Banias: новый процессор и платформа на IDF в Сан-Хосе

АрхивПлатформа

Вся детальная информация о новом процессоре и платформе Intel для мобильных рименений, которую удалось узнать на IDF в Сан-Хосе в сентябре 2002 года

Видимо, самым интересным событием на прошедшем недавно в Сан-Хосе (Калифорния) Форуме Intel для разработчиков (Intel Developer Forum, см. тему номера в журнале «Компьютерра» #462) стало представление нового процессора (а скорее даже целой платформы и концепции) Intel для мобильных компьютеров под кодовым названием Banias. Не исключено, что к моменту официального выпуска этого продукта его маркетинговое имя поменяется. Но сейчас он известен именно под таким названием, и возможно, так и запомнится потомкам. В ходе Форума мы уже рассказали вам некоторые горячие подробности о Banias (см. наш репортаж на www.terralab.ru/system/20110), и сейчас постараемся привести наиболее подробную известную на настоящий момент информацию, которую удалось узнать на том IDF.

Прошло уже достаточно много лет с тех пор, как Intel объявляла принципиально новую микро-архитектуру у высокопроизводительных процессоров (семейство IA-64 не в счет). Линейка Pentium II/Pentium III/Celeron ведет свою родословную от Pentium Pro, вышедшего почти 7 лет назад (и с тех пор претерпевшего лишь косметические изменения в архитектуре, главным образом, путем варьирования кэш-памяти). Архитектура NetBurst в процессорах Pentium 4 (а также последовавших за этим процессорах линейки Xeon) также не нова по меркам IT-индустрии - первые Pentium 4 вышли примерно три года назад.

Концепция платформы Banias.

Поэтому появление новой процессорной архитектуры Intel Banias воспринимается всеми как одна из наиболее существенных новаций в индустрии за последнее время. Если раньше мобильные процессоры (то есть процессоры для ноутбуков) «получались» из десктопных простыми модификациями кэш-памяти L2, частоты работы и напряжения питания (чтобы снизить энергопотребление), и в лучшем случае вводилось ступенчатое управление частотой/напряжением процессора в зависимости от загрузки его работой (технология Intel Speed Step и ей подобные), то в этот раз разработчики корпорации решили изначально спроектировать специальный новый 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. Сейчас же мы можем довольствоваться только теми достаточно общими сведениями, которые сообщили нам сотрудники Intel: Banias было посвящено три доклада на IDF (два из них - частично) и несколько демонстрационных стендов).

Основные технологии новой микроархитектуры Banias.

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, впервые применяемых именно в Banias и предназначенных для оптимизации мобильной работы и получения 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 в прошлом и прогнозирования операций, запросы на выполнение которых можно ожидать от данной программы в будущем. Причем используется множественное предсказание, никогда ранее не использованное, что снижает общие задержки в работе и, в конечном итоге, энергопотребление. Если система готова к одновременному выполнению двух операций, технология Micro-Ops Fusion обеспечивает их слияние в одну, также способствуя увеличению производительности при росте эффективности энергопотребления. В отличие от многих современных систем, продолжающих снабжать процессорную шину питанием даже при простое, технология Power Optimized Processor Bus ограничивает энергопотребление шины исключительно его необходимостью путем автоматического снижения напряжения и управления буферами. Наконец, в технологии Dedicated Stack Manager реализованы специализированные аппаратные средства отслеживания загрузки системных ресурсов (управление указателем стэка), 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.

Фото кристалла процессора Banias (слева красным - кэш второго уровня).

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 (то есть по нашим прикидкам размер кэша второго уровня составляет 1 Мбайт; официально эта цифра пока не называлась, несмотря на прямой вопрос). Вместе с тем, заявленный Large power-aware cache design как раз и предполагает приметно такой размер и динамически отключаемые в бездействии блоки кэша. Системная шина у процессора также имеет высокую производительность, сравнимую по полосе пропускания, по словам сотрудников Intel, с шиной Pentium 4. Однако они отрицали, что это Quad Pumped Bus. Разумеется, процессор Banias поддерживает инструкции SSE2. Banias полностью совместим со всеми предыдущими настольными процессорами (имеется ввиду уже созданное программное обеспечение).

К тому же в Banias примерена усовершенствованная технология управления частотой и энергопотреблением Intel Speed Step следующего поколения. Конкретные цифры времени жизни ноутбука на платформе Banias пока не называются ввиду возможности изменения дизайна в финальной версии процессора, но ориентировочно они могут составлять от 5 до 8 часов при средней загрузке. Энергопотребление низко: максимум (например, при кодировании цифрового видео) 7 ватт и около 1 ватта в режиме бездействия или слабой нагрузки (но не сна). Этот уровень энергопотребления может меняться весьма динамически (в доли секенды), что было наглядно продемонстрировано в процессе презентации при кодировании видео. При этом радиатор для Banias значительно меньше по размеру, чем для мобильного Pentium 4, а процессор может нормально работать вообще при пассивном охлаждении (то есть когда на радиатор не установлен вентилятор).

Фото радиаторов для Mobile Pentium 4 (слева) и Banias (справа).

