Intel Atom: prueba de nuevos procesadores económicos

Hace un año, Intel anunció el lanzamiento de una nueva serie de procesadores: Atom. Las nuevas CPUs están diseñadas exclusivamente para terminales móviles, y sus características cumplen plenamente con todos los requisitos de este tipo de dispositivos. Esto se aplica principalmente al consumo de energía, que no supera los 4 W (TDP). Este bajo rendimiento se consigue gracias a la nueva arquitectura, que no se parece a ninguna de las arquitecturas anteriores de Intel, aunque incluye sus características individuales. El núcleo consta de 47 millones de transistores y, dado que se fabrican mediante un proceso de 45 nm, queda claro por qué Atom es un procesador tan compacto y económico. Actualmente hay dos series de procesadores Atom en la cartera de Intel. El primero se llama Z (procesadores Z500-Z540), se basa en el núcleo de Silverthorne y está diseñado para sistemas móviles de clase MID (Mobile Internet Devices). La segunda serie basada en el núcleo de Diamondville se anunció hace relativamente poco tiempo (en marzo de este año) e incluye dos modelos (N270 y 230). Está diseñado para sistemas de escritorio (Nettops) y portátiles económicos (Netbooks).

Todos los procesadores Atom tienen una memoria caché L1 de 56 KB, de los cuales 32 KB están reservados para la memoria caché de instrucciones y 24 KB para datos. Además, todos los procesadores pueden ejecutar código de 32 bits y admitir conjuntos de instrucciones adicionales MMX, SSE, SSE2, SSE3 y SSSE3. En cuanto al código de 64 bits (x86-64), solo es compatible con el núcleo Diamondville y solo en el modelo Atom 230. Por el momento, todos los procesadores Atom son de un solo núcleo. Al mismo tiempo, admiten la tecnología Hyper-Threading, que permite ejecutar dos hilos de comandos paralelos. Hacia fines de 2008, Intel planea lanzar los primeros procesadores Atom de doble núcleo. En la red circulan rumores sobre el modelo Atom 330, que operará a 1,6 GHz (frecuencia FSB - 533 MHz), y cada uno de los núcleos contará con 512 KB de caché L2. Los procesadores de la serie Atom Z son compatibles con la tecnología de virtualización, así como con la tecnología de ahorro de energía C1E Speedstep. Además de la serie Z, C1E Speedstep es compatible con el procesador Atom N270 integrado en el núcleo de Diamondville. La gama de procesadores Atom es bastante amplia e incluye dos núcleos para diferentes sistemas. Para evitar confusiones, es importante tener en cuenta que los procesadores funcionan con ciertos conjuntos de chips y son ellos quienes determinan el propósito del producto final. Junto con los nuevos procesadores, Intel ha lanzado una serie de conjuntos de chips (UL11L, US15L, US15W) que también están diseñados para funcionar con la serie Atom Z (núcleo Silverthorne).

Los conjuntos de chips tienen características similares y cada uno consta de un solo chip que implementa la funcionalidad, y un "norte" y un "puente sur". Los nuevos conjuntos de chips son compatibles con los procesadores Intel Atom con una frecuencia de bus del sistema de 100 o 133 MHz (400/533 MHz QPB), tienen un controlador de un solo canal integrado para memoria DDR2 de 400 o 533 MHz (la memoria máxima es de 1 GB) . Además, los conjuntos de chips de la nueva serie tienen un núcleo de gráficos integrado Intel GMA500 que, además de gráficos tridimensionales, proporciona decodificación de hardware de formatos de video H.264, MPEG2, VC1 y WMV9. Al mismo tiempo, se admiten salidas D-SUB y DVI-I, así como TV-Out. Además, se proporciona un controlador de bus PCI Express spec 1.0. Unas pocas palabras sobre las opciones de expansión de los conjuntos de chips UL y US: admiten un canal IDE, ocho puertos USB 2.0 y un subsistema de audio HD. Los conjuntos de chips UL11L, US15L, US15W son parte de la plataforma Centrino Atom 2, que también incluye procesadores Atom y módulos inalámbricos Wi-Fi, WiMAX y 3G. Cabe señalar que la disipación de calor del conjunto de chips UL11L es de 1,6 W, mientras que los conjuntos de chips de la serie US son de 2,3 W o menos. Como resultado, la disipación de calor total de la combinación del chipset UL11L y el procesador Atom es de 2,25 W. Esto es exactamente lo que necesitan los dispositivos móviles, ya que el bajo consumo de energía sin precedentes garantiza una larga duración de la batería. En cuanto a los procesadores Atom N270 y Atom 230 basados ​​en el núcleo Diamondville, están destinados a sistemas baratos, económicos y de pequeño tamaño (Nettops y Netbooks) con el chipset 945GC. Es precisamente ese sistema, o mejor dicho, la placa base, lo que probaremos hoy:

Tenga en cuenta que el enorme disipador térmico con ventilador está diseñado para enfriar el conjunto de chips, mientras que el procesador en sí se contenta con un modesto disipador térmico de bajo perfil (en el fondo). Externamente, el procesador se ve así:

Puede ver que el Atom 230 está soldado directamente a la placa, por lo que no podrá actualizar el sistema. Y si "quema" el procesador durante el overclocking (más sobre eso más adelante), tendrá que cambiar toda la placa base. La utilidad CPU-Z proporciona la siguiente información:

Esta versión de la utilidad detecta incorrectamente el núcleo del procesador (Silverthorne en lugar del Diamondville correcto). A continuación se muestran las especificaciones de la placa base Gigabyte GC230D:

