IDF 2006, весна: день 1

Как всегда я рада поделиться с Вами свежими новостями с Форума разработчиков Intel, который только что начался в калифорнийском Сан-Франциско. Уже десятый год подряд Intel организует изумительное техно-шоу, с чем мы и хотели бы поздравить компанию, пожелав ей продолжать в том же духе.
Открыл форум своей вступительной речью Джастин Рэттнер (Justin Rattner), директор отдела технологий Intel. Он выделил ключевые проблемы, возникшие в результате стремительного развития IT-индустрии и сильного давления со стороны конкурентов, под прессингом которых в последнее время находилась компания Intel. Эти трудности, однако, не отняли у компании главного – стремления придумывать и реализовывать новые технологии.


Итак, о чем мечтали и что создавали сотрудники Intel в последнее время? Рэттнер дал предварительный обзор новой всеобъемлющей технологии, подробности которой будут вырисовываться все четче в ближайшие несколько месяцев.
Начал он с постулата, что энергия – это нечто, с чем нам всем постоянно приходится иметь дело не только в повседневной жизни, но и при использовании любой поставляемой на рынок компьютерной платформы. Энергия важна для платформ любого типа, начиная от «наладонников» и заканчивая серверами. Для каждого типа платформ существуют определенные границы энергопотребления, за которые выходить нельзя.
Тут возникает фундаментальный компромисс, с которым нам приходится мириться: ради производительности приходится жертвовать энергопотреблением и наоборот. Возникает естественный вопрос, есть ли вообще выход из этой дилеммы?

Тенденция, показанная на иллюстрации, довольно устрашающа: любое увеличение производительности невозможно без увеличения потребления энергии. Для преодоления этого препятствия требовалось новое решение, и оно было найдено – архитектура ядра Pentium M.

Данная архитектура позволяет создавать процессоры с низким энергопотреблением, но в то же время с довольно высокой производительностью. Причем Intel не остановился на архитектуре Pentium M, а продолжил развивать ее, предложив двуядерную архитектуру – следующий уровень развития данной технологии. Эта революционная разработка получила название Core Duo.
Архитектура Core Duo создавалась с прицелом на мобильное применение, однако в данный момент эту технологию используют и в других платформах, в частности в блейд-серверах.
Кроме того, по мере разработки новой архитектуры стало ясно, что упомянутый выше компромисс является на самом деле более сложным.


Есть еще третий фактор – функциональность. Иными словами, помимо высокой производительности и высокой эффективности, от конечного продукта требуется еще и широкая функциональность.
Рэттнер подчеркнул, что микро-архитектура ядра от Intel представляет собой такое сочетание параметров энергопотребления, производительности и функциональности (в частности, поддержка 64 бит, виртуализация и т.д.), которое является наиболее оптимальным для широкого круга платформ, включая серверы и настольные компьютеры.
Какие именно решения были найдены в рамках концепции новой микро-архитектуры ядра от Intel? Во-первых, это массовый 65-нанометровый технический процесс, который предполагает увеличение производительности транзисторов на 20% и уменьшение их энергопотребления при переключении на 30%.


Intel планирует продолжать финансовые инвестиции в этот многообещающий проект, с тем чтобы в ближайшем времени перевести на новый технический процесс больше фабрик. Однако увеличение объемов производства – это далеко не все. Сам технологический процесс будет совершенствоваться далее, и в 2007 году произойдет переход на 45-нанометровый процесс.


Появление более «тонкого» технологического процесса позволит создавать кэши большего объема, уменьшить размер кристалла ядра процессора и, конечно же, даст возможность поместить больше ядер в один кристалл.
Intel постоянно работает над сотнями инноваций, касающихся новых продуктов и технологий, однако в своем докладе Джастин Рэттнер выделил лишь пять, а именно:

1.Intel Wide Dynamic Execution – Широкое динамическое исполнение. Intel расширила исполнительный конвейер, так что теперь за один такт могут исполняться четыре инструкции. В результате для обработки инструкций будет требоваться меньше циклов, а, следовательно, и энергии. Возможность объединения инструкций также была расширена: помимо микро-слияния (micro-fusion), когда простые инструкции объединялись в одну более сложную, теперь введено макро-слияние (macro-fusion), при котором возможно объединение в одну таких сложных инструкций как Compare и Jump.

