`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

Как изменилось финансирование ИТ-направления в вашей организации?

Best CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Технология Intel Centrino: на пути к настоящей мобильности

0 
 

Технология Intel Centrino на пути к настоящей мобильностиЗа последние годы портативные компьютеры практически перестали быть компромиссом между мощностью и удобством. Выбор "или мощная система, или система мобильная" давно уже не стоит перед пользователем -- ноутбуки догнали десктопы по всем параметрам, а по некоторым даже перегнали. Казалось бы, для достижения настоящей мобильности осталось совсем немного -- обеспечить приемлемое время работы ноутбуков от батарей, уменьшить их массу и "обрезать последние провода" (например, сетевые). Громких слов в материалах мы, как правило, стараемся избегать, но, тем не менее, выпуск компанией Intel платформы Centrino вполне можно назвать очередной революцией в области мобильных систем.
Выход нового процессора -- это всегда большое событие для мира IT. Правда, в последнее время главное действо разворачивались в сегменте настольных систем, а портативные компьютеры оставались фактически на вторых ролях. Ведь мобильные версии чипов появлялись уже после того, как свое место на рынке занимали микросхемы, рассчитанные на применение в обычных ПК. Поэтому представление технологии Intel Centrino и выпуск принципиально новых процессорного ядра и наборов системной логики, оптимизированных для использования именно в мобильных решениях, получили мощную поддержку всей индустрии.

Первые впечатления от новинок и их поистине выдающихся характеристик, которыми поделились наши коллеги, побывавшие на ганноверской выставке CeBIT 2003, не оставили у нас и тени сомнений в том, что необходимо подготовить целую серию статей на тему Centrino.

Честно говоря, по первым анонсам Intel даже специалистам было сложно понять, что же собой представляет новинка. Является ли она просто модернизацией уже известных полупроводниковых компонентов с целью обеспечить поддержку стандарта Wi-Fi, или речь идет о чем-то более значительном. Поэтому данную подборку открывает материал Евгения Севериновского -- подробный рассказ о том, что же скрывается за названием Centrino.

Ну а как же обойтись без тестирования нового процессора? Статья Станислава Гарматюка поможет разобраться в том, что конкретно дает конечному пользователю эта технология как в плане производительности, так и времени автономной работы.

А завершает подборку обзор доступных на украинском рынке моделей ноутбуков, построенных на базе процессоров Pentium M.


Как показывают опросы, в списке предпочтений пользователей мобильных систем первые два места занимают уменьшение веса и продление срока работы от батарей. Производительность стоит лишь на третьем месте (что, впрочем, неудивительно -- возможности современных систем давно превысили потребности среднего пользователя ноутбука, занимающегося в основном работой с бизнес-приложениями). Соответственно и покупать будут с большей охотой такие системы, которые этим требованиям более всего отвечают.

Когда в апреле 2002 г. вышла мобильная версия Pentium 4 и появились первые ноутбуки на Pentium 4-M, оказалось, что существенной прибавки в производительности по сравнению с Pentium III-M это не дало, а вот время работы от батарей заметно уменьшилось. Кроме того, мобильные системы слегка "прибавили в весе", став тяжелее и несколько "толще". Поэтому по-настоящему компактные и легкие ноутбуки продолжали большей частью производиться на основе Pentium III-M.

Технология Intel Centrino на пути к настоящей мобильности
Рис. 1. Компоненты технологии Centrino: процессор Pentium M, чипсет Intel 855 и беспроводной модуль Intel PRO/Wireless 2100
И вот 12 марта, в первый день выставки CeBIT 2003, Intel представила новую технологию Centrino, предназначенную для портативных ПК и состоящую из трех основных компонентов: процессора Pentium M, чипсетов Intel 855GM и 855PM (соответственно со встроенной графикой и без оной) и модуля беспроводных коммуникаций, поддерживающего стандарт Wi-Fi (802.11b) (рис.1). Продемонстрированные одновременно с этим ноутбуки от ведущих производителей действительно оказались "новым словом" в развитии портативных ПК. Компактные и легкие, они обеспечивали невиданное доселе время работы от батарей (до 5 часов) и при значительно меньшей тактовой частоте превосходили (!) по производительности предыдущие высокочастотные модели. Кроме того, встроенные возможности беспроводных коммуникаций поднимали понятие мобильности на новый уровень, позволяя полноценно работать с Internet и электронной почтой практически "где угодно" -- за столиком в кафе, дома на диване или же на скамейке в парке (конечно, при условии наличия соответствующих точек доступа).

