سكايليك (بنية دقيقة)

سكاي ليك ^{[ 6 ] [ 7 ]} هو الاسم الرمزي الذي أطلقته إنتل على الجيل السادس من عائلة معالجات كور ، والتي تم إطلاقها في 5 أغسطس 2015 ^{[ 8 ]،} لتحل محل معماريتي هاسويل وبرودويل [ 9 ] ^{. سكاي ليك} عبارة عن إعادة تصميم للمعمارية الدقيقة باستخدام نفس تقنية التصنيع 14 نانومتر ^{[ 10 ]} المستخدمة في الجيل السابق، وتُعدّ بمثابة نقطة تحول في نموذج التصنيع والتصميم المتسلسل لشركة إنتل . ووفقًا لإنتل، فإن إعادة التصميم تُحسّن أداء وحدة المعالجة المركزية ووحدة معالجة الرسومات ، وتُقلّل من استهلاك الطاقة. تشترك معالجات سكاي ليك في معماريتها الدقيقة مع معالجات كابي ليك ، وكوفي ليك ، وويسكي ليك ، وكوميت ليك . 

يُعدّ Skylake آخر منصة من Intel تدعمها مايكروسوفت رسميًا إصدارات Windows الأقدم من Windows 10 ، ^{[ 11 ]} على الرغم من وجود تعديلات من قِبل المستخدمين المتحمسين تُعطّل فحص تحديثات Windows وتسمح لأنظمة Windows 8.1 والإصدارات الأقدم بمواصلة تلقّي تحديثات Windows على هذه المنصة والإصدارات الأحدث. ^{[ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]}

تُسوَّق بعض المعالجات المبنية على معمارية Skylake الدقيقة على أنها معالجات من الجيل السادس من Core. ^{[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]}

أعلنت شركة إنتل رسميًا نهاية عمر معالجات Skylake LGA 1151 (باستثناء i3-6100 و i5-6500 و Xeon E3 v5) وأوقفتها في 4 مارس 2019. ^{[ 18 ]}

تم تطوير معالجات سكاي ليك، كما هو الحال مع المعالجات السابقة مثل بانياس ، ودوثان ، وكونرو ، وساندي بريدج ، وآيفي بريدج ، بشكل أساسي من قبل شركة إنتل إسرائيل في مركز أبحاثها الهندسية في حيفا، إسرائيل . ^{[ 19 ]} كان التصميم النهائي في معظمه تطورًا لمعالجات هاسويل ، مع تحسينات طفيفة في الأداء وإضافة العديد من ميزات توفير الطاقة. ^{[ 20 ]} تمثلت إحدى الأولويات الرئيسية لتصميم سكاي ليك في تصميم بنية دقيقة لأجهزة ذات استهلاك طاقة منخفض يصل إلى 4.5 واط لتضمينها في أجهزة الكمبيوتر اللوحية والمحمولة ، بالإضافة إلى أجهزة الكمبيوتر المكتبية والخوادم ذات الطاقة العالية . ^{[ 21 ]}

في سبتمبر 2014، أعلنت إنتل عن بنية سكاي ليك الدقيقة في منتدى مطوري إنتل في سان فرانسيسكو ، وأن شحنات وحدات المعالجة المركزية سكاي ليك بكميات كبيرة مقررة في النصف الثاني من عام 2015. كما أُعلن عن توفر منصة تطوير سكاي ليك في الربع الأول من عام 2015. وخلال الإعلان، عرضت إنتل أيضًا جهازَي كمبيوتر بنماذج أولية لسكاي ليك، أحدهما مكتبي والآخر محمول: الأول كان نظام اختبار مكتبي يعمل بأحدث إصدار من برنامج 3DMark ، بينما كان الثاني حاسوبًا محمولًا كامل الوظائف، يشغل فيديو بدقة 4K . ^{[ 22 ]}

