Характеристики ноутбука определяются его центральным процессором. На ноутбуках не используются мощные видеокарты, поэтому в любых программах и играх все вычисления ложатся именно на центральный процессор. Специально для ноутбуков, нетбуков, планшетов и промышленных компьютеров была разработана серия Intel Atom. Процессоры отличаются низким энергопотреблением. В среднем оно в 2-10 раз ниже, чем у CPU для стационарных компьютеров. При этом у них такая же интеловская архитектура и производительность (при равной тактовой частоте и количеству ядер). Все поддерживаемые программы такие же.
Процессоры Intel Atom ставятся только в бюджетную технику. Это одна из причин, почему они так популярны в офисной технике, низкая цена их делает очень удобными для групповой закупки различными организациями. Их недостаток (отсутствие сокета, процессор часто можно заменить только с материнской платой) с лихвой компенсируется низкой стоимостью.
Линейка Intel Atom использует все современные технологии для повышения производительности: множитель частоты, разделение вычислений на потоки, плавающая частота с возможностью разгона. Продукты компании постоянно совершенствуются и обновляются.
Уменьшение технологического процесса означает физическое уменьшение размеров транзисторов при их печати на кристалле. Одновременно с их уменьшением падает энергопотребление, снижается температура и увеличивается надежность. Учитывайте это при покупке ноутбука.
Эти режимы работают в минус: т.е. только уменьшая тактовую частоту и производительность от номинальной. На самых новых процессорах добавился режим «форсажа». В этом случае тактовая частота поднимается выше. Именно с этим связанно нечеткое ее указание в характеристиках ноутбука, например, 1,8-2,2 ГГц.
Процессоры с одним ядром нельзя рекомендовать как современные. Многие приложения на них просто не запустятся. Два ядра уже в корне меняют производительность. Здесь дело ни сколько в ее двукратном повышении, сколько в особой архитектуре. Не все программы чувствительны к тактовой частоте процессора. Для многих куда важнее специализированная архитектура.
Компания Intel предлагает несколько версий процессоров, пригодных для работы в обычных системных блоках. Они устанавливаются на материнские платы с памятью DDR2 и DDR3. Под DDR4 версии пока нет, т.к. этот стандарт только вводится на игровых компьютерах и для ноутбуков совершенно неактуален. Использование Intel Atom - возможность получить системный блок без вентиляторов. Такое решение подходит для специальных компьютеров, для промышленности, платежных терминалов и другой техники. Itnel Atom для материнских плат не комплектуются сокетом и припаиваются к ним стационарно. Замена возможна только в сервисном центре с использование оборудования для микропайки.
Часть 1: Предыстория, Теория, Ядро, Сила
Компания Intel давно стала обращать пристальное внимание на мобильный потребительский сектор и выпускать ориентированные на него продукты. Поначалу это были процессоры, подобранные по малому энергопотреблению при прочих равных параметрах (разве что частоты пониже, да корпус поменьше). Затем стали выпускать ЦП, специально доработанные для подобных применений. Историю можно начать с чипа i80386SL, у которого впервые появился SMM (System Management Mode - режим управления системой), динамическое ядро было заменено на статическое (т. е. для сохранения энергии частота может падать до нуля), и добавлены контроллеры кэша, памяти и шин ISA и PI (Peripheral Interface). Все эти изменения увеличили число транзисторов аж втрое (с 275 000 у обычного 386SX/DX до 855 000), но инженеры посчитали, что такой бюджет оправдан. Помимо этого также были версии i386CX и i386EX без встроенной периферии с тремя режимами энергосбережения.
Много воды утекло, каждый следующий ЦП (кроме серверных) выпускался как в обычном, так и в мобильном (иногда ещё и во встроенном) варианте, но все манипуляции в основном заключались в добавлении к ядру энергосберегающих режимов и отборе чипов, способных работать на пониженном напряжении при пониженных частотах. Между тем, конкуренция со стороны архитектур, разработанных специально для мобильных устройств, усилилась: 1990-е принесли появление PDA (начиная с Apple Newton MessagePad), а 2000-е дали коммуникаторы, интернет-планшеты (полузабытая аббревиатура MID) и ультрамобильные ПК (UMPC). В довесок ко всему оказалось, что основные задачи для пользователя таких устройств имеют небольшие вычислительные потребности, так что почти любой ЦП, выпущенный после 2000 г., уже обладал нужной мощностью для мобильного применения, кроме, разве что, современных игр (для которых как раз тогда появились мобильные консоли с 3D-графикой).
