserie, die Ultraviolett-Lithographie (EUV) nutzt.

Intel 4 verfügt im Vergleich zu Intel 7 über eine zweifache Bereichsskalierung für leistungsstarke Logikbibliotheken.

  • Bis zu 2x bessere Skalierbarkeit im Vergleich zu Intel 7 (10 nm).
  • Zur Erleichterung des Prozesses wird erstmals die EUV-Lithographietechnik eingesetzt
  • >20 % Energieeffizienz im Vergleich zu Intel 7.
  • Kompatibilität mit fortschrittlichen Verpackungstechnologien wie EMIB und 3D Foveros.
  • Für eine hervorragende Leistungsübertragung wurden hochdichte MIM-Kondensatoren (Metal-Insulator-Metal) verwendet.
  • Intel 4 ist für die Unterstützung von Computeranwendungen mit niedriger und hoher Leistung optimiert.

Darüber hinaus arbeitet Intel weiterhin an Zukunftstechnologien:

  • Intel 7 : Intel 7 demonstrierte die kontinuierliche Fähigkeit von Intel, die Leistung ausgereifter Knoten zu verbessern und zu erweitern. Die Transistoroptimierung konzentrierte sich auf die Leistung.
  • Intel 4 Intel 4 wurde vollständig mit Meteor Lake realisiert und mithilfe der Ultraviolett-Lithographie (EUV) entwickelt, um den Durchsatz und die Flächenskalierung zu verbessern und so die Energieeffizienz zu maximieren. Darüber hinaus wurden die Grundlagen für Intel 3 geschaffen.
  • Intel 3 : Intel 3 befindet sich derzeit in der Entwicklung und bietet umfangreichere Designbibliotheken, mehr Transistoren zum Leiten von Strömen und einen geringeren Durchkontaktierungswiderstand. Andererseits wird auch der Einsatz der EUV-Lithographie zunehmen.
  • Intel 20A: Intel wird mit RibbonFET- und PowerVia-Technologien in die Angstrom-Ära eintreten.
  • Intel 18A: Aufbauend auf Intel 20A ermöglicht Intel 18A eine Leistungssteigerung von bis zu 10 % pro Watt und behält gleichzeitig die Prozessführerschaft von Intel bei.

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