Parte 1: Antecedentes, Teoría, Núcleo, Fuerza

Antes del átomo

Intel lleva mucho tiempo prestando mucha atención al sector de consumo móvil y lanzando productos enfocados en él. Al principio, estos eran procesadores seleccionados por su bajo consumo de energía, en igualdad de condiciones (excepto que las frecuencias son más bajas y la carcasa es más pequeña). Luego comenzaron a producir CPU especialmente modificadas para este tipo de aplicaciones. La historia puede comenzar con el chip i80386SL, que introdujo por primera vez SMM (Modo de administración del sistema - modo de administración del sistema), el núcleo dinámico fue reemplazado por uno estático (es decir, para ahorrar energía, la frecuencia puede caer a cero) y caché, memoria y buses ISA y PI (Peripheral Interface). Todos estos cambios triplicaron la cantidad de transistores (de 275 000 para un 386SX/DX normal a 855 000), pero los ingenieros consideraron que ese presupuesto estaba justificado. Además, también había versiones i386CX e i386EX sin periféricos integrados con tres modos de ahorro de energía.

Ha corrido mucha agua debajo del puente, cada CPU siguiente (excepto las del servidor) se produjo tanto en una versión normal como en una versión móvil (a veces incluso integrada), pero todas las manipulaciones consistieron básicamente en agregar modos de ahorro de energía al chips de núcleo y selección que pueden operar a voltaje reducido a frecuencias más bajas. Mientras tanto, se intensificó la competencia de arquitecturas diseñadas específicamente para dispositivos móviles: la década de 1990 trajo PDA (comenzando con Apple Newton MessagePad), y la década de 2000 trajo comunicadores, tabletas de Internet (MID) y PC ultramóviles (UMPC). Además de eso, resultó que las tareas principales para el usuario de tales dispositivos tienen necesidades informáticas pequeñas, por lo que casi cualquier CPU lanzada después de 2000 ya tenía la potencia necesaria para las aplicaciones móviles, excepto, quizás, los juegos modernos (para los cuales en ese momento llegaron las consolas móviles con gráficos en 3D).

Existe la necesidad de hacer una arquitectura especial para un dispositivo móvil compacto, donde lo principal no sea la velocidad, sino la eficiencia energética. En Intel, esta tarea fue asumida por la sucursal israelí de la compañía, que previamente había creado una familia de procesadores móviles Pentium M muy exitosa (núcleos Banias y Dothan). En estas CPU, los principios de ahorro de energía se pusieron en primer plano desde el principio del desarrollo, por lo que el apagado dinámico de los bloques en función de su carga y el cambio suave de voltaje y frecuencia se convirtió en la clave para la economía de la serie. Pentium M se veía especialmente brillante contra el fondo del Pentium 4 producido al mismo tiempo, que en comparación con ellos parecían sartenes calientes. Además, al operar a la misma frecuencia, Pentium M superó a los "cuatro" en términos de rendimiento, lo cual fue la primera vez en la práctica de la construcción de procesadores; por lo general, una computadora móvil paga por su tamaño compacto con todas las demás características. Sin embargo, el Pentium 4 en sí mismo, digamos, no era muy bueno como CPU universal...

El éxito de la plataforma demostró que no todos necesitan una velocidad tan alta, pero sería bueno ahorrar más energía. En ese momento (mediados de 2007), Intel lanzó el "padre" de nuestros héroes de hoy: los procesadores A100 y A110 (el núcleo Stealey). Se trata de Pentium M de 1 núcleo y 90 nm con una cuarta parte de la caché L2 (512 KB en total), frecuencias muy reducidas (600 y 800 MHz) y un consumo de 0,4 a 3 W. A modo de comparación, el Dothan estándar a frecuencias de 1400-2266 MHz tiene un consumo de energía de 7,5-21 W, bajo voltaje (subserie LV) - 1400-1600 MHz y 7,5-10 W, y el primer voltaje ultra bajo introducido (ULV ) - 1000-1300 MHz y 3–5 W. Creyendo razonablemente que una computadora moderna pasa la mayor parte de su tiempo esperando la siguiente pulsación de tecla o el cambio del mouse en un píxel más, la principal diferencia entre la subserie A100 / A110 y la ULV, Intel creó la capacidad de dormirse muy profundamente cuando no es así. necesario contar en absoluto, debido a que el consumo durante el tiempo de inactividad cae en orden. Y el caché muy reducido (realmente no se necesita un L2 grande a tales frecuencias) ayudó a reducir el tamaño del chip, lo que lo hizo más barato. El tamaño del paquete del procesador se ha reducido cinco veces, y el área total de la CPU y el conjunto de chips se ha reducido tres veces. Como veremos más adelante, tales técnicas también se utilizaron en la serie Atom.

