IDF 2014: Грандиозное в малом. Репортаж

Комплект Arduino на базе Edison

Игрушечные колесные роботы

Роверы с солнечными батареями, похожие на марсоходы NASA

Гуманоидный робот Jimmy от Intel. Внутри него – плата Edison, а тело вы можете изготовить самостоятельно на 3D-принтере (см. сайт, посвященный этому проекту)

Один из разработчиков на IDF продемонстрировал систему телеметрии для длинных трубопроводов. Датчики на трубе сообщают в центр о протечках и перегреве, а если информация не проходит, к аварийному участку вылетает квадрокоптер и собирает данные на месте.

Отдельное направление в концепции Internet of Things составляет носимая электроника, к которой относятся гаджеты для спорта и одежда, оснащенная микрокомпьютером и сенсорами различного назначения. Не осталась без внимания и горячая тема умных часов. Intel объявила о начале сотрудничества с Fossil Group – производителем модных часов, которому, по приведенным на докладе данным, принадлежит 80% этого рынка в США.

⇡#Процессоры Xeon E5 v3 на базе архитектуры Haswell-EP

Переходим к тематике, с которой имя Intel связано в первую очередь. Вслед за платформой LGA2011-3 для десктопных ПК были представлены серверные CPU, принадлежащие к старшей ветви архитектуры Haswell.

Разновидность архитектуры Intel для Xeon E5 v3 носит название Haswell-EP. Процессоры производятся по технологическому процессу 22 нм с трехмерными транзисторами, как и предшествующие Xeon E5 v2. Однако по сравнению с чипами Xeon E5 на базе архитектуры Ivy Brdige в новом семействе увеличилось максимально доступное количество ядер – с 15 до 18 — и объем кеш-памяти L3 – до 45 Мбайт. Благодаря Hyper Threading процессор может обслуживать вплоть до 36 потоков.

Xeon E5 v3 предназначены для рабочих станций и серверов с одним и двумя разъемами LGA2011-3. Единственная 18-ядерная модель в линейке Xeon E5 v3 работает на частоте 2,3 ГГц. Ее тепловой пакет — 145 Вт — сопоставим с TDP 15-ядерных разновидностей Ivy Bridge-EP (вплоть до 155 Вт). Младшая модель Haswell-EP получила четыре ядра с базовой частотой 3,5 ГГц и TDP 140 Вт. Также существуют энергоэкономичные разновидности Xeon E5 v3, например восьмиядерный E5-2630L v3, обладающий частотой 1,8 ГГц. Мощности ядер Haswell-EP регулируется индивидуально за счет раздельных P-States.

Всего на этот раз Intel представила 32 процессора с числом ядер 4, 6, 8, 12, 16 или 18 по оптовым ценам от $213 до $4 115. Самое заметное нововведение платформы LGA2011-3 – поддержка модулей RAM типа GDDR4 SDRAM с производительностью 1600/1866/2133 млн транзакций в секунду. Процессор может адресовать вплоть до 768 Гбайт памяти в 24 слотах. Системный агент CPU предоставляет 40 линий PCI Express спецификации 3.0.

В ядро Haswell-EP включена поддержка набора инструкций AVX2, который позволяет увеличить производительность операций с плавающей запятой на очень значительную величину — вплоть до 100% — по сравнению с первой версией AVX. Разрядность целочисленных векторных инструкций была увеличена до 256 бит. Xeon E5 v3 также получил набор Advanced Encryption Standard New Instructions (AES-NI), который предназначен для ускорения криптографических вычислений.

Микропрограмма Intel Node Manager 3.0 осуществляет телеметрию 22 переменных состояний CPU: температуры, использования вычислительных ресурсов, памяти, сетевых соединений и так далее. Новая функция Cache Monitoring позволяет определить использование кеш-памяти отдельными виртуальными машинами. В рамках технологии Intel Data Directed участок кеш-памяти L3 выделяется для нужд сетевых соединений, что положительно сказывается на пропускной способности и латентности сети.

