Анализ современных наборов микросхем системных плат платформы Intel (стр. 4 из 8)

Intel Atom: новый процессор для мобильных интернет-устройств (MID)

Дитя Centrino появилось на свет: не так давно представив эту марку, на весеннем IDF в Шанхае (Китай) Intel анонсировала новый процессор. Первые линейки будут строиться на экономичном варианте Silverthorne, нацеливаясь на мобильные интернет-устройства (Mobile Internet Devices, MIDs). Intel предлагает пять разных версий чипа, от 800 МГц до 1,86 ГГц, с энергопотреблением от 0,6 до 2,4 Вт, от FSB400 до FSB533, с поддержкой многопоточности и по ценам от $45 до $160 (включая чипсет "Poulsbo", который теперь официально называется "System Controller Hub" или "SCH").

В целом, Intel утверждает, что процессор Atom обеспечит "наилучшие ощущения от Интернета в вашем кармане". Это утверждение подразумевает целевой рынок в виде портативных устройств-коммуникаторов с 5" дисплеем, которые поддерживают функции навигации, выхода в Интернет, воспроизведения видео и даже игр. Intel убеждена, что Silverthorne будет лидировать в этом сегменте по производительности, да и процессор совместим с x86. По сути, инструкции процессора, а также многие технические функции идентичны мобильной версии Core 2 Duo на ядре Merom.

На IDF, по информации Intel, будет представлено от 25 до 30 разных MID (мобильных интернет-устройств). Десять из них появятся на американском рынке во второй половине этого года. Одно устройство будет поддерживает связь WiMax.

Провал UMPC можно считать основной причиной, почему Intel представила новую платформу MID, которая, если пристально её рассмотреть, на самом деле является тем, чем обещала стать платформа UMPC или Origami (так называет её Microsoft). Портативный карманный компьютер, который можно брать повсюду с собой. UMPC сегодня работают на процессорах Intel A100/A110 (ядро Stealey), представляющих собой реанимированный процессор Pentium M на 90-нм ядре Dothan. Сравнение с A100/A110 делать можно, и хотя процессоры интересные, два чипа не связаны друг с другом. Фактически, если какая-то связь и есть, то она идёт к временам процессора Timna, который разрабатывался в конце 1990-х годов как преемник Celeron. Представители Intel сообщили нам, что некоторые идеи Silverthorne были почерпнуты из Timna, но компания отказалась сообщить, какие именно это идеи, и подчеркнула, что перенесённые "идеи" несущественны. Наиболее точное происхождение Atom можно описать как разработку "с нуля". Инженеры Intel пояснили нам, что проще разрабатывать дизайн CPU именно "с нуля", чтобы достичь цели - энергопотребления 2 Вт, чем перерабатывать существующие архитектуры. В общем, если верить Intel, Atom начался с дизайна, который был максимально освобождён от всего, с минимальным набором функций, которые обеспечивают совместимость с набором инструкций. Вместо изменения или доработки существующих продуктов Intel создавала Atom функцию за функцией, с учётом основной цели - избежать "прожорливых" конструкций. Вряд ли в современных условиях можно получить подобный дизайн другими способами. Удалось получить технические детали Silverthorne за некоторое время до официального объявления, и признаем, что дизайн у процессора впечатляющий. Размер и набор функций процессора Atom действительно поражают. Atom производится по 45-нм техпроцессу. Intel смогла уместить 47 212 207 транзисторов на кристалле площадью 25 мм² (размеры упаковки составляют 13 x 14 x 1,6 мм). Чтобы оценить размеры, можно привести такой пример: один транзистор процессора в 44 раза меньше, чем средняя бактерия. 28% транзисторов используются в ядре процессора, а кэш L2 (часть "Uncore") использует ещё 22%. Остальные части Uncore распределены следующим образом: 9% на BIU, 35% на IO FSB и 6% на PCL и Fuse. Intel выпустит две разных версии Atom. В будущем нас ждёт появление двуядерного и 64-битного Diamondville, а пока объявлен 32-битный процессор Silverthorne в пяти вариантах.

- Atom Z500, 800 МГц, 512 кбайт кэша L2, FSB400, 0,65-Вт TDP;

- Atom Z510, 1,1 ГГц, 512 кбайт L2, FSB400, 2 Вт;

- Atom Z520, 1,33 ГГц, 512 кбайт L2, FSB533, Hyper-Threading, 2 Вт;

- Atom Z530, 1,60 ГГц, 512 кбайт, FSB533, Hyper-Threading, 2 Вт;

- Atom Z540, 1,86 ГГц, 512 кбайт, FSB533, Hyper-Threading, 2,4 Вт.

Поскольку процессоры совместимы с Core 2 Duo (Merom), у них очень похожий набор функций, который включает поддержку VT (виртуализация), бита запрета выполнения, набор инструкций SSE3.

