Intel Atom и VIA Nano: x86-вычисления на «молекулярном» уровне

За последнее десятилетие произошёл значительный скачок в области мобильных технологий. Сегодня мобильный телефон есть практически у каждого, а купить себе ноутбук считает «делом чести» почти каждый студент. Но это далеко не предел – это только начало. Дальше будет ещё интереснее.

Вспомните научно-фантастические фильмы 10-15-летней давности. Почти во всех кинокартинах этого жанра герои периодически пользовались специальными мини-устройствами, чем-то напоминающими современные КПК. В зависимости от бюджета, уровня фантазии сценаристов и дизайнеров подобные устройства были либо размерами с коробку конфет, либо чем-то очень миниатюрным, да ещё и с возможностью трёхмерной проекции.

Знаете, очень интересно наблюдать, как фантазии авторов начинают воплощаться в реальном мире, да ещё и массово. В СССР как-то давно ходили разные «сказания» о плоских и тонких японских телевизорах, которые можно вешать на стенку. Сегодня они есть в каждом магазине соответствующей направленности. Мини-компьютеры в фильмах использовались давно. И только теперь они начинают более-менее завоёвывать «реальность».

Конечно, не все «прогнозы» фантастов сбываются, и тем более не все сбываются в точности так, как было написано (или показано). Например, в фильме «Двухсотлетний человек» один из героев пользуется «мини-компьютером». Однако размеры этого «мини-компьютера» велики даже для сегодняшнего дня, а та сцена по сценарию происходила примерно в 2025-2030 годах.

Но давайте вернёмся в наше время и посмотрим, что уже есть сегодня и что будет в ближайшем будущем. Для этого обратимся непосредственно к теме нашей статьи. Примерно два года назад компания Microsoft представила платформу UMPC (Ultra-Mobile Personal Computer). По замыслу она должна была принести в наш мир то самое «ультрамобильное» будущее. Тем не менее большой популярности устройства, выпущенные в её рамках, не снискали.

Главными причинами тому мы видим высокую стоимость конечных продуктов (от $800) и малое время автономной работы. Впрочем, плюсы не менее очевидны: вместо сильно урезанной операционной системы Windows Mobile использовалась Windows XP Tablet PC Edition, а после – Windows Vista. Это позволяет запускать без лишних конвертеров форматов любые файлы, будь то документ MS Word со сложнейшим форматированием или видео, сжатое экзотическим кодеком, к тому же почти нет ограничений на запуск тех или иных приложений.

Если углубляться в технические аспекты реализации UMPC, то все устройства были построены на энергоэффективных версиях мобильных процессоров (Pentium M, Celeron M, VIA C7-M). Если установить такие в обычный ноутбук, оснащённый аккумулятором средней ёмкости (например, 4800 мА*ч), время автономной работы может быть весьма долгим. Но весь замысел как раз и состоит в том, чтобы сделать компьютер ещё меньше ноутбука. В итоге и получилось, что первое поколение UMPC работает от батареи хорошо если 3 часа. При таком раскладе действительно лучше приобрести КПК, потом пережать необходимое видео в более компактный формат и смотреть его все 8-10 часов.

Мы видим два выхода из сложившейся ситуации: уменьшать энергопотребление процессоров и повышать ёмкость аккумуляторов. Сегодня производители идут обоими путями, но об успехах первого сообщается гораздо больше информации в новостных лентах. Именно о нём и пойдёт речь.

Как можно дешевле

Полагаем, ни для кого не станет откровением, что если заплатить баснословные деньги, можно получить ультрапортативный девайс размером со спичечный коробок, из которого сможет «разворачиваться» цветной гибкий экран с FullHD-разрешением. Причём работать он сможет пару суток без подзарядки. Только вот жаль, что такими средствами располагает далеко не каждый. Более того, каждый (ну или почти каждый), приобретая что-либо, стремится купить это как можно дешевле.

Давайте вспомним ASUS с её Eee PC. Замысел у тайваньской компании был прост: делаем максимально дешёвый ноутбук с возможностью набора текста, просмотра видео и прослушивания аудио, а заодно сёрфинга в Интернете. Что для этого нужно? Далеко не самый производительный процессор, оперативная память с пару сотен мегабайт, жёсткий диск на несколько гигабайт, но с какой-нибудь возможностью наращивания, модем, Ethernet, Wi-Fi.