Xeon E5 v3 приобрел несколько нововведений в части информационной безопасности. Функции OS Guard и BIOS Guard в составе Platform Protection Technology предотвращают попытки исполнения вредоносного кода в режиме SMM (System Management Mode, используемом для управления энергопотреблением, охлаждением и так далее) и защищают BIOS от записи из неавторизованных источников. Intel PPT также поддерживает стандарт Trusted Platform Module версии 2.0.

Материнские платы для платформы LGA2011-3 основаны на чипсете Intel C612, который имеет встроенный контроллер USB 3.0 с 8 портами и 10 портов SATA 6 Гбит/с

⇡#Архитектура и бенчмарки процессора Core M

На IDF нам удалось получить достаточно подробный обзор микроархитектуры Broadwell в таком виде, в каком она реализована в новейших процессорах Core M.

Чипы Core M производятся по технологическому процессу 14 нм и предназначены для использования в ультрамобильных ноутбуках и планшетных ПК. Впервые Intel внедрила полноценную архитектуру Core в такой категории устройств, где раньше применялись только процессоры семейства Atom. Подробный обзор архитектуры мы представим тогда, когда в наше распоряжение поступят коммерческие образцы устройств на базе Core M, а пока осветим несколько основных пунктов.

Максимальное значение TDP Core M составляет 6 Вт. Чипы обладают тремя установками теплового пакета, выбор между которыми остается на усмотрение производителя устройства: 3, 4,5 и 6 Вт. Для CPU также допускается увеличение мощности до 15 Вт, но на очень короткое время.

Большинство оптимизаций в ядре Core M сконцентрировано на энергетической эффективности. Механизм Turbo Boost изменен таким образом, чтобы использовать возможность кратковременно увеличить частоту CPU до высокого уровня и сделать работу быстро, а затем сбросить энергопотребление. Такой алгоритм более эффективен с точки зрения расхода энергии, чем если бы процессор долго работал над задачей на меньшей частоте.

С другой стороны, процессор иным образом работает в ситуациях с низкой нагрузкой. Существует такая проблема, что, снижая тактовую частоту, мы на определенном этапе уже не можем одновременно снижать напряжение питания. Кроме того, само по себе снижение частоты уже не оказывает значимого влияния на мощность чипа. Поэтому Intel применяет Duty Cycling для управления мощностью в низком диапазоне: блоки процессора отключаются и включаются обратно с определенной частотой.

Duty Cycling используется и для нового чипсета (PCH), распаянного на одной подложке с CPU. По сравнению с прошлым поколением мощность PCH в бездействии (Idle) и под нагрузкой снизилась на 25 и 20% соответственно.

В системах на базе Core M одним из факторов, определяющих частоту CPU, является температура корпуса устройства. Холодный корпус позволяет на краткий период резко увеличить частоту, чтобы затем снизить до уровня, который приемлем для долговременной работы.

В архитектуре CPU также произошли изменения, направленные на увеличение IPC (исполняемых в течение цикла инструкций).

Существенной переработке подвергся интегрированный графический процессор. Микроархитектура GPU оптимизирована для увеличения производительности и снижения энергопотребления. Возросло количество вычислительных блоков. Core M также приобрел общее адресное пространство, доступное как ядрам x86, так и графическому процессору, – аналогично архитектуре HSA в APU производства AMD.

Улучшения коснулись и медиакодека QuickSync. К примеру, транскодирование видео в формате AVC/H.264 1080p выполняется вдвое быстрее. Время автономной работы устройства при воспроизведении видео 1080p увеличено на 25%. Поддерживается вывод изображения в разрешении 3840x2160 при частоте 60 Гц через интерфейс DisplayPort 1.2.

Помимо лекции об архитектуре Broadwell, Intel продемонстрировала прессе тестовый образец планшета, внутри которого была установлена одна из модификаций Core M с TDP на уровне 6 Вт. Диапазон частот процессора составляет 500-2600 МГц.

