IDF FALL 2006
От двухъядерных - к четырехъядерным и дальше
Полугодовой период, разделивший весенний и прошедший в конце сентября в Сан-Франциско осенний американские Форумы Intel для разработчиков (IDF), как никогда был наполнен для крупнейшего производителя микропроцессоров массой самых разных событий. С одной стороны - не слишком удачное по финансовым результатам завершение II квартала, решение о 10%-ном сокращении персонала корпорации и объявление Dell, самого крупного потребителя продукции Intel, о расширении своего продуктового ряда системами на базе процессоров AMD. С другой - вывод на рынок целой плеяды процессоров нового поколения на основе микроархитектуры Core и завершение перевода на архитектуру Intel компьютерных систем компании Apple, представители которой впервые приняли участие в IDF (еще пару лет назад это невозможно было представить).
Стоит ли удивляться, что в прозвучавших на осеннем IDF пленарных докладах значительное внимание было уделено тому, как рынок отреагировал на предложенные корпорацией решения. Благо есть чем похвастать. Так, за первые три месяца, прошедшие со дня начала поставок серверного процессора Xeon 5100, их было продано более 1 млн. шт. Еще выше результат по кристаллам Core 2 Duo, которых за два месяца поставлено свыше 5 млн. шт. Как подчеркнул президент корпорации Пол Отеллини, за всю свою историю Intel не отмечала столь высоких темпов продаж новинок ни в серверном, ни в десктопном и мобильном сегментах.
Нельзя обойти вниманием и сдвиги в области Itanium. Хотя данные, характеризующие спрос на представленный в июле процессор Itanium 2 серии 9000 (Montecito), нам неизвестны, вероятно, важнее в данном случае другое. Через год после создания Itanium Solutions Alliance Патрик Гелсингер, старший вице-президент корпорации Intel и генеральный директор подразделения Intel Digital Enterprise Group, констатировал наличие уже 10 тыс. приложений для платформы Itanium - это в два раза больше, чем было год назад. А буквально накануне IDF корпорация Oracle заявила о том, что ее СУБД следующего поколения и промежуточное ПО Fusion будут работать на Itanium.
Пол Отеллини: “В коммерческом виде
терафлопный процессор может
появиться в течение
ближайших пяти лет”
Эти факты, очевидно, можно воспринимать как комментарий к сделанному президентом Intel в самом начале его пленарного доклада заявлению: "Производительность снова имеет значение". В данном случае он сослался на авторитетный американский журнал PC Magazine, пять лет назад заявивший, что в дальнейшем росте производительности вычислительных систем заинтересованы, видимо, только исследователи NASA и инженеры-разработчики, а совсем недавно изменивший свое мнение на противоположное. Оснований для этого накопилось уже предостаточно и в наиболее массовом сегменте настольных компьютерных систем: существенно возросло качество изображения в компьютерных играх, растет спрос на программы для редактирования фотографий и видео, повышенные требования к аппаратным ресурсам предъявляют новые операционные системы Windows Vista и OS X. А впереди очередной вызов - переход на видеостандарт HD (декодирование видеопотока с разрешением 1920х1080 пикселов требует в восемь раз больших ресурсов, чем при приеме сигнала распространенного сегодня стандарта SD с разрешением 720х480 пикселов).
Впрочем, все это вовсе не означает, что Intel очередной раз готова сменить приоритеты, начав гонку за повышение производительности любыми средствами. По словам Пола Отеллини, произошедший перенос акцента на рост производительности при одновременном снижении удельных энергозатрат стал самым важный поворотом в компьютерной микроархитектуре за последние 10 лет. И представленный в конце лета Core 2 Duo, по его мнению, - это следующий важный шаг в данном направлении после выпуска первого Pentium M. "В то время как прирост производительности в 5-10% считается значительным, Core 2 Duo обеспечил существенно больший выигрыш по сравнению со своими предшественниками при меньшем энергопотреблении", - подчеркнул г-н Отеллини. Действительно, по данным тестирования, проведенного PC Magazine, на которые он сослался, процессор Core 2 Extreme X6800 превзошел по производительности модель Pentium Extreme Edition 965 в играх на 82%, в аудиоприложениях на 39%, в кодировании видеопотока - на 35%. При этом энергопотребление у него ниже на 20%.
