Архивы: по дате | по разделам | по авторам

Эта музыка будет вечной

Архив
автор : Илья Хрупалов   28.03.2003

12 марта в рамках проходящей в Ганновере выставки «CeBIT’2003», а также по всему миру, в том числе и в Москве, корпорация Intel официально представила технологию Centrino.

 12 марта в рамках проходящей в Ганновере выставки «CeBIT’2003», а также по всему миру, в том числе и в Москве, корпорация Intel официально представила технологию Centrino. Товарная марка и основные черты Centrino были объявлены уже в начале года, однако только спустя два месяца опубликованы спецификации и показаны готовые к массовому производству ноутбуки ведущих производителей, реализующие новый замысел Intel.

Замысел поистине велик. Все началось больше года назад с разработки нового мобильного процессора под кодовым именем Banias. Intel уже тогда заявляла, что строит его практически с нуля, абсолютно не похожим на Pentium 4-M (Northwood) и лишь отдаленно напоминающим Pentium III-M (Tualatin). Вне зависимости от конечного официального названия все, в общем-то, ожидали хоть и революционного, но все-таки только процессора. Разумеется, предполагалось, что с ним будет объявлен и соответствующий чипсет, — это уже никого не удивляет. Не удивило бы и на этот раз, однако уже на осеннем IDF в Сан-Хосе под именем Banias стали прорисовываться не только процессор и чипсет, но и третий неотъемлемый компонент — контроллер беспроводного доступа. Прошло еще три месяца, и 7 января Intel, пожалуй, впервые в микропроцессорной истории заявила не процессор как таковой с типичным окружением, а собственно окружение, с процессором как составной частью цельного решения для построения мобильных компьютeров нового поколения.

Intel именует Centrino технологией и просит придерживаться этой терминологии. Однако для лучшего понимания и удобства читателей отметим, что Centrino имеет все черты платформы, тщательно оптимизированной для мобильных нужд. Она включает процессор Pentium M, семейство чипсетов Intel 855 и беспроводные адаптеры семейства Intel Pro/Wireless 2100.

Музыку, музыку! Всё кувырком

Кувырком — потому что процессор и платформа действительно разрабатывались с белого листа. Для начала вкратце перечислим характеристики Pentium M. Кристалл содержит 77 млн. транзисторов (на 40% больше, чем у нынешних Pentium 4 Northwood), причем, судя по его фотографиям, чуть меньше половины из них приходится на мегабайтный кэш второго уровня). Новую микроархитектуру отличают усовершенствованный метод прогнозирования ветвлений (Advanced Branch Prediction), технология наслоения микроопераций (Micro-Ops Fusion) и технология выделенного диспетчера стеков (Dedicated Stack Manager) — подробности во врезке. Энергию в Centrino вообще и в процессоре в частности экономят все: кэш-память второго уровня, системная шина процессора, улучшенная (простите за тавтологию, но это именно так) технология Enhanced SpeedStep; ядро процессора оптимизирует потребляемую мощность интеллектуальным распределением энергии между своими блоками (отключая простаивающие). Программно процессор полностью совместим со всеми предыдущими настольными процессорами архитектуры IA-32 (имеется в виду уже созданное программное обеспечение), поддерживается набор инструкций SSE2.

Одновременно с Pentium M представлено два поддерживающих его чипсета семейства Intel 855, имеющих, как и предсказывалось, хабовую архитектуру. В первую очередь надо отметить Intel 855GM — первый интегрированный мобильный чипсет корпорации, работающий c DDR-памятью (напомним, что Intel не стала выводить интегрированное графическое ядро на мобильный рынок для Pentium 4-M). Дискретный вариант северного моста маркируется как 855PM. Оба северных моста поддерживают до двух гигабайт оперативной памяти стандарта PC2100 в одноканальном режиме, а новый южный мост имеет встроенную поддержку шины USB 2.0 (остальные подробности см. в таблице). Для снижения энергопотребления используется динамическое отключение буферов ввода-вывода для системной шины и памяти.

Очевидные преимущества новых чипсетов — удвоение максимального объема поддерживаемой памяти, увеличение тактовой частоты интегрированного графического ядра и доступной ему пропускной способности памяти. Видимо, новые чипсеты производятся по более тонкому (130 нм) техпроцессу, так как потребляют энергии меньше, чем их предшественники. Любопытно, что ни одна из программ, измеряющих частоту системной шины, не доказала, что это именно 400 МГц, то есть шина действительно динамически отключается, а частота ядра регулируется не только изменением множителя.

