Очередной мой переводной материал. На этот раз героем является процессор Intel Atom C3958, тестирование которого провел интернет-ресурс servethehome. Но не спешите закрывать страницу, т. к. речь пойдет не о хилом, немощном нечто, мало пригодном для обычного использования, а о сравнительно недавно анонсированной 3000-й серии этих процессоров (а, по сути, SoC), ориентированных на применение в хранилищах данных, встраиваемых решениях, серверах. Итак, Intel Atom C3958 – обзор и результаты тестирования топового процессора в этом семействе.

Описание и характеристики

В 3-е поколение семейства процессоров Atom, имеющих кодовое имя «Denverton», входит довольно большое количество моделей. Самый младший процессор имеет всего 2 ядра, ну а старшенький (о котором сейчас и идет речь), может похвастаться аж 16-ю ядрами.

В определенной степени можно сказать, что имеется как минимум 2 топовые модели, это C3958 и ее близкий родственник — C3955. Приведу основные характеристик обеих моделей.

Процессор	C3955	C3958
Количество ядер	16
Количество потоков	16
Базовая частота (Turbo Boost), ГГц	2.1	2.0
Макс. частота, ГГЦ	2.4	2.0
Макс. объем памяти, ГБ	256
Кол-во линия PCI-Express	8
Макс. кол-во SATA	16
Встроенная поддержка LAN	4×10/2.5/1 GbE
Поддержка Intel® QuickAssist	—	+
TDP, Вт	32	31
Рекомендуемая цена, $	434	449

Собственно, различия не сказать, чтобы сильно бросались в глаза. Причем C3955 имеет поддержку Turbo Boost, а вот старший Atom подобного «турбонаддува» лишен. Казалось бы, не ему быть топовой моделью, но все же главное его отличие от C3955 – это поддержка технологии Intel® QuickAssist.

Кратко о том, что такое QuickAssist, или сокращенно – QAT. Это набор программно-аппаратных средств для ускорения шифрования и сжатия данных. Очень помогает QuickAssist в случаях, когда необходимо производить сжатие данных «на лету», шифровать потоки данных, обеспечить работу криптографии и т. п. В общем, все, что связано с защитой данных, аутентификацией, обеспечением безопасности. QAT существенно ускоряет работу приложений, причем весьма существенно.

Надо заметить, что эта полезная функция входит в состав не каждой модели. Вот и C3955 ее лишен, хотя имеет свои достоинства. QuickAssist использовался и процессорами Atom серии C2xxx, но в новом поколении использование технологии вышло на более высокий уровень. Так, в отличие от Atom C2xxx, для C3xxx не требуется специальный драйвер. В тестировании функция QAT была активирована, хотя в представленных ниже тестах она не использовалась.

Собственно, наличие QAT – едва ли не единственный аргумент в пользу именно C3958, а не C3955, хотя повод весьма веский. Если же выполняемые задачи не подразумевают использование шифрования, сжатия данных, в общем того, для чего нужна эта технология, то смысла в выборе именно C3958 нет.

О том, что это именно серверный продукт, говорят характеристики процессора. Здесь и поддержка большого объема памяти, и наличие 16-мегабайтного кэша L2 (по 1 МБ на каждое ядро), причем ECC, 4-х 10-гигабитных интерфейсов, 16-ти SATA устройств, технологий виртуализации VT-x, VT-d и т. п. Кстати, этот процессор не поставляется покупателям как отдельный компонент, а только в составе как минимум материнской платы.

Для тех, кому интересно, приводим результат выполнения линуксовой команды lscpu, выводящей подробную информацию о процессоре и всех его особенностях.

Тестовый стенд

Для проведения испытания была собрана следующая конфигурация:

• Материнская плата: Gigabyte MA10-ST0 с распаянным на нем процессором Intel Atom C3958.
• Память: 4x 16GB DDR4-2400 RDIMMs (Micron).
• SSD: Intel DC S3710 400GB.
• Загрузочное устройство: Intel DC S3700 200GB.

