Краткое жизнеописание семейства Intel Atom. Intel Atom: тест новых экономичных процессоров

Прочие модели 12.07.2019

Процессоры Intel Atom построены на совершенной новой архитектуре, они отличаются низким энергопотреблением и подойдут как для мобильных интернет-устройств (MID), так и для недорогих ПК. Из преимуществ отметим поддержку x86, что позволяет запускать широкий набор доступных программ. В нашей статье мы сравним производительность платформы Atom 230 с конкурирующими решениями от AMD, Intel и Via.

Введение

Уже несколько месяцев на слуху находится новый процессор Intel, предназначенный для MID (Mobile Internet Devices, мобильные интернет-устройства) и призванный конкурировать с процессорами ARM. Изначально известные под названиями "Silverthorne" и "Diamondville", новые процессоры был названы "Atom". И сюрпризов у них немало.

Интересный выбор

Процессоры Atom удивительны хотя бы тем, что в них современные функции (EM64T, SSSE3 и т.д.) интегрированы в старую архитектуру. Atom - первый процессор x86 с очередным выполнением команд после Pentium. При разработке процессора Intel тщательно следила за энергопотреблением и стоимостью производства, пусть даже за счёт снижения производительности. Поэтому от Atom не стоит ожидать новых конкурентов Core 2 Duo. Но что предлагают процессоры Atom на самом деле? Давайте посмотрим.

Intel и снижение энергопотребления

Энергопотребление и интеграция процессора в портативное или встроенное устройство всегда вызывали проблемы у Intel, и это уже не первый раз, когда компания предлагает процессоры для данной сферы. Но Atom радикально отличается от предыдущих попыток тем, что основан на новой архитектуре, специально предназначенной для минимизации энергопотребления.

Краткая история

До Pentium M

Ещё во времена 80386 Intel предлагала версии с пониженным энергопотреблением, нацеленные на мобильную сферу. У 80386EX, например, некоторые функции чипсета были интегрированы в процессор, система потребляла существенно меньше энергии, чем стандартные 386. Затем появились версии 486, Pentium и Pentium II (Dixon, с 256 кбайт встроенного кэша) с пониженным энергопотреблением. Но, в любом случае, они использовали схожую, если не идентичную, архитектуру со своими настольными "собратьями". На практике процессоры работали эффективно, но различия между стандартной версией CPU и процессором для мобильных ПК были невелики.

Pentium M

Выпущенный в 2003 году, процессор Pentium M стал революцией в том плане, что использовал отличную от Pentium 4 архитектуру и потреблял существенно меньше энергии, вместе с тем обеспечивая высокую производительность. Да, процессор можно было назвать производной от Pentium III, с теми же недостатками, но последующие улучшения Pentium M, которые привели к процессорам Core 2, только увеличивали энергопотребление. Intel попыталась выпустить маломощные процессоры (A1x0, например), но они представляли собой варианты Pentium M со сниженными частотами.

Atom всё изменил

Процессор Atom построен на другой архитектуре, он изначально был разработан для минимизации энергопотребления, поэтому дизайн процессора полностью новый. Это не адаптация старой архитектуры. Сегодня Intel может предложить процессоры, которые потребляют очень мало энергии: high-end версии Atom потребляют меньше энергии, чем обычно медленные ULV-версии процессоров стандартных архитектур.

Atom Z500 и SCH (Poulsbo)

Первое поколение процессоров Atom, ранее известных как "Silverthorne", получило модельные номера Z5x0. Процессоры Atom Z500 нацелены на MID (знаменитые Mobile Internet Devices, мобильные интернет-устройства) и работают в паре с новым чипсетом Poulsbo SCH (System Controller Hub).

Конкурент процессорам ARM?

Поскольку ориентация объявлена на MID, то конкурент Intel очевиден - процессоры ARM. Это очень популярная архитектура (её использует подавляющее большинство телефонов, КПК и GPS-навигаторов), поддерживаемая процессорами многих производителей (ARM лицензирует набор инструкций), она даёт хорошую производительность при весьма низком энергопотреблении. В портативной сфере, за исключением некоторых редких устройств на архитектуре MIPS (карманная игровая приставка PSP, например), процессоры ARM составляют большинство. Intel, что интересно, тоже производила процессоры ARM для различных устройств (XScale, затем подразделение было продано Marvell), да и сегодня предлагает такие продукты, как, например, процессоры для RAID-контроллеров (тот же IOP333). На практике переход с архитектуры ARM на x86 проблем не составляет - Linux поддерживает обе, как и Windows CE (используется во многих GPS-навигаторах) и Windows Mobile (по крайней мере, старые версии). Кроме того, на x86 могут работать самые последние версии Windows, да и архитектура выигрывает от более широкой программной (и технической) поддержки по сравнению с процессорами ARM.

Процессоры Z500

Перед тем, как мы перейдём к анализу архитектуры Atom, давайте взглянем на линейку Z500. Эти процессоры крохотные, размер упаковки составляет всего 13 x 14 мм. Процессоры состоят, примерно, из 47 млн. транзисторов (более, чем в оригинальном Pentium 4), снабжены 56 кбайт кэша L1 (24 кбайт для данных и 32 кбайт для инструкций), а также 512-кбайт кэшем L2. Процессоры работают на стандартной шине Intel, которая знакома нам ещё по процессорам Pentium 4. Частота шины составляет 400 МГц (QDR) или 533 МГц (QDR). Есть также поддержка инструкций SIMD, от MMX до SSSE3, EIST и Hyper-Threading (вернулся!). Обратите внимание, что последняя функция доступна только на некоторых моделях (с 533-МГц (QDR) шиной).

Poulsbo, чипсет для Atom

Чип SCH (System Controller Hub) является "одночиповым чипсетом", то есть сочетает на одном кристалле северный и южный мосты. Чипсет предназначен для процессоров Atom, причём, только он совместим с такими новыми функциями, как использование шины в режиме CMOS (мы поговорим об этом чуть позже). SCH функционально насыщенный - он содержит встроенное графическое ядро GMA (на основе архитектуры PowerVR), звук HD Audio (упрощённый, с поддержкой всего двух каналов), контроллер PATA (Ultra DMA 5, 100 Мбайт/с), а также поддерживает две линии PCI Express (для карты Wi-Fi, например). Есть три контроллера SDIO/MMC и поддержка восьми портов USB с возможностью использовать один в клиентском режиме. Выбор интерфейса PATA вполне логичен: контроллеры флэш-карт памяти обычно используют этот формат, например, Compact Flash. Три контроллера SD могут показаться странным выбором, но некоторая память использует именно такой интерфейс (OneNAND, например). Контроллер DDR2 в чипе SCH поддерживает память с напряжением 1,5 В вместо 1,8 В по спецификациям JEDEC. Эта небольшая деталь тоже помогает снизить энергопотребление.

Графический контроллер Poulsbo

Для графики мы получили новый контроллер GMA 500. Он использует унифицированную архитектуру и поддерживает шейдеры 3.0+. Что интересно, графический контроллер обладает аппаратной поддержкой для декодирования форматов H.264, MPEG2, MPEG4, VC1 и WMV9. Частота GMA 500 составляет 200 или 100 МГц, в зависимости от версии чипсета, поддерживается и DirectX 10 (вряд ли это важно, но упомянуть стоит), хотя драйверы поддерживают только DirectX 9. Обратите внимание, что графическое ядро происхождения не Intel. В отличие от других GMA, оно построено на технологии PowerVR.