أُعلن عن دفعة أولية من معالجات Skylake (i5-6600K و i7-6700K) لتكون متاحة فورًا خلال معرض Gamescom في 5 أغسطس 2015، ^{[ 23 ]} بعد فترة وجيزة غير معتادة من إطلاق سلفها Broadwell، الذي عانى من تأخيرات في الإطلاق. ^{[ 24 ]} أقرت إنتل في عام 2014 بأن الانتقال من تقنية 22  نانومتر (Haswell) إلى 14  نانومتر (Broadwell) كان أصعب عملية تطوير واجهتها حتى ذلك الحين، مما أدى إلى تأجيل إطلاق Broadwell المخطط له لعدة أشهر؛ ^{[ 25 ]} ومع ذلك، عاد إنتاج 14  نانومتر إلى مساره الصحيح وبدأ الإنتاج الكامل اعتبارًا من الربع الثالث من عام 2014. ^{[ 26 ]} اعتقد مراقبو الصناعة في البداية أن المشكلات التي أثرت على Broadwell ستؤدي أيضًا إلى تأجيل Skylake إلى عام 2016، لكن إنتل تمكنت من تقديم موعد إطلاق Skylake وتقصير دورة إطلاق Broadwell بدلاً من ذلك. ^{[ 27 ] [ 28 ]} ونتيجة لذلك، كان عمر تصميم برودويل قصيرًا بشكل غير عادي. ^{[ 27 ]}

كانت شركة إنتل تدعم رسميًا كسر سرعة معالجات Skylake من طرازَي K و X فقط. إلا أنه اكتُشف لاحقًا إمكانية كسر سرعة معالجات أخرى غير K عن طريق تعديل قيمة تردد الساعة الأساسي، وهي عملية أصبحت ممكنة لأن تردد الساعة الأساسي يقتصر على وحدة المعالجة المركزية وذاكرة الوصول العشوائي ووحدة معالجة الرسومات المدمجة في معالجات Skylake. ومن خلال تحديثات البرامج الثابتة التجريبية لواجهة UEFI، سمحت بعض شركات تصنيع اللوحات الأم، مثل ASRock (التي روّجت لها بشكل بارز تحت اسم Sky OC)، بتعديل تردد الساعة الأساسي بهذه الطريقة. ^{[ 29 ] [ 30 ]}

عند رفع تردد تشغيل المعالجات غير المدعومة باستخدام تحديثات البرامج الثابتة UEFI هذه، تظهر عدة مشكلات:

• تم تعطيل حالات C، وبالتالي ستعمل وحدة المعالجة المركزية باستمرار بأعلى تردد وجهد لها
• تم تعطيل خاصية التعزيز التوربيني
• تم تعطيل الرسومات المدمجة
• أداء تعليمات AVX2 ضعيف، حيث أنه أبطأ بحوالي 4-5 مرات بسبب عدم إخراج النصف العلوي من وحدات التنفيذ وناقلات البيانات (128 بت) من وضع توفير الطاقة.
• قراءات درجة حرارة نواة المعالج غير صحيحة

تُعزى هذه المشكلات جزئياً إلى ضرورة تعطيل إدارة الطاقة للمعالج لكي يعمل رفع تردد التشغيل الأساسي. ^{[ 31 ]}

في فبراير 2016، أزال تحديثٌ لبرنامج ASRock الثابت هذه الميزة. وفي 9 فبراير 2016، أعلنت إنتل أنها لن تسمح بعد الآن برفع تردد تشغيل المعالجات غير K، وأنها أصدرت تحديثًا لبرنامج المعالج الدقيق يُزيل هذه الوظيفة. ^{[ 32 ] [ 33 ] [ 34 ]} وفي أبريل 2016، بدأت ASRock ببيع لوحات أم تسمح برفع تردد تشغيل المعالجات غير المدعومة باستخدام مولد ساعة خارجي. ^{[ 35 ] [ 36 ]}

