www.svethardware.cz
>
>
>
>

Intel Atom: obr zplodil trpaslíka

Intel Atom: obr zplodil trpaslíka
, , , článek
Dnešním trendem je miniaturizace a snižování spotřeby. A protože výrobci VIA s platformou Epia dochází dech a AMD se svým Geode prosadilo jen v průmyslových zařízeních, snaží se dnes Intel prosadit nové úsporné platformy a značku ultraúsporných procesorů Atom.
K oblíbeným
reklama
Existuje spousta využití počítačů, při kterých je co nejvyšší výkon k nezaplacení, logicky se tedy i výrobci snaží vyvíjet stále rychlejší hardware. Ale z pohledu běžného uživatele už počítače nějaký čas výrazně překračují požadavky běžných činností, jako je přehrávání hudby, filmů, práce s textovými editory nebo internetem.

Pokud od svého stolního PC nic víc nežádáte, můžete si s klidným svědomím pořídit microATX desku, osadit ji nejlevnějším kompatibilním procesorem a zobrazování nechat na integrované grafice. Existuje ještě kompaktnější formát miniITX, který vám umožní realizovat PC jako opravdu malou krabičku, v které bude půlku objemu zabírat DVD mechanika a pevný disk.

Intel nabízel a stále nabízí v tomto segmentu Little Valley – miniITX desku s integrovaným procesorem Celeron, a to zpočátku typem 215 založeným na mobilním jádře Yonah a později 220 s jádrem Conroe–L používaným jinak v desktopových Celeronech 4×× (s vyšší frekvencí a rychlostí FSB). Ale při TDP 27 W, respektive 19 W, byla spotřeba těchto procesorů pořád vyšší, než by mohla být při zachování dostatečného výpočetního výkonu.



A tak Intel na jarní akci Intel Developers Forum oficiálně představil značku Atom a Centrino Atom – nové koně na poli ultraúsporných procesorů. Intel dokonce vymyslel (spíše by se slušelo řící znovupojmenoval) nové platformy, pro které s Atomem počítá – tzv. MID (Mobile Internet Device) má být v podstatě obdoba dnešních UMPC (ultra mobile PC), ale v ještě menším povedení, ale zase ne tak malém jako PDA. Namísto profesionálního použití jsou cílovou skupinou běžní uživatelé.

Další platformou je nettop – levný stolní počítač, aneb miniITX v bleděmodrém s tím, že pevný disk bude nahrazen SSD (solid–state drive) pamětí. Posledním termínem je netbook – tedy levný miniaturní notebook. Ale ty jsme znali i dříve (např. Asus Eee PC 1000). Člověk se v těch pojmech začíná pomalu ztrácet.


Blokové schéma architektury Nettop


Výkon v harmonii se spotřebou


Ke statusu nejmenšího a nejúspornějšího čipu, jaký kdy společnost Intel vyrobila, Atomu pomáhá jednak moderní 45nm high–k výrobní proces, používaný už u novějších verzí Core 2 procesorů, ale také samotný návrh čipu, jenž je optimalizován výhradně na nízkou spotřebu. Po léta Intel při vývoji čipů prosazoval pravidlo, že pokud změna v návrhu přidá 1 % výkonu, může být vykoupena maximálně 2 % zvýšením spotřeby. Na rty se mi teď derou pojmy Pentium 4 a NetBurst. Pro Atom byla pravidla nastavena „férověji“ – 1 % spotřeby navíc musí zlepšit výkon minimálně zase o 1 %.



Původně byl Atom vyvíjen pro maximální úspornost kvůli nasazení do mnohojádrových čipů, z toho ale později sešlo. Nakonec tedy vznikl samostatný procesor určený zejména do ultrapřenosných zařízení, netbooků a miniITX, kde mu jeho energetická střídmost také přijde vhod. Stejně tak přijde vhod i použití instrukční sady x86. Specializované procesory v PDA nebo multifunkčních mobilních telefonech nejsou s platformou x86 kompatibilní. Používají zcela jiné operační systémy a aplikace, než jaké se vyskytují v klasických PC. Kompatibilita s x86 platformou dovolí jednodušší, rychlejší a hlavně levnější vývoj software. I když rozšíření Atomu do takto malých zařízení stojí v cestě jeden problém, o kterém si povíme později.