Интересный TDP

У процессоров Atom Z500 тепловой пакет (TDP) меняется от 0,85 Вт (для 800-МГц версии без Hyper-Threading) до 2,64 Вт (для 1,86-ГГц модели с поддержкой "Hyper-Threading"). SCH потребляет примерно 2,3 Вт в самой совершенной версии, что даёт для связки SCH + CPU меньше 5 Вт. Если сравнивать с существующими решениями, прогресс очевиден: Via Nano, например, заявлен на 25 Вт для 1,8-ГГц версии, а Celeron-M ULV - 5 Вт на 900 МГц.

Atom N200 и i945

Для Atom, нацеленных на стандартные компьютеры, Intel предлагает другую линейку (Diamondville). Процессоры Atom линеек N200 и 200 как раз нацелены на стандартные компьютеры, но больше, конечно, на дешёвые портативные ПК, такие, как Eee PC и конкурирующие решения.

Процессоры Atom N200 аналогичны Atom Z500, единственным отличием является поддержка 64-битных расширений EMT64, которая присутствует в N200 и 200, а также отсутствие поддержки EIST. Таким образом, процессоры Atom 200 не могут изменять частоту "на лету". Цены весьма привлекательные: Atom N270, с частотой 1,6 ГГц (шина 533 МГц) и 2-Вт TDP стоит всего $44. А версия 230, с 4-Вт TDP, обойдётся всего в $29 (на той же частоте).

Чипсет-ветеран: i945

Основная проблема процессора Atom N200 связана с чипсетом: Intel предлагает только варианты i945. Этот чипсет, мало того что устарел (он выпущен в 2005 году), отличается крупным недостатком: он потребляет немало энергии (22 Вт в версии GC). Чипсет i945 поддерживает современные технологии: SATA (2), PCI-Express (1 линия через ICH7), HD Audio и т.д. Вполне понятно, что он работает с памятью DDR2 (два канала) и использует встроенное графическое ядро GMA 950. Как вы можете догадаться, использовать старый чипсет (от платформы Napa) с TDP, который в 10 раз превышает тепловой пакет процессора, идея не лучшая. Но ничего более интересного пока не предложено. Портативные ПК используют чипсет i945GSE, который потребляет всего 5,5 Вт (4 Вт северный мост и 1,5 Вт южный мост). Понятно, что его производительность далеко не такая же - особенно в 3D-графике, поскольку Intel снизила частоту GMA (с 400 до 133 МГц).

GMA 950

Теперь позвольте сказать пару слов по поводу GMA 950, интегрированного графического ядра в чипсете Intel i945. Оно обладает поддержкой DirectX 9 и способно работать с интерфейсом Aero, а также широко распространено в ноутбуках с процессором Core Duo. Производительность слабая, аппаратной поддержки декодирования HD-форматов нет. Более того, графическое ядро очень чувствительно к пропускной способности памяти, а драйверы не оптимизированы. Наконец, Intel использует для графического ядра несколько частот - от 400 МГц для версии i945G (настольные ПК), до 250 МГц для ноутбуков и 166 МГц для ультрапортативных моделей (с пропорциональной потерей производительности). Версия, используемая процессорами Atom (i945GSE), ограничена 133 МГц, хотя у чипсета i945GC графическое ядро работает на 400 МГц.

Архитектура Atom: очередное исполнение и "Hyper-Threading"

Процессоры Atom используют новую архитектуру, хотя и со старыми технологиями. Это первый процессор x86 от Intel с очередным (вместо внеочередного, out of order execution) выполнением команд со времён Pentium, который появился ещё в 1993 году. Все другие процессоры Intel, начиная с P6, используют внеочередное выполнение.

Очередное выполнение

Чтобы не вдаваться в детали, представьте процессор как устройство, которое получает инструкции друг за другом и размещает их на конвейере. В очередной архитектуре инструкции выполняются в том порядке, в котором они поступили. А во внеочередной архитектуре порядок инструкций, выдаваемых на конвейер, можно менять, чтобы они выполнялись максимально эффективно. Преимущество внеочередной архитектуры в том, что можно снизить число ожиданий. Например, если у вас есть инструкция простого вычисления, инструкция обращения к памяти и ещё одна инструкция простого вычисления, то в очередной архитектуре они будут выполнены друг за другом, а во внеочередной архитектуре процессор может выполнить два расчёта параллельно с длительным доступом к памяти, что экономит время. Но весьма удивительно то, что обычно очередная архитектура отличается коротким конвейером, а у Atom она насчитывает 16 ступеней, что в ряде случаев приводит к недостаткам.

"Hyper-Threading"

Технология "Hyper-Threading" появилась ещё с процессором Pentium 4. Она позволяет выполнять два потока одновременно, оптимизируя загрузку конвейера. Конечно, это не так эффективно, как два физических ядра, но технология заставляет ОС считать, что процессор может обрабатывать два потока одновременно, и это может повысить производительность компьютера. На процессоре Atom с длинным конвейером и старой очередной архитектурой "Hyper-Threading" работает весьма эффективно, технология позволяет существенно повысить производительность без ощутимого влияния на TDP. Intel заявляет о повышении энергопотребления всего на 10%.

Вычислительное ядро

Во всём остальном Atom оснащён двумя ALU (блоки выполнения целочисленных вычислений) и двумя FPU (блоки выполнения вычислений с числами с плавающей запятой). Первый блок ALU выполняет операции сдвига, а второй - переходов. Все операции умножения и сложения, даже с целыми числами, выполняются на блоках FPU. Первый блок FPU очень простой и ограничен операциями сложения, а второй отвечает за операции SIMD и умножения/деления. Для 128-битных расчётов первая ветка используется в паре со второй (обе ветки 64-битные).

Intel оптимизировала базовые инструкции

Если вы посмотрите на число тактов, которые требуются для выполнения инструкции, то обнаружите кое-что интересное. Некоторые инструкции быстрые, другие - (очень) медленные. Инструкции "mov" или "add", например, выполняются за один такт, как и на Core 2 Duo, а инструкции умножения (imul) занимают пять тактов в отличие от всего трёх у микроархитектуры Core. Что ещё хуже, 32-битное деление с плавающей запятой, например, занимает 31 такт по сравнению со всего 17 (или почти половиной) у Core 2 Duo. На практике - и Intel это подтверждает - Atom оптимизирован для быстрого выполнения основных инструкций, то есть процессор резко снижает производительность на сложных инструкциях. Это можно проверить, просто запустив Everest (для примера), у которого есть инструмент для измерения времени выполнения инструкций.

Кэш и FSB

Intel выбрала весьма необычную организацию Atom, но без ущерба производительности, что немаловажно для процессора с очередной архитектурой.

24 + 32 кбайт: асимметричный кэш

Кэш первого уровня Atom составляет 56 кбайт: 24 кбайт для данных и 32 кбайт для инструкций. Подобная асимметрия, весьма удивительная для Intel, является следствием структуры кэша. Intel использует восемь транзисторов для хранения одного бита в отличие от шести транзисторов в стандартном кэше. Данная технология позволяет снизить напряжение, прилагаемое к кэшу для сохранения информации. Похоже, подобный переход на ячейки с восемью транзисторами был сделан в самом конце, когда дизайн процессора уже был близок к завершению, поэтому для того, чтобы уместить кэш в прежние границы, его размер был уменьшен - это и объясняет 24 кбайт для данных.

