Схема процесора Intel Core M.
Intel переходить на 14-нм технологію виробництва процесорів для сучасної електроніки. На даний момент 14-нм техпроцес вже введений на двох фабриках Intel в США - в штаті Орегон і в штаті Арізона, а в 2015 році на нову технологію буде переведена третя фабрика - в Ірландії. За розрахунками Intel, повністю задовольнити попит на 14-нм чіпи компанія зможе до I кварталу 2015 року. Одними з перших продуктів, створених за новою технологією, стануть процесори Intel Core M сімейства Broadwell.
В Intel вважають, що в середньому користувачі змінюють свої комп'ютери десь раз на 4 роки. І пропонують озирнутися назад і подивитися, що в них за останні 4 роки змінилося. А змінилося дійсно багато чого - 4 роки тому середньостатистичний ноутбук важив близько 3 кг, мав оптичний привід, і час його автономної роботи не перевищував 3-4 години. У нього була TN-матриця, дозвіл якої не перевищував 1366х768 точок. Зараз оптичні приводи майже зникли, маса знизилася, а час життя від батареї зріс до 6-8 годин. Ноутбуки на Haswell при низькому навантаженні здатні прожити від батареї 15 годин. Роздільна здатність зросла до Full HD, а середня товщина корпусу знизилася з 40 до 20 мм.
Широке поширення отримали всілякі трансформери, планшети на Windows з клавіатурою і інші пристрої, які кілька років тому існували тільки у вигляді начерків дизайнерів. Продажі подібного роду комп'ютерів «два в одному» за останній рік зросли в 3 рази, різних пристроїв представлено більше 70 - Intel вважає, що ринок повернувся до здорового стану: він розвивається, виробники намагаються придумати щось нове (те, що в цілому ринок ПК падає, Intel в своїй доповіді на IFA 2014 не згадує).
Однак більшість таких пристроїв досі оснащується вентилятором - нехай навіть більшу частину часу він обертається на ледь чутних обертах. Від вентилятора є й інші проблеми: він займає місце всередині корпусу, його механічні частини схильні до поломок, в самих пристроях доводиться робити вентиляційні отвори. Всі ці труднощі залишаться в минулому: з виходом Core M Intel вирішила від вентиляторів відмовитися. А паралельно зробити пристрої на його основі тоншими, потужнішими і автономнішими. Все пізнається в порівнянні: зверху плата MacBook Air, знизу референсний дизайн Intel на Core M.
Як цього домогтися? В першу чергу, завдяки зниженню TDP процесорів та їх розмірів, а також розмірів необхідної їм електричної обв'язки. Адам Кінг, який проводив презентацію нового процесора на виставці IFA 2014, що проходить у Берліні, навів досить наочний приклад.
Для початку він продемонстрував материнську плату від Apple MacBook Air останнього покоління - добре оптимізовану і дійсно невелику. Створити настільки компактну плату - справжнє комп'ютерне мистецтво. А потім дістав плату в два рази меншого розміру - це референсний дизайн Intel, на якому розмістилося все те ж саме, тільки на базі Broadwell. Така материнська плата займає менше місця в корпусі, звільняючи простір для батареї. Тобто, навіть якщо зробити корпус пристрою тоншим, час життя від батареї залишиться досить високим.
Окремо варто зазначити, що плата з напайованими на ній чіпами стала ще й удвічі тоншою, що дозволяє робити пристрої меншої товщини. Приклад - новий Lenovo ThinkPad Helix 2: тонкий, легкий, без вентилятора. Якщо в 2010 році процесори для ультрамобільних ПК споживали приблизно 18 Вт, то в кінці 2014-го будуть вимагати не більше 6 Вт. Власне, сам процесор у зборі теж став приблизно вдвічі меншим - і вдвічі тоншим.
Процесори Intel Core M носять кодове ім'я Broadwell і в інтелівській схемі «Тік-так» повинні являти собою «тік»: перехід на новий техпроцес без істотних змін в архітектурі. Однак зміни все ж є, і досить суттєві.
Як і в найбільш компактних процесорах покоління Haswell, в Core M в одному корпусі поєднані дві мікросхеми - безпосередньо процесор (в який вбудовані графіка і контролер пам'яті), а також південний міст. Останній, крім всяких звичних речей, включає тепер аудіокодек і модуль Wi-Fi. На жаль, до того ступеня інтегрованості, яка типова для нинішніх ARM-процесорів, рішення на «дорослій» версії архітектури x86 ще не дійшли: замість повноцінної системи-на-чіпі поки доводиться задовольнятися системою-на-двох-чіпах.
