Встречаем Moorestown: новая платформа Intel Atom для ультра-мобильных устройств и смартфонов
Редакция THG,  13 мая 2010


Ультра-мобильное будущее Intel

Представьте, что вы запустили графическую демонстрацию 3DMark с идеально плавной частотой кадров. Затем представьте, что вы смотрите видео 720p с потоком 8000 кбит/с со стабильной частотой кадров 30 fps. Да и, до кучи, web-камера в программе видеоконференций даёт те же самые стабильные 30 fps. Теперь представьте все эти приложения на одном экране. Конечно, задачи не такие тяжёлые для современного компьютера, но нагрузка будет приличной, не так ли?

А теперь представьте, что эти приложения работают с таким же уровнем производительности на смартфоне в вашем кармане.

"Невозможно", - наверняка будет первая ваша мысль. Сегодня просто нет в мире телефона, который мог бы проигрывать видео с такой производительностью, не говоря уже о двух других дополнительных задачах без ущерба скорости. Что ж, друзья мои, вынужден вас разочаровать - всё это я видел собственными глазами.

Сегодня Intel публично объявила о выходе линейки процессоров Atom Z600. Возможно, производительность нетбуков вас ничуть не восхитила. Возможно, ультра-мобильная платформа предыдущего поколения Intel (включая смартфоны и мобильные интернет-устройства, MID) оставила неоднозначное впечатление. "Как? Intel выпустила процессор для телефонов?" Сразу же хотелось бы заверить вас, что Z600 - совершенно иного поля ягода.

Intel Moorestown Z600

Нажмите на картинку для увеличения.

Компания пригласила редакторов Tom’s Hardware в Остин (Техас, США), в исследовательский центр ультра-мобильных устройств для предварительного ознакомления с платформой, которая раньше называлась "Moorestown". И повод для разговора был весьма основательный. Intel не оставила сомнений в серьёзности своего подхода к этому сегменту рынка, и представители компании были готовы в подробных деталях объяснять, почему Moorestown принципиально изменит расстановку сил.

Так что приготовьтесь в последний раз взглянуть на свой телефон. После прочтения нашей статьи вы наверняка захотите получить в будущем новую мобильную платформу.

Лучше и меньше

После посещения пресс-брифинга, посвящённого Moorestown, я был совершенно убеждён в том, что увидел будущее массовых компьютеров. Нет, я не имею в виду, что 40% рынка в следующем году завоюют устройства на основе Moorestown. Просто если все условия окажутся благоприятными, то я не вижу причин, почему наиболее распространённый форм-фактор компьютеров не переместится с настольных ПК на карманные устройства.

Лучше и меньше

Посмотрите на эти числа от IDC. Количество ПК будет увеличиваться. Intel и AMD продолжат свою битву за архитектуру персональных компьютеров, но настольные ПК будут всё меньше и меньше интересовать рынок, их доля на рынке персональных компьютеров будет уменьшаться.

Напротив, продажи мобильных ПК в следующие пять лет в США должны удвоиться, а в мировом масштабе рост будет ещё более впечатляющий. Кроме того, помните, что здесь рассматриваются персональные компьютеры вплоть до неттопов и нетбуков. Числа IDF не включают "наладонники" или таблетки, к которым IDC сегодня присматривается, судя по последнему пресс-релизу.

Давайте посмотрим на тенденцию последних 20 лет. Мы перешли с рынка, полностью состоящего из настольных ПК, к рынку, где доминируют ноутбуки. Мобильные ПК стали продаваться лучше настольных компьютеров ещё с середины 2005 года. Нетбуки начали набирать популярность в 2008 году, и сегодня компактный форм-фактор продолжает оставаться приоритетным для ноутбуков. В прошлом году NPD сообщила, что "после покупки нетбука 60 процентов пользователей ни разу не выносили его из дома". В июле 2009 года DisplaySearch опубликовала данные о продаже нетбуков, и если продажи ноутбуков немного снизились, то за год продажи нетбуков в Северной Америке выросли на 136,9%.

Лучше и меньше

Если рынок массовых компьютеров на самом деле больше нацелен на уменьшение размера, чем на повышение скорости или функциональности, то вас вряд ли удивит статья, вышедшая месяц назад в Bloomberg Businessweek. В ней было сказано, что хотя продажи нетбуков составили 26% продаж всех ПК в рождественский сезон, "популярность нетбуков могла достигнуть своего максимума". Числа IDC показывают, что продажи нетбуков быстро падают по сравнению с предыдущими годами. В статье указаны несколько факторов, которые могут привести к падению интереса к нетбукам в 2010 году, среди них можно отметить появление Apple iPad и неминуемый выпуск "ответных ударов" конкурентами.

Давайте подведём итог. Никто не спорит, что настольные ПК останутся важными для некоторых сфер, в частности, для high-end сегмента, но массовые покупатели продолжат вкладывать свои деньги в более компактные форм-факторы. Единственная причина, по которой пользователи не рассматривали смартфоны в качестве вычислительных устройств до сих пор, заключалась в том, что они были недостаточно мощными, чтобы удовлетворить потребностям массовых вычислений. С появлением Moorestown, как нам кажется, мы достигли поворотного момента, когда рынок меняется, и ваш следующий телефон уже способен стать вашим следующим ПК.

Галочки в списке

Конечно, мой принцип "телефон в качестве массового ПК" несколько амбициозен. Когда я начал задавать вопросы в этом ключе, то есть о том, что телефоны в скором времени отберут долю продаж у настольных ПК и ноутбуков, но будут стоить при этом дешевле, представители Intel вернули меня на путь истинный. "Люди не будут использовать данные устройства таким образом", прокомментировал один из представителей компании. Мне захотелось ответить: "Возможно. Но, опять же, они никогда не пробовали использовать эти устройства таким образом".

Забавно, но именно слова представителя Intel на брифинге заставили меня думать в упомянутом ключе. Один из представителей заметил, что смартфоны будущего позволят покупателям "получить мощный компьютер, который также, по случаю, умеет и звонить". В случае Moorestown, как добавил представитель, "это прочно укоренится в вашей голове".

