Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 6 
  

Необходимо отметить, что, уделяя большое внимание сфере развлечений, компания Intel не забывает и о традиционных своих направлениях.

Строго говоря, ее продукцию можно было увидеть на многих стендах. Там были представлены разнообразные серверы, настольные и мобильные компьютеры, материнские платы с чипсетами Intel, накопители SSD, специализированные компьютеры, связное оборудование и т. д.

Популяризируя достижения своей компании в сфере IT, специалисты Intel проводили многочисленные мероприятия, выступали с докладами, давали интервью, анонсировали новинки.

Так, например, в ходе Cebit 2011 был официально анонсирован новый энергоэффективный процессор Intel Atom N570 (1,66 ГГц, два ядра, 1 Мбайт кэш-памяти второго уровня,  45-нм технология), ориентированный на мобильные компьютеры.

В данном, “атомном”, процессоре реализована технология Hyper-Threading, что предоставляет возможность двум его ядрам обрабатывать четыре вычислительных потока.

В состав этого процессора, кроме вычислительных ядер, входит интегрированная графика и контроллер памяти с поддержкой модулей оперативной памяти DDR3 667.

И, как принято уже сравнительно давно, новейшие мобильные компьютеры, созданные на основе данного процессора, уже представлены многими известными компаниями. К их числу относятся, например, Lenovo, ASUS, MSI и Samsung.

В качестве программной основы продемонстрированных изделий используется не только ставшая традиционной ОС  Microsoft Windows 7, но и сравнительно новая система MeeGo — совместная разработка компаний Intel и Nokia.

Описывая разработки Intel, нельзя обойти вниманием и ожидаемый производителями материнских плат и общественностью чипсет Intel Z68 Express. Данный чипсет, предоставляющий расширенные возможности оверклокинга (разгона), ориентирован на процессоры и материнские платы для энтузиастов. Соответствующие семплы плат были замечены на стендах ряда основных производителей этих компонентов.

В дополнение осталось упомянуть, что сегодня в нашу жизнь все увереннее проникает высококачественное видео и 3D-изображение. Устройства, реализующие данные возможности, как это было уже отмечено выше, были представлены многими фирмами.

Конечно, в популяризацию достижений в данных областях внесли свой вклад и специалисты компании Intel. Они активно развивают новейшие технологии, которые реализует в соответствующих аппаратно-программных средствах.

К слову сказать, к таким работам относятся, например, оригинальные методы обработки мультимедийной информации и беспроводные способы передачи изображений с настольных и мобильных компьютеров на стационарные дисплеи и TV-приемники.

Кроме того, большая работа ведется в сфере программного обеспечения. При этом, как оказалось, область интересов охватывает не только специальные инструменты, помогающие сторонним разработчикам реализовывать возможности изделий Intel, но и, например, перспективные направления, связанные с обработкой мультимедийной информации, включая 3D, и даже с виртуальной реальностью.

Часть новейших достижений была продемонстрирована в ходе доклада Мули Идена (Mooly Eden), вице-президента и генерального директора Intel PC Client Group (фото 12).

Фото 12.  Выступление Мули Идена

В заключение следует отметить, что в небольшой статье невозможно описать все достижения, представленные на Cebit 2011. Тема современных компьютерных чудес будет продолжена в последующих статьях.
    

>>    Часть 1 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 5 
  

В состав Light Peak входит микросхема контроллера и модуль, осуществляющий прямое и обратное преобразование оптического и электрического сигналов. В модуле используются специальные разъемы,  миниатюрные лазеры и фотоприемники.

Первоначально скорость обмена данными составит 10 Гбит/с. Чтобы оценить эту величину достаточно сказать, что передача полнометражного фильма в стандарте видео высокой четкости с одного устройства на другое займет менее 30 с.

Несмотря на высокие параметры, инженеры рассчитывают в течение ближайших 10 лет повысить скорость до 100 Гбит/с.

Оценивая достоинства данных разработок, остается добавить, что высокоскоростные интерфейсы найдут применение не только в стационарных, но и в мобильных компьютерах. Последние все больше становятся доминирующим классом компьютеров. Более того, начиная с конца 2008 года, они составляют доминирующий класс компьютеров, обогнав по продажам  своих настольных собратьев.