2. Intel Advanced Digital Media Boost – Улучшенное ускорение цифрового мультимедиа-контента. Данная инновация относится к семейству инструкций SSE. Отныне каждая такая инструкция будет выполняться всего за один процессорный такт.

3. Intel Advanced Smart Cache (L2 cache) – Улучшенный интеллектуальный кэш. Введена разделяемая структура кэша, и улучшены алгоритмы кэширования, чтобы процессоры с большей эффективностью обменивались информацией. Даже если одно процессорное ядро в данный момент времени бездействует, другое ядро сможет пользоваться всем пространством кэша. Другими словами, в пространстве кэша не будут выделяться разделы, предназначенные для использования лишь одним процессорным ядром.

4. Intel Smart Memory Access – Интеллектуальный доступ к памяти. Новые алгоритмы предвыборки данных дают дополнительную гибкость при упорядочении операций сохранения и выборки данных из памяти. Данные алгоритмы позволяют значительно улучшить производительность и эффективность расходования энергии.

5. Intel Intelligent Power Capability – Интеллектуальное управление энергопотреблением. Данная технология подразумевает ограничение расходования энергии. Подсистемы, которые не нужны в данный момент для исполнения инструкций, попросту отключаются.

Все эти инновации будут применяться в трех основных типах платформ: мобильных, настольных, серверных. В мобильной сфере появится процессор Merom, производительность которого будет на 20% выше, чем у текущих решений, при том же уровне энергопотребления. В сфере настольных компьютеров мы увидим процессор Conroe, который обещает прирост производительности до 40% при одновременном снижении энергопотребления на 40%. В серверные платформы пять отмеченных выше инноваций придут вместе с платформой Woodcrest, которая будет на 80% быстрее, чем нынешние, а энергии будет требовать на 35% меньше.
Помимо использования пяти инновационных технологий от Intel, все эти разработки имеют еще одну общую черту. Это многоядерные решения.
В данный момент Intel четко видит тенденцию к экспоненциальному росту числа процессорных ядер.


Но будет ли Intel удваивать число процессорных ядер в 2008 году? Вероятнее всего, нет. Джастин Рэттнер уверил слушателей, что компания предоставит пользователям дополнительные ядра только тогда, когда они действительно будут нужны существующим приложениям.
Дело в том, что рост популярности многоядерных процессоров во многом зависит от развития многопоточного программного обеспечения, и в настоящее время многие ведущие софтверные компании уже пользуются в своих программных продуктах возможностями, предоставляемыми новыми процессорными технологиями.


Может показаться, что проблема соотношения энергии и производительности полностью сводится лишь к микро-архитектуре ядра, мульти-ядерным процессорам и многопоточному программному обеспечению, однако мы выйдем на совершенно новый уровень понимания этой проблемы, когда рассмотрим ее на уровне платформы в целом. В данный момент центральный процессор потребляешь примерно лишь одну треть от общего энергопотребления платформы, поэтому улучшением энергетических характеристик одного лишь процессора многого добиться не удастся. Следует обратить внимание и на другие подсистемы. Итак, что же требуется для увеличения эффективности использования энергии платформой?


Эффективность можно было бы улучшить, если бы большинство процессов находилось в состоянии бездействия большее количество времени. Intel создал экспериментальную систему, которая воплощает данную идею:

На снимке показаны платформа и дисплей с функцией самообновления. Intel реализовал в платформе режим продолжительного бездействия, что привело к снижению энергопотребления с 6 Вт до 3,5 Вт без потери эффективности.

