Средства мобильной жизни

Евгений Рудометов

authors@rudometov.com

На прошедшем в Сан-Франциско Форуме разработчиков IDFFall 2006 значительное внимание было уделено перспективным мобильным устройствам и технологиям

В настоящее время компьютеры везде. Трудно назвать область деятельности, где они не используются. Но так было не всегда. Сегодня многим трудно представить себе ситуацию, когда такая техника была редкостью. Для выполнения необходимых вычислений ученым и инженерам приходилось записываться в очередь. Многих из толпы страждущих менеджеры заманивали в штат своих компаний, обещая вместо высоких заработков облегченный доступ к терминалам, соединенным с очередным «капризным», вычислительным чудо-монстром, оперирующим со скоростью десятков тысяч операций в секунду. И было это совсем недавно – всего каких-то три десятка лет назад.

Появление персональных компьютеров (ПК) нарушило данный порядок. Сначала тысячи, потом  миллионы, а сегодня уже сотни миллионов пользователей получили практически свободный доступ к компьютерам. Работа и досуг, электронная связь и Интернет – все связано с «умными» компьютерами.

Однако настольные компьютеры – самый распространенный в настоящее время класс удобен не всегда. Привязанные к электрическим розеткам и проводным сетям связи они позволяют  наслаждаться достижениями научно-технического прогресса только пользователям, находящимся рядом. А в отпуске? Или как быть тем, кто по роду своей деятельности много времени проводит вне офиса и дома? Сегодня и они не останутся без необходимых им компьютеров, поскольку имеются компактные устройства с автономными источниками питания.

Достоинства мобильных устройств оценили уже десятки миллионов пользователей. Этот сектор стремительно развивается, о чем в очередной раз продемонстрировали материалы IDF Fall 2006 (IDF — Intel Developer Forum). Проведенный в Сан-Франциско Форум не только подтвердил опережающие темпы продаж мобильных компьютеров (рис. 1), но и наметил пути их эволюции на ближайшие несколько лет.

Рис. 1. Динамика роста продаж ноутбуков

Функциональные возможности ноутбуков быстро возрастаю. В первую очередь это обеспечено благодаря развитию полупроводниковых технологий и микроархитектуры процессорных ядер. Появление двуядерных моделей центральных процессоров позволило значительно увеличить скорость обработки информации и понизить энергопотребление. Рост частоты перестал быть основной целью эволюции чипов. Вместо этого критерием стала производительность на ватт затраченной энергии. Это потребовало не только переработки микроархитектуры внутренних структур основных микросхем, но и внесения соответствующих изменений в архитектуру платформ ноутбуков, реализующих технологию Centrino.

Как известно, первое поколение появилось в 2003 году. Здесь следует напомнить, что бренд Centrino допустимо было ставить только на те изделия, в которых были установлены процессор Intel PentiumM (ядро Banias), чипсет линейки i855 и модуль беспроводной передачи данных Wi-Fi. Первая платформа носила наименование Carmel. В 2004 году появился новый вариант процессора, основой которого стало ядро Dothan, являющееся модификацией Banias. Новое ядро было создано по технологии 90 нм. В результате появления нового процессора платформа Carmel получила дальнейшее развитие. Однако она не могла обеспечить реализацию всех его достоинств.

В 2005 году была разработана платформа Sonoma, основой которой стал мобильный вариант чипсета i915. Из других особенностей необходимо отметить поддержку шины 533/400 МГц, оперативной памяти DDR2-533, интегрированную графику GMA900, нового варианта модуля Wi-Fi. Это решение стало вторым поколением технологии Centrino.

Третье поколение появилось в начале 2006 года после появления нового процессора, построенного на основе принципиально нового ядра. Разработка получила наименование Yonah, а двуядерный процессор — IntelCore Duo. Был выпущен и одноядерный вариант — Intel Core Solo. Платформа, построенная на основе мобильного чипсета i945 со встроенной графикой GMA950, получила наименование Napa. Она сохранила все достоинства предыдущей разработки. Из новых параметров следует отметить повышение частоты процессорной шины и памяти до 667 МГц. Сравнительно быстро появился еще более совершенный процессор — IntelCore 2 Duo, построенный на ядре Merom, который обладает не только большей производительностью и энергоэкономичностью, но и поддерживает 64-разрядные вычисления. Платформа Napa осталась неизменной и сохранила бренд Centrino.

В 2007 году увидит свет мобильная платформа Santa Rosa, которая реализует следующее поколение Centrino (рис. 2).