Прошло лишь немногим более месяца после официального представления платформы, и уже достаточно большое количество ноутбуков на платформе Centrino появилось в Украине -- как от зарубежных, так и от отечественных производителей. Естественно, мы не могли пройти мимо такого события и посвятили тему очередного номера платформе Centrino и ноутбукам на ее основе. Рассказ о технологиях, тесты на быстродействие и продолжительность работы, обзор более десятка моделей ноутбуков -- все это должно дать достаточно полное представление о новой платформе и ее возможностях.

Но перед тем как начать непосредственное знакомство, сделаем одну оговорку касательно беспроводных возможностей новых портативных систем. Да, беспроводное подключение к сети -- это здорово. Автор самолично прочувствовал это во время CeBIT, где на огромной площади была развернута Wi-Fi-сеть из двух сотен (!) точек доступа. Да, "призрак Wi-Fi бродит по Европе", такие сети множатся и растут как грибы после дождя, а доступ к ним дешевеет, и цены уже достигли вполне нормальных по западным меркам величин (на уровне 30 евро в месяц). Но давайте смотреть правде в глаза: беспроводное подключение к сети в наших условиях пока еще является скорее экзотикой, нежели чем-то реально востребованным. Поэтому в данный момент в ноутбуках на платформе Centrino нас более всего интересуют три пункта: производительность, большое время работы от батарей и, конечно же, минимальная масса.


Процессор Pentium M

Известный ранее под кодовым названием Banias, Pentium M стал по сути первым процессором Intel, разработанным специально для портативных ПК. Предыдущие мобильные CPU были в большей степени модифицированными версиями соответствующих "десктопных" CPU.

Pentium M был выпущен в нескольких модификациях, отличающихся тактовыми частотами и энергопотреблением:
  • "стандартный" Pentium M -- 1,60/1,50/1,40/1,30 GHz;
  • версия Low-Voltage -- 1,10 GHz;
  • версия Ultra Low-Voltage -- 900 MHz.
Первое, что бросается в глаза, -- это сравнительно невысокие тактовые частоты нового процессора. Ведь даже мобильная версия Celeron уже достигла отметки 2 GHz, а Pentium 4-M давно ее перешагнул.

Основные характеристики Pentium M следующие:
  • 77 млн. транзисторов;
  • системная шина с частотой 400 MHz, использующая технологию оптимизации энергопотребления;
  • кэш-память объемом 1 MB с управлением энергопотреблением;
  • усовершенствованный метод прогнозирования ветвлений;
  • наличие выделенного диспетчера стеков;
  • технология наслоения микроопераций;
  • поддержка модифицированной технологии Intel SpeedStep с использованием нескольких вариантов напряжений питания и тактовых частот (Intel Mobile Voltage Positioning 4);
  • применение оптимизации мощности с интеллектуальным распределением энергии;
  • технологии компоновки micro FCBGA и micro FCPGA.
Глядя на таблицу характеристик, можно отметить основные отличия Pentium M от предыдущих мобильных процессоров Intel. Прежде всего это увеличенный до 1 MB L2-кэш, объем которого вырос вдвое. Также вдвое по сравнению с Pentium III-M и вчетверо по сравнению с Pentium 4-M вырос объем L1-кэша, составляющий в новом процессоре 32+32 KB (инструкции+данные). Несколько забегая вперед, отметим, что даже взятое отдельно наращивание объемов L1- и L2-кэшей должно способствовать повышению быстродействия. Соответственно, сравнительно невысокие тактовые частоты Pentium M не должны особо удивлять -- это один из тех случаев, когда частота еще далеко не полностью определяет производительность.

Чтобы получить более полное представление о Pentium M, вкратце пройдемся по основным технологиям, реализованным в новом процессоре.

