Banias - смотри, какой мобильный

Одним из самых интересных событий на прошедшем недавно в Сан-Хосе Форуме Intel для разработчиков стало представление нового процессора Intel Banias для мобильных компьютеров

Мы уже немного рассказывали о Banias (см. наш репортаж на www.ferra.ru/online/system/20110) и сейчас постараемся дать более подробную информацию, которую удалось узнать на IDF.

Прошло уже достаточно много лет с тех пор, как Intel объявляла принципиально новую микроархитектуру у высокопроизводительных процессоров (семейство IA-64 не в счет). Линейка Pentium II/Pentium III/Celeron ведет свою родословную от Pentium Pro, вышедшего почти семь лет назад (и с тех пор претерпевшего лишь косметические изменения в архитектуре, главным образом - путем варьирования кэш-памяти). Архитектура NetBurst в процессорах Pentium 4 (и последовавших за ними процессорах линейки Xeon) также не нова по меркам IT-индустрии - первые Pentium 4 вышли примерно три года назад.

Поэтому появление новой процессорной архитектуры Intel Banias воспринимается всеми как одна из наиболее существенных новаций в индустрии за последнее время. Если раньше мобильные процессоры «получались» из десктопных простой модификацией кэш-памяти L2, частоты работы и напряжения питания (чтобы снизить энергопотребление), и в лучшем случае вводилось ступенчатое управление частотой/напряжением процессора в зависимости от его загрузки (технология Intel Speed Step и ей подобные), то на сей раз разработчики решили изначально спроектировать процессор (архитектуру) в расчете на мобильные применения: малое среднее энергопотребление и вместе с тем высокая производительность в пиках нагрузки. О том, насколько им удалось сочетать в одной упряжке «коня и трепетную лань», мы сможем судить позже, когда экземпляры процессоров будут доступны для независимых тестирований и станет известна полная и детальная информация о новой архитектуре. Пока же удовольствуемся теми сведениями, которые сообщили нам сотрудники Intel: Banias было посвящено три доклада на IDF (два из них - частично) и несколько демонстрационных стендов.

Как сказал вице-президент и главный директор Intel по технологиям Пэт Гелсингер, архитектура Banias (кстати, она в значительной степени разрабатывалась в израильском подразделении корпорации) берет свое начало от мобильного Pentium III (очевидно - на ядре Tualatin) и использует многие прогрессивные наработки из ядра Penium 4. Однако ряд существенных изменений и уникальных технологий, которые впервые применены в Banias и предназначены для оптимизации мобильной работы, достижения максимальной производительности при низком энергопотреблении и тепловыделении путем увеличения количества команд, выполняемых за такт, не позволяет причислить его к прежним архитектурам. Вот лишь четыре основных кита новой микроархитектуры:

• Advanced Branch Prediction (усовершенствованное прогнозирование ветвления),

• Micro-Ops Fusion (наслоение микроопераций),

• Power Optimized Processor System Bus (оптимизация питания шины процессора),

• Dedicated Stack Manager (выделенный диспетчер массивов).

Технология Advanced Branch Prediction обеспечивает увеличение производительности путем анализа поведения программы и прогнозирования операций, запросы на выполнение которых можно ожидать в дальнейшем. Причем впервые используется множественное предсказание, что снижает задержки в работе и, в конечном счете, энергопотребление. Если система готова к одновременному выполнению двух операций, технология Micro-Ops Fusion обеспечивает их слияние в одну, также способствуя увеличению производительности и оптимизации энергопотребления. В отличие от многих современных систем, продолжающих снабжать процессорную шину питанием даже при простое, технология Power Optimized Processor Bus регулирует энергопотребление шины в соответствии с необходимостью - путем автоматического снижения напряжения и управления буферами. Наконец, в технологии Dedicated Stack Manager реализованы специализированные аппаратные средства отслеживания загрузки системных ресурсов (управление указателем стека), благодаря которым процессор бесперебойно выполняет программные команды. При этом снижается общее число микроопераций, требуемых для более высокой производительности при меньшей мощности.

Таким образом, весь этот комплекс новых технологий обеспечивает прирост производительности без ущерба для срока службы батарейного источника питания.

