Intel menyelenggarakan Architecture Day 2021 di dunia beberapa waktu lalu. Pada acara virtual tersebut Intel membagikan berbagai informasi mengenai arsitektur aneka produk yang akan dihadirkannya di pasar dunia dalam waktu yang tidak lama lagi. Salah satu produk yang dibagikan Intel informasinya adalah prosesor untuk consumer atau biasa disebut klien, yakni yang memiliki codename Alder Lake. Alder Lake adalah prosesor Intel generasi berikutnya untuk consumer. Prosesor Intel terkini untuk consumer, baik mobile maupun desktop, adalah Intel Core Generasi ke-11; tepatnya dengan codename Intel Tiger Lake untuk mobile dan Intel Rocket Lake untuk desktop. Dengan informasi resmi baru itu, gambaran mengenai Intel Alder Lake yang kemungkinan memiliki nama formal Intel Core Generasi ke-12, kini makin jelas.
“Untuk memenuhi permintaan 1.000x pada tahun 2025 ini, kami akan perlu untuk setidaknya mencapai peningkatan sesuai Hukum Moore [Moore's Law], 4x atau sejenisnya, pada masing-masing dari area teknologi ini; proses, packaging, memori, dan interkoneksi, dan arsitektur. Arsitektur adalah alkimia yang membawa mereka semua menjadi satu dengan peranti lunak, dan secara bersama mereka memberikan kami faktor pengali. Alhasil, semua peningkatan 4x tersebut bisa bergabung untuk memberikan kami 1.000x yang kami perlukan untuk beban kerja yang menuntut,” ujar Raja Koduri (Chief Architect, Intel) menegaskan pentingnya arsitektur dalam memenuhi permintaan konsumen untuk mengakselerasi beban kerja mereka sebesar seribu kali pada tahun 2025.
Berbeda dengan generasi sebelumnya, Intel Alder Lake menggunakan arsitektur CPU hibrida. Hibrida yang dimaksud di sini menyerupai Intel Core processors with Intel Hybrid Technology atau yang lebih dikenal dengan codename Intel Lakefield, yakni mengandung core CPU dengan dua arsitektur berbeda; seperti yang InfoKomputer sampaikan di sini. Salah satu arsitektur adalah untuk kinerja dan arsitektur satunya lagi adalah untuk efisiensi. Pada Intel Core Generasi ke-11 dan generasi sebelumnya, arsitektur yang digunakan adalah satu. Model hibrida tersebut juga menyerupai yang lazim digunakan SoC untuk smartphone sejak beberapa lama.
Intel Alder Lake mengandung core CPU dengan arsitektur ber-codename Intel Golden Cove dan core CPU dengan arsitektur ber-codename Intel Gracemont. Intel Golden Cove adalah yang untuk kinerja, sedangkan Intel Gracemont adalah yang untuk efisiensi. Menemani Intel Golden Cove dan Intel Gracemont adalah Intel Thread Director. Intel Thread Director ini berfungsi untuk membantu sistem operasi menempatkan suatu beban kerja atau thread pada core yang paling optimal sesuai dengan kondisi saat itu.
“Anda akan mendengar mengenai salah satu pergeseran terbesar pada arsitektur x86 dalam kurun lebih dari satu dekade,” sebut Raja Koduri mengenai bergesernya Intel ke arsitektur hibrida seperti pada Intel Alder Lake.
Intel Golden Cove
Intel Golden Cove.
Setidaknya terdapat empat target yang ditetapkan Intel untuk Golden Cove. Pertama, tak hanya menghadirkan kinerja yang lebih baik, melainkan juga memberikan landasan sehubungan kinerja untuk prosesor Intel sampai dekade berikutnya. Kedua adalah memajukan arsitektur dengan menghadirkan fitur baru. Ketiga adalah meningkatkan akselerasi AI (artificial intelligence). Keempat adalah scalability dari mobile sampai data center.
Intel pun menegaskan bahwa Golden Cove berhasil mencapai target-targetnya itu. Tiga hal yang dikedepankan Intel yang membuat Golden Cove mencapai target-targetnya adalah lebih dalam, lebih lebar, dan lebih pintar.