Intel Moorestown Z600

Нажмите на картинку для увеличения.

Как обычно, Intel "непреднамеренно" не стала называть конкурирующие платформы, хотя представители отметили, что три-пять нынешних смартфонов "всё больше напоминают наладонные компьютеры". Компания даже провела подробное информационное исследование этих лидеров рынка и обратила особое внимание на первые 20 слов (или около того) маркетинговой информации на web-страницах. И во всех случаях ни у одного из продуктов не упоминалось, что он "умеет звонить". Напротив, маркетинговые отделы использовали основные четыре вектора, которые сегодня популярны у покупателей: вычисления, графика, видео и web-страницы.

Пуристы могут спорить, чей телефон имеет лучшее качество голосовой связи и приёма, но точка зрения Intel была описана довольно чётко. Голосовые функции - это одна из галочек в списке функций, среди прочих. Телефон просто должен уметь звонить. Обычному потребителю уже не нужно что-то большее, по крайней мере, в области традиционного телефона. Конечно, это не следует путать с работой операторов. Один из PR-менеджеров Intel отметил, что её дочь в месяц проговаривает около 30 минут по телефону, но при этом пишет более 3800 SMS-ок. И это даже не сценарий будущего использования телефонов. Это объективная реальность сегодня.

Intel Moorestown Z600

Нажмите на картинку для увеличения.

Следующая "галочка в списке" - время автономной работы. Реальность такова, что нам приходится заряжать телефоны фактически каждую ночь. Конечно, некоторым путешественникам вдали от благ цивилизации требуется работа телефона от аккумулятора три или четыре дня, но обычному потребителю вряд ли нужен "мобильник", чьё время в режиме ожидания превышает 48 часов. Именно поэтому мы так и не увидели телефоны на основе предыдущего ультра-мобильного процессора Intel, Atom Z5xx с кодовым названием Silverthorne, который являлся частью платформы Menlow CPU/ чипсет/ беспроводный адаптер. Несмотря на тепловой пакет 2,4 Вт, время автономной работы платформы Menlow просто ужасало. Скажем, "таблетка" JooJoo на платформе Menlow, по сообщениям некоторых пользователей, выдерживала только 2,5 часа работы - и это в повседневных сценариях (сравните с более чем десятью часами работы iPad), поэтому неудивительно крайне малая распространённость подобных устройств на прилавках магазинов.

Но что, если время автономной работы перестанет быть проблемой? Что, если Intel сможет достичь уровня работы 48 часов и даже больше? Что ж, не будем долго тянуть: Intel действительно удалось это сделать. Платформа Moorestown прекрасно решила проблемы с энергопотреблением предыдущих дизайнов Atom, и чуть ниже мы подробно расскажем, как это было достигнуто. Для решения всех проблем специалистам Intel пришлось немало "попотеть", и всё это заставило меня подвести итог (на данный момент) о долгосрочных перспективах Moorestown. Посмотрите на следующую иллюстрацию.

Intel Moorestown Z600

Нажмите на картинку для увеличения.

В целом, Intel (и остальная часть процессорного мира) привыкла выполнять инновации "сверху вниз". Выпуск Nehalem - только лишь один пример из многих. Новые архитектуры и технологии создаются для верхнего сегмента рынка, затем они постепенно спускаются вниз, находя свою реализацию в менее дорогих и более компактных продуктах.

Что же касается Moorestown, то здесь можно провести больше параллелей с разработкой Pentium M. То есть инновации поднимались снизу вверх, это также видно и по тому, что в Moorestown сделано гораздо больше, нежели реализован прорыв по энергопотреблению. Z6xx - также первая полностью интегрированная "система на чипе" (System on Chip, SoC) Intel. Процессоры Core i5 и Core i3 на ядре Clarkdale сочетают в одной сокетной упаковке вычислительный и графический кристаллы, но у Z6xx всё это размещено на цельном кристалле - раньше Intel такого не делала никогда. Была ли у Intel возможность выпустить SoC раньше? Конечно. Но до сегодняшнего дня выпускать SoC на рынок для данного сегмента смысла не имело. Intel пришлось решить все проблемы с энергопотреблением, прежде выполнять какие-либо другие шаги, включая установку SoC в "таблетки" (считавшиеся "мёртвым" сегментом до выхода iPad), нетбуки, неттопы и, возможно, даже ноутбуки.

Мы не знаем, какое влияние новое семейство Atom окажет на весь спектр вычислительных устройств, но вполне вероятно, что инновации уже не получается выполнять подходом "сверху вниз". Технологические прорывы могут осуществляться снизу не менее стремительно, и их влияние на средние 80% рынка может оказаться более существенным, чем изменения, распространяющиеся "сверху".

Прорыв Moorestown

Но вернёмся к обсуждению новинки. Moorestown - мобильная платформа, состоящая из трёх ключевых компонентов.

Lincroft: известный сегодня как процессор Atom Processor Z6xx, представляет собой 45-нм "систему на чипе" SoC, в которую интегрировано вычислительное ядро, контроллеры памяти и дисплея, графический движок и движок видео. Почему 45 нанометров в эпоху, когда линейка Core уже переходит на 32-нм техпроцесс, и когда кристалл можно сделать ещё меньше? Просто по той причине, что Moorestown уже был в разработке, когда 32-нм процесс начал применяться. Другими словами, время выхода на рынок с 45-нм техпроцессом было меньше, и компания при этом всё равно смогла достичь поставленных целей.

Langwell: чипсет Intel Platform Controller Hub MP20, который производится по 65-нм техпроцессу. Сегодня, когда большая часть функций вчерашних чипсетов перешла в CPU, на долю PCH остались, в основном, операции ввода/вывода, хотя нас ждут несколько сюрпризов.

Briertown: отдельная микросхема Mixed Signal IC (MSIC), предназначенная для управления энергопотреблением всей материнской платы. Она также называется Power Management IC или PMIC. Чип Briertown критически важен для функций энергосбережения Moorestown, но на самом деле этот чип производится сторонними компаниями, в числе которых Freescale, Maxim и NEC.

