Wanneer kernen en kloksnelheid betekenisloos worden: wegwijs door Intel Alder Lake

x86 krijgt big.Little

De Intel Alder Lake-chips maken komaf met jarenlange CPU-conventies. De nieuwste processors van Intel hebben niet langer één kloksnelheid, multithreading wordt complexer dan ooit en zelfs het aantal kernen tellen volstaat niet om prestaties in te schatten.

Eind oktober 2021 lanceerde Intel zijn eerste Alder Lake processors. Deze twaalfde generatie van Core-processors is rebels. Ze trekt zich niets aan van tradities en kijkt op naar nieuwe idolen buiten de x86-wereld. Alder Lake wil meer dan een ARM-chip zijn. Die ambitie brengt interessante specificaties met zich mee met de nodige voordelen, en één groot nadeel: het was nog nooit zo moeilijk om op basis van specificaties in te schatten welk vlees je in de kuip hebt.

De klassieke Core-chip

Voor Alder Lake kon je Intel Core-chips vrij eenvoudig beoordelen. Een doorsnee Core-processor heeft een aantal identieke rekenkernen. Het gros van de chips gebruikt hyperthreading, wat wil zeggen dat één kern twee threads kan verwerken. Een thread kan je zien als een stroom van instructies die de processor moet uitvoeren. Die instructies volgen elkaar niet altijd even snel op. Hyperthreading (of multithreading) geeft een kern de capaciteit om zich over twee stromen aan instructies te ontfermen, zodat de hardware zo optimaal mogelijk wordt benut. Sommige goedkopere Core-chips hadden geen hyperthreading aan boord, maar die zijn intussen een zeldzaamheid.

lees ook

Intel-CEO geeft decennium aan slechte beslissingen toe

Een tiende generatie Intel Core i5-10505 heeft zo bijvoorbeeld zes rekenkernen, goed voor twaalf threads. De basisklokfrequentie bedraagt 3,2 GHz voor alle kernen. Een Core i3-10105 van dezelfde generatie doet het met vier kernen en dus acht threads, met een basiskloksnelheid van 3,7 GHz voor alle kernen. Uit die specificaties kan je vlot afleiden dat de Core i5 de betere keuze is aangezien die veel meer gelijktijdige instructies kan uitvoeren (twaalf threads versus acht) aan een kloksnelheid die niet zoveel lager ligt.

Big.Little

Alder Lake volgt dat eenvoudige principe niet meer. Intel kiest ervoor om verschillende soorten rekenkernen op éénzelfde chip te plaatsen, waardoor je veel meer details over de specificaties nodig hebt om een beeld te krijgen van een CPU. De processorreus ging daarvoor de mosterd halen bij de big.Little-architectuur van ARM.

Big.Little draagt bij aan de efficiëntie van de ARM-architectuur. ARM combineert op één chip twee types van rekenkernen: krachtige exemplaren om complex rekenwerk uit te voeren, en minder krachtige maar efficiëntere kernen die zich over achtergrondtaken ontfermen. Bij zware workloads kunnen alle kernen alsnog samenwerken.

P-kernen: de opvolger van de Core-kern

Intel doet nu precies hetzelfde. Iedere Alder Lake-processor bestaat uit P(erformance)-kernen en E(fficiency)-kernen. De P-kernen zijn gebouwd op de Golden Cove-microarchitectuur. Ze zijn een rechtstreekse opvolger van Sunny Cove in de tiende generatie van Intelchips en Willow Cove in de elfde generatie van Tiger Lake-processors. De P-kernen zijn met andere woorden de nieuwste versie van de klassieke rekenkernen uit het Intel Core-gamma.

Iedere Alder Lake-processor bestaat uit P(erformance)-kernen en E(fficiency)-kernen.

Ze volgen bijgevolg hetzelfde stramien als hierboven beschreven. Iedere P-core ondersteunt multithreading en heeft een relatief hoge basisklokfrequentie. Als de koeling het toelaat, kan die kortstondig opgekrikt worden tot een turboboostfrequentie, net als bij de vorige generaties van Intel-chips. De P-cores moeten het zware werk van de twaalfde generatie Alder Lake-processors verzorgen.

Kindje van Atom: de E-kern

Ze worden bijgestaan door E-kernen. De E-kern heeft een totaal andere stamboom. Intel bouwt ze op de Gracemont-architectuur. Die volgt Tremont op. Die codenamen zeggen je misschien niets, maar de namen van de chipfamilies waarin de kernen doorgaans hun opwachting maken ongetwijfeld wel. Tremont verdiende zijn strepen in Atom, Celeron en Pentium-processors. Intel bouwt die chips voor meer budgetvriendelijke en efficiënte toestellen zoals Chromebooks, waarbij het uithoudingsvermogen van de batterij belangrijker is dan pure prestaties. E-kernen hebben een lagere kloksnelheid en ondersteunen geen multithreading. Eén kern verwerkt één gelijktijdige thread.

