IDF 2011 San Francisco: будущее делается сегодня

С точки зрения журналиста, пишущего о новостях в сфере IT, все события Форума Intel для разработчиков, по традиции проходящего в Сан-Франциско в начале осени, технически можно разделить на четыре условные части. Первая часть – это всё, что в дни Форума и какое-то время после него попадает в нашу ленту новостей: анонсы индустриальных альянсов, компьютерных технологий, процессорных архитектур, а также действительно интересные экспонаты выставки при IDF, грандиозные слухи и утечки информации, всегда случающиеся на мероприятиях такого масштаба.

Сюда же автоматически попадают все громкие заявления руководства Intel, сделанные им во время ежедневных плановых ключевых докладов. И, конечно же, почти все элементы шоу-программы таких докладов, как, например, кремниевая пластина с памятью или процессорами, выполненными по новейшему техпроцессу, или выуженный из кармана докладчика и показанный всего на несколько секунд прототип процессора будущего года.

Вторая часть событий, к коим можно смело отнести почти все технические доклады и презентации Форума, в силу насыщенности конкретикой информативна в гораздо большей степени, хотя, к сожалению, интересует гораздо меньший, в основном технически подкованный круг читателей. Рассказ о таких событиях появляется на страницах нашего сайта, как правило, в виде подробного описания особенностей нового поколения процессорной микроархитектуры, новых стандартов или интерфейсов.

Более того, порой речь идёт не о разработках именно этой компании, а, скорее, об общеиндустриальных стандартах, но именно Intel чаще всего оказывается источником наиболее достоверной и исчерпывающей технической документации по этим технологиям.

Третья условная часть событий IDF – это доклады, лабораторные работы и некоторые экспонаты выставки, время подробного рассказа о которых ещё не пришло. Мы с коллегами из других стран собираемся на закрытые презентации "по интересам", где настоящие технари Intel рассказывают нам всю "подноготную" на примерах конкретных изделий или их прототипов, а мы пытаемся выведать ещё больше, попутно уточняя режимы тестирования, "разгона", экстремальной эксплуатации новинок.

Даже если на таком мероприятии и не подписывается договор о неразглашении до определённого срока, всё равно основная ценность таких встреч заключается не в пересказе их содержания читателям, но именно в обмене опытом и применении его на благо тестовой лаборатории. В этом году, например, помимо традиционных дискуссий о "железе" для настольных ПК и ноутбуков, впервые всерьёз обсуждали методологию различных аспектов тестирования планшетов. Читателю, впрочем, вся эта "кухня" вряд ли интересна, разве что "готовое блюдо", обзоры тех или иных новинок, достанутся ему с теми или иными "спайси"-ингредиентами в методике тестирования.

Наконец, четвёртая часть событий IDF, о которой пойдёт речь в этой статье: перспективы. Куда, в какую сторону движется вся полупроводниковая индустрия и информационные технологии в частности. Присутствуя порой на ключевых презентациях Форума Intel для разработчиков и постоянно держа наготове фотоаппарат (чтобы вовремя запечатлеть тот самый пресловутый "рояль в кустах" — выуженный из кармана процессор будущего), испытываешь соблазн в пол-уха слушать докладчиков, принимая это за очередные "космические корабли, которые бороздят просторы Большого театра".

В действительности же, поверьте моему опыту, в эти несколько часов умнейшие люди корпорации и их команды, переработавшие для своих докладов колоссальный объём информации, стараются рассказать о том, каким видят будущее индустрии на ближайшее время и, соответственно, какие стратегические цели ставит перед собой Intel на этот период.

И, возможно, это именно та ключевая информация Форума, ради которой стоило проделать путь до далёкой Калифорнии.

В этой публикации нет смысла повторять информацию о Форуме, подробно изложенную ранее в наших новостях. Вместо этого мы попробуем проанализировать основные положения ключевых докладов IDF 2011 в плане их влияния на наше ближайшее будущее. И начнём, конечно же, с наиболее животрепещущей темы ультрабуков.

