Az ARM-ot szorongatja az új Intel Atom

A Lincroft kódnevű lapka egy magas integráltságú rendszerchip, amely a lehető legtöbb funkciót igyekszik egyetlen szilíciumdarabra sűríteni, ahogyan azt a tavaly decemberben bejelentett Pineview Atom chip is teszi a notebookokban - ez az újraparticionálás, ahogyan az Intel mondja. A Lincroft 45 nanométeres csíkszélességű technológiával készül, ugyanakkor az Intel alacsony fogyasztásra optimalizált eljárását használja, ami a chip fejlett energiazdálkodási technikáival együtt hatalmas előrelépést tett lehetővé energiatakarékosság terén. A chip elektronikailag nagyban különbözik nemcsak az elődtől, de a netbookokba és desktopokba szánt Atomoktól is.

Az Intel Atom Z600 sorozatban megjelenő chipek mindössze 140 millió tranzisztorból épülnek fel, pedig a processzoron kívül Intel GMA grafikus magot és videolejátszást gyorsító áramköröket, valamint kijelző- és memóriavezérlőt is integrálnak. A Lincroftot a Langwell kódnéven ismert I/O vezérlő egészíti ki, amely a chipet összeköti a perifériákkal, mint a háttértár, USB, audio és hálózati kapcsolatok, és így jön létre a Moorestown platform, amely csupán akkora mint egy bankkártya.

Ez az Atom nem az az Atom

Az alacsony fogyasztásra optimalizált gyártástechnológiának és az agresszív energiagazdálkodási technikáknak köszönhetően a teljesítmény emelkedésével párhuzamosan jelentősen csökkent a teljes platform fogyasztása, elsősorban a szivárgási áram nagyságrendekkel történő visszaszorításával. Az Intel szerint készenléti üzem esetében kevesebb mint ötvenedére szorították vissza a platformszintű energiafelvételt, 30-40 milliwatt magasságába, ami különösen fontos az okostelefonok esetében, ahol az idő nagy részében nincs felhasználói aktivitás, így kritikus tényező a terheletlen fogyasztás.

A mérnökök minden korábbinál mélyebb, az operációs rendszer által kapcsolható energiaszinteket hoztak létre, amelyek az órajelkapuzáson túl akár áramköri blokkok teljes csoportját képesek lekapcsolni a tápellátásról - összesen 19 ilyen csoportot, úgynevezett energiaszigetet hoztak létre a tervezők. Az Intel mérései szerint ezzel a Lincroft chip fogyasztása akár 100 mikrowattra is leszorítható, vagyis 0,1 milliwattra (0,0001 watt), ami jól látható a fenti hőtérképen. Terheletlenül, de aktív áramkörökkel 21 milliwattot fogyaszt, videolejátszásnál pedig 300-400 milliwatt a felvétele, azaz 0,3-0,4 watt, vagyis ez a valaha készült legalacsonyabb fogyasztású x86-os chip - igaz, az okostelefonokba tervezett ARM-chipek ezt akár 100 milliwattból is megoldják, ami jelentős különbség.

Hogy a chip és a platform az idő lehető legnagyobb részében lehessen a legalacsonyabb energiaszinten, a tervezőknek lehetőséget kellett teremteniük a különféle szintek közötti gyors váltásra, vagyis a teljesítmény villámgyors felpörgetésére és visszavételére. Ezen túlmenően az Intel mérnökei úgy kalkulálták, hogy az esetek többségében energiát takarít meg a rendszer, ha a munkát a lehető leghamarabb elvégzi, majd ismét mély energiaszintre kapcsol. A Lincroft így még agresszívebben alkalmazza a már korábban megjelent Burst Performance technikát, amely a Turbo Mode-hoz hasonlóan az órajelek \"túlpörgetésére\" alapoz.

A koncepció azonban alapvetően különbözik. A Burst Performance célja nem a teljesítményszint tartós maximalizálása, hanem látszólag ellentmondásos módon az energiafelvétel minimalizálása, miközben adott pillanatban nagy teljesítményre képes a rendszer. A rendkívül alacsony energiaszintek megjelenésével ugyanis bizonyos, tipikusan processzorlimitált szituációkban kevesebb energiát emészt fel egy adott feladat (egy éppen futtatott kódrészlet) feldolgozása, ha azt gyorsan befejezi a processzor, minthogy alacsonyabb teljesítményszinten több ideig dolgozik vele, és nem tudja \"hibernálni\" magát.

