IDF 2009: Мобильные технологии Intel обозримого будущего

Стих шум в залах презентаций и кулуарах ежегодного Форума Intel для разработчиков 2009 года, отгремели анонсы новых технологий и устройств; прошло время бурных репортажей с места событий обо всём увиденном подряд, самое время перейти к спокойному детальному анализу огромного объёма разноплановой информации, полученной за время IDF 2009. Наш сегодняшний материал – первый из серии "пост форумных", посвящён инновациям Intel в области платформ для мобильных ПК, включая уже представленные в дни Форума "в железе", те, что только появятся на прилавках магазинов в ближайшие месяцы, и, конечно же, перспективные – те, что пока находятся в разработке. Ещё раз подчеркну: сегодня мы будем говорить только о мобильных платформах, то есть, о разработках для "классических" мобильных ПК – ноутбуков. Платформы Intel для ультрамобильных устройств – нетбуков, интернет-планшетов (MID), смартфонов, а также для сверхэкономичных бытовых устройств - неттопов, телевизионных и игровых приставок, на сегодняшний день значительным образом отличаются от платформ для ноутбуков, так что ввиду многообразия и многочисленности всё про архитектуру Intel Atom вполне будет справедливо вынести в отдельную статью. По сложившейся в последние годы традиции под "платформой" подразумеваются не только процессоры и чипсеты нового поколения, но весь аппаратный и программный комплекс новых технологий, благодаря появлению которых, собственного говоря, и появляется смысл называть всё это "новым поколением". Хотя, несомненно, процессорные инновации занимают в этом комплексе наиболее важную часть.

Микроархитектура Nehalem добралась до ноутбуков

Уже никого не удивляет тот факт, что вездесущие мобильные устройства по количеству и распространённости давно обогнали настольные ПК. В перспективе эта тенденция будет только усиливаться и к 2012 году, согласно прогнозам Gartner, доля мобильных клиентских устройств во всём мире может достичь 70% от всего числа. Судя по графику, в нашем регионе EMEA эта тенденция будет достаточно динамичной. В настоящее время наиболее динамично растёт рынок ультрамобильных ПК – нетбуков, и местами даже в ущерб развитию рынка ноутбуков. По последним данным DisplaySearch, за второй квартал 2009 прирост рынка ноутбуков относительно предыдущего квартала составил 10% и достиг $26,4 млрд, хотя это на 5% меньше чем во втором квартале 2008. Спад в денежном выражении произошёл именно по причине уменьшения цен ноутбуков в среднем на 10%, в то время как нетбуки подешевели примерно на 30% и не в последнюю очередь благодаря именно этому их продажи выросли на 360%. И всё же практика показывает что даже самый удобный и производительный нетбук далеко не всегда в состоянии заменить собой полноценную портативную машину с производительным процессором, мощной графикой и/или большим экраном. Этому способствует появление новых моделей применения и рост сложности традиционных – мощных 3D игр, HD видео, мультимедийного и развлекательного провайдерского контента и пр. Поэтому в Intel развитие мобильных технологий на ближайшее время позиционируют по трём основным направлениям – нетбуки, ультратонкие модели и "стандартные" ноутбуки, в ряде случаев – на замену настольному ПК. Этой осенью главным событием на рынке ноутбуков стала долгожданная миграция процессорной микроархитектуры Nehalem на мобильную платформу. Благодаря этому представленные в дни IDF 2009 новые 4-ядерные мобильные процессоры Intel Core i7 и Intel Core i7 Extreme Edition в полной мере поддерживают все современные технологии Intel. В видеоролике ниже (примерно с 50 секунды) представлен момент самого первого анонса мобильных процессоров Intel Core i7 и Intel Core i7 Extreme Edition в первый день IDF 2009. Так, в новых мобильных процессорах Intel Core i7 реализована технология Intel Turbo Boost, позволяющая динамически увеличивать тактовую частоту одного или нескольких ядер в зависимости от нагрузки системы, при условии что тепловыделение чипа не превышает предельно допустимого значения. Пиковое значение тактовой частоты при работе технологии Intel Turbo Boost в различных режимах достигает значительных уровней – см. таблицу ниже.