Третий неотъемлемый компонент, на котором сосредоточили небывалые (сравниться с этим может разве что раннее продвижение Pentium 4) усилия маркетологи и идеологи корпорации, — это адаптеры беспроводных сетей IEEE 802.11b (а позднее — 802.11a) Intel Pro/Wireless 2100 на чипах Calexico. О стандартах 802.11 и их реализации, в том числе и в картах mini-PCI, ведущими телекоммуникационными компаниями мы писали уже неоднократно, совсем недавно рассматривали новейшие устройства стандарта 802.11g, поэтому, даже несмотря на некоторые оригинальные разработки в адаптерах и программном обеспечении Intel Pro/Wireless 2100 (например, это принципиально одночиповые экономичные решения), комментировать здесь беспроводную составляющую Centrino не будем. Коснемся этого позднее, когда, по прогнозам, это коснется нас.

Важнее другое. Intel не отказывается лицензировать компоненты Centrino (кроме, процессора) другим производителям интегральных схем и не будет препятствовать гибридным решениям, однако без любой из трех составляющих этой технолгии в корпусе ноутбука его производитель не имеет право использовать сине-пурпурный логотип. Проводные Ethernet-контроллеры производители ноутбуков вольны выбирать на свое усмотрение, с Centrino это, в общем-то, никак не пересекается.

Батарейтинг

На момент презентации нам удалось довольно подробно протестировать два из показанных в Москве ноутбука: тонкий одношпиндельный ASUS S1N на чипсете Intel 855GM (построен на базе успешной модели S1) и двухшпиндельный Roverbook Nautilus B570 на 855PM с внешним видеоускорителем ATI M9. Для сравнения мы выбрали ASUS S1 — вариант на Pentium III-M в том же конструктиве, ASUS L3 — как высокопроизводительный ноутбук на Pentium 4-M + Intel845MP с внешней графикой, а также ASUS L3D — ноутбук среднего класса, обладающий очень высокой производительностью и временем жизни от батарей. Методика тестирования подробно описана в предыдущих публикациях (см КТ## 458, 481) и для оценки возможностей Centrino чуть дополнена.

Результаты сведены в три таблицы. Модели с Centrino безусловно лидируют по времени жизни от батарей. Сравнивая разницу продолжительности работы в режима максимальной (Always On) и адаптивной (Portable/Laptop) частоты, отметим выигрыш от использования Pentium M нескольких рабочих точек тактовой частоты и напряжения, в отличие от Pentium III.

Хотя производительность сама по себе не ставилась во главу угла, обратите внимание, что SYSscore в 211 баллов на частоте 1600 МГц — очень высокий результат. Время отклика компактных ноутбуков на Centrino с полуторагигагерцовыми процессорами сравнимо с полноразмерными системами на мобильных или настольных процессорах Pentium 4 c частотой 2400/2600 МГц. Они с легкостью выиграли у нашего бывшего лидера ASUS L3D с процессором Athlon XP 2000+ на интегрированном чипсете SiS740 (впрочем, цена систем различается почти в два раза не в пользу Centrino).

В тестах трехмерной графики система на процессоре Pentium M и чипе ATI M9 почти в два раза, а иногда и более быстрее конфигурации ASUS L3 (P4-M 1700, чипсет 845MP, видео ATI M7). Показательно, что в стандартном режиме 3DMark 2001SE модель Nautilus B570 быстрее своего родственника Explorer KT7+, имеющего Pentium 4 2,4 ГГц на чипсете i845E и такую же в точь видеокарту от ATI. В 3DMark 2001 процессор Pentium M 1500 МГц на восемнадцать процентов быстрее Pentium 4-M 2400 МГц.

По балансу производительности и энергопотребления Centrino оставил конкурентов далеко позади. Никогда ранее ноутбуки не демонстрировали такую производительность и продолжительность работы от батарей одновременно. Как показывает колонка эффективности, победой над более быстрым процессором ASUS S1N во времени работы RoverBook B570 обязан более емкой батарее.

Тест-проигрывание DVD показывает экономичность системы при постоянной загрузке, с активным использованием видеоускорителя и оптического привода. Для справедливого сравнения разных ноутбуков делим время каждого на емкость его аккумуляторов. Пусть вас не слишком смущают результаты Nautilus B570 — у мощной видеокарты этого инженерного сэмпла не была установлена технология энергосбережения ATI PowerPlay. Зато хорошо видно, насколько сбалансирован интегрированный чипсет в тонком ASUS S1N.

Далеко идущие выводы можно сделать с помощью последней таблицы. В MPEG4-тесте (проигрывание с жесткого диска) разница между аналогичными по конструктиву S1 составляет 10–11 Вт! Загрузка процессора Pentium III-M при этом составляла от 80 до 95% на частоте 1067 МГц (другой-то не дано!). Pentium M же в среднем держался на частоте 800 МГц (sic! новые рабочие точки в действии) с загрузкой на уровне 80%. Главное же — оценка средней потребляемой мощности в режимах проигрывания музыкальных электронных форматов и при обычном бездействии операционной системы (кстати, творческий процесс в текстовом или табличном редакторе по прожорливости как раз где-то посередине). Это — 12–13 ватт. То есть, минус дисплей и винчестер, на процессор действительно приходится около 7 ватт, и при использованиии батареи емкостью от 60 Вт·ч мы легко получим заявленные пять часов непрерывной работы.

