Все новости от 12 сентября 2002 г.

Intel раскрывает секреты Banias

Работающий с тем же программным обеспечением, что и существующие «Пентиумы», Banias стал первым принципиально новым массовым мобильным процессором с момента выпуска в 1990 году чипа 80386SL. Компания не представила его окончательную конфигурацию, но рассказала об основных архитектурных изменениях, позволивших снизить потребляемую мощность с 7 Вт при полной нагрузке в среднем до менее 1 Вт, — хотя фактическая производительность при этом в некоторых случаях даже возрастает.

Майк Трейнор (Mike Trainor) из отделения мобильных платформ Intel сказал: «Я не припомню, чтобы мы когда-нибудь рассказывали о процессорах на столь ранней стадии разработки, но теперь подход к освещению работ в сфере мобильных вычислений будет принципиально иным. Вместо того чтобы после выпуска новинки полгода в ней разбираться, мир получит возможность подготовиться заранее».

Хотя для Banias можно писать и специальное оптимизированное ПО, компания утверждает, что и существующий немодифицированный код получит от новых функций множество преимуществ. Однако проверить это нельзя — как и все остальные описанные в этой статье особенности процессора: для независимого тестирования не было предоставлено ни одного чипа.

Большинство систем управления энергопотреблением микропроцессоров основано на регулировании тактовой частоты и напряжения питания различных компонентов, и Banias не стал исключением. Однако в нем используется новое поколение технологии Intel SpeedStep, где регулируется больше разных аспектов работы чипа и с более высокой точностью. Обеспечена полная поддержка управления питанием по всему конвейеру, а блоки процессора могут включаться и отключаться за один такт синхронизации. Intel утверждает, что большая часть функциональных элементов чипа почти все время выключена.

То же справедливо и для кэша Banias, в котором большая часть банков памяти большую часть времени отключена. Специальные схемы следят за последними обращениями к памяти и определяют, какая ее часть не используется: когда приложение или операционная система берет данные из небольшого участка памяти, весь кэш динамически отключается, а данные поступают из специального компактного устройства.

Пожиратели энергии
Обычно много энергии расходуется схемами предварительной выборки и прогнозирования ветвлений — двумя механизмами повышения быстродействия, которые заранее извлекают информацию из памяти независимо от того, понадобится она или нет. Banias хорошо осведомлен о том, как работают программы, и это позволяет ему минимизировать обращения к памяти. Обычные процессоры могут терять до 30% времени из-за ошибочных прогнозов, а у Banias, утверждает Intel, лучшая в своем роде система предсказания ветвлений с множеством отдельных цепей, ответственных за те или иные стороны вычислительного процесса. Сообща они угадывают будущее примерно на 20% эффективнее, чем предыдущие решения.

Другой стандартный элемент архитектуры процессора — это стек, область памяти, в которой временно сохраняются данные и адреса. Стек интенсивно используется всеми программами, но команды управления стеком проходят те же этапы обработки, что и остальные. Banias выделяет эти команды на очень ранней стадии и переадресует их в специальный блок управления стеком. Intel утверждает, что это снижает общую нагрузку на процессор примерно на 5%.

Banias уменьшает нагрузку и тем, что совмещает разные части алгоритма программы в общие внутренние операции, — этот процесс называется слиянием микрокоманд. В результате несколько инструкций большую часть времени своего пребывания в процессоре выглядят как одна операция, которая разбивается на отдельные элементы непосредственно перед исполнением. Это экономит еще 10% времени работы процессора.

Системная шина также подверглась детальной переработке с целью снижения расхода энергии. При той же частоте синхронизации, что и у настольных версий, она работает с гораздо меньшими значениями амплитуды импульсов, а буферные цепи, передающие эти импульсы на чип, отрегулированы намного точнее. Традиционно буферные цепи — один из главных пожирателей энергии: в Banias те из них, которые в данный момент не используются, выключены, и все они, чтобы минимизировать потребление энергии, динамически саморегулируются, подстраиваясь под условия электрического состояния шин.

Banias поддерживает Streaming SIMD Extensions 2 — схему «одна инструкция, много данных», предназначенную для цифровой обработки сигналов, 3D-графики и т.п. Поддерживается и режим APIC — краеугольный камень мультипроцессорной обработки в архитектуре Intel. Есть также мощный встроенный анализатор состояния: Intel уверяет, что инженеры чисто программным способом могут получить массу информации о работе процессора, не обвешивая его дорогостоящей и часто громоздкой измерительной аппаратурой.

На вопрос о гиперпоточности представитель Intel ответил, что на базе ядра Banias будут создаваться многие будущие чипы, так что следует ожидать потока инноваций.

Odem и Montara
Вместе с Banias выйдут два чипсета с кодовыми названиями Odem и Montara-GM. Они очень похожи, только Odem поддерживает внешний графический процессор через шину AGP 4X с регулируемым энергопотреблением, а Montara-GM содержит встроенную поддержку выхода LVDS, CRT и двух портов DVO. В остальном оба чипа обеспечивают одни и те же функции, включают контроллер памяти DDR DRAM 200 или 266 емкостью до 2 Гбайт в четырех банках и, конечно же, отличаются богатыми средствами экономии энергии. И Odem, и Montara-GM сопрягаются с другим чипом Intel — ICH4-M, который управляет вводом-выводом.

В ICH-4M содержится встроенный контроллер Ethernet 10/100 Mбит/с, контроллер интерфейса PCI 33 МГц, кодек AC 97 версии 2.3 для аудио и модема, USB 2.0 и поддержка Low Pincount Bus (LPB). Предполагается, что в базовой конструкции систем Banias Intel будет рекомендовать применять для своего продукта 1000MT Gigabit Ethernet шину PCI — вместо встроенного в более медленный контроллер Ethernet интерфейса ICH-4M. Ожидается также, что шина PCI будет поддерживать интерфейсы Cardbus и MiniPCI. Cardbus предназначен для подключения аппаратуры GPRS или GSM, а MiniPCI обеспечит связь с системой беспроводной локальной сети Intel Calexico. Она поддерживает как двухдиапазонную аппаратуру 802.11a/b, так и обычную 802.11b, но Intel и здесь надеется, что разработчики систем выберут более быстродействующую версию. Calexico обеспечивает разнесенный прием, выбирая для подключения лучшую из двух антенн, в зависимости от уровня сигнала, и уменьшает влияние помех от других устройств в диапазонах 2,4 и 5 ГГц посредством встроенных узкополосных фильтров.

Intel продвигает для ноутбуков Banias свое решение Wireless Coexistence Solution, подавляющее помехи, создаваемые друг для друга расположенными в одном и том же компьютере контроллерами 802.11b и Bluetooth. Оно требует осторожности при размещении антенн и понимания математики их взаимодействия, а компоненты 802.11b и Bluetooth дополняет аппаратными и программными добавками. Intel работает над этим решением совместно с такими Bluetooth-компаниями, как Silicon Wave, Cambridge Silicon Radio и Zeevo.

Более подробно о своей стратегии Banias Intel обещает рассказать в октябре на Microprocessor Forum. 

 Предыдущие публикации:

 В продолжение темы: