Будущее микропроцессоров 2004 года

Как известно, жизнь в мире развивается по спирали, ну или по синусоиде, если хотите. Основа существования жизни – борьба противоположностей. Не исключением является и компьютерная отрасль. Какие бы хитрости для управления ценами и объемами производства компании-производители аппаратного обеспечения не применяли, технологический прогресс все равно не остановить. Ведь его существование основано на естественном стремлении человека к совершенству, унификации, упрощении (как ему кажется) жизни. Так вот, в борьбе двух гигантов микропроцессорных технологий и рождается истина, которая, в общем-то, выгодна не только конечному пользователю. Самым запомнившимся событием прошлого года стал значимый выпуск 64-разрядных процессоров AMD Opteron и Athlon 64/FX и ответный шаг Intel в виде неожиданного выпуска Intel Pentium 4 Extreme Edition. Периодические успехи обоих компаний, как правило, обоснованы не только удачным выпуском их отдельных продуктов, но и неудачами конкурентов. В любом случае, такое волновое развитие дает перспективы для будущих технологий, и не только стимулируя их развитие, но и их скорейшее применение.

Нетрудно заметить, что эти процессы с каждым годом все больше ускоряются, и остановить их нельзя. Ведь известно, что за последние два года компания Intel достала из рукава немало заранее припасенных козырей в виде технологий оптимизации микросхем, а вместе с ними и процессоров, и чипсетов (Hyper-Threading, PAT, Multiple VID). Вместе с тем, она еще более усердно взялась за разработку новых технологий, для того чтобы дать будущее её новым разработкам. Углубившись в эти разработки, компания натолкнулась на очередную преграду – экстремально увеличилось тепловыделение микросхем, возникли проблемы с дальнейшим уменьшением размеров транзисторов. Следовательно, так ярко маячащие в будущем технологии производства транзисторов 65 и 32 нм должны еще пережить немало кризисов перед своим появлением. Наверняка, и AMD столкнулась с некоторыми технологическими проблемами при разработке будущих технологий, но она как всегда об этом молчит. Хотя эта компания никогда особо не отличалась дальновидностью своих планов.

На фоне таких событий сформировались две противостоящие концепции, возглавляемые извечными конкурентами. В понимании компании Intel конвергенция на данный момент коснется только сетевой компоненты развития микросхем. Процессоры же пока что подлежат только «мобилизации», в то время как серверные функции процессоров должны принадлежат только серверным процессорам, а обычным пользователям хватит стандартных, базовых и мультимедийных функций процессоров. Иными словами, 64-разрядные технологии у пользователя «на столе» появиться не должны. В принципе это справедливо, только тогда не совсем понятно будущее таких процессоров. Компания AMD же считает, что самый оптимальный путь развития микропроцессорных технологий – это внедрение 64-битных технологий везде подряд за примерно те же деньги. Примером этому стали ее новые процессоры Athlon 64 и Athlon 64 FX 51 для настольных компьютеров. Только вот опять же непонятно, чем все это кончится.

Более того, понимания неустойчивость подобного положения, обе компании стали искать возможные методы дополнительного внедрения их технологий. Например, Intel видит будущее за интеграцией сетевых возможностей в ее процессоры, короче говоря, делает их более «интеллектуальными». По мнению Сунлиня Чжоу, генерального менеджера подразделения Intel Technology Manufacturing Group, возможности у нанотехнологий большие, и еще 10-15 лет кремниевые технологии будут актуальными. Далее возможен переход на углеродные нанотрубки, но все это еще пока весьма туманно.

Не менее важно здесь понимать, что в борьбе «за место под солнцем» еще более актуальна маркетинговая политика компаний. Так, в борьбе за российского потребителя, компания буквально наводнила своими акциями наиболее перспективные города России. Среди них Дни компьютерных знаний, открытие Центров компетенции. Академическая программа Intel включает программу для обучения учителей «Обучение для будущего»; ISEF – поддержка выступлений школьников на международных соревнованиях; спонсорство всероссийского конкурса «Учитель года»; поддержка образования в странах СНГ и открытие Центра семейного компьютерного творчества. В 2002 году 7500 преподавателей прошли подготовку в региональных центрах «Обучение для будущего», около 20000 учителей и студентов прошли обучение в 2003 году. В университетах Нижнего Новгорода открыты 3 научные и учебно-исследовательские лаборатории, которые уже разработали серьезное ПО для управления ПК. Недавно в Санкт-Петербурге состоялся «Карнавал цифровых технологий», во время которого была запущена программа «Мощный компьютер – в каждый дом!».

Вот  примерно с таким раскладом мы входим в новый, 2004 год. Прошедший год не принёс нам особых потрясений. В отличие от прошлого года, роадмапы компаний на год текущий более открыты, так что можно готовиться к гораздо более насыщенной «программе» на этот год, чем была в прошлом. Ну что ж, посмотрим, чем грозит нам ближайшее будущее.

Технологии и рынок

Сейчас на рынке наблюдается интересная тенденция: с одной стороны компании-производители  стараются как можно быстрее внедрить новые техпроцессы и технологии в свои новинки, с другой же, наблюдается искусственное сдерживание роста частот процессоров. Во-первых, сказывается ощущение маркетологами неполной готовности рынка к очередной смене семейств процессоров, а фирмы еще не получили достаточно прибыли с объема продаж производящихся сейчас CPU – запас еще не иссяк. Достаточно заметно превалирование значимости цены готового изделия над всеми остальными интересами компаний. Во-вторых, значительное снижение темпов «гонки частот» связано пониманием необходимости внедрения новых технологий, которые реально увеличивают производительность при минимальном объеме технологических затрат. Как уже было замечено, производители столкнулись с проблемами при переходе на новые техпроцессы.