Форум показал, что в разработке современных решений для мобильных и ультрамобильных устройств достигнут значительный прогресс. Это продемонстрировали не только новые мобильные процессоры для ноутбуков, но и компоненты для сверкомпактных устройств, такие как Intel Atom. Так, уже в начале 2010 года состоится запуск платформы Moorestown, ориентированной на применение в составе легких карманных интернет-устройств (MID) и смартфонов. В отличие от нынешних процессоров Intel Atom первого поколения платформы Menlow, для чипов с архитектурой Moorestown характерно сверхнизкое энергопотребление: потребление энергии в режиме простоя снизилось в несколько десятков раз по сравнению с предшественниками.

Благодаря использованию улучшенных транзисторов, 45-нм техпроцессу и интегрированному контроллеру ввода/вывода, платформа Moorestown обладает производительностью, достаточной для работы с мультимедийными и интернет-приложениями.

В дальнейшем параметры возрастут еще больше после перевода микроархитектуры Intel Atom на техпроцесс 32 нм. Сменившая Menlow платформа Medfield станет еще компактнее, экономичнее и производительнее. Она станет основой широкого класса мобильных компьютеров — от смартфонов до интернет-планшетов и нетбуков. А высокая степень интеграции Medfield будет способствовать снижению цены устройств  (рис. 8).

Рис. 8. Платформы MID

Но это в будущем, хотя и очень близком. А пока на Форуме было представлено большое количество компактных и недорогих мобильных компьютеров, созданных на основе процессоров Intel Atom линейки Z500.

Улучшенные модели представили практически все известные производители мобильных устройств, которые реализовали в своих разработках самые перспективные технологии. Среди них можно отметить, например, Wi-Fi (802.11b/g и 802.11g/n) и WiMAX, Bluetooth 2.1, а также стремительно набирающим популярность технологиям, связанным с SSD.

В ряде моделей планируется реализовать технологию Intel Anti-Theft Technology, предназначенную уменьшить последствия от утери или кражи ноутбука. Попавший в чужие руки компьютер можно удаленно блокировать через сеть. Если же сеть не будет активна, сработает защита и ноутбук также будет блокирован.

Строго говоря, данная технология может защищать не только мобильные, но и стационарные компьютеры. Конкретная же реализация зависит от разработчиков и поставщиков ПК, вносящих в свои модели различные инновации, повышающие конкурентную привлекательность изделий.

К таким технологиям можно отнести, например, перспективную технологию охлаждения  Piezo Heatsink. Данная технология предназначена для охлаждения маломощных процессоров (до 20 Вт). Основой предложенной конструкции являтся пьезоэлектрический элемент, представляющий собой вибрирующую с высокой частотой пластину. Колебательные движения пластины создают воздушный поток, охлаждающий чип. К преимуществам такого решения над традиционными кулерами относится в пять раз меньшее энергопотребление, меньшая стоимость и уровень шума. Разработчики ориентируют Piezo Heatsink на мобильные системы.

В заключение следует отметить, что приведенными примерами не исчерпывается список новейших разработок, однако он позволяет оценить инновации, которые вскоре будут воплощены в готовые изделия.
    

>>    Часть 1  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 4 
  

Чипы Arrandale (таблица 1) получают два центральных вычислительных ядра, выполненных по 32 нм технологии, интегрированный контроллер памяти и встроенный графический контроллер, изготовленный с применением 45 нм техпроцесса.

Конструктивно процессоры Arrandale представляют собой многочиповую компоновку на единой подложке. Данные процессоры станут первыми x86-совместимыми мобильными процессорами с интегрированным видеоядром.

Как ожидается, максимальное значение рассеиваемой тепловой энергии (TDP) процессоров Arrandale составит 35 Вт. Здесь надо напомнить, что к традиционному теплообразованию вычислительного ядра необходимо еще прибавить теплообразование контроллера памяти и встроенных видеосредств.

Процессорный блок состоит из монолитного двухъядерного кристалла, выполненный по технологии 32 нм, и кэш-памяти объемом 4 Мбайт. Поддерживаются все свойственные 45-нм поколению процессоров технологии, включая двухпоточные задачи на ядро (развитие Hyper-Threading) и технология ускорения одного из ядер за счет отключения другого (Turbo Boost). Кроме этого компания Intel планирует расширить набор инструкций для ускорения операций шифрования.

