ในความเคลื่อนไหวสำคัญสำหรับอุตสาหกรรมคอมพิวเตอร์ คู่แข่งเก่าอย่าง AMD และ Intel กำลังร่วมมือกันเพื่อกำหนดอนาคตของสถาปัตยกรรมโปรเซสเซอร์ x86 ผ่านกลุ่มที่ปรึกษาระบบนิเวศ x86 (EAG) ร่วมกัน ทั้งสองบริษัทได้ประกาศชุดคุณสมบัติใหม่ที่เป็นมาตรฐาน ออกแบบมาเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและความปลอดภัย ซึ่งหมายถึงการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญจากการแข่งขันแบบเฉพาะสู่การพัฒนาที่ร่วมมือกัน
 |
|---|
| ย้อนรำลึกถึงประวัติศาสตร์ของสถาปัตยกรรม x86 ด้วยชุดคอมพิวเตอร์ IBM PC 5150 วินเทจ เน้นย้ำถึงวิวัฒนาการของคอมพิวเตอร์ในขณะที่ AMD และ Intel ร่วมมือกันเพื่ออนาคต |
ยุคใหม่แห่งความร่วมมือ x86
การก่อตั้งกลุ่มที่ปรึกษาระบบนิเวศ x86 เมื่อหนึ่งปีที่แล้ว เป็นสัญญาณของการเปลี่ยนแปลงเชิงกลยุทธ์ในวิธีการพัฒนาพื้นฐานของการคำนวณสมัยใหม่ ความร่วมมือระหว่างนักออกแบบซีพียู x86 หลักสองรายนี้มีเป้าหมายเพื่อให้แน่ใจว่าคุณสมบัติทางสถาปัตยกรรมใหม่จะได้รับการสนับสนุนบนแพลตฟอร์มในอนาคตของทั้งสองบริษัท ซึ่งให้ระบบนิเวศที่สม่ำเสมอและคาดการณ์ได้มากขึ้นสำหรับนักพัฒนาซอฟต์แวร์และผู้ใช้ปลายทาง ความพยายามร่วมมือนี้ก้าวข้ามการแข่งขันแบบดั้งเดิมที่เข้มข้น เพื่อสร้างรากฐานที่เป็นหนึ่งเดียวที่ทั้งสองบริษัทสามารถนวัตกรรมต่อได้
รู้จักกับคุณสมบัติข้ามผู้ผลิตใหม่
ผลลัพธ์แรกของความร่วมมือนี้คือความสามารถทางเทคนิคสำคัญสี่ประการที่ได้รับการรับรองอย่างเป็นทางการจากกลุ่ม ซึ่งรวมถึง Advanced Matrix Extensions (ACE) และ AVX10 ซึ่งมุ่งเน้นไปที่การเร่งความเร็วประสิทธิภาพการคำนวณสำหรับงาน AI และเวกเตอร์ ในด้านความปลอดภัยและประสิทธิภาพ ความร่วมมือนี้ได้กำหนดมาตรฐาน Flexible Return and Event Delivery (FRED) และความสามารถ x86 Memory Tagging ใหม่ที่เรียกว่า ChkTag ชุดคุณสมบัตินี้ตอบสนองทั้งความต้องการที่ไม่หยุดยั้งสำหรับพลังการประมวลผลที่มากขึ้นและความจำเป็นเร่งด่วนสำหรับความปลอดภัยระดับฮาร์ดแวร์ที่ดียิ่งขึ้น
คุณสมบัติ x86 EAG ที่ได้รับการรับรอง
- FRED (Flexible Return and Event Delivery): กลไกที่กำหนดโดยฮาร์ดแวร์เพื่อทดแทนการจัดการอินเทอร์รัพต์แบบดั้งเดิม ช่วยลดเวลาแฝงและปรับปรุงความปลอดภัยในระหว่างการสลับบริบทระหว่างโหมดผู้ใช้และเคอร์เนล