Кэш L2 512 кбайт, уменьшаемый

Ёмкость кэша L2 составляет 512 кбайт, он работает на той же частоте, что и процессор. Кэш 8-way классический и довольно близок по производительности к тому, что использовался в Core 2 Duo (его задержка составляет 16 тактов по сравнению с 14 у Core 2). Одна из новых функций заключается в том, что части кэша могут автоматически отключаться, если программе не требуется много кэш-памяти. На практике кэш переходит из режима 8-way в 2-way, то есть с доступного объёма 512 до 128 кбайт. Подобная техника позволяет сэкономить ещё несколько драгоценных милливатт.

FSB: два режима работы

Процессор Atom использует ту же шину FSB, что и другие процессоры Intel со времён Pentium 4. Она работает в режиме с учетверённой передачей данных (Quad Pumped, QDR) и сигнальной технологией GTL. Интересно: Atom использует другую сигнальную технологию - режим CMOS. GTL работает эффективно (шина может достигать частоты 1 600 МГц QDR), но потребляет немало энергии, а CMOS позволяет снизить напряжение шины. Технически GTL использует резисторы для улучшения качества сигнала, но они вряд ли так необходимы, за исключением высоких частот. С процессором Atom и шиной, ограниченной 533 МГц (QDR), можно перейти в режим CMOS - резисторы будут отключены, а напряжение шины снизится в два раза. На данный момент только чипсет SCH поддерживает режим CMOS у FSB.

Энергопотребление: тесты и теория

Энергопотребление для данной платформы Intel критически важно, поэтому было сделано много шагов в сторону его снижения. Кроме чипсета, который потребляет много энергии по сравнению с процессором, сам Atom обзавёлся многими интересными функциями.

Шина и кэш

Как мы уже говорили, Intel немало поработала над шиной и кэшем. Был разработан другой режим для шины (CMOS), а кэш может автоматически отключать свои участки в зависимости от нагрузки. Подобные функции позволяют снизить энергопотребление, как и очередная архитектура и ячейки 8T SRAM кэша L1.

Состояние "C6"

Помимо снижения напряжения процессора до 1,05 В, у Atom появился новый режим ожидания "C6". Напомним, что режимы "C" (от 0 до 6) являются состояниями с низким энергопотреблением, и чем больше цифра, тем меньше энергии потребляет CPU. В режиме "C6" весь процессор практически полностью выключен. Остаётся активной только кэш-память объёмом несколько килобайт (10,5), чтобы сохранять состояние регистров. В данном режиме кэш L2 опустошается и отключается, напряжение питания падает всего до 0,3 В, и только небольшая часть процессора остаётся активной, чтобы обеспечить пробуждение. Процессор переходит в режиме "C6" примерно за 100 микросекунд, то есть быстро. На практике, как заявляет Intel, режим "C6" активен на протяжении 90% всего времени, что снижает общее энергопотребление (вполне понятно, что если вы запустите программу, которая нагружает процессор, или даже будете смотреть видеоролик на Flash, то процессор в этот режим не перейдёт).

Следует отметить, что оба чипсета Intel, которые можно использовать с процессорами Atom N200, потребляют немало энергии: Atom 230 использует i945GC, который потребляет 22 Вт (4 Вт для CPU), а Atom N270 поставляется с i945GSE, который "сжигает" 5,5 Вт (2,4 Вт для CPU).

На практике

Так ли мало потребляет процессор Atom на практике? Что касается процессора, то да. Что касается платформы, нацеленной на дешёвые настольные компьютеры (NetTop), то ответ тоже положительный, но... Почему "но"? Потому что чипсет потребляет немало энергии, а для процессора заявлен TDP 4 Вт или 2,4 Вт у мобильной версии. Наша тестовая материнская плата потребляла 59 Вт в режиме ожидания, мы получили 62 Вт при максимальной нагрузке (с процессором, 1-Гбайт памятью DDR2 и 3,5" жёстким диском). Вполне понятно, что приведённые числа относятся к полной платформе (без монитора), а не к одной материнской плате, а также включают и потери на блоке питания (у нашей модели КПД составлял примерно 80%). Энергопотребление можно назвать и маленьким, и большим - немного для настольного компьютера, но немало по абсолютным значениям. Мы должны упомянуть, что недавно протестированная материнская плата с 1,5-ГГц процессором Via C7 с той же конфигурацией потребляла меньше энергии: 49 Вт в режиме бездействия и 59 Вт под нагрузкой.

Тесты 1: Atom против Pentium E и Sempron

Для наших тестов мы взяли материнскую плату Mini-ITX от Gigabyte, оснащённую процессором Atom 230 и чипсетом i945GC. На плате есть один слот DIMM (DDR2) и один слот PCI - то есть современную видеокарту вы не получите. Что интересно, чипсет, который, напомним, потребляет 22 Вт, охлаждается активно, а для процессора достаточно простого алюминиевого радиатора.

Поскольку данная материнская плата предназначена для компьютеров начального уровня, мы взяли для сравнения два решения: Pentium E2160 (1,8 ГГц), двуядерный процессор начального уровня на основе микроархитектуры Core, а также Sempron 3400+ (в данном случае Socket 754). Два процессора во время наших тестов были выставлены на такую же тактовую частоту, что и Atom (1,6 ГГц). Для Pentium E2160 была взята материнская плата GA-GM945-S2. Она имеет то преимущество, что построена на том же (почти) чипсете, что и материнская плата Atom, - i945G. Для Sempron мы взяли материнскую плату на nForce4.

Три материнские платы тестировались на одинаковой ОС - Windows XP Service Pack 2 со всеми обновлёнными драйверами. Мы использовали память DDR2-667 (1 Гбайт) на платформе Intel, а также 1-Гбайт DDR400 DIMM на платформе Sempron. Наконец, в качестве тестового мы взяли 74-Гбайт жёсткий диск Western Digital Raptor.

Результаты тестов

Мы решили сравнить три платформы на равных частотах, проведя несколько реальных и синтетических тестов.

В Cinebench R10 процессор Sempron расположился между Atom и Pentium E, а комбинация Atom с технологией "Hyper-Threading" доказала свою эффективность (с "Hyper-Threading" производительность увеличивается в 1,53 раза). Обратите внимание, что прирост на Pentium E, оснащённым двумя физическими ядрами, не особо выше: 1,86 раза.

В Sandra, синтетическом тесте, разница между тремя процессорами впечатляет. Pentium E оказался ощутимо быстрее. Обратите внимание, что разница между Atom и Sempron может показаться невелика, но тесты многопоточные, и у Sempron только одно ядро, в то время как у Pentium E два ядра, а Atom поддерживает "Hyper-Threading", что даёт существенный прирост.

В тестах 3DMark 06 и PCMark 06 CPU процессор Pentium E вполне уверенно лидирует, а Sempron, как обычно, располагается по производительности между Atom и Pentium E.

В этом тесте, который так любят оверклокеры, хотя его код старый и не оптимизированный, процессор Atom намного уступает конкурентам.

Наконец, мы провели тест, который состоит из сжатия в WinRAR файлов объёмом около 1 Гбайт. Поскольку Sempron использует другую подсистему памяти (DDR) и дискретную видеокарту, мы его в этот тест не включили. На практике разница между платформами оказалась меньше, чем в синтетическим тестах, но Pentium E всё равно примерно в два раза быстрее.

Тесты 2: Atom против C7-M и Celeron

Мы решили сравнить нашу платформу Atom с двумя другими системами, способными конкурировать с тестовой платформой Mini-ITX. Первая система - материнская плата Via PC3500G с процессором C7; вторая - процессор начального уровня, часто встречающийся в ультрапортативных компьютерах, - Celeron-M (Dothan).

Сравнение с C7

Материнская плата Via PC3500G имеет форм-фактор micro-ATX, она содержит чипсет CN896 в паре с процессором C7 на 1,5 ГГц. Для нашего теста мы опустили частоту Atom до такого же уровня, что и у C7 (12 x 125 МГц, или 1,5 ГГц). Память, жёсткий диск и ОС были одинаковыми.

В Cinebench R10, как можно заметить, процессор Atom был быстрее C7, но ненамного - по крайней мере, с одним потоком. С другой стороны, поддержка "Hyper-Threading" у Atom привела к существенному отрыву.

В PCMark 05 можно видеть, что платформа Atom, даже на идентичной частоте, оказалась быстрее платформы C7. На то есть несколько причин. PCMark 05 - многопоточный тест, как и многие современные программы, поэтому Atom с "Hyper-Threading" имеет преимущество. Кроме того, чипсет Intel существенно быстрее (или не такой медленный, если быть точнее), чем Via.

Наконец, мы измерили энергопотребление обеих платформ. Сюрприз: благодаря экономичному чипсету платформа Via потребляла меньше энергии, чем платформа Intel. В режиме бездействия система на PC3500G потребляла 49 Вт, а GA-GC230D требовалось 59 Вт. Однако при повышении нагрузки Atom стал потреблять всего на 3 Вт больше, а платформа Via увеличила энергопотребление на 10 Вт, оставаясь, впрочем, всё ещё ниже уровня Intel. Все измерения проводились от электрической розетки, то есть на результат влияли потери на блоке питания (КПД 80%).

Сравнение с Celeron M

Для сравнении с Celeron M мы взяли ноутбук с данным процессором на ядре Dothan. Мы не стали проводить тесты PCMark, поскольку "железо" двух конфигураций сильно различается, и результаты сравнивать некорректно. Как и в случае с C7, мы снизили частоту Atom до уровня Celeron M (в данном случае 1,3 ГГц).

В таком синтетическом тесте, как Cinebench R10, можно видеть, что Celeron примерно в два раза быстрее на идентичных частотах. В любом случае, технология "Hyper-Threading" добавила Atom несколько баллов.

Как показывают тесты, Atom находится между C7 и Celeron M при идентичных частотах. Учитывая, что оба процессора используются в дешёвых ПК (Netbook), C7 с частотами, близкими к Atom, а Celeron M на меньших частотах, можно утверждать, что производительность компьютеров на Atom будет более или менее идентична современным системам. С другой стороны, у современных ноутбуков Celeron M работает на высоких частотах 1,6 ГГц и 1,86 ГГц, поэтому и превосходство над Atom будет ощутимо.

Разгон и 3D

Наконец, мы провели тесты в двух областях, которые вряд ли будут актуальны для платформы Atom, но для нас и читателей они весьма интересны.

Поскольку на нашей материнской плате не было слотов PCI Express или AGP (а видеокарты PCI найти всё сложнее), мы ограничили тесты GMA 950. Для сравнения мы взяли материнскую плату Gigabyte, основанную на тому же чипсете с процессором Pentium E 2160 на частоте 1,6 ГГц, равной Atom. Оба компьютера используют одинаковое интегрированное графическое ядро GMA 950 на 400 МГц, а процессоры работают на одинаковой частоте 1,6 ГГц. Оба компьютера оснащены одним DIMM DDR2-667.

Как можно видеть, производительность 3DMark 06 в разрешении 640 x 480 без фильтров очень низкая. Кроме того, Pentium E оказался существенно быстрее Atom.

Но следует помнить, что в портативных ПК Atom будет использоваться в паре с чипсетом i945GSE, а GMA 950 в данном варианте будет работать всего на 133 МГц.

Разгон Atom

Материнская плата Gigabyte Mini-ITX предоставляет немного опций для разгона: можно изменять только частоту FSB, зато от 100 до 700 МГц. На нашей модели CPU множитель заблокирован на 12, а частота FSB составляет 133 МГц. Мы смогли достичь стабильной работы на 1,8 ГГц (12 x 150) без подъёма напряжения, а также и на 1,86 ГГц (шина 153 МГц), подняв напряжение FSB в BIOS материнской платы (+0,3 В для шины). Производительность увеличивалась линейно, как и энергопотребление: с 62 до 65 Вт для 1,6 и 1,8 ГГц, соответственно. А после разгона Atom до 1,86 ГГц энергопотребление платформы составило 67 Вт. Разницу можно объяснить подъёмом напряжения шины. Следует помнить, что энергопотребление увеличивается не только из-за CPU, но и из-за разгона чипсета.

Почему нет теста HD?

Почему мы не проводили тесты воспроизведения HD-видео? Первая причина в том, что процессоры Atom для этого не предназначены. Intel нацеливает их на дешёвые компьютеры NetTop, предназначенные для просмотра Интернета, а не для воспроизведения дисков Blu-ray. Впрочем, ради интереса мы попытались посмотреть HD-DVD, но плеер Power DVD отказался запускаться без современной видеокарты, способной взять на себя часть декодирования видео. Мы попробовали воспроизвести ролики HD, скачанные из Интернета, но и здесь нас ждали разочарования. На результат влиял тип используемого плеера, а качество видео не соответствовало коммерческим HD-дискам. Декомпрессия потока DivX 720p в несколько мегабит/с - это одно, а видео в формате H.264 с потоком 36 мегабит/с - это другое.

Заключение

Каково будет наше заключение по поводу платформы Atom? Впечатление смешанное. Сам процессор можно признать успешным - он недорогой, потребляет очень мало энергии, и хотя его производительность невысока, её вполне достаточно для целевого рынка (недорогие ПК, предназначенные, в первую очередь, для работы в Интернете). Кроме того, поддержка "Hyper-Threading" приятно радует. Но чипсет в паре с процессором разочаровывает. Intel предлагает только два варианта, и их можно критиковать. SCH Poulsbo кажется эффективным, но его вряд ли имеет смысл устанавливать в стандартные ПК из-за ориентации на MID (нет порта SATA, например), а чипсеты i945GC и i945GSE подходят для ПК, но у них тоже есть недостатки - малый набор функций, очень низкая производительность интегрированного графического ядра в 3D (а всё больше приложений его используют), да и чипсет потребляет ощутимо больше энергии, чем сам процессор.

Чувство такое, что Atom является пробной попыткой - он успешен с одной точки зрения и провальный с другой. Встанут ли компьютерные производители и обычные потребители на сторону Atom? Вне сомнения, и по двум причинам: цены и маркетинг. Платформа позволит собирать компьютеры по очень низким ценам, да и Atom уже стал заметной торговой маркой. Мнение рядового покупателя о возможной конфигурации может быть следующим.

"Eee PC 900 за $450 (хорошо) с процессором Celeron (плохо) на частоте 900 МГц (плохо)".

Или таким.

"Eee PC 901 за $450 (хорошо) с процессором Atom (хорошо) на частоте 1,6 ГГц (хорошо)".

Другими словами, процессоры Atom приглянутся публике больше, даже если практическая разница будет невелика.

Платформа получилась действительно парадоксальной: успешный процессор (пусть даже производительность по абсолютным значениям невелика) и просто недостойный его чипсет. В целом, разница между старыми платформами невелика, поэтому будем надеяться, что Intel предложит новые чипсеты, лучше ориентированные на будущее.

Преимущества.

Цена $29 за Atom 230;
низкое энергопотребление процессора;
"Hyper-Threading" показывает себя с лучшей стороны.

Недостатки.

Слабая общая производительность;
неудачный чипсет;
очень низкая 3D-производительность;
несбалансированная платформа.

В 80ые годы, когда появились первые ноутбуки, они мало отличались от персональных компьютеров - это был большой ящик со встроенной клавиатурой, материнской платой, экраном и ручкой для переноски, даже аккумулятор был не всегда. И это было понятно - не было смысла разрабатывать специальные процессоры для ноутбуков, так как существующие на рынке решения не требовали даже 1 ватта. К концу 90ых процессоры уже требовали как минимум радиаторов для охлаждения, ну а к началу нулевых Intel поняли, что нужно выпускать отдельные процессоры для ноутбуков со сниженным потреблением энергии - так появилась линейка Intel Pentium M: такие процессоры имели теплопакет в 20-25 Ватт, что вполне подходило для их установки в ноутбуки. По сути эти процессоры являются сильно переработанными Intel Pentium III с меньшими частотами:

Однако еще через пару лет, когда Microsoft представила Windows XP Tablet Edition, встал вопрос о еще большем снижении тепловыделения - так родилась линейка Intel Celeron ULV (пра-прадедушка всех современных Intel Core i ULV): эти процессоры представляли еще более урезанные Pentium M - если последние работали на частотах в 1.5-2 ГГц, то частоты Celeron зачастую были меньше гигагерца! В принципе, этого хватало для запуска XP (она требовала процессор с частотой хотя бы 233 МГц), но система работала достаточно задумчиво.

В 2007 году Intel представили «папу» Intel Atom - процессоры A100 и A110, которые представляли собой урезанные одноядерные 90 нм Pentium M с частотами около 600-800 МГц. Пожалуй единственным их плюсом было то, что их тепловыделение не превышало 3 Вт, то есть они могли охлаждаться пассивно. Однако производительность так же была пассивной - даже хуже, чем у Celeron M, поэтому такие процессоры на рынке популярности не сыскали. Intel поняли, что, во-первых, пора переводить процессоры на новый техпроцесс, а во-вторых делать решения с пассивной системой охлаждения еще ох как рано - и в 2008 они представили Intel Atom.

Intel Atom Bonnel

Первое поколение Intel Atom представляло из себя ядро Pentium M на 45 нм техпроцессе с интегрированной графикой от PowerVR, кэшем L2 до 1 Мб и контроллером памяти DDR2. Пожалуй, самым популярным процессором, который стоял в большинстве нетбуков того времени, был Atom N450. Это был одноядерный двухпоточный процессор с частотой около 1.5 ГГц, интегрированная видеокарта называлась Intel GMA 3150, а комплектовался он 1-2 Гб ОЗУ. Его тепловыделение не превышало 6.5 Вт, так что для охлаждения требовался небольшой кулер.

Производительность такого процессора была, конечно, невысокой - в 3Dmark 06 процессор набирал всего 500 очков, а видеокарта 150. К примеру, процессор в оригинальном Macbook Air 2008 года, Intel Core 2 Duo T7500, набирал 1900 очков, а его видеокарта, GMA X3100, 430 очков. В итоге на нетбуке с таким процессором можно было открывать документы, сидеть в интернете, но не более того - тормозило даже 720p c YouTube, а про игры вообще можно было забыть. Но тем не менее нетбуки с такими процессорами пользовались огромной популярностью - во-первых они были очень компактными и легкими (10-11", 1-1.2 кг), во-вторых дешевыми - в основном не дороже 200-300 долларов, и в-третьих долгоживущими - 6 часов при смешанной нагрузке достигались легко, что было редкостью в 2010ом. В итоге такие устройства массово раскупали студенты и школьники, ибо это был идеальный вариант печатной машинки с возможностью выхода в интернет.

Intel Atom Saltwell

Время шло, уже стали появляться процессоры на 32 нм техпроцессе, и Intel разумеется решила обновить линейку Atom. Самая основная проблема была не сколько в слабой видеокарте, где поддежка DX 9 была прикручена на скорую руку, а в процессоре, который категорически отказывался нормально тянуть новую Windows 8, да и отсутствие возможности просмотра хотя бы 720р в 2012 году уже выглядело нелепо.

Поэтому Intel подтянулись и выпустили линейку Atom Z2xxx - чаще всего в планшеты и нетбуки на Windows ставился Z2760, его и рассмотрим. Это двухядерный четырехпоточный процессор с частотой около 1.8 Ггц, построенный по 32 нм техпроцессу, с все той же графикой от PowerVR (правда несколько доработанной), 1 Мб L2 и поддержкой до 2 Гб LPDDR2 памяти. По процессорной производительности это был уже совсем другой уровень - в 3Dmark 06 он набирал уже 1000 очков, а видеокарта - порядка 350. Заодно был снижен теплопакет всего до 2 ватт, то есть процессор отлично охлаждался пассивно. Его производительности уже хватало для достаточно быстрой работы системы, а несколько доработанная графика (они теперь имела 6 вычислительных блоков вместо 2 в первом поколении Atom) уже позволяла худо-бедно, но даже делать простейшую обработку фото в Photoshop. Ну и разумеется никаких проблем с воспроизведением 720р и даже некоторых форматов 1080р не было. Однако за два года, с 2010 до 2012, запросы пользователей выросли ощутимо, и Z2760, который умел нормально тянуть только 768р разрешение, несколько блекнул в сравнении с iPad 4, который наура тянул 2048х1536, так что Intel было куда расти.

Intel Atom Silvermont

В 2013 году Intel наконец-то полностью разобралась с 22 нм техпроцессом, выпустив до сих пор актуальный Haswell, и наконец-то обратила внимание на Atom: Z2760 работал, конечно, сносно, но не более того, и ему нужна была замена. И Intel выпустила третье поколение Atom на 22 нм техпроцессе, Bay Trail.

Надо сказать, Intel сделала просто отличные процессоры: во-первых они смогли «запихнуть» 4 ядра в теплопакет в 2-3 Вт, во-вторых процессоры научились работать с DDR3, и в-третьих теперь они комплектуются полноценной Intel HD Graphics поколения Ivy Bridge, так что теперь есть поддержка DX11, SSE 4 и прочих современных инструкций, что позволяло на такой графике в теории запускать практически любую современную игру. Итоговая производительность процессора в 3Dmark 06 была аж 1800 очков - уровень Intel Core i ULV 2ого поколения, что было просто отличным результатом - Windows запускалась и работала быстро, и при наличии 4 Гб ОЗУ не было никаких проблем с многозадачностью. Планшеты на таком железе без труда переваривали не только 1080р, но и 1440р видео. Результат видеокарты был не хуже - 1900 очков: да, полноценная HD 4000 набирает в 3Dmark 06 около 4000 очков, но там 16 вычислительных блоков с частотой около 1000 МГц, а тут всего 4, с частотой около 600 МГц. Тем не менее, на такой графике сносно шла Civilization 5 - в сравнении с мобильной урезанной Цивилизацией это был прорыв. Это же касается и других игр - аналогов того же Dirt 3 под мобильные ОС до сих пор нет, а ведь она на минимальных настройках бодро бегала на этих Atom.

Intel Atom Cherry Trail

После выпуска третьего поколения Intel расслабились, и это понятно - Bay Trail отлично справлялся с планшетными задачами, запас на будущее был. Единственное, что было не очень хорошо, так это графика - процессор мог вытянуть и более мощное решение. И в итоге только на графике Intel и сконцентрировались, выпустив в 2015 году процессоры линейки Z8xxx (логично было бы назвать их Z4xxx, но у Intel своя логика).

Возьмем, пожалуй, самого популярного представителя новой линейки - Z8300. Этот процессор построен на 14 нм техпроцессе, имеет все те же 4 ядра с частотами около 2 ГГц, однако сильно лучшую видеокарту - теперь она, во-первых, базируется на интегрированной графике нового на тот момент поколения Broadwell, а во-вторых имеет или 12 (как в этом процессоре), или 16 (как в Z8700) вычислительных блоков с частотой около 500 МГц. Казалось бы - прирост графики должен быть 3-4 кратный, однако на деле все уперлось в теплопакет: если Bay Trail 2-3 Вт в принципе хватало, то тут для полноценной работы графики требовалось минимум в 2-3 раза больше. Поэтому в итоге видеокарта стала лишь на 30-50% мощнее, процессор же вообще остался на том же уровне. Так что особого смысла менять планшеты с Z3740 на Z8300 нет - система будет работать так же, программы будет запускаться то же самое время. Единственный прирост наблюдается в играх, но в общем-то если игра не шла на Bay Trail, то и на Cherry она скорее всего будет неиграбельной.

Дальнейшее развитие линейки Intel Atom

На данный момент линейка Intel Atom, как и Core i, является полностью отлаженной, и Intel будет ее обновлять в стиле «+5-10% за поколение» - и, в принципе, большего и не требуется: никто не рассматривает планшеты с Atom как высокопроизводительные устройства, а со своими прямыми обязанностями они справляются неплохо. Для тех, кому нужно не только сидеть в интернете и смотреть фильмы, есть линейка Core M, которая в полтора раза мощнее по процессору и в 3-4 по графике. Ну а тем, кому нужен портативный hi-end, имеет смысла смотреть на линейку процессоров Core i ULV, возможностей которых хватает для большинства пользовательских задач.

Введение

Интересный выбор

Pentium M

Нажмите на картинку для увеличения.

Atom всё изменил

Нажмите на картинку для увеличения.

Atom Z500 и SCH (Poulsbo)

Интересный TDP

Atom N200 и i945

Для Atom, нацеленных на стандартные компьютеры, Intel предлагает другую линейку (Diamondville). Процессоры Atom линеек N200 и 200 как раз нацелены на стандартные компьютеры, но больше, конечно, на дешёвые портативные ПК, такие, как Eee PC и конкурирующие решения .

Нажмите на картинку для увеличения.

Чипсет-ветеран: i945

Нажмите на картинку для увеличения.

Архитектура Atom: очередное исполнение и "Hyper-Threading"

"Hyper-Threading"

Кэш и FSB

24 + 32 кбайт: асимметричный кэш

Нажмите на картинку для увеличения.

Кэш L2 512 кбайт, уменьшаемый

Нажмите на картинку для увеличения.

FSB: два режима работы

Энергопотребление: тесты и теория

Шина и кэш

Состояние "C6"

На практике

Тесты 1: Atom против Pentium E и Sempron

Нажмите на картинку для увеличения.

Мы решили сравнить три платформы на равных частотах, проведя несколько реальных и синтетических тестов.

Тесты 2: Atom против C7-M и Celeron

Разгон и 3D

Почему нет теста HD?

Заключение

Нажмите на картинку для увеличения.

"Eee PC 900 за $450 (хорошо) с процессором Celeron (плохо) на частоте 900 МГц (плохо)".

Или таким.

"Eee PC 901 за $450 (хорошо) с процессором Atom (хорошо) на частоте 1,6 ГГц (хорошо)".

Другими словами, процессоры Atom приглянутся публике больше, даже если практическая разница будет невелика.

Преимущества .

Цена $29 за Atom 230;
низкое энергопотребление процессора;
"Hyper-Threading" показывает себя с лучшей стороны.

Недостатки .

Слабая общая производительность;
неудачный чипсет;
очень низкая 3D-производительность;
несбалансированная платформа.

Дата публикации:

15.06.2009

Последние полгода значительно увеличился объем продаж ноутбуков, и самую значительную роль в том сыграли нетбуки. Что интересно, при этом упали продажи дорогих ноутбуков. Это и понятно: покупатели научились ценить деньги и вкладывать их с умом.

На общем фоне мирового кризиса, такие гиганты как ASUS, Acer и Dell объявили о высоких процентах прибыли именно благодаря продаже нетбуков.

Откуда растут ноги у нетбуков?

Понятие нетбуков появилось в 2008 году на Форуме Intel для разработчиков в Шанхае. По мнению компании Intel основной вектор развития мобильных устройств - создание дешевых мобильных интернет-устройств (MID). Такие устройства обеспечивают главное - доступ к сетям и информации в любое время и в любом месте в течение продолжительного времени. Эти устройства должны быть компактными и по истине портативными. На IDF Intel и представила соответствующую платформу Intel Centrino Atom и тем самым анонсировали появление устройств, построенных на архитектуре Atom и названных с подачи Intel нетбуками.

Нетбуки (netbook) - это семейство ноутбуков, предназначенных для работы в сети Интернет и ни для чего более (net - сеть, book - сокращение от notebook).

Нетбуки относятся к классу ноутбуков, называемых субноутбуками, то есть маленькими портативными ноутбуками с сверхнизким энергопотреблением. Такие ноутбуки имеют невысокую стоимость (от 200 до 600 у.е.), массу порядка 1 кг, небольшой дисплей (от 7 до 10 дюймов). Как известно, для работы в сети не требуется высокой производительности, следовательно от нетбуков не следует ожидать высокой производительности.

Процессорная технология Intel Centrino Atom, ранее известная под кодовым наименованием Menlow, включает первый процессор Intel Atom (ранее известные как Silverthorne ) и системный контроллер-концентратор Intel System Controller Hub (Poulsbo ). Эти компоненты с самого начала разрабатывались для сегмента MID.

Все мобильные системы оцениваются по соотношению производительности на 1 Ватт потребляемой мощности, показывая, что это всегда компромисс между производительностью и энергопотреблением. Ну а как известно, энергоемкие устройства требуют и больших по габаритам источников питания. Следовательно, снижая потребление энергии, разработчики автоматически уменьшают габариты устройств.

Архитектура Intel Atom

Новая микроархитектура основана на 45-нм производственном процессе, использующем новые транзисторы с металлическим затвором и диэлектриком high-k. На удивление, Atom полностью совместим с набором команд Intel Core 2 Duo, поддерживает Hyper-Threading и расширение набора мультимедиа команд SSE3. Поддерживается даже виртуализация Intel VT. Правда для мобильных задач она не нужна, но видимо разработчики хотят использовать эти процессоры как идеологию развития архитектуры во всех направлениях, создавая как бы универсальный процесс, а потом дорабатывая его в том или ином направлении. Можно сказать, что с учетом заложенных возможностей микроархитектура Intel Atom – основа для будущих процессоров.

В микроархитектуре Intel Atom реализованы революционные функции управления питанием, такие как состояние ожидания Intel Deep Power Down (C6), технология Enhanced Intel SpeedStep, активное стробирование генератора тактовых импульсов, режим CMOS и Split I/O. Все эти новшества позволяют оптимизировать энергопотребление и тепловыделение как в целом, так и в режимах ожидания, работы и пиковых нагрузок.

Процессор Intel Atom на сегодня является самым маленьким процессором Intel. Он даже меньше микросхем чипсета! При этом он самый быстродействующий процессор в мире, потребляющий менее 3 Вт электроэнергии. Один кристалл площадью менее 25 мм2 содержит более 47 миллионов транзисторов (значительно меньше настольных процессоров).

Тепловая мощность новых процессоров составляет 0,65-2,4 Вт, средняя потребляемая мощность не превышает 160-220 мВт , а в состоянии ожидания эти устройства потребляют всего 80-100 мВт.

Энергопотребление процессора Intel Atom в состоянии простоя определялось как потребляемая мощность в состоянии Intel Deep Power Down (состояние C6). Технология Intel Deep Power Down (C6) переводит процессор в состояние с минимальным энергопотреблением за счет отключения основного генератора тактовых импульсов системной шины, контура PLL=Phase-locked loop (ФАПС, система фазовой автоподстройки частоты), кэш-памяти первого и второго уровня.

С точки зрения схемотехники материнской платы PLL управляет динамическим снижением частоты системной шины и её автоподстройкой. Если оптимально настроить систему так, чтобы частота шины быстро динамически снижалась при отсутствии нагрузки, то этим можно сэкономить больше половины энергии подаваемой на генерацию импульсов на шине.

Кэш-память надо отключать по понятным причинам: там содержится основное количество транзисторов процессора: отключив их сэкономим вторую большую долю энергии источника.

Комплект компонентов на базе процессорной технологии Intel Centrino Atom, включающий системный контроллер-концентратор Intel System Controller Hub и процессор Intel Atom с частотой 800 МГц, 1,10, 1,33, 1,60 или 1,86 ГГц , стоит 45, 45, 65, 95 и 160 долларов США соответственно (при заказе от 1000 штук). Как мы видим, такие решения не дороги и позволяют создавать системы в пределах 200-400 у.е.

Семейство Intel SCH с самого начала разрабатывалось как высокопроизводительное энергосберегающее решение для однокристальных устройств с высокой степенью интеграции. Контроллер Intel SCH включает интегрированную графику с аппаратным ускорением декодирования видео, поддерживающее режимы HD 720p и 1080i. Поддерживаются все стандартные интерфейсы ввода/вывода для настольных компьютеров и карманных устройств, в том числе PCI Express, SDIO и USB.
Intel представила три версии SCH, поддерживающие модули памяти DDR2 400/533 МГц объемом 512 МБ/1 ГБ, видео как в стандартном разрешении, так и высокой четкости, технологии Intel High Definition Audio, DX9L и OpenGL.
На уровне драйверов есть поддержка различных ОС.

Мобильные интернет-устройства на базе Intel Atom собрались производить компании Aigo, Asus, BenQ, Clarion, Fujitsu, Gigabyte, Hanbit, KJS, Lenovo, LG-E, NEC, Panasonic, Samsung, Sharp, Sophia Systems, Tabletkoisk, Toshiba, USI, WiBrain и Yuk Yung.
Как видно, большая часть из этих компаний представляют сегмент мобильных устройств, коммуникаторов, наладонных компьютеров и единицы - сегмент субноутбуков.

Применение во встраиваемых системах

Встраиваемые решения - это отраслевые и промышленные решения (прежде всего контроллеры автоматики, медицинские и военные системы, измерительные приборы), характеризующиеся высокой надежностью и низким энергопотреблением. Такие системы имеют малые размеры, низкий профиль корпуса и пассивное охлаждение. Долгое время в этом сегменте соседствовали Intel Celeron M с чипсетом i945GME Express и менее "прожорливый" VIA C7. Настало время сместить этих апологетов постоянства - дошло изменение архитектура и до сегмента встраиваемых систем.
Этого следовало ожидать: все тенденции шли к уменьшению размеров кристалла и скрещивания производительности настольных чипов, оптимизации из серверного сегмента и мобильных кристаллов с низким и ультранизким энергопотреблением. И итогом совмещения стал Intel Atom.

Процессор Intel Atom и контроллер Intel SCH решено продвигать и в сегменте встраиваемых систем. В этом сегменте компания предлагает две модели процессоров: Atom Z530 с частотой 1,6 ГГц и Z510 с частотой 1,1 ГГц. Они расчитаны на 7-летний жизненный цикл. Естесвенно, Intel представил для разработчиков и все средства для внедерения новых CPU в embedded-системы.

Новая архитектура на 2 микросхемах (чипсет одночиповый) позволит более чем на 80% уменьшить размер устройств по сравнению с предыдущим решением, включавшим три микросхемы (Celeron M ULV и 945GME Express).

Процессоры Atom в сухом остатке

Итак, все кристаллы Intel Atom выполнено по 45-нм техпроцессу с использованием металлических затворов и диэлектриков Hi-k и условно могут быть разделены на CPU для нетбуков и неттопов и CPU для мобильных интернет-устройств.
Частично эти кристаллы унаследовали многое от архитектуры Centrino 2, но были оптимизированы и кое-где урезаны.

CPU для нетбуков и неттопов

Все эти кристаллы имеют 1 ядро, кроме модели 330 : она получила 2 ядра и 2 кэша L2 объемом 512К на каждое ядро (общий объем - 1МБ). Все остальные чипы имеют кэш L2 объемом 512 Кбайт.

Процессоры с буквой Z в маркировке имеют наименьшее энергопотребление - от 0,65 Вт (Z500) до 2,4 Вт (Z550). Модели Z500, Z510, Z515 работают с частотой шины 400 МГц (для уменьшения энергопотребления).
Z520, Z530, Z540, Z550 более энергоемкие, так как тактируются частотой шины 533 МГц.

Все эти модели появились в 1 квартале 2009 года.

Ранее появилась одна единственная модель N270 . Она рассчитана на тепловыделение (TDP) 2.5 W (температура до 90 градусов, против 85 у модели Z530 с такой же частотой). Она отличается только тем, что напряжение питания ядра у нее изменяется в пределах 0.9V-1.1625V, а у Z530 - от 0,8 V. Именно поэтому N270 и кушает 2,5 Вт, а не 2,4 Вт. Фактически, Z530 можно считать оптимизированной моделью N270.

Кристалл N270 имеет размеры 26 mm2 (22х22 мм), содержит 47 миллионов транзисторов и выполнен в новом корпусе PBGA437. Это означает, что его нет возможности установить в существующие системы Centrino 2.

Все производители нетбуков, которые представили свои решения в 2008 году, базировали их на N270.

Самые "жаркие" кристаллы Intel Atom - модели 230 и 330 . Фактически, это один и тот же процессоров. Отличие заключается в том, что 330 модель содержит 2 одинаковых ядра и, соответственно, кэш в 2 раза большей емкости.
Ну и как следствие - TDP у 330 выросло с 4 Вт до 8 Вт.
Кстати, только эти кристаллы из всех Atom 64-разрядные!

CPU для мобильных интернет-устройств

Фактически, это те же самое процессоры с теми же спецификациями, однако в несколько другом схемотехническом применении.
Вместо стандартного чипсета они предполагают использоваться в паре с кристаллами контроллера-концентратора системы Intel UL11L, US15L, US15W .

CPU для настольных ПК

В принципе, процессоры Atom можно с легкостью использовать для построения недорогих офисных ПК, чем и воспользовались многие ОЕМ-сборщики.

Подразумевается использование процессоров Atom N270, 230 и 330 с чипсетом i945GC Express.

В целом, можно резюмировать, что Intel Atom - самый мобильный и неэнергоемкий процессор для нетбуков и мобильных систем на данный момент.

31 июля 2012 в 12:41

Когда Atom быстрее чем Core?

Блог компании Intel

Наглухо застряв в пробке за рулем машины, теоретически способной развивать скорость более 200 км\ч, и глядя, как меня обгоняют велосипедисты на трехколесных велосипедах, я задумалась… нет, не о том, как пересадить всех на велосипеды, и не о решении транспортных проблем человечества с помощью телепортации, а… о процессорах Intel Core и Intel Atom. А именно - Atom по сравнению с Core - это, фактически, мотороллер по сравнению с автомобилем. Он потребляет меньше топлива и стоит заметно дешевле. Но зато и скорость скутера столь же заметно уступает авто (несмотря даже на способы «разогнать» мотороллер выше заводских установок). Но, все же, в пробках или на узких улочках скутер оказывается быстрее. Недаром скутер получил свое название от английского «to scoot » - удирать, так как успешно использовался английскими подростками для спасения от полиции.
Теперь вернемся к CPU. Заменим «топливо» на «электричество», а «скорость» на «производительность», и получим полную аналогию поведения Inel Atom и Intel Core. Но тогда разумно предположить, что существуют такие «пробки»и «закоулки», в которых Atom обгонит Core. Давайте их поищем.

Итак, по всем общепринятым замерам производительности Intel Core существенно обгоняет Atom. В разделе «Производительность» статьи про Intel Atom в wikipedia читается суровый приговор: "примерно половина производительности процессора Pentium M той же частоты "
Если же сравнивать Atom именно с Core, то по данным тестов tomshardware Intel Core i3-530 побеждает Intel Atom D510 с разгромным счетом:

При этом, надо отметить, что tomshardware к Atom относится явно предвзято. Так, например, если время работы какой-то задачи на Core-i3 - 1:38, то именно так об этом и сообщается - «одна минута, 38 секунд». А если Atom исполняет что-то за 7:26, то это, по мнению авторов «около восьми минут». Но главное - сравнивать процессоры с разной тактовой частотой (2.93 GHz Core i3 и 1.66 GHz Atom) и не делать поправку на ветер непоказательно. То есть, результат Core надо поделить на 2.93/1.66~1.76, что дает итоговый результат проигрыша Atom от 2.15 до 2.6 раз.

Почему Atom медленнее?

Быстрый ответ: потому что дешевле и энергоэкономичнее, что несовместимо с высокой производительностью.
Правильный ответ: Во-первых, потому, что у Atom сохранилась шина FSB, в то время как Core i3 имеет интегрированный в CPU контроллер памяти, что ускоряет доступ к данным. Кроме того, у Atom в четыре раза меньше размер кэш-памяти, а если данные не умещаются в кэш, то более медленный доступ к памяти сказывается на производительности по полной программе.
А во-вторых, микроархитектура Atom - это не Core2, использованная в Core i3, а Bonnell. Вкратце, Bonnell -продолжатель идей Pentium, в нем имеется только 2 целочисленных ALU (против трех в Core), а главное, отсутствуют присущие Core изменение порядка инструкций (instruction reordering), переименование регистров (register renaming), а также спекулятивное исполнение (speculative execution).
Откуда понятно, что чтобы помочь Atom обогнать Core, надо:

Взять нанонабор небольшой набор данных, так, чтобы он помещался в кэш.
Попробовать использовать float данные, чтобы загружать не ALU, a FPU
По возможности, лишить Core преимуществ неупорядоченного исполнения.

Поскольку с первыми двумя пунктами все ясно, можно запустить первые тесты.
Они проводились на имеющемся у меня Intel Core i5 2.53 GHz и уже упомянутом Atom D510, и представляли собой набор вызовов математических функций для float данных со встроенной оценкой производительности «количество функций в секунду», т.е. чем больше - тем лучше.
Тесты включали расчет тригонометрических функций как напрямую (C runtime, тест «x87»), так и разложением в ряд; с использованием кода мат.библиотеки Cephes; а также векторную реализацию через SSE intrinsic функции (тесты с окончанием _ps). При этом, учитывая разницу тактовых частот, результаты масштабировались на 2.53/1.66~1.524
Тесты компилировались Microsoft Visual Studio 2008 с оптимизацией в release по умолчанию.

Полученные данные полностью подтверждают первое место Intel Atom с конца. То есть, цель не достигнута, переходим к следующему пункту - осложним работу Out-of-order CPU.

Усложняем задачу

Создадим искусственный тест, который будет содержать непредсказуемые ветвления, содержащие вычислительно тяжелые функции, так, чтобы результат спекулятивных вычислений Core постоянно отбрасывался, т.е. оказывался ненужной работой.
Примерно так:
int rnd= rand()/(RAND_MAX + 1.) * 3; if (rnd%3==0) fn0(); if (rnd%3==1) fn1(); if (rnd%3==2) fn2();

Более того, функции будут состоять из цепочечных вычислений, так чтобы Core не мог путем переупорядочивания инструкций и переименования регистров посчитать что-то из таких выражений заранее, «вне очереди». Вот простейший пример подобного кода
for (i=0; i < N; ++i) { y+=((x[i]*x[i]+ A)/B[i]*x[i]+C[i])*D[i]; }
Кстати, подобные функции и использованы в вышепоказанных тестах cephes_logf и cephes_expf, где преимущество Core минимально.
Но, несмотря на все препятствия, Core все равно оказался быстрее. Минимальный отрыв Core от Atom, который мне удалось получить различными комбинациями вычислений и случайностей - в целых два раза! То есть, Atom по-прежнему отстает.

Но если бы я на этом остановилась, то вы бы про это просто не узнали - пост бы не состоялся.
Следующим шагом была компиляция тестов с помощью Intel Compiler. Использовалась версия Composer XE 2011 update 9 (12.1) c настройками оптимизации Release по умолчанию - аналогично компилятору Microsoft.

На графике ниже приведены результаты работы вышеупомянутых тестов, включая добавленный мной rand, скомпилированные как VS2008, так и Intel Compiler.

Смотрите внимательно. Это - не обман зрения. Для четырех тестов точки зеленой линии, показывающие результат Atom для тестов, скомпилированных Intel Compiler, находится выше, чем точки бордовой - результат i5 для тестов, скомпилированных VS2008. То есть, Atom оказывается реально, более чем в два раза, быстрее на _том же коде_, что и Core i5.

Думаете, что это реклама компилятора Intel?
Абсолютно нет. Я не работаю ни в отделе рекламы, ни в компиляторной группе.
Это просто констатация того, что ваш оптимизированный код может выполняться на Atom гораздо быстрее, чем неоптимизированный на Core. Или - неоптимизированный на Core будет медленнее, чем оптимизированный на Atom.
Это - как раз те самые кочки и закоулки, которые мешают машине разогнаться.
Выводы можете сделать сами.

Краткое жизнеописание семейства Intel Atom. Intel Atom: тест новых экономичных процессоров

Откуда растут ноги у нетбуков?

Архитектура Intel Atom

Применение во встраиваемых системах

Процессоры Atom в сухом остатке

CPU для нетбуков и неттопов

CPU для мобильных интернет-устройств

CPU для настольных ПК

Когда Atom быстрее чем Core?

Почему Atom медленнее?

Усложняем задачу

Рекомендуем почитать

Поиск по сайту