«Мир ПК»
Часто тезисы, выдвигаемые ИТ-компаниями, являются скорее девизами, чем непосредственным руководством к действию. Весенний форум разработчиков IDF в Intel посвятили раскрытию вполне конкретной задачи, которую поставила перед собой корпорация. Задача эта — развитие экосистем для вычислительных машин разных типов, от ноутбуков до серверов
Сколько уже сказано о законе Мура. То его выполнение объявляется залогом прогресса ИТ-отрасли, то низводится до простого совпадения. У Intel даже есть несколько версий этого закона, где период удвоения плотности транзисторов изменяется от 12 до 24 месяцев. Впрочем, было бы чрезмерным педантством требовать точного выполнения предсказания, которому уже 40 лет. Да и его строгое выполнение не гарантирует пропорционального роста производительности, так как приходится бороться с проблемами, подобными тепловыделению.
Законы Мура: причины и следствия
Немаловажен и так называемый второй закон Мура, предсказывающий удвоение стоимости полупроводниковых производств для каждого следующего поколения транзисторов. Приведет ли это к коллапсу производства, когда очередную фабрику станет просто невозможно построить по экономическим причинам? Чтобы успокоить партнеров, в Intel решили озвучить следующую статистику. Если учитывать полную стоимость фабрики, включая затраты на приобретение земли, возведение зданий и т. д., то зависимость оказывается не столь драматической.
По данным Паоло Джарджини, директора Intel по технологической стратегии, за последнее десятилетие полная стоимость фабрик выросла в 3,3 раза. При этом современные фабрики делают значительно больше пластин, в результате чего средняя стоимость каждой из них остается на уровне 1993 года.
Как отметил Джарджини, помимо уменьшения норм технологического процесса, которое продлится еще не менее десяти лет, при производстве транзисторов потребуется учесть особенности наномира. Введение технологии «напряженного кремния» (strained silicon) позволило улучшить характеристики затвора и стока транзистора. Планируется сделать затвор сначала окружающим транзистор с трех сторон, а позже и полностью окружающим его. Такая конструкция более эффективна, но требует решения определенных литографических проблем. Также неизбежна замена материала изолятора с оксида кремния на материалы с высоким коэффициентом диэлектрической проницаемости, что даст возможность увеличить толщину изолятора, а благодаря этому и снизить утечки электронов через него более чем в 100 раз. Эти меры помогут полнее использовать преимущества перехода на новые технологические нормы. Ведутся работы и по подбору замены кремнию; наиболее очевидный кандидат — нанотрубки.
Двухъядерные процессоры официально
Intel — несомненный лидер рынка процессоров массового спроса; у корпорации остался один серьезный конкурент — AMD. В какой-то момент здесь нашли поле, на котором можно бороться с Intel. Не в силах приблизиться к ней по рыночной доле, в AMD предложили ей технологическое соревнование. AMD опередила своего конкурента с преодолением гигагерцевого барьера, с дебютом 64-разрядных процессоров для настольных ПК. Удалось ей первой продемонстрировать и прототип двухъядерного процессора, но в Intel не намерены уступать.
На IDF состоялась официальная премьера первых двухъядерных процессоров для настольных ПК: Pentium Extreme Edition 840 и Pentium D. Из отличительных особенностей стоит отметить поддержку технологий ЕМ64Т (64-разрядные вычисления) и XD-bit (защита от вирусов, переполняющих буфер). Емкость кэша второго уровня у обеих моделей — по 1 Мбайт на каждое ядро. Для Pentium Extreme Edition 840 предусмотрена поддержка технологии Hyper-Threading.
Для двухъядерных процессоров выпущены наборы микросхем 945 (Pentium D) и 955X Express (Pentium Extreme Edition 840); их основная особенность — способность обмена северного моста с двумя ядрами.
Продажи новых процессоров и чипсетов начнутся во втором квартале. Для рынка настольных ПК будут разрабатываться и новые одноядерные процессоры. Ближайший из них, известный под кодовым названием Cedar Mill, планируется выпустить в первой половине 2006 года. В нем, как и в двухъядерных процессорах, будут реализованы технологии EM64T и XD-bit, но при этом будет использоваться уже не 90-нанометровый, а 65-нанометровый техпроцесс.