A pesar del correcto establecimiento de objetivos en principio, el A100/A110 siguió teniendo poca demanda en el mercado. O 600-800 MHz resultaron no ser suficientes incluso para una simple tableta de Internet, o solo dos chips (lo que es incluso difícil llamar un rango de modelo) desde el principio fueron un producto experimental para probar la tecnología o el procesador. simplemente no fue promocionado por los especialistas en marketing, sabiendo que algo mucho más avanzado vendrá a reemplazarlo... Menos de seis meses después del lanzamiento del A100/A110, el 26 de octubre de 2007, Intel anunció el lanzamiento inminente de nuevas CPU móviles con nombre en código Silverthorne y Diamondville con el núcleo de Bonnell: los futuros átomos. Por cierto, el nombre Bonnell proviene del nombre de un montículo de 240 m de altura en las cercanías de Austin (Texas), donde se ubicaba un pequeño grupo de desarrolladores de Atom en el centro de desarrollo local de Intel. “Como sea que llames a un yate, así flotará”. ©Capitán Vrungel

En 2004, este grupo, después de la cancelación del proyecto Tejas (el sucesor del Pentium 4) liderado por él, recibió exactamente la tarea opuesta: el proyecto Snocone para desarrollar un núcleo x86 de extremadamente bajo consumo, docenas de los cuales combinarán un chip súper eficiente con un consumo de 100-150 W (el futuro Larrabee, recientemente actualizado al estado de "prototipo de demostración"). El grupo incluía a varios arquitectos microelectrónicos de otras empresas, incluido el "amigo jurado" AMD, y su director, Belli Kuttanna, trabajaba en Sun y Motorola. Los ingenieros descubrieron rápidamente que las diversas arquitecturas disponibles no se ajustaban a sus necesidades y, pensando más, a fines de año, el CEO de Intel, Paul Otellini, les dijo que la misma CPU también sería de 1 o 2 núcleos para dispositivos móviles. Entonces era difícil imaginar cómo exactamente y con qué requisitos se usaría un procesador de este tipo después de los 3 años asignados para el desarrollo: la administración señaló dispositivos portátiles y 0,5 W de potencia con un alto grado de riesgo. La historia ha demostrado que casi todo fue predicho correctamente.

Dispositivo CE4100

Curiosamente, después de Atom, en el verano de 2008, se lanzó EP80579 (Tolapai) para aplicaciones integradas con un núcleo Pentium M, 256 KB L2, un canal de memoria de 64 bits, un conjunto completo de controladores periféricos, frecuencias de 600–1200 MHz y consumo de energía del 11 al 21 de martes Y casi inmediatamente después, el modelo Media Processor CE3100 (Canmore) para el hogar digital y el entretenimiento: arquitectura Pentium M, frecuencia de 800 MHz, 256 KB L2, tres canales de controlador de memoria de 32 bits, coprocesador de video RISC de 250 MHz y dos DSP de 340 MHz núcleos (procesador de señal digital) para audio. No está claro cómo se compraron estas cosas, porque después del anuncio, no se supo nada de ellas, ni siquiera de Intel. Aparentemente, no mucho... Ya después del apogeo del Atom, en septiembre de 2009, Intel repitió el intento y lanzó el CE4100, CE4130 y CE4150 (Sodaville) ya en el núcleo "atómico" con una frecuencia de 1200 MHz, dos 32 Canales DDR3 de -bit, periféricos actualizados y estándares técnicos de 45 nm. Una vez más, poco se ha oído hablar de estos sistemas en un chip (SOC) altamente integrados desde entonces. ¿Quizás el mercado no está listo para conocer al héroe?
Izquierda CE4100, Derecha CE3100

Teoría del átomo

Primero, veamos las principales características del procesador desde el punto de vista del consumidor. Hay tres de ellos: velocidad, eficiencia energética, precio. (Es cierto que la eficiencia energética no es una característica muy "consumidora", pero, sin embargo, es la forma más fácil de juzgar algunos parámetros importantes del dispositivo final). A continuación, recordamos que un microcircuito CMOS ideal (todos los chips digitales modernos ) el consumo de energía es proporcional a la frecuencia y al cuadrado de la tensión de alimentación, y la frecuencia máxima depende linealmente de la tensión. Como resultado, al reducir a la mitad la frecuencia, podemos reducir a la mitad el voltaje, lo que en teoría reducirá el consumo de energía 8 veces (en la práctica, entre 4 y 5 veces). Por lo tanto, el procesador móvil debe ser de baja frecuencia y bajo voltaje. Entonces, ¿cómo puede ser rápido? Para hacer esto, necesita ejecutar tantas instrucciones como sea posible para cada ciclo de reloj, lo que generalmente significa un aumento en la cantidad de tuberías (el grado de superescalaridad) y/o la cantidad de núcleos. Pero esto conduce a un fuerte aumento en el presupuesto del transistor, lo que aumenta el área del chip y, por lo tanto, su costo.

Por lo tanto, incluso en teoría, no será posible ganar en los tres puntos (lo que explica la presencia de tal variedad de arquitecturas de procesador en el mercado). Por lo tanto, en algún lugar hay que ceder posiciones. La digresión histórica dice que es necesario pasar en velocidad, lo que permitirá hacer que el núcleo de la CPU sea lo más simple posible. Fue en este camino que fueron los ingenieros de Austin. Después de considerar las opciones, decidieron volver a la arquitectura de 15 años, la primera y última vez (entre los procesadores Intel) utilizada en los primeros Pentium. A saber: el procesador sigue siendo superescalar (es decir, tendremos 2 instrucciones por ciclo, pero no 3-4, como en los contemporáneos de Atom), pierde el mecanismo para barajar las instrucciones antes de la ejecución (OoO), pero adquiere algo que el Pentium no tenía. - tecnología de hyperthreading (HyperThreading, HT), que permite emular la presencia de dos lógicos para el sistema operativo y el software sobre la base de un núcleo físico. Para explicar por qué se hizo esta elección, se recomienda al lector que primero recuerde todas las formas posibles de aumentar el rendimiento de la CPU. Ahora vamos a evaluarlos en términos de consumo de energía y costos de transistores.

