Теги → goldmont

На смену архитектуре Intel Goldmont Plus придёт архитектура Tremont

Компания Intel раскрыла имя архитектуры, которая, по всей вероятности, придёт на смену архитектуре Goldmont Plus. В руководстве для программистов с описанием запланированных расширений в новых процессорах компании появилось упоминание архитектуры Tremont. Есть все основания полагать, что Tremont воплотится в первых 10-нм версиях процессоров Intel «класса» Atom. Правда, сейчас младшая архитектура Intel стала основой «осеребрённых» Pentium и новых Celeron. Как вы можете помнить, в середине декабря прошлого года Intel анонсировала новинки в виде однокристальных решений под кодовым именем Gemini Lake.

Упрощённая блок-схема SoC Gemini Lake

Упрощённая блок-схема SoC Gemini Lake

Платформа Gemini Lake и архитектура Goldmont Plus привнесла в младшую категорию процессорных продуктов компании улучшенную работу с графикой, четырёхуровневый вычислительный конвейер и интегрированный в SoC радиочастотный блок. По замыслу Intel, платформа Gemini Lake должна максимально снизить стоимость компонентов в составе бюджетных ПК и ноутбуков. Очевидно, архитектура Tremont должна развить эту идею. Новая платформа, кстати, получила название Jacobsville и должна идентифицироваться в программном обеспечении для тестирования как Family 6, Model 134.

В опубликованном Intel обновлённом руководстве приводятся новые инструкции для исполнения на ядрах Tremont, которые ранее были недоступны для работы на процессорах Intel уровня Atom. В частности, сообщается о поддержке инструкций и процессов CLWB, CLDEMOTE, ENCLV, GFNI и Direct store instructions. В то же время, поддержки векторных инструкций нет ни в каком виде, что, по-видимому, продолжит отличать процессоры уровня Intel Atom от процессоров компании на архитектурах уровня Core.

Pentium осеребрённый: SoC Gemini Lake представлены официально

Путь экономичных процессоров Intel Gemini Lake к официальному статусу вышел долгим, но едва ли тернистым. Новые чипы базируются на 14-нм микроархитектуре Goldmont Plus, которая является эволюционным развитием Goldmont (SoC Apollo Lake) и потребляют те же 6–10 Вт, что и предшественники. Процессоры Pentium Silver J5005, Celeron J4105 и Celeron J4005 в ближайшем будущем войдут в состав недорогих мини-ПК, десктопов и моноблоков, а Pentium Silver N5000, Celeron N4100 и Celeron N4000 предназначаются главным образом для субноутбуков, ноутбуков и устройств «2-в-1».

Изменения в Gemini Lake относительно Apollo Lake носят эволюционный характер, основные из них — увеличение количества исполняемых инструкций за такт с трёх до четырёх, удвоение объёма кеш-памяти второго уровня, интеграция контроллера CNVi (Wi-Fi/Bluetooth, без радиочастотного модуля) и графической составляющей Intel Gen9 LP (девятое поколение HD/UHD Graphics) с аппаратной поддержкой 10-бит форматов видео HEVC и VP9.

В спецификациях Gemini Lake из официального пресс-релиза Intel приведены не все характеристики новых SoC: указаны только максимальные частоты чипов (без номинальных), опущены значения TDP и рекомендованные цены процессоров для OEM-производителей «железа».

Некоторые пробелы было необходимо восполнить, чем мы и занялись:

— настольные SoC: ;

  • Pentium Silver J5005: 4 ядра/4 потока, 4 Мбайт кеша L2, частота 1,5/2,8 ГГц, UHD Graphics 605 (18 EU, 250–800 МГц), два канала DDR4/LPDDR4-2400 (до 8 Гбайт RAM), 6 линий PCI-E 2.0, TDP 10 Вт, цена $161;
  • Celeron J4105: 4 ядра/4 потока, 4 Мбайт кеша L2, частота 1,5/2,5 ГГц, UHD Graphics 600 (12 EU, 250–750 МГц), два канала DDR4/LPDDR4-2400 (до 8 Гбайт RAM), 6 линий PCI-E 2.0, TDP 10 Вт, цена $107;
  • Celeron J4005: 2 ядра/2 потока, 4 Мбайт кеша L2, частота 2,0/2,7 ГГц, UHD Graphics 600 (12 EU, 250–700 МГц), два канала DDR4/LPDDR4-2400 (до 8 Гбайт RAM), 6 линий PCI-E 2.0, TDP 10 Вт, цена $107.

— мобильные SoC:

  • Pentium Silver N5000: 4 ядра/4 потока, 4 Мбайт кеша L2, частота 1,1/2,7 ГГц, UHD Graphics 605 (18 EU, 200–750 МГц), два канала DDR4/LPDDR4-2400 (до 8 Гбайт RAM), 6 линий PCI-E 2.0, TDP 6 Вт, цена $161;
  • Celeron N4100: 4 ядра/4 потока, 4 Мбайт кеша L2, частота 1,1/2,4 ГГц, UHD Graphics 600 (12 EU, 200–700 МГц), два канала DDR4/LPDDR4-2400 (до 8 Гбайт RAM), 6 линий PCI-E 2.0, TDP 6 Вт, цена $107;
  • Celeron N4000: 2 ядра/2 потока, 4 Мбайт кеша L2, частота 1,1/2,6 ГГц, UHD Graphics 600 (12 EU, 200–650 МГц), два канала DDR4/LPDDR4-2400 (до 8 Гбайт RAM), 6 линий PCI-E 2.0, TDP 6 Вт, цена $107.

Графические блоки Intel UHD 600 и UHD 605 поддерживают разрешения вплоть до 4K (минимум 3840 × 2160) в сочетании с частотой обновления 60 Гц. Кроме того, допускается одновременная работа с тремя мониторами с меньшим разрешением. Компьютеры различных форм-факторов на основе SoC Intel Gemini Lake начнут массово появляться в продаже в первом квартале следующего года.