Сказано – сделано. Процессор взяли максимально дешёвый и в то же время как можно более экономичный – ULV Intel Celeron M 900 со сниженной на треть тактовой частотой. Памяти установили 256-512 Мбайт, а вместо жёсткого диска использовали пару чипов флеш-памяти для экономии денег и энергии. Всё это приправили ОС Linux, оснащённой графической темой, сильно напоминающей Windows XP Silver. Да и Windows XP никто не запрещает поставить для полного счастья. Проблему с просмотром фильмов и установкой дополнительного софта решили тоже просто: имеется слот расширения для флеш-карт. Если учесть, что сегодня за $30 можно приобрести карточку на 8 Гбайт, то решение это было весьма дальновидным.

Размеры Eee PC сделали максимально маленькими – на уровне современных субноутбуков. Но окончательно всех «добила» цена: от $250. OLPC с его ультрабюджетными решениями «отдыхает». За такие деньги многие закрывали глаза на время автономной работы, которое было даже немного больше, чем у UMPC. Полный рабочий день Eee PC, конечно, не протянет, но его половину – вполне.

Что в итоге? А в итоге весьма благожелательные отзывы в прессе, рост продаж и анонсы аналогов от других производителей. О своих продуктах объявили Acer, MSI, HP, Packard Bell и другие. Некоторые из них уже поступили на рынок (HP 2133 Mini-Note PC, MSI Wind), а один мы уже успели рассмотреть (Packard Bell EasyNote XS). ASUS тем временем представила второе поколение Eee PC 900. Новинка стоит немного дороже, но подрос объём флеш-памяти, заменяющей винчестер, процессор заработал на своих положенных 900 МГц, а экран стал размером 10". Данный продукт уже тестируется в нашей лаборатории, и через некоторое время будет готов его обзор, а пока продолжим.

В ближайшем будущем Intel Celeron уйдёт в небытие. И доказательством тому служит новое поколение ультрабюджетных субноутбуков. Так, компания Hewlett-Packard выбрала для своего Mini-Note PC процессор VIA C7-M. Но и это временно. Вскорости его заменят другим, более современным. Им может стать как Intel Atom, так и VIA Nano. Как раз о них мы и расскажем далее.

Что касается компании AMD, то на сегодняшний день она предлагает только один процессор для подобных устройств – AMD Geode. Данные чипы построены на архитектуре AMD K7, а их максимальная частота достигает всего 600 МГц. Назвать их новыми язык не поворачивается, поскольку представлены они были несколько лет назад. И хотя они «ярко вспыхнули» с выходом ноутбука XO (проект OLPC, который выбрал именно ЦП AMD Geode для своих лэптопов), сегодня они уже не так актуальны.

Буквально на днях появились слухи о готовящемся ответе Intel Atom. Им должен стать чип на основе архитектуры K8 с интегрированным одноканальным контроллером памяти DDR2-400, частотой 1,0 ГГц, 256 кбайт L2-кэша и TDP 8 Вт. Кстати, читая текст дальше, сравните показания TDP этой новинки AMD и ЦП Intel Atom.

В прошлом году AMD рассказала о своих новых архитектурах Bulldozer и Bobcat. Представители второй как раз и должны стать новым поколением ультрамобильных чипов. Тем не менее до 2010 года они вряд ли увидят свет. Так что пока остановимся на том, что реально существует и даже доступно в широкой продаже.

Intel Atom

Intel представила процессор Atom и платформу Centrino Atom 2 апреля 2008 года. Ранее она проходила под именем Menlow. Для начала разберёмся, что должно входить в состав платформы, чтобы производитель мог разместить на девайсе наклейку с лейблом «Centrino Atom». Здесь всё по аналогии с «обычной» Centrino: процессор, чипсет и беспроводная сетевая карта. Правда, последняя может поддерживать не только Wi-Fi (или необязательно только Wi-Fi), но ещё и WiMAX и/или 3G-сети.

Теперь разберём процессор как главную составляющую миниатюрных бюджетных компьютеров ближайшего будущего. Разрабатывая Atom, Intel поставила себе цель сделать максимально экономичный ЦП, даже в ущерб производительности. Из характеристик очевидно, что в его основу легла архитектура Core. Она была довольно сильно «покоцана», чтобы достичь максимальной экономичности ресурсов. Так, первое поколение Atom имеет только одно ядро, хотя в будущем, с переходом на более тонкие производственные нормы, к нему может присоединиться и второе. Зато его тепловыделение значительно ниже, чем у самых экономичных Core 2 Duo/Solo.