Затем материнская плата была отключена, и энергопотребление упало до 1 Вт, хотя картинка на дисплее не изменилась, и система продолжала работать.

По сути, мы имеем дело с новым поколением систем с эффективным расходованием энергии. Реализовать данную функцию при помощи одной лишь операционной системы нельзя, необходимо работать с рядом компонентов, включая операционную систему, системы коммуникации и хранения данных, устройства ввода-вывода типа дисплея и т.д. Intel и партнеры компании собираются развивать данное направление в будущем, чтобы предоставить пользователям конечные продукты. Это одна из главных целей компании, подчеркнул Джастин Рэттнер.
В завершение первого отчета с IDF я хотела бы представить Вам несколько снимков уже созданных в Intel продуктов:

Корпоративные новости

Следующим докладчиком был Пэт Джелзингер (Pat Gelsinger), старший вице-президент Intel и генеральный менеджер Digital Enterprise Group. Его выступление было посвящено новинкам в корпоративном сегменте, и начал он с коммуникационной инфрастуктуры, а именно с констатации того факта, что в области коммуникаций всякое столкновение технологий приводит к одному результату – всегда выигрывает Протокол Интернета (Internet Protocol – IP). Выигрывал и продолжает выигрывать, последним примером чего является услуга Skype, число пользователей которой увеличивается на 200 тысяч с каждым днем. И это лишь первое поколение услуг, основывающихся на IP.
Следом пойдет IP-телевидение, причем не только передача собственно телевизионной картинки, но и сопутствующие услуги, такие как игры, конференции и т.д. Не будет большим преувеличением заявить, что развитие услуг на основе IP, которое мы можем сейчас наблюдать, происходит примерно в такой же пропорции, как и в законе Мура. В будущем все телекоммуникации будут основываться на IP – это всего лишь вопрос времени.
Каковы будут технические требования для реализации этого на практике? Естественно, что требования к дисковому пространству будут увеличиваться по мере все большего распространения IP-приложений. Индустрия эта огромна, и для удовлетворения постоянно растущего спроса необходимо множество самых разных решений. Intel продемонстрировал решение для хранения данных, предназначенное для малых предприятий, которое предоставляет до 2 терабайт дискового пространства, используя экономичную технологию Xscale.


Еще одним решением для высокотехнологичных рабочих сред является виртуализация, которая станет доступной массовому пользователю с выходом соответствующего аппаратного обеспечения. Intel уже начал поставки такого «железа», и отклики пользователей были чрезвычайно позитивными. В этом году компания поставила более 13 миллионов центральных процессоров с поддержкой технологии виртуализации, что позволяет задуматься о ее дальнейшем развитии.
Intel также анонсировал технологию виртуализации для направленного ввода-вывода, с чьей помощью можно перераспределять устройства ввода-вывода между виртуальными машинами с целью повышения надежности системы. Спецификации этой технологии уже выпущены и доступны для ознакомления.


Важным объявлением, сделанным на форуме в этот день, был анонс сотрудничества между Intel и VMWare над технологией виртуализации. Впервые Intel заговорил об этой технологии 7 лет назад. По словам Пэта Джелзингера, клиенты Intel отнеслись к виртуализации очень положительно, и каждое новое улучшение данной технологии воспринимают с большим энтузиазмом. Пользователи создают виртуальные машины и обмениваются ими, чтобы по-настоящему ощутить все преимущества данной технологии. Помимо дополнительных проектов в области виртуализации, над которыми работают Intel и WMVare, две компании также объединили усилия отделов маркетинга и продаж, чтобы более эффективно продвигать данную технологию среди своих клиентов.
Другим совместным проектом, который следует упомянуть, является сотрудничество между Intel и IBM. Главной целью этого альянса является расширение технологии виртуализации архитектуры x86 на устройства ввода-вывода и хранения данных, что позволит использовать серверные системы с максимальной эффективностью. Intel также анонсировал свое намерение выпустить экономичный процессор Xeon LV для центров обработки данных.
Ключевой платформой для мультипроцессорной консолидации станет платформа Truland, которая обещает прирост производительности до 15%.


