Малките процесори – Intel Atom (част 2)

Продуктовата линия процесори на Intel досега се базираше на масовото Core ядро за лаптопи и настолни компютри (Core2 и Celeron процесори) разпростряно към сървъри и работни станции (Xeon) плюс Itanium за над 8-процесорни системи и A100 за най-малките устройства (MID, UMPC, евтини неголеми настолни PC-та и т.н.). Фамилията процесори A100 използва Pentium M ядро (което от своя страна се базира на Pentium Pro/II). Наследникът в сегментите на A100 е Atom. Докато с Nano VIA успява да настигне по-сложните архитектури на Athlon и Core, то с Atom Intel се връща на нивото на Pentium – Atom не поддържа непоредно изпълнение на инструкциите (използва in-order execution) и има само два входа за декодиране и съответно минимален брой обработващи портове. Все пак годините от Pentium до Core2 не са били напразни и Atom взаимства множество техники от другите продукти на Intel – ядрото не е строго in-order и все пак са възможни някои малки размествания (в рамките на 2 инструкции) с цел по-ефективно изпълнение и се поддържат режимите за пестене на енергия на EIST, включително C6. Производителността на Atom е по-малка от Nano, Celeron или Sempron, работещи на същата тактова честота, особено при изчисления с плаваща запетая. Така както подреждането по производителност на Intel и VIA се обръща в полза на VIA, така и подреждането по отношение на консумацията се обръща в полза на Intel – цялата фамилия Atom е позиционирана под Core2 Solo ULV/VIA Nano започвайки от 4W и достигайки до нечуваните за х86 процесор 0.65W. Минималистичният дизайн на Atom се отплаща с резултат от 47 милиона транзистора, побрани в 25 кв.мм площ (22х22мм корпус подобно на NanoBGA2) при 45nm производствена технология (досега VIA винаги изтъкваха, че C7 е х86 ядрото с най-малки размери сред съвременните процесори). Поради оптимизациите, необходими за намаляване на консумацията, площта, заемана от 1 транзистор е по-голяма в сравнение с 45nm Core2. За да се запазят малките размери и консумация, кеш паметта от първо ниво (L1) е с асиметрични обеми – 32КВ за инструкции и 24КВ за данни, а кеш паметта от второ ниво (L2) е 512КВ от инклузивен тип (стандартния за Intel).

Целта на Intel е чрез Atom да започне завземането на пазарен дял първоначално при най-малките MID, а на по-късен етап при мобилните телефони и останалите устройства, използващи в момента множество модификации на ARM-ядрото (преди време Intel продадоха своята ARM-модификация Xscale). Тази стратегия е аналогична на инициативата „х86 навсякъде” подета от AMD. Засега Atom изглежда доста по-ефектно от Geode – AMD все още не са представили осъвременен модел с подходящата за целта идеология на Cyrix MediaGX (вграден видеоконтролер) и по-новите Geode са просто преименувани Athlon.
Пречката Atom да се използва за устройства, по-малки от MID, е липсата на чипсет с подходящи размери (или още по-добре вграден чипсет и System-on-Chip архитектура като повечето ARM-продукти в този сегмент). Засега Atom се предлага заедно с i945GC и ICH7 или новите едночипови SCH (и в двата случая огромни чипoве в сравнение с Atom, които също така и консумират доста енергия, тъй като се произвеждат по архаична в сравнение с Atom производствена технология – 130nm).

Функционална Atom е сходна на 65nm Core2 – при всички модели се поддържат х86 разширенията MMX, SSE/2/3 и SSSE3 (но не и SSE4), а при някои инструкциите за виртуализация (VT), 64-битовите режими на х86-64 и многонишковото изпълнение (Hyper Threading – виртуално второ ядро, чрез което да се оползотворят неизползваните изчислителни блокове. При Atom те обаче не са твърде много и ползата от HT ще е по-малка в сравнение с Pentium4. За сметка на това в близко бъдеще се очакват двуядрени Atom модели). Atom използва AGLT+ процесорната шина, характерна за всички процесори на Intel след Pentium4.

Към момента се предлагат седем Atom процесора. Z500 и Z510 използват 100MHz/400QPB шина, поддържат EIST и VT, нямат x86-64 и HT, работят на 800MHz и 1.1GHz и консумират съответно 0.65W и 2W. Подобно на VIA и Intel обявяват също така консумацията в ненатоварен режим (съответно 80mW и 100mW), а в допълнение и средната консумация (съответно 160mW и 220mW). Всички останали Atom процесори поддържат HT и използват 133MHz/533QPB шина. Z520, Z530 и Z540 поддържат EIST и VT, нямат x86-64 и работят съответно на 1.33GHz, 1.6GHz и 1.86GHz, като Z520 и Z530 консумират 2W/220mW/100mW (TDP/средна/минимална), а Z540 – 2.4W/220mW/100mW. Активирането на HT при моделите, които поддържат тази технология, увеличава консумацията с около 200mW. N270 работи на 1.6GHz, но за разлика от Z530 губи поддръжката на VT и консумира 2.5W (за сметка на това е двойно по-евтин) и не поддържа режим C6 на EIST. Atom 230 засега е единственият Atom модел с поддръжка на x86-64, работи на 1.6GHz и поддържа HT, но няма нито VT нито EIST. Atom 230 консумира 4W и е най-евтиният представител на новата фамилия (двойно по-евтин от N270).

Поради необходимостта от външен чипсет Atom все още не представлява непосредствена заплаха за ARM продуктите, но прави възможно реализирането на наистина привлекателни MID устройства („достатъчно” бързи, леки и с дълго време на работа) за разлика от не особено успешните A100 UMPC. Intel се надяват успехът на ASUS EeePC (евтин лаптоп с тегло под 1кг, 7”-10” екран и ULV Celeron-M процесор заменен в по-новите модели с Atom) да бъде повторен в още по-малък формат и в по-големи количества чрез някой Atom MID.

Активното конкуриране с ARM не се очаква преди следващата актуализация на Atom платформата (процесор с вграден северен мост и графично ядро от PowerVR. Той се явява идеологически наследник на неуспешния заради Rambus DRAM проект Timna. Atom от своя страна е проект на групата, разработваща Tejas – енергоемък, неуспешен проект на Intel за наследник на Pentium4. За щастие от Atom е видно, че екипът радикално е променил целите си) и най-вече след появата на SoC (едночипов продукт, комбиниращ процесор, графично ядро, северен и южен мост) модели.

Автор: Стоян Спахиев