Мегагерцы и не только
В корпоративном сегменте самым ожидаемым от Intel продуктом является Montecito, двухъядерный процессор семейства Itanium, который будет содержать 1,72 млрд. транзисторов. Начало его продаж намечено на четвертый квартал 2005 года. А вот в семействе Xeon появление двухъядерных процессоров планируется только на первое полугодие следующего года.
Интересно, что в них планируется реализация технологии виртуализации Vanderpool, которая в 2006 году будет внедрена и в других процессорах Intel. Она позволит организовывать одновременную работу нескольких операционных систем на одном ПК или сервере. (Ранее ее появление связывалось по времени с выходом Longhorn, новой операционной системы семейства Windows, но теперь темпы внедрения несколько ускорились.)
Технология Active Management Control (iAMT) позволяет постоянно проверять состояние системы. Скажем, при обнаружении подозрительной активности, связанной с проникновением червя, она может отключить сетевое соединение. На IDF демонстрировался и менее ординарный сюжет: система с подключенной камерой постоянно распознавала лицо пользователя и отключалась, когда за ней пытался поработать несанкционированный пользователь. Для реализации такого подхода придется еще поработать над безошибочным распознаванием лиц. Как ни парадоксально, потребуются те самые мегагерцы, точнее высокая производительность. На IDF продемонстрировали систему, которая сравнивала изображения, полученные с камеры с фотографиями из базы данных, находя личную карточку человека. Увы, для реализации подобной функциональности пока приходится применять многопроцессорный сервер.
Чтобы угнаться за возрастающими частотами процессоров, к 2006 году планируется перейти к новому стандарту модулей памяти — Fully Buffered DIMM (FB-DIMM). Такие модули отличаются от регистровой памяти тем, что в дополнительном модуле кроме контрольных битов и адресов будут храниться и обычные данные. Такой подход позволит повысить пропускную способность памяти.
Мобильная экосистема
Красной нитью через IDF прошла идея об ориентации на создание «экосистем». За этой формулировкой скрывается стремление Intel представлять законченное решение, не ограничиваясь выпуском отдельных компонентов. Наиболее наглядно и планомерно эта стратегия реализуется в мобильной сфере.
На смену Sonoma, второму поколению платформы Centrino, в 2006 году придет Napa. Шон Мелони, вице-президент и генеральный менеджер мобильного подразделения Intel, пообещал, что Napa позволит создавать ноутбуки на 31% компактнее, чем ноутбуки на базе первого поколения платформы Centrino. Это станет возможным не только благодаря использованию 65-нанометрового техпроцесса, но и за счет уменьшения размеров беспроводного адаптера Golan и минимизации упаковки северного моста чипсета Calistoga.
Процессор для платформы Napa сейчас известен под кодовым названием Yonah; он будет двухъядерным и появится в начале следующего года. При его разработке инженерам пришлось учесть ситуации, которые не возникали прежде, — например, независимый переход ядер в различные состояния потребления энергии. Это потребовало создать ядрам независимую электрическую развязку. Calistoga и Golan будут оптимизированы для увеличения времени автономной работы, повышения эффективности работы с мультимедиа.
«Долгоживущие» ноутбуки
Введение платформы Centrino значительно повысило время автономной работы ноутбуков, но пользователи хотели бы и дальнейшего увеличения этого значения. Одним из новых ориентиров для Intel стало доведение в ближайшие годы времени работы между подзарядками до 8 часов — полного рабочего дня.
Самое большое энергопотребление в ноутбуке приходится на экраны — порядка 33%. Для того чтобы снизить, его в Sonoma была введена технология DPST 2.0 (Display Power Savings Technology), автоматически подстраивающая яркость лампы подсветки в зависимости от яркости внешнего освещения и типа изображения. Эффективным способом экономии энергии является переход на 3-ваттные дисплеи. Из представленных на IDF неожиданных ухищрений, приводящих к снижению энергопотребления, стоит отметить нестандартные типы экранных матриц с пикселами разных размеров (красные — крупные, остальные мельче).
Не забывают в Intel и о прямом пути увеличения времени автономной работы — повышение емкости аккумуляторов. В последнее время часто демонстрируются топливные элементы. Так, в технологической зоне IDF компания Millennium Cell представила технологию Hydrogen on Demand. Прототип системы развивает мощность 20 Вт (до 25 Вт — при пиковых нагрузках). Правда, пока емкость экспериментального образца невелика, однако потенциал у топливных элементов большой.