Прорыв Moorestown

Четвёртый компонент, который вероятно будет приписываться к платформе Moorestown - чип беспроводной связи, но пока слишком много переменных, чтобы легко его описать. Как и в случае Briertown, Intel работала с многочисленными производителями компонентов, которые бы смогли соответствовать потребностям Moorestown. На момент старта платформы можно предполагать поддержку сетей 3G через чип M340 обработки данных и голоса от ST-Ericsson, а также Marvell 8688 для 802.11a/b/g Wi-Fi и Infineon Hammerhead 2 для GPS. Более впечатляет чип Intel Wireless Multiconnection 3200 под кодовым названием Evans Peak, который будет сочетать "4-в-1" WiMAX, 802.11a/g/n, Bluetooth и GPS в одном контроллере.

Мы подробно рассмотрим все компоненты новой платформы на страницах нашей статьи. При чтении помните, что Intel преследовала четыре цели для Moorestown, лучше всего показанные следующим слайдом.

Intel Moorestown Z600

Нажмите на картинку для увеличения.

Среди всех целей, которых Intel планировала достичь с выходом новой платформы, одну можно назвать основной: решение проблем энергопотребления Atom для ультра-мобильного сегмента. Время проигрывания аудио составляет около двух дней, а время в режиме ожидания превышает 10 дней, так что Intel сегодня может конкурировать с другими платформами для телефонов, в частности, с ARM. Кроме всего прочего, устройства Intel будут меньше, чем раньше, они будут обеспечивать превосходную совместимость и давать производительность (в частность, в сфере мультимедиа), которая "заткнёт за пояс" все другие продукты на рынке.

Конечно, на первый взгляд всё это кажется слишком смелым, так что давайте углубимся в детали.

Платформа и техпроцесс

Помните, что в линейке процессоров Atom присутствует множество семейств и архитектур. В данной статье мы сфокусируем внимание на платформе Moorestown и линейке Z, которые нацелены на "наладонники" и "таблетки". Не забывайте о линейке N для нетбуков, линейке CE для телевизоров, линейке D для десктопов начального уровня, линейке для встраиваемых систем, а также о будущей линейке "для гаджетов", для которой Intel пока даже не объявила кодовое название. Данные линейки отличаются друг от друга, по большей части, профилями энергопотребления и ожидаемой производительностью. То есть, мы уже прошли тот момент, когда Atom можно было назвать единой архитектурой, подобной Core 2 или Core i3/5/7. Возможно, уже навсегда.

В случае Menlow у нас имеется архитектура платформы, значительно напоминающая классический дизайн ПК: отдельный CPU сверху, интегрированный чипсет снизу, который можно назвать старыми добрыми северным и южным мостами, скомбинированными в одном Platform Controller Hub (PCH). Чипсет Poulsbo имел в себе большое количество компонентов, при этом он изготавливался по относительно устаревшему 130-нм техпроцессу.

Intel Moorestown Z600

Нажмите на картинку для увеличения.

Архитектурная разница при переходе на Moorestown впечатляет. Всё, что осталось в чипсете - подсистема ввода/вывода. Контроллеры памяти, видео и графики перешли в CPU, причём не просто в упаковку, а непосредственно на сам кристалл. Чипсет Langwell производится по 65-нм техпроцессу. Lincroft, похоже, соответствует 45-нм техпроцессу Silverthorne, но Intel всегда аккуратно упоминает, что Lincroft производится по техпроцессу "45 нм SoC". То есть это не тот же самый техпроцесс, что раньше, и даже не доработка старого техпроцесса. Детали здесь становятся туманными.

Intel считает, что остальная индустрия по-прежнему использует 65 нм, при этом Lincroft сохраняет шаг техпроцесса 45 нм, который был у Silverthorne. Помните, что 45-нм техпроцесс Intel выделялся использованием диэлектрика из гафния high-k, что привлекло немало внимания во время дебюта техпроцесса при объявлении микро-архитектуры Nehalem. Гафний high-k, по информации Intel, может снизить утечки на уровне затвора транзисторов в 100 раз по сравнению с предыдущим диэлектриком из диоксида кремния, который использовался в 65-нм техпроцессе. Конечно, в техпроцессе Intel "LP SoC" используется не только гафний, но инженеры хранят молчание по этому поводу. Но они всё же намекнули, что в случае Lincroft появилась "опция множества транзисторов" по сравнению с тем, что у Silverthorne были "одиночные транзисторы, расположенные друг за другом". Но неодобрительные взгляды со стороны PR-представителей Intel не позволили инженерам компании прояснить, что они подразумевали под своей фразой. Сегодня всё это находится в секрете.

Intel Moorestown Z600

Нажмите на картинку для увеличения.

Если посмотреть на размеры архитектуры Moorestown, то мы получаем 30% уменьшение площади кристалла, 40% уменьшение размера упаковки и 50% уменьшение размера материнской платы, что приводит к более высокой степени интеграции всей платформы. Спецификации упаковки CPU Moorestown составляют 13,8 x 13,8 мм (у Silverthorne была площадь 25 мм²), но на самом деле размеры кристалла - всего 7,34 мм x 8,89 мм. У одного старого дизайна Menlow для телефонов размеры материнской платы составляли 75 x 148 мм. Эквивалентная материнская плата Moorestown, которую нам продемонстрировали, имеет размер 69 x 130 мм, при этом более трети от площади материнской платы оставлено свободным, чтобы было место для размещения аккумулятора.

Производительность процессора

Intel любит называть Lincroft вычислительным ядром с ультра-низким энергопотреблением (ultra-low-power, ULP). Мы не будем здесь погружаться в микро-архитектуру Atom или в отличия её работы по сравнению с high-end процессорами Intel. Мы уже неоднократно это описывали в предыдущих статьях. Пока что достаточно просто отметить, что Lincroft - это одноядерный процессор, который использует Hyper-Threading для создания двух логических процессоров для операционной системы. Чип поддерживает 64-битные вычисления и использует ту же самую технологию виртуализации Intel Virtualization Technology (VT), что и Core 2 Duo. Lincroft поддерживает кэш данных 24 кбайт и кэш инструкций 32 кбайт первого уровня (L1). Есть также 512 кбайт кэша второго уровня L2, но кэш третьего уровня L3 отсутствует. В данной статье мы будем обсуждать энергопотребление и производительность 1,9-ГГц процессора Lincroft. Насколько мы можем судить сегодня, этот процессор будет топовым в грядущей линейке Z6xx.

