CPU pada perangkat Anda melakukan jutaan komputasi setiap detik dan bertanggung jawab atas bagaimana komputer Anda berfungsi. Bekerja dengan CPU adalah Unit Pemrosesan Aritmatika (ALU), yang bertanggung jawab atas tugas matematika dan digerakkan oleh mikrokode CPU.
Sekarang, mikrokode CPU itu tidak statis dan dapat ditingkatkan, dan salah satu peningkatan tersebut adalah set instruksi AVX-512 Intel. Namun, Intel diatur untuk mematikan AVX-512, menghapus fungsinya dari CPU untuk selamanya. Tapi kenapa? Mengapa Intel mematikan AVX-512?
Bagaimana Cara Kerja ALU?
Sebelum mengenal set instruksi AVX-512, penting untuk memahami cara kerja ALU.
Seperti namanya, Unit Pemrosesan Aritmatika digunakan untuk melakukan tugas matematika. Tugas-tugas ini termasuk operasi seperti penambahan, perkalian, dan perhitungan floating-point. Untuk menyelesaikan tugas ini, ALU menggunakan sirkuit digital khusus aplikasi, yang digerakkan oleh sinyal clock dari CPU.
Oleh karena itu, kecepatan clock CPU menentukan tingkat di mana instruksi diproses di ALU. Jadi, jika CPU Anda berjalan pada frekuensi clock 5GHz, ALU dapat memproses 5 miliar instruksi dalam satu detik. Karena alasan ini, kinerja CPU meningkat seiring dengan peningkatan kecepatan clock.
Yang mengatakan, saat kecepatan clock CPU meningkat, jumlah panas yang dihasilkan oleh CPU meningkat. Karena alasan ini, pengguna listrik menggunakan nitrogen cair saat melakukan overclocking pada sistem mereka. Sayangnya, peningkatan suhu pada frekuensi tinggi ini mencegah produsen CPU meningkatkan frekuensi clock melebihi ambang batas tertentu.
Jadi bagaimana prosesor generasi baru menawarkan kinerja yang lebih baik dibandingkan dengan iterasi yang lebih lama? Nah, produsen CPU menggunakan konsep paralelisme untuk mendongkrak kinerja. Paralelisme ini dapat dicapai dengan menggunakan arsitektur multicore di mana beberapa core pemrosesan yang berbeda digunakan untuk meningkatkan daya komputasi CPU.
Cara lain untuk meningkatkan kinerja adalah dengan menggunakan set instruksi SIMD. Secara sederhana, instruksi Single Instruction Multiple Data memungkinkan ALU untuk mengeksekusi instruksi yang sama pada titik data yang berbeda. Jenis paralelisme ini meningkatkan kinerja CPU, dan AVX-512 adalah instruksi SIMD yang digunakan untuk meningkatkan kinerja CPU saat melakukan tugas tertentu.
Bagaimana Data Mencapai ALU?
Sekarang kita memiliki pemahaman dasar tentang cara kerja ALU, kita perlu memahami bagaimana data mencapai ALU.
Untuk mencapai ALU, data harus bergerak melalui sistem penyimpanan yang berbeda. Perjalanan data ini didasarkan pada hierarki memori sistem komputasi. Gambaran singkat tentang hierarki ini diberikan di bawah ini:
- Memori sekunder: Memori sekunder pada perangkat komputasi terdiri dari perangkat penyimpanan permanen. Perangkat ini dapat menyimpan data secara permanen tetapi tidak secepat CPU. Karena itu, CPU tidak dapat mengakses data secara langsung dari sistem penyimpanan sekunder.
- Memori utama: Sistem penyimpanan utama terdiri dari memori akses acak (RAM). Sistem penyimpanan ini lebih cepat dari sistem penyimpanan sekunder tetapi tidak dapat menyimpan data secara permanen. Oleh karena itu, ketika Anda membuka file di sistem Anda, file tersebut berpindah dari hard drive ke RAM. Yang mengatakan, bahkan RAM tidak cukup cepat untuk CPU.
- Memori cache: Memori cache tertanam dalam CPU dan merupakan sistem memori tercepat di komputer. Sistem memori ini dibagi menjadi tiga bagian, yaitu: L1, L2, dan L3 cache. Setiap data yang perlu diproses oleh ALU dipindahkan dari hard drive ke RAM dan kemudian ke memori cache. Yang mengatakan, ALU tidak dapat mengakses data langsung dari cache.