Этот компьютер никогда не попадет в продажу — он был изготовлен Intel только для испытаний CPU в реальных условиях. Устройство выполнено в корпусе из фрезерованного алюминия и имеет экран с диагональю порядка 11 дюймов. Intel также изготовила образец с полностью медным корпусом, дабы сравнить поведение чипа в условиях идеального охлаждения с тем, что имеет место в реальных продуктах (в обоих образцах корпус играет роль радиатора).

Как утверждают сотрудники Intel, алюминий в данном случае оказался ничуть не хуже меди, но проверить это самим нам не удалось: ОС на тестовых образцах не опознает датчики частоты и температуры. Был также третий планшет, покрытый тонким слоем настоящего золота — «просто потому, что мы можем».

На планшете был установлен пакет 3DMark версии 2013 года. В тесте Ice Storm Unlimited устройство набрало в полтора раза больше баллов, чем SoC архитектуры ARM с наиболее мощной графикой на сегодняшний день – NVIDIA Tegra K1. Core M практически вдвое превосходит по производительности APU семейства Beema от AMD, также предназначенный для планшетов.

Веб-тест SunSpider на основе JavaScript Core M выполнил почти за одну четвертую времени, которое понадобилось наиболее близкому конкуренту – Apple A7. Заметим, что A7 тут находится в привилегированном положении за счет того, что браузер Safari на лету компилирует JavaScript, а Core M был протестирован в Internet Explorer и все равно остался победителем.

Что и говорить, Core M имеет колоссальное преимущество перед конкурентами, которое не в последнюю очередь происходит из передового техпроцесса 14 нм. Впрочем, полную картину можно представить только после того, как станут доступны для тестирования образцы Core M с TDP 3 и 4,5 Вт.

⇡#Ультратонкий планшет Dell Venue 8 7000 c 3D-камерой RealSense

Несмотря на впечатляющую производительность для столь скромного теплового пакета, основное назначение Core M – ультракомпактные ноутбуки и трансформеры. Легкие и тонкие планшеты по-прежнему остаются вотчиной Atom. Intel пока не запустила производство кремния для этой линейки по технологии 14 нм, да и сами планшеты на базе Atom (особенно под управлением Android) – скорее редкость, чем распространенное явление.

Новый планшет Dell на платформе Intel, представленный на IDF, превосходит все, что мы ранее видели в этой категории. Его нам тоже удалось подержать в руках, хотя провести тесты сотрудники Intel не позволили.

В отличие от уже знакомых нам гаджетов с системой на чипе микроархитектуры Bay Trail, этот компьютер комплектуется SoC Atom серии Z3500 c четырехъядерным ЦП Moorefield. От Bay Trail оно отличается в первую очередь более мощной интегрированной графикой PowerVR G6430 (как раз как в вышеупомянутом Apple A7. — прим. ред.). При этом, по заверениям Intel, Moorefield не уступает по энергетической эффективности четырехъядерным моделям Bay Trail. На планшете установлена ОС Android. Стандартный интерфейс Google производитель не модифицировал.

Dell Venue 8 7000 принадлежит к категории компактных планшетов благодаря относительно небольшому экрану с диагональю 8,4 дюйма. Кстати, это AMOLED-матрица с разрешением 2560х1600. Как утверждает производитель, устройство имеет наименьшую толщину корпуса среди себе подобных – 6 мм. Экран занимает фронтальную панель практически от края до края: настолько узкие рамки вокруг.

Уникальная особенность планшета – стереоскопическая 3D-камера Intel RealSense. Изображение, полученное с помощью RealSense, состоит из большого количества слоев, которыми можно манипулировать, изменяя фокус фотографии или произвольно варьируя параметры отдельных слоев (например, можно сделать монохромным задний план композиции, выделив таким образом передние объекты). С помощью RealSense также можно сканировать предметы, чтобы затем воспроизводить на 3D-принтере.

⇡#Официальный анонс архитектуры Skylake

Следующая итерация микроархитектуры десктопных процессоров Intel, которая последует за Broadwell, официально получила название Skylake. Она представляет собой фазу «так» в модели «тик-так», которая символизирует цикл обновления архитектур Intel. Это значит, что если Broadwell по большей части сводится к переносу архитектуры процессоров Haswell на новый технологический процесс 14 нм, то Skylake принесет глубинные изменения в самой микроархитектуре Core.

