atom centrinoНа проходящем в Шанхае IDF (форуме для разработчиков Intel) был официально представлен новый процессор Atom, ранее известный как Silverthorne (для MID) и Diamondville (для Netbook и Nettop), который, как надеется Intel, начнёт новую фазу роста, способную превзойти самый продаваемый процессор в истории компании – 486.
Первые линейки дитя Centrino (так в шутку называют Atom) 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”).
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, представлено около 30 разных MID (мобильных интернет-устройств). Десять из них появятся на американском рынке во второй половине этого года. Одно устройство поддерживает связь WiMax.
Происхождение Atom.
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. Intel фактически не соглашается с тем , что платформа UMPC оказалась провальной, только потому что такие производители, как Samsung, смогли поставить на рынок больше 100 тысяч устройств. UMPC сегодня работают на процессорах Intel A100/A110 (ядро Stealey), представляющих собой реанимированный процессор Pentium M на 90-нм ядре Dothan.
Сравнение с Atom 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 90-х годов как преемник Celeron. Некоторые идеи Silverthorne были почерпнуты из Timna, но Intel 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, что проще разрабатывать дизайн CPU именно “с нуля”, чтобы достичь цели – энергопотребления 2 Вт, чем перерабатывать существующие архитектуры.
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.

Atom в деталях.

Технические детали Silverthorne, размер, набор функций и дизайн процессора впечатляют. Atom производится по 45-нм техпроцессу. Intel смогла уместить 47 212 207 транзисторов на кристалле площадью 25 мм? (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.
Intel утверждает, что жизненный путь нового CPU составляет не меньше пяти-шести лет, и со временем в процессор будут внесены новые улучшения. По утверждению Intel кристалл способен работать на высоких частотах.
У Silverthorne есть большой потенциал роста тактовых частот и Intel показала, как процессор работает на 1,2 ГГц со 100% нагрузкой без охлаждения вообще, нагреваясь всего до 43 градусов. Конечно, окружение было тестовым, и чип явно будет более горячим в корпусе MID. Но также было показано, что 1,2-ГГц чип спокойно работает и при искусственно увеличенной температуре до 90 градусов Цельсия.
Похоже, у оверклокеров скоро появится новое развлечение. Кстати, этот процессор весьма перспективно выглядит для систем малого форм-фактора.

Энергопотребление

Процессор Silverthorne отнюдь не призван ставить новых рекордов по производительности, однако он обеспечивает достаточно хорошую производительность для MID. При разработке основной целью ставилось создание дизайна, эффективного по энергопотреблению.
Кроме “чистых” спецификаций, Intel нагрузила процессор набором технологий снижения энергопотребления, которые позволили получить TDP 2 Вт. Atom поддерживает динамическое изменение размера кэша L2, специализированные энергоэффективные исполнительные блоки и те же функции энергосбережения, что и в Core 2 Duo. У процессора есть пять разных состояний энергопотребления, в которых как снижается напряжение питания, так и прекращается подача тактовых импульсов на процессор, PLL, кэши L1 и L2.
В состоянии бездействия, процессор Z500 потребляет всего 80 милливатт (все другие версии: 100 мВт). Поскольку процессор в типичном сценарии будет проводить большую часть времени в состоянии бездействия, Intel предполагает, что среднее энергопотребление CPU составит 160 мВт (Z500) или 220 мВт (все другие модели).
Конечно, сколько процессоры будут потреблять энергии на самом деле и какое время автономной работы будет у конечного MID, зависит от сценария использования. Достижения Intel с Menlow впечатляют, но одного этого недостаточно.
В лабораторных условиях на процессоре Silverthorne в режиме бездействия в простых играх, например, в Windows Pinball, энергопотребление низкое. Но, конечно, ёмкость аккумулятора и время автономной работы – один из краеугольных камней MID. Первое поколение MID поставляется с аккумулятором ёмкостью на уровне iPhone, однако мы получаем 5″ дисплей и более мощное “железо”, поэтому вполне логично сделать вывод о не самом впечатляющем времени автономной работы подобных устройств. Официально сообщается, что первые MID не смогут дать время автономной работы на уровне iPhone: т.е. если можно исчерпать заряд iPhone за три часа интенсивной работы, то с MID то же самое произойдет за два часа. Intel обещает, что время автономной работы улучшится в будущих поколениях продуктов, включая платформу второго поколения Moorestown, которая позиционируется и на смартфоны.