Производительность процессора

Теперь важно добавить, что частота 1,9 ГГц соответствует "режиму форсажа" (burst mode), который следует пояснить подробнее. Всего у Lincroft используется четыре состояния энергопотребления: режим со сверхнизкой частотой (Ultra-Low-Frequency Mode, ULFM), режим с низкой частотой (Low-Frequency Mode, LFM), режим с высокой частотой (High-Frequency Mode, HFM) и режим форсажа (Burst Mode). Так, процессор Lincroft с указанной пиковой частотой 1,9 ГГц, будет проводить большую часть времени в режиме со сверхнизкой частотой ULFM 200 МГц.

Технология форсажа Intel Burst Performance Technology (BPT) очень похожа на технологию Turbo Boost, которая реализована на настольных ПК, поскольку она обеспечивает прирост производительности тогда, когда это требуется, а также при условии, что профиль энергопотребления будет оставаться в заданных рамках. На графике Intel ниже можно заметить надпись "sustained thermal limit" (тепловой предел при продолжительной работе) в случае режима с высокой частотой HFM, который как раз соответствует тепловому пакету TDP. При этом платформа никогда не может превзойти предельные ограничения температуры CPU (thermal junction, Tjskin), которые измеряются датчиками. Если температурный порог будет превышен, то платформа будет выполнять троттлинг до точек восстановления (recovery points на графике) режимов LFM или ULFM для охлаждения, после чего будет оставаться в пределах теплового пакета HFM, пока не появится достаточно возможности для ещё одного перехода в режим форсажа. Конечно, все эти переходы выполняются за доли секунды.

Производительность процессора

В случае Turbo Boost есть определённая гарантированная частота и выставлены определённые ограничения. Когда X число ядер переходят в режим бездействия, вы знаете, что оставшиеся ядра поднимут частоту до уровня Y, и BIOS может и не знать, какая это будет частота. В случае же Burst Mode частоты управляются через BIOS. Фактически, как указывает Intel "частоты Burst Mode могут рассматриваться как P-состояния" в BIOS, причём можно определять множество политик Burst Mode.

Ещё одна особенность режима Burst Mode заключается в том, что он поддерживает профили энергопотребления для максимально быстрого выполнения задания, за которые отвечает подсистема ОС Operating System Power Management (OSPM). Профили энергопотребления используют тот же принцип максимального быстрого выполнения задания, как и в случае серверных окружений: работа должна быть выполнена максимально быстро, чтобы процессор быстрее перешёл в состояние бездействия с низким энергопотреблением. Хотя режим форсажа потребляет максимальную мощность, интенсивная вычислительная нагрузка выполняется значительно быстрее, чем в случае её выполнения с "нормальной" скоростью при стандартном уровне энергопотребления - отсюда мы получаем экономию суммарной затраченной энергии. Работа OSPM осуществляется посредством драйверов, при этом сегодня поддерживаются разные режимы со сниженным энергопотреблением при сохранении активности устройства.

Производительность процессора

OSPM работает вместе с аппаратным управлением энергопотреблением, выполняя своего рода роль консультанта. Программное обеспечение выставляет политики энергопотребления и ограничения, после чего аппаратная часть отвечает за тонкое управление энергопотреблением. Как и можно было предполагать, уровни энергопотребления и производительности будут меняться в зависимости от используемых приложений, и OSPM подразумевает использование middleware-профилей, основанных на распространённых программных и аппаратных активностях. В частых ситуациях многозадачности, когда одновременно могут действовать разные профили нагрузки, последнее слово остаётся за аппаратным обеспечением.

Новые режимы энергопотребления

Одно из улучшений по сравнению с Silverthorne заключается в добавлении Intel "Enhanced Geyserville" или Intel Enhanced SpeedStep Technology. Эта технология позволяет чипам Lincroft снижать тактовую частоту до 200 МГц, в то время как Silverthorne были ограничены минимумом 600 МГц.

Не менее важно и то, что Lincroft использует своего рода "вентили энергии" для 19 "островков" в вычислительном ядре. Мы уже видели похожую систему вентилей энергии в последних дизайнах линейки Core i, когда ток может отсекаться от целых блоков внутри CPU, чтобы предотвратить утечки, неизбежно сопровождающие электронные схемы при уменьшении размеров техпроцесса. Подобный подход более гибкий и эффективный, чем старый способ снижения энергопотребления (следовательно, и производительности) глобально по всему ядру, хотя при этом утечки никуда не девались. Такую модель использовал Menlow, где были возможны состояния включения, выключения или сна - без промежуточных этапов. В случае же Moorestown можно управлять тем, какие "островки" будут активными, а какие - выключенными.

Intel Moorestown Z600

Нажмите на картинку для увеличения.

Обычные состояния энергопотребления CPU от C0 до C6 перешли и на процессор Lincroft, но теперь все они вместе названы S0. Впрочем, даже у этого поколения состояний произошло очень важное добавление - новые состояния энергопотребления под названием S0i1 и S0i3.

Intel Moorestown Z600

Нажмите на картинку для увеличения.

Режим S0i1 используется во время промежутков бездействия, в которых пользователь по-прежнему находится во взаимодействии с системой, но в данный момент ничего не делает - например, смотрит на картинку на экране или читает web-страницу. Как можно видеть на иллюстрации выше, большинство "островков" процессора в режиме S0i1 выключены. Это позволяет снизить энергопотребление на 10-15%, но при этом процессор остаётся в активном состоянии. Задержка перехода в это состояние составляет около 600 микросекунд, а задержка выхода - 1,2 миллисекунды.

Intel Moorestown Z600

Нажмите на картинку для увеличения.