Что касается графического ядра, оно будет выпущено по нормам 45 нм и размещено на одном кристалле с двухканальным контроллером памяти DDR3-1333 МГц. Снижение норм техпроцесса позволит поднять рабочую частоту видеопроцессора, а тесная интеграция обещает уменьшение латентности при обращении к графическому ядру, а также повышение пропускной способности шины графической памяти.

Конечно, можно уделять много внимания важнейшим комплектующим, однако ни один компьютер не обходится без внешних интерфейсов, от работы которых зависит эффективность всей системы. Именно поэтому инженеры большое внимание уделяют их совершенствованию, улучшая как традиционные средства, так и создавая новые.

Уже к традиционных интерфейсам относятся, например, USB. Несмотря на его популярность, уже сравнительно давно стало понятно, что стандарт USB 2.0 перестал удовлетворять возросшим требованиям высокопроизводительных систем. Отвечая на запросы рынка, конструкторы активно внедряют в свои разработки новый вариант стандарта USB — USB 3.0, десятикратно увеличивший скорость передачи информации.

Для поддержки новейших HDD, таких как 2 Тбайт Seagate Barracuda XT, используется интерфейс SATA 6 Гбит/сек. Соответствующие модели материнских плат уже выпустили ряд производителей, среди которых компания Gigabyte, представившая линейку плат GA-P55.

Не забыты и другие интерфейсы. Так, например, уже разработаны изделия с видеошиной PCI Express 3.0, продолжают развиваться многоканальные варианты Wi-Fi и WiMAX.

Но пожалуй самой интересной разработкой является новый интерфейс, названный Light Peak. В этой технологии высокоскоростной передачи данных используется оптический кабель. Как утверждается, технология будет готова к массовому производству в 2010 году. Предполагается, что она свяжет между собой ноутбуки, дисплеи высокой четкости, камеры, мультимедийные плееры, док-станции и накопители. Помимо высокой скорости, к достоинствам новой технологии относятся уменьшенные размеры разъемов, более тонкие, длинные и гибкие кабели, чем были доступны до сих пор (рис. 7).

Рис. 7. Чип Light Peak

Характеристики Light Peak приведены в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 6  
      

Евгений Рудометов 
 

В конце сентября 2009 года в Сан-Франциско прошел IDF (Intel Developer Forum) — Форум Intel для разработчиков и специалистов электроники.

Представленные на этом Форуме Intel новейшие изделия и технологии заложили основу многих направлений. Они будут долгое время оказывать большое влияние на развитие не только отраслей индустрии, связанных с компьютерами и электроникой, но, учитывая значение современных информационных технологий, и на всю экономику большинства стран мира. 

Значение различных научно-технических школ, семинаров, конференций и симпозиумов, оказывающих большое влияние на развитие современных перспективных технологий, трудно переоценить. Участвуя в их работе, специалисты получают возможность ознакомиться с новейшими достижениями и оперативно обменяться знаниями. В дальнейшем они информируют о результатах и перспективах широкие слои общественности, заинтересованные в использовании новейших достижений на работе и в быту, стимулируя развитие соответствующих отраслей промышленности.

К числу подобных мероприятий, представляющих большое общественное значение, относится Форум Intel (далее просто Форум). На заседаниях Форума крупнейшие специалисты отрасли обсудили проблемы, достижения и перспективные направления развития существующих и будущих технологий.

Несколько лет назад компания Intel представила концепцию регулярного обновления полупроводниковых технологий и процессорных микроархитектур. Эта концепция получила наименование Tick-Tock.

Данная концепция предусматривает переход на новые технологии по нечетным и новые микроархитектуры — по четным годам, то есть каждые два года.

При этом каждая микроархитектура перед запуском в массовое производство отрабатывается сначала на текущем, хорошо отлаженном технологическом процессе (техпроцессе), а потом уже новый техпроцесс отлаживается на зрелой, хорошо отлаженной, тщательно оттестированной микроархитектуре процессорных ядер (рис. 1).

