Осенний IDF 2005: начало многоядерной эпохи – THG.RU

В 2006 году выйдет следующее поколение микро-архитектуры

На нынешнем весеннем IDF Intel призывала индустрию переходить на разработку 64-битных приложений. В общем, “куй железо, пока горячо”, получая преимущество от новых скоростных двуядерных процессоров. В течение года для всех бизнес-сегментов появятся аж два полных поколения чипов. Причём второе поколение должно выровнять ассортимент процессоров, обозначив платформу на ближайшие годы.

По поводу микро-архитектуры Intel следующего поколения ходило немало слухов, и большинство из них подразумевало систему на базе модифицированных ядер Pentium M или даже Pentium III. Когда мы обсудили этот вопрос с Мули Эденом (Mooly Eden), вице-президентом Intel Mobility Group, он описал мобильный двуядерный процессор Merom (вторая половина 2006) как “освежение” ядра Yonah, которое мы получим в начале 2006 года. Мы ещё чуть позже затронем Yonah в нашем материале, но этот комментарий значит немало. Все принципиальные идеи Yonah найдут своё продолжение в Merom, который, опять же, имеет общую ядерную архитектуру с Conroe (настольные ПК) и Woodcrest (серверы), за исключением размера кэш-памяти.

Чипы будут отличаться итогами валидации, упаковками, тактовыми частотами и включёнными/выключенными функциями. Это подкрепляет заявление Intel о дизайне “снизу-вверх”, как отметил главный исполнительный директор Intel Пол Отеллини (Paul Otellini), причём в основе архитектуры будет больше Pentium M, чем NetBurst. Ещё одно подтверждение мы получили от менеджера по валидации CPU Ронни Корнера (Ronny Korner), который пообещал нам, что ядро Yonah будет быстрее Dothan. Кроме того, Intel постоянно избегает называть новый процессор следующим поколением Pentium, приберегая для себя возможность создать полностью новую марку. Наконец, новая микро-архитектура предназначена для техпроцессов от 65 до 45 нм, после чего она, вероятно, будет масштабироваться и на 32 нм.

Пройдёт ещё некоторое время, прежде чем будет раскрыт потенциал многоядерных архитектур, когда появятся адаптированные окружения, а также и совершенно новые, которые не были возможны в “одноядерный век”. С точки зрения Intel, основным стержнем для развития будет увеличение мобильности на всех фронтах.

Кроме того, Intel пытается завоевать новые растущие рынки, да и процесс платформизации подходит к своему завершению. Пол Отеллини назвал его “самой большой реорганизацией в истории компании”. Одним из результатов стало появление группы Channel Platforms Group, которая обеспечивает новые возможности для бизнеса. Другое последствие, вероятно, более интересное для наших читателей, связано с изменением номенклатуры будущих компонентов вроде южного моста чипсета Broadwater ICH8 (см. иллюстрацию ниже).

Обозначения “DO” и “DH” расшифровываются как “Digital Office” (“цифровой офис”) и “Digital Home” (“цифровой дом”).

2006: год двуядерных процессоров

Intel предполагает, что в середине 2006 года поставки двуядерных процессоров превысят одноядерные модели.

В этом году для настольных ПК нас ждёт добавление расширений EM64T к 500-й линейке Pentium 4 – номера новых моделей будут заканчиваться на “1”, например Pentium 4 571. В то же время, 600-я линейка получит поддержку технологии виртуализации VT. Эти модели будут заканчиваться на “2”, например Pentium 4 672. Линейка Xeon тоже получит двуядерные модели Paxville DP до конца этого года. В области мобильных платформ никаких существенных изменений не планируется.

В первой половине 2006 года обновление технологий начнётся с платформы Napa и линейки мобильных процессоров Yonah. Yonah будет доступен как в виде одноядерного, так и двуядерного решения, и он станет первым 65-нм процессором Intel. Вслед за Yonah появится настольный двуядерный чип Presler (линейка Pentium D 900) и его одноядерный вариант Cedar Mill (Pentium 4 6×1 или 6×3, если вам нужна VT). В первом квартале 2006 года появится 65-нм двуядерный процессор Xeon (Dempsey), а также и ядро Sossaman – производная Yonah, оптимизированная под серверы. В 2006 году Intel планирует поставить аж 60 миллионов двуядерных процессоров. Сегодня в разработке находятся целых 17 двуядерных проектов.

