IDF` 2006 : энергосбережение в конкретном воплощении

IDF’ 2006 : энергосбережение в конкретном воплощении

КОНФЕРЕНЦИИ

Очередной весенний Форум Intel для разработчиков (Intel Developer Forum, IDF), прошедший в начале марта в Сан-Франциско (США) под лозунгом "Power-Optimized Platforms. Leap Ahead" ("Энергосберегающие платформы. Прорыв на новый уровень"), стал логичным продолжением предыдущего осеннего (см. PC Week/RE, N 31/ 2005, с. 1) и в значительной мере обозначил происходящий в настоящее время поворот в технологической идеологии крупнейшего мирового производителя микропроцессоров. То, в чем Intel, по признанию многих экспертов, на сегодняшний день уступает своему конкуренту - компании AMD, возведено в ранг главного приоритета в развитии микропроцессорного направления корпорации, и в течение нынешнего года она рассчитывает восстановить свое технологическое лидерство. "Хотя мы испытываем сильное конкурентное давление, и вы могли подумать, что мы утратили определенный энтузиазм в отношении того, чем занимаемся, это далеко от действительности", - заявил Джастин Раттнер, главный технологический директор Intel, выступая перед участниками форума с первым пленарным докладом.

Джастин Раттнер: “Я думаю, что

нынешний форум станет одним

из самых памятных за долгое время”

Еще в августе прошлого года в качестве ключевых компонентов стратегии дальнейшего развития своих продуктов Intel выдвинула энергосбережение и многоядерность. Подобный ход был вполне предсказуем, поскольку еще задолго до того корпорация уперлась в энергетический предел, ограничивший возможности наращивания производительности процессорных кристаллов традиционными способами, а решения компании AMD оказались энергетически даже более эффективными, что во многом способствовало ее успеху в прошлом году.

Патрик Гелсингер демонстрирует

прототипы первых кристаллов на

основе микроархитектуры Intel Core

Как отметил г-н Раттнер, проблема разрешения классического противоречия между производительностью и энергопотреблением микропроцессоров в прикладном смысле имеет еще и третью составляющую: "Существует сложная связь между тремя разными компонентами. К их числу, конечно, принадлежат производительность и энергопотребление, а третий компонент в этом треугольнике - функциональность. Вот в чем вызов. Как воплотить все возможности наших микропроцессоров в энергетически эффективный дизайн? Можем ли мы добавить в процессор такие функции, как 64-разрядная адресация, виртуализация, управляемость и безопасность, без потери энергетической эффективности и к тому же продолжая наращивать производительность. Это критически важный вопрос". Судя по всему, Intel уже подготовила на него ответ. Осталось лишь отразить его в реальных продуктах.

Составляющие энергетической эффективности

Собственно, принципиальные элементы комплекса мер, позволяющих продвинуться в сторону обозначенной Intel задачи, ни для кого новостью уже давно не являются. Прежде всего это переход на 65-нм технологический процесс производства полупроводниковых кристаллов и многоядерные структуры. На сегодняшний день, по оценкам специалистов Intel, приведенным в докладе Джастина Раттнера, транзистор, спроектированный в Intel по 65-нм нормам, примерно на 20% опережает своего 90-нм собрата по скоростным характеристикам и оказывается примерно на 30% экономичнее с точки зрения затрат энергии на переключение. Равноценный выигрыш, но уже по сравнению с 65-нм транзисторами ожидается при переходе на 45-нм технологические нормы, начало которого Intel, как было заявлено на Форуме, планирует на середину 2007 г. Совмещение же в одном процессоре двух вычислительных ядер позволяет удержать рассеиваемую им мощность в допустимых пределах за счет сравнительно незначительного понижения тактовой частоты ядер: при снижении рабочей частоты на 20% производительность ядра падает примерно на 13%, а энергопотребление - на 50%. При этом двухъядерный процессор все равно существенно выигрывает в производительности (при тех же условиях до 70%), если, конечно, на программном уровне удается обеспечить загрузку обоих ядер, что требует соответствующей оптимизации программного кода.

Наряду с отмеченными факторами с точки зрения энергетической эффективности немаловажную роль играет и архитектура процессора. Сменив уже не одно поколение процессоров в рамках мобильной платформы Centrino, Intel набрала серьезный опыт создания малопотребляющих структур, и теперь пришло время распространить его на новые платформы. Как, собственно, и ожидалось, официальное анонсирование микроархитектуры следующего поколения, получившей название Intel Core, стало одним из главных событий весеннего IDF.

"Микроархитектура Intel Core сочетает в себе энергетическую эффективность семейств Pentium и Core Duo с функциями и возможностями, которых сегодня ожидают от микропроцессоров высшего уровня", - заявил на Форуме главный технологический директор Intel. Заимствовавшая лучшее от ставших основой для настольных и мобильных процессоров Intel архитектур NetBurst и Mobile, новая Intel Core, по словам Джастина Раттнера, содержит сотни нововведений, но основные из них сводятся к пяти технологическим решениям (см. врезку). Фактически речь идет об уменьшении затрат времени на выполнение вычислительных процедур за счет увеличения числа одновременно производимых операций, сокращения задержек при обращении к оперативной памяти, реорганизации кэш-памяти второго уровня с целью более эффективного ее использования, а также о применении технологии временного локального обесточивания узлов процессора, не задействованных в текущих операциях.