Технологическая норма 90 нм оказалась достаточно серьезным технологическим барьером для многих производителей чипов. Это подтверждает и компания TSMC, которая занимается производством чипов для многих гигантов рынка, таких как AMD, nVidia, ATI, VIA. Долгое время ей не удавалось наладить производство чипов по технологии 0,09 мкм, что привело к низкому выходу годных кристаллов. Это одна из причин, по которой AMD долгое время переносила выпуск своих процессоров с технологией SOI. Связано это с тем, что именно на этой размерности элементов стали сильно проявляться всевозможные ранее не столь сильно ощутимые негативные факторы как токи утечки, большой разброс параметров и экспоненциальное повышение тепловыделения. Разберемся по порядку.

Как известно, существует два тока утечки: ток утечки затвора и подпороговая утечка. Первая вызвана самопроизвольным перемещением электронов между кремниевым субстратом канала и поликремневым затвором. Вторая – самопроизвольным перемещением электронов из истока транзистора в сток. Оба эти эффекта приводят к тому, что приходится поднимать напряжение питания для управления токами в транзисторе, что негативно сказывается на тепловыделении. Так вот, уменьшая размеры транзистора, мы прежде всего уменьшаем его затвор и слой диоксида кремния (SiO₂), который является естественным барьером между затвором и каналом. С одной стороны это улучшает скоростные показатели транзистора (время переключения), но с другой – увеличивает утечку. То есть, получается своеобразный замкнутый цикл. Так вот переход на 90 нм – это очередное уменьшение толщины слоя диоксида, и одновременно увеличение утечек. Борьба с утечками – это опять же, увеличение управляющих токов, и, соответственно, значительное повышение тепловыделения. Все это привело к задержке внедрения нового техпроцесса со стороны обоих конкурентов.

Один из альтернативных выходов – это применение технологии SOI (кремний на изоляторе), которое недавно внедрила компания AMD в своих 64-разрядных процессорах. Впрочем, это стоило ей немало усилий и преодоление большого количества попутных трудностей. Зато сама технология предоставляет громадное количество преимуществ при сравнительно малом количестве недостатков. Но сейчас речь не об этом.

И наконец, третья причина, которая способствовала замедлению темпов роста частот – это низкая активность конкурентов на рынке. Можно сказать, каждый был занят своими делами. AMD занималась повсеместным внедрением 64-битных процессоров, для Intel это был период усовершенствования нового техпроцесса, отладки для увеличенная выхода годных кристаллов.

Начавшийся год должен принести нам большое количество новостей из области технологий, ведь именно в этом году обе компании должны перейти на технологические нормы 90 нм. Но это вовсе не означает нового стремительного роста частот процессоров, скорее наоборот. Сначала на рынке будет наблюдаться затишье: конкуренты начнут выпускать CPU по новым техпроцессам, но со старыми частотами. По мере освоения процесса производства начнется некоторый рост частоты чипов. Скорее всего он будет не столь заметен как ранее. К концу 2004 года компания Intel ожидает покорение вершины в 4 ГГц, а то и более. Процессоры компании AMD будут идти с некоторым традиционным отставанием по частоте, которое, в общем-то, не так сильно сказывается на производительности, как особенности микроархитекттуры.

Планы Intel

Для начала, давайте посмотрим на планы технологического лидера рынка микропроцессоров – компании Intel. Ибо планов у компании громадье, причем, как правило связанных с новыми технологиями. Итак, год компания активно начала еще в январе представлением очередного ряда мобильных процессоров, которые последовали за последним Intel Celeron. Celeron 2.80 ГГц – это обычный процессор Celeron на ядре Northwood с шиной 400 МГц. Он имеет кэш второго уровня объемом 128 Кбайт, напряжение питания 1,525 В и рассеиваемую мощность 68,4 Вт.

"Настольные" процессоры

Несмотря на все слухи и разногласия о том, что Pentium 4 Extreme Edition должен был стать не самостоятельной линейкой процессоров, а одиночной моделью, призванной составить должную конкуренцию хиту прошлого года – процессору Athlon 64 FX, 2 февраля 2004 года прошла официальная презентация этого "игрового" процессора с тактовой частотой 3,40 ГГц. Как и его предшественник, работающий на частоте 3,20 ГГц, он выполнен на ядре Gallatin по 0,13-микронной технологии. Новинка имеет кэш-память третьего уровня объемом 2 Мбайт, второго уровня объемом 512 Кбайт, L1 для данных – 8 Кбайт и кэш-память для микроинструкций на 12000 микрокоманд. Ядро имеет площадь 237 мм² и имеет 178 млн. транзисторов! При этом, он, как и простой Northwood предназначен для работы с чипсетами i865/i875 и имеет системную шину 800 МГц. Цена этого чипа составляет 999 долларов, при этом младшая модель будет продаваться за 925 долларов США. В начале 2004 года планируется появление этого процессора, выполненного по 0,09-мкм техпроцессу с частотой 4 ГГц. Этот чип, пока известный под кодовым наименованием Potomac, похоже будет иметь кэш L3 объемом 4 Мб.

Последним настольным Pentium 4 на ядре Northwood стала модель с тактовой частотой 3,40 ГГц и 512 Кбайт кэш-памяти L2. В тот же день был представлен процессор Pentium 4 на основе ядра Prescott (0,09-микронный техпроцесс) с кэшем второго уровня объемом 1 Мбайт. Интересно, что новые чипы не получили какого-либо нового названия, а сохранят старое Pentium 4, в то время как предлагалось название Pentium 4 SSE3. На базе нового ядра пока будут выпускаться процессоры с частотами от 2,80 ГГц до 3,40 ГГц. Причем младшая модель имеет шину 533 МГц и маркируется как 2,80А для того, чтобы отличить от модели с такой же частотой и шиной на ядре Northwood. Модели с шиной 800 МГц с частотами 2,80, 3, 3,20 и 3,40 ГГц имеют индекс E в маркировке, для того, чтобы отличить их от моделей с той же частотой и шиной на ядре Northwood. В третьем квартале 2004 года будет выпущен Pentium 4 с тактовой частотой 3,80 ГГц, а к концу года вполне можно ожидать и покорения символического рубежа в 4 ГГц.