Назрела необходимость сделать специальную архитектуру для компактного мобильного устройства, где главное - не скорость, а энергоэффективность. В Intel такую задачу взяло на себя израильское отделение компании, создавшее до этого весьма удачное семейство мобильных процессоров Pentium M (ядра Banias и Dothan). В этих ЦП энергосберегающие принципы были поставлены во главу угла с самого начала разработки, так что динамическое отключение блоков в зависимости от их загрузки и плавное изменение напряжения и частоты стало залогом экономности серии. Особенно ярко Pentium M смотрелись на фоне выпускаемых тогда же Pentium 4, которые в сравнении с ними казались раскалёнными сковородками. Причём, работая на одной частоте, Pentium M выигрывали у «четвёрок» по производительности, что вообще впервые случилось в практике процессоростроения - обычно мобильный компьютер расплачивается за свою компактность всеми остальными характеристиками. Впрочем, и сами-то Pentium 4 были, скажем так, не очень хороши в роли универсального ЦП…
Успех платформы показал, что такая высокая скорость нужна не всем, а вот сэкономить ещё энергии было бы неплохо. На тот момент (середина 2007 г.) Intel выпустила «папу» наших сегодняшних героев - процессоры A100 и A110 (ядро Stealey). Это 1-ядерные 90-нанометровые Pentium M с четвертью кэша L2 (всего 512 КБ), сильно заниженными частотами (600 и 800 МГц) и потреблением 0,4–3 Вт. Для сравнения - стандартные Dothan при частотах 1400–2266 МГц имеют энергорасход 7,5–21 Вт, низковольтные (подсерия LV) - 1400–1600 МГц и 7,5–10 Вт, а впервые введённые ультранизковольтные (ULV) - 1000–1300 МГц и 3–5 Вт. Резонно полагая, что современный компьютер большую часть времени проводит в ожидании очередного нажатия клавиши или сдвига мыши ещё на один пиксель, главным отличием A100/A110 от подсерии ULV Intel сделала умение очень глубоко засыпать, когда считать не надо совсем, благодаря чему потребление при простое падает на порядок. А сильно сокращённый кэш (большой L2 на таких частотах не очень-то и нужен) помог уменьшить размер кристалла, что сделало его дешевле. Размер корпуса процессора уменьшился впятеро, а суммарная площадь ЦП и чипсета - втрое. Как мы увидим далее, такие приёмы были использованы и в серии Atom.
Несмотря на в принципе верное целеполагание, A100/A110 остались мало востребованы рынком. То ли 600–800 МГц оказалось всё же маловато даже для простенького интернет-планшета, то ли всего два чипа (что даже модельным рядом назвать трудно) с самого начала были экспериментальным продуктом для обкатки технологии, то ли процессор просто не раскрутили маркетологи, зная, что ему на смену идёт кое-что куда более продвинутое… Менее чем через полгода после выпуска A100/A110 26 октября 2007 г. Intel объявила о близком выпуске новых мобильных ЦП с кодовыми именами Silverthorne и Diamondville и ядром Bonnell - будущих Атомов. Кстати, название Bonnell произошло от имени холмика высотой 240 м в окрестностях г. Остин (штат Техас), где в местном центре разработки Intel располагалась малочисленная группа разработчиков Атома. «Как вы яхту назовёте, так она и поплывёт.» ©Капитан Врунгель
В 2004 г. эта группа, после отмены ведомого ею проекта Tejas (наследника Pentium 4), получила прямо противоположное задание - проект Snocone по разработке крайне малопотребляющего x86-ядра, десятки которых объединит в себе суперпроизводительный чип с потреблением 100–150 Вт (будущий Larrabee, недавно переведённый в статус «демонстрационного прототипа»). В группе оказалось несколько микроэлектронных архитекторов из других компаний, включая и «заклятого друга» AMD, а её глава Belli Kuttanna работал в Sun и Motorola. Инженеры быстро обнаружили, что различные варианты имеющихся архитектур не подходят их нуждам, а пока думали дальше, в конце года CEO Intel Пол Отеллини сообщил им, что этот же ЦП также будет и 1-2-ядерным для мобильных устройств. Тогда было тяжело предположить, как именно и с какими требованиями такой процессор будет применяться через отведённые на разработку 3 года - руководство с большой долей риска указало на наладонники и 0,5 Вт мощности. История показала, что почти всё было предсказано верно.
Устройство CE4100
Интересно, что уже вслед за Атомом летом 2008 г. был выпущен EP80579 (Tolapai) для встраиваемых применений с ядром Pentium М, 256 КБ L2, 64-битным каналом памяти, полным набором контроллеров периферии, частотами 600–1200 МГц и потреблением 11–21 Вт. А почти сразу после него - модель Media Processor CE3100 (Canmore) для цифрового дома и развлечений: архитектура Pentium М, частота 800 МГц, 256 КБ L2, три 32-битных канала контроллера памяти, 250 МГц RISC-видеосопроцессор и два 340 МГц ядра DSP (цифровой сигнальный процессор) для аудио. Как покупались эти штуки - не ясно, т. к. после анонса о них не было слышно ничего в т. ч. и от Intel. Видимо, не очень… Уже после расцвета Атома, в сентябре 2009-го, Intel повторила попытку и выпустила CE4100, CE4130 и CE4150 (Sodaville) уже на «атомном» ядре частотой 1200 МГц, двумя 32-битными каналами DDR3, обновлённой периферией и технормой 45 нм. И вновь с тех пор об этих высокоинтегрированных системах-на-чипе (SOC) мало слышно. Может быть, рынок не готов встретить героя?
