Евгений Рудометов 
 

Рынок мобильных компьютеров продолжает свой стремительный рост, обгоняя и по темпам, а в течение нескольких лет  уже и по объему сектор настольных систем. Причем значительная часть мобильных вариантов приходится на смартфоны, чьи годовые продажи уже превысили уровень 700 млн.

Более того, как предсказывают многочисленные эксперты, уже в ближайшую пару лет этот показатель будет значительно перекрыт, т. к. продажи смартфонов составят более миллиарда штук. Это значительно больше, чем, например, совокупный объем выпуска и реализации настольных компьютеров и ноутбуков, включая нетбуки, ультрабуки и т. п.

Данное обстоятельство не прошло мимо внимания компании Intel, заинтересованной в расширении сферы своей деятельности и дальнейшем росте своего бизнеса. Как результат, реализуя свой многолетний опыт, накопленный в процессе выпуска энергоэффективных процессоров линейки Атом и реализованный в мобильных компьютерных устройствах, компания Intel в содружестве со своими многочисленными партнерами разработала и инициировала выпуск ряда моделей перспективных смартфонов.

Одна из таких моделей уже активно предлагается и на российском рынке компанией МегаФон, являющейся одним из крупнейших отечественных сотовых операторов. Эта компания совместно с Intel приняла участие в разработке и организации выпуска смартфона архитектуры x86.

Изделие получило наименование МегаФон SP-A20i. На рынке это изделие известно также и как МегаФон SP-A20i Mint, где Mint — производное от МегаФон и Intel.

Основой архитектуры указанного смартфона послужили энергоэффективная платформа Intel Medfield и популярная операционная система (ОС) Android.

Платформа Intel Medfield
      

Смартфон МегаФон SP-A20i работает на процессоре Intel Atom Z2460. Это процессор архитектуры x86 входит в состав платформы Intel Medfield. Он функционирует с частотой до 1,6 ГГц и обеспечивает двухпоточную обработку информации.

Здесь следует напомнить, что Medfield — это система на чипе (System-on-Chip, SoC). Она является следующей разработкой после Moorestown, которая по ряду субъективных и объективных причин не нашла широкого применения в массовых устройствах.

Все основные компоненты SoC Medfield (далее — Medfield) реализованы на едином полупроводниковом кристалле.

Необходимо отметить, что целесообразность разработки, выпуска и использования SoC обусловлена как удобством их использования, так и экономическими причинами.

Действительно, разработчикам мобильных устройств удобнее использовать небольшое количество чипов, цена которых имеет сравнительно небольшую цену. По крайней мере, она обычно существенно меньше совокупной стоимости компонентов, реализованных в виде отдельных микросхем. 

В состав Medfield, в частности, входят следующие компоненты:

• одноядерный процессор Intel Atom Z2460 (архитектура — x86, техпроцесс — Intel High-k 32 нм, объем кэш-памяти второго уровня — 512 Кбайт, поддержка технологии двухпоточной обработки Hyper-Threading, кодовое наименование — Saltwell),
• оперативная память LP-DDR2 объемом до 2 Гбайт,
• графический ускоритель PowerVR SGX540,
• программируемый сигнальный процессор,
• видеокодер и видеодекодер,
• контроллер дисплея,
• блок шифрования,
• аудиоконтроллер,
• интерфейсы ввода/­вывода и др.

Некоторые дополнительные подробности архитектуры платформы Medfield, ставшей основой смартфона МегаФон SP-A20i приведены  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 3 
  

В заключение остается еще раз напомнить, что продемонстрированный референсный смартфон, созданный на основе платфомы Medfield, создан на основе элементов с высокой энергоэффективностью, работа которых дополнена реализацией соответствующих технологий.

Благодаря им данное устройство характеризуется еще и сравнительно продолжительным временем автономной работы. Так, например, в режиме воспроизведения видео прототип может на одной зарядке батареи работать до 6 часов, а при использовании традиционных для смартфона функций, включая традиционную связь, 3G, Wi-Fi, Internet и т.п. заряда встроенной батареи хватает на несколько дней, в режиме ожидания — до 14 суток.