Intel Gemini Lake: детали архитектуры готовящихся SoC

В последние годы компания Intel старается подтянуть свои экономичные SoC до уровня обычных процессоров, чтобы производители систем в сборе могли выпускать на их основе не только бюджетные ноутбуки и неттопы, но и оригинальные устройства с возможностями, выходящими за рамки модели использования «пишущих машинок». После того как SoC Apollo Lake вывели экосистему самых скромных чипов Intel на новый уровень, в Intel планируют выпустить ещё более «шустрые» процессоры Gemini Lake. Последние будут изготавливаться по хорошо «обкатанной» 14-нм технологии и будут сочетать в себе вычислительные ядра Goldmont Plus, графический блок Intel 9-го поколения (Gen9LP) и разнообразную системную логику.

«2-в-1» Acer Switch 3 на базе актуальных SoC Intel Apollo Lake

«2-в-1» Acer Switch 3 на базе актуальных SoC Intel Apollo Lake

Ключевые детали строения SoC Gemini Lake мы приводили в одной из недавних публикаций, где на уровне слухов сообщалось о поддержке новыми чипами форматов видео HEVC и VP9 (оба — 10-бит), наличии у готовящихся процессоров двойного объёма кеш-памяти второго уровня, а также контроллера DDR4, интерфейса HDMI 2.0, адаптера беспроводных сетей и других узлов. Дополнительные сведения об Intel Gemini Lake привёл ресурс CNX Software, сопроводив соответствующий материал схемой строения четырёхъядерного процессора.

С архитектурой Goldmont Plus связан переход от конвейера с тремя параллельно выбираемыми и декодируемыми инструкциями (3-wide) к конвейеру с четырьмя инструкциями (4-wide), что теоретически должно обеспечить 10–15 % прироста производительности на одинаковых частотах по сравнению с Apollo Lake/Goldmont. Увеличение объёма кеша второго уровня с 2 до 4 Мбайт подкреплено обновлённым протоколом событий в кеше (cache event list). Встроенное в тело SoC графическое ядро включает 18 исполнительных блоков (EU). Помимо вышеупомянутых 10-битных форматов видео, оно поддерживает на аппаратном уровне H.264, MPEG-2, VC-1, JPEG, VP8, а также обычные 8-битные форматы HEVC и VP9. Интеграция интерфейса HDMI 2.0 вместо HDMI 1.4 гарантирует работу 4K-мониторов при 60 Гц вместо 24–30 Гц. Наряду с HDMI 2.0 присутствуют DisplayPort 1.2a и eDP 1.4.

Контроллер памяти у Gemini Lake гибридный (DDR3/DDR4) двухканальный. Поддерживаемая частота памяти LPDDR3 — 1866 МГц, а LPDDR4 — 2400 МГц. Контроллер Wi-Fi/Bluetooth «спрятался» в блоке CNVi, название которого происходит от Connectivity Integration Architecture. Его включение в состав SoC наверняка сократит общие затраты на платформу. В числе прочей системной логики — линии PCI Express 2.0, контроллер eMMC 5.1, каналы SATA 6 Гбит/с, USB 3.0 и USB 2.0.

Снимок кристалла SoC Apollo Lake

Снимок кристалла SoC Apollo Lake

В целом нет сомнений, что чипы Gemini Lake усилят позиции Intel на рынке дешёвых экономичных SoC архитектуры x86. Другое дело, что в этом году среднеценовые и HEDT-процессоры сильно прибавили, поэтому эволюционное развитие Goldmont — самое меньшее, что можно было ожидать от Intel в бюджетном сегменте рынка CPU/SoC. Ориентировочным сроком релиза чипов Gemini Lake считается четвёртый квартал текущего года.

Опубликованы подробности о новых SoC Intel «Gemini Lake»

Компания Intel не только готовится к выпуску первых в мире 18-ядерных процессоров потребительского класса, но и наводит финальный лоск на серию новых высокоинтегрированных процессоров под кодовым названием Gemini Lake, которые должны прийти на смену серии Apollo Lake. Эти чипы будут продаваться под марками Celeron и Pentium, основой для них послужит улучшенный 14-нм техпроцесс. Благодаря достаточно тонкому техпроцессу уровни тепловыделения у Gemini Lake будут очень небольшими — мобильный вариант сможет похвастаться цифрой 6 ватт, а у варианта, предназначенного для компактных систем (SFF) данный показатель не превысит 10 ватт.

При этом удельная производительность у новинок будет выше, нежели у процессоров Apollo Lake. В серии будут представлены двух- и четырёхъядерные модели на базе микроархитектуры Goldmont Plus. Эта архитектура не содержит физических отличий от обычной Goldmont, но объём кеша L2 будет увеличен с двух до четырёх мегабайт. Пониженный уровень энергопотребления будет достигнут исключительно за счёт усовершенствований в техпроцессе, но не на уровне архитектуры процессорных ядер. Контроллер DDR4 останется одноканальным, но получит поддержку более высоких, нежели сейчас, частот, а максимальный поддерживаемый объём памяти увеличится вдвое – с 8 до 16 Гбайт.

Процессоры Gemini Lake получат встроенные контроллеры 802.11 b/g/n и Bluetooth 4.0, однако контроллер физического уровня останется внешним. Изменения коснутся и графической части: в новых чипах будет интегрирована графика Intel Gen9 (аналогичная графике Skylake), содержащая до 18 исполнительных блоков. Несмотря на экономичность, процессоры Gemini Lake смогут работать с дисплеями высокого разрешения и без проблем будут воспроизводить все современные форматы видео высокого и сверхвысокого разрешения, благо, они получат поддержку стандарта HDMI 2.0. Точные сроки появления новинок на рынке неизвестны, но согласно планам Intel, дебютируют описанные чипы в четвёртом квартале текущего, 2017 года.