Сразу было выпущено пять различных версий процессоров Intel Atom серии Z. Они позиционируются как решения для так называемых MID-устройств (Mobile Internet Device). 3 июня они были дополнены ещё двумя моделями. Для удобства сведём их характеристики в одну таблицу.

Урезание архитектурных способностей, а также удаление второго ядра позволили установить тактовую частоту чипов Atom на весьма высоком уровне при сохранении низкого тепловыделения. Кстати, именно последним параметром и выделяются две новые модели N270 и 230 — TDP у них несколько выше, чем у серии Z. Но в то же время и стоимость их ниже. Они больше предназначены для использования в ультрабюджетных ноутбуках и настольных компьютерах, где энергосбережение может не иметь столь принципиального значения.

Чтобы хоть как-то компенсировать отсутствие второго ядра, Intel внедрила в Atom поддержку технологии логической многопроцессорности HyperThreading. Размер L2-кэша составляет 512 кбайт, что в сравнении с флагманскими мобильными Core 2 Duo серии T9000 кажется мизером, но в то же время это один из компонентов, на котором можно сэкономить. Да и для работы в офисных приложениях кэш не так сильно важен.

Частота системной шины составляет 400 или 533 МГц в зависимости от модели процессора. Стоимость всех чипов более чем приемлемая, если не брать в расчёт флагманские модели.

Из других характеристик Intel Atom можно отметить следующие:

• технология виртуализации (Intel Virtualization Technology)
• наборы инструкций SSE2, SSE3 и SSSE3
• функция XD bit
• улучшенный блок предвыборки данных из ОЗУ в L2-кэш
• дополнительные режимы энергосбережения при работы с кэш-памятью и системной шиной
• поддержка усовершенствованных технологий энергосбережения (Enhanced Intel SpeedStep, Enhanced Deeper Sleep, Mobile Voltage Positioning (динамическое изменение напряжения), Deep Power Down Technology)

Intel Atom сделан в конструктивном исполнении Micro-FCBGA8. Данная упаковка предполагает отсутствие теплорассеивателя на кристалле процессора. При этом для установки в системную плату используется 441-контактный разъём.

Теперь обратимся к системной логике. Хотя Intel формально может продавать Atom отдельно, пока что кроме неё никто чипсетов для нового процессора не представил. Intel же их выпустила целых три: UL11L, US15L, US15W. При этом все они называются Intel System Controller Hub или SCH. Для экономии места они сочетают в себе функциональность северного и южного мостов. Их основные характеристики выглядят следующим образом:

• поддержка процессоров Intel Atom
• системная шина 400/533 МГц
• одноканальный контроллер памяти с поддержкой модулей памяти DDR2-400/533 максимальным объёмом 1 Гбайт
• встроенное графическое ядро класса Intel GMA500 с поддержкой ускорения трёхмерной графики и вывода изображения через выходы D-SUB, DVI-I и TV-Out, а также аппаратного ускорения видео форматов H.264, MPEG2, VC1 и WMV9
• до двух портов PCI Express x1 (версия 1.0a)
• до 8 портов USB 2.0
• один канал IDE
• контроллер карт памяти SD/MMC
• звуковая подсистема класса Intel HD Audio

Между собой чипсеты практически не отличаются. Единственно можно отметить, что тепловыделение моделей US15L и US15W составляет 2,3 Вт, тогда как у UL11L – 1,6 Вт.

Но зачем тогда три почти одинаковых набора системной логики? Дело в различном подходе к их распространению и сопровождению. Так, UL11L поставляется только с процессором Atom Z500 (младшая модель), US15L с Z500 и Z530, а US15W с любым из представленных чипов Atom. При этом US15W будет гарантированно производиться в течение 7 лет, тогда как остальные два могут быть сняты с производства раньше.

Что касается беспроводных контроллеров, то Intel не уточняет, какие именно модели входят в состав платформы Centrino Atom и можно ли использовать решения сторонних производителей.

На этом, казалось бы, можно и закончить рассказ про новый ультрамобильный и бюджетный процессор Intel. Однако для полноты картины было бы не лишним привести результаты первых тестов Intel Atom, которые уже были проведены западными ресурсами. В частности, известный американский сайт Anandtech получил в своё распоряжение «коробочку» ASUS Eee Box, которая была как раз построена на Intel Atom N270.