Немного подробнее про системную плату. Она весьма интересна для построения хранилищ данных. «На борту» у нее 4 слота для установки памяти, флеш-память eMMC объемом 32 ГБ производства Kingston, 2 10-гигабитных порта SFP и столько же гигабитных сетевых портов. При этом имеется разъем PCIe x8, а также 4 разъема SFF8087 для подключения 16 SATA накопителей.

Подробный обзор данной материнской платы скоро будет, но сейчас можно сказать, что максимальное потребление с двумя 10Gb SFP+ подключениями и двумя подключенными гигабитными интерфейсам составило 61 Вт.

Результаты тестов

Мы использовали наши старые, проверенные Linux-Bench скрипты. У нас есть более свежая подборка скриптов, но в данном случае она показалась не столь нужной, т. к. основное предназначение данной платформы – это встроенные приложения. При использовании подобной конфигурации в хранилищах данных или в сетевых устройствах встроенные приложения не имеют высокой нагрузки, и использование расширенных наборов команд AVX2 и AVX-512 видится излишним.

В своих прошлых проверках мы убедились, что лучшими ОС для процессоров Intel Atom серии C2000 являются Linux и FreeBSD. Windows мало распространена на таких платформах, и мы не советуем использовать данную платформу в качестве обычного компьютера. Для этого найдется масса других, более выигрышных вариантов.

Python Linux 4.4.2 Kernel Compile Benchmark

Этот тест мы используем часто. Используется стандартный конфигурационный файл, ядро Linux 4.4.2, взятое с kernel.org, и стандартно генерируемая конфигурация нагружает каждый поток в системе. Результаты показывают количество компиляций в час.

Полученные результаты показали очень неплохую производительность, которая соизмерима с результатами 8-ядерного процессора Xeon D. Модель C3955 показала немного лучшие результаты. Это неудивительно, все же различия в микроархитектуре должны проявляться в работе процессоров.

c-ray 1.1

Еще один постоянно используемый нами тест трассировки лучей, весьма популярный и показывающий разницу работы в многопоточных системах.

Показанная производительность и тут хороша. Ожидаемо более «шустрый», да еще турбированный C3955 показал более высокие результаты. Что интересно, Intel Xeon E3 продемонстрировал схожую производительность, но у него нет многих функций, которые есть у Atom, да еще и потребляемая мощность у него выше.

7-zip Compression

Очень популярное и часто используемое кроссплатформенное приложение для архивации/разархивации данных.

Полученные результаты очень неплохи. Конечно, 16 ядер Atom это не 16 ядер Xeon D, и тягаться с последним не получится. В данном случае не используется QAT, а это могло бы заметно изменить результаты, и в этом мы скоро убедимся. Если же говорить о производительности, то по скорости сжатия Intel Atom C3958 можно расположить где-то между 6-ю и 8-ядерными Xeon D. Скорость разархивации находится на где-то между 8-ю и 12-ядерными Xeon D.

Sysbench CPU test

Очередной популярный тест на платформе Linux. Мы использовали именно тест CPU, а не OLTP, который применяется при проверке накопителей.

Пришлось убрать результаты процессоров C2358 и D525 из-за низких значений, что сделало бы график сложночитаемым. Тест хорошо масштабируется и отлично нагружает все имеющиеся ядра процессора. Неудивительно, что 16 ядер пришлись очень «ко двору».

OpenSSL

Криптографический пакет, используемый для шифрования обмена между серверами. Мы получили следующий результат.

При повторной проверке получилось следующее (мы отсортировали результаты в том же порядке, что и в первом прогоне тестов, чтобы было удобнее).

Как мы видим, Intel Atom C3958 соперничает со сходным по цене Xeon Silver 4108, который предназначен для более мощных серверов. Но более интересным в данном случае является сравнение с предыдущим 2000-м поколением процессоров Atom. Топовый C2758 с включенным QAT оказался в 4 раза медленнее C3958, в котором не использовалась данная функция. Это важно, т. к. OpenSSL часто используется именно в сетевых устройствах и системах хранения данных.

UnixBench Dhrystone 2 и Whetstone Benchmarks

Тесты старые, но пока мы продолжаем использовать их по многочисленным просьбам. Результаты UnixBench Dhrystone 2.

Результаты Whetstone Benchmarks.

В данном случае видим явную пользу от многоядерности, т. к. в данном случае это компенсирует те компромиссы в микроархитектуре, на которые пришлось пойти для снижения энергопотребления. В данном случае вариант, когда «числом, а не уменьем».

Заключение

Это совсем не тот «Атом», который сразу приходит на ум при упоминании этого семейства процессоров. Базовая частота Atom C3958 не так велика по нашим временам, нет поддержки технологии «Turbo Boost», нет кэш-памяти третьего уровня, нет поддержки набора команд AVX2/ AVX-512, но 16 ядер, по 1 МБ кэша L2 на каждое ядро, существенные улучшения в IPC (Inter Process Communications) позволяют ему соперничать в производительности с Xeon D и Xeon Bronze/Silver.

Естественно, последние более подходят для виртуализации и обычного применения, но в сетевых устройствах и устройствах хранения данных «атомные» процессоры весьма хороши.

Сейчас много говорят об AMD EPYC, но у AMD нет своих решений, способных конкурировать в данном сегменте по совокупности характеристик. Так, EPYC 7251 имеет TDP в 120 Вт (сравните с Atom), имея 8 ядер, 16 потоков, правда, поддерживая увеличение частоты до 2.9 ГГц. Правда, и целей занять свою нишу именно в этом сегменте у AMD нет, по крайней мере, с EPYC.

Активность проявляла компания ARM, но сочетание производительности и использование технологий ускорения функций криптографии и компрессии данных, которое есть в 3000-й серии процессоров Atom, позволяют Intel уверенно чувствовать себя в ближайшем будущем.

Если рассматривать топовые решения с поддержкой QAT, то можно увидеть существенный прогресс, по сравнению с предыдущим поколением (Atom C2758). Единственное, что снизилось — это тактовая частота (примерно на 17 %). В остальном – сплошные улучшения. Судите сами, количество ядер удвоилось (с 8 до 16), объем кэша и максимального объема памяти увеличился вчетверо (до 16 МБ и 256 ГБ соответственно), PCIe обновила поколение, появилась поддержка 10-гигабитной сети. Вот только за существенно возросшую производительность пришлось заплатить возросшим TDP.

К сожалению, увеличились, и существенно, цены. Правда, широкая линейка моделей позволяет подобрать вариант (например, Atom C3758), который дешевле, и может с успехом заменить предыдущий топовый процессор в соответствующих областях применения.

Благостную картину существенно возросшей производительности только портит цена, т. к. при стоимости в 449 $ Atom C3958 конкурирует с Intel Xeon Silver 4108 и Xeon D lines, а это, как ни крути, птицы несколько другого полета.

Дата публикации:

15.06.2009

Последние полгода значительно увеличился объем продаж ноутбуков, и самую значительную роль в том сыграли нетбуки. Что интересно, при этом упали продажи дорогих ноутбуков. Это и понятно: покупатели научились ценить деньги и вкладывать их с умом.

На общем фоне мирового кризиса, такие гиганты как ASUS, Acer и Dell объявили о высоких процентах прибыли именно благодаря продаже нетбуков.

Откуда растут ноги у нетбуков?

Понятие нетбуков появилось в 2008 году на Форуме Intel для разработчиков в Шанхае. По мнению компании Intel основной вектор развития мобильных устройств - создание дешевых мобильных интернет-устройств (MID). Такие устройства обеспечивают главное - доступ к сетям и информации в любое время и в любом месте в течение продолжительного времени. Эти устройства должны быть компактными и по истине портативными. На IDF Intel и представила соответствующую платформу Intel Centrino Atom и тем самым анонсировали появление устройств, построенных на архитектуре Atom и названных с подачи Intel нетбуками.