Operace ve frontě stojící


Ve jménu miniaturizace a spotřeby Intel pro účely Atomu oprášil in-order (tzn. v pořadí) zpracování instrukcí, kterážto architektura je méně náročná na počet tranzistorů a používaly jí naposledy první Pentia. S příchodem Pentia Pro se totiž začalo používat out-of-order zpracování umožňující procesoru odhadovat a rozhodnout, jaké operace mají být přednostně prováděny. To je výhodné zejména v případě, kdy určitá operace nemůže být provedena dokud nebudou k dispozici další data z cache nebo systémové paměti. V takové situaci by se u in-order architekury čekalo až stovky procesorových cyklů, čímž by výkon velmi utrpěl.


zleva: Pentium MMX, Penryn Quadcore, Atom (Silverthorne)

Intel tedy do jinak striktně in-order architektury Atomu přidal algoritmus Safe Instruction Recognition (SIR), který ve velmi specifických případech dovolí zpracování mimo pořadí. Navíc většina modelů řady Atom disponuje technologií Hyper-Threading (HT) známou z dob Pentií 4, kdy se jedno jádro jeví operačnímu systému jako 2 logické procesory a dokáže zpracovávat 2 instrukce zároveň. Obzvláště u in-order architektury HT přinese vysoké výkonové zisky. I tak ale bude výkon Atomu mnohem nižší na stejné frekvenci oproti běžným procesorům. Podle testů odpovídá výkon zhruba mobilnímu Celeronu-M na poloviční frekvenci, proti desktopovému Celeronu architektury Core pak ztrácí ještě o něco víc.


Od prvního Atomu k procesoru


Atom tedy vychází z původního návrhu Core architektury, avšak je uzpůsoben pro co nejnižší spotřebu, které padlo za oběť druhé jádro (proto reinkarnace technologie Hyper-Threading) a některé instrukční sady.

Instrukční sady z rodiny SIMD jsou k dispozici tyto: MMX, SSE, SSE2, SSE3 a dokonce i SSSE3. Některé modely umí Virtualizaci a XD bit. Díky 45nm výrobnímu procesu a technologii EIST (Enhanced Intel Speed Step) nepřesáhne spotřeba 2 W, výrobní technologie dimenzuje TDP až na výkon 4 W.


Srovnání 50 Eurocentu, Atomu a Core 2 Quad


Dvě provedení procesorů, různé čipové sady


K dispozici jsou 2 rozměrová provedení Atomu - větší procesory (kódovým jménem Diamondville) o velikosti 22 × 22 mm patří do levných stolních počítačů a netbooků, menší varianta Centrino Atom (kódovým jménem Silverthorne) se uplatní v miniaturních přenosných zařízeních, jako je např. zmiňovaný MID. Udávaný tepelný výkon TDP u Diamondville činí 2,5 W (Atom N270) a 4 W (Atom 230). U Silverthorne rozpětí začíná neuvěřitelnou hodnotou 0,65 W u modelu Z500 a končí na 2,64 W u Z540 při použití Hyper-Threadingu.


ukázka základní desky formátu miniITX pro Atom 230

Existuje několik verzí podle segmentu trhu. Čipovou sadou pro nettopová CPU Diamondville (zatím z ní byl představen pouze Atom 230) je Intel 945GC a pro notebooky Intel 945GSE; obě varianty se SouthBridge ICH7 . Uvedení na trh se u řady 945 datuje do roku 2005. Funkčně nic neschází – čipset nabízí podporu DDR2 pamětí, diskové rozhraní SATA 300, HD Audio a integrované grafické jádro GMA950 s podporou DirectX 9.0b.

Jejich zásadní nevýhodou je ale vysoká spotřeba - díky 130nm výrobnímu procesu (P35 a zbytek trojkové série už byl vyráběn 90nm technologií) spotřeba čipové sady (cca 10 – 22 W), která závisí na taktu sběrnice a osazené paměti, mnohonásobně převyšuje spotřebu procesoru (1 – 8 W), a proto je pro ty nejúspornější platformy k dispozici nová čipová sada US15W (1 – 2,3 W).

Poznámka: Hodnoty v závorkách se pohybují od typického příkonu po TDP (Thermal Design Power).


porovnání velikosti čipu Atom Silverthorne (vlevo) a chipsetu Poulsbo (vpravo)

Centrino Atom (Silverthorne) si tedy dopřeje zcela novou čipovou sadu US15W (s kódovým značením Poulsbo) s integrovaným grafickým jádrem GMA500. Vyráběna je sice také 130nm procesem, ale TDP se pohybuje na mnohem rozumnějších hodnotách kolem 2 W. Poulsbo je takzvaný SCH (System Controller Hub), integruje funkce NorthBridge i SouthBridge a také obsahuje grafické jádro (po vzoru SiSovských řešení). Jeho 3D část tvoří licencovaný čip PowerVR SGX, který se pyšní velmi zajímavými parametry. Podporuje DirectX 10 (zatím v ovladačích pouze DX9), zvládá plnou hardwarovou akceleraci kodeků H.264, MPEG-2 a VC-1 ve full HD rozlišení, přičemž při přehrávání H.264 filmu by spotřeba SCH včetně procesoru neměla překročit 0,12 W.