Довольно интересно, что Intel решила вывести на рынок новые линейки процессоров, хотя уже через несколько месяцев появятся их преемники. Важно отметить, что Presler является двуядерным и двукристальным процессором, в то время как Cedar Mill получит только одно ядро. Но все упомянутые чипы, за исключением Yonah, будут базироваться на технологии NetBurst, которую сегодня можно уже назвать старомодной и менее эффективной. Хотя Intel и объявила желание стать лидером по соотношению производительности к ваттам, но пока в этом направлении компания уступает AMD.

В планах Intel значатся пять массовых двуядерных процессоров Yonah, которые будут работать на частотах от 1,66 до 2,33 ГГц. Кроме того, будут выпущены модели с низким и сверхнизким напряжением.

Вновь ожидается рост

Intel желает стимулировать своих партнёров, предоставив новые возможности для бизнеса на растущих рынках, да и увеличив мобильность.

Гонка тактовых частот сегодня замедлилась, то есть в этом отношении закон Мура достиг своих пределов (по крайней мере, пока). Но сейчас Intel, похоже, решила пользоваться принципом “больше – лучше”. То есть нас ждёт больше ядер (без сомнения), больше транзисторов (кто бы сомневался), больше производительности (пока что поверим), больше производительности на ватт (потому что хуже уже некуда, не правда ли?), больше кэша (хотя он будет “обычно выключен”, см. ниже), больше функций (LaGrande пока ещё на горизонте), больше беспроводных возможностей (спасибо WiMAX), больше рынков (куда ещё сунуть NetBurst?), больше выбора (эх…), больше продуктов, больше возможностей для бизнеса… Ну, вы поняли.

Нас ждёт рост.

VT: Vanderpool или технология виртуализации (Virtualization Technology)

Наконец-то в поле зрения появились новые технологии вроде поддержки виртуализации Vanderpool Virtualization Technology (VT) и LaGrande Technology (LT). Хотя технология LaGrande упоминалась меньше, чем мы хотели, но Vanderpool, наконец-то, будет выпущена. Под этим названием скрываются процессорные расширения, которые позволяют одновременно работать нескольким операционным системам. При должной аппаратной поддержке системы будут работать совершенно независимо одна от другой.

Патрик Гелсингер, вице-президент Intel Digital Enterprise Group, показал очень интересную демонстрацию Vanderpool. На компьютере была запущена старая система Windows NT 4.0, сервер Oracle и Windows Server 2003.

Многоядерное видение: 10-кратное улучшение

Intel заявляет, что грядущей микро-архитектуры хватит больше, чем на три года. Вряд ли в этом можно сомневаться, учитывая этот слайд с весеннего IDF 2001.

Теперь понятно, как будет улучшаться производительность.

Я помню, как Intel говорила о примерно двукратном увеличении гигагерц с архитектурой NetBurst. Тогда это выглядело как мечта, но она осуществилась. Однако сегодня Intel “села на мель” в этом направлении. Учитывая большое число транзисторов на кусочке кремния, вполне логично ожидать перехода к параллельным вычислениям. Но у Intel появились новые цели: десятикратное увеличение производительности high-end процессоров и, в то же время, уменьшение энергопотребления до 10% для ультра-портативных решений.

Для ультра-портативных ноутбуков ожидается тепловой пакет всего в 5 Вт, для массовых настольных ПК – 65 Вт (как нам кажется, процессоры для энтузиастов этот уровень перейдут) и 80 Вт – для серверов. Цель десятикратного улучшения заключается в выпуске микропроцессоров с тепловым пакетом всего 0,5 Вт, а также в соответствующем росте производительности на момент схода со сцены новой архитектуры (около 2010 года).

Стефен Смит (Stephen Smith), директор Desktop Platform Operations (слева), показывает полную линейку двуядерных продуктов на брифинге для прессы.

Новые архитектуры (на самом деле!)

Многочисленные презентации, которые мы просмотрели, намекают на существование определённого баланса функций для новой микро-архитектуры. Как нам кажется, большинство ингредиентов для новой архитектуры было взято от Pentium M, включая базовую архитектуру, оптимизацию энергопотребления и SpeedStep, хотя некоторые функции заимствованы от NetBurst. Среди последних отметим скоростную шину FSB, Hyper-Threading (только с процессорами, оснащёнными 4 и 8 Мбайт кэша L2), EM64T, XD, VT и AMT. Впрочем, можно с тем же успехом сказать, что эти технологии относились к NetBurst по причине доминирования этой архитектуры среди продуктов Intel.