Слева CE4100, справа - CE3100
Для начала рассмотрим основные характеристики процессора с точки зрения потребителя. Их три: скорость, энергоэффективность, цена. (Правда, энергоэффективность - не очень-то «потребительская» характеристика, но, тем не менее, именно по ней проще всего судить о некоторых важных параметрах конечного устройства.) Далее вспомним, что у идеальной КМОП-микросхемы (по этой технологии изготавливаются все современные цифровые чипы) потребление энергии пропорционально частоте и квадрату напряжения питания, а пиковая частота линейно зависит от напряжения. В результате, уполовинив частоту, мы можем уполовинить напряжение, что в теории уменьшит потребление энергии в 8 раз (на практике - в 4–5 раз). Таким образом, мобильный процессор должен быть низкочастотным и низковольтным. Как же тогда он окажется быстрым? Для этого надо, чтобы за каждый такт он выполнял как можно больше команд, что чаще всего означает увеличение числа конвейеров (степени суперскалярности) и/или числа ядер. Но это ведёт к резкому росту транзисторного бюджета, что увеличивает площадь чипа, а значит и его стоимость.
Таким образом, выиграть по всем трём пунктам не получится даже теоретически (чем и объясняется присутствие на рынке такого разнообразия процессорных архитектур). Поэтому где-то придётся сдать позиции. Исторический экскурс говорит, что сдать надо в скорости, что даст возможность сделать ядро ЦП максимально простым. Именно по этому пути и пошли инженеры из Остина. Обдумав варианты, они решили вернуться к архитектуре 15-летней давности, первый и последний раз (среди процессоров Intel) использовавшейся в первых Pentium. А именно: процессор остаётся суперскалярным (т. е. 2 команды за такт у нас будет - но не 3–4, как в современниках Атома), лишается механизма перетасовки команд перед исполнением (OoO), но приобретает то, чего у Pentium не было - технологию гиперпоточности (HyperThreading, HT), позволяющую на базе одного физического ядра эмулировать для ОС и ПО наличие двух логических. Чтобы объяснить, почему был сделан именно такой выбор, читателю рекомендуется сначала вспомнить все возможные способы увеличения производительности ЦП . А теперь оценим их с позиции потребления энергии и транзисторных затрат.
Использование многопроцессорной конфигурации в карманном или наколенном устройстве недопустимо, а вот многоядерность - вполне, если не хватает скорости одного ядра. Поначалу Intel сделала это тем же способом, что и в первых 2-ядерных Pentium 4 - поставив пару одинаковых 1-ядерных чипов на общую подложку и общую шину до чипсета. Из других разделяемых ресурсов есть лишь питающее напряжение, которое выбирается из максимума двух запросов. Т. е. ядра могут отдельно изменять свои частоты, но засыпают и пробуждаются синхронно. В декабре 2009 г. Intel выпустила первые интегрированные версии Атомов, где на одном кристалле есть 1–2 ядра и северный мост. На плате остался южный мост, соединённый с ЦП шиной DMI, что чуть быстрее и экономней предыдущей комбинации. Больше двух ядер нам скоро не предложат, так что основной скоростной упор сделан на их внутренности.
Вопрос повышения частотного потолка инженеров Intel на этом этапе тоже не очень волновал, хотя отказываться от принципа конвейерности и декодирования команд х86 во внутренние микрооперации (мопы) никто не собирался - это был бы слишком радикальный шаг назад. А вот предсказатели переходов, предзагрузчики данных и прочие вспомогательные системы заполнения конвейера стали очень важны, т. к. простаивающий конвейер, не умеющий исполнять другие команды в обход застрявшей, означает выкинутые насмарку драгоценные ватты - и у Атома все необходимые «подпорки» сделаны ненамного хуже, чем у Pentium M и более современных ему Core 2, разве что размеры буферов поменьше (опять же ради экономии). В итоге, основная битва разыгрывается вокруг производительности за такт.
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.
Год назад, на Форуме Intel для разработчиков, компания представила 45-нм процессор Atom под кодовым названием Silverthorne. Процессор Atom нельзя было купить отдельно, и до недавнего времени он был доступен только в качестве полного решения в ноутбуке или UMPC. Но ситуация изменилась, Intel теперь предлагает процессор Atom для встраиваемых или настольных платформ. Новое кодовое название - Diamondville.
