Intel Cache Aware Scheduling: así es la pieza clave que determinará cómo rendirá Nova Lake-S en SteamOS y Windows

Durante años, el rendimiento en CPU se ha explicado casi siempre desde la óptica de los núcleos, las frecuencias y el IPC. Sin embargo, la realidad del hardware moderno ha cambiado, y la caché se ha convertido en uno de los factores más determinantes, y si no, que se lo pregunten a AMD. En este contexto, Intel ha lanzado una presentación desde Japón una nueva propuesta llamada Cache Aware Scheduling, una tecnología que no introduce nuevo silicio como tal, pero sí cambia por completo la forma en la que el Sistema Operativo decide dónde ejecutar cada hilo. Y lo hace pensando, claramente, en lo que está por venir con arquitecturas como Nova Lake, su bLLC y sus dos Base Tile.

La presentación tuvo lugar en la Linux Plumbers Conference de Tokio, y no es casual. Intel no estaba anunciando un producto, sino un problema estructural y una solución a nivel de Sistema Operativo. El punto de partida es sencillo de entender, pero difícil de resolver: cuando un proceso reparte sus hilos entre distintos dominios de caché, el coste de acceso cruzado a la LLC (caché de último nivel, es decir, la L3 actual) se dispara, se pierden datos “calientes” y el rendimiento se vuelve irregular, especialmente en cargas sensibles a latencia.

Intel muestra en una presentación su Cache Aware Scheduling: la solución a la localización en caché de los datos, justo antes de que aterrice su bLLC

Y es cierto que Nova Lake será presentado a finales del año que viene, pero es que el tiempo corre y hay mucho en juego. Por ello, aunque lo que vamos a ver se enfoca para Linux y posiblemente para una versión directa en SteamOS del futuro, Microsoft tiene que tomar nota para implementar algo similar en Windows, como ya pasó con Thread Director en su día. Y no, no son lo mismo, ni buscan lo mismo, de ahí todo lo que han mostrado.

Cache Aware Scheduling nace precisamente para atacar el problema del coste del acceso cruzado a la caché L3. La idea es que el scheduler deje de mirar solo el balance de carga y empiece a tener en cuenta la localidad de los datos.

En la práctica, el algoritmo identifica cuál es el dominio de LLC preferente para un proceso, detecta dónde se concentra la carga y migra los hilos de forma dirigida para que permanezcan dentro del mismo dominio de caché siempre que sea posible. No se trata de fijar afinidades rígidas, eso sería estúpido por parte de Intel, sino de tomar decisiones dinámicas basadas en el uso real de caché y memoria.

Intel mostró datos muy concretos en la presentación de esta Cache Aware Scheduling. En pruebas internas sobre Xeon con múltiples dominios de LLC (2 sockets con CPU de 60 Cores) se observaron mejoras de hasta un 30% en hackbench por pipeline, un 15% en hackbench por sockets y alrededor de un 26% en cargas criptográficas. En benchmarks de latencia como schbench, las mejoras oscilaron entre un 7% y un 35% en los percentiles más críticos. Sobra decir que la diferencia de rendimiento, sin cambiar de CPU, es proporcional a una arquitectura superior más avanzada, lo que viene siendo un “step up”.

AMD también se beneficiará de esto, pero el verdadero objetivo de Intel es Nova Lake-S

Que Intel haya presentado esto primero para Linux tampoco es casual. Linux permite modificar el scheduler, experimentar, medir y afinar políticas de planificación de forma abierta. Además, es el único Sistema Operativo generalista que hoy expone de forma explícita los dominios de caché al planificador. Cache Aware Scheduling es, en ese sentido, una evolución natural del kernel para adaptarse a CPU cada vez más complejas.

De hecho, es tan importante esta nueva tecnología, que las CPU de AMD se ven también beneficiadas, y los primeros datos así lo afirman, con incrementos de una cifra, así que, visto lo visto, desde los EPYC y Xeon, pasando por Ryzen y Core, todos verán mejora en mayor o menor medida, pero claro, el año que viene las cosas se ponen tensas.

Y aquí es donde aparece Nova Lake-S, ya que esta arquitectura introduce Base Tile múltiples, dos para ser concretos según las filtraciones que vimos, y una bLLC vertical de gran tamaño similar en concepto a la 3D V-Cache 2.0 de AMD y TSMC, o mejor, que todavía está por ver. Aunque la caché esté apilada en 3D, el acceso no es homogéneo cuando existen dos Base Tile.

Intel tiene que trabajar con Microsoft mano a mano para lograr que Windows implemente su propia versión de Cache Aware Scheduling, y no será fácil

Cada uno de los Base Tile define un dominio de acceso preferente, y mover hilos entre ellos tiene un coste real. Cache Aware Scheduling encaja como un guante en este escenario, porque permite mantener los hilos de un juego o de un proceso dentro del mismo Base Tile y preservar la localidad de datos que la bLLC pretende ofrecer.

El problema es que Windows no tiene hoy un scheduler consciente de caché e Intel Thread Director solo decide qué núcleo usar y cuándo, pero no dónde ejecutar un hilo en función de su caché. Con Nova Lake-S, especialmente en los modelos con dos Base Tile, eso significa que el hardware pone el potencial, pero el Sistema Operativo (Windows) puede diluirlo con migraciones innecesarias.

El resultado no es una caída de FPS medios, sino frametimes más irregulares, stutter ocasional y multitarea menos predecible. Y claro, eso es un problemón en la actualidad para Intel, que tendría la parte del hardware controlada, pero la del software sería un déficit que tiene que eliminar.

Por eso, la presentación de Cache Aware Scheduling no es solo una mejora para Linux, sino un aviso. Si Microsoft e Intel quieren que Nova Lake-S y los futuros Core Ultra 400S escalen de verdad en gaming y cargas mixtas bajo Windows, tendrán que mover ficha. No basta con más caché ni con más núcleos, porque el scheduler tiene que entender dónde viven los datos para mejorar el rendimiento, reducir la latencia general y ahorrar energía.

Por lo que, a partir de ahora, la eficiencia ya no depende solo del silicio, sino de quién y cómo se decide dónde se ejecuta cada hilo. Es la lucha contrarreloj que tiene a partir de ahora Intel para con Windows, visto que en Linux las cosas están totalmente enfocadas y van viento en popa, y por ende, también para SteamOS.

Si Microsoft no hace un buen trabajo ahí, si Windows 11 es un lastre o el driver de Intel presenta problemas con el scheduler del SO, la mejora de rendimiento de la bLLC de Nova Lake-S puede diluirse como un azucarillo en un café con leche. Quedan menos de 11 meses, habrá más noticias sobre esta tecnología y allí estaremos para contados las novedades.