Рис. 1. Концепция Tick-Tock

В соответствии с этой стратегией в 2008 году Intel представила первые процессоры Intel Core i7 микроархитектуры Nehalem, созданные на основе техпроцесса 45 нм.

Ключевыми для конструкторов и пользователей стали:

• 4 ядра (кодовое наименование Bloomfield),
• отдельные для каждого ядра 256 Кбайт кэш-памяти L2 и общая кэш-память третьего уровня объемом 8 Мбайт,
• три канала встроенного в процессор контроллера подсистемы основной памяти DDR3,
• поддержка технологий многопоточной обработки данных (Hyper-Threading),
• автоматическое увеличение рабочих частот активных ядер (динамический разгон), обеспечиваемого технологией Turbo Boost.

Ядра, реализующие все это, были заключены в корпус с 1366 контактами (LGA1366).

В дальнейшем на основе накопленного опыта данной разработки были выпущены модели Intel Core i7 и Intel Core i5 в конструктиве LGA1156 (кодовое название Lynnfield).

Отличительными характеристиками являются:

• встроенный в процессор контроллер двух каналов оперативной памяти,
• встроенный контроллер шины PCI Express, используемой в ПК для подключения графических карт.

Для поддержки данных процессоров выпущен специальный чипсет Intel P55, состоящий только из одной микросхемы. Данный чипсет стал основой целого ряда материнских плат для высокопроизводительных компьютеров.

В соответствии с планами реализации концепции Tick-Tock опыт, накопленный в ходе выпуска и реализации 45-нм процессоров архитектуры Nehalem, позволяет постепенно перейти  к следующему этапу, который характеризуюется еще более тонкой литографией.

О перспективах и объемах предстоящих работ свидетельсьтвует, например, то, что к настоящему времени уже поставлено более 200 млн. процессоров, выполненных с соблюдением норм 45-нм техпроцесса.

Нет оснований сомневаться в снижении темпов и при выпуске 32-нанометровых чипов, ставших основой процессора Westmere.

В следующей части  данной статьи приведены некоторые характеристики процессора Westmere.
    

>>    Часть 2  
      

Евгений Рудометов 
 

Микроархитектура NetBurst, пришедшая в 2000 году на смену микроархитектуре P6 (последние представители P6 – 0,18 мкм Coppermine, и финальный 0,13 нм Tualatin в 2001 году) уже стала историей, как, впрочем, и соответствующие модели процессоров, созданные на основе разных версий процессорных ядер.

В разное время микроархитектура NetBurst была представлена рядом разных дизайнов ядра: 
  -  Willamette (2000 год, 0,18 мкм, 0,13 мкм),
  -  Northwood (2002 год, 0,13 мкм),
  -  Prescott/Smithfield (2004 год, 90 нм),
  -  Cedar Mill/Presler (2006 год, 65 нм).

Четыре поколения дизайна ядра и шесть лет на одной микроархитектуре!

Такая политика привела к некоторому застою в развитии соответствующих технологий и не способствовали процветанию компании. Это обстоятельство признали высшие руководители Intel. В результате были внесены соответствующие коррективы в планы  компании.

В настоящее время конструкторы Intel придерживаются иной стратегии.

Согласно новым планам Intel предусмотрена смена микроархитектур и переход на новый техпроцесс каждые два года. Сегодня сложно сказать, удастся ли лидеру процессорной индустрии удерживать в течение длительного периода столь высокие темпы развития. В Intel такую стратегию выпуска продукции называет “tick-tock” (“тик-так”).

Каждый “тик” отражает новый этап развития полупроводниктехновых производственных технологий и усовершенствования в области микроархитектуры процессорных ядер.

Каждый “так” соответствует созданию новой микроархитектуры и выпуску на ее основе принципиально новых процессоров.

Остается отметить, что в результате реализации стратегии “tick-tock” каждый четный год компания Intel представляет новую архитектуру, а каждый нечетный — уменьшает ее до следующих норм техпроцесса. Это позволяет как развивать архитектуры процессоров, так и совершенствовать полупроводниковые процессы.

Как важный пример реализации данного подхода, можно рассматривать разработку процессоров с ядром Penryn. Это ядро создано по технологии 45 нм. Оно унаследовало  удачную   архитектуру Intel Core многократно проверенную в двух и четырехъядерных моделях процессоров Intel Core 2 Duo и Intel Core 2 Quad.

