Intel переходит на 14-нм технологию производства процессоров для современной электроники. На данный момент 14-нм техпроцесс уже введён на двух фабриках Intel в США — в штате Орегон и в штате Аризона, а в 2015 году на новую технологию будет переведена третья фабрика — в Ирландии. По расчётам Intel, полностью удовлетворить спрос на 14-нм чипы компания сможет к I кварталу 2015 года. Одними из первых продуктов, созданных по новой технологии, станут процессоры Intel Core M семейства Broadwell.
В Intel считают, что в среднем пользователи меняют свои компьютеры где-то раз в 4 года. И предлагают оглянуться назад и посмотреть, что в них за последние 4 года изменилось. А изменилось действительно многое — 4 года назад среднестатистический ноутбук весил около 3 кг, имел оптический привод, и время его автономной работы не превышало 3-4 часа. У него была TN-матрица, разрешение которой не превышало 1366х768 точек. Сейчас оптические приводы почти исчезли, масса снизилась, а время жизни от батареи выросло до 6-8 часов. Ноутбуки на Haswell при низкой нагрузке способны прожить от батареи 15 часов. Разрешение выросло до Full HD, а средняя толщина корпуса снизилась c 40 до 20 мм.
Широкое распространение получили всевозможные трансформеры, планшеты на Windows с пристёгивающейся клавиатурой и прочие устройства, которые несколько лет назад существовали только в виде набросков дизайнеров. Продажи подобного рода компьютеров «два в одном» за последний год выросли в 3 раза, различных устройств представлено более 70 — Intel считает, что рынок вернулся к здоровому состоянию: он развивается, производители стараются придумать что-то новое (то, что в целом рынок ПК падает, Intel в своём докладе на IFA 2014 не упоминает).
Однако большинство таких устройств до сих пор оснащается вентилятором — пусть даже большую часть времени он вращается на едва слышимых оборотах. От вентилятора есть и другие проблемы: он занимает место внутри корпуса, его механические части подвержены поломкам, в самих устройствах приходится делать вентиляционные отверстия. Все эти трудности останутся в прошлом: с выходом Core M Intel решила от вентиляторов отказаться. А параллельно сделать устройства на его основе тоньше, мощнее и автономнее.
Как этого добиться? В первую очередь, благодаря снижению TDP процессоров и их размеров, а также размеров необходимой им электрической обвязки. Адам Кинг, проводивший презентацию нового процессора на проходящей в Берлине выставке IFA 2014, привёл достаточно наглядный пример.
Для начала он продемонстрировал материнскую плату от Apple MacBook Air последнего поколения — хорошо оптимизированную и действительно небольшую. Создать настолько компактную плату — настоящее компьютерное искусство. А потом достал плату в два раза меньшего размера — это референсный дизайн Intel, на котором разместилось всё то же самое, только на базе Broadwell. Такая материнская плата занимает меньше места в корпусе, освобождая пространство для батареи. То есть, даже если сделать корпус устройства тоньше, время жизни от батареи останется достаточно высоким.
Отдельно стоит отметить, что плата с напаянными на ней чипами стала ещё и в два раза тоньше, что позволяет делать устройства меньшей толщины. Пример — новый Lenovo ThinkPad Helix 2: тонкий, лёгкий, без вентилятора. Если в 2010 году процессоры для ультрамобильных ПК потребляли примерно 18 Вт, то в конце 2014-го будут требовать не больше 6 Вт. Собственно, сам процессор в сборе тоже стал примерно в два раза меньше — и в два раза тоньше.
Процессоры Intel Core M носят кодовое имя Broadwell и в интеловской схеме «Тик-так» должны представлять собой «тик»: переход на новый техпроцесс без существенных изменений в архитектуре. Однако изменения всё же есть, и весьма существенные.
Как и в наиболее компактных процессорах поколения Haswell, в Core M в одном корпусе совмещены две микросхемы — непосредственно процессор (в который встроены графика и контроллер памяти), а также южный мост. Последний, помимо всяких привычных вещей, включает теперь аудиокодек и модуль Wi-Fi. Увы, до той степени интегрированности, которая типична для нынешних ARM-процессоров, решения на «взрослой» версии архитектуры x86 ещё не дошли: вместо полноценной системы-на-чипе пока приходится довольствоваться системой-на-двух-чипах.
