Платформа Intel Centrino
Платформа Intel Centrino
12 марта состоялась мировая премьера новой платформы Intel, получившей название Centrino. Новое название и логотип обозначают не какой-то отдельный компонент — процессор, чипсет или дизайн платы. Это скорее концепция, чем продукт. Концепция новой мобильной платформы, позволяющей продуктивно работать на компьютере в любой точке мира.
Интересно, что практически все компоненты платформы Centrino были изначально разработаны с учетом специфики мобильных компьютеров, в то время как все предшествующие и конкурирующие платформы использовали модифицированные настольные чипсеты и процессоры. Очевидно, что благодаря этому потребление энергии новой платформы удалось снизить до невиданных ранее значений. При этом максимальная производительность оказалась даже выше, чем у аналогичных по стоимости мобильных систем. Давайте разберемся, почему так произошло.
Архитектура платформы Centrino
Новая мобильная платформа состоит из трех компонентов:
1) процессор Pentium M (именно так, без номера);
2) чипсет i855;
3) сетевая беспроводная карта PRO/Wireless 2100.
Безусловно, эти компоненты могут быть использованы и по отдельности, однако для получения сертификата Centrino они должны быть интегрированы в одном ноутбуке, иначе нарушается концептуальная целостность платформы. Ноутбук Centrino должен не только оснащаться мобильным процессором нового поколения, но и иметь в обязательном порядке доступ к беспроводным сетям, которые начали развертываться по всему миру. Об этом — чуть позже, а пока рассмотрим особенности процессора Pentium M.
Pentium M
Необходимость создания специализированного мобильного процессора назрела давно. Дело в том, что настольный процессор Pentium 4 ориентирован на интенсивную обработку потоковых данных. Для раскрытия своего потенциала ему необходима как собственная высокая тактовая частота, так и высокие тактовые частоты других компонентов, прежде всего памяти. А при повышении частоты резко повышается потребление и выделение энергии — и то, и другое неприемлемо для мобильного компьютера. Если частоту Pentium 4 понизить, он окажется малоэффективным и непроизводительным в силу своих архитектурных особенностей. Специальные мобильные версии, Pentium 4-M, не спасают ситуацию. То же самое касается новых Celeron.
Для компактных ноутбуков сейчас применяют процессоры Pentium III-M и Celeron на ядре Tualatin. Они потребляют меньше энергии, чем Pentium 4, и способны на относительно невысокой частоте порядка 1 ГГц показывать неплохую производительность. Тем не менее, эти процессоры уже морально устарели: низкая частота системной шины (133 МГц), отсутствие поддержки инструкций SSE2, неэффективная работа некоторых блоков, отсутствие современных чипсетов с поддержкой новых типов памяти и внешних устройств. Кроме того, эти процессоры не были изначально предназначены для работы в мобильных устройствах, поэтому у них нет эффективных средств управления потреблением энергии.
Новый процессор был создан не на базе ядра Pentium 4, как считалось ранее. И не на базе ядра Pentium III. Да, в нем были отвергнуты некоторые из ключевых моментов архитектуры Pentium 4 (длинный конвейер, АЛУ с удвоенной частотой, буфер трассировки), однако и на Pentium III он не похож.
Детали архитектуры держатся в большом секрете, однако достоверно известно, что:
• разрядность процессора — 32 бита, архитектура IA-32, он полностью совместим с другими процессорами x86;
• длина конвейера составляет от 9 до 12 стадий (у Pentium 4 — 20 стадий);
• объем кэша инструкций составляет 32 Кб — это больше, чем у всех предыдущих процессоров Intel;
• объем кэша данных первого уровня тоже 32 Кб;
• кэш второго уровня имеет самый большой на сегодня объем для массовых процессоров — 1 Мб;
• кэш второго уровня имеет интеллектуальную систему управления питанием, то же самое касается буферов ввода-вывода;
• шина процессора — AGTL+, частота обмена данными — 400 МГц, частота выдачи адреса — 200 МГц, плюс система управления питанием (есть слухи, что Pentium M может использоваться со старыми чипсетами для Pentium 4);
• новый улучшенный блок предсказания ветвлений и блок предвыборки данных.
В отличие от предшественников, процессор Pentium M поддерживает технологию наслоения инструкций (Micro-ops Fusion) и интеллектуального управления стеком (Advanced Stack Management). Подробной информации о них найти пока не удалось.