>>    Часть 1 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

А теперь кратко об основных параметрах референсного смартфона, созданного на основе платфомы Medfield, и о реализованных перспективных технологиях и функциональных возможностях данного устройства.

Объем встроенной оперативной памяти — 1 Гбайт LP-DDR2, флэш-памяти — 16 Гбайт. Имеется еще и слот microSD.

В качестве операционной системы используется Andriod, но могут применяться и ОС Meego, и Tizen, а также и соответствующие варианты Windows.

Важно, что в Medfield реализована поддержка перспективных для мобильных устройств технологий. Это нашло свое отражение и в функциональных возможностях платформы, а через нее — и в изделиях,созданных на основе данной платформы.

К достоинствам представленной платформы и референсного смартфона относятся поддержка встроенных средств видео, а также ряда перспективных технологий, включая, например, WiDi и NFC.

Продемонстрированный прототип смартфона на базе Medfield имеет 4-дюймовый экран типа Super TFT, представленный улучшенной TN-матрицей и дополненный защитным стеклом Gorilla Glass. Разрешение экрана — 1024 х 600.

Возможен вывод изображения сразу на три внешних экрана, для чего в конструкции усройства предусмотрен интерфейс HDMI с HDCP.

А еще референсный смартфон, созданный на основе платфомы Medfield, имеет в своем составе две цифровые камеры:

• основная — 8 Мп (рекомендовано в серийных устройствах — 16-24 Мп),
• дополнительная (фронтальная) — 1,2 (рекомендовано в серийных устройствах — 2 Мп).

Поддерживается автоматические фокус, экспозицию, баланс белого. Утверждается, что имеется возможность снимать серии изображений с очень высоким темпом, например, изображения с разрешением 16 Мп со скоростью 15 кадров в секунду (при использовании камеры 16 Мп).

А еще встроенные в состав референсного смартфона средства позволяют создавать и/или декодировать видеофильмы высокого качества, включая стандарты HD (до 1080p при 30 кадрах в секунду).

Как уже отмечалось выше, в устройстве обеспечена и поддержка WiDi.

Здесь следует напомнить, что WiDi — это технология беспроводной передачи видеоизображений на совместимые устройства отображения видеоинформации.

Данная технология, реализованная соответствующими средствами референсного смартфона, обеспечивает передачу статических и динамические видеоизображений, включая потоковое видео, по беспроводному каналу на телевизор, совместимый с WiDi.

Пример меню референсного смартфона, выведенное с помощью WiDi на телевизор

Интересна и технология NFC (Near Field Communication — коммуникация ближнего поля).

Данная технология согласно утвержденным стандартам обеспечивает беспроводную высокочастотную связь малого радиуса действия, которая дает возможность обмена данными между устройствами, находящимися на небольшм расстоянии: обычно в пределах 10 сантиметров.

Используя возможности реализованной в референсном смартфоне технологии NFC, специалисты Intel продемонстрировали и нетрадиционные функции: определили число оставшихся поездок на карте московского Метрополитена.  

И конечно, используемый в референсном смартфоне сравнительно производительный процессор поддерживает игровые возможности изделия, что и было продемонстрировано специалистами Intel в процессе упомянутой презентации.

В следующей части  данной статьи — краткое заключение.
    

>>    Часть 4 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Итак, изделие выпускается по технологии 32 нм. Однако на ближайшие три года запланирован последовательный переход к технологическим нормам 22 нм и 14 нм с использованием 3D-транзисторов (3D Fin Field Effect Transistor — транзисторы с трехмерной структурой затвора). Этот переход должен дать значительное преимущество при работе чипов с низкими уровнями напряжения. Так, например, 22 нм чипы будут примерно наполовину более энергоэффективными по сравнению с изделиями, созданными по техпроцессу 32 нм.

Эволюция технологий и чипов

Все это позволит:

• увеличить производительность,
• расширить функциональные возможности,
• существенно повысить энергетическую эффективность.