⇡#Ультрабуки

Теме ультрабуков была посвящена значительная часть вступительного доклада первого дня Форума, озвученного президентом и главным исполнительным директором Intel Полом Отеллини (Paul Otellini). Новый, переработанный дизайн процессоров, новые горизонты энергоэффективности, оптимизированный дизайн и плотное взаимодействие с Microsoft в плане оптимизации работы операционной системы Windows 8 на ультрабуках…

Всё это, конечно, замечательно. Но что это такое, ультрабук? Зачем его придумали именно сейчас? И, главное, куда именно собираются поставить ультрабук в ряду уже известных форм-факторов ноутбуков, нетбуков?

Пожалуй, лучшим ответом на этот вопрос стало выступление Мули Идена (Mooly Eden), вице-президента и генерального директора Intel PC Client Group. В рамках демонстрации на ключевом докладе второго дня Форума Мули Иден взял со стенда обычный ноутбук, раскрыл его и… выудил из него компактный, плоский, лёгкий ноутбук.

Который затем и был назван ультрабуком.

Моё личное глубокое убеждение по итогам IDF таково: ультрабук – это не какой-то там концептуально особенный мобильный ПК будущего, ультрабук – это самый обычный ноутбук, который совсем скоро станет повседневным явлением лишь по одной причине: более громоздкие конструкции будут попросту невозможны. Пусть сегодня это заявление звучит несколько оптимистично, но факты – вещь упрямая. Даже при нынешнем, втором поколении процессоров Intel Core (Sandy Bridge), ряд компаний (не только Apple) умудрился добиться от лёгких и тонких ноутбуков достаточной продолжительности работы почти без потери производительности. Нетрудно предсказать, что на момент выпуска ещё более экономичных процессоров Ivy Bridge с более производительной графикой и более мощными процессорными ядрами количество ультратонких моделей только вырастет.

Вот и спрашивается, кто будет покупать нынешние громоздкие форм-факторы, когда достаточно высокую производительность и продолжительное время работы будет обеспечивать лёгкая ультратонкая и при этом относительно недорогая модель? Так или иначе, но все ноутбуки со временем трансформируются в ультрабуки или как они к тому времени будут называться.

С ценами, правда, на данном этапе складывается определённая неувязочка. По словам Пола Отеллини, Intel вместе с партнёрами планирует выпустить первые ультрабуки в среднем ценовом диапазоне уже к ближайшим новогодним праздникам. Партнёры, в свою очередь, судя по сообщениям тайваньской периодики, говорят о среднем ценовом диапазоне достаточно сдержанно. То есть они бы и рады опустить цены, но не готовы полностью лишиться маржи ради достижения заветной 600-долларовой цены нового поколения ультралёгких ноутбуков.

Поэтому в ближайшем будущем всё же уместнее говорить о ценах до 1000-долларовой отметки. Более того, подозреваю, что и в начале 2012 года, когда начнут появляться ультрабуки на базе процессоров Ivy Bridge, выполненных с соблюдением норм 22-нм техпроцесса и технологией 3-D Tri-gate, такой ценовой уровень, скорее всего, также сохранится, по крайней мере на первое время.

Хотя, по мере насыщения рынка и появления различных моделей процессоров, дело непременно дойдёт до 600 долларов, и даже, будем надеяться, меньше.

Впрочем, переобозвать ноутбуки ультрабуками и на этом успокоиться было бы слишком просто для Intel. Постоянно совершенствующаяся манера современной жизни требует добавления совершенно новых свойств очередному поколению портативных вычислительных устройств. Вот почему уже в самых первых ультрабуках конца 2011 года появится технология Intel Rapid Start для почти мгновенного выхода из режима ожидания и состояния сна.

В будущем платформа ультрабуков обогатится поддержкой скоростной технологии ввода/вывода данных Thunderbolt, интегрированных технологий защиты и безопасности, Intel Identity Protection и Intel Anti-Theft .