Как стало известно, кристалл процессора содержит 77 миллионов транзисторов (на 40% больше, чем у нынешних Pentium 4 Northwood), причем, судя по показанной на презентации фотографии кристалла, чуть меньше половины из них приходится на кэш (по нашим прикидкам, размер кэша второго уровня составляет 1 Мбайт; официально эта цифра пока не называлась). Заявленный Large power-aware cache design как раз и предполагает примерно такой размер и динамически отключаемые в бездействии блоки кэша. Системная шина процессора также имеет высокую производительность, сравнимую по полосе пропускания, как говорят сотрудники Intel, с шиной Pentium 4. Однако они отрицали, что это Quad Pumped Bus. Разумеется, процессор Banias поддерживает инструкции SSE2. Он полностью совместим со всеми предыдущими настольными процессорами (имеется в виду уже созданное программное обеспечение).

К тому же на Banias примерена усовершенствованная технология управления частотой и энергопотреблением Intel Speed Step следующего поколения. Конкретное время жизни ноутбука на платформе Banias пока не называется ввиду возможного изменения дизайна в финальной версии процессора, но ориентировочно оно составит от пяти до восьми часов при средней загрузке. Энергопотребление низкое: максимум (например, при кодировании цифрового видео) 7 ватт и около 1 ватта в режиме бездействия или слабой нагрузки (но не сна). Этот уровень может меняться очень быстро (за доли секунды), что было наглядно продемонстрировано на презентации при кодировании видео. При этом радиатор для Banias значительно меньше, чем для мобильного Pentium 4 (на 67% легче и почти вдвое тоньше; на фото вверху слева), а процессор может нормально работать вообще при пассивном охлаждении (то есть без вентилятора).

Banias - не просто новый процессор, а целая идеология построения новых мобильных платформ от Intel, включающая новый форм-фактор (малые габариты и вес), длительную работу компьютера от батарей, высокую производительность и встроенную беспроводную связь с предельной простотой настройки и защитой подключения. Этим четырем «векторам мобильности» (как их называет сама корпорация) и призвана удовлетворить архитектура Banias.

На фотографии, взятой из доклада Intel, показана примерная структура системной платы. Как удалось узнать в частной беседе с Анандом Чандрасекаром, вице-президентом Intel и руководителем ее подразделения Mobile Platforms Group, структура чипсетов для процессора Banias будет похожа на традиционную для процессоров PIII и P4: двуххабовая архитектура с северным и южным мостами (хабами). К сожалению, основные функции чипсета как то: работа с памятью и шиной AGP, периферия и пр. - пока не будут интегрироваться в процессор. Однако, сказал Ананд, такой подход рассматривается тоже. Северный хаб чипсетов будет работать с памятью DDR, а южный - иметь полный набор периферии, аналогичный современному ICH4. Остальные детали пока не разглашаются.

Для платформы Banias специально разработаны два мобильных чипсета: дискретный Oden работает с внешней графической системой, а высокоинтегрированный Montara-GM имеет встроенное графическое ядро, похожее на прежние графические ядра интеловских чипсетов. Тем не менее, разработчики опровергли утверждение, что это то же самое ядро, что и в Brookdale-G (845G/GL). Графическое ядро Montara-GM разрабатывалось в расчете на специфику матричных жидкокристаллических дисплеев, хотя традиционный VGA-выход у ноутбуков будет предусмотрен.

В платформу Banias встроено двухдиапазонное решение по беспроводному подключению к локальным сетям по каналам IEEE 802.11a и 802.11b на скорости соответственно 54 и 11 Мбит/с (Intel Calexico Wireless Connectivity). Будучи обратно совместимым с существующей беспроводной инфраструктурой, это решение предоставляет доступ к самым разнообразным сетям, в том числе корпоративным, домашним, а также беспроводным терминалам, установленным в аэропортах, гостиницах, ресторанах и других общественных местах. Оно обеспечивает автоматическое подключение на максимально высокой скорости, доступной в данном месте. Благодаря программному пакету Intel PROSet пользователи мобильных ПК на платформе Banias смогут легко переходить с проводного на скоростное беспроводное подключение к локальной сети, не выходя из активных приложений.