Согласно цифрам, приведенным в докладе Патрика Гелсингера, схожие свойства по сравнению с ранее выпущенными Intel серверными процессорами демонстрирует и Xeon 5100 (первый кристалл с микроархитектурой Core для двухпроцессорных серверов), причем рост удельной производительности (в пересчете на ватт потребляемой мощности) у него оказывается даже выше, чем собственно производительности. В Intel рассчитывают, что это будет способствовать популярности процессора в системах, используемых для создания дата-центров. И не без оснований. Так, Yahoo, Google и Microsoft объявили о том, что свои дата-центры следующего поколения будут строить на северо-западе США, поскольку там самая дешевая электроэнергия, тем самым признав значимость энергетической проблемы для подобных решений.
В ближайшей перспективе
Выпустив за сравнительно небольшой период времени более 30 моделей процессоров для различных сегментов рынка, Intel намерена сохранить заданный ею же темп. Непосредственно на IDF Патрик Гелсингер анонсировал новую серию кристаллов Xeon 3000, представляющих собой вариант Core 2 Duo для однопроцессорных серверов начального уровня, обычно используемых на предприятиях малого бизнеса. Но одной из главных тем Форума, несомненно, стал предстоящий выход на рынок четырехъядерных процессоров, дату выпуска которых Intel приблизила на целый квартал относительно первоначально запланированного срока. Как было объявлено, первая версия процессора с четырьмя ядрами появится в ноябре в рамках семейства Core 2 Extreme (модель QX6700) и будет ориентирована прежде всего на компьютерных энтузиастов и геймеров. Между тем, как заявил в своем докладе президент Intel, уже в I квартале 2007 г., когда корпорация выйдет на достаточный объем производства таких процессоров и сможет дифференцировать их по ценам, четырехъядерные модели появятся и в категории продуктов массового спроса (mainstream) под брендом Core 2 Quad. По данным Intel, в тесте SPECint_rate процессор QX6700 обгоняет своего собрата по семейству X6800, позиционируемого сегодня корпорацией в качестве самого быстрого десктопного процессора на планете, на 70%. "Это второй по счету мощный шаг вперед за временной интервал в четыре месяца", - констатировал Пол Отеллини. Специально для энтузиастов и геймеров отметим, что новинка поддается разгону. Так, на IDF сотрудник компании Falcon Northwest продемонстрировал собранную ее специалистами игровую систему, в которой QX6700 работал на частоте 3,73 ГГц, более чем на 1 ГГц превысившей предусмотренную штатным режимом.
Патрик Гелсингер демонстрирует
четырехъядерный Xeon 5300
На момент проведения IDF тринадцать производителей (из известных российским пользователям среди них, правда, только Dell и Gateway) заявили о том, что представят свои системы на базе QX6700 одновременно с запуском на рынок самого процессора.
Параллельно с десктопной версией Intel намерена выпустить четырехъядерный процессор и для массовых серверов в рамках новой серии Xeon 5300, а в начале 2007-го запустит в производство его низковольтную версию со сниженным на 40% предельным энергопотреблением (до 50 Вт). Важно отметить, что четырехъядерный Xeon будет иметь те же корпус и термопакет, что и Xeon 5100, но при этом, по данным компании, в тестах SPECint_ratе он показывает в полтора раза лучшую производительность. Это означает, что при желании обладатели серверов на базе Xeon 5100 смогут модернизировать их заменой двухъядерных процессоров на четырехъядерные. Специалисту демонстрационной группы Intel потребовалось всего около 7 мин для подобного апгрейда двухпроцессорной системы.