De nieuwe Alder Lake-chips van Intel combineren dus klassieke krachtige Core-kernen met slappere maar zuinige Atom-kernen. De P-kernen verzetten het zware werk terwijl de E-kernen efficiënt met achtergrondtaken omgaan. Dat haalt in theorie het totale stroomverbruik omlaag en ontlast de P-kernen, die zich ten volle op zwaar rekenwerk kunnen smijten. Bij heel krachtige workloads werken alle kernen naar bestvermogen samen.

Aan de slag met Alder Lake

Hoe moet je een Alder Lake-chip nu beoordelen? We nemen de pas aangekondigde Intel Core i7-12700K als voorbeeld. Die chip heeft twaalf rekenkernen met een kloksnelheid tot 5 GHz, en daar weet je precies niets mee.

Eerst moeten we ontleden wat er precies onder de motorkap zit. De twaalf kernen bestaan uit acht P-kernen en vier E-cores. In essentie is de CPU dus een combinatie van een octocore Core i7-processor, vastgeplakt aan een quadcore Atom-chip. De P-kernen hebben zoals gezegd multithreading, de E-kernen niet. In totaal is de Core i7-12700K dus goed voor twintig threads.

De 5 GHz die Intel adverteert, is de maximale boostfrequentie die één enkele P-kern voor korte tijd kan aanhouden. Die zegt weinig over consistente prestaties. Daarvoor kijken we liever naar de basisfrequentie van het achtkoppige P-kerncomplex en die bedraagt 3,6 GHz. De E-kernen houden het op een nog steeds verdienstelijke 2,7 GHz.

Intel claimt dat de E-cores in een Alder Lake-chip op het niveau presteren van Skylake: de 14 nm-chiparchitectuur die Intel in 2015 lanceerde. Skylake heeft al wat jaren op de teller, maar is ook vandaag nog redelijk performant. Het is dus niet zo dat de E-kernen kneusjes zijn. Anandtech ziet dat E-kernen al naargelang de workload iets meer dan de helft van de rekenkracht hebben van de P-kernen waarmee ze in een chip zitten.

Bonuskernen

Om een Alder Lake-chip te beoordelen, kijk je best vooral naar de hoeveelheid P-kernen en hun basiskloksnelheid. De E-kernen kan je als een soort bonus zien. Ze maken de chip efficiënter en voegen een significant stukje prestaties toe. Onze voorbeeldprocessor heeft vier E-kernen tegenover acht P-kernen. Als we voor de eenvoud rekenen dat één E-kern 50 procent van de prestaties van een P-kern bevat, krijgt de totale chip dus een prestatieboost van ongeveer 25 procent vergeleken met enkel het P-core-complex, dankzij de aanwezigheid van de E-kernen. Voor workloads die sterk op multithreading vertrouwen, zal dat die meerwaarde nog een stuk lager liggen.

lees ook

Wat je moet weten over processors en nanometers

Dat moet je in het achterhoofd houden wanneer je geconfronteerd wordt met een Alder Lake-chip. In een traditionele configuratie zou een chip met twaalf kernen ongeveer de helft beter presteren dan één met acht kernen. Wanneer die extra cores zoals bij Alder Lake geen traditionele Core-kernen zijn maar efficiënte op Atom gebaseerde kernen, daalt de prestatiewinst tot 25 procent of minder, al naargelang de workload.

Als kanttekening vermelden we nog dat de Alder Lake-architectuur nieuw is. Windows 11 ondersteunt ze, maar nog niet alle applicaties zijn aan boord. Sommige toepassingen kunnen moeilijk overweg met de plotse diversiteit en kernen en moeten in een compatibiliteitsmodus draaien. In dat geval gebruiken ze enkel de P-kernen en negeren ze de E-kernen.

Beter maar ingewikkelder

Complex? Zeker en vast, en dan houden we de zaken voor dit stuk nog redelijk eenvoudig. Intel introduceert de complexiteit echter met een goede reden. Alder Lake en de x86-versie van big.Little tonen zich veelbelovend. Intel heeft immers een antwoord nodig op de efficiëntie en schaalbaarheid van ARM en Alder Lake is een grote stap in de juiste richting. Voor de consument is de keerzijde dat de specificaties van nieuwe Intel-hardware opaak worden.

Pakt een verkoper uit met een computer met daarin Intels nieuwste chip met maar liefst twaalf rekenkernen? Laat dan zien dat je niet onder de indruk bent en vraag hoeveel daarvan P-kernen zijn. Die vormen de basis van de discussie over de vermeende prestaties van de chip.

nieuwsbrief

Abonneer je gratis op ITdaily !
  • This field is for validation purposes and should be left unchanged.
terug naar home