Cannon Lake を追う

Cannon Lake はキャンセルされた」というのが共通認識としてあるが、具体的にいつ頃キャンセルされたかはすぐには浮かばない。自分がそうだ。
調べてみたが明確な答えは無いし、Intel 内部での決定がいつ下されたかは知りようがない。
思うに、せめてものと 2018/08 に Core i3-8121U(Cannon Lake) を搭載した NUC が発表され1、そして 2019/01 の CES で Ice Lake が発表され2、世間の興味がそちらに移った頃、そのあたりが個人的な感覚で 「Cannon Lake がキャンセルされた」と言うにふさわしい時期なのではだろうか。

そして、オープンソースドライバーの Mesa3D には Cannon Lake のみを対象としたコードを取り除くマージリクエストが投稿され3intel-graphics-compiler では、Cannon Lake プラットフォームはもう死んだものとしている。4

そうして Cannon Lake が埋められ、最新の CPU/GPU の情報を追う中で忘れる前に、一度 Cannon Lake がどんなプロセッサであったかをまとめて記しておきたい。

Cannon Lake

CPU

CPU のキャッシュ構成は Skylake 同様に、コアあたり L1D/Iキャッシュは 32KB、L2キャッシュは 256KB、L3キャッシュは 2MB。
Skylakeアーキテクチャ から対応命令が追加されており、AVX512系、SHA-NI に対応している。
だが CPUアーキテクチャの詳細に関してはほとんど明かされておらず、AVX512 をどのように実行しているかは不明。512-bit ベクタユニットを持つ 1つのポートで実行するのか、命令を分解し、256-bit ベクタユニットを持つ 2つのポートで実行するのか。
Ice Lake (Client) は前者の方式でサポートし、Skylake (Server)Ice Lake (Server) は両方の方式を併せ持つ。
AnandTech の Ian Cutress 氏が検証を行なった所では、シングルスレッドで y-Cruncher を実行した時の性能が Kaby Lake から大きく向上しているため、Ice Lake (Client) 同様の実装になっている可能性が考えられる。5
しかし、それは 2.2GHz に揃えた検証の結果であり、AVX使用時のクロックでは Kaby Lake が 1GHz 近く高いこともあり、デフォルトの TDP 15W で実行した際の性能はそう変わらないものとなっている。

このあたり、初期の 10nmプロセスとそれを採用する Cannon Lake がキャンセルされた理由として、動作クロックの低さが大きかったように思える。
Ice Lake で採用された 10nm(+) では歩留まりと動作クロックの改善が施され、CPUアーキテクチャも IPC向上に力を入れたものとなった。

GPU

GPU は SkylakeGemini Lake 等より世代が進んだ Gen10アーキテクチャ となるが、採用は Cannon Lake のみとなった。

各バリアントでの GPU 規模は一部ソースコードに記述されているが、微妙に仕様が異なっている。
恐らく、Mesa3D は Cannon Lake-U/Y (2+2) で想定されていたバリアントが記述され、media-driver ではそれよりも上位の SKU、例えば Cannon Lake-H(仮) 等も想定したものなのだろう。

Gen10 GPU
(Mesa3D)
GT0.5 GT1 GT1.5 GT2
Slice 1 1 2 2
Sub-Slice 2 3 4(2+2) 5(2+3)
L3cache Bank 2 3 6 6
Total EU 16 24 32 40

出典: src/intel/dev/gen_device_info.c · 559b26b7ee093c2cbe446bf8023876642deadcee · Mesa / mesa · GitLab

Gen10 GPU
(media-driver)
GT1 GT1.5 GT2 GT3 GT3e
Slice 1 1 2 4 4
Sub-Slice 2 3 4 9 9
L3cache Bank 2 3 6 12 12
L3cache Size 512KB 768KB 1536KB 3072KB 3072KB
Total EU 16 24 32 72 72