في يناير 2016، أعلنت مايكروسوفت أنها ستنهي دعم نظامي التشغيل ويندوز 7 وويندوز 8.1 على معالجات سكاي ليك اعتبارًا من 17 يوليو 2017؛ وبعد هذا التاريخ، ستُصدر التحديثات الأكثر أهمية فقط لهذين النظامين لمستخدمي سكاي ليك، شريطة ألا تؤثر على موثوقية النظام على الأجهزة القديمة (حتى 31 يوليو 2019؛ ويتطلب التحديث الحرج لشهر أغسطس 2019 نظام ويندوز 10 على الأقل ). وسيكون ويندوز 10 هو نظام التشغيل الوحيد من مايكروسوفت المدعوم رسميًا على سكاي ليك وعلى معالجات إنتل اللاحقة، بدءًا من معالج كابي ليك، خليفة سكاي ليك . صرّح تيري مايرسون بأن مايكروسوفت اضطرت إلى استثمار مبالغ طائلة لضمان دعم سكاي ليك بشكل موثوق على الإصدارات القديمة من ويندوز، وأن الأجيال القادمة من المعالجات ستتطلب استثمارات إضافية. كما ذكرت مايكروسوفت أنه نظرًا لقدم النظام، سيكون من الصعب على تركيبات الأجهزة والبرامج الثابتة وبرامج تشغيل الأجهزة الأحدث العمل بشكل صحيح على ويندوز 7. ^{[ 37 ] [ 38 ]}

في 18 مارس 2016، واستجابةً للانتقادات الموجهة لهذه الخطوة، وخاصةً من عملاء المؤسسات، أعلنت مايكروسوفت عن تعديلات على سياسة الدعم، حيث غيّرت تاريخ انتهاء الدعم والتحديثات غير الحرجة إلى 17 يوليو 2018، وأكدت أن مستخدمي معالجات Skylake سيتلقون جميع تحديثات الأمان الحرجة لنظامي التشغيل Windows 7 و8.1 حتى نهاية فترة الدعم الممتد. ^{[ 39 ] [ 40 ]} وفي أغسطس 2016، أشارت مايكروسوفت إلى "شراكة قوية مع شركائنا من مصنعي المعدات الأصلية وشركة إنتل"، وأكدت أنها ستواصل تقديم الدعم الكامل لنظامي التشغيل Windows 7 و8.1 على معالجات Skylake حتى نهاية دورة حياتهما. ^{[ 41 ] [ 42 ]} بالإضافة إلى ذلك، تم إصدار تعديل من قِبل أحد المتحمسين، يعمل على تعطيل فحص تحديثات Windows ، مما يسمح باستمرار تحديث Windows 8.1 والإصدارات الأقدم على هذه المنصة والإصدارات الأحدث. ^{[ 43 ]}

ابتداءً من نواة لينكس 4.10، أصبح نظام إدارة الطاقة في معالجات Skylake للأجهزة المحمولة مدعومًا، مع استخدام معظم حالات الحزمة C. ويُفعّل لينكس 4.11 ضغط إطار المخزن المؤقت لشريحة الرسومات المدمجة افتراضيًا، مما يقلل من استهلاك الطاقة. ^{[ 44 ]}

يدعم نظام التشغيل OpenBSD 6.2 والإصدارات الأحدث معالج Skylake بشكل كامل، بما في ذلك الرسومات المُسرّعة . ^{[ 45 ]}

بالنسبة لنظام التشغيل Windows 11 ، تُدرج معالجات Skylake-X المتطورة فقط كمعالجات متوافقة رسميًا. ^{[ 46 ]} أما باقي معالجات Skylake فلا تحظى بدعم رسمي لأسباب أمنية. ^{[ 47 ]} ومع ذلك، لا يزال من الممكن الترقية يدويًا باستخدام صورة ISO (حيث لن يُعرض على مستخدمي Windows 10 الذين يستخدمون هذه المعالجات خيار الترقية إلى Windows 11 عبر Windows Update)، أو إجراء تثبيت نظيف طالما أن وحدة النظام الأساسي الموثوقة (TPM) 2.0 مُفعّلة في النظام، ^{[ 48 ]} ولكن يجب على المستخدم أن يُقرّ بأنه لن يكون مؤهلًا لتلقي التحديثات، وأن أي ضرر ناتج عن استخدام Windows 11 على جهاز غير مدعوم لا يغطيه ضمان الشركة المصنعة. ^{[ 49 ] [ 50 ]}

معظم تطبيقات البرامج الثابتة UEFI الخاصة بـ Skylake لم تعد تدعم Windows XP و Windows Server 2003 بسبب إصدار ACPI غير المتوافق ، حتى عند استخدام وضع التمهيد القديم.