Сам по себе процессор Atom с площадью кристалла всего 25 мм² кажется абсолютно крошечным по сравнению с 143 мм 2 у Core 2 Duo. И число транзисторов - 47 миллионов - тоже кажется очень маленьким по сравнению с Core 2 Duo, оснащённым 291 млн. Но только так процессор Atom смог поддерживать сенсационно низкое энергопотребление - всего 4 Вт. Благодаря крошечному размеру доля выхода годных чипов тоже весьма высокая; Intel теоретически может получать до 2500 процессоров Atom с одной 300-мм подложки.
 |
Процессор Atom 230 (Diamondville) отличается от модели Silverthorne. Он использует не экономный мобильный чипсет, а менее дорогой настольный вариант. Впрочем, при этом мы получаем двухканальный контроллер памяти, что повышает производительность. Но Atom 230 придётся обходиться без энергосберегающей технологии SpeedStep - но это и не проблема процессора с низким энергопотреблением.
Мы протестировали встраиваемую материнскую плату ECS 945GCT-D с 1,60-ГГц процессором Atom 230. Энергопотребление всей системы составило всего 40,5 Вт, что поставило новый рекорд в нашей тестовой лаборатории. Производительность платформы Atom оказалось достаточной для просмотра Интернета и воспроизведения DVD, но вам нужно использовать правильные программы, чтобы всё было на должном уровне. Использование технологии Hyper-Threading приводит к тому, что производительность процессора Atom может быть увеличена с приростом до 37%.
Сегодня доступно три разных типа процессоров Atom: линейка Z5 для мобильных интернет-устройств (Mobile Internet Devices, MID), N270 для дешёвых ноутбуков (Netbooks) и 230 для встраиваемых настольных плат (Nettops).
| Модели Intel Atom (Diamondville) | ||||
| Модель | Тактовая частота | Кэш | FSB | Платформа |
| Atom 230 | 1,60 ГГц | 512 кбайт | 533 МГц | Nettops |
| Atom N270 | 1,60 ГГц | 512 кбайт | 533 МГц | Netbooks |
| Модели Intel Atom (Silverthorne) | ||||
| Модель | Тактовая частота | Кэш | FSB | Платформа |
| Atom Z540 | 1,86 ГГц | 512 кбайт | 533 МГц | MID |
| Atom Z530 | 1,60 ГГц | 512 кбайт | 533 МГц | MID |
| Atom Z520 | 1,33 ГГц | 512 кбайт | 533 МГц | MID |
| Atom Z510 | 1,10 ГГц | 512 кбайт | 400 МГц | MID |
| Atom Z500 | 800 МГц | 512 кбайт | 400 МГц | MID |
Ассортимент мобильных устройств на рынке постоянно увеличивается, но до сих пор большую часть на нём занимали модели на архитектуре ARM (RISC) - например, процессоры X-Scale, которые встречаются в КПК или в iPhone. Intel надеется, что процессор Atom на архитектуре x86 сможет отобрать долю у рынка ARM.
Процессор Atom использует так называемую "очередную микроархитектуру (in order micro-architecture)", а также способен запускать 32- и 64-битные приложения. Функция спекулятивного (внеочередного) выполнения не была реализована из-за большого числа транзисторов, которое она требует, и соответствующего увеличения энергопотребления. Поэтому процессор выполняет команды строго друг за другом, следовательно, коэффициент выполняемых инструкций за такт (IPC) не такой высокий. Кэш L1 тоже реализован по-другому: у микроархитектуры Conroe используются два 32-кбайт кэша, а у Atom - кэш инструкций на 32 кбайт и кэш данных 24 кбайт.
Процессор Atom имеет всего одно ядро, поэтому для оптимальной загрузки Intel пришлось вновь ввести технологию Hyper-Threading, которая превращает CPU в два виртуальных процессора. Так, в приложениях, оптимизированных под несколько потоков, вы можете получить более высокую производительность даже на одном физическом ядре. Да и операционные системы (такие как Windows XP или Vista) будут существенно быстрее реагировать на команды.
Микроархитектура Atom поддерживает практически все мультимедийные расширения: MMX, SSE, SSE2, SSE3 и SSSE3. У некоторых моделей присутствует и поддержка технологий виртуализации.
Мы сравнили процессоры Atom с двуядерным Pentium и Celeron 220 на плате для встраиваемых решений D201GLY2. Плата выполнена в форм-факторе mini ITX и является техническим предшественником настольных решений на Atom.