El uso de una configuración de multiprocesador en un dispositivo de bolsillo o de rodilla es inaceptable, pero el multinúcleo está bien si la velocidad de un núcleo no es suficiente. Al principio, Intel lo hizo de la misma manera que en el primer Pentium 4 de 2 núcleos: colocando un par de chips idénticos de 1 núcleo en un sustrato común y un bus común al conjunto de chips. Del resto de recursos compartidos, solo existe una tensión de alimentación, que se selecciona de un máximo de dos solicitudes. Es decir, los núcleos pueden cambiar sus frecuencias por separado, pero dormirse y despertarse sincrónicamente. En diciembre de 2009, Intel lanzó las primeras versiones integradas de Atoms, donde hay 1 o 2 núcleos y un puente norte en un chip. El puente sur permaneció en la placa, conectado a la CPU por el bus DMI, que es un poco más rápido y económico que la combinación anterior. Pronto no se nos ofrecerán más de dos núcleos, por lo que el énfasis principal de alta velocidad se pone en su interior.

La cuestión de aumentar el techo de frecuencia de los ingenieros de Intel en esta etapa tampoco estaba muy preocupada, aunque nadie iba a abandonar el principio de canalización y decodificación de comandos x86 en microoperaciones internas (mops), eso sería un paso demasiado radical. atrás. Pero los predictores de transición, los precargadores de datos y otros sistemas auxiliares para llenar la tubería se han vuelto muy importantes, porque una tubería inactiva que no puede ejecutar otros comandos sin pasar por la atascada significa valiosos vatios arrojados al suelo, y Atom tiene todos los "accesorios" necesarios. un poco peor que el Pentium M y el Core 2 más moderno, excepto que los tamaños de búfer son más pequeños (nuevamente, por economía). Como resultado, la batalla principal se juega alrededor de la actuación por reloj.

Con el desarrollo de la familia de procesadores Atom, Intel está ampliando su presencia en el mercado de rápido crecimiento de componentes para computadoras portátiles y tabletas de Internet móvil (MID - Mobile Internet Devices). ¿Qué son los procesadores Atom? ¿En qué se diferencian entre sí y cuáles son sus competidores? Esto, de hecho, es de lo que vamos a hablar ahora.

Modelos de procesadores individuales átomo Diseñado para usar en computadoras portátiles y de escritorio de costo ultra bajo. Tales computadoras, con muy bajo consumo de energía y tamaño reducido a un costo óptimo, pueden usarse para ver videos y fotos, chatear en Internet, trabajar con correo electrónico, navegar por sitios web y en el proceso de aprendizaje. Para distinguir estos dispositivos de las computadoras de escritorio y portátiles tradicionales, nómbrelos y nettops.

Arquitectura del procesador Atom

La familia de procesadores Intel Atom se basa en la arquitectura x86 utilizada en todos los procesadores para computadoras compatibles con IBM PC. Sin embargo, los nuevos procesadores Intel no son un desarrollo posterior de la serie existente. Los procesadores Atom se basan en la tecnología RISC(Ing. Comando de conjunto de instrucciones reducido), que implica el uso de un conjunto reducido de comandos ejecutables (instrucciones), en contraste con el tradicional Procesadores CISC(comando de conjunto de instrucciones complejas en inglés), trabajando con un conjunto completo de comandos.

La mejora de las tecnologías de producción y la optimización de la estructura interna de los procesadores dentro de la arquitectura x86 existente hizo posible lograr un nivel impresionante de rendimiento incluso para sistemas de nivel económico. Una de las áreas para mejorar los procesadores es la complicación de la estructura interna, para poder realizar acciones complejas dentro de un solo comando. Sin embargo, para decodificar dichos comandos, se requieren importantes recursos de hardware, aumenta el número de ciclos necesarios para su procesamiento y aumenta el consumo de energía.

Por otro lado, dichos comandos en el código ejecutable no se encuentran a menudo y no en todos los programas. La idea de la tecnología RISC se basa en el uso de un conjunto limitado de instrucciones con un ciclo de ejecución corto (idealmente, en un ciclo de reloj). La implementación hardware de esta arquitectura permite ejecutar el código del programa con costos de tiempo mínimos, en el caso ideal, una instrucción por ciclo de sincronización. El resultado final es un consumo de energía reducido, es posible reducir las frecuencias operativas, reducir el tamaño de los procesadores.

Al mismo tiempo, se ha conservado la compatibilidad con programas para procesadores CISC. Las instrucciones que faltan en el conjunto de procesadores se ejecutan después de su recodificación de software preliminar en instrucciones compatibles con RISC. Lo cual está bastante justificado dada la insignificante presencia de comandos complejos en el código del programa ejecutable.

Características del átomo

Entonces, la ideología de desarrollo de Atom se basa en el uso de un conjunto de instrucciones reducido, lo que hizo posible, al negarse a colocar una cantidad de registros y otros nodos en el chip, reducir significativamente la cantidad total de transistores utilizados y significativamente reducir el consumo de energía. El procesador Atom es actualmente el procesador más pequeño y económico de Intel, fabricado sobre la base de la tecnología de 45nm para conectores BGA y FCBGA. Y el próximo año, según los ejecutivos de la compañía, el procesador Intel Atom se convertirá en el primer chip producido utilizando una tecnología de proceso de 32 nanómetros.

Intel produce actualmente dos series de procesadores Atom. El primero, basado en el kernel Silverthorne, se llama Z (procesadores Z500-Z540) y está diseñado para su uso en dispositivos móviles con conectividad a Internet (MID). Los siguientes conjuntos de chips se han desarrollado para su uso con estos procesadores: UL11L, US15L, US15W.