Чуть позже появится платформа Tulsa.
Чтобы продемонстрировать работоспособность отмеченных платформ, Пэт пригласил коллегу из HP, который представил полную линейку продуктов от HP, включающую рабочие станции, серверы ProLiant и blade-серверы. Он также продемонстрировал мощь двуядерных процессоров со сбалансированной системной архитектурой на примере платформы Woodcrest с двумя двуядерными процессорами. Эта платформа оказалась в 1,4 раза быстрее в сравнении с системой от Sun, использующей процессоры AMD.

Еще одной платформой, упомянутой в презентации, является Bensley:


Как показано на рисунке, неотъемлемой частью платформы Bensley является I/OAT (I/O Acceleration Technology – Технология ускорения ввода/вывода), причем готовая платформа была немедленно продемонстрирована. Мы увидели две системы, работающие с 6-гигабитным каналом связи, однако платформа Bensley c поддержкой I/OAT загружала центральный процессор лишь на 15%, в то время как платформа предыдущего поколения без технологии ускорения ввода-вывода – на 44%.
В заключение я хотела бы показать Вам скриншот первой в мире «живой» демонстрации Clovertown-MP с двумя 4-ех ядерными процессорами:

Мобильные новости

Шон Мэлони (Sean Maloney), исполнительный вице-президент Intel, начал свой доклад с утверждения, что наша жизнь и приемы работы изменяются по мере того, как изменяется Интернет. Объемы данных, которые мы запрашиваем и получаем, просто огромны, постоянно создается новый контент. При этом персонализированный контент составляет в нем все большую долю. В Интернет выкладываются видеоклипы, фото, рассказы, созданные самим пользователями, что приводит к огромному росту Интернет-трафика. Таким образом, мы можем констатировать не только рост объемов онлайн-контента, но также рост уровня персонализации этого контента. Пользователи Интернета хотят получать интересные конкретно им новости, данные и т.д., поэтому неудивительна большая популярность персонализированных типов данных, таких как RSS, tagging, AJAX, mashups.
Например, база данных об авиарейсах внутри США объединяется со всем известной базой данных Google Earth в одном пользовательском интерфейсе (mashup). Это открытые базы данных, поэтому пользователь может проследить за информацией об отложенных рейсах и в некоторых случаях узнать даже больше, чем знают сотрудники в кассовом отделе аэропорта.
Персонализация всегда была одним из движущих факторов в нашей индустрии, и, по всей видимости, в настоящее время мы находимся в точке, за которой последует взрыв популярности персонализированного Интернета.


Тем не менее, впереди еще долгий путь и масса нерешенных технических трудностей.
Первой проблемой на пути к персонализированному Интернету является тот факт, что, несмотря на все технологические достижения и рост компьютерной грамотности, далеко не все люди имеют широкополосный доступ в Сеть.
Вторая проблема состоит в том, что Интернет еще не является мобильным, а персонализированный Интернет должен таковым быть. Основываясь на текущем положении вещей, Intel выдвинул три инициативы, которые должны сделать Интернет по-настоящему персонализированным для каждого пользователя. Ниже эти три инициативы рассматриваются подробно.

Малый экран: телефоны и сверхмобильный ПК

Продуктом номер 1 на этом рынке является платформа Monahans, образцы которой уже доступны для изучения. Благодаря реализации некоторых продвинутых технологий, данная платформа сумеет поддержать общую для новых платформ от Intel тенденцию к улучшению производительности и эффективности расходования энергии.