Основными «фичами» нового ядра стали полный его редизайн, удлиненный до 31 стадии конвейер, новая технология изготовления с применением технологии напряженного кремния и диэлектриком CDO в межсоединениях, а также 13 новых инструкций (SSE3), улучшены технология Hyper-Threading, прогнозирование переходов и предварительная выборка данных в кэш, а также управление питанием. Кроме этого, ускорены операции умножения целых чисел, введены дополнительные буферы записи. Кроме того, в новинке должна быть поддержка 64-битных инструкций, которые не совместимы с 64-битными инструкциями AMD и заблокированы, по крайней мере, пока. В новом процессоре предусмотрена технология аппаратного шифрования данных La Grande, но программная поддержка появится позже. Новый кристалл имеют площадь 112 мм² и содержит 125 млн. транзисторов. Из-за этого изменился и терморежим нового процессора – спецификация FMB 1.5. Термопакет теперь расширил свои диапазоны: старшая модель будет иметь тепловыделение 103 Вт. Из-за этого возникают проблемы с совместимостью с большинством имеющихся системных плат. Цены на эту линейку колеблются от $163 до $417, но вскоре она сравняется с ценами на линейку Northwood для стимуляции спроса.

К середине года Intel изменит форм-фактор процессоров на ядре Prescott с Socket 478 на Socket 775 (Socket T). Пока что удается использовать старый корпус, за счет того, что с 24 ноября 2003 года все процессоры Pentium 4 с 800 МГц шиной выпускаются в измененном корпусе. Степпинг ядра Northwood сохранился (D1, CPUID 0F29h), а вот сама упаковка претерпела изменения. Число слоёв микроплаты процессора увеличилось с 6 до 8, высота процессора выросла с 3.46 до 3.75 мм, а на обратной стороне вместо привычных 12 конденсаторов установлено аж 30! Процессоры Prescott с текущим степпингом C0 еще совместимы с некоторыми имеющимися материнским платами, но они не могут иметь частоту больше 3,6 ГГц. Скорее всего, степпинг C1 будут иметь процессоры Prescott в исполнении Socket T (LGA 775). И только тогда эти процессоры смогут перешагнуть "барьер" в 4 ГГц. Поскольку в ближайшее время в продаже появятся в основном модели с низкой частотой, то проблемы пиковых токов топовых моделей не возникает. Необходимость в технологии «без ножек», по-видимому, продиктована необходимостью избавиться от паразитных емкостей между контактами.

Бюджетные Celeron на ядре Prescott ожидаются во втором квартале 2004 года с частотами 2,80; 2,60 и 2,53 ГГц. Естественно, они изготовлены по 0,09-микронной технологии, имеют 256 Кбайт кэша второго уровня и поддерживают системную шину 533 МГц.

Будущее процессоров Pentium – это четвертое поколение архитектуры NetBurst – процессор, известный под кодовым названием Tejas. Ранее его выпуск планировался на конец 2004 года, затем был перенесен на первый квартал 2005 года, а сейчас стало известно, что он появится не раньше второго квартала 2005 года. В первом же квартале 2005 года скорее всего будет выпущен 4.2 ГГц версия процессора Prescott.

Спецификации процессора Intel Tejas:

·         90нм/65нм техпроцесс;

·         улучшенная Hyper-Threading;

·         120-140 мм2 площадь кристалла (90нм) / 80-100 мм2 площадь кристалла (65нм);

·         1MB L2 Cache, 24KB L1 Cache, 16K uOps Trace Cache;

·         8 новых инструкций;

·         800/1066Mhz FSB;

·         775 LGA (Land Grid Array) Package.

Опытные образцы Tejas пока что имеют частоты от 2,80 ГГц. Они отличаются повышенным тепловыделением – порядка 150 Вт. Все образцы Tejas выполнены в новом корпусе LGA-755, который отличается отсутствием традиционных "ножек", поэтому для крепления этого чипа необходим новый разъем со специальным прижимным устройством - рамкой.

Новые чипсеты Grantsdale и Alterwood для Pentium 4 на ядре Prescott появятся во втором квартале 2004 года, причем в их состав войдет доработанный южный мост ICH6W (кодовое название - Caswell) со встроенным контроллером беспроводных сетей стандарта IEEE 802.11b/g. Кроме контроллера IEEE 802.11b, южный мост ICH6W будет иметь встроенный 4-канальный контроллер Serial ATA, поддержку до четырёх устройств с интерфейсом PCI Express, звуковое ядро Azalia и некоторые другие интересные возможности. Для начала ожидаются чипсеты i925X (Alderwood), i915P (Grantsdale-P), i915G (Grantsdale-G). В третьем квартале появятся i915GV (Grantsdale-GV), i910GL (Grantsdale-GL) – облегченные модели со встроенной графикой. LakePort-P, LakePort-G - второй квартал 2005г. Все модификации i915 рассчитанны на процессоры без "ножек" для перспективного разъема Socket 775, а 910GL - для чипов на привычном Socket 478.

Мобильные процессоры

5 января 2004 года корпорация Intel официально представила новое семейство мобильных процессоров Celeron M, рассчитанных на использование в недорогих ноутбуках. Одновременно были представлены одноименная торговая марка и логотип. Мобильный процессор Celeron M делает еще доступнее для покупателей чрезвычайно удачную платформу Intel Centrino.