Intel готовит Compute Stick на базе SoC Apollo Lake

Миниатюрные системы Compute Stick пока не пользуются столь же высоким спросом, как и более крупные и производительные мини-ПК, но тем не менее компания Intel, её партнёры и подражатели регулярно пополняют ассортимент подобных устройств. Инициатор внедрения форм-фактора Stick сегодня предлагает три вида систем размером с большую «флешку» — модели на процессорах семейства Bay Trail-T (Atom Z3735F), Cherry Trail (Atom x5-Z8300) и Skylake-Y (Core m3-6Y30, Core m5-6Y54, Core m5-6Y57). Последние могут похвастаться солидной производительностью, но и стоят немалых денег — от $264,59 до $485 в США, без учёта налогов.

Compute Stick с Core m5

Compute Stick на базе Intel Core m5

Повысить быстродействие Intel Compute Stick помогут процессоры Atom с микроархитектурой Goldmont, аналоги которых образуют семейство SoC Apollo Lake. Об этом стало известно благодаря просочившимся в Сеть планам чипмейкера по развитию экосистемы Compute Stick. Согласно им, во втором квартале следующего года дебютируют модели «Michigan City» с операционной системой и без таковой, основанные на SoC Atom/ Goldmont. Во внутренней иерархии они расположатся между устройствами на платформах Cherry Trail и Skylake-Y.

Intel Compute Stick на базе SoC Apollo Lake

Примерное представление о производительности чипов Atom с архитектурой Goldmont можно сложить на основе показателей быстродействия аналогичных SoC Atom T7500/T5500 для сегмента IoT («интернет вещей»). Внутреннее тестирование в лабораториях Intel показало их 56-процентное превосходство над Atom x5-Z8300 в тесте SPECint и 41-процентное — в графическом бенчмарке GFXbench 3.0.

Intel Compute Stick на базе SoC Apollo Lake

Версия Compute Stick «Michigan City» с 64-разрядной ОС Windows 10 Home ограничится 2 Гбайт оперативной памяти и eMMC-накопителем объёмом 32 Гбайт. В свою очередь, модель без ОС получит четыре гигабайта RAM и более ёмкий (64 Гбайт) eMMC-накопитель. Для обоих устройств характерно наличие двухдиапазонного сетевого адаптера Wi-Fi (802.11ac 2×2 MIMO)/Bluetooth 4.2, разъёма HDMI с функцией CEC, гнезда для наушников, портов USB 3.0 и USB 2.0.

Intel Compute Stick на базе SoC Apollo Lake

Одной из задач, стоящей перед инженерами Intel при работе над Compute Stick образца 2017 года, является обеспечение эффективного и тихого (а лучше — бесшумного) охлаждения SoC. Учитывая компактные размеры устройств и ограниченный выбор материалов корпуса (медный игольчатый корпус был бы в самый раз), добиться этого будет не просто.

Intel Compute Stick

Новая статья: Репортаж с IDF 2016: новый Intel Core, накопители Optane, виртуальная реальность и многое другое

Данные берутся из публикации Репортаж с IDF 2016: новый Intel Core, накопители Optane, виртуальная реальность и многое другое

Будущее энергоэффективных микроархитектур Intel туманно

Отмена выпуска семейств микросхем SoFIA и Broxton для смартфонов не означает, что корпорация Intel также отказывается от производства систем на кристалле (system-on-chip, SoC) для других устройств с малым энергопотреблением. Однако отказ от выпуска нескольких важных продуктов на поздней стадии означает, что в компании пересмотрят будущее как процессоров Atom, так и, возможно, микроархитектур.

Немного истории

Компания Intel начала разработку своих энергоэффективных микроархитектур и «маленьких» ядер в 2004 году. Основной задачей, которая ставилась при создании первой микроархитектуры Atom — Bonnell — была разработка x86-совместимого ядра, которое бы отличалось сверхмалым энергопотреблением и миниатюрными размерами кристалла. Подобное ядро могло бы быть встроено в мультиядерные процессоры для параллельных вычислений или же использовано для обеспечение запуска приложений под Microsoft Windows (тогда доминирующую операционную систему) на сверхпортативных устройствах, таких как планшеты.

Intel Atom первого поколения

Intel Atom первого поколения

В 2008 году Intel представила первые процессоры семейства Atom, известные как Silverthorne. Чтобы максимально снизить энергопотребление вычислительных ядер, инженеры Intel отказались от внеочередного исполнения инструкций (out-of-order execution, OOO) в пользу последовательного исполнения инструкций (in-order execution, IO), 64-разрядности и ряду других вещей, которые к тому времени стали стандартными для CPU. Тем не менее, будучи сделанными по технологии 45 нм, Atom первого поколения имели размер ядра 25 мм2, энергопотребление около 2,5 Вт и могли запускать Microsoft Windows. Хотя потребление самих процессоров Atom было минимальным, даже самый экономичный набор логики для них — US15W — имел энергопотребление 2,3 Вт, а потому использование платформы для мобильных телефонов было исключено. Чуть позже в том же году был представлен двухъядерный 64-разрядный Diamondville для настольных ПК с рассеиваемой тепловой мощностью (TDP) 8 Вт. С ним были совместимы более мощные наборы логики, пригодные для ПК, например, комбинация из северного моста Intel 945GSE Express и южного моста 82801GBM (I/O контроллер), которая потребляла 10 Вт. Кроме того, предлагался Intel 945GC Express с TDP в 22 Вт.

Весьма высокое энергопотребление US15W и других было следствием стратегии Intel в области производства наборов логики того времени, данная микросхема производилась по технологии 130 нм. Поскольку для производства CPU применялись передовые технологические процессы, чтобы обеспечить максимальную производительность (в случае с Atom — наименьшее энергопотребление), чипсеты производились при помощи устаревших техпроцессов (кстати, это одна из причин, почему графические ядра в наборах логики Intel всегда имели крайне низкую производительность — их транзисторный бюджет всегда был ограничен, а площадь на ядре выделялась по остаточному принципу). Подобный подход не был проблемой для настольных ПК и даже для ноутбуков, но был неприемлемым для устройств со сверхмалым энергопотреблением.