Хотя смартфоны становятся все более популярными, перед ними стоит очень трудная задача – предоставлять пользователю комфортную производительность на протяжении всего срока службы. Интернет постоянно развивается, как на уровне программного обеспечения, так и на уровне «железа». Это не является проблемой для персонального компьютера, поскольку пользователь в любой момент может скачать последние антивирусные заплатки, обновления кодеков, скрипты и расширения для Internet Explorer. Таким образом, обновление программного обеспечения компьютера происходит практически каждый день и без каких-либо сложностей для конечного пользователя.
Статичные же устройства, напротив, обновляться не могут. Однако, они имеют одно важное преимущество – они маленькие и портативные, а ПК – большой и громоздкий. Напрашивающееся решение – уменьшить ПК, сделав его таким же портативным.
Intel продемонстрировал такое устройство:


Это – следующий шаг в развитии мобильного ПК, и устройства вроде смартфонов с маленьким экраном или сверхмобильных ПК будут в скором будущем доступны сразу от многих производителей.

Большой экран – ноутбуки

Представленная диаграмма показывает, как увеличивалась производительность процессоров и эффективность расходования энергии в последнее время. Тенденцию должен продолжить новый процессор Merom, который выйдет во второй половине текущего года. Чем же отличается Merom от Yonah?
В процессоре Yonah используется технология интеллектуального кэша, которая позволяет двум ядрам получать доступ к одной и той же кэш-памяти, в отличие от традиционной архитектуры, в которой каждому ядру предоставляется свой собственный кэш. Другой особенностью процессора станет улучшенное управление энергопотреблением с помощью цифровых термодатчиков. В частности, будут отключаться неактивные сегменты кэша. Также будут отключаться бездействующие узлы внутри самого процессорного ядра.
Характеристики процессора Merom будут еще более развитыми.


В нем найдут применение такие технологии как широкое динамическое исполнение (более широкий конвейер, слияние инструкций, большие буферы – как отмечено в начале статьи). Предполагается, что Merom выйдет уже весной этого года, и на IDF уже были представлены несколько ноутбуков, работающих на Merom:


Согласно планам Intel, следующим серьезным обновлением платформы станет Santa Rosa:

Intel утверждает, что в Santa Rosa будет использоваться значительно улучшенный микропроцессор, быстрая графика 4-го поколения, IEEE 802.11n MIMO Wi-Fi, системы управления и безопасности профессионального уровня, программное обеспечение Intel Media Share и технология Intel NAND.
Целью технологии NAND Robson является двукратное снижение времени, требуемого на загрузку компьютера. Пользователям мобильных устройств не надо объяснять, насколько важно иметь возможность привести такое устройство в рабочее состояние в максимально короткий срок. Описание технологии выглядит следующим образом:


Чтобы все присутствующие смогли почувствовать разницу, Intel провел наглядную демонстрацию. Система с поддержкой технологии NAND Robson загрузила все стандартные офисные приложения за 3,3 секунды, в то время как стандартная система сделала то же самое за 15 секунд. Другим эффектом данной технологии является снижение энергопотребления, поскольку приложения реагируют на действия пользователя быстрее, что экономит энергию, а это весьма важный фактор при построении все более маленьких и быстрых компьютерных устройств.

Мобильные коммуникации: Wi-Fi и WiMAX

Пользователи требуют улучшенных коммуникационных возможностей, и Intel старается это требование удовлетворить, стремясь к стандартизации спецификации 802.11n MIMO. Кстати, Intel даже продемонстрировал свой первый 802.11n MIMO чип:


Помимо этого, Intel с партнерами работает над WiMAX, чтобы улучшить качество передаваемого сигнала. Возможно ли это? Нынешние ноутбуки на платформе Centrino имеют встроенный WiMAX адаптер с пропускной способностью в 2Мбит/сек., однако в Корее уже имеются решения, предоставляющие пропускную способность до 16Мбит/сек. Быть может, недалек тот день, когда любой из нас сможет прокатиться на скутере Intel WiMAX, «начиненном» новейшими технологиями, транслируя «живой» репортаж о поездке прямо в Интернет и получая всевозможную информацию из Сети, например, последние сводки о погоде, советы по выбору маршрута и т.д.?