Осенний IDF 2011: ультрабуки и Ivy Bridge

АрхивПлатформа

Ключевыми темами осеннего Форума Intel для разработчиков, прошедшего в середине сентября в Сан-Франциско, стали портативные компьютеры "ультрабуки" и процессоры следующего поколения.

С 13 по 15 сентября в американском городе Сан-Франциско, штат Калифорния, прошёл традиционный осенний Форум Intel для разработчиков IDF Fall 2011. Ключевыми темами этой конференции стали договорённость с Google об оптимизации операционной системы Android для работы на процессорах Atom нового поколения, выпуск нового типа полнофункциональных портативных компьютеров Ultrabook, а также центральные процессоры следующих поколений под кодовыми названиями Ivy Bridge и Haswell. Кроме того, в ходе Форума специалисты Intel поделились информацией о перспективном интерфейсе Thunderbolt, а также о высокоскоростной и энергоэффективной оперативной памяти Hybrid Memory Cube.

В своём программном выступлении президент и главный исполнительный директор Intel Пол Отеллини заявил: "Вычислительная техника непрерывно эволюционирует. Беспрецедентно высокий спрос на вычислительные системы, начиная с клиентских устройств и заканчивая облачными массивами, означает огромные возможности для развития отрасли. Выпуская инновационные продукты, Intel вместе со своими партнёрами стремится сделать взаимодействие с вычислительными системами ещё более удобным, мобильным, безопасным и непрерывным. Меня поистине впечатляют те новые технологии, которые будут созданы для целого спектра устройств, и мы лишь в самом начале процесса инноваций".

По словам главы Intel, пришло время перейти от концепции персонального компьютера к более широкой концепции "вычислительного континуума" (compute continuum), которая означает многообразие различных вычислительных устройств, окружающих пользователя и обеспечивающих доступ к нужным приложениям и сервисам в любом месте и в любое время. В число таких устройств, помимо собственно персональных компьютеров, входят ноутбуки и другие портативные ПК, планшетные компьютеры и смартфоны. Главный смысл концепции заключается в том, что пользователь будет находиться в центре собственного "личного облака" вычислительных устройств, тесно связанных друг с другом.

Для реализации этой концепции нужна новая модель вычислительных инноваций: запросы пользователей становятся всё масштабнее, электронных устройств становится всё больше, а объёмы генерируемой информации непрерывно растут. По оценкам Intel, каждую минуту в интернет загружается 48 часов видео, каждый месяц в Сеть выкладывается порядка 7,5 миллиарда фотографий, а число коротких текстовых постов-твитов превышает 200 миллионов в день. При этом в мире уже работает более 4 миллиардов разнообразных устройств с доступом в интернет, а в постройку дата-центров уже вложено порядка 455 миллиардов долларов.

Постоянно растущие требования к производительности приводят к необходимости создавать процессоры, состоящие из всё большего числа транзисторов, а это означает переход на всё более тонкие технологические процессы. Благодаря высокому научному потенциалу сотрудников корпорации в течение последнего десятилетия Intel удавалось успешно преодолевать препятствия, стоящие перед миниатюризацией техпроцесса. В 2003 году были освоены 90-нм технологические нормы, в 2005 - 65-нм, в 2007 - 45-нм, в 2009 - 32-нм. В текущем году должно начаться серийное производство микросхем уже по 22-нм технологии, а к 2013 году ожидается переход на 14-нм нормы.

Глава Intel совместно со старшим вице-президентом мобильного бизнеса компании Google Энди Рубиным объявил о начале тесного сотрудничества между двумя фирмами, направленного на создание продукции, сочетающей архитектуру Intel и программную платформу Google Android. В частности, партнёры намерены ускорить коммерческий запуск первых смартфонов с процессорами Intel, работающих под управлением операционной системы Android. Отеллини продемонстрировал участникам конференции работающий прототип смартфона на основе аппаратной платформы Medfield и программной платформы Android.

Среди важнейших совместных инициатив Intel и Google стоит назвать операционную систему Chrome OS, программно-аппаратную платформу Google TV для телевизоров и телевизионных приставок, а также инструменты разработчика Android Software Development Kit (SDK) и Native Development Kit (NDK).