Процессоры с рабочим названием Penryn построены на базе усовершенствованной микроархитектуры Intel Core. Основным их отличием стал переход на 45-нм техпроцесс и некоторые архитектурные новшества, вследствие чего повысится энергоэффективность, расширится частотный потенциал, увеличится количество выполняемых команд за такт и прочее.

Семейство 45 нм чипов Penryn стало основой для 2-ядерных чипов Wolfdale и 4-ядерных чипов Yorkfield, проишедших на замену 65 нм процессорам Intel Core 2 Duo и Intel Core 2 Quad соответственно.

Соответственно, процессоры семейства Penryn легли в основу очередного поколения мобильной платформы Intel Centrino с кодовым названием Montevina. Эта платформа постепенно заменила в 2008 г. обе версии предыдущей разработки: Santa Rosa и Santa Rosa Refresh. 

Все это стало возможным благодаря технологическому процессу 45 нм, освоенному компанией Intel.

Благодаря этому техпроцессу четырехъядерные процессоры Penryn включают около 820 млн. транзисторов. Они размещены на двух кристаллах площадью 107 кв. мм. Для сравнения, четырехъядерные процессоры, выполненные по 65 нм техпроцессу и носящие кодовое наименомание Intel Kentsfield, имеют 582 млн. транзисторов, размещенные на площади кристаллов 143 кв. мм.

Здесь просматривается сохранение закона Мура, согласно которому по-прежнему с периодичностью примерно раз в два года удваивается количество транзисторов, снижается удельная цена изготовления одного транзистора, увеличивается производительность.

Рис. 1. Закон Мура

Некоторые подробности техпроцесса и микроархитектуры рассмотрены в следующей части данной статьи.
    

>>    Часть 2  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 5 
  

Результаты сравнительного тестирования двухъядерного Intel Core 2 Extreme X6800 и четырехъядерного Intel Core 2 Extreme QX6700 процессоров приведены в таблице 4 и на рис. 6.

Таблица 4. Результаты тестирования 2-х и 4-ядерных процессоров

Рис. 6. Результаты выполнения теста 3DMark06

Результаты тестирования показывают преимущество четырехядерного процессора Intel Core 2 Extreme QX6700 над двухъядерным Intel Core 2 Extreme X6800, созданном, кстати, по той же архитектуре Intel Core. Остается напомнить, что этот прототип не так давно в тестах легко обгонял своих двухъядерных предшественников Intel Pentium D, не говоря уже об одноядерных моделях, ставших историческими экспонатами эволюции процессоров.

Но и на приведенном четырехъядерном варианте прогресс не остановился, и в 2007 году линейка пополнилась четырехъядерными моделями Intel Core 2 Quad. В этой линейке место нашлось для разных представителей, отличающихся частотными показателями ядра и шины, размерами кэш-памяти второго уровня и, конечно, ценой. Объединял же их единый технологический процесс с масштабом литографии 65 нм.

Однако спустя сравнительно короткий период времени были представлены следующие модели четырех- и двухъядерных процессоров, созданных на основе улучшенной архитектуры Intel Core и выполненных по технологическому процессу 45 нм (таблица 5).

Таблица 5. Процессоры 45 нм

Новые представители процессорного семейства обладают повышенным ресурсом для наращивания частот для ядра и шины. Это позволяет создавать более производительные модели процессоров. При этом 45-нм чипы отличаются от своих предшественников высокой энергоэкономичностью, что открывает возможности для конструирования высокопроизводительных, но малошумных систем.

Что же касается областей применения многоядерных систем, то ими могут и традиционные офисные приложения, и задачи, связанные с глобальной сетью, и обработка аудио и видеоинформации, и, конечно, различные игры. Однако в наибольшей степени преимущества многоядерных процессоров проявляются при одновременном выполнении большого количества программ, а также приложений, специально спроектированных для многопоточного выполнения. К слову сказать, число таких приложений стремительно увеличивается.

В заключение следует отметить, что в соответствии с планами Intel на смену указанным моделям пришли многоядерные процессоры новой микроархитектуры ядра. 
    

>>    Часть 1