Помощник за бесценок. Предвестники эры дешевых компьютеров
Внушительную часть стоимости современных смартфонов, коммуникаторов и медиаплееров составляют далеко не самые мощные по компьютерным меркам процессоры. В последнее время многие производители озаботились этой проблемой, и развернулась новая гонка за создание наиболее экономичных чипов, которые могли бы найти применение в коммуникаторах, субноутбуках и портативных компьютерах с функцией доступа в Сеть.
Весовые категории
Более двух лет назад Intel и Microsoft представили любопытный форм-фактор — Ultra-Mobile PC (UMPC). Компактные размеры наряду с высокой производительностью сделали такие компьютеры мечтой любого мобильного пользователя. Массовому распространению ультрамобильных ПК сейчас препятствует непомерно высокая цена.
С середины весны Intel представила новый класс портативных устройств — Mobile Internet Device (MID). Дитя Centrino предназначено для школьников, студентов, домохозяек и всех, кто считает, что младшенький из домашних компьютеров должен быть не только быстрым и компактным, но и недорогим.
В чем различия между UMPC и MID? Ультрамобильные компьютеры работают под управлением операционной системы Windows XP или Vista и оптимизированы для офисных приложений. А MID будут поставляться с бесплатной ОС семейства Linux и предназначены для воспроизведения медиафайлов, веб-серфинга и общения в Сети. При этом никто не запрещает использовать такие устройства для просмотра новостей, предложений на аукционах eBay и погоды в любом уголке планеты. Операционная система загружается за считанные секунды. В списке бесплатного софта — сотни полезных программ, включая OpenOffice , Firefox , Skype.
Для всех MID характерно невысокое энергопотребление и приемлемая цена. Современные чипсеты потребляют электроэнергии чуть ли не больше процессора, поэтому время работы таких устройств пока не особенно впечатляет — 4-5 часов. В следующем поколении производители обещают улучшить этот показатель как минимум вдвое. В качестве опции будет предлагаться Windows — это позволит продавать такие компьютеры тем, кому неинтересно разбираться в тонкостях Linux. А таких людей много.
Clarion Mobile Internet Navigation Device
Процессор: Intel Atom 1,1 ГГц
Дисплей: 5,2-дюймовый ЖК, 800x480
Память: 256 Мб ОЗУ плюс 4 Гб ПЗУ
Связь: 3G, Wi-Fi / WiMAX, Bluetooth
Дополнительная информация: Автомобильный компьютер с возможностью GPS-навигации и выхода в интернет. Clarion MiND построен на платформе Intel Menlow и обладает широкими коммуникационными возможностями. Операционка — Linux. В память изначально записан внушительный набор электронных карт, офисный пакет, веб-браузер и клиент электронной почты.
Lenovo IdeaPad U8
Процессор: Intel Atom 800 МГц
Дисплей: 4,8-дюймовый сенсорный ЖК, 800x480
Память: 256 Мб ОЗУ плюс 4 или 8 Гб SSD
Связь: GSM 850/900/1800/1900, EDGE, Wi-Fi, Bluetooth, GPS
Дополнительная информация: Время работы — не менее четырех часов при активном использовании модулей беспроводной связи. Устройство имеет довольно скромный пользовательский интерфейс под управлением Linux, но это вполне компенсируется большим и ярким сенсорным дисплеем. Начало продаж намечено на лето.
NVIDIA APX 2500 Prototype
Процессор: NVIDIA APX 2500 750 МГц
Дисплей: 4-дюймовый ЖК, 800x480
Память: 256 Мб ОЗУ плюс 8 Гб ПЗУ
Связь: 3,5G HDSPA, Wi-Fi, Bluetooth, GPS
Дополнительная информация: Первый коммуникатор NVIDIA на основе процессора APX 2500 выглядит вполне конкурентоспособным. От моделей на основе Intel Atom аппарат выгодно отличается наличием 5-Мп камеры и цифрового телеприемника (DVB-H, DVB-T и T-DMB), а также возможностью декодирования видео высокой четкости. Технология nPower обеспечивает до 10 часов проигрывания видео и до 100 часов музыки нон-стоп.
Мода на доступность
Производители портативных компьютеров возлагают большие надежды на платформу Intel Menlow. В ее основе лежат процессоры Atom (Silverthorne). На лидерство по производительности такие чипы совершенно не претендуют, поскольку перед инженерами стояла другая задача: обеспечить работу с основными программами на устройствах карманного формата. При этом все модели Intel Atom поддерживают команды x86 и без проблем работают с программным обеспечением для настольных компьютеров.
У Intel Atom особая архитектура: при выполнении команд процессоры соблюдают очередность, тогда как все модели Pentium M и Core давно поддерживают внеочередное исполнение команд. Зато все модели серии Atom отличаются невысоким тепловыделением и поистине миниатюрными размерами — при площади ядра 25 мм2 каждый чип содержит 47 млн транзисторов. Значения TDP колеблется от 0,6 Вт для чипа с частотой 500 МГц до 2,5 Вт для модели с частотой 1800 МГц. Для сравнения, термопакет Core 2 Duo — примерно 35-45 Вт.
Intel Atom доступны в версиях с поддержкой системной шины 400 или 533 МГц. Последние совместимы с технологией Hyper-Threading: чип может выполнять два потока одновременно и операционная система видит два виртуальных ядра. Все процессоры поддерживает технологию виртуализации VT , технологию безопасности Execute Disable Bit , а также наборы инструкций SSE3 и SSSE3.
В связке с процессорами работает одночиповый набор системной логики Poulsbo (он же Intel System Controller Hub). Poulsbo выпускается по технологии 130 нм и по размеру чуть ли не вдвое больше самого процессора. Разработчики полностью отказались от интерфейса Serial ATA в пользу более экономичного IDE и установили двухканальный аудиокодек. Интегрированное видеоядро поддерживает DirectX 9 и 10, Shader Model 4.1 и OpenGL 2.0 (на уровне драйверов Intel ограничивается поддержкой DirectX 9) и аппаратное декодирование видео. Одно «но»: чипсет позволяет выводить видео с разрешением только до 1366х768, так что реальной картинки высокой четкости увидеть не удастся.
Intel Atom снабжаются семилетней поддержкой производителя. Драйверы для новой платформы будут доступны уже в июле. Что с производительностью? Atom 1,6 ГГц с 512 Кб кэша второго уровня и 533-МГц шиной выполнил тест Super PI 1M за 1 минуту 48 секунд. Для сравнения приведены результаты этого теста для других процессоров, включая мобильные и настольные модели (см. таблицу). Результат неплохой. Особенно если учесть, что Super PI не оптимизирован под многопоточность, и в других приложениях скорость работы Atom может быть выше.
Таблица 1
Относительная производительность Silverthorne
Процессор Результат в 1M SuperPI
Core 2 Quad (2,4 ГГц, Kentsfield) 00:18
Core 2 Duo (2,13 ГГц, Conroe) 00:24
Athlon 64 X2 (3,0 ГГц, Brisbane) 00:29
Core 2 Duo (1,8 ГГц, Merom-2M) 00:38
Phenom X4 (1,8 ГГц, Agena B3) 00:42
Pentium M (1,73 ГГц, Dothan) 00:46
Pentium 4 (2,4 ГГц, Northwood) 01:08
Celeron M (900 МГц, Dothan) 01:28
Atom (1,6 ГГц, Silverthorne) 01:48
Pentium III Mobile (1,13 ГГц, Tualatin) 01:55
Intel наступает по всем направлениям
Intel возлагает огромные надежды на Classmate PC. Пока ноутбук работает на основе Celeron M, но будущие версии будут использовать процессоры семейства Atom. В качестве средства доступа к сети выбран адаптер беспроводной связи 802.11 b/g, который также позволяет нескольким компьютерам объединяться в одноранговые сети.
В максимальной комплектации Classmate PC второго поколения получит 9-дюймовый дисплей, шестисекционную батарею, 512 Мб оперативной памяти, жесткий диск на 30 Гб и встроенную видеокамеру. Чтобы пользователям не пришлось платить за Windows, процессорный гигант предложит версии компьютера с ОС семейства Linux. Ноутбуки также будут комплектоваться дополнительными пакетами программного обеспечения, необходимыми для образовательного процесса. Предусмотрена адаптация более чем к восьми языкам.