В Pentium M реализована новая технология управления энергопотреблением — Enhanced SpeedStep. У нее есть несколько существенных отличий от SpeedStep, применяемой в других процессорах Intel. Во-первых, процессор может работать в нескольких режимах, характеризуемых парой "частота-напряжение", а не только в двух, как было раньше. Во-вторых, программирование режима процессора доступно не только аппаратным средствам чипсета, но и системному ПО, поскольку частота и напряжение задаются в MSR-регистрах процессора. В-третьих, процессор может переходить в состояние Deeper Sleep, когда не только отключаются его внутренние блоки, но и снижается напряжение питания. Таким образом, Pentium M будет работать ровно настолько быстро, насколько это необходимо для текущей задачи, и не будет вхолостую генерировать ватты энергии.
Новый процессор состоит из 77 млн транзисторов — рекорд для массовых процессоров. Очевидно, что большая часть транзисторов отведена на огромный кэш второго уровня. Выпускаться он будет сначала по техпроцессу 0.13 мкм, а позже, в конце этого года — по техпроцессу 90 нм (одновременно будет удвоен кэш и увеличена до 1.8 ГГц частота). Процессор упаковывается в корпус Micro-FCPGA с 478 контактами или в Micro-FCBGA с 479 контактами.
Теперь — о моделях. Основная линейка процессоров Pentium M будет состоять из трех моделей с предельными тактовыми частотами 1.60, 1.50 и 1.30 ГГц и напряжением питания 1.484 В и одной модели с частотой 1.30 ГГц и напряжением 1.388 В. При этом каждый из них может работать на частотах 600, 800, 1.0 и 1.20 ГГц с пониженным напряжением. Кроме них, будут выпускаться еще два процессора — низковольный Pentium M 1.10 ГГц (Vcore=1.18 В) и сверхнизковольтный Pentium M 900 МГц (Vcore=1 В).
О потреблении энергии. В основном режиме, на полных частоте и напряжении питания, старшие процессоры Pentium M могут рассеивать до 24.5 Вт, младший сверхнизковольтный — всего 7 Вт. В режиме Deeper Sleep максимальное потребление снижается до 0.5 Вт, в режиме Sleep — до 7 Вт у старших моделей и 1.5 Вт у младшей. Например, настольные Pentium 4 рассеивают более 50 Вт, а Pentium III — 30-40 Вт.
Благодаря увеличенным кэшам, уменьшенному конвейеру, улучшенному блоку предвыборки и новой шине Pentium M должен теоретически превосходить по соотношению частота/производительность все предыдущие процессоры Intel, так как он сочетает в себе лучшие элементы всех архитектур. А ведь есть еще и низкое потребление энергии…
Чипсет i855
На самом деле существует не один, а два чипсета. Но отличаются они только наличием встроенной графики. i855GM содержит графическое ядро Extreme Gra-phics 2, а для i855PM необходим еще дополнительный графический контроллер.
Фактически i855 построен на базе i845E: такой же одноканальный 64-разрядный контроллер памяти с поддержкой DDR PC1066 и PC2100 (PC2700 не поддерживается, так как процессорная шина ограничена 100 МГц), контроллер AGP 4x, буфер запросов на 12 записей. Южный мост — мобильный вариант ICH4: два канала интерфейса ATA/100, шесть портов USB 2.0, поддержка шин PCI и LPC, встроенные контроллеры DC'97 (звук) и MAC (сеть). Встроенная графика позаимствована у i845GE, за исключением наличия встроенного LVDS-трансмиттера, необходимого для ЖК-экранов ноутбуков.
Чипсет i855 является неотъемлемой частью платформы Centrino. Других чипсетов не будет по крайней мере еще полгода: у Intel пока нет планов по выпуску других чипсетов, кроме i855GME, а другие производители пока не получили лицензии на производство продуктов, совместимых с Pentium M. Сообщается, что ATI, SIS и ALi (ULi) ведут переговоры по поводу этой лицензии, но пока безуспешно. Что касается VIA, то эта фирма намерена начать выпуск своего чипсета для Pentium M, не дожидаясь лицензии.
Беспроводной доступ
Один из ключевых моментов новой платформы — обеспечение беспроводного доступа пользователя к локальной сети или к сети Интернет. Для этого уже разработаны и успешно предлагаются на рынке продукты, поддерживающие протокол 802.11b (2.5 ГГц, 11 Мбит/с), 802.11a (5 ГГц, 54 Мбит/с), перспективным считается 802.11g (поддерживает оба режима работы). Intel включила в состав своей платформы miniPCI-карту своей разработки — PRO/Wireless 2100 (802.11b) или PRO/Wireless 2100A (802.11a), а также набор ПО для управления беспроводным доступом — PROSet.