Ультрабуки - пожалуй, одна из самых громких инициатив Intel в текущем году. Памятуя об истории с нетбуками, корпорация зарегистрировала название Ultrabook в качестве товарного знака (ТМ), что лишний раз свидетельствует о серьёзности намерений в отношении продвижения этих устройств на рынок.

Ультрабуки были задуманы как ответ на успешные портативные компьютеры Apple MacBook Air, которые находятся как бы между привычными классами машин: по массе это, скорее, нетбуки, а по возможностям и размеру экрана - полноценные ноутбуки. В Intel установили строгие требования к компьютерам, которые могут продаваться под маркой Ultrabook. Прежде всего это, конечно же, аппаратная платформа Intel. В настоящее время это процессоры семейства Sandy Bridge со сверхнизким энергопотреблением CULV (17 Вт), в будущем году им на смену должны прийти ещё более экономичные чипы под кодовым названием Ivy Bridge, а в 2013 году - процессоры Intel Haswell с принципиально новой системой энергосбережения.

Процессоры Haswell, построенные с использованием транзисторов c трёхмерным затвором (Tri-Gate), в которых будут реализованы новые алгоритмы управления электропитанием, по словам Отеллини, позволят снизить энергопотребление ультрабуков в режиме ожидания в двадцать раз по сравнению с современными чипами - и без какого-либо снижения производительности. Более того, новые чипы обеспечат более 10 суток автономной работы ультрабука с подключением к интернету, что откроет совершенно новые возможности, поскольку принимать почту, получать обновления из социальных сетей и всевозможный цифровой контент можно будет непрерывно даже вдали от электрических сетей.

Чтобы наглядно продемонстрировать рекордно низкое энергопотребление процессоров Haswell, на Форуме был показан специально собранный стенд на базе прототипа нового чипа. В качестве источника питания стенда использовалась небольшая солнечная батарея, освещаемая обычной лампочкой. Впрочем, Отеллини заявил, что Intel пока не собирается выпускать процессоры, рассчитанные работу от солнечных батарей.

Среди прочих требований к ультрабукам - использование твёрдотельных SSD-накопителей, отсутствие оптического привода, длительное время автономной работы (от 5 до 8 часов и более), толщина корпуса не более 20 мм и масса менее 1,4 кг. При этом цена базовых модификаций не должна превышать символической тысячи долларов США.

В своём выступлении на Форуме вице-президент Intel Мули Иден поделился подробностями о технологиях энергосбережения, реализуемых в ультрабуках. В частности, Rapid Start обеспечивает быстрый (до 5 секунд) выход из режима гибернации, Smart Connect позволяет компьютеру, находящемуся в спящем режиме, не терять подключение к интернету и получать почту, загружать файлы и даже обновлять программное обеспечение. Технология Smart Response призвана повысить производительность системы при помощи кэширования данных на твёрдотельный накопитель SSD.

Для защиты онлайновых транзакций, в частности банковских переводов, применяется технология Identity Protection, а для блокировки компьютера в случае его хищения - система Anti-Theft, разработанная совместно с известным разработчиком антивирусов компанией McAfee.

О расширении сотрудничества с McAfee объявил в своём выступлении глава Intel Пол Отеллини. Одним из первых значительных результатов совместной работы стала технологическая платформа DeepSAFE, обеспечивающая антивирусную защиту вычислительной техники на аппаратном уровне. Платформа использует элементы конструкции процессоров Intel Core i3, i5 и i7 для недопущения несанкционированного доступа и исполнения вредоносного кода на уровне до операционной системы. DeepSAFE способна блокировать целенаправленные атаки класса Advanced Persistent Threat и руткиты. Старший вице-президент и генеральный директор по продукции для безопасности рабочих станций McAfee Кэндес Уорли продемонстрировала на Форуме в реальном времени блокировку проникновения в операционную систему Windows одного из неизвестных ранее руткитов средствами DeepSAFE.

В будущем Intel и McAfee планируют выпустить несколько поколений защиты для систем различных классов и масштабов - от встраиваемых решений до облаков.

Доклад вице-президента Intel Мули Иден был посвящён преимущественно процессорам следующего поколения, известным под кодовым названием Ivy Bridge. Новые чипы, начало серийного производства которых намечено на 2012 год, будут выпускаться по 22-нм технологии с использованием транзисторов с трёхмерными затворами Tri-Gate (подробнее см. здесь).