Omezení představuje maximální výstupní rozlišení, jež činí 1366 x 768, takže full HD z něj nedostanete. Poulsbo podporuje paměti DDR2 400 a 533 MHz (vázáno na FSB procesoru) s maximální kapacitou 1 GB a diskové rozhraní Parallel ATA, které je zde použito kvůli o něco vyšší úspornosti proti SATA. Největší nevýhoda této čipové sady je nasnadě - vzhledem k 130nm výrobnímu procesu je SCH čip mnohem větší než samotný procesor, proto nebude možné, aby s ním Centrino Atom pronikl do opravdu miniaturních zařízení jako jsou např. mobilní telefony.

Alternativním čipsetem pro Diamondville je SiS 671 se SouthBridge SiS 968. Disponuje integrovaným grafickým jádrem Mirage 3 taktéž s podporou DirectX 9.0b. TDP je v tomto případě sympatických 8 W. I netbookový Diamondville (Atom N270) je kombinován s letitým čipsetem – mobilním 945GSE s TDP 6 W, což je vykoupeno např. nižším taktem jádra GMA950.

Rozdělení procesorů Intel Atom
Ikona Odkaz na databázi
Atom Z5××
Atom N270
Atom 230
Jádro
Silverthorne
Diamondville
Diamondville
Platforma
Mobile Internet Device (MID)
Netbook
Nettop
Socket
441
437
437
L1 Data
24 KB
24 KB
24 KB
L1 Inst.
32 KB
32 KB
32 KB
L2
512 KB
512 KB
512 KB
FSB
100 / 133 MHz
133 MHz
133 MHz
64 Bit
EMT64T
EMT64T
EMT64T
SIMD
MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3
MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3
MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3
HT
ano*
ano
ano
VT
ano
ne
ne
Úspora
C1E, Speedstep
C1E, Speedstep
ne
XD bit
ano
ano
ano
*kromě některých modelů, viz další tabulka

Jednotlivé modely Intel Atom
Model
Frekvence [MHz]
FSB
[MHz]
L2 cache [KB]
HT
TDP
[W]
Klidová spotřeba
[W]
Průměrná spotřeba [W]
Diamondville (Nettop)
230
1600
533
512
ano
4
?
?
330
(2× 230)
1600
533
2× 512
ano
8
?
?
Diamondville (Netbook)
N270
1600
533
512
ano
2,5
?
?
Silverthorne (MID)
Z500
800
400
512
ne
0,65
0,08
0,16
Z510
1100
400
512
ne
2
0,1
0,22
Z520
1330
533
512
ano
2
0,1
0,22
Z530
1600
533
512
ano
2,2
0,1
0,22
Z540
1860
533
512
ano
2,64
0,1
0,22
reklama
Nejnovější články
Streamování her Google Stadia si vystačí s 30 Mbps Streamování her Google Stadia si vystačí s 30 Mbps
Viceprezident Googlu Phil Harrison se více rozpovídal o novém projektu streamování her Google Stadia. Mnozí si dělají obavy o nutné internetové připojení. Dle Harrisona by si hráči měli vystačit s 30Mbps připojením.
Dnes, aktualita, Milan Šurkala
Microsoft uvádí antivir Defender ATP pro Apple Mac Microsoft uvádí antivir Defender ATP pro Apple Mac
Microsoft nevyvíjí software pouze pro svou vlastní platformu, ale i pro ty konkurenční. Jeho antivir Windows Defender ATP tak přišel o slůvko Windows v názvu a nyní je k dispozici i pro systém Apple macOS.
Včera, aktualita, Milan Šurkala2 komentáře
Fanoušek youtubera PewDiePie šířil ransomware, chtěl 100 mil. sledujících Fanoušek youtubera PewDiePie šířil ransomware, chtěl 100 mil. sledujících
Boj o první místo v počtu sledujících na YouTube se stal naprostou zvráceností. Fanoušci youtubera PewDiePie hackují tiskárny i chytré televize. Nyní jeden z nich udělal ransomware, který odemkne data tehdy, když PewDiePie získá 100 milionů sledujících.
Včera, aktualita, Milan Šurkala
Intel ukázal obrázky připravovaného GPU Arctic Sound Intel ukázal obrázky připravovaného GPU Arctic Sound
Už nějakou dobu víme, že se Intel chystá vstoupit na trh s dedikovanými grafickými kartami a nemít jen ty integrované v procesorech. Na GDC 2019 ukázal první snímky nových grafických karet s GPU Arctic Sound.
Včera, aktualita, Milan Šurkala3 komentáře
Epic Games ukázali ray tracované demo Troll pod Unreal Enginem Epic Games ukázali ray tracované demo Troll pod Unreal Enginem
Ray tracing má na letošním GDC velkou pozornost a věnuje se mu řada firem. Mezi nimi jsou i Epic Games v jejichž Unreal Enginu bylo vytvořeno demo Troll. Samotný engine s podporou ray tracingu bude také brzy k dispozici. 
Včera, aktualita, Jan Vítek1 komentář