Ядро Silverthorne использует конвейер с 16 ступенями, который включает три фазы работы с инструкциями: три ступени на декодирование инструкций, две на распределение инструкций, и три на доступ к кэшу данных. Ступени выборки и декодирования поддерживаются кэшем инструкций на 32 кбайт (pre-decode extension, 128-entry branch trace buffer, return stack buffers 2-deep/fetch, 8-deep/decode). Конвейер может планировать 16 входов на поток; за такт можно забирать две операции с любого потока. Что касается производительности, то ключевым компонентом Silverthorne/Diamondville является поддержка макроопераций, которая ускоряет обработку инструкций. Переход на слияние микроопераций в макрооперации, по утверждениям компании, позволил увеличить эффективность декодирования и планирования выполнения. У макроопераций есть недостатки при неправильном предсказании ветвления (более длинный путь), но это вполне приемлемо, учитывая прирост производительности. Весьма удивительной функцией можно признать появление "Hyper-Threading" (HT) или "Simultaneous Multithreading" (SMT), что является новым официальным названием технологии. Три топовых модели Silverthorne будут поддерживать SMT (1,33 ГГц, 1,6 ГГц, 1,86 ГГц), то есть процессор даст одно физическое ядро и ещё одно виртуальное ядро. Будущие двуядерные процессоры Diamondville начнут поддерживать одновременно четыре потока. Поначалу могут возникнуть сомнения: зачем нужна поддержка двух потоков, ведь на процессоре не будут запускать Photoshop или программы монтажа видео, но, по словам Intel, SMT является ненакладным и очень эффективным способом повысить соотношение производительности CPU на ватт. SMT также позволяет процессору хорошо масштабироваться для обеспечения более высокой производительности. Пока у нас нет информации, насколько хорошо будет масштабироваться Silverthorne. Intel утверждает, что жизненный путь нового CPU составляет не меньше пяти-шести лет, и со временем в процессор будут внесены новые улучшения. Когда напрямую спросили, с какой максимальной тактовой частотой способен справиться процессор, ответили, что "кристалл способен работать на высоких частотах". Далее рассмотрим тест процессора Atom:

Материнская плата mini-ITX Gigabyte GA-GC230D, оснащённая 1,6-ГГц процессором Intel N230 Atom. Система поддерживает технологию "Hyper-Threading" и состоит из мостов 945G/ICH7. Крупный радиатор, накрытый вентилятором, охлаждает только чипсет. Частота FSB процессора составляет 533 МГц, он использует 512 кбайт кэша L2. Для сравнения производительности Atom, предваряя полноценное тестирование, взяли процессор начального уровня Intel Pentium E2160. Снизили частоту E2160 с 1,80 до 1,60 ГГц (такая же, как у Atom) и протестировали его на схожей материнской плате: на чипсете i945G, с южным мостом ICH7 и 1 Гбайт памяти DDR2. Процессор начального уровня Pentium E2160 намного производительнее и мощнее, даже с 1 Мбайт кэша L2 и медленной FSB. Только в тесте Cinebench (больше - лучше), одноядерному процессору Atom помогла технология "Hyper-Threading": в отличие от однопоточных тестов на каждом CPU, тест с двумя потоками выполняется в 1,53x быстрее на Atom и в 1,86x быстрее на двуядерном Pentium E2160.

Сравнение производительности:

Atom N230	Pentium E2160	Преимущество E2160
ЗDMark 06 (CPU Test)	492	1557	3,2 x
PCMark05 (CPU Test)	1495	4078	2,7 x
Cinebench R10 (1 поток)	551	1552	2,8 x
Cinebench R10 (2 потока)	843	2881	3,4 x
Sandra ALU	4050	14478	3,6 x
Sandra FPU	3362	10176	3.0 x
Sandra SSE2	20152	47826	2,4 x
Sandra SSSE3	29782	87891	3,0 x

Разница в энергопотреблении 19 Вт между двумя тестовыми платформами. Впрочем, по всей видимости, частоты процессора не менялись, и неизвестно, какими они будут на настоящей мобильной платформе, да и графическое ядро чипсета i945G GMA 950 работало на частоте 400 МГц. В версиях, которые будут использоваться в ноутбуках, GMA наверняка будет работать на меньших частотах, что снизит энергопотребление платформы. Полная платформа Atom (материнская плата i945 + 1 Гбайт DDR2-667 + HDD Raptor 74 Гбайт) потребляла 59 Вт, а та же платформа на Pentium E - 78 Вт. Atom - относительно медленный процессор, не способный конкурировать с Core 2 Duo.

Intel Core2 Extreme QX9770.

Спецификации QX9770 на 3,20 ГГц немного изменились по сравнению с QX9650 на 3,00 ГГц. Например, напряжение ядра чуть выросло с 1,2500 до 1,2875 В. В принципе, в этом нет ничего необычного, поскольку у техпроцесса есть флуктуации. Нормальное явление для любой линейки процессоров.