Vysoká škola báňská Technická univerzita Ostrava Fakulta elektrotechniky a informatiky referát do předmětu: Pokročilé architektury počítačů na téma: Intel Atom Jan Bajer; baj102
Úvod Během posledních let doznal vývoj procesorů řady změn. Dříve bylo hlavním cílem vývoje čipů mimo miniaturizace také co nejvyšší výkon. Tento výkon byl ovšem vykoupen stále neúměrně rostoucí spotřebou elektrické energie, na kterou nebyl brát při vývoji žádný ohled. Tento přístup se během několika minulých let začal měnit a nyní je spotřeba moderních procesorů jedním z důležitých parametrů. Výsledkem snah o snižování spotřeby a zároveň udržení dostatečného výkonu je vytvoření zcela nového druhů procesorů jako jsou Intel Atom či Via Nano. Tyto procesory nabízejí velmi nízkou spotřebu a zároveň dostatečný výkon pro většinu činností tzv. "běžného uživatele". V tomto referátu bych rád zabýval prvně jmenovaným procesorem Intel Atom a jeho vlastnostmi. ~ 1 ~
Intel Atom Intel Atom je procesor nacházející se v rodině procesorů x86-64 spolu s procesory jako Intel Core2- Duo či AMD Phenom a mnoha dalšími. Jeho hlavními přednostmi je velmi nízká spotřeba vhodná například pro tyto zařízení: netbook - jedná se vlastně o mini-notebook, který slouží k poskytnutí základních funkcí PC, hlavně na cestách. Jako příklad lze uvést MSI Wind MID - ultra-mobilní zařízení ve stylu PDA či UMPC nettop - levný, stolní počítač, vhodný jako pracovní stanice pro svou nízkou spotřebu a nízkou hlučnost a dále velmi nízké náklady na výrobu, oproti běžným procesorům, což jej činí velmi levným. Dvě jádra procesoru Atom 330 Technické specifikace Výše uvedené vlastnosti jsou dosaženy hlavně díky výrobnímu procesu 45nm high k, který umožňuje umístit na velmi malý prostor plně funkční čip, jak je vidět na obrázku níže. Velký vliv na úspornost má také samotný návrh procesoru. Ten vychází z architektury Core 2, ovšem je v něm udělána řada změn pro snížení spotřeby. Procesor obsahuje na 47 milionů tranzistorů na ploše ~ 2 ~
25mm 2, což je oproti dnešním moderním CPU poměrně malý počet. Velký počet z nich se nachází v L2 cache procesoru (téměř polovina). Procesor díky své architektuře také obsahuje podporu technologie Hyper-Threading. Tato technologie umožňujeme zdánlivě zpracovávat 2 aplikační vlákna zároveň. Díky ní se může Atom pro operační systém tvářit jako 2 logické procesory, i když obsahuje pouze jedno jádro. Také obsahuje všechny dnes rozšířené instrukční sady, jako jsou MMX, SSE, SSE2, SSE3 a dokonce i SSSE3. U některých modelů lze také nalézt podporu pro virtualizaci. Spotřeba prvně uvedených modelů minulý rok se pohybovala od 0,65 do 4W. U o několik měsíců později uvedeného dvoujádrového Atomu 330 už dosahuje spotřeba 8W. Tento procesor je vytvořen spojením dvou atomů na jednu destičku procesoru. Podrobné specifikace jsou uvedeny níže v tabulce. Tabulka jednotlivých modelů procesoru Atom: Model Takt FSB HT IVT EIST x64 TDP Tcase Napájení Z540 1,86 GHz 533 MHz + + + 2,4 W 90 C 0,75-1,1 V Z530P 1,60 GHz 533 MHz + + 2,2 W 85 C 0,8-1,1 V Z530 1,60 GHz 533 MHz + + + 2,0 W 90 C 0,75-1,1 V Z520PT 