Процессор Celeron M построен на основе ядра Banias (0,13-микронный техпроцесс) и имеет вдвое урезанный по сравнению с Pentium M кэш второго уровня объемом 512 Кбайт. Чип поддерживает системную шину 400 МГц и имеет встроенную технологию DeepSleep, позволяющую экономить электроэнергию в периоды бездействия системы. Пока выпускаются три варианта Celeron M: с тактовыми частотами 1,30 и 1,20 ГГц и стандартным энергопотреблением (напряжение ядра 1,365 В; тепловыделение - 24,5 Вт), а также с частотой 800 МГц и сверхнизким энергопотреблением (напряжение ядра 1,004 В, тепловыделение - 7 Вт). Новые чипы полностью совместимы с наборами логики для Pentium M семейства i855, а также с чипсетом i852GM. Оптовая цена при поставках партиями по 1000 штук процессоров Celeron M 1,30; 1,20 ГГц и 800 МГц составляет 134, 107 и 161 доллар США, соответственно. К концу года планируется, что частота Celeron M вырастет до 1,5 ГГц. Что ж, это был ожидаемый шаг со стороны Intel, который позволит еще больше сократить расход энергии аккумулятора портативных ПК.

Уже появился и новый чипсет линейки i855 - 855GME. В этом наборе микросхем реализованы новые энергосберегающие функции, которые можно задействовать при применении памяти DDR333. Кроме того, в чипсет входит усовершенствованный графический процессор, способный динамически снижать свою тактовую частоту при работе от батарей. Кроме того, чипсет может автоматически, в зависимости от освещенности, подстраивать режим работы подсветки, экономя до 25% потребляемой лампами энергии. На нынешний год намечен выпуск вариантов Centrino с поддержкой беспроводных протоколов 802.11a/b и 802.11b/g.

Недавно компания VIA заявила о своем желании создать набор системной логики для платформы Centrino. Компания собирается выйти на этот рынок с двумя чипсетами: PN800 и PN880. Заявляется, что они будут поддерживать оперативную память DDR400 и поставляться со встроенным графическим ядром Unichrome Pro с аппаратным декодером MPEG-4.

Процессоры Pentium M второго поколения на основе ядра Dothan (системная шина 400 МГц) будет официально представлен во втором квартале 2004 года, и, возможно, даже в мае. Первоначально планировалось объявить о новом чипе в феврале, однако специалисты Intel обнаружили в этой микросхеме некие недоработки, для устранения которых требуется время. По заявлениям специалистов Intel, такая отсрочка делается из-за экономической нецелесообразности выпуска процессора в том виде, в котором он должен был предстать перед нами изначально. Эти чипы, выполняющиеся по 0,09-микронной технологии на ядре Dothan, сначала будут иметь тактовые частоты от 1,6 до 1,8 ГГц, а частота работы системной шины к первому кварталу 2005 года достигнет 533 МГц. Энергопотребление мобильных процессоров Dothan, в зависимости от модификации, составит от 21 до 25 Вт. При производстве ядра Dothan также будет использоваться технология напряженного кремния, применяемая во всех процессорах Intel, изготовленных по 0,09-микронному техпроцессу, и содержит 140 млн. транзисторов. Версия чипа с поддержкой системной шины 533 МГц будет потреблять уже 30 Вт энергии. Кроме того, стало известно, что во второй половине 2005 года должны появиться процессоры на ядре Jonah, для производства которых будет применяться 65-нанометровая технология. Энергопотребление чипов Jonah, по всей видимости, будет вплотную приближаться уже к отметке 50 Вт. Высокое энергопотребление будущих чипов Intel может подтолкнуть производителей портативных компьютеров к переходу на процессоры от сторонних производителей. Например, кристаллы Transmeta Efficeon, выполненные по 90-нанометровой технологии, при сравнимых с Jonah тактовых частотах будут иметь энергопотребление около 25 Вт. Впрочем, скорее всего, к моменту появления чипов Jonah на рынке их характеристики изменятся в лучшую сторону.

Крупнооптовая цена процессора Dothan с тактовой частотой 1,80 ГГц составит 637 долларов США, с частотой 1,70 ГГц - 455 долларов, а с частотой 1,60 ГГц - 326 долларов. Двухгигагерцевый Pentium M ожидается не ранее начала 2005 года, а чип с частотой 2,13 ГГц – во втором квартале. На последний квартал 2004 – начало 2005 года запланирован и переход на системную шину 533 МГц.

Второе поколение платформы Centrino - Sonoma, в состав которой войдут чипы на ядре Dothan, набор логики Alviso GM и контроллер беспроводных сетей Intel Pro/Wireless 2200, появится ближе к концу года.

Северный мост чипсета Alviso оснащен новым графическим ядром и имеет технологию динамического экрана, которая позволяет автоматически переходить в режим пониженного энергопотребления в зависимости от изображения на экране. Кроме того, чипсет Alviso поддерживает память DDR2 SDRAM. В качестве южного моста используется  ICH6-M. Другие спецификации чипсета Alviso:

·         поддержка мобильных процессоров Intel на ядре Dothan;

·         Serial-ATA

·         PCI Express

·         поддержка ExpressCard формата "add-in";

·         интегрированный 7.1-канальный аудио-кодек Azalia.

В начале января этого года подразделение корпорации Intel официально представило модуль беспроводной связи Pro/Wireless 2200GB. Новый модуль, известный под кодовым именем Calexico 2, позволяет подключаться к беспроводным сетям стандартов IEEE 802.11b/g. До недавнего времени в состав платформы Centrino входили только контроллеры Intel Pro/Wireless 2200 и Pro/Wireless 2200A, работающие в сетях стандартов 802.11b и 802.11a. В текущем году Intel планирует представить и трехформатный контроллер Wi-Fi, который будет поддерживать стандарты 802.11a/b/g. Цена одного модуля Pro/Wireless 2200GB при поставках партиями по 10000 штук составит около 25 долларов США. С введением новых стандартов связи платформа Centrino становится все более конкурентоспособной и занимает все большую долю рынка, которая еще в прошлом году перевалила рубеж 40%.