Однако наличия только сетевой карты в ноутбуке недостаточно, чтобы можно было беспрепятственно пользоваться беспроводной связью. Как и в случае с мобильными телефонами, должна быть развернута сеть так называемых открытых точек доступа (hot spots), к которым можно будет подключаться для дальнейшего выхода в Интернет. В офисе такую точку поставить не проблема, однако ноутбуки больше всего нужны как раз за пределами офиса. Пока не создана инфраструктура сети точек доступа, беспроводная компонента платформы Centrino не будет востребована.
Но инфраструктура развивается. В местах, где наиболее часто встречаются люди, которым необходимо работать с ноутбуком — а это гостиницы, аэропорты, клубы, кафе, рестораны и т.д. — открываются все новые и новые точки общественного доступа к Интернет. Так, летом 2002 года в Европе было всего 800 зон доступа, а в настоящее время их количество увеличено до 1700. В России тоже идет развитие инфраструктуры беспроводного доступа: фирма Tascom планирует к концу текущего года открыть 72 точки, фирма Art Communications — 47 точек, к ним собирается присоединиться оператор сотовой связи "ВымпелКом" ("Би Лайн"). Корпорация Intel содействует этому процессу и координирует его.
Итог
Новая мобильная платформа получилась быстрой: согласно MobileMark2002 ноутбук Centrino с процессором Pentium M 1.60 оказался быстрее ноутбука с Pentium 2.4 на 15%, а ноутбука с Pentium III-M 1.2 — на 41%. Платформа получилась экономичной: в том же тесте ноутбук продержался на одном заряде батареи 5 часов, в то время как две другие системы работали только 3 и 4 часа соответственно.
Стоимость ноутбуков на новой платформе должна находиться в рамках $1.5-2.5 тыс., то есть ненамного больше нынешних ноутбуков бизнес-класса. Безусловно, благодаря хорошим потребительским характеристикам платформа Centrino будет востребована. Ведь это — новый шаг в сторону дальнейшего повышения автономности и быстродействия персональных компьютеров.
Макс Курмаз, max@hw.by
12 марта состоялась мировая премьера новой платформы Intel, получившей название Centrino. Новое название и логотип обозначают не какой-то отдельный компонент — процессор, чипсет или дизайн платы. Это скорее концепция, чем продукт. Концепция новой мобильной платформы, позволяющей продуктивно работать на компьютере в любой точке мира.
Интересно, что практически все компоненты платформы Centrino были изначально разработаны с учетом специфики мобильных компьютеров, в то время как все предшествующие и конкурирующие платформы использовали модифицированные настольные чипсеты и процессоры. Очевидно, что благодаря этому потребление энергии новой платформы удалось снизить до невиданных ранее значений. При этом максимальная производительность оказалась даже выше, чем у аналогичных по стоимости мобильных систем. Давайте разберемся, почему так произошло.
Архитектура платформы Centrino
Новая мобильная платформа состоит из трех компонентов:
1) процессор Pentium M (именно так, без номера);
2) чипсет i855;
3) сетевая беспроводная карта PRO/Wireless 2100.
Безусловно, эти компоненты могут быть использованы и по отдельности, однако для получения сертификата Centrino они должны быть интегрированы в одном ноутбуке, иначе нарушается концептуальная целостность платформы. Ноутбук Centrino должен не только оснащаться мобильным процессором нового поколения, но и иметь в обязательном порядке доступ к беспроводным сетям, которые начали развертываться по всему миру. Об этом — чуть позже, а пока рассмотрим особенности процессора Pentium M.
Pentium M
Необходимость создания специализированного мобильного процессора назрела давно. Дело в том, что настольный процессор Pentium 4 ориентирован на интенсивную обработку потоковых данных. Для раскрытия своего потенциала ему необходима как собственная высокая тактовая частота, так и высокие тактовые частоты других компонентов, прежде всего памяти. А при повышении частоты резко повышается потребление и выделение энергии — и то, и другое неприемлемо для мобильного компьютера. Если частоту Pentium 4 понизить, он окажется малоэффективным и непроизводительным в силу своих архитектурных особенностей. Специальные мобильные версии, Pentium 4-M, не спасают ситуацию. То же самое касается новых Celeron.