Наполеоновские планы AMD
У AMD собственные планы относительно карманных компьютеров. На 2009 год намечена настоящая революция: мобильные решения AMD достигнут высокого уровня интеграции — вместо северного моста, южного моста и процессора может использоваться один-единственный чип. О необходимости и разумности объединения всех основных компонентов системы на одном чипе уже давно говорится применительно к процессорам для разного рода портативных устройств с небольшим уровнем энергопотребления. Если AMD найдет правильный баланс между функциональными возможностями, себестоимостью и уровнем энергопотребления — успех обеспечен.
А в нынешнем году придется довольствоваться платформой Puma на основе процессоров Turion Ultra (Griffin) для полноценных ноутбуков и UMPC. Изначально это будут лишь двухъядерные модели, но впоследствии можно ожидать выхода и четырехъядерных.
Для достижения максимальной экономичности инженеры американской компании реализовали раздельное питание для каждого из двух ядер процессора, они могут функционировать на разных частотах, тем самым гибко подстраиваясь под конкретные задачи.
Неотъемлемая часть платформы — набор системной логики RS780M. Чипсет оснащен относительно мощным интегрированным графическим ядром с поддержкой DirectX 10, интерфейса HDMI, функции HDCP и аппаратного декодирования H.264/VC-1 (AMD Universal Video Decoder). AMD предусмотрела возможность автоматического переключения с дискретной видеокарты на интегрированное видеоядро без перезагрузки компьютера (PowerXpress). Незначительная, казалось бы, возможность позволяет здорово экономить ресурс аккумулятора.
Сейчас доступны процессоры Turion Ultra с 1 Мб кэша второго уровня и встроенным контроллером памяти DDR2-667/800. Объем ОЗУ в системе может составлять до 8 Гб.
После покупки ATI AMD получила в свое распоряжение семейство мультимедийных процессоров Imageon. ATI обещала при помощи этих чипов довести качество карманных игр до уровня консольных, но от AMD на этот счет пока нет никаких новостей.
Кроме того, AMD имеет отношение к линейке процессоров RMI Alchemy. Raza Microelectronics купила у американской компании производственные мощности и права на процессоры с MIPS-архитектурой, но AMD стала акционером RMI. Нынешние флагманы линейки Alchemy — Au1210 и Au1250 — характеризуются невысоким энергопотреблением и возможностью использования в медиаплеерах, коммуникаторах и других портативных устройствах.
Микросхема RMI Alchemy Au1250 Media Processor обеспечивает декодирование видео в форматах MPEG 1, 2, 4, WMV9, DivX и XviD с разрешением до 720x480. Однокристальное решение позволяет конструкторам проектировать универсальные проигрыватели без применения внешних компонентов для обработки данных. Программный интерфейс проигрывателя видеофайлов зашит на аппаратном уровне.
RMI Alchemy Au1210 Navigation Processor оптимизирован для применения в портативных системах навигации и специализированных мультимедийных устройствах. Тактовая частота Au1210 — до 400 МГц. Максимальное разрешение декодируемого видео — 480x288.
С прицелом на будущее
Преемницей Intel Menlow станет платформа Moorestown, состоящая из одной микросхемы типа SOC (system-on-chip) и коммуникационного концентратора. На кристалле SOC будут установлены центральный процессор, графический контроллер и контроллер памяти.
Коммуникационный модуль обеспечит связь SOC с системой хранения данных и позволит работать в беспроводных сетях. Энергопотребление существенно снизится: в режиме простоя устройства на основе Moorestown будут потреблять в 10 раз меньше, чем Menlow-аналоги. Ожидается, что платформа увидит свет в 2009 году.
Графика важнее всего
У Intel и AMD в сегменте экономичных мобильных процессоров будет больше конкурентов, чем можно предположить. NVIDIA собирается потеснить процессорных гигантов в сегменте портативных устройств — для этого разработан процессор APX 2500. Чип идеально подойдет как для коммуникатора и смартфона, так и для узкоспециализированного карманного устройства для выхода в сеть. По архитектуре чип представляет собой 65-нм ARM-процессор на ядре ARM11 MPCore с номинальной тактовой частотой 750 МГц. Основное достоинство заключается в возможности декодирования видеоформата H.264 (720p) и поддержке HDMI и программного интерфейса OpenGL ES 2.0.
