Intel detalha arquitetura Alder Laker para voltar à competição nas CPUs

O clima é de comemoração na Intel, à medida que a empresa vê tomar forma as novas tecnologias que devem alçá-la de volta à competição no mercado de CPUs. Foi essa a sensação que a fabricante transpareceu durante o Intel Architecture Day 2021 nesta quinta-feira (19), com anúncios importantíssimos para o portfólio de produtos e soluções voltados para negócios, data centers e, principalmente, consumidores.

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"Hoje apresentamos nossas maiores mudanças em arquiteturas em uma única geração", anunciou o vice-presidente sênior e diretor geral do Accelerated Computing Systems and Graphics Group da Intel, Raja Koduri. "Essas revoluções arquitetônicas formam a base da nossa próxima era de produtos, cujo início será marcado pela chegada do Alder Lake".

O anúncio é histórico por pelo menos dois motivos bem interessantes: primeiro que estamos falando da primeira arquitetura híbrida de processadores da marca, numa abordagem ousada e disruptiva para alcançar os adversários e voltar à concorrência; segundo que, finalmente, estamos vendo a mudança completa de foco para a litografia de 10nm, depois de anos e anos refinando o processo de fabricação em 14nm.

Mas, mais do que a tão comentada nova arquitetura de processadores de 12ª geração, a Intel também detalhou suas duas novas microarquiteturas de núcleos x86 e como tudo isso deve impactar o mercado ainda neste ano de 2021.

Dividir para conquistar

No mundo da tecnologia, o ditado "dividir para conquistar" é usado em diversos segmentos, desde a gestão de projetos ao desenvolvimento de software. Em resumo, a ideia é que, para resolver um problema mais facilmente, você o divida em pequenos pedaços e os delegue para pessoas, processos e/ou sistemas diferentes. No âmbito do hardware não seria diferente, e foi justamente nessa abordagem que a Intel apostou para resolver os problemas que vinham assolando seus processadores nos últimos anos.

"Sempre fomos conhecidos pelo desempenho bruto single-core, mas hoje há uma preocupação muito maior com eficiência energética. Por isso optamos pela abordagem híbrida que vai estrear agora com a Alder Lake", disse o diretor de marketing da Intel Brasil, Carlos Augusto Buarque, em entrevista ao Canaltech. Na prática, isso significa que a empresa abandonou o antigo esquema de processadores apenas com núcleos de alto desempenho e altíssimo consumo energético para focar numa abordagem mista, implementando tanto núcleos de alto desempenho quanto focados em consumo eficiente.

Para isso, foi necessário trabalhar em duas microarquiteturas x86 diferentes, as quais são chamadas pela empresa de "Efficient" e "Performance". Os nomes são autoexplicativos, mas o funcionamento de cada tipo de core é bastante distinto.

Antes chamados de "Gracemont", os núcleos Efficient são voltados para tarefas leves e que normalmente são executadas em segundo plano. A ideia é que, embora sejam acionados mais vezes, eles compensem isso por operarem em baixa voltagem e não precisem rodar sempre em frequências tão altas.

E não, você não precisa se preocupar com se esses núcleos são mais "fracos" ou sem poder de fogo. Para efeito de comparação, a Intel garante que eles conseguem entregar desempenho single-thread 40% maior com o mesmo consumo de energia que a geração Skylake, ou o mesmo desempenho consumindo 40% menos energia. Já num cenário multicore com 4 núcleos, os Efficient cores oferecem taxas de transferência até 80% maiores consumindo o mesmo tanto de energia que a 6ª geração, ou taxas iguais economizando até 80% de energia.

Na outra ponta, os processadores de 12ª geração da Intel contarão com os chamados núcleos Performance, antes conhecidos como "Golden Cove". Como o nome sugere, aqui o foco é completamente diferente: clock alto, baixa latência e desempenho bruto single-thread para executar tarefas complexas e pesadas, como a execução de um jogo. Esses núcleos também receberam melhorias no sistema de branch predict, que tenta "adivinhar" quais instruções executará em seguida para já tê-las prontas; além de otimizações na latência do cache L1 e na largura de banda para gravação no cache L2, e novas instruções para aceleração de recursos de inteligência artificial e deep learning.

Na prática, o que tudo isso significa? "Em média, os núcleos Performance entregam até 19% mais desempenho single-core em comparação com os processadores Rocket Lake-S de 11ª geração para desktops", garantiu o diretor de marketing da Intel Brasil ao Canaltech.

Enfim, 10nm para todos

A implementação de dois tipos de núcleos para solucionar o problema da eficiência energética sem necessariamente abrir mão da performance é apenas uma das "revoluções" comentadas por Koduri durante o Architecture Day 2021. Outra muito importante é o que foi chamado de "reinvenção da arquitetura multicore" pelo executivo ao se referir à Alder Lake.

