Procesory Intel Meteor Lake přinesou revoluční změny

Intel o řadě Meteor Lake hovoří jako o své největší inovaci za posledních 40 let. Ačkoli jde minimálně z části o nadsázku, je zřejmé, že zcela nová architektura mikroprocesorů 14. generace pro společnost bezesporu představuje velmi důležitý moment. I to je jistě jedním z důvodů, proč firma sáhla po novém značení procesorů – protože právě ty přijdou na trh se jménem Intel Core Ultra. Pojmenování konkrétních konfigurací a jejich varianty či konkrétní výbavu a specifikace však prozatím neznáme.

Nový vlastní výrobní proces Intel 4 slibuje o 20 % lepší energetickou účinnost ve srovnání s dříve používaným procesem Intel 7, kterým jsou vyráběny procesory Raptor Lake (12. generace) a Alder Lake (13. generace). Další (opět až 20% snížení) spotřeby by mělo přinést využití strojového učení a umělé inteligence.

První produkty s procesory Intel 14. generace by se měly dostat do prodeje 14. prosince letošního roku. Výraznější nástup novinek se tedy dá očekávat nejdříve v prvním kvartálu roku 2024.

První spotřebitelský procesor od Intelu s chiplety

Díky procesorům řady Meteor Lake se Intel staví po bok konkurenčních společností, které využívají konstrukci z tzv. čipletů (dlaždic), tedy pomyslných samostatných stavebních bloků. Ty mohou být různě veliké a podle potřeby se skládají na plochu procesoru, v tomto konkrétním případě jde o CPU blok, GPU blok, SoC blok a I/O blok. V praxi jsou to tedy nezávislé kousky křemíku nasázené vedle sebe. Firmy jako AMD či Qualcomm takovou konstrukci již nějakou dobu využívají, ale v případě běžných, spotřebitelských CPU od Intelu jde o relativní novinku (ačkoli i Intel již s tímto přístupem pár let zpátky experimentoval, ale tehdy se příliš neprosadil).

Jen některé z chipletů jsou produkovány prostřednictvím nejmodernějšího výrobního procesu Intel 4. Například grafika vzniká na 5nm procesu u TSMC a I/O spolu s novou „SoC“ dlaždicí“ vznikají na 6nm procesu TSMC. Zvolený přístup umožňuje vybírat z chipletů od různých výrobců a s různými produkčními procesy (u všech komponent není vždy nezbytné za každou cenu používat to nejmodernější).

Chiplety v procesorech Intel Meteor Lake:

• V Compute dlaždici s hybridní architekturou se nacházejí nová Performance (P) jádra Redwood Cove a Efficiency (E) jádra Crestmont. Zde se následně zpracovávají hrubé výpočty (které nejsou svou povahou vhodné pro řešení jinými specializovanými čipy).
• Grafická dlaždice obsahuje grafiku Intel Arc. Nová grafika na architektuře Intel Xe LPG je zodpovědná za výkonnou grafickou akceleraci a návazné činnosti.
• Dlaždice SoC obsahuje NPU jednotku pro akceleraci umělé inteligence spolu s „vyhrazenými“ jádry E s nízkou spotřebou (Intel tento prvek nazývá „low power island, tedy ostrůvek nízké spotřeby“ se dvěma vyhrazenými efektivními E jádry, jehož úkolem je na základě pokynů nástroje Intel Thread Director řešit úlohy s nízkou spotřebou, aby mohla samotná CPU a někdy i GPU část zůstávat v případě nečinnosti nebo jen nízké zátěže co nejčastěji vypnutá). Patří sem také bezpečnostní Silicon Security Engine a své místo zde mimo jiné našly i některé komponenty pro práci s (multi)médii a další prvky včetně interní konektivity.
• Dlaždice I/O je primárně zodpovědná za obsluhu externích rozhraní jako PCI Express, Wi-Fi a Bluetooth, USB4, Thunderbolt a další.

Každá z dlaždic obsahuje také vlastní řízení spotřeby.

Pro co nejefektivnější spojení všech částí procesorů do jednoho celku vyvinul Intel speciální pokročilé pouzdření Foveros 3D Packaging s vysokou hustotou. Jako podklad slouží samostatná dlaždice (v podstatě jde tedy o pátý, jednoduchý čiplet), který efektivně spojuje čtyři výše zmiňované základní stavební bloky. Výhodou tohoto provedení je možnost výrazně snížit spotřebu energie potřebné pro komunikaci mezi jednotlivými čiplety. Intelu to ve výsledku umožňuje také zjednodušit tvorbu různých procesorů a zvýšit výtěžnost, díky čemuž je celý výrobní proces efektivnější.

Výpočetní (CPU část)

CPU dlaždice procesorů Intel 14. generace využívá již delší dobu známou hybridní architekturu, která se skládá z P jader a E jader.

Intel říká, že jádra P v procesorech Meteor Lake se oproti jádrům použitým v procesorech Alder Lake a Raptor Lake (tedy ve 12. a 13. generaci Core) příliš nezměnila – možná se dočkáme vyšších taktovacích frekvencí, ale z hlediska instrukcí na takt nebo instrukční sady moc rozdílů nehledejme.

Jádra typu E však přece jen však nějaká vylepšení dostala. Pokud je potřeba více výkonu, než jaký mohou poskytnout E jádra osazená v SoC dlaždici, přesměruje Thread Director své požadavky na hlavní výpočetní (CPU) čiplet, kde se nacházejí hlavní clustery E jader, které jsou vyladěny na zpracování vícevláknových úloh s nízkou spotřebou, nebo na P jádra sloužící pro jednovláknové úlohy a jakoukoli vícevláknovou práci, kterou E jádra nezvládnou.