Таблица 1. План выпуска мобильных процессоров

В начале будущего года появятся мобильные Pentium 4-M на основе ядра Prescott с поддержкой технологии Hyper-Threading. Эти чипы, рассчитанные на использование в ноутбуках класса "замена настольного компьютера" (DTR), будут иметь кэш-память объемом 1 Мбайт и системную шину 533 МГц. Первые модели будут работать на частоте 3,46 ГГц, которая к концу 2004 года вырастет до 3,73 ГГц. Вот только не понятно, для чего в ноутбуках нужны такие высокопроизводительные процессоры, ведь потреблять энергию они будут «по-десктопному».

На проходившем в сентябре 2003 года в Сан-Хосе IDF компания Intel обнародовала планы по выпуску новых мобильных процессоров и оборудования для беспроводных сетей. Речь идет о новых процессоров серии XScale, основанных на ядре ARM и использующихся в многочисленных КПК на платформе PocketPC и в некоторых смартфонах.

В мае запланировано появление процессоров PXA263 под кодовым названием Bulverde должны появиться в мае и будут иметь частоты 412 и 540 МГц. В новых процессорах реализованы сразу несколько важных нововведений, призванных повысить производительность мобильных устройств (в том числе в мультимедийных приложениях) и, в то же время, способствовать снижению их энергопотребления. Последнюю задачу призвана решать технология Wireless Intel SpeedStep, позволяющая динамически управлять напряжением питания и тактовой частотой процессора. По сравнению с используемой сейчас технологией Intel Dynamic Voltage в Wireless SpeedStep добавлены три новых режима энергосбережения, что позволяет более гибко управлять производительностью и потреблением энергии.

Для повышения производительности в мультимедийных приложениях новые чипы XScale используется набор дополнительных инструкций Wireless MMX, созданный на базе технологии MMX, реализованной еще в первом поколении процессоров Pentium. Использование Wireless MMX позволит повысить скорость работы с двухмерной и трехмерной графикой, а также с сжатым видео формата MPEG-4. Еще одно мультимедийное новшество в Bulverde – это технология QuickCapture. По своей сути, QuickCapture - это интерфейс для подключения к мобильному устройству внешних фото- или видеокамер. По заверениям Intel, обеспечиваемой QuickCapture пропускной способности достаточно для нормального обмена информацией с четырехмегапиксельным фотоаппаратом или для записи видео со скоростью до 40 кадров в секунду.

Помимо процессоров XScale на новом ядре Bulverde, компания намерена выпустить очередной процессор для смартфонов и коммуникаторов на ядре Manitoba. Модель PXA800EF отличается от прежних "сотовых" процессоров Intel поддержкой сотовых сетей третьего поколения на основе протокола EDGE.

Ну что ж, такая активная деятельность компании Intel еще раз подтверждает данные аналитиков IDC о том, что с расширением количества продуктов Intel и наступлением на новые рынки, все больше сокращается рыночная доля компании AMD, несмотря на достаточно успешный 4 квартал прошлого года.

Серверные процессоры

В этом сегменте компания Intel планирует меньшую активность, чем в остальных. Во втором квартале должны выйти давно уже обещанные чипы под кодовым названием Madison 9M. Это обыкновенный  чип Madison  с 9 Мбайтами кэша L3 и тактовыми частотами от 1,5 ГГц. Такой процессор будет содержать более 500 млн. транзисторов. На третий квартал 2004 года запланирован выпуск чипов Itanium нового поколения. Новые процессоры, получившие кодовое название Fanwood, будут поддерживать системную шину, работающую на частотах 400 и 533 МГц; кроме того, ожидается появление чипа Fanwood с пониженным энергопотреблением (LV).

Выпуск следующего поколения 64-разрядных двухпроцессорных серверных чипов под названием Montecito перенесен с 2004 года на начало 2005-го. Это будущее поколение процессора Itanium 2, которое позиционируется, как замена 32-битным Xeon. Этот процессор похоже будет производиться по технологии 0,09 мкм и будет содержать два процессорных кристалла в одном корпусе. Каждый из них будет обладать своим собственным кэшем L1, L2 и L3. А весь конструктив будет содержать около 1 млрд. транзисторов!

Именно в этих процессорах дебютирует новая технология внутренней "распределительной" ("arbiter") шины, предназначенной для управления двумя и более процессорными ядрами в едином корпусе – что-то вроде общего процессорного системного интерфейса с пропускной способностью до 6,4 Гб/с и производительностью до 400 млн. транзакций в секунду. По словам представителей компании, применение такой шины позволит удвоить объем кэш-памяти, поддерживаемой каждым процессором.

Montecito будет иметь 24 Мб кэша 3-го уровня, а также 2 ядра с возможностью многопоточного режима. Будущий последователь Montecito, процессор Tanglewood будет иметь более 2-х ядер с возможностью установки до 6 Мб кэша и пропускной способностью системной шины 6.4 Гб/с. Montecito позиционируется, решение для работы с большим количеством данных, что и нашло свое отражение в размере кэша. Отличительной чертой серверов на базе Itanium является возможность восстановления после сбоя (ERP), что позволяет говорить о применимости их для хранения и обработки баз данных. Согласно заявлениям представителей Intel, в течение второй половины 2003 г. объем продаж Italium 2 увеличился на 65% по сравнению с первой. Следует отметить положительную динамику роста продаж продукции Intel на корпоративном рынке, составляющем 80% от общего рынка серверов, где главным конкурентом Intel является Sun Microsystems.