Плата ECS 945GCT-D, которую мы использовали в тестах, уже поставляется с процессором Atom 230, работающем на частоте 1,60 ГГц.
| Функциональное сравнение линеек CPU | |||||
| Функция | Pentium Dual-Core | Celeron 220 | Atom Z5 | Atom N270 | Atom 230 |
| Ядро | Allendale | Conroe-L | Silverthorne | Diamondville | Diamondville |
| Техпроцесс | 65 нм | 65 нм | 45 нм | 45 нм | 45 нм |
| Socket | 775 | 479 | 441 | 437 | 437 |
| Кэш L1 | 32 кбайт данные 32 кбайт инструкции |
32 кбайт данные 32 кбайт инструкции |
32 кбайт инструкции 24 кбайт данные |
32 кбайт инструкции 24 кбайт данные |
32 кбайт инструкции 24 кбайт данные |
| Кэш L2 | 1 Мбайт | 512 кбайт | 512 кбайт | 512 кбайт | 512 кбайт |
| FSB | 200 МГц (800QDR) | 133 МГц (533QDR) | 100 МГц (400QDR), 133 МГц (533QDR) | 133 МГц (533QDR) | 133 Мгц (533QDR) |
| 64-битные расширения | EM64T | EM64T | EM64T | EM64T | EM64T |
| Мультимедийные расширения | MMX SSE SSE2 SSE3 SSSE3 | MMX SSE SSE2 SSE3 SSSE3 | MMX SSE SSE2 SSE3 SSSE3 | MMX SSE SSE2 SSE3 SSSE3 | MMX SSE SSE2 SSE3 SSSE3 |
| Hyper-Threading | - | - | Да | Да | Да |
| Виртуализация | VT | - | VT | - | - |
| Функции энергосбережения | C1E Speedstep | - | C1E Speedstep | C1E Speedstep | - |
| Thermal Monitor | TM1&2 | TM1&2 | TM1&2 | TM1&2 | TM1&2 |
| Защита от вирусов | XD Bit | XD Bit | XD Bit | XD Bit | XD Bit |
Утилита диагностики Everest правильно распознала процессор Atom на ядре Diamondville.
Материнская плата 945GCT-D имеет размеры 7,9" x 6,7" (20 x 17 см), что чуть больше традиционных моделей mini-IXT 6,7" x 6,7" (17 см x 17 см). Однако увеличение длины необходимо для установки второго слота памяти, слота PCI Express x1, а также звуковых разъёмов, которых нет у других плат ITX.
 |
| Технические спецификации платы ECS 945GCT-D | |
| Компонент | Details |
| Видео | 1x VGA |
| Накопители | 2x SATA300, 1x IDE ATA100 |
| USB | 2x USB 2.0 (панель ввода/вывода) 4x USB 2.0 (на плате) |
| Последовательные порты | 1x COM |
| PS2 | Мышь, клавиатура |
| Разъёмы для карт расширения | 1x PCI 33, 1x PCIe x1 |
| 1x 100 Мбит/с (Atheros L2 Fast) | |
| Звук | VIA VT1708B (каналы 5.1) |
| Подключение вентиляторов | 2x 3-контактных |
| Габариты | 20 x 17 см |
| ATX | 24-pin ATX |
Как можно видеть, у материнской платы нет разъёмов для подключения дисковода или параллельного порта.
Для подключения монитора доступен только один VGA-выход. Можно работать с разрешением 1280x1024, но, по сравнению с традиционной видеокартой, заметно небольшое размытие. В разрешении 1920x1200 размытие ощущается сильнее, поэтому такой формат вряд ли подходит для повседневной работы. Чипсет 945G оснащается графическим ядром GMA950, которое несколько устарело. Технически чипсет может предоставлять интерфейс DVI-D, однако ECS не установила его на плату.
Графическое ядро GMA950 поддерживает интерфейс Vista Aero и API DirectX 9. Однако для игр оно слишком слабое. Да и даже под Vista окна несколько медленно перерисовываются при их перетаскивании. Для встроенной графики можно выделять 8, 64 или 128 Мбайт памяти.
В отличие от решения Atom Notebook, настольная система на 945 оснащена двухканальным интерфейсом памяти. Однако не каждый производитель устанавливает на платы два слота DIMM. Память DDR2 ограничена частотами DDR2-400 и DDR2-533, хотя технически чип 945GC может поддерживать DDR2-667. В наших тестах мы выбрали тайминги CL 3,0-3-3-8 из-за низких тактовых частот памяти.
 |
Ещё одно преимущество двухканального интерфейса заключается в том, что можно использовать два модуля памяти, которые позволяют несколько сэкономить средства, поскольку, в зависимости от объёма, два модуля памяти могут стоит дешевле одного с равной суммарной ёмкостью. По информации Intel, чипсет 945GC может работать только с, максимум, 2 Гбайт памяти, хотя мы без проблем смогли оснастить плату 3 Гбайт.
Аудио
SATA 3 Гбит/с и IDE
 |
ECS 945GCT-D позволяет вручную устанавливать в BIOS скорость FSB. Поскольку вы не сможете регулировать напряжение CPU, памяти и чипсета, то достичь высоких тактовых частот проблематично.
Частота FSB по умолчанию составляет 133 МГц; мы смогли запустить плату с Atom с частотой 144 МГц, но южный мост на этой частоте перестал работать. С данной материнской платой мы смогли выжать всего на 2 МГц больше по FSB без проблем.