Pada front-end, lebih dalam misalnya karena Intel Golden Cove diklaim memiliki µOP queue yang lebih dalam. Lebih lebar antara lain karena Intel Golden Cove memiliki enam dekoder dan 8-wide μop cache. Arsitektur sebelumnya seperti Intel Cypress Cove yang digunakan Intel Core Generasi ke-11 dengan codename Intel Rocket Lake, memiliki empat dekoder dan 6-wide μop cache. Lebih pintar contohnya berkat Intel Golden Cove yang mempunyai branch prediction yang lebih akurat.
Pada back-end, lebih dalam utamanya karena Intel Golden Cove memiliki 512 entry reorder buffer dan ukuran scheduler yang lebih besar. Mengutip WikiChip, Intel Sunny Cove memiliki 352 entry reorder buffer. Intel Cypress Cove sendiri menyerupai Intel Sunny Cove. Lebih lebar antara lain karena Intel Golden Cove mempunyai 6-wide allocation dan dua belas porta eksekusi. Jumlah tersebut meningkat dari sebelumnya yang masing-masing lima dan sepuluh. Lebih pintar misalnya karena lebih banyak instruksi sederhana yang dieksekusi pada tahapan alokasi.
Perubahan yang telah disebutkan membuat Intel Golden Cove bisa memberikan kinerja yang lebih baik dan menjadi landasan bagi prosesor Intel sampai dekade berikutnya. Selain itu, beberapa perubahan juga meningkatkan efisiensi daya yang tentunya sangat penting bagi mobile. Sementara, fitur baru yang dihadirkan antara lain FADD (fast adder) yang menawarkan efisensi lebih baik dan latensi lebih rendah dibandingkan FMA (fused multiply–add) untuk penjumlahan floating point. Adapun meningkatkan akselerasi AI salah satunya hadir melalui Intel AMX (Advanced Matrix Extensions) yang menawarkan kinerja jauh lebih tinggi untuk INT8 dibandingkan Intel VNNI. Namun, Intel AMX adalah untuk data center.
Dibandingkan Cypress Cove, Intel mengeklaim Golden Cove pada frekuensi yang sama bisa memberikan kinerja yang secara rata-rata lebih baik sebesar 19%. Dengan kata lain, secara rata-rata peningkatan IPC-nya 19%. Rentang kinerja yang ditawarkan Intel Golden Cove terhadap Intel Cypress Cove pada frekuensi yang sama adalah sekitar lebih dari 90% sampai sekitar 160%. Intel menyebutkan salah satu beban kerja yang lebih lambat dikerjakan oleh Golden Cove adalah yang memanfaatkan Intel AVX-512. Pasalnya, Intel Golden Cove tidak mendukungnya karena pada Intel Alder Lake dipasangkan dengan Intel Gracemont. Tujuannya agar instruksi yang didukung lebih seragam.
Intel Gracemont
Intel Gracemont.
Intel menyebutkan ada empat target utama dari Gracemont. Pertama, Intel Gracemont ditargetkan sebagai arsitektur core CPU x86 yang paling efisien di dunia sembari memberikan IPC yang lebih tinggi dari Intel Skylake. Intel Skylake sendiri merupakan arsitektur yang menjadi basis banyak generasi Intel Core, seperti Intel Core Generasi ke-6 sampai Intel Core Generasi ke-10 pada desktop. Kedua, Intel menargetkan Gracemont untuk mengonsumsi area silikon yang hemat sehingga lebih mudah di-scale out — lebih mudah untuk menempatkan banyak core CPU. Ketiga, Intel menargetkan Gracemont untuk memiliki rentang frekuensi yang luas sehingga bisa menghemat daya menggunakan frekuensi lebih rendah dan bisa menghantarkan kinerja bertenaga menggunakan frekuensi lebih tinggi. Terakhir, Intel juga menargetkan Gracemont untuk mendukung instruksi vektor dan AI.