65-нм техпроцесс Intel позволит выпустить первый четырёхядерный процессор (Whitefield) с 8 Мбайт кэша L2 для каждой пары ядер.

Новый фокус: производительность на ватт

“В 2006 году мы хотим стать бесспорным лидером по соотношению производительности на ватт”. Так сказал Патрик Гелсингер после сравнения производительности Irwindale с Sossaman. В данном случае Intel имеет в виду процессоры, поэтому обещание будет сложнее выполнить, если учитывать всю систему. К примеру, компьютеру с Opteron не нужен северный мост, что играет на руку AMD. Однако это преимущество практически сходит на нет в настольных ПК с раздельным графическим решением, поскольку там северный мост нужен для графического интерфейса.

Как нам кажется, одна из причин такого шага кроется в увеличении затрат на электричество. Отеллини указал на экономию около $1 млрд. в год на каждые 100 миллионов проданных процессоров, если удастся уменьшить энергопотребление до уровня 30 Вт на процессор. Даже если не принимать во внимание масштаб предприятия, всё больше людей понимают, что энергопотребление следует учитывать.

Прежде всего: Yonah и Sossaman

Поскольку Yonah будет служить основой Merom и полностью всей новой микро-архитектуры, позвольте поговорить о новом процессоре более детально. Как мы уже упоминали, это будет первый 65-нм процессор на рынке. Если Yonah будет поддерживать только IA32, то Sossaman (для серверов на основе Lindenhurst/E7520) обзаведётся поддержкой EM64T, а также 36-битной адресацией, которая позволяет использовать до 64 Гбайт памяти. Площадь ядра составит 90,3 мм², а число транзисторов – 151 млн., причём более половины из них будут использоваться для 2-Мбайт кэша L2. На этот раз Intel указала длину конвейера: в презентации Yonah упоминалось 14 ступеней. Напомним, что Prescott использует 31 ступень, а Pentium M – между 12 и 14. Таким образом, конвейер будет таким же длинным или чуть длиннее, чем у Pentium M.

Впервые кэш L2 будет общим для двух ядер, гармонично войдя в состав процессора. Напомним, что тот же Smithfield является, по своей сути, слиянием двух процессоров Prescott Pentium 4, каждый из которых использует собственный кэш L2. С другой стороны, однопоточное приложение, которое может использовать только одно ядро, получит в своё распоряжение полные 2 Мбайт кэша.

Yonah будет использовать новую мобильную платформу, состоящую из мобильных чипсетов 945GM/945PM (с кодовым названием Calistoga). Вместе с CPU (Yonah, одно- и двуядерный), а также новым модулем 802.11 a/b/g WLAN 3945ABG (Golan), всё это называется платформой Napa. Скорость FSB будет увеличена с максимальной на сегодня FSB533 (915GM/915PM и линейка Pentium M 700 Dothan) до FSB667 для всех процессоров Yonah, за исключением версий с ультра-низким напряжением и 400-й линейки Celeron M. Последняя будет использовать одноядерные чипы Yonah с кэшем L2 1 Мбайт L2 и FSB533. В чипсет 945GM будет встроено графическое ядро Intel GMA950, работающее на 133 или 250 МГц в зависимости от требуемого уровня производительности (эта функция названа Dual Frequency Graphics). Кстати, ещё одной интересной функцией является поддержка 802.11e для потоковой передачи VoIP.

Что касается упаковки, то потребитель получит выбор между 478-контактным вариантом (PGA) и 479-контактным (BGA). Последний вариант предусматривает прямую пайку к материнской плате, а разъём PGA теоретически позволяет модернизировать процессор. Хотя Yonah и Merom будут совместимы по контактам с Presler и Conroe, могут возникнуть проблемы с валидацией и обновлениями BIOS.

Чем хорош Yonah?

Как мы уже упоминали, Yonah должен дать более высокую производительность по сравнению с Dothan, не выходя за рамки прежнего теплового пакета (если брать во внимание одно ядро). Но чуть модифицированный конвейер, сам по себе, не может дать ощутимый прирост, так что вполне логично ожидать других изменений.