Как известно, компания Intel планирует и дальше активно использовать 32-разрядные процессоры не только для настольных компьютеров, но и для серверов. Nocona – это следующее ядро для процессоров Xeon MP, которое является аналогом Prescott для «стола». Прежде всего, стоит отметить преимущества ядра Nocona по сравнению с предшественником, ядром Prestonia:

·         Кэш первого уровня увеличен с 12 до 16 Кб

·         Trace-кэш увеличен с 12 до 16 Кб

·         Новый механизм предсказания ветвлений

·         Поддержка набора инструкций SSE3

·         Улучшенная реализация технологии Hyper-Threading

·         800 МГц шина FSB

·         0.09 мкм техпроцесс.

Процессоры Xeon для двухпроцессорных серверов будут именоваться как Xeon 1M и стартуют с частотами от 2.8 до 3.6 ГГц. Цены на них будут выглядеть следующим образом:

·         Xeon 1M 3.60 ГГц - 851$

·         Xeon 1M 3.40 ГГц - 690$

·         Xeon 1M 3.20 ГГц - 455$

·         Xeon 1M 3.00 ГГц - 316$

·         Xeon 1M 2.80 ГГц - 209$.

Серверный процессор Xeon на основе ядра Nocona, выпущенный по 0,09-микронному техпроцессу, будет представлен не ранее второго квартала этого года. Тактовая частота этого процессора составит от 2,80 до 3,60 ГГц, и он будет работать с набором системной логики Lindenhurst (Intel E7710), имеющем двухканальный контроллер памяти DDR333/DDR400 с поддержкой ECC, шину PCI Express x8 и PCI Express x4 и Intel E7515, имеющим те же функции, что и E7710, но так же поддерживающим шину PCI Express x16. В третьем квартале ожидается презентация Nocona c пониженным энергопотреблением: этот процессор, предназначенный для блейд-серверов, будет иметь тактовую частоту 2,80 ГГц. В четвертом квартале Xeon на ядре Nocona получат тактовые частоты от 3,80 ГГц и смогут работать с системной шиной 800 МГц. Преемники процессоров этих Xeon и Xeon MP, чипы с кодовыми названиями Jawhawk и Potomac, а также чипсеты для них (Lindenhurst и TwinCastle) появятся на рынке не ранее первого квартала 2005 года.

Процессоры Xeon MP с тактовой частотой 3,2 ГГц и двухмегабайтным кэшем L3 (оптовая цена - 1040 долларов США), а также с тактовыми частотами 2,8 и 2,4 ГГц и мегабайтным кэшем (оптовые цены - 450 и 336 долларов, соответственно) будут представлены в первом квартале 2004 года. Во втором квартале ожидается перевод Xeon на системную шину 800 МГц.

Позже Intel планирует объединить процессоры Xeon и Xeon MP в одно семейство. В конце этого года компания представит три процессора Xeon с 4 Мб кэша третьего уровня (частоты 3.0, 2.7 и 2.2 ГГц). Цена этого процессора составит порядка 3700 долларов.

Планы AMD

Несмотря на то, что в целом руководство компании AMD было довольно результатами 4 квартала прошлого года, удача (в вместе с ней и доходы на стороне Intel). Доходы компании Intel достигли небывалых величин – 8.74 млрд. долларов в квартал. Но тем не менее, компания AMD настроена оптимистично и готовит к выходу на рынок большое количество новинок. Хотя будут ли эти новинки такими уж революционными? Смотря какие.

За невозможностью более вкладывать средства в оптимизацию существующих 32-битных технологий, компания сразу обратилась к перспективам, предлагаемым 64-разрядными системами. По мнению руководства компании, дни 32-битных процессоров сочтены. Вице-президент компании считает, что к середине-концу 2005 года 64-битные процессоры полностью вытеснят 32-битные. Однако, AMD продолжит продавать 32-битные процессоры ровно столько времени, сколько они будут пользоваться спросом у покупателей. По сути дела, компания создала себе очень выгодное положение, когда она может не беспокоиться о будущем своих процессоров. Ведь, все 64-битные процессоры как для настольных систем, так и для серверов, производятся на одних и тех же производственных мощностях по одним и тем технологиям. Существующие же 32-разрядные процессоры не требуют от компании особых затрат, так как они производятся по отлаженным технологиям. В то же время такой подход сдерживает компанию от технологического развития и мешает внедрять новые технологии. AMD старается путем наименьших затрат выжать все доступное из существующих. В конечном счете, это препятствует развитию новых архитектур и роста частоты ее процессоров. Ведь в рамках существующей архитектуры K7-K8, которая имеет много «узких мест», очень проблематично увеличить число ступеней конвейера и исполнительных блоков, а также объем кэш-памяти.

Теряя процентную долю рынка, компания не раз пересматривала свой будущий роадмэп. В связи с этим несколько раз за последние месяцы 2003 года изменялись планы и сроки выпуска процессоров.

Дела с переходом на 0,09 техпроцесс у компании идут проблематично, особенно учитывая, что выполняться процессоры должны по технологии SOI. Сама технология SOI (Silicon-on-Insulator) очень перспективна и дает много преимуществ в борьбе с утечками тока в транзисторах, однако она сложна в исполнении, процент выхода годных кристаллов пока не так уж и высок. Компания AMD объявила, что вынуждена перенести сроки начала массового производства 90-нм микропроцессоров на два-три месяца. Теперь чипы Opteron, выполненные по 90-нм технологическому процессу, мы сможем приобрести лишь во второй половине 2004 года. Большинство остальных процессоров пока будет производиться по технологии 0,13 мкм. Генеральный директор компании Гектор Руиз отметил, что AMD просто не поспевает за собственными планами. Для одного из технологических лидеров индустрии это недопустимо!