Режим S0i3 включается того, когда пользователь не показывает признаков активности. Собственно, перед нами режим ожидания Lincroft, в котором, как предполагает Intel, "наладонник" или "таблетка" будут проводить более 99% процентов своего времени при долговременном использовании. Только "островки" SRAM, GPIO и System Power Management получают какую-либо энергию. Задержка перехода в этот режим составляет 450 микросекунд, а задержка выхода - около 3,1 миллисекунды. Чтобы получить более наглядное представление о том, как урезается энергопотребление в режиме S0i3 у ядра Linfield, позвольте привести следующую иллюстрацию.

Новые режимы энергопотребления

Можно даже провести аналогию прогулки по ночному дому. У старой модели процессора на весь дом был только один рубильник освещения. Вы входили в дом, включали рубильник, после чего свет зажигался везде, во всех комнатах. В случае же Lincroft вы будете включать свет только в тех комнатах, в которые будете входить. Когда вы будете выходить из комнаты, то свет будет гаснуть автоматически.

В целом, улучшенные функции энергопотребления Moorestown позволили снизить в 2-3 раза энергопотребление в активном состоянии по сравнению с Menlow, а также получить снижение вплоть до 50 раз в режиме бездействия. Без такого шага Intel не смогла бы достичь поставленных целей по энергопотреблению и стать реальным конкурентом на рынке ультра-мобильных устройств.

Графика и видео

Наши разговоры со специалистами и дополнительные сведения из разных источников позволили выполнить некоторые сравнения, которые сама Intel не хотела бы проводить во время пресс-брифинга Moorestown.

Телефоны Palm Pre и Apple iPhone 3GS используют процессор Texas Instruments OMAP3430 на основе ядра ARM Cortex A8 и GPU PowerVR SGX. Оба устройства, как известно, обеспечивают прекрасные графические функции и славятся своими красивыми 3D-интерфейсами, не так ли? Процессор Snapdragon, который работает в таких телефонах, как Google Nexus One, HTC Incredible и HTC EVO 4G, даёт половину от пиковой скорости заполнения по сравнению с процессором TI. Верите вы или нет, но Menlow обгоняет OMAP3430 на 60 процентов - вы просто могли никогда не слышать об этом по той причине, что время автономной работы (или его отсутствие) затмевали всё остальное. Но главное здесь в том, что Moorestown, с его 400-МГц GPU, удваивает скорость заполнения Menlow, а Medfield, преемник Moorestown, удвоит эту скорость ещё раз. Чтобы справиться с подобной пропускной способностью, Intel пришлось обновить шину между CPU и графическим ядром, подняв скорость до 6,4 Гбайт/с для чтения и 4,3 Гбайт/с для записи - невероятно высокие значения, по словам Intel.

Intel Moorestown Z600

Нажмите на картинку для увеличения.

Intel поддержала немало стандартов в графическом ядре Thalia, включая OpenVG 1.1, OpenGL 2.1, OpenGL ES 2.0 и DirectX 9.L. Акцент, поставленный на OpenGL, вне сомнения объясняет, почему Intel так любит показывать Moorestown с запущенной демонстрацией Doom 3 (около 100 fps), но при этом также достигается ускорение векторной графики и соответствующих приложений, подобных Adobe Flash Player. Это также играет ключевую роль в том, почему пользовательский интерфейс Moblin/MeeGo 3D Clutter настолько привлекателен.

Intel Moorestown Z600

Нажмите на картинку для увеличения.

Поддержка графики у Menlow и Moorestown очень похожа (включая поддержку инструкций SSE3), то же самое можно сказать и про видео. Lincroft может выполнять одновременное декодирование потоков SD и 1080p30 HD. Если вы готовы смириться с потоками 480p качества MPEG-2, то Lincroft может одновременно выводить до шести таких потоков. Подобные мощные возможности стали возможны благодаря встроенным функциям ускорения Intel. Со стороны видео Lincroft предлагает аппаратное ускорение кодирования и декодирования MPEG-2 и H.264/MPEG-4. Кроме того, добавьте к этому аппаратное декодирование WMV и VC-1, а также программное декодирование MPEG-1, Xvid, Real Video и Adobe Flash Video. Если вы много работаете с фотографиями, то наверняка оцените то, что Lincroft добавляет аппаратное ускорение кодирования JPEG.

Любителей видео интересую возможные потоки, поэтому их наверняка обрадует поддержка Moorestown потока 20 Мбит/с с любым профилем, от базового 720p на 30 fps до 1080p HP на 30 fps. Ни одна другая платформа для телефона, доступная сегодня, не может декодировать видео 1080p. Только немногие справляются с декодированием 720p MP на 10 Мбит/с. Intel упомянула, что эталонный дизайн Aava Mobile на основе Moorestown имеет достаточную пропускную способность декодирования, чтобы выдать поток 40 Мбит/с, хотя вряд ли вы когда-либо будете воспроизводить подобный контент. Скорее всего, вам может пригодиться возможность одновременного декодирования двух потоков 20 Мбит/с.

Intel сегодня может наслаждаться "короной производительности" по обработке видео в данном сегменте, но конкуренты тоже подоспеют довольно быстро. В начале 2009 года TI объявила свою линейку OMAP 4 на основе ARM Cortex-A9. A9, как было указано, даёт 7x прирост производительности, позволяя записывать видео 1080p, захватывать фотографии на 20 мегапикселей (если вам по карману будут соответствующие сенсоры), а время автономной работы достаточно для воспроизведения файлов MP3 на протяжении одной недели. Было бы довольно странно для Intel нацеливаться на Medfield ещё до появления Moorestown, но A9 объясняет причины этого шага.

Дисплей и память

В мире ноутбуков большинство дисплеев для своей работы используют стандарт подключения LVDS (low-voltage differential signaling). Lincroft поддерживает LVDS до разрешений 1366x768 - немало пикселей для суб-ноутбуков, в которых можно ожидать появление Atom. Но в мире "наладонников" и мобильных интернет-устройств (MID) дисплеи переходят на стандарт Display Serial Interface (DSI), продвигаемый альянсом Mobile Industry Processor Interface (MIPI). Цель MIPI заключается в выработке стандартов индустрии по проводным и беспроводными интерфейсам в нашем многополярном мире, где в сферах настольных ПК или серверов часто бывают совершенно разные приоритеты. DSI использует последовательную шину наподобие LVDS, но пытается достичь наименее дорогой реализации для ЖК-дисплеев, специально для ультра-мобильного рынка.