По сравнению с предыдущим решением, созданным для мобильных устройств (Morestown), новый вариант (Medfield) потребляет на 43% меньше энергии или способен работать на большей на 37% частоте при сохранении того же уровня энергопотребления.

Необходимо отметить, что в Medfield используются разработки нидерландской компании Silicon Hive. Эта компания, которая была выделена из состава Philips Electronics, специализируется на разработке технологий параллельных вычислений для однокристальных систем. Остается добавить, что год назад Silicon Hive была куплена компанией Intel. В результате она стала  собственностью Intel, конечно, вместе c перспективными разработками.

Благодаря усилиям ученых и инженеров обеих компаний были созданы SoC и платформа Medfield, ориентированные на сверхмобильные устройства, к которым относятся совремнные смартфоны и планшеты.

Более того, платформа Medfield компанией Intel предлагается уже не просто в виде компонентов для смартфонов и планшетов, но существует и в виде соответствующего устройства референсного дизайна. Фактически этот дизайн можно брать за основу разработок конечных устройств. И как сообщили специалисты, выступившие на презентации, новая платформа уже получила поддержку нескольких производителей мобильных устройств, что позволяет рассчитывать на скорое массовое производство соответствующих моделей.

Одно из таких устройств, представленных референсным смартфоном, который был создан на основе платформы Medfield, было продемонстрировано специалистами Intel на упомянутой презентации.

Референсный смартфон на платформе Medfield

Некоторые технические подробности, связанные с основными параметрами референсного смартфона, созданного на основе платформы Medfield, а также связанные с реализованными перспективными технологиями, —  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

На недавно проведенной в Москве закрытой презентации специалисты компании Intel рассказали о новейшей фирменной разработке, получившей наименование Medfield и ориентированной на сектор компактных мобильных устройств, к которым относятся современные смартфоны и планшеты.

Более того, в ходе презентации специалисты Intel продемонстрировали действующую модель смартфона, построенного на платформе Medfield.

Алексей Рогачков, менеджер по развитию бизнеса Intel,
Владимир Слинько, директор по развитию бизнеса Intel в России

Medfield — это система на чипе (System-on-Chip, SoC). Является следующей разработкой после Moorestown, которая не нашла по ряду причин широкого применения.

Все основные компоненты SoC Medfield (далее — Medfield) реализованы на едином полупроводниковом кристалле. В их число, в частности, входят:

• процессор Intel Atom серии Z6xx (архитектура — x86, объем кэш-памяти второго уровня — 512 Кбайт, поддержка Hyper-Threading, кодовое имя — Saltwell),
• графический ускоритель PowerVR SGX540.

Основные компоненты Medfield

Вычислительная часть Medfield построена по одноядерной схеме.

Тактовая частота встроенной процессорной части Medfield в турбо-режиме достигает 1,6 ГГц, графический ускоритель работает на частоте 400 МГц.

Потребляемая мощность зависит от вычислительной нагрузки:

• максимальная нагрузка — 0,9 Вт,
• обычная — 0,3 Вт.

Как подчеркнули выступавшие на презентации специалисты Intel, одноядерная конфигурация Medfield была выбрана вполне осознано. Связано это с тем, что важность многоядерных решений в мобильных устройствах сегодня сильно преувеличена, так как в настоящее время большинство программных приложений не использует более одного вычислительного ядра.

А интенсивно рекламируемые многоядерные решения являются в большинстве случаев просто маркетинговыми акциями производителей компонентов и конечных устройств. Однако по мере совершенствования программного обеспечения использование многоядерных решений станет оправданным, но это в перспективе.

В соответствии с планами развития полупроводниковых процессов компании Intel и создания на их основе соответствующих изделий система на чипе Medfield производится по 32 нм техпроцессу с использованием high-k.

Необходимо отметить, что выпускаемые чипы отличаются очень низкими утечками, что позволило в ряде случаев не только сравняться по эффективности с существующими решениями ARM, которые в настоящее время производятся по нормам 45 нм, но и превзойти их.

Некоторые подробности о технологиях —  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 2 
      

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