Intel Alder Lake: tutto quello che sappiamo

Secondo insistenti rumor, le nuove CPU verranno ufficialmente annunciate durante l’Intel Innovation del 27 e 28 ottobre, dopo una prima presentazione avvenuta durante l’Architecture Day tenutosi quest’estate, in cui sono stati forniti molti dettagli riguardo l’architettura alla base di questi prodotti. Oltre ad un ormai attesissimo cambio di processo produttivo, che dal lato blu non si vedeva dal lontano 2014, Intel integrerà non una, ma due diverse architetture CPU nei processori Core di dodicesima generazione.

# Intel 7: il “nuovo” processo produttivo

I processori di 12a generazione useranno un nuovo processo produttivo anche nelle loro versioni desktop, dopo anni su 14nm, da cui Intel è in realtà riuscita a spremere notevoli miglioramenti prestazionali nel tempo con varie iterazioni. Questo nuovo processo produttivo era precedentemente indicato come “10nm Enhanced SuperFin”, quindi un miglioramento dei 10nm Superfin su cui si basano i processori di 11a generazione per notebook. A luglio, tuttavia, Intel ha rinominato molti dei nodi in programma per renderli più facilmente comparabili alla concorrenza, specialmente quella imposta da TSMC.

Così i 10 nm Enhanced SuperFin sono ora conosciuti come Intel 7 mentre il futuro nodo precedentemente indicato come “7nm” è stato rinominato Intel 4. Per quanto possa sembrare una mera mossa di marketing, effettivamente la densità di transistor ottenibile dell’Intel 7 (e dei precedenti nodi a “10nm”) è paragonabile a quella del nodo N7 (7nm) di TSMC. In questa maniera Intel può allinearsi nuovamente con l’industria, la quale in ogni caso aveva perso una diretta correlazione tra nome del processo produttivo e dimensioni effettive dei transistor da diversi anni: infatti le attuali nomenclature dei nodi non rispecchiano più la lunghezza del gate del transistor, che storicamente definiva nome e “classe” di un processo produttivo.

Stando alle informazioni forniteci, “Intel 7”, che debutterà proprio con Alder Lake, dovrebbe fornire prestazioni per watt del 10-15% superiori rispetto ai 10nm SuperFin, senza però aumentare la densità di transistor.

# Due nuove architetture dei core

Alder Lake rappresenta una grossa novità per un processore desktop: infatti Intel ha integrato per la prima volta un sistema di computing eterogeneo su un chip x86-64 consumer, inserendo due tipi diversi di core. Come avviene già da anni su mobile, con il sistema big.LITTLE di ARM, sui processori di 12a generazione sono presenti core ad alte prestazioni ed altri pensati per l’efficienza energetica. In base al loro ruolo vengono chiamati da Intel stessa P-Core (Performance) ed E-Core (Efficiency).

# P-Core: microarchitettura Golden Cove

I core Golden Cove sono adibiti alle alte prestazioni e, concettualmente, occupano lo stesso ruolo che hanno sempre avuto i core dei processori x86-64. Sono quindi complessi, capaci di svolgere molti tipi di operazioni diverse e di raggiungere alte frequenze. Sono i successori dei Willow Cove presenti su Tiger Lake e, rispetto a questi ultimi, promettono un miglioramento medio di performance a pari clock del 19%.
Questo incremento prestazionale è dato da un “allargamento” dei core e dalla possibilità di caricare ed eseguire più istruzioni in contemporanea, oltre ad un miglioramento della branch prediction e ad una ristrutturazione della cache. Queste soluzioni solitamente portano a minori frequenze raggiungibili a parità di consumi, ma stando ai rumor, anche grazie al nuovo processo produttivo, i P-Core di Alder Lake dovrebbero raggiungere e superare i 5 GHz in boost, similmente ai loro predecessori.

Come tutti i core del team blu da oltre dieci anni a questa parte, sono dotati di HyperThreading (SMT) e ne troveremo un massimo di 8 per ogni CPU desktop, per un totale di 16 thread. Nota bene: L’HyperThreading sarà presente solo sui core Golden Cove. Per questo la conta dei thread che vedremo in tabella potrebbe risultare anomala rispetto al normale raddoppiamento a cui siamo abituati (Per esempio, 8 core e 16 thread dell’i9 11900k).

