Размеры корпуса процессора уменьшились в два раза в длину и ширину и на 30% в толщину

Корпорация Intel официально представила производственную технологию с нормой проектирования 14 нм, которая, как уверены ее разработчики, будет способствовать популяризации нового поколения ультрабуков и планшетов, не имеющих вентиляторов.

14-нанометровая технология будет использоваться для выпуска нового поколения продуктов Broadwell, которые найдут применение при изготовлении самого разного оборудования, начиная от планшетов и заканчивая серверами. На рынок ноутбуков и планшетов эти чипы выйдут под общим названием Core M.

Официальная презентация продуктов Core M и чипов нового поколения Broadwell должна состояться на выставке IFA в Берлине в начале сентября. По сообщениям пресс-службы Intel, процессоры Core M поступят в продажу до конца 2014 года. Вскоре после этого начнутся поставки чипов Broadwell для настольных компьютеров, которые будут распространяться под маркой Core.

Поскольку поколение Broadwell отражает совершенствование производственной технологии, а не процессорной архитектуры, основным достоинством новых продуктов станет сокращение энергопотребления. (Уменьшение нормы проектирования позволяет Intel либо увеличивать производительность, сохраняя энергопотребление на неизменном уровне, либо сокращать потребление энергии, не затрагивая быстродействие. В процессе подготовки новых процессоров для ноутбуков в Intel решили выбрать второй вариант.)

Таким образом, ноутбуки и планшетные компьютеры, оснащенные новыми чипами Broadwell, будут обладать той же производительностью, что и процессоры Haswell (нынешнее поколение продуктов Core), потребляя при этом значительно меньше электроэнергии. «На практике это приведет к появлению радикально иного формфактора, – сообщил главный архитектор Broadwell Стефан Джордан. – Планшетные компьютеры будут иметь толщину 8 мм или даже меньше». В Intel уже продемонстрировали прототип такого планшета Llama Mountain.

По словам Джордана, планшеты, построенные на базе процессоров Broadwell, будут потреблять от 3 до 5 ватт электроэнергии. Низкое энергопотребление и тонкий дизайн позволят исключить из конструкции шумящие вентиляторы, которые так раздражают многих пользователей.

«Конечно, мне хотелось бы, чтобы пользователи могли ощутить преимущества работы процессоров Intel Core в системах, не имеющих вентиляторов», – заметил вице-президент Intel по вопросам проектирования платформ Рани Боркар.

«Это не означает, что от вентиляторов избавятся все системы Broadwell, – заявили в пресс-службе Intel. – Но у производителей появится возможность наладить выпуск сверхтонких планшетных компьютеров, у которых действительно не будет вентиляторов».

«Размещение процессора за стеклом – гораздо более сложная задача по сравнению с установкой его в базовом корпусе ультрабука или ноутбука», – добавила менеджер Intel по маркетингу мобильных систем Карен Регис.

В процессорах Broadwell число инструкций, выполняемых за такт, увеличилось на довольно скромные 5%. Быстродействие графической подсистемы Broadwell вырастет уже на 20%, а скорость обработки видео увеличится в два раза. Чипы Broadwell будут поддерживать технологию Direct X 11.2 и смогут отображать видео с разрешением 4K.

По словам главы компании TECHnalysis Research Боба О'Доннелла, потребители получат возможность совершить качественный скачок вперед от портативных устройств, купленных четыре года назад, к устройствам, построенным на основе процессоров Broadwell. Опрос 2,5 тыс. покупателей в США, Великобритании, Китае и Бразилии показал, что их в первую очередь интересуют крупные смартфоны, а уже потом традиционные ноутбуки.

«В современном мире происходят глобальные перемены, – подчеркнул О'Доннелл. – Думаю, в Microsoft сделали правильный выбор, обратившись к планшету Surface. Мы видим эволюцию мира ПК. Производителям приходится преодолевать немало трудностей, и очередной брошенный им вызов – это невероятно тонкий дизайн».

Оптимизация в условиях низкого энергопотребления

Разрабатывая чипы Broadwell, команда инженеров Intel поставила перед собой цель создать процессоры Core, которые работали бы в планшетах, не имеющих вентиляторов. «Такова была наша отправная точка, с такой постановки задачи проектная команда начала свою деятельность», – пояснил Боркар.