Segunda serie sobre el núcleo diamanteville incluye modelos: Atom N270, Atom 230 y Atom 330, utilizados para el desarrollo de sistemas de escritorio económicos (los llamados Nettop) y computadoras portátiles económicas ultra eficientes (Netbook). La mayoría de los procesadores (con la excepción del Atom 330) siguen siendo de un solo núcleo.

La tabla muestra las principales características de los procesadores Intel Atom, todos los Atom tienen una memoria caché L1 de 56 KB, de los cuales 32 KB se asignan a la memoria caché de instrucciones y 24 KB a datos. Todos los procesadores Atom ejecutan código de 32 bits y admiten conjuntos de instrucciones adicionales MMX, SSE, SSE2, SSE3 y SSSE3, así como la tecnología Hyper-Threading, que permite la ejecución de dos flujos de instrucciones en paralelo.

Procesadores por núcleo diamanteville, al ser de 64 bits, admite código de 32 y 64 bits. El Atom 330 más productivo de la actualidad funciona a una frecuencia de 1,6 GHz (con una frecuencia FSB de 533 MHz), cada núcleo tiene 512 KB de caché L2. Para reducir el consumo de energía y aumentar la duración de la batería, los procesadores utilizan las tecnologías Enhanced Deeper Sleep y Enhanced Intel SpeedStep. Cuando no hay actividad del procesador, Enhanced Deeper Sleep le permite mover datos del caché a la memoria del sistema.

tecnología avanzada Intel SpeedStep mejorado utiliza varias velocidades de reloj variables y voltajes de núcleo de procesador. Esto proporciona la flexibilidad necesaria para optimizar el consumo de energía y el rendimiento. Los procesadores Atom son tan económicos que la mayor parte del consumo total de energía de las computadoras proviene del conjunto de chips y otros periféricos. Por lo tanto, optimizar el consumo de energía de estos componentes es un próximo desafío para los desarrolladores de Intel.

Intel, que fue el primero en ofrecer un enfoque de plataforma, que involucra el desarrollo de un conjunto completo de componentes para computadoras portátiles, se adhiere a este principio para los procesadores Atom. Dentro de la marca se promociona una serie de procesadores para portátiles Centrino. Y el conjunto actual de componentes para el desarrollo de MID y otros dispositivos portátiles se combina en la plataforma Menlow.

Competidores del átomo

Actualmente, los chips de tres fabricantes pueden ser competidores bastante exitosos para los procesadores Atom. En el segmento de portátiles económicos y de bajo consumo, el procesador parece un competidor digno Isaya de una empresa coreana A TRAVÉS DE. En junio de 2008, el conocido fabricante de procesadores gráficos, la empresa presentó su procesador para sistemas móviles denominado Tegra. El procesador está diseñado para su uso en PDA, teléfonos móviles, juegos y sistemas GPS, consumo de energía declarado Tegra más bajo que el átomo.

El principal competidor de Intel: la empresa está desarrollando con éxito su plataforma móvil basada en procesador geoda, optimizado para su uso en computadoras portátiles económicas y económicas, computadoras portátiles ultra móviles (UPMC).

Perspectivas del átomo

Al comienzo del próximo, aparecerá una línea de procesadores Atom con un rendimiento mejorado. Una nueva plataforma móvil llamada Moorestown debería fortalecer aún más la posición de Intel en la competencia con los competidores, dentro de la cual aparecerá la próxima generación de procesadores con una serie de mejoras importantes el próximo año. El procesador integrará un núcleo de gráficos y un controlador de memoria DDR2 de un solo canal. Sobre la base de tales chips, será posible crear un sistema informático de un solo chip SOC(sistema en chip inglés).

La combinación de las funciones de varios microcircuitos a la vez en uno reducirá aún más el consumo de energía, que será un orden de magnitud menor que el parámetro similar para la plataforma Intel Atom.

El rendimiento de una computadora portátil está determinado por su CPU. Las computadoras portátiles no usan tarjetas de video potentes, por lo que en cualquier programa y juego, todos los cálculos recaen en el procesador central. Especialmente para portátiles, netbooks, tabletas y ordenadores industriales, se ha desarrollado la serie Intel Atom. Los procesadores se caracterizan por un bajo consumo de energía. En promedio, es de 2 a 10 veces más bajo que el de una CPU para computadoras de escritorio. Al mismo tiempo, tienen la misma arquitectura y rendimiento de Intel (con la misma frecuencia de reloj y número de núcleos). Todos los programas compatibles son iguales.

Los procesadores Intel Atom se instalan solo en equipos económicos. Esta es una de las razones por las que son tan populares en equipos de oficina, su bajo precio los hace muy convenientes para compras grupales por parte de varias organizaciones. Su desventaja (la falta de un zócalo, el procesador a menudo se puede reemplazar solo con la placa base) está más que compensada por el bajo costo.

Características de los procesadores de la serie Atom

• Frecuencia de reloj - 1,2-2,1 GHz.
• Número de núcleos 1, 2 o 4.
• La memoria de la placa base es DDR2 y DDR3.
• Años de producción: desde 2008 (producido activamente en la actualidad, están saliendo nuevas modificaciones).
• Tecnoproceso - 45-14 Nm.
• Consumo de energía desde 0,65 W (hasta ahora solo para versiones de teléfonos inteligentes, para computadoras portátiles 10 W).
• Aplicación: computadoras portátiles, netbooks, tabletas, teléfonos inteligentes, computadoras de oficina.