Для компактных ноутбуков сейчас применяют процессоры Pentium III-M и Celeron на ядре Tualatin. Они потребляют меньше энергии, чем Pentium 4, и способны на относительно невысокой частоте порядка 1 ГГц показывать неплохую производительность. Тем не менее, эти процессоры уже морально устарели: низкая частота системной шины (133 МГц), отсутствие поддержки инструкций SSE2, неэффективная работа некоторых блоков, отсутствие современных чипсетов с поддержкой новых типов памяти и внешних устройств. Кроме того, эти процессоры не были изначально предназначены для работы в мобильных устройствах, поэтому у них нет эффективных средств управления потреблением энергии.
Новый процессор был создан не на базе ядра Pentium 4, как считалось ранее. И не на базе ядра Pentium III. Да, в нем были отвергнуты некоторые из ключевых моментов архитектуры Pentium 4 (длинный конвейер, АЛУ с удвоенной частотой, буфер трассировки), однако и на Pentium III он не похож.
Детали архитектуры держатся в большом секрете, однако достоверно известно, что:
• разрядность процессора — 32 бита, архитектура IA-32, он полностью совместим с другими процессорами x86;
• длина конвейера составляет от 9 до 12 стадий (у Pentium 4 — 20 стадий);
• объем кэша инструкций составляет 32 Кб — это больше, чем у всех предыдущих процессоров Intel;
• объем кэша данных первого уровня тоже 32 Кб;
• кэш второго уровня имеет самый большой на сегодня объем для массовых процессоров — 1 Мб;
• кэш второго уровня имеет интеллектуальную систему управления питанием, то же самое касается буферов ввода-вывода;
• шина процессора — AGTL+, частота обмена данными — 400 МГц, частота выдачи адреса — 200 МГц, плюс система управления питанием (есть слухи, что Pentium M может использоваться со старыми чипсетами для Pentium 4);
• новый улучшенный блок предсказания ветвлений и блок предвыборки данных.
В отличие от предшественников, процессор Pentium M поддерживает технологию наслоения инструкций (Micro-ops Fusion) и интеллектуального управления стеком (Advanced Stack Management). Подробной информации о них найти пока не удалось.
В Pentium M реализована новая технология управления энергопотреблением — Enhanced SpeedStep. У нее есть несколько существенных отличий от SpeedStep, применяемой в других процессорах Intel. Во-первых, процессор может работать в нескольких режимах, характеризуемых парой "частота-напряжение", а не только в двух, как было раньше. Во-вторых, программирование режима процессора доступно не только аппаратным средствам чипсета, но и системному ПО, поскольку частота и напряжение задаются в MSR-регистрах процессора. В-третьих, процессор может переходить в состояние Deeper Sleep, когда не только отключаются его внутренние блоки, но и снижается напряжение питания. Таким образом, Pentium M будет работать ровно настолько быстро, насколько это необходимо для текущей задачи, и не будет вхолостую генерировать ватты энергии.
Новый процессор состоит из 77 млн транзисторов — рекорд для массовых процессоров. Очевидно, что большая часть транзисторов отведена на огромный кэш второго уровня. Выпускаться он будет сначала по техпроцессу 0.13 мкм, а позже, в конце этого года — по техпроцессу 90 нм (одновременно будет удвоен кэш и увеличена до 1.8 ГГц частота). Процессор упаковывается в корпус Micro-FCPGA с 478 контактами или в Micro-FCBGA с 479 контактами.
Теперь — о моделях. Основная линейка процессоров Pentium M будет состоять из трех моделей с предельными тактовыми частотами 1.60, 1.50 и 1.30 ГГц и напряжением питания 1.484 В и одной модели с частотой 1.30 ГГц и напряжением 1.388 В. При этом каждый из них может работать на частотах 600, 800, 1.0 и 1.20 ГГц с пониженным напряжением. Кроме них, будут выпускаться еще два процессора — низковольный Pentium M 1.10 ГГц (Vcore=1.18 В) и сверхнизковольтный Pentium M 900 МГц (Vcore=1 В).
О потреблении энергии. В основном режиме, на полных частоте и напряжении питания, старшие процессоры Pentium M могут рассеивать до 24.5 Вт, младший сверхнизковольтный — всего 7 Вт. В режиме Deeper Sleep максимальное потребление снижается до 0.5 Вт, в режиме Sleep — до 7 Вт у старших моделей и 1.5 Вт у младшей. Например, настольные Pentium 4 рассеивают более 50 Вт, а Pentium III — 30-40 Вт.
