Rudometov.COM

Застой отменяется

Евгений Рудометов
authors@rudometov.com

В марте 2006 года в столице американской кремниевой долины в очередной открывается  традиционный IntelDeveloperForum (IDF) — крупнейший международный Форум разработчиков аппаратного и программного обеспечения изделий компьютерной отрасли

Быстрое развитие полупроводниковых и компьютерных технологий, осуществляемое в условиях международной интеграции, требует координации работы специалистов разных стран. Этому способствуют проводимые Форумы IDF, нацеленные на непосредственное общение разработчиков аппаратного и программного обеспечения с инженерами Intel и лидерами индустрии. Участие в работе данного Форума обеспечивает своевременный обмен знаниями и проведение дискуссий в области новейших полупроводниковых и компьютерных технологий.

Нынешнюю серию открывает IDF в Сан-Франциско (США, Калифорния), а продолжат сессии в других странах, включая Россию (Москва, апрель).

Оценивая значение Форума IDF, необходимо отметить, что на его сессиях были анонсированы многие выдающиеся технологии и изделия. Так, например, именно на IDF были впервые озвучены такие разработки, как мобильная версия процессора Intel Pentium II и процессор Intel Pentium MMX с низким энергопотреблением (1998), платформа процессора Intel Itanium и архитектура Intel XScale (2000), мобильные варианты процессоров Intel Pentium 4 (2001) и т.п. А еще были технологии Gigabit Ethernet, Intel Centrino, Wi-Fi и многочисленные анонсы элементов и архитектур. И это далеко не весь перечень революционных для своего времени разработок, ставших уже привычными до такой степени, что многие специалисты и не вспомнят время и место анонсов.

Перечисленные изделия и технологии стали важными вехами в истории развития компьютеров. Они оказали большое влияние на всю отрасль высоких технологий, развитие которой осуществляется в соответствии с известным Законом Мура.

Рис. 1. Эволюция полупроводниковых элементов в соответствии с законом Мура

Анализируя этапы эволюции необходимо отметить, что далеко не все анонсированные разработки  принимались отраслью безропотно. Достаточно вспомнить модули памяти Rambus и поддерживающие их чипсеты. Несмотря на авторитет и технологическую мощь корпорации Intel, данные разработки не обрели должной популярности. Они были постепенно свернуты и заменены конкурирующими решениями на основе DDR SDRAM.

Не оправдались и некоторые слишком оптимистичные прогнозы стремительного роста тактовых частот процессоров. Согласно этим прогнозам уже в ближайшие годы тактовая частота процессоров должна была бы превысить 10 ГГц, а менее чем через десяток лет — и все 30 ГГц. В дальнейшем же можно было бы рассчитывать и на большие значения. И все казалось ясным и прозрачным. Однако на этом пути преградой встали законы физики, действующие в области микромира, к которым благодаря масштабу литографии уже сегодня вплотную приблизились инженеры.

Развитие техпроцессов

Год внедрения	2004	2006	2008	2010	2012	2014	2016	2018
Техпроцесс, нм	90	65	45	32	22	16	11	8
Возможности техпроцесса, млрд. транзисторов	2	4	8	16	32	64	128	256

Согласно этим законам тепловыделение таких изделий стало бы чудовищным: плотность энергии превысила бы уровни мощного ядерного реактора.

Осознав неперспективность частотного метода наращивания вычислительной мощности процессоров, отрасль взяла новый курс на «повышение производительности на один ватт». На очередном Форуме IDF президент корпорации  рассказал о том, что Intel разрабатывает микроархитектуру нового поколения, оптимизированную с точки зрения энергопотребления. Продукция Intel с низким энергопотреблением позволит создать новую категорию многофункциональных устройств бытовой электроники.

Корпорация Intel представит новую микроархитектуру во второй половине 2006 года. Эта микроархитектура будет сочетать лучшие черты сегодняшних микроархитектур. В планируемую разработку также будут добавлены новые функциональные возможности, реализованные на основе многоядерности процессоров.

Рис. 2. Развитие микроархитектуры процессоров

Осенью 2005 года в ходе своего доклада на Форуме IDF Пол Отеллини впервые продемонстрировал собравшимся новые процессоры, носящие кодовые наименования Merom, Conroe и Woodcrest и предназначенные для ноутбуков, настольных систем и серверов соответственно. Эти процессоры разработаны для выпуска по самому передовому 65 нм техпроцессу Intel. Глава Intel также сообщил, что у корпорации имеется более 10 проектов четырехъядерных процессоров, а также процессоров с еще большим количеством ядер на одном кристалле. Отеллини также объявил, что грядущая продукция с низким энергопотреблением позволит создать новую категорию ультраэнергосберегающих устройств класса «Handtop ПК», которые будут обладать функциональными возможностями коммуникационных устройств и вычислительными возможностями ПК, при этом их потребляемая мощность будет менее одного ватта, а вес — менее 450 г.

Одним из перспективных изделий является новый процессор с кодовым наименованием Sossaman. Этот процессор, являющийся лишь одним из многих новых решений Intel со сниженным уровнем энергопотребления, ориентирован на использование в серверах, монтируемых в стойку, и серверах с высокой плотностью размещения компонентов.