Для достижения этой цели в конструкцию Broadwell решено было внести целый ряд усовершенствований, начиная с перехода на 14-нанометровую производственную технологию и улучшения корпуса процессора и заканчивая более агрессивным управлением энергопотреблением и быстрым отключением неиспользуемых частей процессора. В конечном итоге разработчики Intel попытались радикально сократить энергопотребление процессоров во время их функционирования.

По словам старшего исследователя производственной группы Intel Марка Бора, переход с 22-нанометровой на 14-нанометровую технологию позволил сократить энергопотребление на 25% и в два раза увеличить соотношение между производительностью и энергопотреблением. Применение второго поколения технологии Fully Integrated Voltage Regulator (FIVR) обеспечивает более высокую эффективность при пониженном энергопотреблении.

Размеры корпуса процессора уменьшились в два раза в длину и ширину и на 30% в толщину. Теперь они составляют 30x16,5x1,04 мм.

В технологию Intel Turbo Boost, позволяющую разгонять процессор для ускорения выполнения вычислительных операций и снижать тактовую частоту в периоды простоя для экономии электроэнергии, тоже были внесены некоторые улучшения. Если в режиме Haswell PL2 вычислительная мощность увеличивалась в течение нескольких секунд, то новый режим PL3 обеспечивает еще больший рост быстродействия, но всего на несколько миллисекунд. Компания Intel существенно переделала архитектуру ввода-вывода в части организации обмена данными с памятью и графической подсистемой, с тем чтобы уменьшить энергопотребление самих процессоров Core M.

В Broadwell заметно улучшен информационный обмен между отдельными компонентами: процессором, графической подсистемой, микросхемами Wi-Fi, памятью, вентилятором, устройством заряда батарей и т. д.

Выпускать процессоры Broadwell по 14-нанометровой технологии Intel будет на двух фабриках в штатах Орегон и Аризона. Третью линию планируется запустить в Ирландии в 2015 году.

По словам Дайаны Брайант, производство сборок Xeon-FPGA планируется начать уже скоро. Источник: Intel

Intel расширяет деятельность по созданию на заказ чипов для онлайн-гигантов вроде eBay и Facebook: специализированные процессоры дают им прибавку в быстродействии и, как надеются в корпорации, еще одну причину продолжать покупать продукцию Intel.

Чипы, разрабатываемые в Intel, содержат серверный процессор Xeon и программируемую логическую матрицу (Field Programmable Gate Array, FPGA), которые помещены в общем корпусе. На FPGA исполняются алгоритмы, разработанные специально для нужд конкретного заказчика.

«По нашим оценкам, при выполнении определенных приложений матрицы FPGA позволяют увеличить быстродействие на порядок по сравнению с обычными Xeon», — отметила Дайана Брайант, генеральный менеджер подразделения Intel по центрам обработки данных.

Для Intel это новая стратегия — еще несколько лет тому назад все клиенты корпорации фактически получали одни и те же процессоры общего назначения. Можно было выбирать разные тактовые частоты, количества ядер и другие особенности, но по сути конструкция чипа была для всех одинаковой.

С появлением онлайн-гигантов наподобие Google, Facebook, Amazon и eBay ситуация изменилась. У этих компаний относительно небольшой набор приложений, но обслуживают они колоссальное число пользователей: единственная рабочая задача может выполняться на десятках тысяч серверов. А еще у онлайн-компаний большие покупательские возможности.

В результате экономика процессорного бизнеса начала меняться. Если заказчик закупает тысячи серверов для какой-то одной рабочей нагрузки, Intel становится экономически выгодно оптимизировать процессор только для этой задачи. Заказчик готов заплатить за проектирование процессора больше, если тот позволит увеличить быстродействие или экономить энергию.

В Intel уже проектировали специализированные чипы на заказ. В прошлом году в корпорации создали примерно полтора десятка уникальных конструкций, в том числе процессоры для Facebook и eBay. Но эти чипы были относительно мало изменены по сравнению с типовыми, к примеру, у них могли быть частично отключены ядра или добавлены дополнительные порты ввода/вывода.