Касательно изменений в процессорных ядрах информации известно пока что не слишком многое, надо понимать, что речь идёт о «тике», а значит, ничего революционного ждать не надо. Впрочем, если вспомнить предыдущие шаги, сопряжённые со сменой технологического процесса, например, Westmere или Ivy Bridge, то становится понятно, что совсем без улучшений Intel обойтись не могла. И поэтому слова представителей микропроцессорного гиганта о том, что удельная производительность Broadwell по сравнению с Haswell должна увеличиться примерно на 5%, особого удивления не вызывают. Это примерно такой же прогресс, как мы видели в момент перехода с Sandy Bridge на Ivy Bridge, и при этом Intel явно даёт понять, что потенциально Broadwell могут работать на тактовых частотах как минимум не меньших, чем Haswell.
Сделанные в Broadwell улучшения не имеют фундаментального характера. В основном, инженеры поработали над внутренними буферами и увеличили их вместимость, что в конечном итоге позволяет снизить простои исполнительного конвейера. Например, большее окно планировщика даёт возможность реализовать в Broadwell внеочередное исполнение инструкций ещё эффективнее, чем в Haswell, а увеличенный в полтора раза буфер ассоциативной трансляции (L2 TLB) снижает простои при преобразовании адресов. При этом вся схема трансляции приобрела второй обработчик промахов, что позволяет обрабатывать две операции преобразования адресов параллельно. Кроме того, в очередной раз улучшились и алгоритмы предсказания переходов. В Broadwell внимание было уделено правильному предсказанию адресов, что должно положительно сказаться на обработке предстоящих сложных операций ветвления.
Впрочем, одними только изменениями входной части исполнительного конвейера дело не ограничивается. Кое-что сделано и для повышения чистой математической производительности, а конкретно, инженеры Intel полностью переделали схему обработки операций умножения и деления с плавающей точкой. Благодаря этому темп исполнения умножений возрос с пяти до трёх тактов, а деления ускорились за счёт исполнения на широком 10-битном делителе. В дополнение к этому оптимизации получили и векторные gather-инструкции из набора AVX2. Представители Intel говорят и об улучшении в Broadwell встроенной криптографии, но мы пока не понятно, о чём в действительности идёт речь.
Очевидно, что Intel могла внедрить в Broadwell и более внушительный набор улучшений, если бы не явный прицел компании на снижение энергопотребления. Теперь на пути всех микроархитектурных оптимизаций поставлен строгий фильтр: какое-то улучшение внедряется только в том случае, если при росте производительности на 2% оно увеличивает энергопотребление не более чем на 1%. Ранее подобное правило было сформулировано с соотношением 1:1, но теперь оно стало вдвое более строгим. А это значит, что обещанный Intel 5-процентный рост производительности процессорных ядер Broadwell опирается не более чем на 2,5-процентное увеличение удельного энергопотребления.
Зато вот графика в Core M совсем не такая, как в Haswell. Intel HD Graphics 5300 поддерживает DirectX 11.2, OpenGL 4.2 и экраны с 4К-разрешением. На снимке процессора видно, что графический адаптер теперь занимает больше половины от всей площади кристалла — этим в своё время хвасталась, да и продолжает хвастаться AMD. Новая графика обеспечивает прирост производительности в современных играх порядка 40% и примерно 80%-е ускорение в кодировании видео.
Приятная новость для пользователей планшетов и ультратонких ноутбуков состоит в том, что Intel наконец-то удалось снизить энергопотребление графики в тех задачах, где она используется сравнительно активно. Например, в прошлом поколении сокращение времени работы от батарей при просмотре видео было весьма ощутимым — теперь это исправили.
Встроенный аудиокодек позволяет решить сразу две проблемы. Во-первых, его появление практически закрывает вопрос с поиском драйверов: Intel славится поддержкой практически любых операционных систем. Во-вторых, при воспроизведении видео со звуком или просто музыки снижается нагрузка на процессорные ядра — часть переносится на экономичный аудиокодек, что позволяет экономить заряд батареи. Что касается беспроводных соединений, то, помимо уже привычного 802.11ac (модуль Intel Wireless AC-7265), заявлена поддержка технологии Intel Wireless Display 5.0 и WiGIG — с помощью последнего будет реализована работа с беспроводными док-станциями.
В целом процессоры Intel Core M предназначены для широкого спектра устройств — от обычных тонких ноутбуков до тех самых трансформеров «два в одном» и просто мощных планшетов. То есть это сравнительно низкопроизводительные и очень энергоэффективные процессоры. К созданию устройств на Intel Core M уже приступили все крупнейшие партнёры Intel — Acer, ASUS, Dell, HP и Lenovo. Более того, на IFA 2014 ASUS уже продемонстрировала ноутбук Zenbook UX305 на базе Intel Core M 5Y10, а Lenovo показала ThinkPad Helix 2.
