یک خبر خوب: اینتل با Cannon Lake پشتیبانی از AVX-512 را به پردازنده‌های معمولی می‌آورد

در یک خبر خوب، تازه‌ترین مستندات اینتل برای توسعه دهندگان نشان می‌دهد این کمپانی پشتیبانی از دستورالعمل‌های 512 بیتی افزونه AVX-512 را به پردازنده‌های رده مصرف کننده یا همان پلتفرم معمول خود می‌آورد. این کار به افزایش کارایی و بهبود امنیت کمک خواهد کرد. AVX-512 یک افزونه گسترش دهنده برای معماری مجموعه دستورالعمل های x86 است.

مستندات رسمی اینتل نشان می‌دهد این کمپانی با ریزمعماری های Cannon Lake (CNL) و Ice Lake (ICL)  که پردازنده‌های مبتنی بر آنها با فناوری ساخت 10 نانومتری تولید خواهند شد، پشتیبانی از افزونه AVX-512 را به پلتفرم رده مصرف کننده خود می‌آورد. افزون بر AVX-512، اینتل تعداد دیگری دستورالعمل غیر AVX-512 را به پردازنده‌های آتی خود می‌آورد.

اینتل اعلام کرده پردازنده‌های مبتنی بر ریزمعماری Cannon Lake از دستورالعمل‌های AVX512F ،AVX512CD ،AVX512DQ ،AVX512BW و AVX512VL پشتیبانی می‌کنند. با این کار قابلیت‌های پردازنده‌های رده مصرف کننده اینتل با پردازنده‌های Skylake-SP برابری خواهد کرد. افزون بر آنچه که گفته شد، ریزمعماری Cannon Lake از دستورالعمل‌های AVX512_IFMA  و AVX512_VBMI  نیز پشتیبانی خواهد کرد.

اینتل ابتدا وعده داده بود پردازنده های 10 نانومتری مبتنی بر ریزمعماری Cannon Lake در بازه 2016 الی 2017 عرضه خواهند شد اما آماده نبودن فناوری ساخت 10 نانومتری تا پیش از 2018، عرضه آنها را به سال 208 و بعد از آن موکول کرده است. پیش تر تصور می شد پردازنده های Cannon Lake نسبت به Kaby Lake و Coffee Lake  با بهبودها و تغییرات جزئی همراه باشند اما حالا پشتیبانی از دستورالعمل های افزونه AVX-512 حاکی از تغییرات ملموس تر است. بکارگیری AVX-512 بیشتر به داده های حجیم محدود می شود و کار با داده های حجیم به پهنای باند حافظه بالا نیاز دارد که در پردازنده های Skylake-SP با برخورداری از حافظه کش بالا و کنترلر حافظه قدرتمندتر یافت می شود. طبق آنچه که گفته شد، با توجه به اینکه پشتیبانی و بکارگیری AVX-512 با پهنای باند حافظه بالا و  مصرف بالا انرژی همراه است،  این احتمال وجود دارد که همه پردازنده های رده مصرف کننده Cannon Lake از آن پشتیبانی نکنند و تنها به مدل های رده بالا مخصوص مصارف نیازمند به کارایی بالا محدود شود. در این حالت انتظار نمی رود پردازنده های معمولی دسکتاپ از آن پشتیبانی کنند. اما خبر خوب اینکه با عرضه پردازنده های Cannon Lake با پشتیبانی از AVX-512، برنامه های رایج نیز به پشتیبانی از این افزونه روی خواهند آورد.

مستندات رسمی اینتل نشان می‌دهد قرار نیست سیر تکاملی دستورالعمل‌های افزونه AVX-512 در پردازنده‌های معمولی متوقف شود. پردازنده‌های Ice Lake اینتل از دستورالعمل AVX512_VPOPCNTDQ پشتیبانی خواهند کرد که هم اکنون توسط پردازنده‌های Xeon Phi  Knights Mill پشتیبانی می‌شود. همچنین Ice Lake از دستورالعمل‌های AVX512_VNNI ،AVX512_VBMI2،AVX512+VPCLMULQDQ و AVX512_BITALG نیز پشتیبانی خواهند کرد.  جالب‌تر اینکه Ice Lake از نسخه AVX-512  الگوریتم‌های رمزنگاری AES و GFNI  که به عنوان AVX512+VAES و AVX512+GFN  شناخته می‌شوند، برای رمزنگاری و تصحیح خطا پشتیبانی می‌کند.