- AVX10: ชุดคำสั่งเวกเตอร์รูปแบบใหม่ที่ออกแบบมาเพื่อเป็นมาตรฐานแบบพกพาสำหรับโปรเซสเซอร์ไคลเอนต์และเซิร์ฟเวอร์ในอนาคต ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพสำหรับงานประมวลผลต่างๆ เช่น การประมวลผลสื่อและการคำนวณทางวิทยาศาสตร์
- ChkTag (x86 Memory Tagging): การแท็กหน่วยความจำในระดับฮาร์ดแวร์เพื่อตรวจจับข้อผิดพลาดด้านความปลอดภัย เช่น บัฟเฟอร์ล้นและบั๊ก use-after-free ช่วยปรับปรุงความปลอดภัย
- ACE (Advanced Matrix Extension): การดำเนินการเมทริกซ์ที่ได้มาตรฐานมุ่งเป้าไปที่การเร่งความเร็วงานด้าน AI และแมชชีนเลิร์นนิง
 |
|---|
| ซีพียู Core Ultra 200S เป็นตัวแทนของพลังการประมวลผลรุ่นถัดไป ซึ่งรวบรวมความก้าวหน้าที่เกิดขึ้นจากความพยายามร่วมมือกันของ AMD และ Intel ในสถาปัตยกรรม x86 |
FRED: ปฏิวัติความตอบสนองของระบบ
คุณสมบัติที่อาจส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพระบบโดยทั่วไปได้ทันทีที่สุดคือ FRED เทคโนโลยีนี้แสดงถึงการปรับปรุงพื้นฐานเกี่ยวกับวิธีการที่ซีพียูจัดการกับการขัดจังหวะนับล้านครั้งที่เกิดขึ้นทุกวินาทีในขณะที่แอปพลิเคชันซอฟต์แวร์โต้ตอบกับระบบปฏิบัติการ โดยการแทนที่กลไก Interrupt Descriptor Table และ IRET แบบเก่าที่จัดการโดยซอฟต์แวร์ด้วยเส้นทางที่กำหนดโดยฮาร์ดแวร์ FRED ลดความหน่วงที่เกี่ยวข้องกับการสลับระหว่างโหมดผู้ใช้และเคอร์เนลได้อย่างมาก ผลลัพธ์คือระบบที่ไม่เพียงแต่เร็วและตอบสนองได้ดีขึ้นเท่านั้น แต่ยังปลอดภัยและเชื่อถือได้มากขึ้นเนื่องจากมีเส้นทางเข้าและออกที่ยืนยันโดยฮาร์ดแวร์
AVX10 และ ACE: ยกระดับประสิทธิภาพการคำนวณอย่างมาก
สำหรับงานคำนวณที่ต้องการประสิทธิภาพสูง การกำหนดมาตรฐาน AVX10 และ ACE เป็นการพัฒนาที่สำคัญ AVX10 ซึ่งเริ่มต้นเป็นเทคโนโลยีของ Intel ตอนนี้กำลังจะกลายเป็นมาตรฐานแบบพกพาข้ามโปรเซสเซอร์ AMD และ Intel สำหรับตลาดไคลเอ็นต์และเซิร์ฟเวอร์ มันเพิ่มขีดความสามารถในการประมวลผลเวกเตอร์ ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการจำลองทางวิทยาศาสตร์ การเข้ารหัสสื่อ และการเอมูเลชัน ในขณะเดียวกัน ACE กำหนดมาตรฐานการดำเนินการเมทริกซ์ โดยกำหนดเป้าหมายโดยตรงกับความต้องการที่เฟื่องฟูสำหรับการเร่งความเร็ว AI และแมชชีนเลิร์นนิง ซึ่งทำให้มั่นใจว่านักพัฒนาสามารถเขียนโค้ดที่ปรับoptimizeแล้วสำหรับงานเหล่านี้ด้วยความมั่นใจว่ามันจะทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพบนซีพียู x86 ในอนาคตจากผู้ผลิตใดก็ตาม