Современные мобильные процессоры Core i7 Extreme / Intel Core i7 на базе микроархитектуры Nehalem (ядро Clarksfield)
Модель	Кэш L3	TDP	Частота (P1)	SpeedStep	Turbo Boost (P0)				Реф. множ. (133 МГц)
					4 ядра	3 ядра	2 ядра	1 ядро
Core i7-920XM	8MB	55 Вт	2,0 ГГц	1,2 ГГц	2,26 ГГц	2,26 ГГц	3,06 ГГц	3,20 ГГц	2/2/8/9
Core i7-820QM	8MB	45 Вт	1,73 ГГц	1,2 ГГц	2,0 ГГц	2,0 ГГц	2,80 ГГц	3,06 ГГц	2/2/8/10
Core i7-720QM	6MB	45 Вт	1,6 ГГц	933 МГц	1,73 ГГц	1,73 ГГц	2,4 ГГц	2,80 ГГц	1/1/6/9

Технология Intel Hyper-Threading (Intel HT), основанная на принципе исполнения двух потоков данных на одном ядре, в 4-ядерной ипостаси позволяет одновременно обрабатывать до 8 потоков, что при определённых задачах, поддерживающих многопоточность, позволяет добиться ощутимого прироста производительности. Четыре физических ядра новых мобильных процессоров, оснащённые интегрированным 2-канальным контроллером памяти DDR3-1333/1066 МГц, 8 Мб распределённой кэш-памяти L3 (Intel Smart Cache) и поддерживающие технологию Intel HD Boost (полный набор команд SSE4) позволяют добиться существенного увеличения производительности во множестве трудоёмких приложений, включая обработку видео, фотографий, распознавание голоса, финансовые расчёты, CAD-системы и научные вычисления. Чипы Intel Core i7 Extreme Edition также поддерживают технологию Intel Extreme Memory Profiles (Intel XMP) и специальное ПО для тонкой ручной настройки соответствующих параметров Intel Extreme Tuning Utility. Оптимизированный для работы с новыми мобильными процессорами чипсет Intel PM55 Express работает с технологией Intel Matrix Storage, обеспечивающей поддержку RAID-массивов, имеет встроенный аудиокодек Intel High-Definition Audio и расширенный набор интерфейсов, включая 6 портов SATA 3 Гбит/с с возможностью подключения внешнего жесткого диска или твердотельного накопителя с интерфейсом SATA, 8 интерфейсов PCI Express 2.0 x1 со скоростью обмена данными до 2,5 гигатрансферов в секунду, 14 портов USB 2.0 и так далее. Таким образом, с появлением мобильных процессоров Intel Core Extreme Edition i7-920XM, Intel Core i7-820QM и Intel Core i7-720QM производительность и возможности ноутбуков нового поколения вплотную приблизились к возможностям производительных настольных систем. Дизайн ноутбуков на новых процессорах Intel Core i7 был представлен на выставке IDF 2009 рядом производителей с мировыми именами, массовые поставки таких моделей не за горами. Однако не за горами и другое, более существенное обновление мобильной платформы Intel Centrino.

Новое поколение платформы Intel Centrino – Capella

Уже сейчас о новом поколении мобильной платформы Intel Centrino, официальный анонс которой ожидается в начале января 2010 года (скорее всего, примерно 7 января в рамках январской выставки CES 2010 в Лас Вегасе; менее вероятно - до конца 2009 года), известно достаточно много подробностей. В конце концов, ключевые элементы этой платформы были достаточно наглядно описаны в ходе презентаций IDF 2009, так что у нас уже сегодня есть возможность рассказать о них подробнее. На скриншоте видно, что изменения ожидаются значительные, и наиболее значительными они будут в новом процессоре с интегрированным графическим ядром. Мобильный процессор следующего поколения, пока что носящий рабочее название Arrandale, является прямым наследником нынешнего мобильного графического ядра Clarksfield. Также выполненный на базе микроархитектуры Nehalem, этот чип прежде всего будет отличаться от всего известного ранее интегрированным графическим ядром. Процессоры Arrandale станут первыми чипами для мобильных приложений, CPU которых изначально изготавливается с соблюдением норм 32-нм технологического процесса. Графическое ядро, изготавливаемое отдельно с применением норм 45-нм техпроцесса, будет монтироваться в единый корпус процессора на завершающей стадии производства. Наиболее важный и ответственный момент в понимании принципа функционирования такого сложного интегрированного процессора каким является Arrandale – наличие турбо-режима как у процессорного, так и у графического ядра этого чипа. При этом, что важно отметить, технология Graphics Turbo отслеживает энергопотребление и температуру GPU и все эти данные обрабатываются в сочетании с теперь уже процессорно-графической технологией Turbo Boost Technology, в зависимости от нагрузки сбалансировано и динамически подстраивая производительность графического и процессорного ядер. К настоящему времени остаётся единственный неясный вопрос – с тактовыми частотами CPU/GPU, и, соответственно, со степенью регулировки каждого и принципом – "разгоняется" ли каждое из них от номинала или наоборот, "сбавляет" обороты. Настоятельно рекомендую глянуть видеоролик, снятый мной во время презентации Мули Идена (Mooly (Shmuel) Eden), вице-президента компании, генерального менеджера департамента PC Client Group, руководителя Intel Haifa Design Centre и по совместительству – "крёстного отца" первого Pentium M – Banias, который наиболее подробно рассказал о строении Arrandale. Обратите внимание – температура обоих ядер "пульсирует" взаимосвязано, как бы "перетекая" из одного ядра в другой. Что также важно отметить, при работе с внешней графикой и, соответственно, простое интегрированного GPU, технология Turbo Boost автоматически учитывает этот момент. Видеоролик, представленный ниже, на примере работающей системы на базе 32-нм чипа Clarkdale – ближайшего "родственника" Arrandale (только для настольных систем) демонстрирует возможность воспроизведения интегрированной в процессор графикой сразу двух Full HD (1080p) видеороликов в режиме "картинка-в-картинке". Заодно можно оценить новый дизайн и возможности утилиты Intel для управления интегрированной графикой. Вот так выглядела первая увиденная мной система, выполненная на базе интегрированного процессора Arrandale. Настольный дизайн корпуса и ещё один стоящий рядом "неттоп" ясно показывают, что новые мобильные процессоры планируется использовать не только в составе ноутбуков, но и различного рода компактных развлекательных бытовых устройствах. Однако вернёмся к блок-схеме новой версии платформы Intel Centrino – Capella, и посмотрим, что ж ещё нового будет припасено в её составе для мобильных пользователей. На схеме хорошо видно, что платформа будет поддерживать мобильную оперативную память класса DDR3-1333. Также наряду с уже прижившимся в ноутбуках портом HDMI ожидается начало широкой поддержки интерфейса DisplayPort версии 1.2 – по крайней мере, в аппаратные возможности платформы такая поддержка будет заложена. Для корпоративного сектора будет реализована поддержка новой версии профессиональной технологии Intel vPro. В ноутбуках нового поколения будет реализована поддержка работающая на аппаратном уровне технологии Intel Anti-Theft для защиты данных и предотвращения краж. В рамках была анонсирована Intel Anti-Theft (Intel AT) версии 2.03. Также будет представлена усовершенствованная версия технологии Intel Matrix Storage Technology с поддержкой Intel Rapid Recover Technology (Intel RRT). Наконец, будут представлены расширенные возможности беспроводной связи на базе технологий Wi-Fi и WiMAX. Остальные перспективные технологии, представленные в рамках IDF 2009, начнут появляться в составе мобильной платформы Intel Centrino несколько позже, поэтому есть смысл рассказать о них в следующей отдельной главе.

Sandy Bridge, Light Peak, USB 3.0 и другие интересности будущего

В рамках Форума Intel для разработчиков 2009 года впервые толком были озвучены первые подробности о процессорной микроархитектуре следующего поколения - Sandy Bridge, которая совсем скоро, сменит нынешнюю версию Nehalem. Поскольку Sandy Bridge рано или поздно сменит Nehalem и в секторе мобильных процессоров, есть смысл упомянуть об этой микроархитектуре в нашем сегодняшнем рассказе. Стоит упомянуть, что разработка новой микроархитектуры Sandy Bridge производится в лаборатории города Хайфа, Израиль. Именно поэтому наиболее интересный рассказ об этом направлении прозвучал в исполнении Мули Идена. Микроархитектура Core, кстати, разрабатывалась в лаборатории Хайфы при поддержке R&D центра в Хиллсборо (Орегон) и участии дизайнерского центра в Бангалоре, Индия, а микроархитектура Nehalem – в Хиллсборо при участии специалистов из Хайфы. Скорее всего, следующая за Sandy Bridge микроархитектура вновь разрабатывается в Хиллсборо. Также можно упомянуть, что микроархитектура процессоров Atom – детище главным образом R&D центра в городе Остин (Техас), а Eagleton – серверный вариант Nehalem (Westmere-EX) – группы разработчиков из Бангалора. Микроархитектура Sandy Bridge, официальный анонс которой ожидается в 2011 году, изначально разрабатывается под процессоры с числом ядер не менее четырёх и с интегрированным GPU на борту, при этом графическое ядро, как ожидается, будет "выращиваться" на едином кристалле с CPU. Напомню, что грядущие Nehalem-процессоры Clarkdale для настольных ПК и Arrandale для мобильных ПК, графический мост GMCH (Graphics Memory Controller Hub) представляет собой отдельно изготавливаемый чип, размещаемый в одном корпусе с CPU. По аналогии с Nehalem микроархитектура Sandy Bridge также будет обладать интегрированным контроллером памяти и кэшем L3, однако разработчики Intel при разработке новых ядер и дальше планируют культивировать идеологию модульного дизайна. Так, не исключено, что первые мобильные 32-нм чипы на базе Sandy Bridge появятся в 2-ядерной версии. Таким образом, можно ожидать, что на рынке будут присутствовать одновременно несколько версий чипов на базе Sandy Bridge – не только в разных корпусах, но и с различными размерами кристалла. О перспективах и возможностях микроархитектуры Sandy Bridge очень хорошо рассказал в своей презентации Дади Перлмуттер – см. видеоролик ниже (с 35 секунды, сразу же после рассказа о возможностях Arrandale).

---

Некоторые технологии, представленные в рамках Форума Intel для разработчиков 2009 года, представляют собой далеко идущие перспективные планы и идеи, некоторые технологии вот-вот будут реализованы в составе новых мобильных и/или настольных платформ. К примеру, представленная в докладе Дади Перлмуттера новая технология высокоскоростной передачи данных по оптическому кабелю - Light Peak. С её помощью станет возможным объединить ноутбуки, HD дисплеи, камеры, мультимедийные плееры, док-станции и накопители в единую сеть со скоростью обмена данными 10 Гбит/с, с возможностью ее повышения через 10 лет до 100 Гбит/с. Что примечательно, на скорости 10 Гбит/с полнометражный HD фильм можно передать с одного устройства на другое менее чем за 30 с. Такие скорости действительно можно назвать востребованными и актуальными, однако пока что о Light Peak говорят как о технологии, которая будет готова к массовому производству в 2010 году, не конкретизируя сроки внедрения в конкретные мобильные и настольные платформы. То же самое можно сказать о технологии PCI Express 3.0 – работы по её разработке и стандартизации ведутся полным ходом, но конкретных сроков пока никто не называет. Другое дело – скоростной интерфейс USB 3.0. В настоящее время компании, наиболее активно продвигающие этот стандарт, перешли от первой фазы – создания первых чипов-контроллеров для дискретных USB 3.0 устройств, к созданию логики для встраивания в различные системы. Таким образом можно ожидать, что USB 3.0 появится в наших ноутбуках и нетбуках в сравнительно короткие сроки – ручаться не буду, но мне кажется, вполне можно говорить о годе-полутора. В рамках IDF 2009 также очень много говорилось о том, что твердотельные накопители – SSD, по мере распространённости и превращения в стандартный компонент мобильных, настольных и серверных систем, смогут сыграть значительную роль в деле общего ускорения производительности – явный намёк на грядущий стандарт SATA3, принятие которого ожидается в 2010—2011 годах. Много говорилось о дизайне ноутбуков, сочетающих поддержку всех актуальных на сегодня беспроводных радиочастотных интерфейсов, включая WiMAX, Wi-Fi, Bluetooth и др., в том числе, для грядущей платформы Capella. Подробно рассказывалось о возможностях нового беспроводного контроллера Intel Centrino Advanced-N + WiMAX 6250, объединяющего поддержку сетей WiMAX и Wi-Fi 802.11 abgn. Очень много интересного было рассказано о разработках новых систем охлаждения для мобильных ПК, в частности, о концептуальной разработке Intel Laminar Wall Jet Technology, позволяющей снизить температуру нижней поверхности ноутбука до 8 градусов Цельсия. И, конечно же, очень много говорилось о проблеме снижения энергопотребления, и её обратной функции – продолжительности работы ноутбуков от одного заряда штатного аккумулятора. Работы в этой области включают в себя как совершенствование аккумуляторных батарей с целью повышения их ёмкости на единицу объёма, так и о комплексной программе по снижению энергопотребления всех компонентов системы – процессоров, логической обвязки, накопителей, дисплеев и т.д. Впрочем, обширные и многочисленные сессии по этой тематике характерны для всех Форумов Intel для разработчиков последних лет. Проблема увеличения срока автономной работы ноутбуков будет актуальна всегда, даже по достижению суточного рубежа, поскольку батарейки никогда не бывает много. Это вам скажет каждый.