1,33 GHz 533 MHz + + 2,2 W 105 C 0,9-1,1 V Z520 1,33 GHz 533 MHz + + + 2,0 W 90 C 0,75-1,1 V Z510PT 1,10 GHz 400 MHz + + 2,2 W 105 C 0,75-1,1 V Z510P 1,10 GHz 400 MHz + + 2,2 W 85 C 0,8-1,1 V Z510 1,10 GHz 400 MHz + 2,0 W 90 C 0,75-1,1 V Z500 800 MHz 400 MHz + + 0,65 W 90 C 0,8-1,1 V N270 1,60 GHz 533 MHz + + 2,5 W 90 C 0,9-1,1625 V 330 1,60 GHz 533 MHz + + 8 W 85,2 C 0,9-1,1625 V 230 1,60 GHz 533 MHz + + 4 W 85,2 C 0,9-1,1625 V Všechny procesory uvedené v tabulce mají 512kb L2 cache, až na Atom 330, jež je dvoujádrový a obsahuje tedy 2x512kb. Také obsahují paměťový řadič přímo v procesoru. Modely s koncovým označením T byly na trh uvedené v první polovině roku 2009. Rozdílem oproti starším modelům je zvýšení maximální provozní teploty, což umožňuje širší použití pasivního chlazení a snížení hlučnosti. ~ 3 ~
Intel Atom (s jádrem Silverthorne) v porovnání s 50 centy V architektuře procesoru se také projevilo použití tzv. in-order instrukcí. Tento pojem znamená, že procesor zpracovává instrukce proudově a není tedy schopen měnit jejich pořadí. Dnešní procesory používají jiný způsob zpracování instrukcí tzv. out-of-order, které jim umožňuje měnit jejich pořadí podle důležitosti. Velkou výhodou tohoto způsobu zpracování je, že procesor může dále pokračovat v činnosti, i když dojde například k nedostupnosti určitých dat (z cache či RAM). U Atomu však není použit díky své hlavní nevýhodě a to je poměrně velká náročnost na množství tranzistorů a tím i ke zvýšení spotřeby. Obsahuje však algoritmus Safe Instruction Recognition, který mu v učitých situacích umožňuje změnit pořadí instrukcí. Proudové zpracování instrukcí se nevyužívá již od dob prvních procesorů Pentium, když již u Pentium Pro došlo k použití způsobu zpracování out-of-order. V současné době existují 2 velikostní varianty procesorů Intel Atom a to verze o velikosti 13 x 14 mm, určená do mobilních zařízení nazvaná Centrino Atom. Tato varianta má kódové označení Diamondville. Další verze má rozměry 22 x 22 mm a označení Silverthorne. Je určená hlavně do levných počítačů a netbooků. ~ 4 ~
Blokové schéma procesoru Atom Budoucnost Atomu V současné době se pracuje na vývoji druhé generace platformy Atom známé pod kódovým označením Pine Trail (s procesory PineView). Novinkami oproti současným Atomům je umístění grafického jádra a tím i celého severního můstku přímo do procesoru. Díky této úpravě zmizí čipová sada a dojde k úspoře energie i vyzářeného tepla. Jako jediný další čip v platformě tak po této změně zůstane jižní můstek. Při výrobě má být použit stejný výrobní proces jako u předchozích modelů (tedy 45nm). Určitým nedostatkem ovšem může být deklarované snížení výkonu na takt. ~ 5 ~
Zdroje http://www.itbiz.cz/atom-slavi-rok http://www.cdr.cz/a/25365 http://www.cdr.cz/a/26775 http://www.cdr.cz/a/24005 http://cs.wikipedia.org/wiki/intel_atom http://www.techbit.cz/intel-atom-dual-core-330-vyplati-se-dve-jadra http://www.svethardware.cz/art_doc-d40fcc727cf84fe9c12574b100601a99.html http://www.zive.cz/clanky/intel-atom-2-detaily-o-nove-verzi-platformy-atom/sc-3-a- 147169/default.aspx ~ 6 ~