La fine di un “mito”: Intel vuole dimostrare che ARM non è superiore a x86

È un cliché che ricorre regolarmente: i processori x86 sarebbero minacciati dall’architettura ARM”,migliore e più efficiente”. Utilizzato da Intel e AMD, il set di istruzioni x86 è a priori è il cuore del tuo processore se utilizzi Windows e alimenta ancora la stragrande maggioranza dei data center e dei supercomputer in tutto il mondo.
Ma poiché molti player – come Qualcomm nel grande pubblico, ma anche Ampere e Nvidia nei data center – iniziano a mettere in discussione il quasi monopolio dei chip Intel e AMD, è giunto il momento di esaminare questa affermazione.

Rivelazione dell’Apple M1, non dello Snapdragon

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Dato il successo dello Snapdragon al Computex di Taipei – più di 22 progetti della maggior parte dei produttori – alcuni commentatori sostengono che Lunar Lake sia una reazione a questo chip ARM che promette montagne e meraviglie. Questi commenti sembrano ignorare il tempo di sviluppo dei componenti. Arik Gihon, ingegnere presso Intel responsabile della progettazione SoC, spiega: “Le discussioni sul design di Lunar Lake hanno avuto luogo molto prima che Qualcomm annunciasse lo sviluppo del suo chip. Il vero fattore scatenante è stato l’M1 di Apple.“

Lanciato alla fine del 2020, il chip interno di Apple ha finito per soppiantare completamente Intel dai suoi computer. Basata sul set di istruzioni ARM, la sua microarchitettura è stata interamente sviluppata internamente. Tieni presente che invece di acquistare piani core generici progettati da ARM per i suoi clienti, Apple ha acquisito una licenza che le consente di immergersi nel cuore stesso del linguaggio per organizzare il suo chip come desidera, creando di fatto la propria microarchitettura, che ha poi integrato in un SoC.

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Set di istruzioni ≠ microarchitettura ≠ SoC ≠ nodo di masterizzazione

C’è molta confusione semantica nei termini che circondano le CPU, in particolare nella parola architettura, spesso abusata. Per capirlo, dobbiamo approfondire le nostre unità centrali di elaborazione, le CPU, chiamate anche microprocessori in francese. Responsabile della gestione dell’intero sistema – a differenza, ad esempio, di una GPU o di una NPU, che sono bruti o acceleratori di calcolo più intensivi – la CPU ha come elemento costitutivo fondamentale le istruzioni di base, che sono raccolte in una sorta di dizionario, chiamato Instruction Set Architecture in Inglese (ISA): l’insieme delle istruzioni.

Queste istruzioni rappresentano un po’ il vocabolario di base del chip. Ma non è perché le parole di un’opera di Camus o di un trattato politico provengano tutte dal dizionario francese che i due testi sono simili! Proprio come questi due esempi sono diversi nella sostanza e nella forma, due chip progettati con lo stesso set di istruzioni hanno meccanismi diversi per progettazione. Progettazione logica da un lato – le interazioni tra le diverse unità di calcolo – e progettazione fisica dall’altro. Questa organizzazione dei set di istruzioni, il modo in cui sono correlati e il modo in cui le informazioni fluiscono al loro interno è chiamata microarchitettura. È da questa microarchitettura che derivano molte caratteristiche della CPU: frequenze target (minima e massima), numero di core, ecc.

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Questa microarchitettura quindi non rappresenta la componente finale. Una volta determinato questo, è necessario dimensionare la CPU in base alle proprie esigenze. Una CPU che oggi rappresenta solo una piccola parte dei chip: basta guardare lo schema di un chip per rendersi conto che la parte CPU di cui parliamo non occupa più solo una parte minoritaria dei processori dei nostri computer. Processori il cui vero nome ora è system on a chip, ovvero sistema su chip (SoC). La mappatura di un SoC permette di identificare la/e parte/i della CPU, la GPU, ora la NPU, le parti dedicate allo scambio di dati in entrata e in uscita dal chip (memoria cache, fabric, ecc.).

Infine, recentemente è stata avanzata una forte argomentazione a favore dei chip ARM: la finezza dell’incisione. Quando Apple lancerà il suo M1 alla fine del 2020, davanti ad esso Intel avrà chip mobili Core di 11a generazione. Ma mentre l’M1 è inciso a 5 nm, i chip Intel sono incisi a 10 nm. Tuttavia, la finezza dell’incisione è lo strumento principale per ridurre il consumo energetico. Chiaramente, anche se l’x86 viene costantemente segnalato per la sua minore efficienza energetica, in realtà non è così. E non è solo Intel a dirlo…

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Quando il cervello di un concorrente convalida le parole di Intel

Per Arik Gihon di Intel, “x86 può essere efficiente quanto ARM se usato bene”. Parole che potrebbero essere interpretate come una semplice difesa da parte di un industriale recentemente sopraffatto dal punto di vista tecnico. Ma a parte il fatto che questo messaggio non viene inviato da un altro venditore, ma da una delle stelle del design dei chip di Intel, queste parole sono state confermate l’anno scorso… dalla concorrenza!

Una competizione incarnata da Gérard Williams, padre delle CPU Apple M1 e Snapdragon X Elite. L’ingegnere capo, che abbiamo incontrato lo scorso ottobre allo Snapdragon Summit, in realtà ci ha contraddetto quando abbiamo menzionato la possibile superiorità di ARM rispetto a x86. “Qualsiasi ISA è buono”, assicura. “Ancora una volta, tutto dipende da quale sia il tuo punto di partenza e, per x86, è in watt e non in milliwatt.È questo il punto di partenza per la progettazione di microarchitetture che G. Williams aveva all’epoca individuato come il tallone d’Achille rispetto ad ARM, e non il suo DNA.

Dopo averlo confrontato con questi commenti che abbiamo raccolto l’anno scorso, Arik Gihon è d’accordo: “E’ perfettamente corretto. L’ISA non è assolutamente in gioco, lo è la microarchitettura, la sua implementazione e il nodo in fiamme”. Riconoscendo che”Apple ha alzato il livello in molti settori, compreso quello energetico”, Arik Gihon assicura che “la concorrenza è positiva per Intel.” I primi test di Meteor Lake, previsti per la fine dell’anno, dimostreranno quindi se Intel è stata in grado di raccogliere la sfida e dimostrare che x86 può effettivamente essere efficiente quanto ARM… Continua.

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