Intel menegaskan pula bahwa Gracemont berhasil mencapai target-targetnya tersebut. Hal itu berkat penggunaan front-end yang dalam, back-end yang lebar, dan pemanfaatan optimal Intel 7. Intel 7 adalah penamaan terkini dari salah satu technology node Intel, seperti yang InfoKomputer sampaikan di sini.
Pada front-end, Intel Gracemont misalnya diklaim memiliki branch prediction yang lebih akurat berkat 5.000 entry branch target cache dan prediksi berdasarkan sejarah yang mendalam. Branch prediction yang lebih akurat mengurangi prediksi yang salah sehingga mengurangi pemrosesan yang tidak digunakan alias pemrosesan yang sia-sia. Selain itu, Intel Gracemont antara lain memiliki 64 kB instruction cache untuk menyimpan aneka instruksi yang paling berguna sehingga tidak perlu mengambilnya dari memori lain sekaligus menghemat daya, on-demand instruction length decoder yang menghasilkan informasi pre-decode yang kemudian disimpan sehingga bila selanjutnya diperlukan tinggal mengambil dari cache, serta dua 3-wide out-of-order decoder sehingga bisa men-decode sampai enam instruksi per clock secara hemat daya.
Sementara, pada back-end, Intel Gracemont antara lain memiliki 256 entry out-of-order window untuk menemukan data parallelism dan tujuh belas porta eksekusi untuk mengeksekusi data parallelism. Intel mengklaim back-end Gracemont dengan 5-wide allocation dan 8-wide retire itu bisa mengekstrak parallelism dari program yang dijalankan dengan sangat baik. Selain itu, Intel Gracemont juga sudah mendukung Intel AVX2 dan Intel VNNI. Intel Tremont yang merupakan arsitektur Intel untuk efisiensi sebelumnya belum mendukung Intel AVX.
Intel 7 sendiri adalah nama baru dari Intel 10 nm Enhanced SuperFin. Intel memperkirakan Intel 7 akan menawarkan peningkatan sekitar 10% sampai 15% dibandingkan Intel 10 nm SuperFin dari sisi performa per watt. Intel 10 nm SuperFin misalnya digunakan oleh Intel Core Generasi ke-11 dengan codename Intel Tiger Lake. Tentunya bukan hanya Intel Gracemont yang memanfaatkan Intel 7 melainkan Intel Alder Lake secara keseluruhan.
Dibandingkan Skylake, Intel mengeklaim Gracemont pada konsumsi daya yang sama bisa memberikan kinerja yang lebih baik sebesar 40%. Sementara, untuk kinerja yang sama, Intel Gracemont mengonsumsi daya kurang dari 40%-nya Intel Skylake. Menariknya lagi, membandingkan empat core Intel Gracemont dengan dua core Intel Skylake; empat core Intel Gracemont memberikan kinerja yang lebih baik 80% sembari mengonsumsi daya lebih sedikit dari dua core Intel Skylake. Adapun untuk kinerja yang sama, empat core Intel Gracemont mengonsumsi daya 20%-nya dua core Intel Skylake.
Pemilihan empat core Intel Gracemont dan dua core Intel Skylake berkat Intel Gracemont yang tidak mendukung Intel Hyper-Threading. Perbandingan tersebut untuk menggambarkan bila sama-sama menjalankan empat thread. Adapun perbadingan yang awal adalah untuk satu thread. Namun, Intel tidak menyebutkan secara spesifik peningkatan IPC dari Intel Gracemont terhadap Intel Skylake.
Intel Thread Director
Intel Thread Director.
Berhubung menggunakan arsitektur CPU hibrida, agar kinerja Intel Alder Lake optimal; cara sistem operasi menempatkan beban kerja atau thread pada para core-nya, tidaklah sama dengan generasi sebelumnya yang bukan hibrida. Intel Thread Director dihadirkan untuk membantu sistem operasi menempatkan suatu beban kerja atau thread pada core Intel Alder Lake yang paling optimal sesuai dengan kondisi saat itu.