Средства беспроводного подключения к локальным сетям, разрабатываемые Intel для платформы Banias, предусматривают одновременную работу на мобильных ПК решений на основе технологии Bluetooth и беспроводных адаптеров стандарта 802.11b (это было успешно продемонстрировано на одном из стендов), что сводит к минимуму вероятность конфликтов двух беспроводных технологий и обеспечивает оптимизацию их пропускной способности, радиуса действия и быстроты реакции. Кроме того, для платформы Banias разработана специальная система безопасности сетевого подключения (совместно с компанией VeriSign, Inc.) - так называемые модули TPM или Trusted Platform Modules. VeriSign оптимизирует свои цифровые сертификаты и персональные доверительные агенты (Personal Trust Agent - PTA) для будущих мобильных вычислительных платформ. PTA компании VeriSign - это программное обеспечение, прозрачным образом выполняющее функции цифровой сертификации, в частности управление ключами и их хранение.

Попутно отметим, что Intel представила первый в отрасли гигабитный адаптер, отвечающий требованиям мобильных ПК к производительности и энергопотреблению. Intel 82540EP (PRO/1000 MT) отличается низким потреблением энергии и тепловыделением (на 75% по сравнению с существующими гигабитными адаптерами), продлевая срок службы батарей, а также низкой стоимостью и гибкой компоновкой. Адаптер уже прошел аттестацию на совместимость с платформой Banias, что позволит сократить сроки проведения испытаний на соответствие техническим условиям. Адаптер Intel PRO/1000 MT для мобильных ПК, обеспечивающий сетевое подключение по стандартному медному кабелю 5-й категории на скоростях 10/100/1000 Мбит/с, способен автоматически устанавливать максимально быструю связь. Совместимость по разъему микросхемы адаптера Intel PRO/1000 MT со встроенным в системную плату последним сетевым адаптером Intel (LOM) на 10/100 Мбит/с означает возможность десятикратного наращивания пропускной способности без переделки системных плат мобильных ПК. Intel PRO/1000 MT для мобильных ПК уже свободно поставляется партиями в 10000 штук по цене $27,96.

Частота процессора Banias пока скрыта под покровом тайны. Известно, что она не так велика, как в Pentium 4, и потому не будет являться маркетинговым ходом в рекламе. До IDF ходили слухи, что частота первых Banias будет находиться в районе от 1,2 до 1,6 ГГц, но на Форуме сотрудники Intel и их партнеры по этому поводу словно в рот воды набрали. Однако нам удалось сделать несколько уникальных кадров, улучив моменты, пока бдительно охраняющие прототипы ноутбуков на Banias сотрудники Intel не смотрели в нашу сторону. Лейбл, наклеенный на ноутбук от IBM, гласил: процессор Bani A1 (очевидно, степпинг) на 1,2 ГГц, память 256 Мбайт, диск на 40 Гбайт и т. д. Однако в System Properties этого же ноутбука высветился процессор 1,3 ГГц, работающий в данный момент на частоте 1,29 ГГц (фото слева внизу). На другом ноутбуке, лежавшем рядом, мы подсмотрели, что модель на 1,3 ГГц в данный момент работала на частоте 155 МГц! Третий сэмпл (от Samsung) также имел процессор с частотой 1,3 ГГц (судя по Device Manager Windows XP). Таким образом, можно сделать вывод, что сейчас для отладочных целей используются процессоры Banias степпинга A1 с частотой 1,2-1,3 ГГц, умеющие на порядок снижать тактовую частоту в бездействии.

На Форуме были продемонстрированы прототипы ноутбуков на платформе Banias от многих производителей. Сам лично видел экземпляры от Dell, IBM, Gateway, NEC, Panasonic, Samsung и Toshiba. Однако, как сказал Ананд, ноутбуки на ее основе должны представить в первой половине следующего года буквально все ведущие производители. В конце этого года ожидается появление референс-платформы для Banias, а выпуск изделий на рынок планируется в течение следующего года. Кстати, Banias может c успехом использоваться и в компьютерах класса Tablet PC.

Честно говоря, слишком уж «революционно» все эти прототипы ноутбуков на Banias не выглядели (по крайней мере, по внешнему виду). Поскольку они были собраны в корпусах от нынешних тонких «ноутов» среднего класса с матрицей размером 12-13 дюймов (например, от Toshiba Portege 2000 и аналогичных), то «на глазок» ощутить всю «революционность» новой платформы было невозможно, а «поиграться» с прототипами никому не позволяли. Вместе с тем, если все же удастся получить в таких тонких и компактных корпусах производительность на уровне нынешних Pentium 4 2 ГГц (и даже выше, как обещают разработчики) при времени жизни от внутренних батарей порядка 6-8 часов (по сравнению с 2-3 часами у нынешних ноутбуков того же размера), прогресс будет налицо. Осталось подождать совсем немного.