Yonah использует новые блоки предварительной выборки и более глубокие буферы записи, а также отличается оптимизированными задержками операций деления. Кроме того, Intel указывает на утроение пропускной способности декодера инструкций SSE2. Также отметим появление поддержки SSE3.

Приятно видеть, что двуядерная версия Pentium M x60 (вероятно, линейка 800) обойдёт Pentium M Dothan по тактовым частотам. Если Pentium M 780 работает на 2,26 ГГц, то максимальная тактовая частота Pentium M x60 составит 2,33 ГГц с двумя ядрами.

Конечно, можно ожидать оптимизаций энергопотребления, включая улучшенную архитектуру кэширования, которая стала более гибкой. До появления Dothan, Prescott и Smithfield транзисторы процессора всегда работали, если только их специально не выключали для экономии энергии. Yonah использует подход “с другого конца”, выключая все транзисторы, если только они не нужны для работы. Технология SmartCache Sizing позволяет включить оптимальное количество кэш-памяти, не затрагивая остальные области, что позволяет экономить энергию.

Наконец, Yonah, Merom и некоторые производные поддерживают ещё одно C-состояние под названием DC4 или Enhanced Deeper Sleep. Если активность системы очень низка, то кэш L2 будет сброшен в основную память и выключен.

Беспроводная связь

Перейдём к достижениям Intel в области беспроводных технологий. На пленарном докладе было интересно наблюдать кадры с отображением точек доступа WLAN до и после появления Centrino. Впрочем, как нам кажется, число точек доступа увеличилось бы и без Centrino, так что эту иллюстрацию можно считать примером роста сетей WLAN в целом.

В целом, конечно же, технология WLAN продвигается вперёд. Как мы уже упоминали, модуль 3945ABG для платформы Napa будет поддерживать 802.11 a/b/g, а также 802.11e QoS для потоковых приложений (VoIP), Wake-On-WLAN (WoWLAN), интеллектуальный выбор точки доступа на основе пропускной способности, а не силы сигнала, а также гибкий роуминг. Что интересно, программное обеспечение для будущих продуктов Intel WLAN поставляет Cisco.

Выглядит интересно, но какова была бы карта, если бы Centrino не существовало вообще?

Широкополосные сети WiMAX обладают теоретической максимальной пропускной способностью до 75 Мбит/с. Напомним, что сегодня большинство коммерческих сетей WiMAX предлагают пропускную способность до 6 Мбит/с. Сети WiMAX сегодня существуют во многих участках мира, хотя пока что до продуктивного использования далеко. Мы посмотрели интересную демонстрацию, во время которой потоковое видео передавалось из Орегона (Intel) через Интернет к Нобу Хиллу (Nob Hill) в Сан-Франциско. Данные отсылались через WiMAX в Moscone Center, где проходит IDF, после чего распределялись на различные клиентские системы.

Hometrino называется “VIIV”

Тема “цифрового дома” обсуждается вот уже несколько IDF подряд, но продвижения в этом направлении как-то не очень заметны. Ситуацию должна изменить сертификация платформ для домашнего досуга, которая появится в первом квартале 2006 года. В теории, механизм, успешно проверенный на рынке ноутбуков, должен хорошо себя показать и в области “цифрового дома”.

Вообще, трудности начинаются уже с произношения “VIIV”: слово звучит как нечто среднее между “wife” (жена) и “wave” (волна). Точные спецификации оборудования для сертификации считаются вторичными, поскольку программа VIIV нацелена на лёгкость использования, простоту подключения и функцию быстрого включения (часть чипсета Broadwater и ICH8DH). Сюда же входит функция медиа-сервера, позволяющая “на лету” перекодировать цифровое содержание для портативных устройств (вот где пригодятся два ядра), а также поддержка DRM/DTCP по IP (Digital Transmission Content Protection) с Golden Gate.

AMD Turion 64 X2

Хотя мы не знаем, такое ли название будет у нового двуядерного мобильного процессора AMD, он определённо является производной Turion. AMD решила объявить о грядущем продукте во время IDF, чтобы как-то отвлечь внимание. Однако точных спецификаций и деталей сказано не было. Кроме, разве что, поддержки памяти DDR2-667. Предполагаемая дата выхода – вторая половина 2006 года. Похоже, AMD была вокруг IDF для того, чтобы выведывать свежую информацию Intel у журналистов, а не наоборот.

Вокруг IDF

Как обычно, на IDF присутствуют не только технологии Intel, но и окружающие технологии.