出典: media-driver/media_sysinfo_g10.cpp at bdbce9ce524e1aaa2a5c9770899d4762f443e0b4 · intel/media-driver

Cannon Lake GT3/e の 9Sub-Slice、72EU、eDRAM対応という点は Skylake GT4/e と同じだが、Skylake GT4/e が 3Slice、L3キャッシュサイズ 2304KB、バンクあたり 192KB だったのに対し、
Cannon Lake GT3/e では 4Slice、L3キャッシュサイズ 3072KB、バンクあたり 256KB という構成になっている。

Gen10アーキテクチャ の詳細もまた明かされていないが、その構成から、Gen9アーキテクチャ よりも Slice数、バンクあたりの L3キャッシュサイズを増やし、グラフィクス性能の向上を図ったものと思われる。

ディスプレイ部に関しては、AMD GPU では RDNA /GFX10 世代から対応した DSC(Display Stream Compression) に Gen10アーキテクチャ から対応していたことが窺える記述がある。6

しかし、結局 Cannon Lake の GPU が有効化されることはなく、唯一製品に搭載、出荷されている Core i3-8121U では無効化されている。
そのため、Cannon Lake が死んだというよりも、その GPU部、Gen10アーキテクチャ が埋められようとしていると言った方が正確だろう。

GNA

Ice Lake に搭載された推論アクセラレーター、GNA(Gaussian mixture model and Neural network Acceleration unit) だが、Cannon Lake にも搭載されており、GNA の世代は Ice Lake とは変わらず、Gen1 となっている。7
さらに言えば、GNA は Cannon Lake から搭載されたという訳でもなく、Atom系の Gemini Lake から搭載されているらしい。こちらも Gen1 となる。

そして、調査(ソースコード漁り)の過程で知ったのだが、Atom系である Tremontコア を採用する Elkhart LakeJasper Lake にも GNA が搭載されているものの、両者で世代が異なり、
Elkhart LakeIce Lake 等と同じ GNA Gen1 を搭載するのに対し、Jasper LakeTiger Lake と同じ GNA Gen2 を搭載する。
CPUアーキテクチャや GPU部等、共通点のある両者のプロセッサ間で、GNA の世代を異にした理由は不明。
GNA Gen2 で何が変わったかは GNA で扱える最大レイヤー数が増えたということくらいしか分からない。8

GNA は GPU とは違い、Core i3-8121U でも有効化されている。9

終わりに

Cannon LakeSkylake 系プロセッサから正統に拡張、強化が施され、メモリインターフェイスでは Ice Lake よりも先に LPDDR4 をサポートしていた。
Intel 10nmプロセス開発難航の影響を受け、歩留まり、動作クロックに恵まれなかったが、アーキテクチャは CPU/GPU 共に進んでいた。
Cannon Lake は確かに SkylakeIce Lake とを繋ぐプロセッサであったと言えるだろう。

余談

以前、Cannon Lake-H の名がベンチマーク結果から現れ、少し話題となったが、プラットフォーム名とコア/スレッド数しか分からず、調べても特に見つからなかったため、ここでは取り扱わなかった。

また、Coreboot に Coffee Lake RVP ボード関連のファイルが追加された時、Cannon Lake RVP 関連のファイル名と変数名をリネームし、他はコピーといった感じであった。10そのため、実際には Cannon Lake-H ではなく初期の Coffee Lake-H が動作していた可能性も否定できない。
半ば Cannon Lake-H が都市伝説とも思える中で惜しまれるのは、やはり情報の少なさである。

Intel は Cannon Lake に関する資料をまだ公開しておらず、ark.intel.com の Core i3-8121U ページの Technical Documentation には何も置かれていない。
Intel® Core™ i3-8121U Processor (4M Cache, up to 3.20 GHz) Product Specifications
いつか資料が公開され、Intel の方から再び Cannon Lake を語ってくれる日を期待している。

Update:
 2020/10/06 20:39 JST