В 2012 году владельцам ультрабуков также станет доступен сервис для обеспечения безопасности на базе технологической платформы McAfee DeepSAFE и аппаратных функций процессоров Intel Core, с новой идеологией защиты вне операционных систем, с возможностью блокировки доступа, уничтожения данных и отслеживания перемещения украденного устройства.

Ожидается, что в будущих ультрабуках будут использоваться уникальные дисплейные технологии, потребляющие энергию только в момент смены видеосигнала. Одну из таких разработок на презентации показала LG Display: её технология Shuriken Technology позволяет добиться значительной экономии материалов и энергии.

В целом в Intel определяют три временных периода превращения ноутбуков в ультрабуки. Первый период закончится ещё в этом году появлением на прилавках первого поколения ультрабуков на базе процессоров Intel Core второго поколения. Переход на применение процессоров Intel Core третьего поколения в первой половине 2012 года называют вторым периодом. Наконец, появление 22-нм чипов Haswell с совершенно новой и почти неизвестной пока архитектурой ознаменует третий, финальный период этого хоккея.

Микроархитектура Ivy Bridge

На сегодняшний день неумолимые факты свидетельствуют, что чипы Core второго поколения (Sandy Bridge) оказались самым успешным и продаваемым проектом Intel — уже сейчас их реализовано более 75 млн штук. Следующее, третье поколение процессоров Intel Core, прежде всего, знаменательно переводом производственных линий на 22-нм технологический процесс, что улучшит такие ключевые показатели, как производительность и энергопотребление.

Впрочем, по давней традиции, чисто механического портирования архитектуры Sandy Bridge на новый техпроцесс не будет. Новые чипы Ivy Bridge будут обладать рядом незаурядных схемотехнических усовершенствований, которые подробно описаны в нашей свежей статье «Intel Ivy Bridge: подробности о микроархитектуре».

В частности, ожидается значительное увеличение производительности интегрированного графического ядра, а также повышение его функциональности до поддержки DirectX 11 Shader Model 5. Это, конечно, всё ещё графика по-прежнему не сравнимая по производительности с флагманскими дискретными изделиями конкурентов, но всё встаёт на свои места, если говорить об этом в контексте вышеупомянутых ультрабуков.

Желающие ознакомиться с подробностями перевода новых процессоров Intel Ivy Bridge на 22-нм техпроцесс могут самостоятельно изучить представленные ниже ключевые моменты презентации заслуженного инженера Intel Стивена Л. Смита (Stephen L. Smith) на английском языке. Там же подробно рассмотрены причины, которые в конечном итоге привели к слиянию двух инженерных групп, доселе раздельно разрабатывавших процессорные архитектуры и "системы на чипе" (SoC).

Микроархитектура Haswell

Именно в дни сентябрьского IDF 2011 мы впервые узнали подробности о новой процессорной микроархитектуре Haswell, о процессорных разъёмах, которые будут использоваться с грядущими чипами, и о других практических деталях. К сожалению, сегодня мы обладаем очень скудным набором информации об этой платформе.

По всей видимости, в рамках стратегии Tick-Tock, следующее "колебание маятника" придётся опять на 22-нм техпроцесс, но уже с новыми сверхэкономичными архитектурными решениями. По словам Пола Отеллини, архитектура Haswell с новыми алгоритмами управления электропитанием поможет уменьшить потребление в ждущем режиме более чем в 20 раз без снижения производительности и обеспечит более 10 суток автономной работы с поддержкой подключения к Интернету.

Возможно, уже после этого следующим шагом станет портирование обкатанной архитектуры Haswell на следующий, 14-нм техпроцесс, при этом весьма высока вероятность, что возврата к традиционным планарным транзисторам не будет, Intel продолжит использовать "объёмную" технологию 3-D Tri-gate.