Помимо собственно новой технологии производства в процессоры были внесены и некоторые конструктивные изменения. За основу была взята микроархитектура Sandy Bridge. В частности, в Ivy Bridge сохраняются деление платформы на две микросхемы - ЦП и чипсет (PCH - Platform Controller Hub ("контроллер-коммутатор платформы", по сути - южный мост), интеграция на одном кристалле процессорных и графических ядер, контроллеров оперативной памяти и PCI Express, кольцевая шина для связи компонентов чипа и распределяемый кэш третьего уровня LLC(Last Level Cache, буквально - "кэш последнего уровня").

К принципиальным нововведениям следует отнести существенно переработанное графическое ядро: в Intel говорят о повышенной производительности в 3D-режиме, поддержке программного интерфейса DirectX 11 (включая шейдеры версии 5.0) и улучшениях в мультимедийных функциях и общей производительности. Конструктивно эти изменения реализованы в обновлённой микроархитектуре графики, которая стала масштабируемой и разделяется на пять зон: 1) глобальные ресурсы; 2) растеризатор; 3) шейдеры и генератор адресов; 4) кодеки и мультимедийные ускорители; 5) контроллеры дисплеев. Добавлены две программируемые ступени аппаратной тесселяции (HS и DS) и одна ступень тесселяции с фиксированной функциональностью, а также поддержка нового формата сжатия текстур BC6H/7.

В новом графическом ядре повышена производительность транскодирования видео в рамках технологии QuickSync: по данным разработчика, поддерживается одновременная перекодирока до 12 видеопотоков обычной чёткости или одного потока высокой чёткости. При этом чип способен воспроизводить одновременно до 16 потоков высокой чёткости Full HD.

Среди прочих изменений - появление цифрового генератора случайных чисел и защищённого режима супервизора, поддержка низковольтной оперативной памяти типа DDR3L и трёх независимых дисплеев, а также улучшенные алгоритмы управления питанием и, в частности, настраиваемый уровень энергопотребления. Разработчики утверждают, что конфигурируемый уровень TDP ("термопакет") позволяет добиться более широкого диапазона сочетаний энергопотребления и производительности при использовании одного и того же чипа.

Наконец, в новом чипе расширены возможности разгона оперативной памяти: поддерживается скорость оперативной памяти до 2800 МТ/с (1400 МГц) с шагом изменения 200 МГц; максимальный множитель как для вычислительного, так и для графического ядра увеличен с 57 до 63.

Мули Иден также объявил о намерении Intel продвигать интерфейс Thunderbolt в компьютерах под управлением операционной системы Windows. Пока она используется лишь в серийных десктопах и ноутбуках компании Apple. Ожидается, что в ближайшем будущем на рынке появятся самые разнообразные устройства с поддержкой этого интерфейса. В частности, на выставке, проходившей параллельно с Форумом, на стенде Intel демонстрировались различные внешние накопители и сетевые хранилища, шасси расширения и адаптеры с интерфейсом Thunderbolt.

Генеральный директор Intel по технологиям Джастин Раттнер рассказал на форуме о новой совместной разработке инженеров корпорации со специалистами фирмы Micron - экспериментальной оперативной памяти Hybrid Memory Cube (HMC). Новый тип памяти демонстрирует пропускную способность более 1 Тбит/с (128 Гбайт/с) при на 70% меньшем энергопотреблении по сравнению с памятью типа DDR3. По данным Micron, Hybrid Memory Cube в 15 раз производительнее DDR3 и в 7 раз энергоэффективнее.

Секрет Hybrid Memory Cube - в её конструкции: за основу взята технология трёхмерной компоновки микросхем (3D stacking), обеспечивающая не только высочайшие энергоэффективность и производительность, но и чрезвычайную компактность: по оценкам Intel, она позволит сэкономить до 90 процентов площади, занимаемой обычными чипами оперативной памяти.

IDF Fall 2011 на этом не закончился. На Форуме также шла речь о перспективах моноблочных настольных компьютеров, в том числе с сенсорными дисплеями, о перспективах многоядерных процессоров и масштабируемых систем и об их использовании в работе Большого адронного коллайдера, о дальнейшем повышении энергоэффективности микросхем и о переходе на ещё более тонкие технологические процессы.

- В статье использованы фотографии Intel