Для демонстрации возможностей APX 2500 был представлен прототип коммуникатора с 4-дюймовым экраном (800x480) с 240-битной глубиной цвета, 256 Мб ОЗУ, 8 Гб ПЗУ на флэш-памяти типа NAND, 5-мегапиксельной камерой и цифровым телеприемником. Аппарат рассчитан на работу в сотовых сетях третьего поколения со скоростной передачей данных и снабжен адаптерами Wi-Fi и Bluetooth, а также модулем спутниковой навигации.
При подключении к 60-дюймовому телевизору по интерфейсу HDMI аппарат декодировал видео H.264 (720p) с битрейтом 14 Мбит/с и частотой 30 кадров в секунду. При этом общее энергопотребление чипа не превышало 200 мВт. Заряда обычного аккумулятора хватило на воспроизведение видео в течение десяти часов. В режиме MP3-плеера время работы устройства составило больше ста часов.
В числе особенностей графического ядра — поддержка программируемых пиксельных шейдеров, вертексов и освещения, а также сглаживания. Все элементы трехмерного пользовательского интерфейса прорисованы идеально. Первые медиаплееры и смартфоны на основе платформы NVIDIA появятся в 2009 году.
VIA не сдается
VIA не собирается без боя сдавать позиции в своем излюбленном сегменте компактных экономичных компьютеров. Совсем недавно компания представила суперскалярные процессоры Isaiah с 64-битными расширениями (CN). Мощности процессоров достаточно для работы в составе MID, UMPC и субноутбуков. Процессоры в четыре раза быстрее VIA C7 , хотя энергопотребление и себестоимость не изменились. Все благодаря переходу на техпроцесс 65 нм, который удешевил производство и позволил разместить на кристалле большее количество транзисторов.
Если разработчики Intel Atom ради большей энергетической экономичности отказались от привычной архитектуры с внеочередным выполнением команд, то VIA предпочла более высокую производительность, слегка поступившись экономичностью. Инженеры говорят у двукратном увеличении производительности по сравнению с C7 при равной тактовой частоте и одинаковом энергопотреблении.
Поначалу будут доступны только одноядерные процессоры, но возможно появление и двухъядерной версии. Уровень энергопотребления процессора не превысит 3,5 Вт. Для сравнения — мобильный процессор Atom 1,66 ГГц будет потреблять не более 2 Вт, а его настольный аналог по имени Atom 230 (1,6 ГГц) — не более 4 Вт. Таким образом, Isaiah становятся выгодным приобретением даже для тех, кто собирает полноценные компьютеры на основе материнских плат Mini-, Nano- и Pico-ITX.
Результаты первых сравнительных тестов VIA Isaiah и Intel Atom показали явное преимущество первого над вторым. Сравнению подверглись процессоры с одинаковой тактовой частотой (1,6 ГГц). Арифметико-логическое устройство VIA Isaiah оказалось самым быстрым, на втором месте — Celeron M. Процессор Atom занял третью строчку.
Интегрированные чипсеты для процессоров VIA будет выпускать NVIDIA. VIA тоже будет производить наборы системной логики для собственных процессоров, просто появление партнера в лице калифорнийской компании позволит укрепить позиции в стремительно развивающемся сегменте рынка.
Таблица 2
Тестирование ALU в CrystalMark 2004
Процессор Результат
VIA Isaiah (1,6 ГГц) 7619
Intel Celeron M (1,6 ГГц) 6080
Intel Atom (1,6 ГГц) 5472
VIA C7 (1,6 ГГц) 2890
Второе рождение Mini-ITX
У форм-фактора Mini-ITX есть все шансы пережить возрождение с появлением настольных модификаций процессоров семейства Intel Atom. Сейчас доступны материнские платы размером 170x170 мм с одним слотом DIMM, одним PCI, а также парой портов Serial ATA и одним IDE. Все недорогие настольные системы на базе Intel Atom будут иметь форм-фактор Mini-ITX — процессорный гигант официально запретил партнерам создавать настольные продукты в других форматах.
* * *
У MID большое будущее. Если UMPC представляет собой полноценный компьютер в миниатюре, то от MID будет требоваться только возможность выхода в сеть и поддержка основных медиаформатов. Большое количество аппаратных платформ позволит разработчикам создавать интернет-устройства, различные по своим функциональным возможностям и ценовому позиционированию.
На первых порах стоимость подобных девайсов будет завышенной (от $500), но со временем конкуренция обострится и цены опустятся до разумных значений.