Процессоры Silverthorne Atom для ноутбуков и UMPC поставляются вместе с мобильной версией чипсета 945G. Энергопотребление северного моста составляет 4 Вт, а южного моста ICH7M - 1,5 Вт. Поскольку встраиваемая материнская плата оснащена версий Diamondville Atom, ECS припаяла чипсет 945GC. Технически нет причин, почему бы не использовать экономичный чипсет 945; такое решение было бы практически идеальным, но и плата стоила бы ощутимо дороже.
Настольный чипсет 945GC имеет TDP 22,2 Вт, причём южный мост потребляет 3,3 Вт. По сравнению с процессором Atom 230, TDP которого составляет всего 4 Вт, а напряжение питания 1,088 В, разница ощутима.
 |
Для питания процессора плата использует однофазный стабилизатор процессора. Плата ITX для Mobile Celeron 220, которую мы взяли для сравнения, тоже оснащена однофазным стабилизатором. Из-за относительно низкой цены процессора Atom ($29), он не поддерживает функций энергосбережения, таких как SpeedStep - процессор всегда работает на 1,60 ГГц. Мы замерили энергопотребление всей системы, включая блок питания и потери на нём - у нашего блока питания Coolermaster КПД составляет больше 80%.
В режиме бездействия система на Atom 230 поставила рекорд в нашей лаборатории - всего 40 Вт. Но если сравнить с платформой AMD 780G и процессором Sempron LE-1100, разница составляет всего 3,4 Вт - не впечатляет.
Под полной нагрузкой процессор Atom 230 потребляет на 11 Вт меньше, чем предшественник: плата ITX с процессором Mobile Celeron 220.
Теперь давайте посмотрим на увеличение энергопотребления систем между режимами бездействия и полной нагрузки.
При переходе от режима бездействия к полной нагрузке, плата Atom 230 продемонстрировала прирост 3,7 Вт, в то время как системе на Mobile Celeron 230 потребовалось на 10,5 Вт больше, а AMD Sempron LE-1100 увеличивает энергопотребление на 26,5 Вт.
| Тестовая платформа для измерения энергопотребления | |
| Процессор | Платформа |
| Athlon Sempron | AMD 780G Gigabyte GA-MA78GM-S2H |
| Pentium Dual-Core | Intel G33 Gigabyte GA-G33-DS3R |
| Celeron | SIS 662 Intel D201GLY2 |
| Atom | Intel 945G ECS 945GCT-D |
| Жёсткий диск | Western Digital 3200AAJS 320 Гбайт, 7200 об/мин, SATA300 |
Даже после часа работы под полной нагрузкой процессор Atom 230 достиг максимальной температуры всего 83 °C. По спецификациям Intel, процессор Atom 230 способен выдержать температуру ядра до 99 °C. Впрочем, даже если процессор достигнет максимальной температуры из-за плохой вентиляции корпуса, например, он всё равно способен защитить себя благодаря технологии Thermal Monitor 2.
Южный мост ICH7 способен выдерживать температуру до 108 °C, и система даже близко не подошла к этому порогу. 22-Вт северный мост 945GC, по спецификациям, выдерживает температуру до 99 °C. В нашем случае радиатор северного моста достиг температуры 77 °C, то есть кристалл мог нагреться слишком сильно, превысив 99 °C.
Впрочем, через час работы под полной нагрузкой, плата не показывала признаков потери стабильности. Но, как нам кажется, для продления срока службы северного моста лучше использовать вентилятор.
Чтобы протестировать скорость работы в Интернете, мы загрузили сайт с интерактивными тестами CPU и замерили время полной загрузки и отображения. Результат зависит от используемой ОС и браузера.
Atom 220 оказался быстрее всего в паре с Windows XP и Firefox 3: эта комбинация потребовала всего девять секунд для открытия страницы. Однако если были открыты другие окна браузера, или в фоне работали какие-либо утилиты, то загрузка существенно замедлялась.
Мы не рекомендуем использовать Vista - процессор Atom 230 слишком медленный для этой системы. Процессор начинает реагировать примерно через минуту после загрузки настольного интерфейса Vista, и нагрузка на CPU очень часто бывает близка к 100%. Часто не замечаешь, что web-страница загрузилась не полностью, то есть навигация по ней ещё не работает. Если провести несколько кликов во время процесса загрузки, то процессор замрёт на некоторое время, сортируя задачи, и время загрузки может легко увеличится раза в четыре. Чтобы насладиться всем этим, вам, определённо, следует быть фанатом медленных систем.
Основываясь только на результатах тестов, сложно ответить на вопрос, что лучше, Vista или Windows XP. Чтобы выполнить такое же количество работы, Vista требуется большая производительность, которую Atom 230 обеспечить не способен. Впрочем, под Windows XP процессор тоже не блещет скоростью, хотя работать уже легче.
