إنتل تسجل براءة اختراع لتقنية "الأنوية الفائقة" لتعزيز أداء النواة الواحدة

براءة الاختراع تقترح تجميع أنوية المعالج باستخدام برمجيات أذكى لزيادة الأداء دون رفع استهلاك الطاقة.

القصة باختصار

سجلت شركة إنتل براءة اختراع لتقنية برمجية جديدة تهدف إلى تعزيز أداء النواة الواحدة في معالجات x86 دون الاعتماد فقط على التوسع في العتاد. تصف براءة الاختراع تقنية مبتكرة تسمح لعدة أنوية في المعالج بتجميع مواردها والعمل معًا "كنواة فائقة" أكبر لتعزيز أداء المهام أحادية الخيط.

تهدف هذه التقنية، المشار إليها باسم "الأنوية الفائقة المُعرَّفة برمجيًا" (Software-defined Super Cores - SDC)، إلى دمج عدة أنوية ديناميكيًا لتنفيذ أعباء العمل أحادية الخيط، بينما تظهر لنظام التشغيل كنواة مادية واحدة. ووفقًا لإنتل، يحسن هذا النهج أداء المهام أحادية الخيط دون الحاجة إلى جهد كهربائي أعلى أو تردد أكبر.

ما هي المشكلة التي تحلها هذه التقنية؟

تقليديًا، يتم تصميم وحدات المعالجة المركزية (CPU) بأنوية كبيرة وترددات أعلى لتحسين أداء النواة الواحدة. ومع ذلك، يزيد هذا النهج من استهلاك الطاقة، مما يؤدي إلى ارتفاع درجات حرارة المعالج تحت أعباء العمل الثقيلة. تهدف التقنية الجديدة إلى تحسين أداء المهام أحادية الخيط بشكل كبير مع تحسين كفاءة الطاقة والحفاظ على درجات الحرارة تحت السيطرة.

تدّعي إنتل أن تقنية SDC تتجنب عيوب الأنوية الكبيرة وغير الفعالة ذات التردد العالي عن طريق توزيع أعباء العمل على عدة أنوية بمساعدة برمجيات متخصصة ومساحة ذاكرة مشتركة.

شرح تقني:

  • أداء النواة الواحدة (Single-core performance): هو مقياس لمدى سرعة المعالج في إنجاز مهمة واحدة (خيط واحد). العديد من التطبيقات والألعاب لا تزال تعتمد بشكل كبير على أداء النواة الواحدة، مما يجعله عاملاً حاسمًا في الأداء العام.

  • الأنوية الفائقة المُعرَّفة برمجيًا (SDC): هي تقنية برمجية تسمح للمعالج بدمج عدة أنوية أصغر وأكثر كفاءة في استهلاك الطاقة لتعمل معًا كنواة واحدة كبيرة وقوية عند الحاجة، ثم تعود إلى وضعها الطبيعي عند انتهاء المهمة.

التحديات والعقبات

كان أحد التحديات الرئيسية هو تقسيم أعباء العمل على عدة أنوية مع الحفاظ على ترتيب تنفيذ البرامج (program order) بشكل صحيح. تفيد إنتل بأن فريقها حل هذه المشكلة من خلال تقنيات مبتكرة، مثل "مخزن الظل المؤقت" (Shadow Store Buffer)، الذي يضمن تنفيذ التعليمات بالترتيب الصحيح مع استمرار تقديم الأنوية المدمجة لنظام التشغيل كنواة منطقية واحدة تشغل خيطًا واحدًا.

ولكن لا يزال هناك تحديات يجب على الشركة معالجتها لتنفيذ التقنية بنجاح، مثل تعقيدات المزامنة لتحقيق اتصال سلس ومنخفض التأخير بين الأنوية — وهو أمر حاسم للحفاظ على ترتيب تنفيذ البرامج عبر الأنوية المادية.

ماذا عن المستقبل؟

لم يتضح بعد كيف تخطط إنتل لدمج تقنية SDC في منتجاتها المستقبلية. ففي يونيو، كشف مستند مسرب من إنتل أن الشركة تطور معالجات Nova Lake-S لأجهزة سطح المكتب و Nova Lake-U منخفضة الطاقة لأجهزة اللابتوب، تليها عائلات Twin Lake و Wildcat Lake و Bartlett Lake-S. من غير الواضح ما إذا كانت أي من هذه المنصات ستتضمن تقنية SDC أم أن الأمر سيستغرق المزيد من الوقت قبل أن تصل التقنية إلى المنتجات التجارية.