В отличие от запланированного на первую половину следующего года четырехъядерного Opteron (кодовое имя Barcelona), который, как утверждают в AMD, сразу выйдет в монокристальном исполнении, готовящиеся к выпуску продукты Intel представляют собой сборку из двух двухъядерных кристаллов в одном корпусе. Хотя при этом оба кристалла оказываются на одной системной шине, что усложняет задачу эффективной загрузки процессоров, пока в таком подходе в Intel усматривают и определенные преимущества. В частности, как отметил Патрик Гелсингер, применяемая на фабриках компании технология отбора кристаллов позволяет селектировать высокочастотные и низкопотребляющие экземпляры для сборки процессоров для разных сегментов рынка, обеспечивая при этом 10%-ный выигрыш в производственных затратах по сравнению с монолитными решениями. Но главный выигрыш, очевидно, корпорация рассчитывает получить за счет опережающего выпуска продукции на рынок. Так, еще до конца года, согласно заявленным прогнозам, Intel предполагает продать несколько сотен тысяч четырехъядерных процессоров, а до того момента, как ее основной конкурент выведет на рынок свою версию, - более миллиона. "В прошлом году много писалось о том, что Intel утратила лидерство в серверном сегменте. Я верю, что, представив набор новых двухъядерных и четырехъядерных процессоров, мы сейчас восстановили свое лидерство", - заявил Пол Отеллини.
Прототип будущего ультрамобильного
компьютера (UMPC) с широким набором
коммуникационных интерфейсов
Чего можно добиться, взяв на вооружение четырехъядерные серверные процессоры Intel, на IDF наглядно продемонстрировал Том Бартон, CEO компании Rackable Systems. Он показал участникам Форума типовую стойку 22U, в которой инженеры его компании разместили 40 двухпроцессорных серверов, в общей сложности содержащих 320 процессорных ядер. При этом в стойке еще осталось место для сетевых и других модулей. Производительность такой системы, по словам Бартона, составляет более 3 Тфлопс, и она могла бы войти в список 300 самых мощных суперкомпьютеров. Между тем, как утверждает Бартон, в полной конфигурации та же система содержит в одной стойке свыше 600 процессорных ядер и в таком виде уже претендует на место в TOP80.
Мобильность в новом качестве
Хотя технологии энергосбережения сегодня востребованы во всех сегментах компьютерного рынка, наиболее высокие требования в этом смысле предъявляют мобильные решения. С появлением процессоров Core 2 Duo для ноутбуков мобильная платформа Intel Centrino обновилась уже в третий раз. В следующем же году корпорация представит очередную итерацию платформы, получившую название Santa Rosa. На осеннем Форуме для разработчиков Intel прояснила некоторые ее детали, очередной раз подтвердив, что во многом это будет принципиально новая платформа.
Напомним, что Santa Rosa базируется на мобильной версии процессора Core 2 Duo, но в отличие от нынешней Centrino Duo предполагает использование нового чипсета Crestline с расширенным функционалом, беспроводного модуля Kedron с поддержкой проходящего стадию утверждения стандарта 802.11n, а также технологии Robson. Как стало теперь известно, в Santa Rosa предполагается увеличить частоту системной шины с присущих Centrino Duo 667 МГц до 800 МГц. Причем наряду с динамическим управлением мощностью процессора Intel планирует впервые реализовать и динамическое управление частотой системной шины. В зависимости от вычислительной нагрузки она будет меняться в пределах от 400 до 800 МГц, тем самым обеспечивая экономию энергии батарей в периоды относительного простоя. Как пояснил Дэди Перлмуттер, старший вице-президент Intel и генеральный менеджер подразделения Mobility Group, каждый сэкономленный ватт продлевает срок автономной работы ноутбука примерно на 25-30 мин, а посему борьба за снижение энергопотребления ведется теперь в рамках всей платформы. С этой целью, например, в Santa Rosa будет скорректирована работа процессора в глубоком ждущем режиме. Если раньше после очистки кэш-памяти и перехода в режим пониженного напряжения процессор "просыпался" при каждой генерации активности на системной шине, даже если от него требовалось лишь проверить содержимое кэша (который, естественно, пуст в такой ситуации), то теперь он будет выводиться из режима ожидания только в случае необходимости выполнения реальных вычислений.