# E-Core: microarchitettura Gracemont

La vera novità dei processori di 12a generazione sono gli E-Core Gracemont, che fanno parte di una famiglia di core piccoli ed efficienti introdotta da Intel nel 2008 sotto il nome di Atom.
Nonostante siano di dimensioni ridotte, circa un quarto rispetto ai P-Core, mantengono le capacità di esecuzione out-of-order e di istruzioni avanzate, tra cui AVX2. Stando a ciò che riporta Intel, questi core offrirebbero le stesse performance dei core Skylake consumando circa il 40% in meno; tensioni e frequenze ridotte garantiscono consumi molto bassi, che li rende ideali per l’esecuzione di processi in background o poco impegnativi, come ad esempio la riproduzione multimediale.

Per motivi di spazio e contenimento dei consumi sono sprovvisti di HT e sono disposti in moduli di 4 core, che condividono tra loro alcuni elementi, come la cache L2. Sui processori desktop si troveranno al massimo due moduli, per un totale di 8 core.

Non tutti i modelli avranno gli E-Core abilitati, sicuramente a causa di processi di segmentazione e binning dei chip. Dalla tabella sottostante, ad esempio, possiamo notare che il 12400 non ne disponga, mentre i modelli superiori ne hanno 4 o 8.

# Alder Lake e i sistemi operativi

Senza una gestione oculata delle risorse e dell’assegnazione dei processi, la divisione tra P ed E-Core sarebbe solo d’intralcio l’uno per l’altro. Golden Cove e Gracemont, nonostante le differenze, sono in grado di lavorare in parallelo grazie ad uno scheduler ibrido hardware/software chiamato Intel Thread Director, in grado di individuare quali siano i processi più o meno impegnativi ed assegnarli al tipo di core più adatto alla loro esecuzione.
In questo modo è possibile sia sfruttare al massimo la potenza di calcolo in parallelo sia contenere i consumi in caso il carico sia basso o moderato. Ad esempio, in caso di sia un applicativo che richieda 16 thread, il Director può assegnare il compito a tutti e 16 i core fisici, qualora sia compatibile con gli E-Core, ottenendo un miglioramento prestazionale maggiore rispetto allo sfruttamento dell’HyperThreading, che solitamente aggiunge solo il 20-25% delle prestazioni rispetto ad un core fisico.

Intel Thread Director non può, tuttavia, fare miracoli: per ottenere il meglio da Alder Lake serve infatti uno scheduler software adatto alla nuova architettura, che attualmente è disponibile solo su Windows 11. Infatti Microsoft ed Intel hanno lavorato a stretto contatto poiché, per funzionare correttamente, il Thread Director ha bisogno di comunicare efficacemente con il sistema operativo. Purtroppo per ora non ci sono notizie certe riguardo Windows 10 o Linux: quasi sicuramente otterranno il supporto alla tecnologia, ma ancora non ci è dato sapere quando.

# Modelli in arrivo: cosa sappiamo?

I rumor su Alder Lake sono tanti, ma anche le informazioni fornite direttamente da Intel sono state generose. Dalle loro stesse presentazioni sappiamo che i chip desktop avranno al massimo 8 P-Core ed 8 E-Core, per un totale di 24 thread.
Attenzione: la tabella sottostante è basata su leak e rumor che circolano da diverse settimane, non sono dati ufficiali. Parte della lineup potrebbe essere così composta:

Questi sono solo alcuni dei modelli trapelati finora, ma ovviamente la linea verrà completata dai modelli non-K, F, T e dalla famiglia di processori i3.

I prezzi sono indicati in USD e sono basati su alcuni leak e da un errore di pubblicazione dei listini da parte di MicroCenter avvenuto il 22 ottobre: prendiamoli con le pinze.
Come possiamo vedere i prezzi sembrano essere in linea con la concorrenza che andranno a fare alle controparti AMD nella fascia media ed alta, mentre l’i5 12400 potrebbe insediare molto facilmente una porzione di mercato scoperta offrendo però prestazioni simili al Ryzen 5600X.

Detto questo, non ci resta che aspettare l’annuncio ufficiale ed il rilascio dei processori.