على غرار سابقتها، برودويل ، تتوفر سكاي ليك بخمسة إصدارات، تُعرف باللاحقات S ( SKL-S )، وX ( SKL-X )، وH ( SKL-H )، وU ( SKL-U )، وY ( SKL-Y ). يحتوي الإصداران SKL-S وSKL-X على إصدارات K وX قابلة لزيادة سرعة المعالج مع مُضاعِفات غير مُقفلة . ^{[ 51 ]} تُصنّع الإصدارات H وU وY في عبوات مصفوفة الشبكة الكروية (BGA)، بينما تُصنّع الإصدارات S وX في عبوات مصفوفة الشبكة الأرضية (LGA) باستخدام مقبس جديد، LGA 1151 ( LGA 2066 لسكاي ليك X). ^{[ 52 ]} تُستخدم سكاي ليك مع شرائح إنتل من سلسلة 100 ، والمعروفة أيضًا باسم صن رايز بوينت . ^{[ 53 ]}

تشمل التغييرات الرئيسية بين معماريتي Haswell وSkylake إزالة منظم الجهد المتكامل بالكامل (FIVR) الذي تم تقديمه مع Haswell. ^{[ 54 ]} في الإصدارات التي ستستخدم وحدة تحكم منصة منفصلة (PCH)، يتم استبدال واجهة الوسائط المباشرة (DMI) 2.0 بواجهة DMI 3.0 ، مما يسمح بسرعات تصل إلى 8 جيجابت /ثانية. 

يدعم كل من الإصدارين U و Y من معالجات Skylake فتحة DIMM واحدة لكل قناة، بينما يدعم الإصداران H و S فتحتين DIMM لكل قناة. ^{[ 52 ]} تزامن إطلاق معالجات Skylake وفترة مبيعاتها مع التحول الجاري في سوق ذاكرة SDRAM ، حيث يتم استبدال ذاكرة DDR3 SDRAM تدريجيًا بذاكرة DDR4 SDRAM . وبدلًا من العمل حصريًا مع DDR4، تحافظ بنية Skylake الدقيقة على التوافق مع الإصدارات السابقة من خلال العمل مع كلا النوعين من الذاكرة. وبالتزامن مع دعم البنية الدقيقة لكلا معياري الذاكرة، تم الإعلان أيضًا عن نوع جديد من وحدات SO-DIMM قادر على حمل رقائق ذاكرة DDR3 أو DDR4، ويُسمى UniDIMM . ^{[ 55 ]}

تتميز معالجات Skylake القليلة من فئة P بوحدة معالجة رسومية مدمجة مُصغّرة (12 وحدة تنفيذ مُفعّلة بدلاً من 24 وحدة تنفيذ) مقارنةً بنظيراتها المباشرة؛ انظر الجدول أدناه. في المقابل، مع معالجات Ivy Bridge، استُخدمت اللاحقة P للإشارة إلى المعالجات التي تم تعطيل شريحة الفيديو المدمجة فيها بالكامل.

تشمل التحسينات الأخرى منفذ Thunderbolt 3.0 ، ومنفذ Serial ATA Express ، وبطاقة رسومات Iris Pro مع ميزة Direct3D بمستوى 12_1 ، وذاكرة تخزين مؤقتة من نوع eDRAM  من المستوى الرابع تصل سعتها إلى 128  ميجابايت في بعض الطرازات. ^{[ 56 ]} وتتخلى معالجات Skylake عن دعم منفذ VGA ، ^{[ 57 ]} مع دعمها لتوصيل ما يصل إلى ثلاثة شاشات عبر منافذ HDMI 1.4 أو DisplayPort 1.2 أو Embedded DisplayPort (eDP). ^{[ 58 ]} ولا يدعم منفذ HDMI 2.0 ( بدقة 4K بمعدل 60 هرتز) إلا اللوحات الأم المزودة بوحدة تحكم Thunderbolt Alpine Ridge من Intel. ^{[ 59 ]} 