La línea Intel Atom utiliza todas las tecnologías modernas para mejorar el rendimiento: un multiplicador de frecuencia, una división de cálculos en hilos, una frecuencia flotante con posibilidad de overclocking. Los productos de la empresa se mejoran y actualizan constantemente.

Tecnoproceso

• 2008-2011 - 45 nm.
• 2011-2013 - 22 nm.
• 2013–presente - 14 nm.

Reducir el tamaño significa reducir físicamente el tamaño de los transistores a medida que se imprimen en un chip. Simultáneamente con su reducción, cae el consumo de energía, bajan las temperaturas y aumenta la confiabilidad. Tenga esto en cuenta al comprar una computadora portátil.

5 modos de ahorro de energía

1. Funcionamiento normal a plena o parcial potencia. Todos los puertos incluidos, controlador de video. Ambos núcleos y multiplicador. El consumo de energía es máximo al 100% de la carga y depende linealmente de ella.
2. Modo de funcionamiento normal, pero con una frecuencia reducida (indicada como LFM en las especificaciones).
3. Desactivación de los multiplicadores de frecuencia, reducción general de la frecuencia de reloj, reducción de la tensión de alimentación.
4. Apagado casi completo del cronometraje, los controladores de puerto funcionan.
5. Deshabilitar el procesador, pero con la capacidad de habilitarlo instantáneamente cuando se inicia la aplicación u otras acciones manuales del usuario. De los pines del procesador 203, solo están activos 21. El consumo de energía es de 0.03-0.1 W.

Estos modos funcionan en menos: es decir, solo reduciendo la velocidad del reloj y el rendimiento del nominal. En los procesadores más nuevos, se ha agregado el modo de poscombustión. En este caso, la frecuencia del reloj aumenta más. Es con esto que se conecta su indicación difusa en las características de una computadora portátil, por ejemplo, 1.8-2.2 GHz.

Numero de nucleos

Los procesadores con un solo núcleo no se pueden recomendar como modernos. Muchas aplicaciones simplemente no se ejecutarán en ellos. Dos núcleos ya cambian radicalmente el rendimiento. El punto aquí no está tanto en su doble aumento, sino en una arquitectura especial. No todos los programas son sensibles a la velocidad del reloj del procesador. Para muchos, la arquitectura especializada es más importante.

Fabricantes y modelos de portátiles.

1. IRBIS (Irbis). Produce la mayor cantidad de modelos de portátiles con Atom. Modelos NB11, NB20, 21, 24, 26, NB45, NB47…. NB 116. El portátil NB116 está equipado con el procesador más avanzado de la serie Atom: Atom x5-Z8350 para 4 núcleos con aumento automático de la frecuencia de reloj hasta 1,9 GHz. El resto son Intel Atom Z3735 económicos, 4 núcleos a 1,3 GHz. Inicio de producción de estos procesadores Mayo 2014
2. . También utiliza la serie Z3735. Produce dos modelos.
3. DEXP. Estrena el modelo Navis L100. Versión de CPU: Intel Atom Z3735 (más común para portátiles económicos).
4. bbmóvil, Krez, 4 Bien y otras firmas menos conocidas. La cantidad de modelos de computadoras portátiles con un átomo es pequeña.

Intel Atom para computadoras de oficina y propósitos especiales

Intel ofrece varias versiones de procesadores adecuados para operar en unidades de sistemas convencionales. Se instalan en placas base con memoria DDR2 y DDR3. Todavía no hay una versión bajo DDR4, porque. este estándar solo se introduce en las computadoras para juegos y es completamente irrelevante para las computadoras portátiles. Uso de Intel Atom: la capacidad de obtener una unidad de sistema sin ventiladores. Esta solución es adecuada para ordenadores especiales, para la industria, terminales de pago y otros equipos. Los Itnel Atom para placas base no están equipados con un zócalo y están soldados permanentemente a ellos. El reemplazo solo es posible en un centro de servicio que utilice equipos de microsoldadura.

• Los procesadores de la misma serie tienen versiones para computadoras, computadoras portátiles, consolas de automóviles y dispositivos móviles (no existen tales ejemplos entre otras compañías).
• Intel Atom se instala solo en portátiles económicos.
• El cristal tiene 5 modos de ahorro de energía + modo de poscombustión.
• En las placas base para estos procesadores, se combinan los puentes norte y sur.
• Los procesadores Intel han sido considerados los más fiables del mundo durante muchos años.
• El número total de modelos de la serie Atom es más de cien.
• Todos los procesadores no tienen un zócalo y están soldados a la placa base (pero su reemplazo aún es posible en un centro de servicio).
• Mobile Intel Atoms tiene secciones especiales de la arquitectura del chip para la reproducción de video y audio. Esta arquitectura ahorra energía.
• La producción de versiones móviles se detuvo en 2016 por motivos comerciales.
• Actualmente, Intel está desarrollando un procesador de la serie Atom con 16 núcleos para portátiles.

Fecha de publicación:

15.06.2009

Durante los últimos seis meses, las ventas de portátiles han aumentado significativamente y los netbooks han jugado el papel más importante en esto. Curiosamente, al mismo tiempo, las ventas de computadoras portátiles caras cayeron. Esto es comprensible: los compradores han aprendido a valorar el dinero e invertirlo sabiamente.

En el contexto general de la crisis mundial, gigantes como ASUS, Acer y Dell anunciaron altos porcentajes de ganancias gracias a la venta de netbooks.

¿De dónde crecen las patas de las netbooks?