Интегрированная графика.

В паре с чипсетом Poulsbo процессор Atom составляет платформу Menlow, которая заменяет UMPC-платформу McCaslin (на основе процессоров A100/A110). Чипсет Poulsbo получил странное название “SCH”, а его корни можно искать в чипсете 915 (включая южный мост ICH M7). Чипсет уже давно обсуждался в рамках классификации Windows Vista, и считается причиной, почему Microsoft выпустила версии “Ready” и “Capable” операционной системы Windows Vista. Чипсет не использует мощных технологий и слабоват для всех функций Windows Vista.
Спецификации SCH включают максимальное разрешение дисплея 1366×768, видеовыход с аппаратным ускорением (стандартное разрешение 1280×1024 и высокое разрешение 720p, 1080i), восемь портов USB 2.0, поддержку до 2 Гбайт памяти DDR2-533, SD IO v1.1 (для поддержки карт памяти SD), два порта PCIe x1, а также интерфейс IDE ATA-100 (PATA).
В целом, дизайн чипсета весьма традиционный, однако у Poulsbo немало внимания уделено энергопотреблению, и в чипсете есть ряд уникальных функций: заново разработанный мост FSB-память, который снижает трафик на запись в DRAM, чтобы память находилась в самообновляемом режиме максимально долго. Инженеры Intel смогли повторно задействовать примерно половину дизайна ICH 7 M, чтобы сохранить целостность BIOS. В данной версии чипсет работает всего на 33 МГц, хотя стандартный ICH 7 M работает на 125 МГц. Возможности чипсета ограничены поддержкой FSB 533 МГц.
Чипсет производится по 130-нм техпроцессу, это на три поколения отстаёт от 45-нм техпроцесса, по которому производится Atom. Intel сообщила, что для компании дешевле производить чипсет по 130-нм техпроцессу, чем по любому другому, но недостатком оказывается весьма крупный размер (упаковка 22×22 мм). Существенный размер SCH является одной из основных причин, почему Atom на данный момент не позиционируется на смартфоны – платформа слишком крупна для iPhone-подобных устройств.
Для подключения накопителей доступен только интерфейс PATA. Это решение было сделано по причине того, что Intel не знала во время разработки чипсета, какой из стандартов (SATA или CE-ATA) будет преобладать в данном классе устройств. Поэтому не стоит ожидать появления в MID твёрдотельных SSD-накопителей SATA, что не плохо, поскольку SSD на PATA не только дешевле, но и потребляют меньше энергии по сравнению с аналогами, подключающимися через SATA.