Разница в скорости между Atom 230 и обычными настольными процессорами просто пугает. Плата ITX с процессором Celeron 220 более, чем на 30% быстрее Atom 230.
CD в комплекте поставки содержит все драйверы под Vista и Windows XP, да и установка обеих операционных систем проходила быстро и без проблем. Все компоненты, такие как сеть, звук, графическое ядро и чипсет, работали безупречно, за что можно похвалить ECS. Как мы уже упоминали выше, мы рекомендуем устанавливать на систему Atom ОС Windows XP.
LAN, воспроизведение DVD и HD-видео
Плата ECS 945GCT-D оснащена адаптером LAN на 100 Мбит/с от Atheros. Если вы планируете использовать Linux в качестве ОС, то следует найти соответствующие драйверы - но в Интернете это сделать не так легко. Драйверы для Windows XP и Vista входят в комплект поставки и работают без проблем.
Когда данные передаются по сети, низкая производительность процессора приводит к тому, что нагрузка на CPU составляет от 15% до 19%, что весьма существенно.
Мы протестировали воспроизведение DVD с помощью PowerDVD 8 от Cyberlink. DVD-плеер просчитывает промежуточные кадры, что делает картинку более плавной, но и сильнее нагружает центральный процессор.
Atom 230 прекрасно справился с воспроизведением DVD, производительности вполне достаточно. Оба логических процессора нагружаются меньше 44%, рывков и артефактов при воспроизведении не возникает.
Плата Atom оснащена графическим ядром GMA950, которое не поддерживает аппаратное ускорение H.264. Поэтому за декодирование HD-видео отвечает сам CPU. Atom 230 оказался слишком слабым для этой задачи, нагрузка на процессор 100%.
Плавного воспроизведения HD-видео не получится.
Hyper-Threading: Atom 230 против Celeron 220
Производительность: прирост с технологией Hyper-Threading
Оснащение процессора Atom поддержкой технологии Hyper-Threading кажется нам разумным решением со стороны Intel. Процессор намного лучше подходит для потоковых приложений; он способен повышать свою производительность (по данным наших тестов) вплоть до 37%.
| Intel Atom 230 Hyper-Threading | |
| Тест | |
| iTunes | 25,1% |
| Lame | 0,6% |
| AVG Antivirus | 5,8% |
| WinRAR | 1,9% |
| Cinema 4D Release 10 | 36,9% |
| Итого: | 14,1% |
Производительность: прирост Celeron 220 и Sempron 64 LE-1100 по сравнению с Atom 230
| Atom 230 - 1,60 ГГц | ||
| Тест | Celeron 220 1,20 ГГц | Sempron 64 LE-1100 1,90 ГГц |
| iTunes | 36,9% | 57,5% |
| Lame | 51,5% | 61,1% |
| AVG Antivirus | 17,3% | 36,9% |
| WinRAR | 11,1% | 12,1% |
| Cinema 4D Release 10 | 56,5% | 50,6% |
| Итого: | 35,2% | 43,7% |
Здесь явно замедленная медленная очередная микроархитектура, которая обрабатывает команды одну за другой. Celeron на 1,20 ГГц на 35% быстрее, чем Atom на 1,60 ГГц, но Atom потребляет всего часть энергии Celeron. Система AMD Sempron, которая использует практически столько же энергии в режиме бездействия, что и система Atom, на 43% быстрее.
| Аппаратное обеспечение | |
| Компонент | Детали |
| Материнская плата AMD | ASUS M2N32-SLI Deluxe, Rev. 1.03G nVidia nForce5, BIOS: 1001 (03/13/2007) |
| Материнская плата AMD 780G | MSI K9A2GM-FD/FIH AMD 780G, BIOS: 1.4 (04/06/2008) |
| Материнская плата Intel | Gigabyte GA-EP35C-DS3R Rev. 2.1 Intel P35 BIOS: F3e (03/27/2008) |
| ITX Intel Celeron 220 | Intel D201GLY2 SIS 662, BIOS: 0137 (01/04/2008) |
| 2x 1 Гбайт A-Data DDR2 1066+ Vitesta Extreme Edition TakeMS 1x 2GB | |
| DVD-ROM | Samsung SH-D163A, SATA150 |
| Видеокарта | Foxconn nVidia GeForce 8800 GTX GPU: 575 МГц, Shader: 1350 МГц, память: 768 Мбайт DDR4 (900 МГц, 384 битов) |
| Звуковая карта | Creative Labs Sound Blaster X-Fi XtremeGamer |
| Блок питания | Coolermaster RS850-EMBA, ATX 2.2, 850 Вт |
| Программное обеспечение и драйверы | |
| Компонент | Детали |
| ОС | Windows Vista Enterprise Version 6.0 (Build 6000) Windows XP SP2 VL |
| DirectX 10 | DirectX 10 (Vista Default) |
| DirectX 9 | Версия: April 2007 |
| Звуковая карта | Vista Driver 2.13.0012 (15.03.2007) |
| Звуковая карта Atom | Vista Driver VIA HD V5.30.32.080228 |
| Графический драйвер | nVidia ForceWare Version 158.18 (32 Bit) WHQL |
| Чипсет Intel X38 | Версия 8.1.1.1010 (21.11.2006) |
| Чипсет Intel Atom | Версия 8.2.0.1008 |
| Драйвер чипсета nVidia | nForce Driver: 15.00 (02.02.2007) WHQL |
| 82945G Express Atom | Версия 15.8.2.64.1461 (03.01.2008) |
| Intel G33 Express | Версия 15.9.0.1472 |
| Java | Java Runtime Environment 6.0 Update 1 |
| Тесты аудио и настройки | |
| Тест | Настройки |
| iTunes 7.2 | Version: 7.1.1.5 Audio CD (Terminator II SE), 53 min High Quality (160 kbps) |