E não é para menos: ela não só será a responsável por inaugurar o modelo híbrido da Intel, como o fará utilizando o processo de fabricação 10nm Enhanced Super Fin (agora chamado pela companhia de Intel 7) em todos os segmentos. Ou seja: se antes esse processo de fabricação era restrito a um fator de forma e outro, agora ele atenderá desde dispositivos ultraportáteis, passando por notebooks, até desktops de altíssimo desempenho para gamers, entusiastas e usuários hard core. Embora este ainda não seja o momento para falar dos modelos que vão compor a nova família de processadores, Carlos Buarque antecipou ao Canaltech que eles vão operar na faixa dos 9W aos 125W - mesmo teto da 11ª geração.

O executivo brasileiro também confirmou alguns rumores que já vinham sendo ventilados por aí há algum tempo, afirmando que o Alder Lake topo de linha virá com 16 núcleos (sendo 8 de eficiência e 8 de performance), 24 threads (8 + 16) e 32 MB de cache L3.

Por fim, os Alder Lake terão nada menos que até 1.000 GB/s de largura de banda para comunicação intercore, até 204 GB/s para comunicação com memórias RAM e até 64 GB/s para comunicação com dispositivos IO. E sim, os novos processadores serão compatíveis com PCIe 5.0 e o novíssimo padrão de memórias RAM DDR5.

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A inventividade do Thread Director

Um fato curioso sobre essa nova abordagem da Intel é que, nativamente, o Windows não é otimizado para processadores x86 híbridos. Para "contornar" esse problema, a fabricante trabalhou estreitamente com a Microsoft para desenvolver o que está chamando de Thread Director.

Até hoje, o sistema operacional só tinha de lidar com um tipo de núcleo e fazia a distribuição de rotinas, processos e recursos com base em estatísticas relativamente simples - principalmente workload. Então, basicamente, o núcleo que estivesse mais livre, recebia mais trabalho. Essa abordagem simplista não funciona numa arquitetura de processador híbrido como a proposta agora pela Intel.

Para solucionar essa limitação, a companhia embutiu o Thread Director nos Alder Lake para oferecer dados avançados de telemtria e, assim, fazer o direcionamento dinâmico de acordo com o nível de exigência, complexidade e eficiência de cada thread para o núcleo mais adequado. Em outras palavras, o recurso funcionará como um sentinela e intermediário na comunicação entre os núcleos do processador e o sistema operacional, monitorando em tempo real e a nível granular o estado do processador e indicando qual núcleo lidará com qual atividade.

Por ser uma etapa adicional na rotina de comunicação, provavelmente o Thread Director impactará na performance do dispositivo em alguma medida. O quanto exatamente, porém, ainda é incerto. "Ainda não temos nenhum benchmark nem dado exato de como será o desempenho do sistema, mas é importante dizer que ele foi desenvolvido em colaboração com a Microsoft e virá nativo na próxima edição do Windows", comentou Carlos Buarque.

Expectativas e disponibilidade

A aposta da Intel é alta, ousada e promissora. Apesar de ainda não ter fornecido nenhum dado comparativo com a concorrência, a sensação é, sim, que a empresa está de volta aos trilhos e pronta para competir de igual para igual. Apesar do bom momento, ela faz questão de manter a cautela e os pés no chão.

"Nosso time de engenharia está muito contente e empolgado com os resultados obtidos até aqui. Ainda assim, principalmente aqui no Brasil, a gente depende bastante de fatores que não estão sobre nosso controle", ressaltou o diretor de marketing da Intel Brasil. Segundo ele, as novidades apresentadas nesta quinta-feira (19) ainda terão de passar por um período de "maturação" até que possam ser usufruídas em sua totalidade pelos consumidores. Em especial no Brasil, neste primeiro momento ele enxerga a flutuação do dólar como um desafio, já que as primeiras unidades comercializadas por aqui sempre provêm de importação.

Depois dessa fase, muito provavelmente ainda levará um tempo até que o novo padrão de memórias DDR5 e LPDDR5 se popularize e as placas-mãe com suporte a ela e ao PCIe 5.0 atinjam preços competitivos. E, infelizmente, todos nós teremos que mirar em uma dessas, já que os Intel Alder Lake de 12ª geração exigirão o novo soquete LGA-1700.

Já que ir preparando o bolso? "A gente tem a previsão de que essas novas CPUs chegarão ao mercado no outono americano", apontou o executivo brasileiro referendi-se ao período que vai de setembro a dezembro, sem precisar uma data exata.