تشمل تغييرات مجموعة تعليمات Skylake تقنيتي Intel MPX (ملحقات حماية الذاكرة) و Intel SGX (ملحقات حماية البرامج). كما تدعم إصدارات Xeon أيضًا تقنية Advanced Vector Extensions 3.2 (AVX-512F). ^{[ 4 ] [ 5 ]}

كان من المتوقع أن تستخدم أجهزة الكمبيوتر المحمولة المزودة بمعالجات Skylake تقنية لاسلكية تُسمى Rezence للشحن، وتقنيات لاسلكية أخرى للتواصل مع الأجهزة الطرفية. وقد وافقت العديد من شركات تصنيع أجهزة الكمبيوتر الكبرى على استخدام هذه التقنية في أجهزة الكمبيوتر المحمولة المزودة بمعالجات Skylake؛ إلا أنه لم يتم طرح أي جهاز كمبيوتر محمول مزود بهذه التقنية حتى عام 2019. ^{[ 60 ] [ 61 ]}

تدعم وحدة معالجة الرسومات المدمجة في معالج Skylake S معيار DirectX  12 Feature Level 12_1 على نظام Windows، ومعيار OpenGL  4.6 مع تحديث برنامج التشغيل لنظام Windows 10 ^{[ 62 ]} وعلى نظام Linux ^{[ 63 ]} ، بالإضافة إلى معيار OpenCL  3.0. ويشمل محرك الفيديو Quick Sync الآن دعمًا لترميز VP9 (فك التشفير المُسرّع بواسطة وحدة معالجة الرسومات فقط)، وترميز VP8، وترميز HEVC (ترميز/فك تشفير 8 بت مُسرّع بواسطة الأجهزة، وفك تشفير 10 بت مُسرّع بواسطة وحدة معالجة الرسومات)، كما يدعم دقة عرض تصل إلى 4096 × 2048. ^{[ 64 ] [ 65 ] [ 66 ]}

أصدرت شركة إنتل أيضًا معالجات Skylake المحمولة غير المقفلة (القادرة على كسر السرعة). ^{[ 67 ]}

على عكس الأجيال السابقة، لم يعد معالج Xeon E3 القائم على Skylake يعمل مع مجموعة شرائح سطح المكتب التي تدعم نفس المقبس، ويتطلب إما مجموعة شرائح C232 أو C236 للتشغيل.

ابتداءً من معالجات Skylake، قامت شركة Intel بإزالة وضع IDE لوحدات تحكم SATA و EHCI من شرائح منصة العميل الخاصة بها.

قد تتسبب الحلقات القصيرة التي تستخدم مجموعة محددة من التعليمات في سلوك غير متوقع للنظام على وحدات المعالجة المركزية المزودة بتقنية تعدد الخيوط المتزامنة . وقد تم إصدار تحديث للبرنامج الثابت لمعالجة هذه المشكلة. ^{[ 68 ] [ 69 ]}

يُعدّ معالج Skylake عرضةً لهجمات Spectre . ^{[ 70 ]} في الواقع، هو أكثر عرضةً من المعالجات الأخرى لأنه يستخدم التكهن بالتفرع غير المباشر ليس فقط على الفروع غير المباشرة ولكن أيضًا عندما يحدث نقص في سعة مكدس التنبؤ بالعودة.

ازداد زمن استجابة تعليمة القفل الدوراني بشكل ملحوظ (من 10 دورات معتادة إلى 141 دورة في معالجات Skylake)، مما قد يُسبب مشاكل في الأداء مع البرامج أو المكتبات القديمة التي تستخدم تعليمات الإيقاف المؤقت. ^{[ 71 ]} تُوثّق إنتل زيادة زمن الاستجابة كميزة تُحسّن كفاءة استهلاك الطاقة. ^{[ 72 ]}PAUSE

تُنتج معالجات Skylake في سبع عائلات رئيسية: Y و U و H و S و X و W و SP. تتوفر تكوينات متعددة داخل كل عائلة: ^{[ 52 ]}

• قائمة ببنى المعالجات الدقيقة من إنتل