Ambil dua contoh. Pertama, menjalankan hanya satu pekerjaan yang butuh kinerja tinggi seperti gim, maka pekerjaan tersebut akan diletakkan sistem operasi pada core CPU dengan arsitektur ber-codename Intel Golden Cove alias core performa; sesuai dengan jumlah thread-nya. Apabila ada atau nantinya ada pekerjaan yang berjalan di latar belakang seperti sinkronisasi e-mail, pekerjaan itu akan diletakkan sistem operasi pada core CPU dengan arsitektur ber-codename Intel Gracemont alias core efisiensi; sesuai dengan jumlah thread-nya.
Kedua, apabila seluruh core performa sedang digunakan, tetapi muncul pekerjaan yang butuh kinerja lebih tinggi seperti AI, maka Intel Thread Director akan memberikan tanda kepada sistem operasi bahwa ada thread yang butuh kinerja lebih tinggi memerlukan perhatian. Selain itu, Intel Thread Director juga mengidentifikasi calon thread yang bisa dipindahkan dari core performa ke core efisiensi berdasarkan urutan kinerja secara relatif. Sistem operasi kemudian memindahkan thread yang diidentifikasi itu dari core performa ke core efisiensi dan menempatkan thread yang butuh kinerja lebih tinggi tadi ke core performa yang telah dikosongkan.
Intel pun menambahkan bahwa Thread Director sedang dioptimalkan pada Windows 11 bersama Microsoft agar memberikan hasil yang terbaik. Microsoft Windows 11 sendiri juga akan hadir tahun ini seperti halnya Intel Alder Lake.
Intel Alder Lake
Intel Alder Lake.
Seperti telah disebutkan, Intel Alder Lake adalah prosesor Intel generasi berikutnya untuk consumer. Berbeda dengan saat ini yang terpecah, Intel Alder Lake ditujukan untuk mobile dan desktop. Secara spesifik, Intel menyebutkan Alder Lake ditujukan untuk segmen ultra mobile, mobile, dan desktop. Oleh karena itu TDP yang dimiliki Intel Alder Lake adalah dari 9 W sampai 125 W. Tentunya setiap segmen memiliki rentang TDP yang berbeda.
Pada sisi CPU, Intel Alder Lake, seperti yang telah dibahas, menggunakan kombinasi core dengan arsitektur ber-codename Intel Golden Cove alias core performa dan core dengan arsitektur ber-codename Intel Gracemont alias core efisiensi. Begitu pula dengan Intel Thread Director. Varian tertinggi dari Intel Alder Lake mengandung delapan core performa dan delapan core efisiensi. Berhubung core performa mendukung Intel Hyper-Threading dan core efisiensi tidak, jumlah total thread yang didukung adalah 24. Adapun untuk jumlah total cache L2-nya adalah 10 MB untuk core performa dan sewajarnya 8 MB untuk core efisiensi. Sementara, jumlah total cache L3-nya adalah 30 MB dan dibagi pakai dengan GPU.
Varian tertinggi Intel Alder Lake tentunya merupakan prosesor desktop. Varian tertinggi untuk mobile dan ultra mobile, CPU-nya mengandung lebih sedikit core. Menilik gambar yang ditampilkan Intel, varian tertinggi untuk mobile mengandung enam core performa dan delapan core efisiensi, sedangkan varian tertinggi untuk ultra mobile mengandung dua core performa dan delapan core efisiensi.
Sementara, untuk bagian lain, Intel Alder Lake menggunakan GPU yang beraksitektur Xe-LP; mendukung memori utama sampai DDR5-4800, DDR4-3200, LPDDR5-5200, dan LPDDR4X-4266; mendukung sampai PCI-Express 5 x16; menyertakan Intel GNA 3.0; dan yang untuk mobile dan ultra mobile mendukung Thunderbolt 4. Jumlah EU GPU-nya sendiri bervariasi, Varian tertinggi Intel Alder Lake yang merupakan prosesor desktop mengandung 32 EU. Namun, yang untuk mobile dan ultra mobile mengandung sampai 96 EU.