A Burst Performance ezért lehetővé teszi, hogy rendkívül rövid időre, a másodperc tört részeire a Lincroft az energiakeret, a TDP fölé emelje fogyasztását, és így sokkal magasabb órajeleket érjen el - így válik lehetővé a 1,5 és 1,9 gigahertzes órajel. A Burst mód szoftveresen vezérelt sebességszint, amelyet az operációs rendszer kér az érzékelt terhelés függvényében. Mivel ez az állapot nem tartós, ezért nem okoz problémát hűtési szempontból, természetesen elektronikai szélsőértékeket továbbra is betart a chip, így a hőmérséklet nem haladhatja meg a megszabott maximumot. Amennyiben a hőmérséklet mégis elérné a küszöböt, a Lincroft lejjebb kapcsol, majd a TDP alatt tartja a disszipációt - a fenntartható, TDP-nek megfelelő órajelet nem tette közzé az Intel, nyilvánvaló marketingokokból, a megcélzott piacon ez azonban kevésbé releváns.

Ehhez kapcsolódik a Bus Turbo Mode megjelenése is, amely megnöveli a memória és az adatbusz órajeleit, hogy csökkentse a késleltetéseket és növelje a sávszélességet. A Bus Turbo akkor lép életbe, ha a processzor órajele meghaladt egy bizonyos értéket, így támogatva, hogy a magasabb órajel effektív teljesítményre forduljon le. A Lincroft memóriavezérlője egy 32 bit széles memóriacsatornát vezérel, amely alacsony fogyasztású DDR vagy DDR2 modulokat fogadhat, így a kapacitás rendre 1 vagy 2 GB lehet, míg a teoretikus nyers áteresztőképesség 1,6 vagy 3,2 GB/s lehet.

Mire elég ez?

Az Intel azt állítja, hogy egy 1500 mAh kapacitású akkumulátorral felszerelt okostelefonban akár 10 napnyi készenléti időt, 2 napnyi zenelejátszást és 4-5 órányi böngészést és videolejátszást lehet elérni a Moorestown révén, miközben az ARM-chipekkel szerelt készülékekhez képest sokkal nagyobb futási teljesítményre teszünk szert, ami lehetővé teszi az 1080p videolejátszást, 720p videók rögzítését, és a villámgyors böngészést. Mivel x86-os, ezért nem jelenthet számára problémát sem a Flash sem a Silverlight (Windows Phone Series 7), de bármilyen PC-s szoftver portolása sem, amennyiben a felhasználói felület adaptálható egy kisebb érintőképernyőre.

A Moorestownnal az Intel hatalmas lépést tett az okostelefonok és más beágyazott területek felé, az ARM-világgal azonos ligába került fogyasztás és energiahatékonyság terén. A vállalat ugyanakkor ezen a területen továbbra is kezdő játékos, és a fenti fogyasztási paraméterek, valamint a Lincroft és Langwell chipek mérete nagyobbak a fejlett ARM-chipekénél, ráadásul itt az x86-os szoftverréteg is inkább hátrány, semmint előny, hiszen a mobil világ egyelőre ARM-ra alapoz - egyelőre. Az Intel bejelentéséből teljességgel hiányoztak a partnerek, a cég egyetlen olyan okostelefonról sem számolt be, amely a Moorestownra építene - a hírek szerint az LG Electronics törölte ezirányú terveit. Elképzelhető, hogy az Intel stratégiai partnerévé váló, és jövőbeni termékterveiről mélyen hallgató Nokia lép majd elsőként.

A legvalószínűbb azonban az, hogy a gyártók egyelőre prototípusként kezelik a Moorestownt, és már a 32 nanométeres, Medfield kódnéven ismert 2011 eleji generációra várnak, amely újabb hatalmas előrelépéssel kecsegtet fogyasztás és miniatürizáció terén, és erre időzítik a fejlesztéseiket. A Medfielddel az Intelnek lehetősége nyílik majd, hogy kihasználva gyártástechnológiai erejét fogyasztásban és méretben is jobban partiba kerüljön az ARM chipekkel (valószínűleg a mostani kétchipes platform egyetlen szilíciumlapkára integrálódhat), miközben a nagyteljesítményű mikroprocesszorok tervezésében megszerzett kompetenciájával teljesítményben jelentősen felül is múlhatja azt. Természetesen eközben sem az ARM, sem pedig az ARM-chipeket gyártók, mint a Samsung vagy a Texas Instruments sem áll egy helyben, és gőzerővel fejlesztik az ARM-alapú SoC-k következő, közeljövőben megjelenő generációját, amely többek közt jóval erősebb mikroarchitektúrát és kétmagos felépítést hoz magával.