Никакие подробности об устройстве чипов Skylake пока не раскрыты, но нам предъявили два действующих прототипа: открытую платформу настольного формата, на которой был запущен тест 3DMark Ice Storm, и компактный ноутбук, воспроизводивший 4К-видеролик – увы, на большом расстоянии, так что изучить их более внимательно не удалось.

Массовое производство CPU архитектуры Skylake начнется во втором квартале 2015 года, а готовые продукты будут доступны позднее в том же году.

⇡#Кремниевая фотоника в действии

В этом году на IDF можно было увидеть множество коммерческих образцов оборудования на основе технологии кремниевой фотоники (Silicon Photonics). Silicon Photonics позволяет создавать высокоскоростные оптические соединения для использования на коротких расстояниях: в конечном счете — внутри отдельной серверной стойки.

Проблема существующих проводных соединений, которые используются в этом масштабе, состоит в том, что медные проводники не позволяют масштабировать пропускную способность соответственно существующим вычислительным возможностям и объемам данным. Чем выше скорость передачи данных, тем более коротким должен быть проводник. При пропускной способности 32 Гбит/с медный кабель не должен превышать по длине 1-2 м, а это уже меньше высоты стандартной 32-дюймовой стойки. Переход на оптику снимает это ограничение.

Можно возразить, что оптические соединения как таковые не являются чем-то новым. Однако новшество Silicon Photonics заключается в том, что приемники и излучатели, находящиеся на концах оптического волокна, интегрированы непосредственно в кремниевую полупроводниковую пластину и формируются методом фотолитографии. Благодаря этому достигается серьезное снижение стоимости и трудозатрат на производство оборудования по сравнению с традиционной технологией, в рамках которой оконечные устройства для оптической линии собираются в ходе многоэтапного трудоемкого процесса. Именно относительная дешевизна Silicon Photonics обеспечит широкое внедрение оптических соединений в масштабе отдельной серверной стойки.

Одно волокно этого интерфейса обладает пропускной способностью 25 либо 50 Гбит/с. Спецификации позволяют группировать волокна в пучки для увеличения пропускной способности вплоть до 200 Гбит/с и больше, а в будущем она превысит 1 Тбит/с. Длина соединения может достигать 820 м.

Используя такие проводники, можно отделить вычислительные компоненты в стойке от накопителей без потери производительности. Со временем также кремниевая фотоника позволит вынести в отдельный модуль пул оперативной памяти и устройств ввода-вывода, к которому несколько процессоров будут обращаться совместно.

⇡#Итоги

IDF — это по-прежнему одно из главных ежегодных событий IT-индустрии, но в этом году внимание было приковано вовсе не к профильной для Intel сфере, которой являются полупроводниковые технологии. Наибольший отпечаток оставила тема «Интернета вещей», что несколько обескураживает. Мы, как «технари», в первую очередь ждали свежей фактуры про процессоры, накопители и сетевые коммуникации. Где ее искать, как не на IDF?

Нельзя сказать, что участники форума остались обиженными по этой части. Глубокой технической информации мы получили предостаточно, а новые продукты, представленные Intel для всех областей, где применяются процессоры x86, по-прежнему впечатляют. Но сама Intel дает понять: компания не ограничивается привычной для всех ролью производителя CPU, а с головой бросается в гонку мобильных технологий, включая самые горячие направления – умные часы и прочую носимую электронику. Скептики скажут, что тема преувеличенно раздута и подобные гаджеты – это сейчас либо бесполезная игрушка, либо неуклюжий курьез. Но именно такие компании, как Intel, обладают ресурсами, чтобы из первых робких попыток в конечном итоге создать новую среду обитания, в которой вездесущие компьютеры выполняют массу рутинных задач, сейчас отнимающих частицу времени все еще слишком короткой человеческой жизни.