Intel Moorestown Z600

Нажмите на картинку для увеличения.

На данный момент Intel указывает, что Lincroft может обеспечивать выход MIPI-DSI с разрешением до 1024x600. Поэтому если даже кто-то захочет представить устройство на основе Moorestown с дисплеем, достаточным для вывода в "родном" формате видео 1080, Lincroft сможет выдать максимум 720p на дисплей через LVDS и даже ещё меньше через MIPI-DSI. Почему же мы так восхищались возможностью Moorestown выдавать видео 1080p, чего не могут другие телефоны? Частично это связано с тем, что производительность, достаточная для декодирования 1080p, означает возможность декодирования нескольких потоков 720p или меньшего разрешения. Кроме того, если ваша коллекция видео насчитывает много фильмов в формате 1080p, вам не придётся терять время на перекодирование контента для переноса на ультра-мобильные устройства. Просто скопируйте фильм, чтобы взять его с собой - устройство возьмёт на себя всё остальное.

Встроенный контроллер памяти Lincroft поддерживает два формата памяти: LPDDR1 на скоростях до 400 MT/s и DDR2 до 800 MT/s. Зачем нужна поддержка двух форматов, учитывая, что память всё равно впаивается на материнскую плату? Ответ кроется в позиционировании на разные сегменты рынка. Moorestown нацеливается на две группы устройств, одна из которых отвечает за коммуникации и связь, а вторая - за развлечения и продуктивность. Модели, нацеленные на коммуникации, будут оснащаться памятью 400 MT/s LPDDR, да и вряд ли в них будут работать процессоры с частотой до 1,9 ГГц в режиме BPT. Такие процессоры предназначены для группы устройств для развлечений/продуктивности, где как раз будет использоваться память 800 MT/s DDR2. Что интересно, только последняя группа будет поддерживать декодирование 1080p. На момент написания статьи у нас по-прежнему не было подтверждения, что платформа для коммуникации будет декодировать видео 720p, хотя всё на это указывает.

Intel Moorestown Z600

Нажмите на картинку для увеличения.

Типичное энергопотребление пары Lincroft и Langwell в режиме ожидания составляет около 3 мВт. Это относится к обеим группам коммуникации и развлечений/продуктивности. Однако при активном использовании более высокие тактовые частоты последней группы начнут вносить свой вклад. Если у коммуникационной платформы мы получим диапазон от 300 до 500 мВт, то в случае платформы развлечений/продуктивности - от 450 до 650 мВт. По крайней мере, это верно для предварительных образцов оборудования.

Langwell Platform Controller Hub MP20

Как мы уже указывали выше, чипсет MP20 можно назвать, по большей части, опустошённой и уменьшенной версией бывшего чипсета Poulsbo, поскольку у него сейчас присутствуют только набор блоков ввода/вывода. Но на самом деле не всё так просто. Да, Intel уместила контроллер USB 2.0 EHCI с тремя портами в упаковке 14x14 мм. Есть также порт USB On-the-Go (OTG) host/device для подключения ультра-мобильных устройств Moorestown к другим устройствам с USB. Добавление поддержки HDMI со стороны Intel не очень акцентировано в документации Moorestown, но она станет ключевым фактором для тех пользователей, кто намерен использовать телефон в качестве видеоплеера для телевизора.

Intel Moorestown Z600

Нажмите на картинку для увеличения.

Как насчёт накопителей? Присутствуют четыре порта для устройств SD/MMC/SDIO. Но что более важно, Langwell поддерживает твёрдотельные накопители SLC и MLC NAND с размером страницы до 4 кбайт и чистой ёмкостью до 64 Гбайт. И хотя Langwell поддерживает спецификации CE-ATA, используемые в 1-дюймовых винчестерах Microdrive, поддержки SATA нет. Вероятно, эта функция была признана избыточной для целевого применения платформы. Впрочем, Intel представила инструкции для разработчиков, которые пожелают реализовать дополнительный мост USB-на-SATA. Есть и инструкции по поводу подключения полноценной клавиатуры через интерфейс I2C.

Поддержка камеры и обработка изображений тоже отнесены к функциям MP20, причём это касается отдельных снимков и видео. Moorestown позволяет подключать две камеры - одну с разрешением 5 мегапикселей, а вторую - с разрешением VGA (640x480). 5-МП канал представляет собой интерфейс MIPI с двумя линиями, способный поддерживает цветовые форматы RGB, YUV и RAW, хотя практическая реализация этой возможности возложена на разработчиков.

Звуковой движок Langwell более сложный, чем вы могли ожидать. Intel использовала собственную технологию Smart Sound Technology (SST), основанную на 24-битном ЦСП (DSP), который отвечает за обработку голоса и ускорение звукового кодека. В частности, Langwell обеспечивает аппаратное ускорение кодирования AAC-LC и PCM (WAV). Что касается декодирования, то поддерживается аппаратное декодирование AAC-LC, HE-AAC, MP3, PCM и WMA9. Эта оптимизация, вместе с другими элементами энергосбережения Langwell, является причиной того, почему Intel смогла заявить о достижении поставленной цели - воспроизведения MP3 на протяжении недели. Когда звуковому движку требуются системные ресурсы, он создаёт событие в системе управления энергосбережением, но при этом включается только интерфейс доступа к памяти. Звуковой движок обновляет свой буфер, после чего платформа быстро возвращается в состояние с низким энергопотреблением.

Langwell Platform Controller Hub MP20

Возможно, это заинтересует больше бизнес-пользователей, чем обычных потребителей, но в Langwell интегрированы некоторые функции безопасности и движок криптографии, включая функциональность чипа Trusted Platform Module (TPM). Intel ускоряет AES, DES, 3DES, RSA и другие операции шифрования/расшифровки, но любопытным преимуществом можно назвать окружение безопасной загрузки, как и в случае систем vPro. Оно, как нам кажется, будет всё более актуальным, поскольку мобильные устройства всё больше становятся жертвами взлома и вредоносных программ. Конечно, поставщики контента смогут опираться на функции поддержки DRM в движке безопасности.