| Lame MP3 | Version 3.98 Beta 3 (05.22.2007) Audio CD Terminator II SE, 53 min wave to mp3 160 kbps |
| Тесты приложений и настройки | |
| Тест | Настройки |
| Grisoft AVG Anti-Virus | Version: 7.5.467 Virus base: 269.6.1/776 Benchmark Scan: Vista Enterprise (Windows folder) 8 GB |
| WinRAR | Version 3.70 Beta 8 Compression = Best Dictionary = 4096 KB Benchmark: THG-Workload |
| Maxon Cinema 4D Release 10 | Version 10.008 Rendering from a scene (Water drop at a rose) Resolution: 1280 x 1024 - 8 Bit (50 frames) |
| Deep Fritz 10 | Version: Nov 16 2006 |
| Синтетические тесты и настройки | |
| Тест | Настройки |
| PCMark05 Pro | Version 1.2.0 CPU and Memory Tests Windows Media Player 10.00.00.3646 Windows Media Encoder 9.00.00.2980 |
| SiSoftware Sandra XI SP1c | CPU Test = CPU Arithmetic / MultiMedia Memory Test = Bandwidth Benchmark |
Результаты тестов
Заключение: Atom не подходит для офисных ПК
Очевидно, что материнская плата 945GTC-D от ECS с процессором Intel Atom 230 не подходит для офисного рабочего компьютера. Хотя интегрированной графики будет достаточно, производительность процессора Atom 230 слишком низка для повседневных настольных задач.
Конечно, с этим согласится не каждый пользователь. Если вы знаете точную нагрузку на систему и у вас достаточно опыта для оценки требуемого уровня производительности, то система на Atom может вполне подойти. Но всё же она хороша только для специфических сценариев.
Например, система прекрасно справится с просмотром web-страниц, если используется правильная операционная система (Windows XP или Linux). Если вы запускаете больше одного приложения одновременно, то система на Atom будет ощутимо замедляться.
Энергопотребление платы Atom в режиме бездействия и под нагрузкой поставило новые рекорды в тестовой лаборатории. Впрочем, незначительный отрыв от других платформ всё же разочаровывает. Так, система на AMD Sempron LE-1100 потребляла всего на 3 Вт больше в режиме бездействия. С другой стороны, под полной нагрузкой энергопотребление системы на Atom увеличивалось всего на несколько ватт, хотя другие настольные процессоры потребляли куда больше энергии.
Если вы планируете собрать систему, которая будет бездействовать большую часть времени, то особой разницы между энергопотреблением Atom и Sempron LE-1100 вы не почувствуете. Так происходит, например, если компьютер, в основном, используется для скачивания файлов.
 |
Напоследок хочется поругать настольную версию чипсета, которая повинна в столь большом энергопотреблении. Поскольку система Diamondville Atom в настольном варианте сегодня доступна только в паре с прожорливым настольным чипсетом, преимущество Atom 230 по низкому энергопотреблению теряется. Возможно, это учтут производители материнских плат и предложат модели Diamondville с мобильным чипсетом.
Двухканальный интерфейс памяти не даёт ощутимого преимущества по производительности. Идея Intel добавить поддержку Hyper-Threading оказалась совершенно верной, поскольку в некоторых тестах Atom смог улучшить производительность до 37%. Однако процессор Atom обеспечивает существенно меньшую вычислительную мощность, чем современные платформы AMD и Intel. Мы рекомендуем сначала обратить внимание на последние, а уже потом пробовать настольную платформу Atom.
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.
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
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?
Процессоры Z500
Poulsbo, чипсет для Atom
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.
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).
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).
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
"Hyper-Threading"
Вычислительное ядро
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.
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.
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.
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"
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
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.
Результаты тестов
Мы решили сравнить три платформы на равных частотах, проведя несколько реальных и синтетических тестов.
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.
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).
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.
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 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.