Кстати, Banias - это не просто новый процессор. Это - целая идеология (платформа) построения новых мобильных платформ от Intel, включающая новый форм-фактор (малые габариты и вес), долгую работу компьютера от батарей (планируется до 8 часов автономной работы), 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.

Фото прототипа системной платы для платформы Banias.

На фотографии, взятой из доклада Intel, показана примерная структура системной платы.

Ананд Чандрасекер делится секретами будущей платформы Banias.

Как удалось узнать из частной беседы с Анандом Чандрасекером, 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 сам процессор. Однако, как сказал Ананд, в будущем 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.

Компоненты мобильной платформы Banias.

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 исходно разрабатывалось в расчете на специфику матричных жидкокристаллических дисплеев, хотя традиционный VGA-выход у ноутбуков при этом будет предусмотрен.

Внешний вид прототипа ноутбука Samsung на платформе Banias.

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/сек (Intel Calexico Wireless Connectivity). Будучи обратно совместимым с существующей беспроводной инфраструктурой, это решение предоставляет доступ к самым разнообразным сетям, включая корпоративные, домашние, а также беспроводные терминалы, установленные в аэропортах, гостиницах, ресторанах и других общественных местах, обеспечивая автоматическое подключение на максимально высокой скорости, доступной в данном месте. Благодаря программному пакету Intel PROSet пользователи мобильных ПК на платформе Banias смогут без проблем переходить с проводного на скоростное беспроводное подключение к локальной сети без выхода из активных приложений.

Беспроводные технологии интегрированы в платформу Banias.

Средства беспроводного подключения к локальным сетям, разрабатываемые Intel для платформы Banias, предусматривают одновременную работу на мобильных ПК как решений на основе технологии Bluetooth, так и беспроводных адаптеров стандарта 802.11b (кстати, это было успешно продемонстрировано на одном из стендов экспозиции в рамках IDF), что сводит к минимуму вероятность конфликтов двух беспроводных технологий и обеспечивает оптимизацию их пропускной способности, радиуса действия и быстроты реакции. В дополнение, для платформы Banias разработана специальная система безопасности сетевого подключения (совместно с компанией VeriSign, Inc.) - так называемые модули TPM или Trusted Platform Modules. Компания 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 одновременно представила первый в отрасли гигабитный адаптер, отвечающий требованиям мобильных ПК в отношении производительности и энергопотребления. Адаптер Intel 82540EP (PRO/1000 MT) для мобильных ПК отличается низкими потреблением энергии и тепловыделением (на 75% по сравнению с существующими гигабитными адаптерами), продлевая срока службы батарей, а также низкой стоимостью и гибкой компоновкой. Новый гигабитный 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/сек, способен автоматически устанавливать максимально быструю связь.

Новый контроллер гигабитного Ethernet, оптимизированный для мобильных применений.

Совместимость по разъему микросхемы адаптера Intel PRO/1000 MT для мобильных ПК со встроенным в системную плату последним сетевым адаптером Intel (LOM) на 10/100 Мбит/сек означает возможность десятикратного наращивания пропускной способности без переделки системных плат мобильных ПК. Адаптер Intel PRO/1000 MT для мобильных ПК уже свободно поставляется партиями в 10000 единиц по цене 27,96 долларов.

Рост продаж гигабитного Ethernet за последние годы.

Частота процессора Banias пока покрыта покровом тайны. Известно, что она не так велика, как в Pentium 4, и потому не будет являться маркетинговым ходом в рекламе. До предстоящего IDF мелькали слухи, что частота первых Banias будет в районе от 1,2 до 1,6 ГГц, но на Форуме все 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 смотрели по сторонам. На одном из кадров показан лейбл, наклеенный на ноутбук от IBM: процессор Bani A1 (очевидно, степпинг) на 1.2 GHz, 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. На другом ноутбуке, лежавшем рядом, было подсмотрено, 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).

Тактовая частота процессора Banias в показанных на IDF прототипах ноутбуков.

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.

Ананд Чандрасекер (наверху) и другие сотрудники Intel представляют участникам IDF прототип ноутбука Samsung на платформе Banias.

На прошедшем Форуме были продемонстрированы прототипы ноутбуков на платформе Banias от многих производителей. Мною лично были обнаружены экземпляры, по крайней мере, от Dell, IBM, Gateway, NEC, Panasonic, Samsung и Toshiba. Как сказал Ананд, ноутбуки на ее основе должны представить в первой половине следующего года буквально все ведущие производители.

Прототипы ноутбуков на Banias от Gateway, Dell, Panasonic и Toshiba (слева направо).

Работающие прототипы ноутбуков на Banias от NEC (наверху), IBM и Dell.

В конце этого года ожидается появление референс-платформы для Banias, а выпуск изделий на рынок планируется в течение следующего года.

Планы Intel по выпуску платформы Banias.

Кстати, Banias может c успехом использоваться и в компьютерах класса Tablet PC.

Banias может 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 разработчикам удастся-таки вместить в такие тонкие и компактные корпуса 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 такого же размера), то явный прогресс будет налицо. Осталось подождать совсем немного.