علی رغم آنچه که گفته شد، هنوز هم پشتیبانی از دستورالعمل های AVX512_4FMAPS و AVX512_4VNNI  به پردازنده‌های Knights Mill محدود خواهد ماند.
همان‌طور که گفته شد، به نظر می‌رسد پردازنده‌های Cannon Lake و Ice Lake در پشتیبانی از دستورالعمل‌های افزونه AVX-512 بروز باشند. با این کار قابلیت‌های پردازنده‌های رده مصرف کننده اینتل دست کم در پشتیبانی از AVX-512 مشابه پردازنده‌های سرور خواهد بود.

با اینکه در اصل دستورالعمل‌های افزونه AVX-512 برای پردازش داده‌های انبوه برای سرورها و تا حدودی هم مصارف ورک استیشن چون انکودینگ،  رندرینگ، رمزنگاری، یادگیری ماشین و امثال آنها طراحی شده، اما آوردن آن به پردازنده‌های رده مصرف کننده، یک پیشرفت بزرگ محسوب می‌شود. احتمالاً اکنون می‌پرسید چه لزومی دارد اینتل پشتیبانی از دستورالعمل‌های مخصوص پردازش داده‌های کلان را به پردازنده‌های رده مصرف کننده خود بیاورد؟

ظاهراً اینتل به این نتیجه رسیده که محاسبات صحیح و اعشاری 512 بیتی برای کامپیوترهای معمولی نیز مهم خواهد بود و احتمالاً نقش اساسی در آینده محاسبات داشته باشد. در حقیقت در وجود پردازنده‌ها و برنامه‌هایی که از AVX-512 پشتیبانی می‌کنند، کارایی می‌تواند بسیار بهتر شود و محاسبات و کارهای پیچیده به مدت زمان کمتری برای اجرا نیاز داشته باشند.

هم زمان اینتل پشتیبانی از دستورالعمل‌های مختلف دیگری را به ریزمعماری های Cannon Lake و Ice Lake آورده که می‌توانند سودمند باشند. دستورالعمل‌های جدید به بهبود امنیت و کارایی کمک می‌کنند.

در تلاش برای سرعت بخشی به برخی الگوریتم‌های رمزگذاری، Cannon Lake  از مجموعه دستورالعمل SHA-NI پشتیبانی می‌کند که هم اکنون در هسته‌های پردازشی Goldmont این کمپانی یافت می‌شوند. SHA-NI مشابه مجموع دستورالعمل‌هایی مخصوص رمزگذاری AES-NI است که چند نسل قبل‌تر اضافه شد. طبق مستندات اینتل، SHA-NI می‌تواند الگوریتم‌های SHA1 ،SHA256 و SHA224 را سرعت بخشد. افزون بر آنچه که گفته شد، پردازنده‌های آتی اینتل از مکانیزم امنیتی UMIP  جهت جلوگیری از اجرای برخی دستورالعمل‌ها در سطح مجوز بالاتر پشتیبانی می‌کنند. قابلیت مزبور می‌تواند مانع از دسترسی برنامه‌ها به تنظیمات سیستم عامل شود.
پردازنده‌های Ice Lake پشتیبانی از دستورالعمل Fast Short REP MOV را به ارمغان خواهند آورد که به کمک آن می‌توان حجم بزرگی از داده‌ها را از یک موقعیت حافظه به یک موقعیت دیگر منتقل کرد که به استفاده بهینه‌تر از حافظه به ویژه در برنامه‌های با استفاده شدید از حافظه کمک می‌کند.

هرچند تأثیر آنی تغییرات مورد بحث روشن نیست، اما بدون شک اضافه شدن پشتیبانی از برخی از دستورالعمل‌های افزونه AVX-512 به پردازنده‌های معمولی یک خبر خوب برای آنهایی است که از پردازنده برای انجام کارهایی چون تبدیل ویدئو، رندر کردن و دیگر برنامه‌های سنگین استفاده می‌کنند. در همین حال اینتل با ریزمعماری Ice Lake پشتیبانی از دستورالعمل‌های 512 بیتی ویژه یادگیری عمیق را اضافه می‌کند.