Тем не менее, этот год компания начала активно, и даже раньше, чем это планировалось. 6 января компания AMD анонсировала выпуск сразу целой линейки процессоров Athlon 64 для настольных, мобильных систем и замены настольных систем (DTR – Desktop Replacement). В список вошли:

·         Athlon 64 3400+, 3200+, 3000+

·         DTR Athlon 64 3400+, 3200+, 3000+, 2700+

·         Mobile Athlon 64 3200+, 3000+, 2800+.

В итоге на сегодняшний день характеристики и цены на всю линейку процессоров Athlon 64 (за исключением FX-51) следующие:    

Остальные характеристики процессоров абсолютно идентичны: Socket 754 исполнение, поддержка одноканальной памяти DDR400, частота шины HyperTransport - 1,6 ГГц (2x800 МГц), количество транзисторов - 105.9 млн., площадь ядра - 193 кв.мм. Все процессоры построены по 0,13 SOI техпроцессу на базе ядра ClawHammer. Athlon 64 3400+ работает на тактовой частоте 2,2 ГГц. Мобильный Athlon 64 отличается наличием технологии PowerNow! Все процессоры оснащены кэшем второго уровня объемом 1 Мбайт и производятся на фабрике Fab30 в Дрездене. Плюс ко всему AMD снизила цену на Athlon XP Barton 3200+ - теперь она составляет всего $213, отличаясь всего на $10 от Barton 3000+.

Следующее событие нас ожидает 29 марта. Именно в этот день должен быть представлен новый разъем под 64-битные процессоры Socket 939. В этот день должны быть выпущены процессоры Athlon 64 FX-53 в исполнении Socket 940 и Socket 939 (ядро ClawHammer сохранится) и Athlon 64 3700+ на ядре NewCastle в исполнении Socket 939, которое придет на смену ClawHammer в процессорах Athlon 64. Причем, сначала появится версия Athlon 64 FX-53 под разъем Socket 940, а затем уже, через несколько месяцев будет введен разъем Socket 939. Интересно, что Athlon 64 FX-53 станет единственным настольным процессором с разъемом Socket 940. Вот только интересно, зачем же тогда придумывать такой разъем, который в дальнейшем будет использоваться только в семействе Opteron? Ответ прост: FX-53 опять будет обычным Opteron, маркированным как процессор для «стола» с «залоченной» мультипроцессорностью.

Примерно в мае должны появиться процессоры Athlon 64 3700+ и 3400+ в исполнении Socket 754. Это будут первые и одновременно последние 64-битные процессоры с разъемом Socket 754. Эти процессоры представляют собой следующую картину:

• Athlon 64 FX-53 (ClawHammer): 0,13 мкм техпроцесс с SOI, Socket 940 (первоначально) / Socket 939, тактовая частота 2,4 ГГц, поддержка двухканальной памяти DDR400, 1 Мб кэша L2
• Athlon 64 3400+ (NewCastle): 0,13 мкм техпроцесс с SOI, Socket 939 / Socket 754, тактовая частота 2,2 ГГц, поддержка одноканальной памяти DDR400, 1 Мб кэша L2
• Athlon 64 3700+ (NewCastle): 0,13 мкм техпроцесс с SOI, Socket 939 / Socket 754, тактовая частота 2,4 ГГц, поддержка одноканальной памяти DDR400, 1 Мб кэша L2.

Со второго квартала 2004 года ожидается перевод всех настольных 64-разрядных процессоров AMD на разъем Socket 939, причем все эти чипы будут поддерживать двухканальную оперативную память. Топовые модели с индексом FX будут, как и прежде, иметь 1 Мбайт кэш-памяти, а "обычные" модификации - кэш-память объемом 512 Кбайт. Наличие в таблице двух процессоров 3700+ объясняется просто: эти чипы должны производиться по 0,09-микронной технологии, однако пока неизвестно, удастся ли AMD выпустить такой процессор в срок, поэтому он может появиться как во втором, так и в четвертом квартале 2004 года.

Третий квартал будет посвящен подтягиванию «хвостов»: компания займется своим low-end. К этому времени процессоры Duron на своем последнем ядре Applebred уже умрут, а процессор Athlon XP перейдет в low-end, сменив Duron на этом посту. В третьем квартале будет выпущено новое ядро для Athlon XP, имеющее кодовое наименование Paris. Это совершенно новое ядро, изготовленное по технологии SOI с применением 0,13-мкм технорм. Этим объясняет малый объем кэша L2 – всего 256 Кбайт. Процессор получит разъем Socket 754 и в целом будет похож на 64-битные процессоры. Ходят слухи, что ядро Paris будет поддерживать 64-битные инструкции х86-64 (AMD64), которые в нем будут просто отключены. Очень похожая ситуация складывается с Prescott, в котором компания Intel уже подтвердила наличие 64-битных расширений, так что есть основания этим слухам доверять. Первым процессором из этой серии станет Athlon XP 2800+.

В этом же квартале будет выпущен первый процессор AMD, изготовленный по технологии 0,09 мкм SOI. Это будет мобильный процессор Athlon 64 Mobile, носящий кодовое имя Odessa. Этот процессор будет иметь кэш 1 МБ как самый заправский 64-битный процессор и иметь уже традиционную технологию PowerNow!.

Четвертый квартал этого года будет исключительно «горячим» на новинки. Компания AMD приступит к массовому производству чипов серий Opteron 100 (Venus), 200 (Troy) и 800 (Athens), и процессоров Athlon 64 «Winchester» и Athlon 64 FX «San Diego», производящихся по технологии 0,09 микрон.