Очень может быть, что уже на первом этапе перехода к 22-нм архитектуре Haswell будет совершён переход к применению низковольтной версии DDR3 или к экономичной LPDDR3, идущей на смену широко ныне используемой в смартфонах и планшетах памяти LPDDR2.

Также прямым намёком на особенности архитектуры Haswell можно считать слова Пола Отеллини, отметившего в своём докладе, что ультрабуки будущего будут способны запускаться от солнечного элемента размером с почтовую марку. Сегодня такие разработки пока что подаются в качестве исследовательского проекта с почти пороговым напряжением питания транзисторов (проект "Intel Near Threshold Voltage Core"), однако ближе к 2013 году, как знать, возможно, именно эта технология позволит добиться вышеупомянутой 10-суточной работоспособности ультрабука в ждущем режиме.

О будущем процессоров Atom, кооперации с Google и экспансии на рынок смартфонов

Грядут давно обещанные смартфоны на базе процессоров Intel и операционной системы Android. Анонс стратегического партнёрства с Google, сделанный в первый день Форума Полом Отеллини и Энди Рубином (Andy Rubin), старшим вице-президентом мобильного бизнеса Google, совершенно точно и неоднозначно определил на ближайшее будущее мощную, достаточно агрессивную политику компании Intel на совершенно новом для неё рынке.

Судя по деталям совместного анонса Intel и Google, сотрудничество будет масштабным, по всем фронтам, включая поддержку Chrome OS, Google TV, а также SDK Android и Native Development Kit (NDK).

Также в дни Форума однозначно был озвучен курс на дальнейшую поддержку и развитие платформы Atom, хотя в преддверии IDF многие индустриальные аналитики достаточно скептично относились к будущему этого бренда. Впервые участникам Форума был продемонстрирован прототип планшетного ПК на базе процессорного ядра Medfield под управлением ОС Android. "Атомный" планшет – пожалуй, наиболее близкое будущее процессоров Atom, тем более что во время презентации Стивена Л. Смита речь шла о конкретных термоэлектрических спецификациях, подготавливаемых Intel для производителей планшетов.

Более того, в связи с объединением команды разработчиков чипов для настольных и серверных систем с командой разработчиков "систем на чипе" платформа Atom будет эволюционировать гораздо быстрее ранее намеченных сроков. Так, переход к 32-нм чипам Saltwell и далее к 22-нм SoC Silvermont и 14-нм системам Airmont произойдёт за рекордные три года.

Также теперь не остается сомнений, что, наряду с работой над адаптацией Android, компания Intel продолжит всестороннюю поддержку других аппаратных платформ, в том числе MeeGo. Хотя, возможно, не в столь широком плане, как раньше.

Наследие Larrabee: ближайшее будущее многоядерных и мультиядерных чипов

Ключевая презентация третьего дня IDF 2011 была полностью посвящена животрепещущей проблеме растущей потребности в быстрых вычислениях и новым технологиям, которые Intel собирается применять в сфере экстремально масштабных вычислений.

Доклад о сегодняшнем и завтрашнем дне много- и мультиядерных чипов представил Джастин Раттнер (Justin Rattner), главный технический директор Intel. В сущности, сегодня уже никто не сомневается в эффективности применения многоядерных структур для повышения производительности вычислений. Другое дело – предугадать, каким именно будет развитие таких структур для достижения максимально эффективной производительности при одновременном снижении энергопотребления.

Прежде всего, Джастин Раттнер объявил о грядущем запуске в массовое производство наследников архитектуры Larrabee, первых мультиядерных чипов семейства Knight Ferry с числом ядер более 50 под рабочим названием Knights Corner. Очень важно при этом отметить, что с самого начала чипы будут выпускаться на производственных линиях с соблюдением норм 22-нм техпроцесса, это сразу же позволит обеспечить разумный расход энергии для питания столь сложных чипов.