Щодо змін у процесорних ядрах інформації відомо поки що не дуже багато, треба розуміти, що мова йде про «тіку», а значить, нічого революційного чекати не треба. Втім, якщо згадати попередні кроки, пов'язані зі зміною технологічного процесу, наприклад, Westmere або Ivy Bridge, то стає зрозуміло, що зовсім без поліпшень Intel обійтися не могла. І тому слова представників мікропроцесорного гіганта про те, що питома продуктивність Broadwell порівняно з Haswell повинна збільшитися приблизно на 5%, особливого подиву не викликають. Це приблизно такий же прогрес, як ми бачили в момент переходу з Sandy Bridge на Ivy Bridge, і при цьому Intel явно дає зрозуміти, що потенційно Broadwell можуть працювати на тактових частотах як мінімум не менших, ніж Haswell.
Зроблені в Broadwell поліпшення не мають фундаментального характеру. В основному, інженери попрацювали над внутрішніми буферами і збільшили їх місткість, що в кінцевому підсумку дозволяє знизити простої виконавчого конвеєра. Наприклад, більше вікно планувальника дає можливість реалізувати в Broadwell позачергове виконання інструкцій ще ефективніше, ніж в Haswell, а збільшений в півтора рази буфер асоціативної трансляції (L2 TLB) знижує простої при перетворенні адрес. При цьому вся схема трансляції придбала другий обробник промахів, що дозволяє обробляти дві операції перетворення адрес паралельно. Крім того, в черговий раз покращилися і алгоритми передбачення переходів. У Broadwell увагу було приділено правильному передбаченню адрес, що повинно позитивно позначитися на обробці майбутніх складних операцій гілки.
Втім, одними тільки змінами вхідної частини виконавчого конвеєра справа не обмежується. Дещо зроблено і для підвищення чистої математичної продуктивності, а конкретно, інженери Intel повністю переробили схему обробки операцій множення і ділення з плаваючою точкою. Завдяки цьому темп виконання множень зріс з п'яти до трьох тактів, а поділи прискорилися за рахунок виконання на широкому 10-бітному ділнику. На додаток до цього оптимізації отримали і векторні gather-інструкції з набору AVX2. Представники Intel говорять і про поліпшення в Broadwell вбудованої криптографії, але ми поки не зрозуміло, про що насправді йде мова.
Очевидно, що Intel могла впровадити в Broadwell і більш значний набір поліпшень, якби не явний приціл компанії на зниження енергоспоживання. Тепер на шляху всіх мікроархітектурних оптимізацій поставлено суворий фільтр: якесь поліпшення впроваджується тільки в тому випадку, якщо при зростанні продуктивності на 2% воно збільшує енергоспоживання не більше ніж на 1%. Раніше подібне правило було сформульовано зі співвідношенням 1:1, але тепер воно стало вдвічі суворішим. А це означає, що обіцяне Intel 5-відсоткове зростання продуктивності процесорних ядер Broadwell спирається не більше ніж на 2,5-відсоткове збільшення питомого енергоспоживання.
Зате ось графіка в Core M зовсім не така, як в Haswell. Intel HD Graphics 5300 підтримує DirectX 11.2, OpenGL 4.2 та екрани з 4К-роздільною здатністю. На знімку процесора видно, що графічний адаптер тепер займає більше половини від всієї площі кристала - цим свого часу хвалилася, та й продовжує хвалитися AMD. Нова графіка забезпечує приріст продуктивності в сучасних іграх близько 40% і приблизно 80% -е прискорення в кодуванні відео. ASUS Zenbook UX305 з процесором Intel Core M на борту.
Приємна новина для користувачів планшетів і ультратонких ноутбуків полягає в тому, що Intel нарешті вдалося знизити енергоспоживання графіки в тих завданнях, де вона використовується порівняно активно. Наприклад, у минулому поколінні скорочення часу роботи від батарей при перегляді відео було досить відчутним - тепер це виправили.
Вбудований аудіокодек дозволяє вирішити відразу дві проблеми. По-перше, його поява практично закриває питання з пошуком драйверів: Intel славиться підтримкою практично будь-яких операційних систем. По-друге, при відтворенні відео зі звуком або просто музики знижується навантаження на процесорні ядра - частина переноситься на економічний аудіокодек, що дозволяє економити заряд батареї. Що стосується бездротових сполук, то, крім вже звичного 802.11ac (модуль Intel Wireless AC-7265), заявлена підтримка технології Intel Wireless Display 5.0 і WiGIG - за допомогою останнього буде реалізована робота з бездротовими док-станціями.
Загалом процесори Intel Core M призначені для широкого спектру пристроїв - від звичайних тонких ноутбуків до тих самих трансформерів «два в одному» і просто потужних планшетів. Тобто це порівняно низьковиробничі і дуже енергоефективні процесори. До створення пристроїв на Intel Core M вже приступили всі найбільші партнери Intel - Acer, ASUS, Dell, HP і Lenovo. Більш того, на IFA 2014 ASUS вже продемонструвала ноутбук Zenbook UX305 на базі Intel Core M 5Y10, а Lenovo показала ThinkPad Helix 2.