Briertown Mixed Signal IC

Briertown может показаться "пятым колесом" в платформе Moorestown, но роль этого чипа критически важна для достижения поставленных целей энергопотребления Intel. Пока что официальных дизайнов Briertown нет вообще. Briertown существует сегодня в виде спецификации архитектуры для поддержки периферии и обеспечения питания, включая зарядку аккумулятора, которая выполняется теперь аппаратно, а не программно. Посмотрите на чип Briertown на материнской плате Moorestown, и вы увидите, что он существенно крупнее комбинации CPU и чипсета. Несмотря на это, Briertown требует примерно в два раза меньше компонентов и занимает около трети площади на материнской плате по сравнению со схожей схемой обеспечения питания на платформах Menlow. Неудивительно, что Briertown также стоит примерно треть от цены предшественника.

MSIC - это как раз тот чип, который обеспечивает работу вентилей питания Moorestown. Briertown поддерживает линии разного напряжения для CPU и чипсета, причём всеми ими может управлять операционная система. Без такой возможности режим форсажа Burst Mode у Lincroft реализовать не получилось бы, поскольку именно чип Briertown обеспечивает молниеносно быстрые переходы между разными режимами с C- и S0ix-состояниями.

Briertown отвечает за обеспечение питания разным устройствам и подсистемам на аппаратном уровне, причём все подсистемы интегрированы внутри большого комплекса, чтобы управление энергопотреблением было более гибким. Например, блок TPM занимает около 6x6 мм и потребляет до 85 мВт. Блок USB OTG от Philips составляет 20x14 мм и потребляет около 300 мВт, а контроллер 2-МП камеры USB от ST Micro имеет размеры 7x8 мм и потребляет около 400 мВт.

Briertown Mixed Signal IC

Конечно, можно только догадываться, будут ли устройства Moorestown, которые появятся на рынке в середине года, такими же эффективными по энергопотреблению, как и безымянные модели и дизайны "на основе", которые могут появиться несколько месяцев спустя. Intel специально акцентировала тот факт, что в случае новых состояний энергопотребления, аппаратных технологий управления и дизайна Briertown, никакой гибкости не предусмотрено. Платформа должна обеспечивать определённый минимум производительности, и Intel не собирается идти в этом отношении на какие-либо компромиссы. Возможно, мы увидим продукты "дёшево и сердито" на ODM-дизайнах со временем, но это не будут модификации базовой платформы Intel. Впрочем, остаётся увидеть, насколько сильно различные урезания OEM-производителей скажутся на финальных уровнях энергопотребления и производительности.

В работе

Аппаратная начинка без программного обеспечения имеет мало смысла. Как мы упоминали ранее, Intel тесно сотрудничает с разработчиками ОС MeeGo на основе Linux, ранее известной как Moblin (до того, как Intel и Nokia объединили усилия). MeeGo предоставляет Intel возможность использовать единое окружение для встраиваемых систем, "наладонников", мобильных интернет-устройств и нетбуков/неттопов с унифицированным стеком ПО. Конечно, сегодня вы вряд ли купите телефон на той или иной платформе, предварительно не ознакомившись с поддержкой со стороны приложений и с наличием магазина программ.

Что ж, у Intel есть собственный магазин приложений для MeeGo: он назван AppUpCenter, что не так просто произнести. Когда AppUp был объявлен на CES в прошлом году, Intel обещала, что OEM-производители нетбуков будут его поддерживать. Но сайт Intel по-прежнему находится в состоянии бета-версии, так что нам ещё предстоит увидеть, материализуется ли поддержка со стороны третьих производителей. По информации Austrialia TechWorld, AppUp в прошлом месяце достиг отметки в 200 наименований, и это при том, что Intel мотивирует разработчиков иногда и деньгами.

Intel Moorestown Z600

Нажмите на картинку для увеличения.

Можно ли прогнозировать безусловный успех MeeGo? Мы имеем крупного игрока, который решает бороться с намного более крупной, более укреплённой и конкурентоспособной инфраструктурой. Можно пожелать успеха Intel на всех фронтах, но за свои деньги Android пока даёт больше. Мы не уверены, будет ли лояльность Nokia к MeeGo ( теперь называющейся Maemo 6), достаточна, чтобы продвинуть новую ОС на топовые позиции.

Intel Moorestown Z600

Нажмите на картинку для увеличения.

На момент объявления новой платформы 4 мая 2010 можно только предполагать, что случится с MeeGo. С одной стороны, всего неделю назад мы увидели, как телефон LG GW990 официально "исчез". GW990 стал "дитём" Moorestown ещё после CES в январе 2010. Честно говоря, мы почувствовали подвох, когда Intel сфокусировалась на брифинге Moorestown только на дизайнах Aava Mobile и OpenPeak, почти полностью проигнорировав GW990. Можно ли считать это следствием "братания" Intel с Nokia и тем фактом, что Nokia представила первый порт MeeGo для N900 разработчикам месяцем раньше?

В работе

Конечно, некоторым пользователям это совсем не интересно. Если устройство правильно справляется с синхронизацией пользовательских данных, локальных или в облаке, а также правильно работает со всеми нужными приложениями, оно привлекательное и эффективное, то этого уже для многих достаточно. На пресс-брифинге Intel мне удалось немного поработать со смартфоном Aava Mobile и "таблеткой" OpenPeak, и первые впечатления от MeeGo вполне положительные. Лучше ли эта ОС, чем iPhone или Android? Пока что слишком рано для ответов на этот вопрос. Сначала нужно подробно ознакомиться с предварительным образцом или двумя, а также посмотреть, каковы будут тенденции рынка к концу года.

Но уже сегодня можно сказать, что MeeGo предоставляет солидный и впечатляющий графический интерфейс пользователя. Я поработал в многозадачном окружении, прочувствовал отзывчивость сенсорного интерфейса и по достоинству оценил 3D-модели. Конечно, я также обнаружил одно или пару "подтормаживаний". Несмотря на свои корни Linux, MeeGo ещё есть, куда совершенствоваться в будущем.