To je změna oproti tomu, jak Thread Director fungoval v procesorech 12. a 13. generace, kde úlohy s vysokou prioritou směřovaly rovnou na jádra P, aniž by nejprve vyzkoušely jádra E.

Za zmínku stojí také fakt, že E jádra generace Crestmont lze přidávat k procesorům ve skupinách po dvou, zatímco E jádra generace Gracement předchozí generace bylo možné přidávat pouze po čtyřech. To by mohlo Intelu usnadnit zavedení malých skupin E jader do procesorů nižší třídy, které je dříve neměly. Všechna jádra E zůstávají jednovláknová, zatímco jádra P stále podporují dvě vlákna na jádro.

Nová jádra E obsahují také několik dalších vychytávek včetně instrukcí VNNI pro urychlení zátěže umělé inteligence, a dokonce i AVX10, které přinášejí mnoho výhod instrukcí AVX-512 společnosti Intel, aniž by vyžadovaly 512bitové registry. Procesory Core 12. a 13. generace podporu AVX-512 zcela vypnuly, protože jádra E ji nepodporovala, přestože v jádrech P byla přítomna. Vznikla tak paradoxní situace, kdy nejnovější čipy AMD Zen 4 podporují instrukce AVX-512, které vymyslel a propagoval Intel, zatímco nejnovější spotřebitelské čipy Intelu je nepodporovaly. Na rozdíl od P jader došlo také ke zvýšení IPC.

Vylepšená grafická jádra

Intel Meteor Lake vsadil na vylepšenou integrovanou grafiku postavenou na architektuře Intel Arc. To je důležitá změna umožňující do notebooků přinést nejen podstatně vyšší grafický výkon, ale také celou řadu moderních technologií. Intel navíc tvrdí, že nová grafická dlaždice nabídne až dvakrát vyšší výkon na watt než GPU Iris Xe v současných procesorech. Výkon by tak měl postačovat i na provoz AAA her jako Forza Horizon 5 v hratelném frameratu a rozlišení 1 080p.

Grafika Intel Arc, která je součástí procesorů Meteor Lake, je postavena na mikroarchitektuře Xe LPG a mimo jiné přináší nový Xe Media Engine s podporou akcelerace kódování AV1 (trochu zvláštní je, že specificky tento engine je umístěný na SoC dlaždici a nikoli na dlaždici s grafickou výbavou). K dispozici bude také ray tracing v reálném čase (s osmi RTU jednotkami) a funkce Intel XeSS (tedy obdoba technologií DLSS od Nvidie nebo FSR od AMD pro umělé navyšování rozlišení jednotlivých snímků – typicky ve hrách).

Plně aktivovaný grafický procesor Xe LPG bude obsahovat 128 vektorových jednotek (a 1 024 shaderů) oproti maximálním 96 v předchozí generaci (Xe-LP). Dále víme, že výstup bude podporovat rozlišení až 8K s frekvencí 60 Hz i nejnovější standardy jako HDMI 2.1 a DisplayPort 2.1.

NPU AI Engine a Silicon Security Engine

Role AI rychle roste a procesory Intel 14. generace nemohly v tomto ohledu zůstat pozadu. Velkou výhodou je především fakt, že (některé) výpočty, které se až do této chvíle prováděly v cloudu, bude možné velmi efektivně provádět přímo na zařízení, tedy lokálně.

Mezi klíčové výhody lokálního zpracování AI požadavků podle Intelu patří:

• nižší latence a provozní náklady;
• energetická efektivita;
• eliminace potíží způsobených problémy s internetem/konektivitou;
• lepší soukromí a zabezpečení;
• uživatelské pohodlí.

Ve srovnání s procesory předchozí generace Intel slibuje až 8× vyšší efektivitu NPU (Neural Processing Unit) v pracovních úlohách. Zajímavé je, že NPU se bude pro Windows tvářit jako další samostatná jednotka a přímo v systému bude možné sledovat její vytížení.

Procesory Intel Meteor Lake 14. generace jsou vybaveny také vestavěným (ko)procesorem Silicon Security Engine, který zajišťuje ochranu dat uživatele při používání umělé inteligence v zařízení, kterou pohání NPU.

Wi-Fi 7 a Bluetooth LE Audio

Součástí procesorů Intel Meteor Lake je připojení Wi-Fi 7, které (v tomto případě) podporuje rychlost 5 Gb/s a šifrování GCMP-256. K dispozici je také 6GHz pásmo, které ve srovnání s Wi-Fi 6 snižuje latenci až o 60 % (4 ms oproti 10 ms).

Další novinkou je podpora technologie Intel Bluetooth LE Audio s mnoha výhodami, jako jsou sdílený poslech nebo lepší využitelnost s naslouchátky. Ve srovnání s předchozími standardy Bluetooth vyžaduje nová varianta méně energie a přináší vyšší kvalitu zvuku spolu s nižší latencí. Součástí technologie je také nový kodek LC3, který ve srovnání s kodekem SBC zlepšuje kvalitu poslechu i při nižších datových tocích. Díky nižším nárokům na spotřebu energie a šířku pásma slibuje i lepší výdrž baterie u produktů, jako jsou bezdrátová sluchátka či reproduktory.

V příštím roce i pro desktopy

Vše, co jsme si prozatím řekli, platilo pouze pro notebooky. Navzdory počátečním nejasnostem však Intel postupem času doplnil, že v příštím roce přijdou procesory Meteor Lake i ve variantě pro stolní počítače (kde se budeme muset prozatím spolehnout na lehce inovované čipy Raptor Lake Refresh).