El concepto de netbooks apareció en 2008 en el Intel Developer Forum en Shanghái. Según Intel, el principal vector para el desarrollo de dispositivos móviles es la creación de dispositivos móviles de Internet (MID) baratos. Dichos dispositivos brindan lo principal: acceso a redes e información en cualquier momento y en cualquier lugar durante mucho tiempo. Estos dispositivos deben ser compactos y verdaderamente portátiles. En IDF, Intel presentó la correspondiente plataforma Intel Centrino Atom y, por lo tanto, anunció la aparición de dispositivos construidos sobre la arquitectura Atom y llamados netbooks por sugerencia de Intel.

Netbooks (netbook) es una familia de computadoras portátiles diseñadas para trabajar en Internet y nada más (net - red, libro - abreviatura de notebook).

Los netbooks pertenecen a una clase de portátiles denominados subportátiles, que son pequeños portátiles portátiles con un consumo energético ultrabajo. Estas computadoras portátiles son de bajo costo (de 200 a 600 USD), pesan alrededor de 1 kg y tienen una pantalla pequeña (de 7 a 10 pulgadas). Como sabe, las redes no requieren un alto rendimiento, por lo que no debe esperar un alto rendimiento de las netbooks.

La tecnología de procesador Intel Centrino Atom, antes denominada Menlow, incluye el primer procesador Intel Atom (antes conocido como Silverthorne) y el concentrador del controlador del sistema Intel ( Poulsbo). Estos componentes han sido desarrollados para el segmento MID desde el principio.

Todos los sistemas móviles se clasifican en términos de rendimiento por vatio de consumo de energía, lo que demuestra que esto siempre es una compensación entre el rendimiento y el consumo de energía. Bueno, como saben, los dispositivos que consumen mucha energía requieren fuentes de energía de gran tamaño. Por lo tanto, al reducir el consumo de energía, los desarrolladores reducen automáticamente el tamaño de los dispositivos.

Arquitectura Intel Atom

La nueva microarquitectura se basa en un proceso de fabricación de 45 nm que utiliza nuevos transistores de puerta de metal de alta k. Sorprendentemente, Atom es totalmente compatible con el conjunto de instrucciones Intel Core 2 Duo, admite Hyper-Threading y la extensión del conjunto de instrucciones multimedia SSE3. Incluso se admite la virtualización de Intel VT. Es cierto que no es necesario para tareas móviles, pero aparentemente los desarrolladores quieren usar estos procesadores como una ideología para el desarrollo de la arquitectura en todas las direcciones, creando una especie de proceso universal y luego modificándolo en una dirección u otra. Podemos decir que, teniendo en cuenta las capacidades inherentes, la microarquitectura Intel Atom es la base para los futuros procesadores.

La microarquitectura Intel Atom proporciona funciones revolucionarias de administración de energía, como Intel Deep Power Down (C6), tecnología Intel SpeedStep mejorada, Active Clock Gating, modo CMOS y Split I/O. Todas estas innovaciones le permiten optimizar el consumo de energía y la disipación de calor tanto en general como en los modos de espera, funcionamiento y carga máxima.

El procesador Intel Atom es el procesador Intel más pequeño hasta la fecha. ¡Es incluso más pequeño que los chips del conjunto de chips! Al mismo tiempo, es el procesador más rápido del mundo, consumiendo menos de 3 watts de electricidad. Un solo troquel de menos de 25 mm2 contiene más de 47 millones de transistores (mucho menos que los procesadores de escritorio).


La potencia térmica de los nuevos procesadores es de 0,65-2,4 W, el consumo medio de energía no excede 160-220 mW , y en estado de espera, estos dispositivos consumen solo 80-100 mW.

El consumo de energía del procesador Intel Atom en estado inactivo se definió como el consumo de energía en el estado Intel Deep Power Down (estado C6). La tecnología Intel Deep Power Down (C6) pone el procesador en un estado con un consumo de energía mínimo al deshabilitar el reloj del bus del sistema principal, el PLL = bucle de bloqueo de fase (FAPS, bucle de bloqueo de fase), cachés de primer y segundo nivel.

Desde el punto de vista de los circuitos de la placa base, el PLL controla la reducción dinámica de la frecuencia del bus del sistema y su ajuste automático. Si el sistema se ajusta de manera óptima para que la frecuencia del bus disminuya dinámicamente rápidamente cuando no hay carga, esto puede ahorrar más de la mitad de la energía suministrada para generar pulsos en el bus.

La memoria caché debe deshabilitarse por razones obvias: contiene la mayor parte de los transistores del procesador: al deshabilitarlos, ahorraremos una segunda gran parte de la fuente de energía.

Kit de componentes de la tecnología del procesador Intel Centrino Atom que incluye el concentrador del controlador del sistema Intel y el procesador Intel Atom a 800 MHz, 1,10, 1,33, 1,60 o 1,86 GHz , cuesta 45, 45, 65, 95 y 160 dólares estadounidenses respectivamente (al pedir desde 1000 piezas). Como podemos ver, tales soluciones no son costosas y le permiten crear sistemas dentro de 200-400 USD.

familia Intel SCH se ha desarrollado desde el principio como una solución de alto rendimiento y ahorro de energía para dispositivos de un solo chip altamente integrados. El controlador Intel SCH incluye gráficos integrados con decodificación de video acelerada por hardware compatible con los modos HD 720p y 1080i. Se admiten todas las interfaces de E/S portátiles y de escritorio estándar, incluidas PCI Express, SDIO y USB.
Intel ha presentado tres versiones SCH que admiten módulos de memoria DDR2 400/533MHz de 512 MB/1 GB, tanto definición estándar como vídeo de alta definición, tecnologías Intel High Definition Audio, DX9L y OpenGL.
A nivel de controlador, hay soporte para varios sistemas operativos.