Кроме того, именно сейчас в Intel форсировали разработку однокристальной 48-ядерной масштабируемой системы, для которой характерно наличие встроенной распределённой памяти и многопоточной обработки данных, что обеспечивает малую латентность и высокую скорость обработки большого числа транзакций, востребованных для систем облачных вычислений.

И вновь, в который раз за эти три дня была продемонстрирована уже упомянутая выше (правда, в другом ракурсе) экспериментальная разработка Intel Labs, процессор Claremont с "околопороговым напряжением питания" (Intel Near Threshold Voltage Core). По словам Джастина Раттнера, применение схемотехники с рекордно низким напряжением питания, близким к напряжению включения транзисторов, существенно сокращает энергопотребление и позволяет добиться, когда необходимо, высокого быстродействия и снизить потребляемую мощность до уровня ниже 10 мВт при небольшой нагрузке.

Разумеется, прототип не станет самостоятельным продуктом и не пойдёт в серию, но результаты исследования будут использованы во множестве будущих продуктов. Именно благодаря этой технологии, по словам представителей Intel, удастся снизить энергопотребление в 5 и более раз по сравнению с нынешним поколением микросхем и появятся самые разнообразные чипы, способные работать в круглосуточном режиме.

Опираясь на собственный инженерный опыт, хотелось бы высказать осторожное мнение, что проект создания подобных транзисторов с околопороговым напряжением питания является весьма амбициозной задачей даже для "классической" микроэлектроники, что уж там говорить о нынешних пределах, когда ширина затвора стремится к 2 нанометрам, а физические размеры транзистора скоро будем измерять в ангстремах или диаметрах атома кремния. По итогам Форума сложилось стойкое впечатление, что разработчикам Intel таки удалось найти очередное элегантное решение для техпроцессов масштаба 22-нм и менее, которое сейчас проходит стадию "обкатки". Возможно, именно поэтому подробностей об архитектуре Haswell пока почти нет. Что касается амбициозных мультиядерных целей Intel, сокращения затрат энергии на вычисления в 100–1000 раз, именно что-то подобное понадобится при достижении вычислительной мощности класса "terascale".

В дополнение к этому сотрудники Intel Labs рассказали о совместной с компанией Micron разработке нового типа памяти — Hybrid Memory Cube, обладающей семикратно лучшей энергоэффективностью, нежели современная память DDR3. В Hybrid Memory Cube используется чип стековой памяти, формирующий компактный "куб", а также высокоэффективный интерфейс памяти с низким энергопотреблением на бит переданной информации, обеспечивающий скорость передачи данных в один триллион бит в секунду.

В рамках доклада Джастин Раттнер также затронул тему программных инструментов и методик программирования, позволяющих разработчикам использовать мощности много- и мультиядерных процессоров в различных областях, в том числе для ускорения работы веб-приложений с JavaScript функциями параллельного программирования, экспериментального движка Parallel JS с открытым кодом, сокращения времени отклика облачных сервисов, повышения безопасности клиентских ПК, использующих параллельную криптографию и сервисы распознавания лиц.

В качестве примера эффективного использования многоядерных продуктов Intel с новой архитектурой Many Integrated Core (MIC) был описан опыт применения кластеров многоядерных процессоров Intel в Европейском центре ядерных исследований (CERN), что значительно повысило производительность приложений, используемых в физике высоких энергий.

Заканчивая наш сегодняшний экскурс по событиям Форума Intel для разработчиков, хотелось бы отметить сбалансированность и многогранность программы мероприятия образца 2011 года. Всего за три дня мы получили просто невероятный объём информации, и при этом каждый успел принять участие в ключевых докладах, ряде технических презентаций "по интересам", в том числе закрытых, а также ознакомиться с интересными экспонатами выставки и пообщаться с коллегами из разных стран.

Разумеется, репортажный формат ограничивает количество информации, которое можно и нужно представлять в одной публикации, тем более что многое из этого заслуживает отдельной публикации. Поэтому на сегодня всё.