Intel Atom второго поколения поколения

Intel Atom второго поколения

Стремясь максимально снизить потребление платформы Atom, Intel встроила контроллер памяти и графическое ядро непосредственно в процессоры Atom второго поколения (Pineview для ПК и Lincroft для планшетов), сократив количество микросхем до двух. Это увеличило энергопотребление самих CPU до 1,3–5,5 Вт, тогда как совместимые с ними I/O контроллеры NM10 и SM35 потребляли 2,1 и 0,75 Вт соответственно. Тем не менее, снижение энергопотребления по сравнению с решениями на базе Intel 945 Express было налицо. Видя, что Atom пользуются спросом в первую очередь у производителей ноутбуков, наиболее продвинутые варианты Pineview получили два процессорных ядра, 64-разрядность, высокие тактовые частоты и TDP в 10–13 Вт.

Перевод Atom на технологический процесс 32 нм во второй половине 2011 года позволил Intel создать свою первую платформу для смартфонов (Medfield/Penwell), а также представить третье поколение процессоров Atom (Cedarview) для ПК. Данные микросхемы имели два ядра и относительно высокие тактовые частоты (1,6–2,13 ГГц), но при этом потребляли от 3,5 до 10 Вт энергии, давая понять, что текущая IO-микроархитектура (Saltwell, 32-нм версия Bonnell) едва ли может хорошо масштабироваться в плане производительности на ватт.

Silvermont и новые возможности

Для увеличения производительности, но при сохранении низкого энергопотребления Intel представила Silvermont в 2013 году. Данная микроархитектура получила не только внеочередное исполнение инструкций, но и массу современных возможностей в области производительности (SSE4.1) и безопасности (AES-NI), что открыло для неё двери на рынок серверов и относительно производительных ПК. Однако архитектура, поддерживающая внеочередное исполнение инструкций, неизменно ведёт к увеличению размеров ядра и энергопотреблению. Чтобы этого гарантированно избежать, Intel не стала вводить в Silvermont поддержку Hyper-Threading и решила не увеличивать количество параллельно выбираемых и декодируемых инструкций. Как и в случае Bonnel/Saltwell, Silvermont умеет выбирать и исполнять две инструкции за такт (для сравнения, Haswell умеет исполнять 4–5 инструкций за такт (с учётом MacroFusion), а разработанные при участии легендарного Джима Келлера (Jim Keller) Apple Cyclone, Twister и Typhoon — шесть).

Intel Atom Avoton

Intel Atom Avoton

Благодаря тому, что Intel имеет существенное преимущество перед другими производителями в виде собственных фабрик и лучших в индустрии технологических процессов, переход к OOO-архитектуре (точнее, добавление соответствующей логики) не только не привёл к увеличению энергопотребления, но и дал возможность снизить его у процессоров для телефонов/планшетов. По сути, именно с Silvermont у экономичных ядер Intel появилось новое предназначение: мобильные телефоны. Ни Bonnell, ни Saltwell под эти устройства не проектировались.

Более того, по словам Intel, применение 14-нм технологического процесса дало возможность увеличить производительность в случае с микроархитектурами Airmont и Goldmont. К сожалению, компания не указывает на конкретные улучшения Airmont и Goldmont, но учитывая тот факт, что обе базируются на Silvermont, принципиальная архитектура осталась прежней: ядро может декодировать две инструкции за такт.

Области применения Intel Silvermont

Области применения Intel Silvermont

Именно благодаря Silvermont области применения экономичных микроархитектур Intel существенно расширились. Помимо клиентских SoC, энергоэффективные ядра применяются для различных чипов встраиваемых систем, процессоров для микросерверов, а также суперкомпьютерных ускорителей Xeon Phi.

Системы на кристалле для серверов имеют большое количество ядер (до восьми в текущем поколении), поддерживают различные технологии, которых нет в SoC для клиентских ПК (ECC, виртуализация, криптографический ускоритель QuickAssist и т. д.), а также включают в себя большое количество различных интерфейсов ввода/вывода. Основными преимуществами использования микроархитектур вроде Silvermont и Airmont для таких микросхем является как относительно низкое энергопотребление, так и меньшие размеры самих ядер, что крайне важно при создании многоядерных конфигураций для микросерверов.

Ближайшие планы

Чуть позже в этом году Intel планирует выпустить новые SoC для планшетов, дешёвых ноутбуков, гибридных ПК, а также недорогих настольных ПК. Платформы Apollo Lake и Willow Trail будут базироваться на микроархитектуре Goldmont и графических ядрах девятого поколения. Новые системы на кристалле смогут похвастаться увеличенной производительностью, а также способностью кодировать и декодировать видео (с разрешением до 3840 × 2160 точек) при помощи кодеков HEVC и VP-9, что позволит экономить заряд батареи при просмотре качественных видео на YouTube.

Платформа Intel Apollo Lake

Платформа Intel Apollo Lake

Что касается рынка микросерверов, то для них Intel готовит новое семейство процессоров Atom C3000 (Denverton). Как говорят слухи, Denverton будет иметь весьма впечатляющие характеристики: 16 ядер Goldmont, 16 Мбайт кеша второго уровня (по 2 Мбайт на пару ядер), контроллер PCI Express 3.0 x16, четыре порта 10Gb Ethernet, USB 3.0, Serial ATA и поддержка до 128 Гбайт памяти типа DDR4-2400. Будучи сделанным по 14-нм технологическому процессу, данная микросхема обещает быть очень экономичной, что позитивно скажется на возможностях конкурировать с аналогичными решениями на базе ARMv8.