Технология Intel Centrino на пути к настоящей мобильности
Рис. 2. Переходы между двумя состояниями работы у предыдущих мобильных процессоров (а) и у Pentium M (б)
Технология Intel Centrino на пути к настоящей мобильности
Модифицированная технология Intel SpeedStep предполагает наличие уже не двух, а нескольких "точек" для значений тактовой частоты и напряжения питания процессора (рис. 2). Эта возможность предназначена для выбора наиболее эффективного режима функционирования CPU, когда производительность согласуется с рабочей нагрузкой. В зависимости от текущей загрузки частота процессора может изменяться от максимальной (например, 1,6 GHz) до 600 MHz с шагом 200 MHz. Также преимуществом модифицированной технологии SpeedStep является быстрый переход на другую частоту. Например, при переходе на более высокое значение частоты система сначала плавно наращивает напряжение питания процессора, в то время как сам процессор продолжает работать. И только при достижении требуемого напряжения происходит переход на новую частоту, занимающий очень короткий промежуток времени (рис. 3). Аналогично переход на более низкую частоту выполняется очень быстро, а напряжение затем снижается постепенно, когда процессор уже продолжает работу. Управление переходом между состояниями осуществляется только центральным процессором и блоком регулятора напряжения VR, другие компоненты системы при этом не используются.

Оптимизация управления питанием шины. Основными потребляющими компонентами при использовании системной шины являются усилители считывания, которые применяются на шине данных (64 вывода), стробах данных (8 выводов) и для сигналов инверсии (4 вывода). Взаимодействие процессора и чипсета Intel 855 (точнее, его северного моста, (G)MCH) организовано таким образом, что чипсет перед посылкой данных в процессор включает сигнал DPWR# и отключает его при отсутствии транзакций. Процессор по этому сигналу включает усилители считывания и отключает их на все остальное время, даже на те такты, когда сам Pentium M управляет шиной.

Технология Intel Centrino на пути к настоящей мобильности
Рис. 3. Переходы на более высокую частоту задерживаются на время роста напряжения до требуемого уровня. В процессе такого перехода процессор продолжает выполнять свою работу
Два следующих нововведения, технология наслоения микроопераций и наличие выделенного диспетчера стеков, предназначены для более быстрого выполнения инструкций при меньшем энергопотреблении.

Технология наслоения микроопераций. При выполнении инструкций IA они обычно разбиваются на микрооперации, которые затем обрабатываются по отдельности. В процессоре Pentium M для улучшения производительности и снижения энергопотребления используется так называемая технология наслоения микроопераций: инструкции объединяются с операндами памяти, что позволяет на величину до 10% сократить общее число выполняемых микроопераций. Естественно, такое уменьшение способствует снижению энергопотребления процессора.

Выделенный диспетчер стеков. В традиционной архитектуре IA операции управления стеком (такие, как push, pop, call, ret) обычно выполняются наравне с прочими командами. В Pentium M подобными операциями заведует выделенный диспетчер стеков, который полностью берет на себя управление стеком на уровне микроопераций и слежение за синхронизацией выполнения.

Снижение потребления кэш-памяти. Логическая организация L2-кэша в Pentium M осталась сходной с тем, как это сделано в Pentium 4-M (ассоциативность по 8 путям, размер строки 64 байта). Однако такие новшества, как введение центрированного тега, позволяют при обращении к кэшу "выбирать" 1/32 L2-кэша (8-way 4 квадранта), существенно снижая энергопотребление. Благодаря переработанному механизму управления кэш-памятью в Pentium M можно наиболее ощутимо снизить энергозатраты именно на управление чтением и записью данных из L2-кэша. Также уменьшено статическое потребление кэш-памяти.

Оптимизация предсказания переходов. В Pentium M содержатся три блока предсказания переходов: бимодальный (прогнозирование условных и безусловных переходов), локальный (для циклов со счетчиком) и глобальный (прогнозирование ветвлений путем отслеживания хода выполнения программы). Модифицированный модуль прогнозирования ветвлений позволяет уменьшить объем "вхолостую" выполненного кода, снижая при этом энергозатраты и улучшая показатели производительности. Про заявлениям Intel, в Pentium M количество ошибок предсказания снижено более чем на 20%.

Усовершенствованный блок предварительной выборки данных. В Pentium M этот блок подвергся дальнейшей модификации по сравнению с Pentium III-M и Pentium 4-M. Новый процессор отслеживает одновременно до 8 операций типа "поток вверх" (выборка данных от младших адресов к старшим) и до 4 операций "поток вниз" (от старших адресов к младшим).