Дополнительное снижение энергопотребления обещает и введение в архитектуру платформы модуля флэш-памяти NAND в качестве буфера между процессором и жестким диском (технология Robson). В нем будут храниться наиболее часто запрашиваемые из постоянной памяти данные, что, как полагают в Intel, с одной стороны, позволит примерно вдвое сократить время загрузки системы и приложений, а также выхода из режима Hibernation, а с другой - не тратить энергию на раскрутку диска в тех случаях, когда запрашиваемые данные сохранены в буферной памяти.
Производительность нужна не везде
. Недорогой ноутбук Classmate PC,
создаваемый Intel в содружестве с
партнерами для образовательных
учреждений, уже опробован в
ряде развивающихся стран
При всем этом Santa Rosa будет иметь существенно более широкое функциональное наполнение по сравнению с нынешней мобильной платформой. Прежде всего отметим важную для корпоративных клиентов функцию - поддержку технологии дистанционного управления AMT (Advanced Management Technololy). По сравнению с реализованной в десктопной корпоративной платформе vPro она специально доработана для ноутбуков с целью обеспечения доступа к ним по беспроводным каналам. К другим аппаратным новшествам можно отнести интегрированный в чипсет графический контроллер x3000, который, согласно заявлениям Intel, обеспечит не только улучшенную поддержку 3D-графики, но и видеостандарта HDTV. Пропускная способность беспроводного модуля Kedron за счет применения технологии MIMO с двумя передатчиками и тремя приемниками должна составить в идеале до 300 Мбит/c, а это позволит принимать одновременно несколько HD-потоков.
На выставке решений, проходящей в рамках каждого IDF, всегда многолюдно
Между тем, как заявил г-н Перлмуттер, Wi-Fi не покрывает всех потребностей в коммуникативных средствах для ноутбуков, и Intel заключила соглашение с Nokia о разработке для Santa Rosa интегрированной беспроводной платы с поддержкой WWAN третьего поколения (3G) на базе фирменной технологии Nokia HSDPA.
Однако в качестве основной технологии для обеспечения глобального беспроводного широкополосного доступа мобильным пользователям в Intel считают все же WiMAX. По словам г-на Перлмуттера, Intel намерена со временем дополнить свою мобильную платформу WiMAX-карточкой с поддержкой всего диапазона частот от 2,5 до 3,3 и 3,5 ГГц, с тем чтобы обеспечить ее работоспособность в любой стране. Уже в 2008 г. корпорация обещает интегрировать технологии Wi-Fi и WiMAX в одном модуле, рассчитывая, что это даст тот же эффект в отношении распространения WiMAX-сетей, какой в свое время произвела технология Centrino, в значительной мере ускорившая развертывание сетей Wi-Fi. По крайней мере два крупных оператора мобильной связи - Sprint и Clearwater - уже пообещали развернуть к 2008 г. сети с поддержкой WiMAX на территории, охватывающей порядка 100 млн. человек.
Формирование инфраструктуры глобального широкополосного доступа по технологии WiMAX, как полагают в Intel, повысит спрос и на ультрамобильные устройства с низким энергопотреблением. Intel ранее заявляла о том, что к 2010 г. планирует разработать для таких устройств процессоры, которые будут потреблять в 10 раз меньше энергии по сравнению с ныне существующими решениями при меньшей в семь раз площади корпуса. На осеннем IDF Пол Отеллини заявил об ускорении этих планов: "Сегодня нижняя черта - это
5-ваттные ультранизковольтные процессоры. В следующем году мы начнем продавать процессоры с вдвое уменьшенным потреблением и вчетверо меньшие по площади корпуса. А в 2008 г. мы достигнем цели, поставленной на конец десятилетия".
Углубляясь в микромир
Основу нынешних и будущих продуктов и платформ Intel, безусловно, составляют достижения в области технологии полупроводников. Еще недавно казалось, что дальнейшее движение в сторону уменьшения технологических норм может притормозиться, однако, как было заявлено на осеннем IDF, корпорация намерена выдерживать двухлетний цикл обновления используемой технологии производства. В прошлом году она представила первые схемы на основе 65-нм технологии, а совсем недавно (в конце сентября) продала 40-миллионный процессор с подобными нормами. Впереди следующий рубеж - 45 нм.
Переход на 45-нм технологию обещает повышение скорости переключения транзисторов примерно на 20% при пятикратном снижении энергетических потерь из-за токов утечки. Intel уже продемонстрировала в нынешнем году действующие 45-нм схемы памяти SRAM. К настоящему моменту, как заявил Пол Отеллини, показатель выхода годных кристаллов по этому техпроцессу соответствует тому, что был достигнут в свое время на той же стадии освоения 65-нм технологии. Реальность скорого перехода на уменьшенные технологические нормы подтвердил в беседе с автором этого материала и Томас Франц, вице-президент Intel и генеральный менеджер подразделения Fab/Sort Manufacturing: "Мы идем точно по графику, не опережая намеченные планы, но и не отставая от них". При этом преимущество перед ближайшим конкурентом по времени перехода на 45-нм технологию он оценил как минимум в год.
Первая фабрика Intel, способная производить 45-нм процессоры, - D1D в Орегоне. Сейчас там работают с тестовыми пластинами и отлаживают техпроцесс под процессоры, которые появятся во второй половине 2007 г. Параллельно Intel строит еще две фабрики: Fab 32 в Оризоне (здесь, согласно планам, производство должно начаться во второй половине следующего года) и Fab 28 в Израиле (будет запущена в первой половине 2008 г.). Суммарная площадь чистых комнат на всех фабриках составит более 50 тыс. кв. м, и все они изначально отводятся под выпуск процессоров. Общая же сумма вложений в строительство трех фабрик составит 9 млрд. долл.
Как заявил Пол Отеллини, разработка первого 45-нм процессора будет завершена уже в следующем квартале. В целом же в стадии проектирования сейчас находятся 15 версий, предназначенных для десктопов, ноутбуков и серверов.
Сокращение технологических норм производства процессоров предполагает и переход на новые схемные решения. В частности, Intel объявила об очередном расширении набора инструкций (SSE4) в 45-нм процессорах. Дальнейшие планы предполагают воплощение в 2008 г. новой микроархитектуры Nehalem (на 45-нм), которая после перехода на 32-нм техпроцесс трансформируется в Nehalem-C, а в 2010-м Intel намерена вывести на рынок процессоры с микроархитектурой Gesher, изначально создаваемой под 32-нм технологические нормы. Как полагают в корпорации, это позволит к концу десятилетия обеспечить 300%-ное увеличение удельной производительности процессоров (на ватт потребляемой мощности) по сравнению с ныне достигнутым уровнем.
Не за горами, как утверждают представители Intel, и решения совсем иного уровня производительности. "Что может быть лучше, чем терафлопный компьютер, занимающий отдельное помещение? - с таким вопросом обратился к участникам IDF президент Intel и сам же ответил. - Терафлопный компьютер на кристалле". Экспериментальную пластину с прототипами процессоров такой производительности он продемонстрировал в ходе своего пленарного доклада. Каждый кристалл (его размеры сейчас составляют 22х13,75 мм) содержит 80 сравнительно простых ядер для вычислений с плавающей запятой, дополненных маршрутизаторами, обеспечивающими сетевое соединение ядер между собой. Скорость обмена данными между ядрами должна составить несколько терабайтов в секунду, и это как раз одна из проблем, над которой сейчас трудятся инженеры Intel. В конечном продукте, как это видится на данном этапе,
80-ядерный кристалл будет дополнен кристаллом памяти SRAM большого объема. В коммерческом виде такой процессор, по словам г-на Отеллини, может появиться в течение ближайших пяти лет. Как полагают в Intel, его производительности будет достаточно, чтобы выполнять видеопоиск, а также перевод с одного языка на другой в реальном времени. Как знать, а вдруг и действительно у нынешних школьников не будет нужды в самостоятельном освоении иностранных языков...