ChkTag: คำตอบระดับฮาร์ดแวร์สำหรับความปลอดภัยของหน่วยความจำ
เพื่อตอบสนองต่อความกังวลที่เพิ่มขึ้นเกี่ยวกับความปลอดภัยของหน่วยความจำ ส่วนขยาย ChkTag นำการติดแท็กหน่วยความจำระดับฮาร์ดแวร์มาสู่สถาปัตยกรรม x86 คุณสมบัตินี้ออกแบบมาเพื่อตรวจจับข้อผิดพลาดร้ายแรง เช่น buffer overflow และบั๊ก use-after-free โดยตรงในซิลิกอน ซึ่งเป็นความสามารถที่ได้รับการยอมรับแล้วในระบบนิเวศของ Arm กับ Memory Tagging Extension (MTE) ของมัน โดยการนำสิ่งนี้ไปใช้ในฮาร์ดแวร์ ChkTag สามารถตรวจจับช่องโหว่เหล่านี้ด้วยโอเวอร์เฮดประสิทธิภาพที่น้อยที่สุด ซึ่งอาจป้องกันช่องโหว่ความปลอดภัยที่หลากหลายก่อนที่ผู้โจมตีจะใช้ประโยชน์ได้ กลุ่มนี้ได้ทำให้มั่นใจว่าซอฟต์แวร์ที่ใช้ ChkTag จะยังคงเข้ากันได้ย้อนหลังกับซีพียูรุ่นเก่าที่ไม่มีคุณสมบัตินี้
สถานะการพัฒนาและไทม์ไลน์
- Intel: AVX10.1 และ AMX ได้รับการสนับสนุนในโปรเซสเซอร์ Granite Rapids ที่กำลังจะเปิดตัว FRED ได้รับการเปิดตัวต่อสาธารณะโดย Intel ในปี 2023
- AMD: มีความมุ่งมั่นที่จะสนับสนุนฟีเจอร์ทั้งหมดที่ได้รับการรับรอง (AVX10, ACE, FRED, ChkTag) ในโปรเซสเซอร์รุ่นอนาคต โดยไทม์ไลน์การพัฒนาเฉพาะเจาะจงสำหรับสถาปัตยกรรมอย่าง Zen 6 หรือ Zen 7 ยังไม่ได้รับการยืนยัน
- ไทม์ไลน์โดยทั่วไป: การประกาศนี้ยืนยันความมุ่งมั่นแต่ไม่ได้กำหนดกำหนดเวลาการพัฒนาที่มีผลผูกพัน การผสานรวมฮาร์ดแวร์ระดับลึกอย่าง FRED และ ChkTag คาดว่าจะปรากฏใน CPU สำหรับผู้บริโภค "ในอีกหลายปีข้างหน้า"
ถนนสายข้างหน้าสำหรับโปรเซสเซอร์ x86
ในขณะที่การรับรองคุณสมบัติเหล่านี้เป็นขั้นตอนที่สำคัญ การนำไปใช้ทางกายภาพในโปรเซสเซอร์สำหรับผู้บริโภคและเซิร์ฟเวอร์ยังคงต้องใช้เวลาอีกหลายปี การรวมการเปลี่ยนแปลงที่มีความลึกขนาดนี้ต้องการให้พวกมันถูกสร้างเข้าไปในไมโครสถาปัตยกรรมซีพียูใหม่ ซึ่งเป็นกระบวนการที่โดยปกติจะกินเวลาหลายรอบการออกแบบ โปรเซสเซอร์ Granite Rapids ที่จะมาถึงของ Intel เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าสนับสนุนด้านต่างๆ ของ AVX10 และ AMX แต่การยอมรับอย่างกว้างขวาง across ทั้งสายผลิตภัณฑ์ AMD และ Intel จะเป็นกระบวนการที่ค่อยเป็นค่อยไป อย่างไรก็ตาม แผนงานความร่วมมือนี้ให้ทิศทางที่ชัดเจนและเป็นหนึ่งเดียวสำหรับอนาคตของแพลตฟอร์ม x84 สัญญาณซีพียูรุ่นใหม่ที่ทรงพลัง มีประสิทธิภาพ และปลอดภัยมากขึ้น