Кратко подытоживая набор новшеств Pentium M, можно отметить, что основной целью при проектировании процессора было снижение потребляемой мощности (как за счет "безопасного" снижения тактовой частоты, так и за счет оптимизации выполнения инструкций) одновременно с повышением производительности. Как это сказалось на практике -- покажут тесты, которым посвящен отдельный материал в этом номере. А пока вкратце рассмотрим второй компонент технологии Centrino -- два новых чипсета серии Intel 855.

Чипсеты серии Intel 855

Технология Intel Centrino на пути к настоящей мобильности
Рис. 4. Структурная схема чипсетов Intel 855PM (а) и Intel 855GM (б)
Технология Intel Centrino на пути к настоящей мобильности
Одновременно с выпуском Pentium M были представлены два новых чипсета -- Intel 855PM и 855GM. И тот и другой поддерживают шину 400 MHz и работу с DDR-памятью на частоте 266/200 MHz, а 855GM содержит встроенное графическое ядро (рис. 4). Максимальный объем памяти составляет 2 GB. Северные мосты 855PM/GM имеют маркировку 82855PM и 82855GM соответственно.

В качестве южного моста в обоих чипсетах используется ICH4-M (82801DBM), мобильный вариант ICH4. Из наиболее существенных для пользователя возможностей стоит отметить USB 2.0. Как известно, постоянно увеличивается набор периферии, поддерживающей этот интерфейс (внешние HDD, CD-RW, flash-накопители, сканеры), и ранее многие пользователи ноутбуков вынуждены были приобретать отдельные контроллеры USB 2.0 в формате PCMCIA. В технологии Centrino эти возможности уже являются встроенными.

Прочие возможности чипсетов достаточно стандартны: два канала ATA/100, поддержка AC'97 и "всего, что положено мобильным ПК" -- режимов Quickstart, Deep Sleep, Deeper Sleep, а также работы модифицированной технологии SpeedStep, о чем говорилось выше в разделе, посвященном Pentium M.


Беспроводные возможности платформы

Третьим компонентом, без которого ноутбук на основе Pentium M и Intel 855xx не может носить гордое имя технологии Centrino, является модуль беспроводных коммуникаций Intel PRO/Wireless 2100. Он поддерживает связь по стандарту 802.11b и сертифицирован альянсом Wi-Fi. Поскольку с распространением беспроводных сетей как никогда остро встают вопросы защиты информации, в коммуникационном модуле платформы Centrino большое внимание уделено поддержке безопасности и шифрования данных. Обеспечивается совместимость со стандартами WEP, 802.1x и Cisco LEAP. Также в будущем планируется введение таких возможностей, как работа с WPA и Cisco Compatible Certification.

Программное обеспечение Intel поддерживает автоматическое переключение между режимами работы с проводной и беспроводной сетями. Предусмотрено хранение нескольких профилей, благодаря чему можно быстро переключаться между стандартными наборами настроек для различных беспроводных сетей.

Беспроводной модуль технологии Centrino также поддерживает целых пять режимов энергопотребления, что позволяет системе гибко подстраивать его под текущие нужды и экономить электроэнергию. Также одним из общих правил для мобильных систем на технологии Centrino является наличие "кнопки" (рычажка, ползунка) для быстрого выключения беспроводных коммуникаций (что, например, может потребоваться в самолете).


Что-то оно будет?..

Согласно планам Intel платформа Centrino/Pentium M будет какое-то время сосуществовать с мобильными процессорами предыдущего поколения, выпуск которых, конечно же, не был прекращен с появлением Pentium M. К примеру, 16 апреля, через месяц с небольшим после выхода Pentium M, были представлены три новых процессора для мобильных ПК -- Pentium 4-M 2,50 GHz и Celeron 2,20/1,26 GHz. Однако в течение 2003 года планируется все ноутбуки на процессорах Intel перевести на технологию Centrino. В данный момент Pentium 4-M занимает верхние позиции в мобильных системах, тогда как в Web-планшетах, субноутбуках и мини-ноутбуках используется Pentium III-M. В будущем платформа Centrino с тремя модификациями процессоров (стандартной, Low Voltage и Ultra Low Voltage) должна покрыть весь спектр мобильных систем -- от планшетов и мини-ноутбуков до так называемых "desktop replacement".

Кстати, в планах Intel значится такой интересный пункт, как доведение времени работы ноутбука до 8 (!) часов. Что ж, когда видишь, как с двух или двух с половиной часов время уже довели до пяти, в такой прогресс почти верится...
0 
 

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 
 
IDC
Реклама

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT