Nowa strategia firmy Intel: wydajność energetyczna

W obliczu rosnącej konkurencji ze strony Advanced Micro Devices (AMD), Intel zmienia swoją filozofię tworzenia chipów: zwraca większą uwagę na wymagania dotyczące mocy swoich mikroprocesorów.

W lipcu 2006 gigant produkujący chipy wypuści nowy mikroprocesor o nazwie Core 2 Duo, przeznaczony do laptopów i komputerów stacjonarnych. Nowy układ jest oparty na obecnej architekturze układów Intela, która zastąpiła tradycyjne przetwarzanie jednordzeniowe dwoma centrami przetwarzania na jednym układzie. Firma twierdzi, że Core 2 Duo będzie działał lepiej niż jego obecny dwurdzeniowy układ i będzie bardziej energooszczędny, co może sprawić, że baterie w laptopach będą działać dłużej, a komputery stacjonarne będą chłodniejsze.

Zwracanie uwagi na zużycie energii przez mikroprocesory jest dla firmy stosunkowo nową koncepcją, mówi Steve Pawlowski, starszy pracownik Intela, dodając, że posunięcie to może pomóc Intelowi odzyskać udział w rynku od konkurencyjnego AMD. Historycznie najważniejszym wskaźnikiem w branży była wydajność procesora – szybkość, z jaką procesor może wykonać zadanie, takie jak obliczenie arkusza kalkulacyjnego. Zawsze skupialiśmy się na wydajności kosztem mocy, mówi Pawłowski.

Jednak na rynku komputerów PC zaszły podstawowe zmiany, które najpierw skłoniły AMD, a teraz Intela do przemyślenia konstrukcji mikroprocesorów. Po pierwsze, urządzenia mobilne stały się podstawowym komputerem dla wielu konsumentów – którzy nie chcą urządzenia, które szybko wyczerpuje baterię lub zbytnio się nagrzewa. Co więcej, gdy rozmiar tranzystorów maleje, jest bardziej prawdopodobne, że marnują one energię elektryczną poprzez fizyczny proces zwany wyciekiem, mówi Kevin McGrath, współpracownik AMD – a im więcej tranzystorów na chipie, tym więcej energii jest marnowane.

AMD od kilku lat pracuje nad wydajniejszymi mikroprocesorami, a teraz Intel stara się wyrównać szanse. Zarówno Intel, jak i AMD rozwiązały część tego problemu, przekształcając swoje układy w procesory dwurdzeniowe (patrz Multicore Mania, grudzień 2005), co okazuje się być jednym ze sposobów na zwiększenie wydajności. Co ciekawe, wykorzystanie wielu rdzeni może być bardzo energooszczędnym sposobem obliczeń, mówi Milo Martin , profesor na wydziale informatyki i informatyki na Uniwersytecie Pensylwanii.

Trzy aspekty chipów wielordzeniowych czynią je bardziej wydajnymi. Po pierwsze, gdy chip ma więcej niż jeden rdzeń, prędkość, z jaką każdy rdzeń wykonuje obliczenia, może zostać spowolniona bez ograniczania szybkości całego chipa. Spowalniając taktowanie, wyjaśnia Martin, inżynierowie mogą pięciokrotnie zmniejszyć szybkość obliczeniową pojedynczego rdzenia. od jednego gigaherca do 200 megaherców, a rdzeń zużywa tylko jedną-30 część mocy. Następnie, mówi, nawet jeśli pięć z tych rdzeni zostanie zmontowanych w jednym chipie, zużywana jest tylko jedna szósta mocy, ale całkowita szybkość obliczeniowa jednego gigaherca jest zachowana.

Po drugie, mniejsze rozmiary procesorów zmniejszają zużycie energii. Liczba tranzystorów w każdym rdzeniu i ilość zajmowanej przez nie powierzchni krzemowej określa ilość energii zużywanej przez rdzeń – mniejsze procesory mają mniej tranzystorów, a tym samym zużywają mniej energii niż większe procesory. W chipie dwurdzeniowym całkowita liczba tranzystorów jest większa niż w chipie jednordzeniowym, ale każdy rdzeń ma mniej tranzystorów, co czyni go bardziej energooszczędnym.

Po trzecie, niektóre funkcje procesora, takie jak kontrolowanie pamięci, mogą być współdzielone przez rdzenie, dzięki czemu każdy rdzeń zużywa mniej energii, nie wykonując zbędnych zadań.

Tak więc przejście na architekturę wielordzeniową jest oczywistym sposobem na oszczędzanie energii, i zrobiły to zarówno Intel, jak i AMD. Ale szukają innych sposobów na zwiększenie wydajności. Jak wyjaśnia Pawłowski, zarządzanie procesorami na poziomie obwodu i poszczególnych tranzystorów również może oszczędzić energię. Na przykład, określone obwody na tranzystorze są przeznaczone do sterowania manipulowaniem zdjęciem lub odtwarzaniem DVD. Kiedy ten obwód musi być użyty, tranzystory tworzące obwód są włączane z określonym napięciem. W doskonale wydajnym chipie te tranzystory włączałyby się i wyłączały tylko wtedy, gdy byłyby potrzebne. Jednak nawet wtedy, gdy obwód jest bezczynny, jego tranzystory wykorzystują niewielkie napięcie, które powoli wycieka z tranzystora, mówi Pawłowski. Ten wyciek wytwarza ciepło i marnuje energię elektryczną.

Chociaż sposoby, w jakie AMD i Intel podchodzą do problemu marnotrawstwa i wycieku na poziomie obwodów, w dużym stopniu pokrywają się, ich rozwiązania są różne. Intel pracuje nad rozwiązaniem tego problemu poprzez wyznaczenie tranzystorów uśpienia na chipie do mikrozarządzania obwodami w każdym rdzeniu. Tranzystory te całkowicie wyłączają napięcie na tranzystorach w obwodach, które są uśpione.

AMD również usypia części procesora, wyjaśnia McGrath; ale robi to, ponieważ algorytm instruuje procesor, aby przeszedł w różne poziomy uśpienia, wyłączając jego częstotliwość taktowania, aby obliczenia w trybie gotowości nie były przeprowadzane tak szybko. Algorytm może poprosić część o przejście w stan najniższego poboru mocy, mówi, istnieje pięć lub sześć takich stanów, które są używane w zależności od obciążenia procesora.

Intel ogłosił ceny swoich nowych energooszczędnych chipów – są one tańsze niż obecne oferty AMD, co będzie wywierać presję na rywala. Jednak w przypadku Intela test, czy jego energooszczędne układy mogą dobrze konkurować z ofertami AMD, nie nadejdzie, dopóki jego nowe procesory nie trafią na rynek.

ukryć