Рис. 2. Следующее поколение Centrino

В данной платформе будет применяться мобильный вариант двухъядерного  IntelCore 2 Duo (Merom), поддержанный соответствующим мобильным чипсетом линейки i965, ранее известным как Crestline. Частота процессорной шины получит новое значение — 800 МГц. Значительной модернизации подвергнется модуль беспроводной связи. Новый модуль, ранее известный под наименованием Kedron, будет поддерживать спецификацию IEEE802.11n, что в пять раз быстрее IEEE802.11g — около 300 Мбит/с. Еще одним важным нововведением является специальный модуль, основу которой составляет флэш-память NAND объемом 1 Гбайт. В новой платформе будут использоваться новые разработки в области безопасности и управления, а также следующее поколение встроенной графики. Указанные средства призваны увеличить производительность при низком энергопотреблении и существенно расширить функциональные возможности ноутбука. Часто используемая информация должна храниться в модуле флэш-памяти, что уменьшит время загрузки программ и данных и сократит число обращений к накопителю на жестких магнитных дисках (технология Robson). Данная технология вместе с аппаратно-программными средствами процессора значительно сократит энергопотребление. По оценке специалистов Intel экономия энергии от внедрения технологии Robson составит 400 мВт.

Еще одним резервом служит жидкокристаллический (ЖК) дисплей, потребляющий до 35% энергии. Внедрение энергосберегающих соответствующих технологий позволяет увеличить время автономной работы. Одна из них — технология Display Power Saving (DPST), регулирующая работу подсветки ЖК-матрицы без видимой потери качества. Еще одна технология, получившая наименование Dinamic Display Power Optimization (D2PO), направлена на уменьшение энергопотребления. Принцип ее работы основан на анализе типа изображения. В случае если запущено активное приложение, например игра, то частота смены кадров составит 60 Гц. Если же работа осуществляется со статичным изображением, то  произойдет переход на чересстрочное формирование изображения, то есть сначала идут четные строки, затем нечетные, как в телевизоре. Благодаря этой технологии в среднем экономится еще 400 мВт.

Кроме этого, соответствующим изменением подвергнется подсистема питания — Mobile Power System и управление дисковой подсистемы с помощью Intel Matrix Storage Manager.

Все эти разработки направлены на экономию энергии и позволяют не только улучшить тепловые режимы компактных мобильных систем, но и существенно повысить время работы от автономного питания — до 60 минут (рис. 3).

Рис. 3. Технологии, обеспечивающие повышение времени автономной работы

Оценивая достоинства описанных нововведений, реализованных в платформе Santa Rosa, необходимо отметить, что на IDF уже были продемонстрированы прототипы ноутбуков. Их массовый выход запланирован через несколько месяцев. Как ожидается, новая разработка  совершит прорыв в производительности и автономности работы мобильных компьютеров.

К слову сказать, время автономной работы становится чрезвычайно важным параметром среди мобильных устройств, к которым относятся компьютеры UMPC, представляющие собой сверхкомпактные компьютеры. Они по весу и габаритам занимают промежуточное положение между ноутбуками и КПК. Их архитектура предусматривает использование ULV-моделей  процессоров Intel Pentium M/Celeron M, что обеспечивает программную совместимость с традиционными компьютерами. Однако первые варианты UPMC не обеспечивали приемлемых уровней цены и времени автономной работы. Улучшить данные показатели позволит процессор с кодовым именем Steeley, который будет выпущен уже в следующем году. Его энергопотребление по сравнению c существующим Intel Pentium M ULV будет снижено в два раза, а в 2008 году — в десять раз.

Как предполагается, в дальнейшем степень интеграции процессора будет повышена за счет интегрирования элементов, которые в настоящее время выполнены отдельно. Это позволит снизить цены моделей UMPC до уровня $500-700 уже в 2008 году. Остается добавить, что UMPC будут иметь в своем составе разнообразные средства беспроводной передачи данных, что вместе с низкой ценой позволит данным устройствам потеснить High End КПК. В дальнейшем же многоядерные структуры появятся и в этом виде компьютеров. Что же касается устройств Low End, то для этого сектора также со временем будут созданы соответствующие недорогие модели. Они будут отличаться от своих старших прототипов меньшим набором элементов и функциональных возможностей.

В настоящее же время на роль компьютера начального уровня может претендовать устройство, созданное для целей образования, как альтернатива известному проекту OLPC (One Laptop Per Child, «Каждому ребенку по ноутбуку»). Прототип устройства от Intel получил наименование Classmate PC (фото 4).

Фото 4. Прототип Classmate PC

Основой архитектуры являются процессор Intel Celeron M и чипсет 915GMS, память представлена модулями 256 Мбайт DDR2 и 1 Гбайт флэш-модулем (вместо HDD), ЖК-дисплей с разрешением 800х480, аккумулятор — литий-ионный, операционная система — сокращенная версия Windows, ориентировочная цена — $400. Данный проект, в отличие от конкурирующих изделий, считается завершенным. Массовое производство планируется развернуть в начале 2007 г. В дальнейшем не исключено снижение цены и/или расширение функциональных возможностей благодаря развитию технологий и новым разработкам.

Вот небольшой анализ нескольких разработок, продемонстрированных на IDF Fall 2006. В дальнейшем мы продолжим эту тему в следующих статьях.