- register CPU: Register CPU pada perangkat komputasi berukuran sangat kecil, dan berdasarkan arsitektur komputer, register ini dapat menampung 32 atau 64 bit data. Setelah data pindah ke register ini, ALU dapat mengaksesnya dan melakukan tugas yang ada.
Apa itu AVX-512, dan Bagaimana Cara Kerjanya?
Set instruksi AVX 512 adalah iterasi kedua dari AVX dan masuk ke prosesor Intel pada tahun 2013. Singkatan dari Advanced Vector Extensions, set instruksi AVX pertama kali diperkenalkan di Intel Xeon Arsitektur Phi (Knights Landing) dan kemudian berhasil masuk ke prosesor server Intel di Skylake-X CPU.
Selain itu, set instruksi AVX-512 masuk ke sistem berbasis konsumen dengan arsitektur Cannon Lake dan kemudian didukung oleh arsitektur Ice Lake dan Tiger Lake.
Tujuan utama dari set instruksi ini adalah untuk mempercepat tugas-tugas yang melibatkan kompresi data, pemrosesan gambar, dan perhitungan kriptografi. Menawarkan kekuatan komputasi dua kali lipat dibandingkan dengan iterasi yang lebih lama, set instruksi AVX-512 menawarkan peningkatan kinerja yang substansial.
Jadi, bagaimana Intel menggandakan kinerja CPU-nya menggunakan arsitektur AVX-512?
Nah, seperti yang dijelaskan sebelumnya, ALU hanya bisa mengakses data yang ada di register CPU. Set instruksi Advanced Vector Extensions meningkatkan ukuran register ini.
Karena peningkatan ukuran ini, ALU dapat memproses beberapa titik data dalam satu instruksi, meningkatkan kinerja sistem.
Dalam hal ukuran register, set instruksi AVX-512 menawarkan tiga puluh dua register 512-bit, yang dua kali lipat jika dibandingkan dengan set instruksi AVX yang lebih lama.
Mengapa Intel Mengakhiri AVX-512?
Seperti dijelaskan sebelumnya, set instruksi AVX-512 menawarkan beberapa keuntungan komputasi. Faktanya, library populer seperti TensorFlow menggunakan set instruksi untuk memberikan komputasi yang lebih cepat pada CPU yang mendukung set instruksi.
Jadi, mengapa Intel menonaktifkan AVX-512 pada prosesor Alder Lake terbaru?
Nah, prosesor Alder Lake tidak seperti prosesor lama yang diproduksi oleh Intel. Sementara sistem yang lebih lama menggunakan inti yang berjalan pada arsitektur yang sama, prosesor Alder Lake menggunakan dua inti yang berbeda. Inti ini di CPU danau Alder dikenal sebagai P dan E-core dan didukung oleh arsitektur yang berbeda.
Sementara P-core menggunakan mikroarsitektur Golden Cove, E-core menggunakan mikroarsitektur Gracemont. Perbedaan arsitektur ini mencegah penjadwal bekerja dengan benar ketika instruksi tertentu dapat berjalan pada satu arsitektur tetapi tidak pada arsitektur lainnya.
Dalam kasus prosesor Alder Lake, set instruksi AVX-512 adalah salah satu contohnya, karena P-core memiliki perangkat keras untuk memproses instruksi, tetapi E-core tidak.
Karena alasan ini, CPU Alder Lake tidak mendukung set instruksi AVX-512.
Yang mengatakan, instruksi AVX-512 dapat berjalan pada CPU Alder Lake tertentu di mana Intel belum menggabungkannya secara fisik. Untuk melakukan hal yang sama, pengguna harus menonaktifkan E-core selama BIOS.
Apakah AVX-512 Dibutuhkan pada Chipset Konsumen?
Set instruksi AVX-512 meningkatkan ukuran register CPU untuk meningkatkan kinerjanya. Peningkatan kinerja ini memungkinkan CPU untuk mengolah angka lebih cepat, memungkinkan pengguna menjalankan algoritme kompresi video/audio dengan kecepatan lebih cepat.
Meskipun demikian, peningkatan kinerja ini hanya dapat diamati ketika instruksi yang ditentukan dalam suatu program dioptimalkan untuk dijalankan pada set instruksi AVX-512.
Karena alasan ini, arsitektur set instruksi seperti AVX-512 lebih cocok untuk beban kerja server, dan chipset tingkat konsumen dapat bekerja tanpa set instruksi yang rumit seperti AVX-512.