Если будущее Intel на рынке мобильных телефонов довольно очевидно, а ближайшие планы в области планшетов ясны, то будущее самой платформы Atom, а также энергоэффективных микроархитектур находится под вопросом. Так, Intel не анонсировала каких-либо микроархитектур после Goldmont. Также ничего не известно и про наследников платформ Apollo Lake и Willow Trail. Это не означает, что их нет, но отсутствие информации говорит о том, что компания либо не готова принять на себя обязательства по выпуску определённого семейства продуктов, либо всё еще работает над его характеристиками.

А нужны ли энергоэффективные ядра?

Учитывая возрастающую параллельность исполнения инструкций у высокопроизводительных микроархитектур Intel (Haswell, Broadwell, Skylake, Kaby Lake), а также их снижающееся энергопотребление и размеры, для очень многих задач они могли бы заменить экономичные микроархитектуры (Silvermont, Airmont, Goldmont).

Система на кристалле Intel Atom

Система на кристалле Intel Atom

К примеру, двухъядерные процессоры Skylake-Y (Core M-6Yxx) имеют TDP около 4,5 Вт, тогда как SDP (scenario design power) четырёхъядерного Cherry Trail (Atom x5-8300/x5-8500/x7/8700) составляет всего 2 Вт. Следует помнить, что Cherry Trail — полноценная система на кристалле и состоит всего из одной 14-нм микросхемы. В то же время, Skylake-Y (2+GT2) состоит из двух микросхем: процессора, который производится с использованием 14-нм литографии, и набора логики Intel 100-серии, который изготовляется по технологическому процессу 22 нм. Компания Intel не раскрывает SDP для каждого из кристаллов, но поскольку это один продукт, указывается общий максимальный SDP. Хотя низкое SDP позволяет использовать Skylake-Y в планшетах, а мощные x86-ядра и графический процессор с 24 вычислительными процессорами (execution units, EUs) означают высокую производительность, энергопотребление решения на базе Airmont в два раза ниже. Трудно сказать, насколько ядра Skylake потребляют больше энергии по сравнению с Airmont, но очевидно, что разница существует.

Кроме того, Cherry Trail должен быть дешевле Skylake-Y. По некоторым оценкам, размер четырёхъядерного кристалла Cherry Trail составляет около 85 мм2, тогда как размер кристалла двухъядерного Skylake-Y (2+GT2) — примерно 100 мм2. При этом последний требует чипа-компаньона, что дополнительно увеличивает его стоимость.

Intel Xeon D

Intel Xeon D

Возможно, размеры, чуть более высокий SDP и цена не столь важны для дорогих планшетов или систем 2-в-1. Однако для серверных SoC, где количество ядер критично, а размеры кристалла влияют на конечную цену, небольшие размеры ядер могут стать преимуществом. Впрочем, учитывая тот факт, что Intel не обновляла модельный ряд серверных Atom с 2013 года, а недавно выпустила Xeon D c 16 ядрами Broadwell для рынка микросерверов, в компании отдают приоритет высокопроизводительным решениям. Это логично, поскольку производительность ядер вроде Silvermont для однопоточных задач довольно низка, что означает увеличение задержек при обработке данных, а это заметно снижает энергоэффективность самих серверов (пока процессор обрабатывает задачу, сервер держит включёнными другие компоненты системы, тратя энергию), увеличивая стоимость владения центром обработки данных.

Тем не менее, в официальных планах Intel значится серверный SoC под названием Atom C3000 (Denverton), который должен появиться во второй половине года. Denverton задерживался уже как минимум один раз, что говорит о том, что приоритеты Intel на рынке ЦОД сосредоточены на высокопроизводительных решениях, а не на микросерверах, чьи преимущества во многом существуют лишь на бумаге. Тем не менее, 16 ядер общего назначения и богатый набор возможностей ввода/вывода должны помочь ему конкурировать с разнообразными SoC на базе ARMv8, имея неоспоримый козырь: совместимость с x86.

Intel Xeon Phi Knights Landing

Intel Xeon Phi поколения Knights Landing

Более того, выходящий вскоре Xeon Phi (Knights Landing) базируется на 72 ядрах на основе Silvermont (с очень существенными доработками, которые дадут возможность исполнять 512-разрядные инструкции AVX, добавят четырёхпоточный Hyper-Threading, увеличат пропускную способность кешей и т. д.). При этом Intel утверждает, что это полноценные ядра, которые способны запускать операционные системы. Иными словами, суперкомпьютерам на базе подобных Xeon Phi (установленным в процессорные гнёзда, а не в PCIe разъёмы) не потребуются обычные Xeon, что удешевляет стоимость систем, а также увеличивает их энергоэффективность. Учитывая, что перспективный план для Xeon Phi уже составлен на годы вперёд, очень вероятно, что и Knights Hill базируется на x86-совместимых ядрах, но, каких именно — не известно.

Основным преимуществом энергоэффективных ядер Intel для Xeon Phi является их малая площадь и возможность установить их в сопроцессор в больших количествах. В конечном итоге, одной из задач при разработке архитектуры Bonnell было создание мультиядерных микросхем. Доработанный Silvermont в Knights Landing показывает, что компания продолжает считать экономичные ядра оптимальным решением для подобных суперкомпьютерных устройств, которым едва ли требуется максимальная производительность в однопоточных приложениях.

Как видно, применение микроархитектур Airmont и Silvermont вполне оправдано в дешёвых мобильных и настольных клиентских решениях, в суперкомпьютерных процессорах, а также в некоторых видах серверов (главное, не переоценить перспективы этих машин). Судя по всему, экономичные ядра Intel рано списывать со счетов прямо сейчас. Однако что же нас ждёт в будущем?

Энергоэффективные CPU Intel: Перспективы

К сожалению, о будущем энергоэффективных микроархитектур Intel не известно ничего. Вполне может быть, что у Intel есть возможность и дальше усовершенствовать архитектуру, которая выбирает/декодирует две инструкции за такт (например, путём добавления Hyper-Threading, улучшения блоков выборки, добавления исполнительных устройств, увеличение размеров OOO буферов, уменьшение латентности кешей и т. д.). Однако более логичным было бы «расширение» архитектуры в сторону увеличения одновременно исполняемых инструкций. Но это неизбежно увеличит размеры ядра, а также его энергопотребление, приблизив эти показатели к таковым у высокопроизводительных ядер.

Intel Atom S1200

Intel Atom S1200

Имеет ли для Intel смысл увеличивать параллельность экономичных микроархитектур, при условии, что обычные архитектуры продолжат исполнять четыре инструкции за такт, а значит, разница между двумя микроархитектурами Intel будет сокращаться? Учитывая тот факт, что основная архитектура для Kaby Lake и CannonLake уже определена, Intel не планирует грандиозных изменений в своих высокопроизводительных микроархитектурах как минимум до конца 2018 года (учитывая слухи об Ice Lake и Tiger Lake, и того дольше). Как следствие, как минимум до этого срока Intel не будет заинтересована сокращать разрыв между экономичными и высокопроизводительными микроархитектурами.

Кроме того, если Intel хочет продолжать разрабатывать энергоэффективные малые ядра с прицелом на Xeon Phi, то большого смысла увеличивать параллелизм исполнения инструкций в этих ядрах с одновременным их увеличением для компании нет. Но при этом нет и смысла использовать экономичные ядра только в суперкомпьютерных ускорителях на базе архитектуры MIC (many Intel core). Следующее мини-ядро понадобится Intel для Xeon Phi четвёртого поколения, известного как Knights Hill, которое будет производиться по технологии 10 нм и увидит свет в конце этого – начале следующего десятилетия. Теоретически, Intel могла бы задействовать для Knights Hill ядро Goldmont, однако поскольку нам неизвестны требования к процессорам Xeon Phi 2019–2020 годов, с уверенностью этого сказать нельзя.

Модуль Intel Curie на базе процессора Quark

Модуль Intel Curie на базе процессора Quark

Понятно одно, с уходом Intel с рынка процессоров для смартфонов компании более не требуется разрабатывать процессорные ядра с минимальным энергопотреблением с прицелом на подобные устройства. Однако Intel не планирует уходить с рынка процессоров для носимой и ультракомпактной электроники (что странно, поскольку конкуренция там ожидается нешуточная, а видимых преимуществ у x86 там нет), а значит, компания продолжит работать над сокращением энергопотребления электронных схем как таковых. Учитывая, что Intel перепрофилирует устаревшие ядра в процессорах Quark для носимой и ультракомпактной электроники, ядра Silvermont/Airmont/Goldmont могли бы иметь смысл для таких устройств будучи дополнительно оптимизированными и сделанными по технологии 7 нм.

Судя по всему, различная продукция на базе ядер Goldmont будет выпускаться в ближайшие пару лет для сегментов недорогих ПК и даже серверов. При этом у компании не будет возможности уменьшить размеры и энергопотребление своих недорогих SoC при помощи нового технологического процесса до конца 2017 года. Как следствие, либо Intel придётся пропустить цикл выпуска дешёвых процессоров для ПК и планшетов в начале 2017, либо усовершенствовать имеющиеся проекты, как минимум интегрировав в них новый графический процессор от Kaby Lake.

Экспериментальный процессор Intel

Экспериментальный процессор Intel

Обычно разработчики микропроцессоров (AMD, ARM, IBM, Intel) обнародуют особенности микроархитектур за год–два до их выхода на рынок, чтобы позволить разработчикам программного обеспечения оптимизировать свои продукты под новые CPU. Поскольку про наследников Goldmont не известно ничего, очень вероятно, что в ближайшей 12–24 месяца их не появится. Учитывая обновлённую область применения энергоэффективных малых ядер Intel, инженерам корпорации более нет смысла делать их максимально экономичными, но имеет смысл сохранять минимальные размеры ядра. Будет ли иметь смысл для этой цели разрабатывать отдельные ядра (которые сильно уступают высокопроизводительным по скорости), или же есть смысл максимально урезать высокопроизводительные ядра — не известно. Однако очевидно, что сузившаяся область применения окажет влияние на принимаемые Intel решения и есть большая вероятность, что они будут не в пользу экономичных микроархитектур.

Intel отменяет выпуск новых процессоров Atom для смартфонов

Через четыре года после выпуска первых систем на кристалле для смартфонов корпорация Intel отказывается от выпуска двух ключевых решений для этого рынка: Broxton и SoFIA 2. Фактически, в Intel более не хотят создавать решений для подобных устройств, поскольку валовая прибыль при их продаже постоянно снижается, а производители телефонов требуют всяческой поддержки при создании аппаратов на базе Atom, что выливается в убытки для компании. Отмена выпуска двух ключевых проектов на поздней стадии означает, что в компании более не верят в успех на рынке процессоров для смартфонов, а попытаются сконцентрироваться на создании решений для рынка сотовых сетей пятого поколения (5G).

Микросхема Atom

Микросхема Atom

Продвижение Atom для планшетов и смартфонов обошлось в $9 млрд за три года

Корпорация Intel выпустила свою первую систему на кристалле для смартфонов — Intel Atom Z2460 (более известный как Medfield (Penwell, Lexington)) — в начале 2012 года, заручившись поддержкой Lenovo и Motorola Mobility. С тех пор компания выпустила ещё одно поколение SoC для мобильных телефонов (Merifield/Tangier и Moorefield/Annidale), анонсировала семейство недорогих микросхем SoFIA, а также договорилась с китайскими разработчиками Rockchip и Spreadtrum о создании очень дешёвых чипов для доступных аппаратов. Несмотря на высокую вычислительную производительность продвинутых моделей, дешевизну разработанных и произведённых сторонними компаниями решений, поддержку операционной системой Google Android и программным обеспечением, Intel Atom не стал сколько-то популярным на рынке смартфонов. Двумя причинами неудач Intel можно назвать постоянные задержки выхода новых SoC, а также отсутствие у них востребованных возможностей. Помимо нескольких телефонов Lenovo и Motorola, единственным заметным потребителем Intel Atom для смартфонов стала компания ASUSTeK Computer, чей Zenfone 2 стал довольно популярным в ряде стран.

ASUS ZenPhone 2. Возможно, последний из могикан на базе Intel Atom

ASUS Zenfone 2. Возможно, последний из производительных смартфонов на базе Intel Atom

Попытки популяризировать Atom среди производителей смартфонов и планшетов стоили Intel огромных денег. Так, компания давала гигантские скидки на сами процессоры, инвестировала в рекламу, а также помогала партнёрам разрабатывать материнские платы для конечных устройств. Всё это вылилось в то, что операционные потери подразделения Mobile and Communications Group, занимающегося мобильными процессорами, составили $1,776 млрд в 2012 году (при выручке $1,791 млрд), увеличились до $3,1 млрд в 2013 году (при выручке $1,375 млрд), а затем подскочили до $4,2 млрд в 2014 году (при выручке в $202 млн), согласно отчёту для федеральной комиссии по ценным бумагам США (security and exchange commission, SEC). В 2015 году компания перестала раскрывать потери мобильного подразделения, создав гигантскую Client Computing Group, которая продаёт микросхемы для всех типов клиентских устройств. При этом, если на рынке планшетов Intel удалось стать одним из ведущих поставщиков SoC, то на рынке смартфонов компания так и не смогла занять сколько-то значимую долю. Судя по всему, чтобы сократить расходы и высвободить инженеров для более насущных проектов, в Intel приняли решение отказаться от выпуска целого ряда микросхем из семейства Atom.

SoFIA LTE и Broxton на рынок не попадут

Так, Intel не станет выпускать недорогие системы на кристалле SoFIA 3GX, SoFIA LTE и SoFIA LTE2 для доступных смартфонов и планшетов. Как ожидалось, Intel Atom x3-C344X со встроенным 4G/LTE cat 6 модемом (SoFIA LTE) будет базироваться на микроархитектуре Intel Silvermont и графическом ядре ARM Mali-T720. Среди других возможностей SoC следует упомянуть одноканальный контроллер памяти LPDDR2/DDR3L, поддержку 802.11ac Wi-Fi и Bluetooth 4.1 LE. Хотя спецификации данной микросхемы смотрятся неплохо, её выпуск должен был состоятся в середине прошлого года. Иными словами, компания пропустила окно возможностей, и теперь данный процессор не был бы очень успешным даже в сегменте недорогих смартфонов. О перспективах микросхем SoFIA 3GX и SoFIA LTE2 говорить невозможно, поскольку об этих процессорах неизвестно почти ничего. Тем не менее, едва ли от них можно было бы ожидать прорывной функциональности, учитывая историю всех SoFIA. Примечательно, что на сегодняшний день Intel не хочет говорить о судьбе будущих процессоров Atom разработки Spreadtrum и Rockchip. Судя по всему, переговоры с этими разработчиками всё ещё идут.

Планы Intel, которым не суждено сбыться

Планы Intel, которым не суждено сбыться

Если семейство SoFIA во многом досталось Intel в наследство от Infineon, то проект Broxton создавался с чистого листа. Считается, что Broxton представлял собой полностью модульную архитектуру системы на кристалле, которая давала возможность оперативно переконфигурировать микросхемы в соответствии с требованиям рынка заменяя «ингредиенты», а также добавлять различную интеллектуальную собственность третьих компаний в случае необходимости. Подобный подход очень напоминает подход ARM, которая предлагает клиентам целый ряд компонентов (CPU, GPU, контроллеры памяти, специализированные процессоры, ускорители и другое) для самых различных нужд, а также технологии для их взаимодействия (шина CoreLink и интерфейсы для подключения различных устройств), существенно сокращая время, требуемое для создания чипов. С Broxton Intel могла бы выпускать новые SoC для мобильных устройств существенно быстрее, чем сейчас.

Планы Intel, которым не суждено сбыться

Планы Intel, которым не суждено сбыться

Первая микросхема на базе платформы Broxton (SoC под кодовым названием Morganfield) должна была иметь четыре ядра на базе микроархитектуры Goldmont, контроллер памяти LPDDR4/Wide IO 2, а также производиться самой компанией Intel с использованием технологического процесса 14 нм с транзисторами FinFET. Учитывая продвинутую микроархитектуру и производство на фабриках Intel, очевидно, что Broxton нацеливался в первую очередь на смартфоны высокого ценового класса.

К сожалению, Broxton был задержан сначала вследствие проблем с 14-нм нормами производства, затем вследствие неготовности. Если бы Broxton вышел в конце 2016 года, он бы столкнулся с конкуренцией как со стороны высокопроизводительных SoC, разрабатываемых производителями дорогих смартфонов (Apple, Samsung, Huawei/HiSilicon, Xiaomi и т. д.), так и со стороны высокопроизводительных процессоров, созданных Qualcomm, MediaTek и даже Rockchip. При серьёзной конкуренции Intel пришлось бы либо предлагать свои процессоры по привлекательным ценам, снижая прибыльность и выручку, либо прибегать к уже использованной тактике низких цен и различных поощрений партнёров (маркетинг, помощь в разработке и т. д.), что могло бы означать убытки. При этом следует понимать, что большинство известных компаний выпускают флагманские смартфоны в первой половине года, а чтобы попасть в дорогие аппараты в 2017 году, Intel потребовалось бы представить Broxton весной или летом этого года.

По всей видимости, компания Intel более не намерена быть убыточной на рынке, где на протяжении нескольких лет терпела фиаско.

Будущее за 5G

Отмена выпуска новых микросхем SoFIA и Broxton означает уход Intel с рынка SoC смартфонов по меньшей мере на ближайшие пару лет. Это не означает, что компания перестанет выпускать решения для мобильных телефонов вообще. Intel продолжит производить различные модемы и даже интенсифицирует инвестиции в создание модемов для сетей пятого поколения (5G), как обозначил исполнительный директор компании Брайан Кржанич (Brian Krzanich) ранее на этой неделе.

Возможности применения 5G. Слайд Еврокомиссии

Возможности применения 5G. Слайд Еврокомиссии

Как ожидается, сети пятого поколения будут более проникающими, чем сети четвёртого поколения, а модемы будут устанавливаться в самые различные устройства. Таким образом, модемы Intel для 5G не будут выпускаться исключительно для мобильных телефонов (планшетов, или ноутбуков), а потому Intel видит большие перспективы в этом направлении. Если рынок высокопроизводительных 4G/LTE модемов для смартфонов фактически монополизировала Qualcomm, то в случае с 5G преимущества этой компании могут не быть столь очевидными, что означает возможности для Intel.

Что касается возможного выпуска SoC для мобильных телефонов в будущем, то потенциал Intel в этом направлении будут определяться не только самой компанией и развитием её процессорных микроархитектур, но и самих устройств. В случае, если у Intel появится возможность продавать свои чипы для смартфонов с прибылью, компания могла бы вернуться на рынок. Однако при текущей конкуренции в ближайшее время корпорация этого не сделает.

Недорогие чипы Intel SoFIA перейдут на 14-нм техпроцесс в 2016 г.

В ходе телеконференции с инвесторами и финансовыми аналитиками глава корпорации Intel признал, что компания была вынуждена отложить выпуск недорогой системы на чипе (system-on-chip, SoC) для смартфонов со встроенным 4G-модулем на первый квартал следующего года. Несмотря на локальную неудачу, Intel с оптимизмом смотрит на SoC-бизнес для недорогих мобильных устройств и даже готова начать выпуск подобных микросхем на своих фабриках.

Корпорация Intel вышла на рынок систем на кристалле для мобильных телефонов и планшетов довольно поздно. Вследствие несовершенной поддержки операционной системой Google Android процессоров с архитектурой x86, относительно высокого энергопотребления микросхем Intel Atom, низкого уровня интеграции возможностей, а также ряда других факторов Intel пришлось позиционировать свои ранние SoC либо как решения начального уровня, либо как чипы для весьма дорогих моделей. Последние требуют высокой производительности, используют большое количество дискретных микросхем, чтобы обеспечить максимальную функциональность, имеют аккумуляторы большой ёмкости и много специально разработанного ПО, тем самым скрадывая несовершенство первых поколений Atom для телефонов.

Intel Atom

Intel Atom

Для того чтобы максимально удешевить x86 SoC для смартфонов и планшетов, Intel инициировала программу SoFIA (smart or feature phone with Intel architecture) в 2012 году. Первые микросхемы SoFIA представляли собой дизайн, изначально разработанный Infineon (соответствующие активы были куплены в 2010), но с двумя ядрами Intel Silvermont вместо одного ядра ARM. Поскольку проект SoC был разработан под один из технологических процессов Taiwain Semiconductor Manufacturing Co., последняя занялась производством микросхемы. Впоследствии Intel договорилась с китайскими разработчиками микросхем Rockchip и Spreadtrum о создании новых недорогих моделей SoFIA, которые всё так же производились на мощностях TSMC с использованием одного из 28-нм техпроцессов.

Перспективные планы Intel в области недорогих мобильных SoC

Перспективные планы Intel в области недорогих мобильных SoC

Хотя системы на чипе Intel Atom семейства SoFIA — это, в первую очередь, решения для недорогих смартфонов и планшетов, благодаря усилиям Intel и Rockchip в этом году подобные микросхемы обзавелись довольно достойным уровнем функциональности. К сожалению, самый продвинутый процессор семейства — Intel Atom x3-C344C с четырьмя ядрами Silvermont, графическим процессором ARM Mali T720 MP2 (16 потоковых процессоров, OpenGL ES 3.0, DirectX 9.3), встроенными 802.11ac WiFi, 4G/LTE, Bluetooth 4.1, GPS/GLONASS и т.д. — не появится на рынке до первого квартала 2016 года, по слухам, вследствие неготовности программного обеспечения. Тем не менее, в ближайшие годы SoFIA останутся важными продуктами для Intel. Настолько важными, что корпорация даже станет использовать для их производства собственные мощности начиная с конца 2016 г. Выпущенные на фабриках Intel микросхемы SoFIA будут иметь четыре ядра, более продвинутый модуль 4G/LTE, а также высокопроизводительное графическое ядро.

«Вы увидите первые системы на чипе SoFIA с LTE в начале следующего года, в первой половине следующего года», — сказал Брайан Кржанич (Brian Krzanich), исполнительный директор Intel, в ходе телеконференции с инвесторами и финансовыми аналитиками. «SoFIA [выпущенные при помощи технологического процесса Intel] 14 нм появятся к концу года».

Недавняя покупка портфеля CDMA продукции у Via Telecom показывает, что в ближайшие годы SoFIA и, возможно, более продвинутые микросхемы Atom обзаведутся поддержкой соответствующего стандарта связи, что поможет продвижению микросхем на рынке Китая и ряда других стран.

Перспективные планы Intel в области прогрессивных мобильных SoC

Перспективные планы Intel в области прогрессивных мобильных SoC

Что касается следующего поколения высокопроизводительных систем на чипе Atom, известных по кодовому имени Broxton, то на данном этапе про них не известно ничего. Предполагается, что архитектура Broxton даст возможность Intel быстро переконфигурировать микросхемы в соответствии с требованиям рынка, что очень серьёзно увеличит конкурентоспособность Atom. Кроме того, Broxton даст возможность включать в чип различную интеллектуальную собственность третьих компаний, тем самым давая возможность Intel создавать мобильные системы на кристалле под заказ.

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