Производительность сравнивалась с процессорами Intel Celeron 420 (1,6 ГГц) и Pentium M на ядре Dothan, что также работает на частоте 1,6 ГГц. При этом были проведены тесты при сниженной частоте последнего чипа до 800 МГц.

Откровенно говоря, мы ожидали чего-то большего. Хотя бы быстродействия на уровне Celeron. Но местами 1,6 ГГц Atom отстаёт от Pentium M, работающего на частоте 800 МГц. В этом свете ещё более интересно будет сравнить производительность с чипами VIA C7-M и VIA Nano. Кстати, к описанию последнего мы и переходим.

VIA Nano

После приобретения активов компании Cyrix с десяток лет назад VIA попыталась было выступить в роли конкурента AMD и Intel, но у неё так и не сложилось. Однако закрывать это направление компания вовсе не собиралась. Она просто перешла в другую нишу – компактных, потребляющих мало энергии компьютеров. Именно так позиционировался процессор VIA C3, после него место занял C7 и C7-M, а теперь им на смену пришёл VIA Nano, ранее известный под кодовым именем Isaiah.

Собственно изменений в Nano по сравнению с C7 не так много: сменился техпроцесс (Nano изготовляется с соблюдением норм 65 нм), повысились тактовые частоты ядра и системной шины, добавилась поддержка 64-битных расширений AMD64, несколько улучшилась работа с кэш-памятью.

Всего было представлено 5 моделей:

Из общих для всех процессоров характеристик можно выделить следующие:

• системная шина 800 МГц
• упаковка NanoBGA2 (совместима с VIA C7)
• 1 Мбайт эксклюзивного L2-кэша
• поддержка функций шифрования (полностью перекочевавших из C7)

Ничего примечательного. Обычный процессор, теоретически способный обеспечить энергопотребление ниже, чем Intel Atom.

Одним из наиболее слабых мест платформ на базе решений VIA был чипсет VIA VX700. В нём же самым слабым местом было встроенное графическое ядро, поддерживающее давно неактуальный DirectX 7. Да и хорошими энергосберегающими свойствами он не мог похвастаться.

Ему на смену пришёл VIA VX800U, оснащённый ядром VIA Chrome9 HC3. Последнее уже поддерживает DirectX 9, а также аппаратное декодирование видео в форматах VMR, MPEG-2, MPEG-4, WMV9, VC1 и DivX. При этом его тепловыделение составляет 3,5 Вт, что примерно вдвое больше, чем у самого экономичного Intel SCH UL11L. Так что делайте выводы сами. Данных по времени автономной работы VIA Nano пока нет, но есть пара диаграмм от производителя, где сравнивается быстродействие с C7 и Intel Celeron M 520 (1,6 ГГц).

Здесь мы видим значительный прирост по сравнению с C7, порой даже вдвое больший. Надеемся, что наши собственные тесты покажут не меньшую разницу.

Начатую с лёгкой руки Intel моду на измерение соотношения «производительность/ватт» теперь с успехом подхватила VIA, чтобы заявить о своём превосходстве в этом показателе. Жаль, что это лишь относительный показатель. Абсолютные мы сравним после собственного тестирования, как только получим первые устройства на VIA Nano.

Заключение

Последние тенденции на рынке мобильных устройств не оставляют сомнений в том, что скоро появится новый класс устройств, которые по своим качествам расположатся в аккурат между ноутбуками и КПК (коммуникаторами). Два года назад это должна была сделать платформа UMPC, но этот «блин» получился комом. Впрочем, не исключено, что разработки вроде Intel Atom и VIA Nano дадут ей второе дыхание.

На сегодняшний день уже анонсировано несколько десятков новинок на основе Intel Atom. В частности, уже смогла отличиться ASUS, которая, не успев толком выпустить Eee PC 900, объявила о планах заменить его на Eee PC 1000. Судя по всему, это будет такой же ультрабюджетный субноутбук, но уже не на Intel Celeron, а на Intel Atom.

Из других производителей можно отметить MSI, а также готовящиеся новинки Acer. Hewlett-Packard может обновить свой Mini-Note PC, представив модель на VIA Nano, а то и на Atom. Даже компания HTC, хорошо известная своими КПК и коммуникаторами, уже подумывает о выпуске UMPC на основе Atom. Всё это говорит о перспективности разработок, которые в итоге приведут нас к тому, что мы видим в фантастических фильмах, современных и не очень. Посмотрите, ещё десяток лет – и мини-ноутбук будет у каждого второго как минимум.