Программное обеспечение

Atom поддерживает программный стек x86, который совместим с современными мобильными процессорами Intel. В результате на MID можно запускать те же самые программы, что и на ноутбуке Core 2 Duo. Это немаловажно, если подумать об изменении программного стека у каждого нового процессора ARM, основного конкурента Atom. Сегодня существуют множество разных версий таких популярных программ, как Adobe Flash, для разных вариантов мобильных телефонов, смартфонов и КПК. Это не только приводит к появлению головной боли у разработчиков, но и ограничивает выбор приложений со стороны пользователя.
Стандартизация платформы до поддержки x86 открывает MID на Atom полный мир приложений x86. Если, конечно, устраивает маленький дисплей, можно устанавливать всё, включая Firefox, Skype (Intel обещает специальную версию Skype для MIDs), Google Earth, офисные приложения, игры и даже Photoshop.
Тот факт, что программный стек Atom совместим с Merom, означает также, что можно установить любую операционную систему x86. Intel рекомендует для MID две версии Linux: обе они оптимизированы и представляют собой вариант Ubuntu с одной стороны и Asianux (включает Red Flag Linux, Miracle Linux и HannSoft) с другой. Версии Linux от Moblin.org построены на программной основе Linux (Kernel, middleware layer, API layer), используют как открытый код (Kernel, media framework), так и компоненты закрытого кода (codecs, DRM). Когда Intel демонстрировала MID, устройство работало под управлением Ubuntu, и, похоже, именно эту ОС и предпочитает Intel.
Но как насчёт Microsoft и Windows? Да, можно установить Windows на MID, да и некоторые версии MID совместимы с Windows Vista. Но для Windows Vista MID должен использовать дорогую high-end версию Atom. Если MID на Linux может работать на недорогой системе Atom+SCH за $45, то платформа Atom для Windows обойдётся в $160. Она не только дороже, но и отличается на 20% большим TDP (2,4 Вт против 2 В) по сравнению с MID на Linux.
Единственный вариант под Windows (1,86 ГГц) стоит на 68% дороже, чем самые дорогие процессор и платформа под Linux (1,6 ГГц, $95), то есть MID под управлением Windows будут существенно дороже версий под Linux. Intel сообщила, что MID под Linux выйдут по цене от $499 и выше, а версии под Windows будут начинаться с $599. Недостатком MID под Windows будет и тот факт, что Vista требует намного больше дискового пространства, чем Linux, поэтому для MID придётся использовать более ёмкий SSD-накопитель или жёсткий диск.
На презентации журналисты поинтересовались у Intel, почему 1,86-ГГц комплект стоит так дорого, учитывая, что себестоимость производства не особо выше, чем у другого чипа Silverthorne. Ответ дал Панкай Кедиа, директор глобальных программ экосистемы MID: “Себестоимость производства не определяет цену”. Другими словами, Intel просит столько, сколько сочтёт нужным, но $160 кажется всё же несколько дороговато, учитывая, что за те же деньги можно купить 45-нм настольный процессор Wolfdale.
Цена слишком высока, чтобы данный комплект из процессора и чипсета оказался привлекательным для рынка MID, так что этот продукт, скорее всего, найдёт место на рынке UMPC с небольшим объёмом. Учитывая то, что только этот комплект может работать под управлением Windows Vista, это может привести к тому, что Microsoft будет смыта с рынка MID. А этот рынок, как ожидает Intel, в ближайшие годы примерно в 50 раз превысит объём рынка UMPC. Intel не особо заботит Windows, тем более, что система Windows стоит дорого, да и пользователи таких устройств, как MID, не очень интересуются тем, какая ОС установлена.
Кедиа также пояснил, что Intel “работает с Microsoft”, но у компании нет представления, какую стратегию изберёт Microsoft для MID: “Будет весьма интересно посмотреть, куда они станут двигаться. Но на данный момент у нас нет информации.”
Ситуация определённо отличается от той, что была во время выхода UMPC. В то время маркетинговая кампания Microsoft Origami сильно подвела Intel, и производители устройств наобещали продукты, которые не имели ничего общего с тем, что позднее появилось на рынке. Сегодня, похоже, Intel нашла оптимальный программный подход к MID, независимый от того, что доступно со стороны Microsoft.
Если MID окажутся такими успешными, как надеется Intel, то Microsoft не сможет провести современное поколение операционных систем на существенном количестве подобных устройств. Похоже, это будет первый случай, когда Linux победит Microsoft на платформе для массового потребительского рынка.