Кто платит, тот и заказывает...

Стоимость комплектов Centrino (чипсет Intel 855PM, карта Intel Pro/Wireless 2100 и процессор Pentium M с тактовой частотой 1600, 1500, 1400 или 1300 МГц) равна 720, 506, 377 и 292 долларов соответственно в партиях от тысячи штук. Для субноутбуков и планшетов предусмотрены процессоры на 1100 МГц с пониженным энергопотреблением (LV) и на 900 МГц со сверхнизким энергопотреблением (ULV). Цена этих комплектов 345 и 324 долларов соответственно. Уже известны рекомендованные цены на некоторые ноутбуки. Так, описанный здесь RoverBook Nautilus B570 (с приводом DVD и потрясающей по углам обзора 15,1-дюймовой матрицей 1400х1050) — от 1745 долларов, а ThinkPad T40, похудевший и похорошевший флагман от IBM, помимо Centrino вобравший ряд фирменных новаций, — от 2700 долларов.

 

Некоторые энергосберегающие  особенности архитектуры Pentium  M

Tехнология Enhanced SpeedStep была впервые представлена с процессорами Pentium III-M. Главным ее свойством является способность динамически выбирать между максимальной и минимальной тактовой частотой и разным напряжением ядра процессора в зависимости от его загрузки. Для сравнения, технология AMD PowerNow! с момента представления в мобильном процессоре К6-2+ поддерживает до 64 рабочих точек частоты и напряжения, программируемых производителем (обычно используется только 10–12 точек, иначе становятся заметными транзакционные задержки при переключении между ними). В ядре Pentium M и схеме Intel Mobile Voltage Positioning 4 наконец реализована похожая схема: доступны несколько (по первым тестам и оценкам — не менее пяти) состояний частота—напряжение.

Оптимизация энергопотребления при использовании системной шины заключается в следующем. Усилители считывания используются на шине данных (64 вывода), стробах данных (8 выводов), а также для сигналов инверсии данных (4 вывода) и потребляют значительную энергию при использовании шины процессора. 855-й чипсет посылает команды на включение этих усилителей перед посылкой данных в процессор и отключает их при отсутствии транзакций данных, даже в те периоды, когда процессор управляет шиной.

Наслоение микроопераций и внеочередное суперскалярное выполнение улучшают баланс производительности и энергопотребления. IA-32 принадлежит к классу CISC-архитектур. Поэтому, перед исполнением, они должны быть декодированы в RISC-образные (reduced ISC) микрооперации, понятные для исполняющих блоков процессора. Традиционно они обрабатываются по отдельности. Но так как в современных процессорах арифметические команды обрабатываются одним блоком, а работой с памятью заведует другой, выполнение подобных микроопераций можно совместить. Если параллелизуемые инструкции не идут непосредственно друг за другом, нужную пару могут достать из следующих команд и провести вне очереди. По данным Intel, такая техника экономит не менее десяти процентов числа микроопераций. Если вы знакомы с технологией HyperThreading, то это все то же стремление к максимальному параллелизму суперскалярности.

В Pentium M реализована новая возможность предварительной выборки данных — поиск потоковых операций в памяти сразу двух типов: до восьми операций «поток вверх» (от низших адресов к высшим) и до четырех «поток вниз» (от высших к низшим адресам). Для сравнения, Pentium III-M отслеживал только операции типа «поток вверх», а Pentium 4-M отслеживает до восьми «вверх» и «вниз» в сумме.

Набор инструкций IA обеспечивает непосредственное управление стеком программным путем (например, команды push, pop, ret и call). Но операции управления стеком приводят к непроизводительным затратам. Как правило, это сводится к обычному исполнению команд, даже если они совсем элементарные вроде приращения указателя стека. Выделенный диспетчер стеков процессора Pentium M реализует усовершенствованную технологию аппаратного управления стеком, заменяя энергозатратное управление на уровне микроопераций. По данным, полученным при моделировании, это технология снижает число микроопераций более чем на пять процентов.

Pentium M имеет самую совершенную, как по организации, так и по объему (см. таблицу ниже), кэш-память среди потребительских процессоров. При обращении к ней активизируется только тот квадрант одного из восьми путей, с которым предстоит обмен данных, затрачивая только 1/32-ю часть традиционной для этой операции мощности.

В новом мобильном процессоре Intel реализованы блоки прогнозирования ветвлений трех типов. Бимодальный — прогнозирование условных и безусловных переходов. Локальный — прогнозирование циклов, завершающихся при определенном значении стека. Глобальный – прогнозирование ветвлений путем отслеживания хода выполнения программ. Такими усилиями число ошибок прогнозирования сокращается более чем на двадцать процентов.



© ООО "Компьютерра-Онлайн", 1997-2019
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на "Компьютерру" обязательна.