Приведём один пример: я посмотрел на работу с эталонным телефоном Aava Mobile, на котором были запущены ОС MeeGo и одно приложение работы с фотографиями, в котором тысяча фотографий на 5 мегапикселей отображались в качестве иконок на экране, но при этом они были настолько маленькие, что напоминали цветные точки размером в несколько пикселей. Впрочем, с помощью пары жестов эти иконки можно было увеличить до желаемого размера, вплоть до 100% оригинального размера. Но впечатление было такое, что Google Maps встретилась с My Photos.

Это было замечательно, но более интересно было то, как демонстратор вновь уменьшил масштаб, после чего предложил: "давайте отсортируем фотографии по их доминирующему цвету?" После пары касаний и обновления экрана, все эти точки организовались по градиентам оттенков. Представьте подобную сортировку по другим параметрам, например, по наличию голубого неба или человеческих лиц - и это на телефоне!

Когда я спросил у представителей Intel, почему они выходят на рынок с относительно малоизвестной ОС Moblin/MeeGo, когда ОС Android почти готова, один из представителей поделился своим мнением - процесс запуска новой платформы настолько критически важный и сложный, что имело смысл сфокусироваться на программной инфраструктуре, которая бы предоставляла Intel наиболее прямой контроль. Вне сомнения, контроль и своевременный выпуск системы также стали причинами отказа от Microsoft на первом этапе.

"Таблетка" Archos 9 поддерживает Windows 7 на Silverthorne, поэтому у нас возникло сильное подозрение, что Moorestown может прийтись по вкусу и разработчикам из Редмонда. Однако Microsoft пока проявляет мало активности в сфере потребительских ультра-мобильных устройств, да и список достижений Windows-на-Menlow невелик, поэтому неудивительно, что Microsoft не участвовала в запуске платформы Intel. С другой стороны, мы уже видели работу Android на телефоне, хотя он был разобран и смонтирован для лабораторных тестов, подобно модели, показанной ниже.

Intel Moorestown Z600

Нажмите на картинку для увеличения.

Почему Moorestown так важен?

Почему успех Moorestown так важен для Intel? На пресс-брифинге Intel поделилась двумя первоначальными причинами: 1) Глобально к 2015 году появится на миллиард больше "подключённых" пользователей, чем сегодня. 2) К 2015 году будут работать 10 миллиардов подключённых устройств. Сколько из них будут составлять ПК, а сколько не-ПК? В июне 2008 Gartner объявила, что "количество установленных ПК по всему миру превысило 1 миллиард" и "оно превысит 2 миллиарда к началу 2014 года". Если даже признать, что прогноз Intel чересчур оптимистичен, и большую долю "подключённых устройств" будут составлять игровые приставки, автомобильные компьютеры, видеоплееры и другие подобные гаджеты, то мы всё равно получаем несколько миллиардов подключённых наладонных устройств. Насколько это реалистично? Учитывая, что отчёт International Telecommunications Unions за 2009 год сообщает о количестве 4,6 миллиардов телефонов по всему миру, то да, миллиарды "ПК-подобных" наладонных устройств вполне реалистичны. Intel, возможно, просто хочет продать больше ультра-мобильных процессоров в ближайшие пять лет, чем было продано процессоров для ПК за всю историю компании.

Intel Moorestown Z600

Нажмите на картинку для увеличения.

Если окинуть взглядом последние пару недель, оценить спецификации Moorestown, эволюцию и всю информацию, которую Intel предоставила (и не предоставила) журналистам, то данное объявление вполне можно назвать эквивалентным по значимости появлению Conroe и линейки Core 2. Архитектура Conroe забила последний гвоздь в крышку гроба NetBurst и подтвердила намерение Intel забыть о тактовой частоте, как об основном средстве оценки производительности процессора. Intel выбрала разные пути для настольных ПК и ноутбуков, которые позволили Intel сохранить гонку инноваций, оказавшуюся не по плечам конкурентам.

Мы верим, что Moorestown и, в частности, архитектура Lincroft SoC, сделают то же самое для Intel в сегменте ультра-мобильных устройств. Silverthorne вышел просто для подогрева рынка - это была, своего рода, прелюдия. Будут ли выявлены какие-либо недостатки у новых устройств Moorestown, которые появятся на рынке? Безусловно. Вряд ли по силам даже Intel за одно поколение перейти от столь сомнительного чипа, как Atom, к чудесному революционному продукту. Как я подозреваю, если бы платформа была настолько хорошей, то я бы уже держал образец готового продукта в своей руке.

Intel Moorestown Z600

Нажмите на картинку для увеличения.

Нет, суть Moorestown не в том, что Intel вдруг представила самую лучшую мобильную платформу на планете. Даже представители компании признали, что Moorestown не будет ставить рекорды во всех областях. По сравнению с конкурентами, Moorestown уже даёт такой же интерфейс и время автономной работы, уступает по воспроизведению звука и превосходит по видео - причём превосходит настолько, что сделать прямые сравнения не представляется возможным. Moorestown сможет опровергнуть распространённое мнение, что архитектура IA слишком "прожорливая", чтобы использовать её в ультра-мобильных устройствах. Как получается, сегодня архитектура IA готова преподнести приятный сюрприз в сфере карманных устройств.

Итак, цели по энергопотреблению достигнуты, а уровень производительности, по крайней мере, сегодня не хуже, чем у конкурентов. Но перед Intel оказывается знакомая проблема. Если компания сможет выполнить масштабирование Atom на ультра-мобильные ПК таким же образом, как она смогла выполнить масштабирование Core 2, то будущее ультра-мобильных устройств и, возможно, массовых вычислений, будет во многом связано с Intel.

КОНЕЦ СТАТЬИ


Координаты для связи с редакцией:

Общий адрес редакции: thg@thg.ru;
Размещение рекламы: Roman@thg.ru;
Другие координаты, в т.ч. адреса для отправки информации и пресс-релизов, приглашений на мероприятия и т.д. указаны на этой странице.


Все статьи: THG.ru

 

Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru