» » Bay Trail. Обзор архитектуры процессоров Intel Atom Z3000

Bay Trail. Обзор архитектуры процессоров Intel Atom Z3000

13.09.2013

Всего пару лет назад абсолютное большинство экспертов отмечали, что Intel упустила момент и никогда не сможет догнать ARM по эффективности и производительности своих процессоров Atom для смартфонов и планшетов. Но, процессоры Atom Z2500 изменили отношение к идее x86 в SoC, а уж Atom Z3000 из состава Bay Trail и вовсе выглядит непобедимым для ARM.

Bay Trail. Обзор архитектуры процессоров Intel Atom Z3000

Ситуация на рынке процессоров для смартфонов и планшетов в последний год заметно изменилась. Компания ARM, которая контролирует большую часть этого рынка, представила очень производительную архитектуру Cortex-A15, экономичную Cortex-A7, технологию big. LITTLE и посчитала, что данного запаса хватит на несколько лет. Но Intel, которая припозднилась с освоением быстрорастущего рынка, и казалось, уже навсегда отставшая от ARM, сделала за тоже время гораздо больше.

После не самых удачных с точки зрения производительности платформ Midfield и Clover Trail (процессоры Atom Z2400 и Z2760), Intel выпустила обновленную Clover Trail+ (процессоры Atom Z2500), которая, благодаря удвоенному количеству ядер и более современной графике PowerVR, смогла не просто дотянуться по производительности до лучших ARM-чипов нового поколения, но и превзойти большую их часть. Да и по энергопотреблению новые Atom оказались очень хороши. После этого, интерес к планшетам и смартфонам с логотипом Intel Inside заметно возрос как у покупателей, так и у производителей.

Bay Trail. Обзор архитектуры процессоров Intel Atom Z3000

Но Clover Trail+ – это лишь промежуточное звено, а действительно серьезный бой всем ARM-решениям должна была дать новая платформа Bay Trail. В том, что так и случиться, мы не сомневались, ведь четыре ядра всегда лучше двух. А уж если два x86-ядра Atom имели производительность на уровне четырех Cortex-A15 (в чем мы убедились лично при знакомстве с ASUS MeMO Pad FHD 10 с Atom Z2560), то четырехядерные Atom Z3000 с большой долей вероятности должны опережать их с большим запасом. Не меньшие надежды возлагались и на графическую часть, ведь именно в Bay Trail должно было дебютировать первое графическое ядро собственной разработки Intel.

Представленная на IDF 2013 платформа Bay Trail заочно оправдала все ожидания, и, судя по всему, имеет отменные рыночные перспективы. А потому, мы не могли не познакомить вас с новинками – системами-на-чипе Intel Atom Z3000 – более подробно. Тем более что в скромном по размеру кристалле скрывается немало интересных, необычных и прогрессивных решений.

В дебютной линейке Bay Trail всего шесть чипов. Все они являются универсальными, и способны работать как в составе планшетов, так и смартфонов, хотя первых они подойдут больше. Также любой из этих процессоров будет отлично себя чувствовать как в устройствах под управлением полноценной Windows, так и Android, что открывает перед производителями устройств широкие перспективы по выпуску широкой линейки устройств в пределах одной аппаратной платформы.

Bay Trail. Обзор архитектуры процессоров Intel Atom Z3000

Не все новые процессоры четырехядерные. Модели с обозначением Z3600, а их две – Atom Z3680 и Atom Z3680D располагают лишь двумя процессорными ядрами. Остальные четыре – Atom Z3770, Atom Z3770D, Atom Z3740 и Atom Z3740D имеют полноценные четыре ядра. Впрочем, все эти чипы имеют много общего, хотя в некоторых моментах отличаются друг от друга. Чтобы лучше понять их особенности, давайте изучим их архитектуру и устройство.

По принципу организации Atom Z3000 не сильно отличаются от предшественников и конкурентов. По сути, основными блоками чипов являются процессорная часть, графическое ядро и набор системной логики, который в отличие от процессоров Core интегрирован на кристалл, благодаря чему Atom Z являются полноценными системами-на-чипе, то есть объединяют весь необходимый функционал, включая полный набор внешних интерфейсов, на одном кристалле. Разобраться в общей схеме несложно по имеющейся диаграмме, а потому подробно говорить об этом мы не будем, а займемся изучением самых важных блоков.

Процессорная часть Atom Z3000

Как уже было сказано, четыре новых процессора Atom Z3000 являются четырехядерными, но их организация заметно отличается от тех же процессоров Core и от чипов Atom предыдущих поколений. Главное отличие в том, что ядра новых процессоров не индивидуальны, а объединены в модули по два ядра. Каждое из ядер с кодовым именем Silvermont имеет собственный кэш первого уровня (его объем Intel, к сожалению, не сообщает, но скорее всего он остался тем же что и у предшественников – 32 килобайта под инструкции и 24 под данные), но делит кэш второго уровня с соседом. Объем кэша L2 равен 1 мегабайту, то есть по большому счету он остался тем же (Atom Z2000 имели по 512 килобайт L2 на ядро).

Bay Trail. Обзор архитектуры процессоров Intel Atom Z3000

Благодаря такой модульности, Intel лишилась возможности выпустить одноядерный процессор, но зато заметно оптимизировала работу двуядерника и получила возможность более гибко наращивать количество ядер, просто увеличивая количество модулей. Это отлично заметно по новой линейке, в которой процессоры Atom Z3600 используют лишь один модуль с двумя ядрами и одним мегабайтом кэша второго уровня, а Atom Z3700 имеют два таких же модуля с четырьмя ядрами и кэшем L2 объемом 1+1 мегабайт.

Безусловно, появление двух дополнительных ядер в старших моделях Atom Z3770, Atom Z3770D, Atom Z3740 и Atom Z3740D обеспечит заметное повышение производительности процессорной части. Но это отнюдь не единственное, что делает их быстрее. Также важна и тактовая частота, которая у новых моделей заметно повысилась. Топовые Z3770 и Z3770D будут работать на невероятных, для мобильного чипа, 2,4 гигагерца! Да и остальные модели отнюдь не отличаются скромностью в плане частот. При этом отметим, что самый быстрый чип предыдущего поколения – Atom Z2580 работал на частоте в 2 гигагерца, и это притом что имел лишь два ядра.

Bay Trail. Обзор архитектуры процессоров Intel Atom Z3000

Добиться повышения частоты при удвоении количества ядер и при этом снизить энергопотребление (Intel заявляет, что чипы Bay Trail в расходуют в два раза меньше энергии, чем Clover Trail +, но речь, скорее всего, идет о SDP, а не TDP), как вы понимаете, было бы невозможно без перехода на новый техпроцесс – 22 нанометра. И это еще одно важнейшее преимущество Atom Z3000 над предшественниками и конкурентами. Самые лучшие ARM-процессоры производятся по 28-нанометровому техпроцессу, а Atom Z2000 выпускались с соблюдением 32-нанметромых норм. Как результат, у новинок Intel есть возможность быть заметно более производительными при меньшем энергопотреблении, что они, собственно, и демонстрируют.

Но есть у новых процессоров Intel для смартфонов и планшетов одна очень необычная особенность, которая напрямую влияет на производительность. Как ни странно, ни один из процессоров Atom Z3000 не имеет поддержки технологии Hyper-Threading, которая во всех предыдущих моделях была и сыграла важную роль в достижении той отменной производительности, которой могут похвастать Atom Z2580 и другие чипы предыдущих поколений. Да и маркетинговый эффект HT был неплохим.

Почему Intel отказалась от Hyper-Threading в новых чипах, неизвестно. Официальных комментариев по этому поводу нет. Есть вероятность, что ее функционирование не очень эффективно из-за новой модульной схемы объединения процессорных ядер. Также возможно, что Intel сочла поддержку HT лишней в четырехядерниках, так как больше четырех потоков приложения в данный момент задействуют крайне редко. Но мы склоняемся к тому, что Intel просто припрятала этот важный козырь в рукаве. И вытащит его, когда будет представлять обновленную Bay Trail+. Это вполне вероятный вариант, ведь появление Hyper-Threading в будущем может заметно повысить производительность новых четырехядерных процессоров.

Bay Trail. Обзор архитектуры процессоров Intel Atom Z3000

Итак, давайте подведем промежуточный итог. Удвоение количество процессорных ядер, вкупе с повышенной частотой, однозначно принесут заметное повышение производительности, которого мы и ждали от Bay Trail. Кроме того, благодаря переходу на более тонкий техпроцесс, нет сомнений, что Atom Z3000 будут расходовать не больше энергии, чем предшественники, а может быть даже меньше. И даже загадочное исчезновение поддержки HT вряд ли будет заметно.

Ну и напоследок немного для тех, кто в восторге от появления поддержки 64-битности в процессоре Apple A7, установленного в iPhone 5S. Так вот, Atom Z3000 тоже 64-битные. Что это дает? Как минимум поддержку больших, нежели 3,25 гигабайта объемов оперативной памяти.

Подсистема памяти

Впрочем, все эти улучшения могли бы пропасть даром и оказаться невостребованными, так как в современных процессорах для смартфонов и планшетов все ярче проявляется эффект бутылочного горлышка – недостаток пропускной способности памяти. Производители ARM-процессоров пытаются решить ее использованием более быстрой памяти, но Intel решила действовать более решительно.

Для того, чтобы забыть о проблемах с памятью, в процессорах Atom Z3000, инженеры компании, впервые в мобильных решениях, применили два контроллера шириной 64 бита каждый, что в сумме дает 128-битную шину памяти. Это позволило добиться отменной пропускной способности памяти – 17,1 гигабайта в секунду при использовании LPDDR3 скромной частотой 1066 мегагерц. Даже самые производительные ARM-процессоры, в свою очередь, до сих пор обходятся двумя 32-битными контроллерами. Из-за этого, даже топовый Snapdragon 800 от Qualcomm, который может использовать память DDR3L с частотой 1866 мегагерц, проигрывает новым Atom, так как его пропускная способность не превышает 14,9 гигабайта в секунду.

Кстати, именно в подсистеме памяти кроется одно важное отличие разных моделей Atom Z3000. Дело в том, что двухканальным контроллером памяти оснащены только процессоры Atom Z3770, Atom Z3740 и Atom Z3680. Все они работают с чипами LPDDR3-1066. А вот модели с индексом D имеют только один канал памяти, и хоть и используют более быструю DDR3L-1333, не могут тягаться с “безлитерными” моделями в производительности. Вследствие столь разной подсистемы памяти, чипы Atom Z3770D, Atom Z3740D и Atom Z3680D имеют меньшее максимально поддерживаемое разрешение дисплея – 1920x1200 пикселей. В то время как топовые модели способны работать с разрешением 2560x1600 точек.

Графическая часть Atom Z3000. Intel HD Graphics

Чистая производительность процессорных ядер Intel Atom Z была хороша и раньше, но вот используемая графика, которая была лицензирована у компании Imagination (достаточно популярные в ARM-среде решения PowerVR) отнюдь не радовала отменной производительностью. Это не устраивало не только пользователей, но, конечно же, и саму Intel. А потому, достаточно давно было объявлено, что для Bay Trail будет использовано графическое ядро собственной разработки.

Bay Trail. Обзор архитектуры процессоров Intel Atom Z3000

Это была позитивная новость, особенно если учесть, насколько хороша стала встроенная графика в настольных и мобильных чипах Haswell, известная под именем Intel HD Graphics 4600. Впрочем, ожидать чего-то подобного, по уровню производительности, в Atom смысла нет. Но на то, что новая HD Graphics превзойдет решения PowerVR, надежда была. И она оправдалась полностью.

По принципу организации Intel HD Graphics процессоров Atom Z3000 заметно отличается от десктопных и мобильных аналогов, а потому сравнивать количество исполнительных блоков в них нельзя. В графике Bay Trail их всего 3, но при этом, количество ALU равно 32, в то время как HD 4600 имеет 20 вычислительных блоков и 80 ALU. Это говорит о том, что мобильное решение менее гибко подстраивается под выполнение разных задач (как и другие графические ядра Intel, новинка имеет унифицированную шейдерную архитектуру, в отличие, например от GeForce ULP из состава Tegra 4 с ее классическим разделением на пиксельные и вершинные конвейеры), но за счет этого более экономично.

К сожалению, объективно оценить потенциал графики новых Atom Z3000 пока невозможно, даже зная, что она работает на частоте 667 мегагерц. В этом помогут только тесты. Впрочем, побывавшие на IDF журналисты портала Verge сообщили, что на референсном планшете с Atom Z3770 игра GTA III работала отменно на максимальных настройках графики и разрешении 2560x1600 точек, что не под силу топовым ARM-процессорам, даже Snapdragon 800 с его отменной графикой Adreno 330.

Bay Trail. Обзор архитектуры процессоров Intel Atom Z3000

Сама Intel также не стала сравнивать свою HD Graphics с топовым Adreno 330, но при этом отметила в слайдах, что она заметно превосходит чуть менее производительную Adreno 320 из состава Snapdragon S4 Pro. Разница между ними более чем трехкратная в тесте 3DMark! И это притом, что Adreno 320 до сих пор набирает в этом тесте больше чем любая другая графика для ARM-чипов. Если все действительно так, то за игровую производительность Atom Z3000 можно не переживать. Впрочем, до того как сделать окончательные выводы, хотелось бы дождаться независимых тестов.

Зато нет сомнений в том, что новая Intel HD Graphics процессоров Atom Z имеет поддержку самых свежих API, востребованных в Windows и Android. Речь, конечно же, идет о DirectX 11 и OpenGL ES 3.0. Кроме того, мощный аппаратный универсальный обработчик видео входящий в состав графического ядра с легкостью справляется с декодированием Ultra HD видео и с легкостью кодирует видео с разрешением Full HD с частотой до 60 кадров в секунду. Очень и очень неплохо.

Технология Intel Burst 2.0

Ну и в заключении хочется рассказать об еще одной уникальной особенности новых процессоров Atom Z3000 – технологии Intel Burst 2.0. Все мы уже давно привыкли к тому, что процессоры Intel для любого сегмента и рынка (и Atom не исключение) имеют достаточно сложную систему управления напряжениями и частотами с целью минимизировать их энергопотребление в разнообразных режимах. Intel Burst 2.0 – это большой шаг в развитии данных возможностей, благодаря тому, что эта технология контролирует потребление тока и гибко управляет не только процессорными ядрами и графикой, но и парой других блоков системы-на-чипе.

Bay Trail. Обзор архитектуры процессоров Intel Atom Z3000

В частности, под ее управление отданы сигнальные процессоры установленных в смартфоне или планшете камер, а также контроллер дисплея. Все эти блоки имеют определенные потребности в токе, но зачастую простаивают. Intel Burst 2.0 в моменты простоя каких-либо блоков снижает их напряжение и частоту и даже имеет возможность полностью отключать их.

Но при этом, она же позволяет другим блокам, если в этом есть потребность, временно превышать установленное для них потребление, но при этом весь чип остается в пределах TDP. Благодаря этой технологии, новые Atom Z3000 стали еще более экономичными (речь идет о SDP, а не TDP), но и более производительными в том случае, если например активна только пара ядер, а сигнальный процессор и графика имеют небольшую активность.

Выводы

На данный момент, новые процессоры Intel Atom Z3000 из состава платформы Bay Trail выглядят просто потрясающе! И не только на фоне предыдущего поколения Clover Trail+, но и на фоне самых мощных ARM-процессоров, таких как Qualcomm Snapdragon 800 и nVIDIA Tegra 4. Причем Atom Z3000 опережают конкурентов по всем параметрам: процессорной и графической производительности и пропускной способности подсистемы памяти. Да и по энергоэффективности сомнений в новинках быть не должно.

Конечно, кто-то может не поверить слайдам Intel (мы тоже обычно достаточно скептически относимся к данным предоставляемым производителем), но все теоретически выкладки говорят о том, что новые Atom, в частности Atom Z3770 не просто опередит конкурентов по тестам, а разорвет их в клочья. Осталось дождаться устройств на основе новых чипов, чтобы подтвердить это все документально. А вот ARM и ее соратникам, в том числе создателям графических ядер, стоит призадуматься, ведь найти достойный ответ на Bay Trail им будет ой как непросто. Ну не ожидали они, что всего за полгода Intel сможет догнать и перегнать хваленые Cortex-A15.

Дмитрий Петров (TestLabs)

Теги: Intel, Atom, процессоры, Технологии, Обзор

Похожие материалы:
  • HP Omni 10 – 10-дюймовый планшет с Windows 8.1 на основе Intel Atom Z3770
  • IDF: Dell Venue – планшет с Windows 8.1 и процессором Atom Z3000
  • Intel планирует повысить приоритет разработки Atom до уровня процессоров Co ...
  • Четырехядерные Intel Atom Z3740, Z3740D, Z3770 и Z3770D появятся в сентябре ...
  • Четырехядерный Atom Z Bay Trail получил рекордный результат в тесте AnTuTu
  • Intel представила новые процессоры Atom Z2580, Z2560 и Z2520
  • Поделиться

    Комментировать

    «    Апрель 2017    »
    ПнВтСрЧтПтСбВс
     12
    3456789
    10111213141516
    17181920212223
    24252627282930
    Яндекс.Метрика