Благодаря увеличенным кэшам, уменьшенному конвейеру, улучшенному блоку предвыборки и новой шине Pentium M должен теоретически превосходить по соотношению частота/производительность все предыдущие процессоры Intel, так как он сочетает в себе лучшие элементы всех архитектур. А ведь есть еще и низкое потребление энергии…
Чипсет i855
На самом деле существует не один, а два чипсета. Но отличаются они только наличием встроенной графики. i855GM содержит графическое ядро Extreme Gra-phics 2, а для i855PM необходим еще дополнительный графический контроллер.
Фактически i855 построен на базе i845E: такой же одноканальный 64-разрядный контроллер памяти с поддержкой DDR PC1066 и PC2100 (PC2700 не поддерживается, так как процессорная шина ограничена 100 МГц), контроллер AGP 4x, буфер запросов на 12 записей. Южный мост — мобильный вариант ICH4: два канала интерфейса ATA/100, шесть портов USB 2.0, поддержка шин PCI и LPC, встроенные контроллеры DC'97 (звук) и MAC (сеть). Встроенная графика позаимствована у i845GE, за исключением наличия встроенного LVDS-трансмиттера, необходимого для ЖК-экранов ноутбуков.
Чипсет i855 является неотъемлемой частью платформы Centrino. Других чипсетов не будет по крайней мере еще полгода: у Intel пока нет планов по выпуску других чипсетов, кроме i855GME, а другие производители пока не получили лицензии на производство продуктов, совместимых с Pentium M. Сообщается, что ATI, SIS и ALi (ULi) ведут переговоры по поводу этой лицензии, но пока безуспешно. Что касается VIA, то эта фирма намерена начать выпуск своего чипсета для Pentium M, не дожидаясь лицензии.
Беспроводной доступ
Один из ключевых моментов новой платформы — обеспечение беспроводного доступа пользователя к локальной сети или к сети Интернет. Для этого уже разработаны и успешно предлагаются на рынке продукты, поддерживающие протокол 802.11b (2.5 ГГц, 11 Мбит/с), 802.11a (5 ГГц, 54 Мбит/с), перспективным считается 802.11g (поддерживает оба режима работы). Intel включила в состав своей платформы miniPCI-карту своей разработки — PRO/Wireless 2100 (802.11b) или PRO/Wireless 2100A (802.11a), а также набор ПО для управления беспроводным доступом — PROSet.
Однако наличия только сетевой карты в ноутбуке недостаточно, чтобы можно было беспрепятственно пользоваться беспроводной связью. Как и в случае с мобильными телефонами, должна быть развернута сеть так называемых открытых точек доступа (hot spots), к которым можно будет подключаться для дальнейшего выхода в Интернет. В офисе такую точку поставить не проблема, однако ноутбуки больше всего нужны как раз за пределами офиса. Пока не создана инфраструктура сети точек доступа, беспроводная компонента платформы Centrino не будет востребована.
Но инфраструктура развивается. В местах, где наиболее часто встречаются люди, которым необходимо работать с ноутбуком — а это гостиницы, аэропорты, клубы, кафе, рестораны и т.д. — открываются все новые и новые точки общественного доступа к Интернет. Так, летом 2002 года в Европе было всего 800 зон доступа, а в настоящее время их количество увеличено до 1700. В России тоже идет развитие инфраструктуры беспроводного доступа: фирма Tascom планирует к концу текущего года открыть 72 точки, фирма Art Communications — 47 точек, к ним собирается присоединиться оператор сотовой связи "ВымпелКом" ("Би Лайн"). Корпорация Intel содействует этому процессу и координирует его.
Итог
Новая мобильная платформа получилась быстрой: согласно MobileMark2002 ноутбук Centrino с процессором Pentium M 1.60 оказался быстрее ноутбука с Pentium 2.4 на 15%, а ноутбука с Pentium III-M 1.2 — на 41%. Платформа получилась экономичной: в том же тесте ноутбук продержался на одном заряде батареи 5 часов, в то время как две другие системы работали только 3 и 4 часа соответственно.
Стоимость ноутбуков на новой платформе должна находиться в рамках $1.5-2.5 тыс., то есть ненамного больше нынешних ноутбуков бизнес-класса. Безусловно, благодаря хорошим потребительским характеристикам платформа Centrino будет востребована. Ведь это — новый шаг в сторону дальнейшего повышения автономности и быстродействия персональных компьютеров.
Макс Курмаз, max@hw.by
Компьютерная газета. Статья была опубликована в номере 11 за 2003 год в рубрике hard :: mb