В четвертом квартале текущего года планируется выпустить чипы Athlon 64 FX-55 и Athlon 64 4000+, которые будут работать с тактовой частотой 2,6 ГГц. Модель 3700+, которая появится чуть позже, будет работать на тактовой частоте 2,4 ГГц. Winchester будет иметь кэш L2 объемом 512 Кбайт, а его старший брат, который на него теперь будет больше похож на линейку Athlon 64, а не Opteron, как это было ранее – San Diego – 1 Мбайт. Оба выполнены в конструктиве Socket 939. С этого времени все 64-разрядные процессоры будут выполнены по техпроцессу 0,09 микрон SOI. Также в четвертом квартале 2004 года ожидается появление двух 32-разрядных процессоров 2800+ и 3000+ семейства Athlon XP, рассчитанных на установку в Socket 754. Тактовая частота этих чипов пока не определена, однако, по всей видимости, в этих микросхемах, как и в Athlon 64, будет встроен контроллер оперативной памяти. Эта линейка low-end будет производиться по старой технологии 0,13 мкм SOI и кэшем L2 256 Кбайт. Точной копией этого ядра для мобильных систем станет ядро Dublin. Этот процессор будет иметь 256 Кб L2 кэша на борту и будет производиться по 0.13 мкм SOI технологии. Процессор будет поддерживать технологию энергосбережения PowerNow!, но едва ли он будет нацелен на рынок ноутбуков, так как его энергопотребление составит порядка 62 Вт. Dublin будет иметь одноканальный контроллер памяти DDR400. Также возможно, что процессор будет поддерживать инструкции AMD64, но это пока только слухи.

Возможно, Dublin будет применяться в мобильных компьютерах, DTR и Barebone-системах. Пока что известно только, что эти Athlon XP будут выпускаться с рейтингом 3000+ и 3200+. Частоты и цены на них остаются загадкой.

Ну а в сегменте HPC (высокопроизводительные серверные системы) в четвертом квартале нас ожидает настоящий бум. Линейка SledgeHammer поделится на три отдельные линейки продуктов. Впрочем, все эти продукты будут совершенно идентичны, за исключением того, что три новых ядра будут предназначены соответственно для 8-ми, 2-х и однопроцессорных систем на базе процессоров с торговой маркой Opteron. Итак, три новых ядра будут называться Athens, Troy и Venus. Все они конечно будут выполнены по технологии 0,09 мкм SOI. Чипы будут обладать кэшем L2 объемом 1 Мбайт, что не так уж и много. Частота кристаллов вырастет всего лишь на 200 МГц за полгода – до 2,6 ГГц. Серии процессоров все также будут именоваться трехзначными цифрами, где первая из них означает, количество процессоров, в системе с данной моделью. К концу года соответственно выйдут модели 852, 252 и 152.

Также планируется выпуск этих же чипов для систем с пониженным энергопотреблением. Пока AMD не сообщает каких-либо технических подробностей о новых чипах. Известно лишь, что энергопотребление модификации Opteron "средней мощности" составит около 55 Вт, а процессору с низким энергопотреблением потребуется примерно 30 Вт. Тактовая частота экономичных процессоров будет, очевидно, ниже, чем у стандартных версий Opteron. Основной нишей для новых процессоров должны стать блейд-серверы и системы хранения данных, где требования к энергопотреблению и тепловыделению особенно строги.

Во всех планах обоих производителей характерно прослеживаются черты «борьбы с природой». Постепенно увеличивается энергопотребление процессоров, а вместе с ним и растет количество ножек в корпусах CPU. Так гнездо Socket 754 будет использоваться для недорогих и мобильных платформ. Процессоры на ядре Paris и Victoria будут конкурировать с Intel-овскими Celeron на ядре Northwood-128 и Prescott-256. Socket 940 - бесперспективная платформа. После освоения AMD 0.09 мкм техпроцесса, Athlon 64 перейдёт с Socket 940 на Socket 939. Так что на сегодняшний день лучше воздержаться от покупки Socket 940 материнской платы. И еще забавный факт: AMD видимо насмотревшись, как Intel называет свои кристаллы именами названиями, решила именовать свои ядра городами мира. К чему бы это?

Интересно также, что компания AMD окончательно решила порвать со своей системой рейтинговой оценки производительности процессоров, называемой TPI. Этот проект было решено свернуть, так как он не достаточно оправдал возложенных на него надежд, поэтому во всех 64-битных процессорах она уже больше не применяется.

А дальше?

Вот в принципе и все, что ожидает нас в году текущем. Рано говорить о году 2005, ведь конвергенция все набирает обороты, а закон Мура все еще действует. Хотя в принципе уже очевидно, что прирост частоты и увеличение кэша уже не приносит должного прироста производительности, так что компании решили сделать ставку на технологии. Так как микроархитектуру до бесконечности усовершенствовать нельзя, да и нет в том смысла, то очевидно, что будущее за интеграцией различных технологий и возможностей в чипы. Так компания Intel в серверном секторе делает ставку на многоядерность, а в настольном сегменте – на многопоточность. Компания AMD же, не желая вкладывать огромные инвестиции в подобные исследования сразу «ходит конем»: всюду продвигает технологию производства SOI и делает ставку на расширение микроархитекттуры до 64 разрядов, а также на шину HyperTransport.

Далее в первом полугодии ядро Paris будет плавно заменено аналогичным со схожими параметрами, только выполненным по технологии 0,09 мкм, имеющим кодовое наименование Victoria. Впрочем, не исключено, что оно появится раньше – в конце этого года, если того потребует рынок. Во втором полугодии его сменит чип Palermo. Мобильный Athlon 64 на ядре Odessa будет заменен на аналогичное под названием Oakville, видимо в увеличенным объемом кэш-памяти. Во втором полугодии мобильный Athlon XP-M на ядре Dublin будет сменен Trinidad’ом. Серверное трио Athens/Troy/Venus сменит соответственно Egypt/Italy/Denmark, а SanDiego превратится в Toledo.

Автор: Александр Дудкин
dudkin@hwworld.ru