Производительность

Несмотря на то, что Atom “достаточно хороший” процессор по производительности, и у него есть очевидный фокус на низкое энергопотребление, вопрос производительности всё же актуален.
Intel очень осторожно подходит к предоставлению точных результатов сравнения с другими процессорами Intel или конкурирующими продуктами.
Во внутренних тестах Intel Silverthorne Spec_int2000 (целочисленный тест) выдал 319, 439 и 653 балла для моделей с частотами 800 МГц, 1,2 и 1,6 ГГц. Для сравнения, 1,86-ГГц процессор Core 2 Duo E6300 даёт в этом тесте около 1 900 баллов. Intel утверждает, что производительность Silverthorne в данном тесте может увеличиться на 50% после включения “Hyper-Threading”.
Intel предполагает, что процессоры Silverthorne без активной Hyper-Threading смогут выдать около 126-130 баллов в тесте EEMBC v1.1, а версии с активной “Hyper-Threading” – до 172 баллов. Производительность Silverthorne с другими процессорами сравнивать сложно, поскольку для обычных CPU результатов немного. Впрочем, данная организация указывает для 6-Вт 1-ГГц процессора AMD Geode результат 30,2 балла, а для 1-ГГц процессора Transmeta Efficeon, который уже не выпускается, 137 баллов.
Silverthorne не сможет дотянуться по производительности до процессора A110 на 90-нм ядре Dothan. Всё зависит от тактовой частоты, но 800-МГц процессор Atom сможет дать около 90% производительности в 3DMark2005, около 70% в офисных приложениях и около 98% в играх. Звучит несколько разочаровывающе для нового процессора, который сравнивается с дизайном, представленным примерно пять лет назад. Но следует помнить, что Silverthorne обеспечивает эту производительность при энергопотреблении, которое не превышает 0,65 Вт, – хотя 800-МГц процессор A110 потребляет 5 Вт.

Позиционирование.

Почему же Silverthorne столь интересен для Intel? Если посмотреть на процессор с традиционной точки зрения, то у него нет ничего особого. Нет новой рекордной тактовой частоты, многоядерности, да и на массовый рынок он не вышел – пока. Но: Silverthorne расширяет ассортимент процессоров Intel x86 до самого нижнего сегмента, теперь Intel предлагает процессоры для устройств от карманных компьютеров до суперкомпьютеров. Или, как любит говорить Intel, от милливаттов до петафлопов.
По своей сути бизнес-модель полупроводниковой компании основана на продаже чипов, и желательно чтобы их продавалось больше с каждым годом. Не секрет, что рынок настольных процессоров падает, а рынок мобильных CPU растёт. Но рост данного сегмента отнюдь не такой впечатляющий по абсолютным значениям. Серверные процессоры тоже вряд ли будут давать более высокие поставки CPU с каждым кварталом. Поэтому Intel ищет новые области, в которых можно получить заметный рост.
Intel верит, что именно сегмент наладонных компьютеров способен открыть дверь совсем в новый рынок, у которого есть потенциал роста на десятки и даже сотни миллионов процессоров в ближайшие годы. Atom пока ещё не готов играть на рынке смартфонов (который составляет, кстати, примерно 150 млн. процессоров в год), но Intel желает захватить свою долю в сегменте устройств, обеспечивающих мобильную навигацию, видео и игры. Продажи портативных навигационных устройств (portable navigation devices, PNDs) составили в 2007 году, по данным Intel, около 16 млн. штук; портативные видеоплееры продались в количестве 10 млн. штук, а портативные игровые приставки – в количестве около 20 млн. Вполне понятно, что это крупный рынок, который, по мнению Intel, вырастет до 100 млн. устройств за ближайшие два-три года.
Но Menlow – это не та платформа, которая получит продажи в десятки миллионов устройств. Форм-фактор и время автономной работы 5″ устройств, недостаточно убедительны, чтобы мамы и папы купили новую “игрушку” по цене больше $500 для себя и своих детей, которые, по мнению Intel, постоянно сидят в чатах и мессенджерах. Но Menlow способна дать первую искру для поколения устройств, которые легко обгонят существующую базу UMPC (она составляет около 2 млн. по всему миру).
Платформа Menlow может оказаться уделом тех, кто всегда старается быть на передовой технологии, кому нужна портативная вычислительная и коммуникационная платформа, что как раз ожидали от UMPC. Показанные модели MID, это OQO-размерные устройства, которые слишком большие и тяжёлые для кармана рубашки и предназначены они для энтузиастов, а не для массового потребителя. Массовой же платформой наверняка станет Moorestown, преемник Menlow. Выход Moorestown планируется на 2009/2010 год, причём это будет “система на чипе” (SoC, то есть в процессор будет интегрирован и чипсет), а Intel впервые постарается серьёзно выйти на рынок смартфонов.
Успех Atom совсем не гарантирован. И не потому, что в данном сегменте сегодня доминирует архитектура ARM (вряд ли её разработчики будут сидеть, сложа руки, и смотреть, как Intel отбирает рыночную долю), и не потому, что Intel играет в одиночку, без поддержки других крупных технологических партнёров, таких, как Microsoft. Но отдел маркетинга просто убивает идею на корню. Ещё с появления первой информации Intel насчёт Silverthorne компания подчёркивала тот факт, что это будет дешёвый процессор, самый дешёвый после 286. Источниками действительно подтверждают тот факт, что себестоимость чипа составляет $6-$8. Дешёвый процессор привёл к ожиданиям того, что Intel представит продукт, который будет продаваться по низкой цене. Но то, что было объявлено в Шанхае, дешёвым никак не назовёшь. $45 за платформу начального уровня еле-еле укладывается в верхнюю ценовую границу, которую предсказывали аналитики, а $160 за 1,86-ГГц версию – это вообще странное решение. За те же деньги в США можно купить 2,66-ГГц процессор Core 2 Duo E8200 ($163). Либо на MID на основе Windows Visa будет ажиотажный спрос, либо Intel просто “подложила свинью” Microsoft, чтобы ограничить эту корпорацию на данном рынке. Без сомнения, цены на Silverthorne сегодня искусственно завышены. Они наверняка должны быть снижены, если Intel серьёзно надеется создать новый массовый сегмент рынка.
Те кто планирует покупать MID первого поколения, должен быть готовым к тому, чтобы выложить немалую сумму за право обладания новым коммуникационным вычислительным устройством, смириться с малым временем автономной работы и громоздким форм-фактором. Всем остальным пользователям стоит дождаться 2010 года: Moorestown приведёт к появлению намного менее громоздких MID, а также и намного более мощных смартфонов по цене ниже $500. А именно таких устройств ждёт массовый потребитель.

Дефицит.

Intel не справляется с заказами, поступающими на процессоры Atom. В настоящий момент с конвейеров производителя сходит лишь 40% заказанных CPU. Это влияет и на темпы насыщения рынка компактными ноутбуками, в частности, среди пострадавших называются Acer и Dell.
В то же время, такая ситуация ставит в выигрышное положение такие компании, как ASUS и HP, принявшие решение не торопиться с внедрением Atom в свой модельный ряд. Нынешние Asus Eee PC используют мобильные версии Celeron, а HP для своего субноутбука 2133 выбрала CPU производства VIA.
Тем не менее, оба производителя в перспективе рассматривают переход на Intel Atom, как на лучшее на сегодня решение по соотношению производительности и цены для сегмента компактных и экономичных ноутбуков и UMPC.

VIA Isaiah быстрее Atom.

Intel видит новые процессоры Atom в роли соперников процессоров с малым энергопотреблением компании VIA. Пытаясь удержать свои позиции, VIA сделала очередной ход, представив процессор Isaiah. Результаты первых сравнительных тестов, опубликованные Eee PC News, показывают явное преимущество VIA Isaiah. Сравнению подверглись процессоры, работающие на одинаковой тактовой частоте, 1,6 ГГц. Арифметико-логическое устройство процессора VIA Isaiah оказались самым быстрым, на втором месте — процессор Celeron M. Процессору Atom досталось третье место. Что касается результатов блока, выполняющего операции с плавающей запятой, здесь первым был Celeron M. За ним следует VIA Isaiah, ненамного, но все же опередивший Intel Atom, которому досталось третье место.

Владимир Зимин.
(c)InternetNews

13 may 2008