Интересно отметить, что и в новой микроархитектуре Intel пока не отказалась от использования независимого контроллера памяти и единой шины (front side bus) для связи ядра процессора с системной памятью и устройствами ввода/вывода, несмотря на постоянную критику подобного решения со стороны AMD. Как пояснил Стив Павловски, главный директор по технологиям Digital Enterprise Group и генеральный менеджер подразделения DEG по архитектуре и планированию, компания держит руку на пульсе, но пока пропускная способность шины в большинстве случаев не является фактором, ограничивающим производительность системы. Вместе с тем подобное решение, по его словам, позволяет компании быстро обновлять продуктовый ряд микропроцессоров. Очевидно, на сегодняшний день для Intel это важнее.

Продолжая тему повышения энергетической эффективности компьютерных устройств, Джастин Раттнер заявил о необходимости комплексного подхода к оптимизации с этой целью и всех их подсистем, помимо вычислительного узла. По его данным, в типовых серверах с Intel-архитектурой на долю процессора сегодня приходится немногим менее половины всех энергозатрат, что означает в будущем заметное снижение эффекта от уменьшения потребляемой им энергии, если задача не будет решаться на уровне системы в целом. Подобный подход предполагает переработку не только интерфейсов периферийных подсистем вычислительного устройства и соответствующих стандартов, но и внесение значительных изменений в операционную систему. Тем не менее в качестве частного примера возможной реализации такого подхода участникам Форума был продемонстрирован макет системы с самообновляющимся экраном, способным благодаря наличию буферной памяти сохранять статическое изображение даже при полном выключении системной платы.

Впрочем, подобные решения пока можно рассматривать как отдаленную перспективу. Что же касается конкретных планов корпорации на текущий год по повышению энергоэффективности процессоров, то они, судя по заявлениям топ-менеджеров Intel, вырисовываются в следующем виде. Уже к концу 2006-го корпорация планирует довести долю многоядерных процессоров в общем объеме своих поставок до 70% для настольных и мобильных ПК и до 85% для серверов. Таким образом, к этому времени можно будет говорить об окончательном утверждении на рынке продуктов на базе многоядерной архитектуры. При этом подавляющее число процессорных кристаллов к концу года Intel будет производить по 65-нм техпроцессу. Поставку же первых процессоров на основе микроархитектуры Intel Core корпорация обещает начать уже в III квартале.

Новые процессоры и платформы

Микроархитектура Intel Core станет основой процессорных кристаллов для главных развиваемых Intel платформ, включая мобильные, настольные и серверные. Причем именно в последних двух корпорация ожидает получить наибольший эффект. Так, если первый мобильный процессор с Intel Core с кодовым названием Merom, по оценкам специалистов Intel, даст примерно 20%-ный прирост производительности по сравнению с Core Duo T2600 при схожем уровне энергопотребления, то десктопная версия Conroe обеспечит уже 40%-ный выигрыш относительно Pentium D 950 и по производительности, и по энергопотреблению (показатель рассеиваемой мощности TDP у Conroe составит 65 Вт), а серверный Woodcrest - 80%-ный прирост производительности и 35%-ное снижение энергопотребления (заявлен TDP на уровне 80 Вт для стандартной версии и 40 Вт для низковольтной) по сравнению с Xeon 2,8 ГГц 2х2 Мб.

Одновременно с подготовкой к производству новых процессоров Intel разрабатывает и платформы на их основе. Так, на весеннем форуме Патрик Гелсингер, старший вице-президент корпорации Intel и генеральный менеджер ее подразделения Digital Enterprise Group, объявил, что процессор Conroe войдет в состав настольной бизнес-платформы Averill, построенной на новом чипсете с кодовым наименованием Broadwater (серия 965). В этой платформе будут реализованы технологии виртуализации (Intel Virtualization Technology) и активного управления (Intel Active Management Technology). В свою очередь Woodcrest обновит выходящую в ближайшее время с процессором Dempsey (TDP - 130 Вт) серверную платформу Bensley.

На Форуме г-н Гелсингер также впервые представил и четырехъядерный процессор с кодовым наименованием Clovertown, предназначенный для двухпроцессорных серверов. По его словам, Clovertown будет механически совместим с платформой Bensley, его выпуск запланирован на начало 2007 г. Позиционируется этот процессор прежде всего для исполнения многопоточных приложений, таких, как СУБД, финансовые решения, системы управления цепочками поставок и т. д. Одновременно с ним Intel планирует вывести на рынок и четырехъядерный кристалл Kentsfield для настольных ПК высшего класса.

Означает ли столь быстрое развитие событий, что уже в 2008 г. можно ожидать появления первых восьмиядерных процессоров? По мнению Джастина Раттнера, это технически возможно, но практически вряд ли целесообразно, поскольку трудно ожидать, что к тому времени программная индустрия уже будет готова эффективно использовать подобные структуры. Очевидно, поэтому в представленных участникам Форума перспективных планах развития продуктовых линеек и платформ корпорации восьмиядерные кристаллы пока не фигурируют.

(Продолжение следует)

Версия для печати