Los dispositivos de Internet móvil basados ​​en Intel Atom serán producidos por Aigo, Asus, BenQ, Clarion, Fujitsu, Gigabyte, Hanbit, KJS, Lenovo, LG-E, NEC, Panasonic, Samsung, Sharp, Sophia Systems, Tabletkoisk, Toshiba, USI, WiBrain y Yuk Yung.
Como puede ver, la mayoría de estas empresas representan el segmento de dispositivos móviles, comunicadores, computadoras de mano y algunas, el segmento de subportátiles.

Aplicaciones integradas

Las soluciones integradas son soluciones industriales y de rama (principalmente controladores de automatización, sistemas médicos y militares, instrumentos de medición) que se caracterizan por su alta confiabilidad y bajo consumo de energía. Dichos sistemas son pequeños, de bajo perfil y enfriados pasivamente. Durante mucho tiempo convivieron en este segmento Intel Celeron M con el chipset i945GME Express y el menos "glotón" VIA C7. Ha llegado el momento de cambiar a estos apologistas de la constancia: el cambio en la arquitectura ha llegado al segmento de sistemas integrados.
Esto era de esperar: todas las tendencias apuntaban a reducir el tamaño del chip y cruzar el rendimiento de los chips de escritorio, la optimización desde el segmento de servidores y los chips móviles de bajo y ultrabajo consumo de energía. Y el resultado de la combinación fue Intel Atom.

Procesador Intel Atom y controlador Intel SCH Se decidió impulsar en el segmento de sistemas embebidos. En este segmento, la empresa ofrece dos modelos de procesadores: Atom Z530 con una frecuencia de 1,6 GHz y Z510 con una frecuencia de 1,1 GHz. Están diseñados para un ciclo de vida de 7 años. Naturalmente, Intel proporcionó a los desarrolladores todas las herramientas para introducir nuevas CPU en sistemas integrados.

La nueva arquitectura de 2 chips (conjunto de chips de un solo chip) reducirá el tamaño del dispositivo en más de un 80 % en comparación con la solución anterior de 3 chips (Celeron M ULV y 945GME Express).

Procesadores Atom en la línea de fondo

Por lo tanto, todos los chips Intel Atom se fabrican de acuerdo con la tecnología de proceso de 45 nm que utiliza puertas metálicas y dieléctricos Hi-k y se pueden dividir condicionalmente en CPU para netbooks y nettops y CPU para dispositivos móviles de Internet.
En parte, estos cristales heredaron mucho de la arquitectura Centrino 2, pero fueron optimizados y recortados en algunos lugares.

CPU para netbooks y nettops

Todos estos cristales son 1 núcleo excepto modelo 330 : tiene 2 núcleos y 2 cachés L2 de 512 K por núcleo (1 MB en total). Todos los demás chips tienen una memoria caché L2 de 512 KB.

Los procesadores con la letra Z en la marca tienen el consumo de energía más bajo: de 0,65 W (Z500) a 2,4 W (Z550). Modelos Z500, Z510, Z515 trabajar con una frecuencia de bus de 400 MHz (para reducir el consumo de energía).
Z520, Z530, Z540, Z550 consumen más energía, ya que tienen una frecuencia de bus de 533 MHz.

Todos estos modelos aparecieron en el 1er trimestre de 2009.

Anteriormente, solo había un modelo. N270. Está diseñado para disipación de calor (TDP) de 2,5 W (temperatura de hasta 90 grados, frente a los 85 del modelo Z530 con la misma frecuencia). Solo difiere en que el voltaje de suministro principal varía entre 0,9 V y 1,1625 V, mientras que para el Z530, de 0,8 V. Es por eso que el N270 consume 2,5 W, no 2,4 W. De hecho, el Z530 puede considerarse un modelo optimizado del N270.

El cristal N270 tiene unas dimensiones de 26 mm2 (22x22 mm), contiene 47 millones de transistores y está fabricado en un nuevo paquete PBGA437. Esto significa que no se puede instalar en los sistemas Centrino 2 existentes.

Todos los fabricantes de netbooks que presentaron sus soluciones en 2008 las basaron en el N270.

Los chips Intel Atom "más calientes" - modelos 230 y 330. De hecho, estos son los mismos procesadores. La diferencia radica en el hecho de que el modelo 330 contiene 2 núcleos idénticos y, en consecuencia, un caché que es 2 veces más grande en capacidad.
Bueno, como resultado, el TDP del 330 aumentó de 4 W a 8 W.
Por cierto, ¡solo estos cristales de todos los átomos son de 64 bits!

CPU para dispositivos móviles de Internet

De hecho, estos son los mismos procesadores con las mismas especificaciones, pero en una aplicación de circuitos ligeramente diferente.
En lugar de un conjunto de chips estándar, se supone que deben emparejarse con cristales de concentrador de controlador de sistema Intel UL11L, US15L, US15W.

CPU de escritorio

En principio, los procesadores Atom se pueden usar fácilmente para construir PC de oficina de bajo costo, que es lo que muchos fabricantes de equipos originales han aprovechado.

El uso de los procesadores Atom N270, 230 y 330 con el chipset i945GC Express está implícito.

En general, podemos resumir que Intel Atom es el procesador más móvil y de bajo consumo para netbooks y sistemas móviles del momento.