Интеграция FPGA с Xeon — уже другой уровень. В некоторых случаях, по словам Брайант, в Intel «прошивают» в Xeon инструкции алгоритма, отлаженного перед этим на программируемой логической матрице. В этом году в Intel планируют создать уже больше 30 уникальных конструкций чипов.

По мнению Натана Бруквуда, аналитика Insight 64, в Intel поступают разумно: у крупнейших заказчиков корпорации теперь будет меньше заинтересованности в лицензировании конкурентных конструкций процессоров, например ARM, и в оптимизации их для своих алгоритмов. Еще один конкурент x86 — Power8, процессорная архитектура, разработанная в IBM, которую корпорация с недавних пор предоставляет по открытой лицензии. Power8 тестируют в Google.

Как отметила Брайант, есть два варианта использования матриц FPGA. Один из них — провайдер онлайн-сервиса тестирует какую-либо рабочую нагрузку на сборке из Xeon и FPGA, чтобы выяснить, обеспечивает ли она желаемые преимущества. Если да, в Intel аппаратно реализуют специализированный алгоритм в Xeon и выпускают такой процессор отдельно, без FPGA.

Во втором варианте используются возможности перепрограммирования FPGA. Сервис-провайдер покупает серверы на двухчиповой сборке и программирует матрицу в зависимости от рабочей задачи, которую нужно оптимизировать. Если в дальнейшем потребности меняются, чип можно перепрограммировать.

Использование FPGA для ускорения рабочих задач — не новшество, но обычно матрица представляет собой дискретный компонент на системной плате, соединенный с процессором по шине PCIe. По словам Брайант, благодаря размещению FPGA в одном корпусе с процессором, с которым матрица связана интерфейсом Intel QIP, она получает доступ к встроенному кэшу Xeon и его основной памяти. В результате прибавка в производительности, обеспечиваемая FPGA, удваивается по сравнению с использованием матрицы в качестве дискретного компонента, утверждают в Intel.

Брайант сообщила, что программируемые матрицы тестируют сразу несколько облачных провайдеров. Она не уточнила, кто выпускает FPGA для Intel, но известно, что у корпорации есть партнерское соглашение с компанией Altera, которая может быть вероятным кандидатом.

По словам Брайант, производство сборок Xeon-FPGA планируется начать уже скоро. Они будут совместимыми на уровне разъема с обычными Xeon, благодаря чему заказчики смогут устанавливать их в стандартные серверы.

Брайант назвала две тенденции, способствующие спросу на специализированные чипы: появление крупномасштабных облачных приложений, работающих на огромных серверных пулах, и переход на более гибкую программно-конфигурируемую инфраструктуру.

Брайант отметила, что приложения меняются так быстро, что разработчики не успевают проектировать и выпускать на рынок все новые чипы. Использование программируемых логических матриц — отличный способ идти в ногу с инновацией в мире программного обеспечения, добавила она.

В Microsoft начали поставлять одноплатный компьютер для экспериментаторов Intel Galileo с упрощенной версией Windows, рассчитывая тем самым открыть своей операционной системе выход на рынок Интернета вещей. При этом в корпорации также предлагают Windows Embedded Compact, которая используется в промышленном оборудовании, медицинских приборах, банкоматах и т.п. В Microsoft не уточняют, чем конкретно эта версия ОС отличается от новой на Galileo, подчеркивая, что Windows Embedded Compact «остается важной частью нашего обширного решения для Интернет вещей, является единственной ОС реального времени Microsoft и системой, перенесенной на самый широкий круг платформ».

Новая ОС, в свою очередь, представляет собой «малую версию» Windows, совместимую с платформой Arduino. В Microsoft указали, что ранняя версия ОС, работающая на Galileo, это специальный некоммерческий вариант Windows на базе Windows 8.1. Корпорация опубликовала на GitHub инструменты разработки ПО для Galileo и документацию, разъясняющую, как собрать на основе платы термодатчик, синтезатор и светодиодную систему освещения.

Intel, между тем, предлагает Galileo через дистрибьюторов с диалектом Linux, тогда как Windows-версию можно будет купить только у Microsoft. Сейчас корпорация предлагает плату узкому кругу инженеров в рамках программы Windows Developer Program for IoT.