FB-DIMM и DDR3

Возможно, вы уже слышали о полностью буферизованных DIMM (FB-DIMM), которые являются улучшением технологии регистровой памяти, используемой в серверах и рабочих станциях. Если память полностью буферизована, то можно устанавливать соединения “точка-точка”, а не налагать единую расширенную нагрузку на контроллер памяти. В итоге можно использовать ещё больше модулей памяти, чем раньше. Поддержка FB-DIMM будет введена с выходом чипсетов Blackford (серверный) и Greencreek (для рабочих станций) в первом квартале 2006 года. Напомним, что эти чипсеты предназначены для процессоров Dempsey (65-нм NetBurst) и Woodcrest (65-нм следующего поколения). Они будут поддерживать до 16 DDR2 DIMM, а также технологии iAMT и I/OAT.

Как ожидает Hynix, память DDR3 выйдет на рынок, самое раннее, в конце 2006 года. Если у DDR2 предварительная выборка (prefetch) увеличилась с 2 до 4 бит, то у DDR3 она будет расширена до 8 бит. Изначально скорость составит DDR3-800, но комитет JEDEC уже работает над утверждением более скоростных вариантов DDR3-1066, DDR3-1333 и DDR3-1600. Впрочем, опять же, при переходе на DDR3 придётся платить ухудшением задержек. Как мы слышали, самыми лучшими таймингами DDR3 изначально будут CL5-5-5-15, поэтому улучшения на момент выхода DDR3 можно ожидать больше по энергопотреблению, чем по производительности. Напряжение модулей будет уменьшено с 1,8 В (DDR2) до 1,5 В.

SO DIMM и Thermal Throttling

На этой демонстрации Infineon Technologies показан SO-DIMM с SPD, который может автоматически выполнять пропуск тактовых импульсов (троттлинг), если температура превысит определённый порог. Эта функция будет поддерживаться в будущем системами на чипсете Calistoga 945PM/945GM.

SATA 2.5

Ваш жёсткий диск поддерживает скорость работы интерфейса 3 Гбит/с (300 Мбайт/с с учётом битов коррекции)? Тогда это SATA II. Но другая модель поддерживает только 1,5 Гбит/с (150 Мбайт/с), но может использовать “родную” очередь команд NCQ. Но тогда она тоже SATA II. Наконец-то спецификация SATA 2.5 позволяет справиться с путаницей и устанавливает стандарт, которым должен был стать SATA II месяцы назад:

• сигнальная скорость 3 Гбит/с (300 Мбайт/с чистая);
• поддержка “родной” очереди команд NCQ;
• “горячее” подключение;
• eSATA и поддержка множителя портов;
• поддержка ступенчатой раскрутки пластин для многопортовых хранилищ.

Skype в партнёрстве с Intel

Вы не знаете, что такое Skype? Хм… Даже если вы не пользуетесь связью VoIP (Voice Over IP) или интернет-телефонией, название этой компании должно быть вам знакомо. По информации, приведённой Гелсингером, Skype на данный момент захватила 46% рынка VoIP. Достаточно веская причина для сотрудничества, которое должно дать определённые преимущества, когда Skype будет работать на платформах Intel. Гелсингер подчеркнул свой интерес к интернет-телефонии небольшой демонстрацией, которая сравнивает качество 3,4-кГц стандартного телефона с 8-кГц широкополосным звуком. “Голос устарел. VoIP – это лучший выбор.”

В данном контексте следует упомянуть союз Cisco Intel Wireless & Mobility Alliance, поскольку он мог здесь как-то косвенно повлиять. Кроме функций ассоциации с точкой доступа на основе максимальной пропускной способности, а не силы сигнала, союз работает над определением QoS для приложений VoIP.

Впечатления

Да, BTX всё ещё здесь, но как-то в нашу жизнь он приходит плохо.

Одна из пленарных презентаций была посвящена Google Earth – впечатляюще. Хотя большинство пользователей не сможет путешествовать по миру столь быстро, поскольку интернет-соединение продолжает оставаться “узким местом” для получения детализованных географических и геологических данных.

Во время презентации WiMAX, которая связала людей по всему миру на короткие видеоконференции, одним из собеседников оказался шкипер из Роттердама (Голландия). Кроме существенной задержки, усложнявшей прямое общение, он, похоже, хорошо выпил. 🙂

Как мы уже говорили, было множество всего!