Все возрастающая популярность ноутбуков среди бизнесменов и обычных потребителей объясняется большим количеством преимуществ, которые предоставляют мобильные ПК. Предварительно анонсированная на IDF, а недавно и продемонстрированная в десятках новых моделей ноутбуков мобильная платформа Intel следующего поколения с кодовым наименованием Napa начинает постепенно теснить платформу Sonoma, которая в 2005 году аналогичным образом сменила платформу Carmel. Новая платформа Napa должна помочь сократить потребление энергии и улучшить графические возможности, а также расширить возможности беспроводной связи. Но и для этой новейшей мобильной платформы уже объявлен преемник. Им станет платформа Santa Rosa, появление которой запланировано на 2007 год.

Эволюция мобильных платформ

Год выпуска	2003	2004	2005	2006		2007
Платформа	Carmel		Sonoma	Napa		Santa Rosa
Мобильные чипсеты	i855		i915	i945		-
Процессор	Banias	Dothan	Dothan	Yonah	Merom	-
Кол-во ядер	1	1	1	1 / 2	2	2 / 4
Тех. Процесс, нм	130	90	90	65	65	65

Как пример инновационной деятельности в области разработки мобильных технологий, на IDF осенью 2005 года были  раскрыты некоторые характеристики будущего многоядерного процессора для мобильных устройств под кодовым названием Merom, который должен появиться во второй половине 2006 года. В течение ближайших лет микроархитектура энергосберегающего многоядерного процессора Merom поможет в три раза повысить производительность из расчета на 1 ватт. Эта характеристика, по мнению специалистов Intel, является основным требованием для устройств ближайшего будущего.

Главным же условием претворения в жизнь новых способов использования технологий и обеспечения вычислительной мощности разработка платформ на базе многоядерных процессоров с новой  микроархитектурой Intel. Эта микроархитектура олицетворяет следующий этап эволюции технологий Intel, объединяя в себе лучшие характеристики архитектур Intel NetBurst и Intel Pentium M и дополняя их многими усовершенствованиями.

Рис 3. Развитие процессоров разных секторов рынка

Рис 4. Сэмплы семейства многоядерных процессоров

Чтобы обеспечить возможность создания более интеллектуальных платформ и помочь удовлетворять потребности людей, корпорация Intel планирует в будущем выпустить процессоры, включающие десятки и даже сотни вычислительных ядер с низким энергопотреблением. Каждый такой процессор будет поддерживать динамическое распределение задач по отдельным ядрам или их наборам. Это позволяет повысить уровень энергосбережения. Новая технология заключается в изменении электропитания ядра процессора, для которого с помощью специальных аппаратных средств в циклах простоя осуществляется быстрое сохранение информации и полное обесточивание. Это позволит не только экономить значительное количество электроэнергии, увеличить работу портативных систем, но и существенно снизить тепловую нагрузку на кристалл процессора и соответствующие системы охлаждения.

Кроме того, новые архитектурные решения обеспечивают динамическое перераспределение ресурсов памяти и пропускной способности сети между конкретными приложениями, такими как системы распознавания образов и звуков, модуль обеспечения безопасности сети, игры и модуль анализа команд пользователей. Все это позволит расширить возможности компьютерных систем и реализовать дополнительные функции.

 

Рис. 5. Из доклада Джастин Раттнера, старшего заслуженного исследователя корпорации Intel и руководителя подразделения Corporate Technology Group

Остается отметить, что многие объявленные нововведения уже готовы к внедрению. Так ряд компаний уже продемонстрировали новейшие решения в области  серверов,  настольных и мобильных систем, КПК, смартфонов, мобильных телефонов и т. п. Кстати, осенью 2005 года корпорация Intel приоткрыла свои планы в области создания новых компонентов платформ 2006 года для мобильных телефонов и беспроводных устройств следующего поколения. В их состав будут входить процессоры Intel XScale следующего поколения под кодовым названием Monahans. Это семейство позволит удовлетворить растущие потребности пользователей мобильных телефонов, смартфонов, КПК и устройств бытовой электроники. Ожидается, что процессор Monahans через несколько лет сможет обеспечивать пятикратное повышение производительности наряду с меньшим потреблением энергии по сравнению с предыдущими платформами Intel.

Что же касается автономных источников питания, то их перспективы не столь оптимистичны, хотя и здесь прогресс налицо. Несмотря на развитие топливных элементов на основе окисления метанола (метилового спирта), доминирующую роль продолжают играть перезаряжаемые батареи. На IDF 2005 инженеры Intel продемонстрировали аккумуляторы, обеспечивающие на 30% больше энергии по сравнению с традиционными аналогами. Прирост получен за счет большей плотности накопленной энергии и более глубокого разряда.

Перечисленные примеры доказывают отсутствие технологического застоя в отрасли, о котором так любят говорить многочисленные критики. Более того, налицо интенсивная работа большого количества ученых и инженеров, консолидирующей силой которых во многих случаях выступает корпорация Intel. В доказательство этого достаточно ознакомиться с материалами мартовского IDF в Сан-Франциско, где с ключевыми докладами традиционно выступят ведущие специалисты и высшие руководители Intel. Их выступления будут посвящены новой микроархитектуре, цифровым дому и предприятию, мобильности,  новейшим технологиям, открытиям и достижениям.

Но это уже темы будущих статей.  

До встречи на американском (в марте) и российском (в апреле) IDF.