Goldmont

Goldmont — это микроархитектура x86-64 процессоров, разработанная компанией Intel и предназначенная для использования в энергоэффективных системах на кристалле (SoC). Она представляет собой преемника архитектуры Airmont (14-нм техпроцесс) и предшественника архитектуры Tremont. Основной областью применения Goldmont стали процессоры серий Intel Atom, Celeron и Pentium Silver, ориентированные на планшеты, неттопы, бюджетные ноутбуки, встраиваемые системы и домашние серверы.

История

Архитектура Goldmont была анонсирована Intel в 2016 году как часть стратегии по обновлению линейки малопотребляющих процессоров. Предыдущая архитектура Airmont, использовавшаяся в процессорах Braswell, базировалась на 14-нм техпроцессе, но имела ограниченную производительность, особенно в многопоточных задачах. Goldmont получила ряд улучшений, направленных на повышение однопоточной и многопоточной производительности, а также на увеличение энергоэффективности.

Первые процессоры на архитектуре Goldmont были выпущены в 2016 году под кодовым названием Apollo Lake. Они заменили линейку Braswell и предлагали улучшенную графическую подсистему (Intel HD Graphics 500/505) и поддержку более быстрой памяти LPDDR4. В 2017 году Intel представила второе поколение процессоров на Goldmont — Gemini Lake, которое отличалось увеличенным объёмом кэш-памяти, поддержкой до 4 ГБ оперативной памяти LPDDR4 и улучшенным медиа-движком.

Классификация

Процессоры на архитектуре Goldmont делятся на несколько основных серий, различающихся по количеству ядер, тактовой частоте, объёму кэша и поддерживаемым технологиям:

• Intel Atom x5/x7 — линейка для планшетов и бюджетных ноутбуков, обычно с 4 ядрами и поддержкой пассивного охлаждения.
• Intel Celeron N/J — процессоры для неттопов, тонких клиентов и встраиваемых систем, с 2 или 4 ядрами и более высокими тактовыми частотами.
• Intel Pentium Silver N/J — старшая линейка, предназначенная для домашних серверов и мультимедийных центров, с 4 ядрами, увеличенным кэшем L2 и поддержкой технологии Intel Quick Sync Video.

Устройство и характеристики

Микроархитектура

Goldmont представляет собой глубокую переработку предыдущей архитектуры Airmont. Ключевые изменения включают:

• Увеличенный конвейер: длина конвейера была увеличена с 14 до 16 стадий, что позволило повысить тактовые частоты при сохранении энергоэффективности.
• Улучшенный блок предсказания ветвлений: новый алгоритм предсказания переходов снизил количество ошибок и повысил производительность в условных циклах.
• Расширенный блок целочисленных операций: добавлен второй блок для выполнения целочисленных операций, что улучшило параллелизм на уровне инструкций.
• Поддержка инструкций: архитектура поддерживает наборы команд SSE4.2, SSSE3, AES-NI, SHA-NI (впервые в Atom) и VT-x (виртуализация).
• Кэш-память: каждый процессор имеет 32 КБ кэша L1 для инструкций и 24 КБ для данных на ядро, а также 1 МБ кэша L2 на каждое ядро (всего до 4 МБ в четырёхъядерных моделях).

Техпроцесс

Процессоры Goldmont изготавливаются по 14-нм техпроцессу Intel (14LP — Low Power). Это позволило снизить тепловыделение (TDP) до 6–15 Вт в зависимости от модели, что делает их пригодными для пассивного охлаждения в тонких устройствах.

Графическая подсистема

Все процессоры Goldmont оснащены встроенным графическим ядром Intel HD Graphics 500/505 (в Apollo Lake) или Intel UHD Graphics 600/605 (в Gemini Lake). Графика поддерживает аппаратное декодирование видео в форматах H.264, H.265 (HEVC), VP9 и MPEG-2, а также вывод изображения с разрешением до 4K (4096×2160) при 60 Гц через HDMI 2.0 или DisplayPort.

Память и ввод-вывод

Процессоры Goldmont поддерживают оперативную память типов DDR3L-1866, LPDDR3-1866 и LPDDR4-2400 (в зависимости от модели). Контроллер памяти является двухканальным. Встроенный контроллер ввода-вывода включает поддержку интерфейсов USB 3.0, SATA 3.0, PCIe 2.0 (до 6 линий) и eMMC 5.0.

Применение

Благодаря низкому энергопотреблению и достаточной производительности для базовых задач, процессоры на архитектуре Goldmont нашли применение в следующих устройствах:

• Планшеты и трансформеры: модели на Windows 10 и Chrome OS, где требуется длительное время автономной работы.
• Неттопы и мини-ПК: компактные компьютеры для офисной работы, веб-сёрфинга и воспроизведения мультимедиа.
• Бюджетные ноутбуки: устройства начального уровня для обучения и повседневного использования.
• Встраиваемые системы: промышленные контроллеры, цифровые вывески, киоски самообслуживания и медицинское оборудование.
• Домашние серверы и NAS: процессоры Pentium Silver N/J часто используются в недорогих сетевых хранилищах и серверах для файлового обмена и медиа-стриминга.

Примеры процессоров

Критика

Несмотря на улучшения по сравнению с Airmont, архитектура Goldmont подвергалась критике за относительно низкую производительность в однопоточных задачах по сравнению с современными ей процессорами Core (например, Skylake). Это объясняется сохранением порядка выполнения инструкций (out-of-order execution) в ограниченном объёме и меньшим размером кэша. Кроме того, в некоторых моделях (например, Celeron N3350) наблюдались проблемы с производительностью встроенной графики при работе с 4K-контентом. Также отмечалось, что процессоры Goldmont не поддерживают технологию Hyper-Threading, что ограничивает их многозадачность.

Преемник

В 2019 году Intel представила новую архитектуру Tremont, которая пришла на смену Goldmont в процессорах серии Jasper Lake. Tremont предложила дальнейшее повышение производительности (до 30% в однопоточных задачах) и улучшенную поддержку искусственного интеллекта за счёт встроенного блока нейронных вычислений.