Концептуальные ПК
Каждый год Intel представляет концептуальные ПК — системы, которые могут служить прототипом будущих устройств. В этом году появились ноутбуки компании Lenovo, использующие идею концептов NewPort — дополнительный экран на внешней поверхности. Такое решение направлено на повышение удобства использования персональных компьютеров: актуальную информацию, например о количестве новых электронных писем, можно узнать, не открывая ноутбук. Отмечается, что такой подход позволит реже включать основной экран, а значит, экономить энергию.
Среди «концептов», которые будут реализованы уже в нынешнем году, был представлен Florence, моноблок из ПК и 17-дюймового монитора; клавиатура вкладывается в щель в нижней части системы — получается довольно удобное рабочее место, которое нетрудно переносить.
Зачем все это нужно
Конечно, повышение производительности настольных систем происходит с момента появления первого ПК. Однако теперь Intel завоевывает симпатии пользователей повышением эффективности и удобства работы. Так, технология Vanderpool даст возможность на одном компьютере выполнять работу, для которой раньше требовалось несколько систем, а LaGrand и iAMT защитят результаты труда от вирусных атак и троянских программ.
Развитие сетей сулит размыванием такого привычного понятия, как «рабочее место». Двухъядерные процессоры помогут более полно реализовать многозадачность операционных систем, а представленная технология лазера на кремнии открывает широкие перспективы по передаче данных через оптический канал в пределах платы. Так что возможности развития ПК еще далеко не исчерпаны.
Беспроводные соединения
Важный компонент мобильной экосистемы — беспроводные соединения. Однако было бы несправедливым говорить о них только применительно к ноутбукам.
На IDF освещались возможности стандарта 802.11n, который придет на смену существующим спецификациям 802.11a/b/g; его принятие ожидается в четвертом квартале 2006 года. Максимальная пропускная способность составит 200 Мбит/с. Бойд Бангертер, директор радиокоммуникационной лаборатории Intel, отметил, что реальная скорость передачи данных в современных стандартах 802.11a/g составляет всего 20 Мбит/с, а остальное уходит на передачу служебных данных и дублирование передаваемой информации. За счет особенностей протокола в 802.11n этот показатель вырастет впятеро — до 100 Мбит/с.
Ячеистые сети (mesh), использующие окружающие беспроводные передатчики для эстафетной передачи данных, оформились в виде спецификации 802.11s. Если вокруг много таких передатчиков (соответствующим образом оборудованные ноутбуки, ПК, точки доступа), то описанная в 802.11s технология позволит с небольшими затратами энергии передавать данные на большие расстояния.
Дальняя беспроводная связь WiMax только набирает популярность. Если к моменту проведения предыдущего форума разработчиков Intel в мире существовали только два проекта, использовавшие предварительные спецификации WiMax, то сейчас осуществлены 15 проектов со стандартом 802.16-2004. Через год ожидается их пятикратный рост. А вот применения этого стандарта в ближайшее время в ноутбуках Мули Эден, вице-президент и генеральный менеджер группы мобильных платформ Intel, не ожидает.
Но перечисленными тремя протоколами потенциальные беспроводные стандарты не ограничиваются. Во-первых, никто не отменял использование Bluetooth для связи на небольших расстояниях. Если два года назад в Intel эту технологию едва замечали, то сейчас она аккуратно прописана на всех слайдах, относящихся к беспроводной связи. Отдельно отмечается, что современные системы с Wi-Fi адаптированы для одновременной работы этих двух стандартов. (Они занимают один диапазон, ранее решения Wi-Fi создавали помехи для корректной связи по Bluetooth.) Во-вторых, у Intel есть и собственный стандарт для местной связи — Wireless USB, который здесь относят к классу UWB-соединений (Ultra Wide Band, связь на небольшие дистанции через сверхширокий частотный спектр). Разработка первой версии Wireless USB ожидается уже к концу марта нынешнего года. Она обеспечивает передачу данных на 10 метров со скоростью до 480 Мбит/с. Таким образом, адаптеры Wireless USB смогут полностью реализовать возможности беспроводного подключения обычных устройств USB 2.0.
В результате Intel обладает комплексом решений, включающим Wireless USB, Wi-Fi и WiMax, который дает возможность связи как для индивидуальных беспроводных соединений близкорасположенных устройств, так и для сетей из большого числа узлов, расположенных на больших расстояниях.