Нетбуки (netbook) - это семейство ноутбуков, предназначенных для работы в сети Интернет и ни для чего более (net - сеть, book - сокращение от notebook).

Нетбуки относятся к классу ноутбуков, называемых субноутбуками, то есть маленькими портативными ноутбуками с сверхнизким энергопотреблением. Такие ноутбуки имеют невысокую стоимость (от 200 до 600 у.е.), массу порядка 1 кг, небольшой дисплей (от 7 до 10 дюймов). Как известно, для работы в сети не требуется высокой производительности, следовательно от нетбуков не следует ожидать высокой производительности.

Процессорная технология Intel Centrino Atom, ранее известная под кодовым наименованием Menlow, включает первый процессор Intel Atom (ранее известные как Silverthorne ) и системный контроллер-концентратор Intel System Controller Hub (Poulsbo ). Эти компоненты с самого начала разрабатывались для сегмента MID.

Все мобильные системы оцениваются по соотношению производительности на 1 Ватт потребляемой мощности, показывая, что это всегда компромисс между производительностью и энергопотреблением. Ну а как известно, энергоемкие устройства требуют и больших по габаритам источников питания. Следовательно, снижая потребление энергии, разработчики автоматически уменьшают габариты устройств.

Архитектура Intel Atom

Новая микроархитектура основана на 45-нм производственном процессе, использующем новые транзисторы с металлическим затвором и диэлектриком high-k. На удивление, Atom полностью совместим с набором команд Intel Core 2 Duo, поддерживает Hyper-Threading и расширение набора мультимедиа команд SSE3. Поддерживается даже виртуализация Intel VT. Правда для мобильных задач она не нужна, но видимо разработчики хотят использовать эти процессоры как идеологию развития архитектуры во всех направлениях, создавая как бы универсальный процесс, а потом дорабатывая его в том или ином направлении. Можно сказать, что с учетом заложенных возможностей микроархитектура Intel Atom – основа для будущих процессоров.

В микроархитектуре Intel Atom реализованы революционные функции управления питанием, такие как состояние ожидания Intel Deep Power Down (C6), технология Enhanced Intel SpeedStep, активное стробирование генератора тактовых импульсов, режим CMOS и Split I/O. Все эти новшества позволяют оптимизировать энергопотребление и тепловыделение как в целом, так и в режимах ожидания, работы и пиковых нагрузок.

Процессор Intel Atom на сегодня является самым маленьким процессором Intel. Он даже меньше микросхем чипсета! При этом он самый быстродействующий процессор в мире, потребляющий менее 3 Вт электроэнергии. Один кристалл площадью менее 25 мм2 содержит более 47 миллионов транзисторов (значительно меньше настольных процессоров).


Тепловая мощность новых процессоров составляет 0,65-2,4 Вт, средняя потребляемая мощность не превышает 160-220 мВт , а в состоянии ожидания эти устройства потребляют всего 80-100 мВт.

Энергопотребление процессора Intel Atom в состоянии простоя определялось как потребляемая мощность в состоянии Intel Deep Power Down (состояние C6). Технология Intel Deep Power Down (C6) переводит процессор в состояние с минимальным энергопотреблением за счет отключения основного генератора тактовых импульсов системной шины, контура PLL=Phase-locked loop (ФАПС, система фазовой автоподстройки частоты), кэш-памяти первого и второго уровня.

С точки зрения схемотехники материнской платы PLL управляет динамическим снижением частоты системной шины и её автоподстройкой. Если оптимально настроить систему так, чтобы частота шины быстро динамически снижалась при отсутствии нагрузки, то этим можно сэкономить больше половины энергии подаваемой на генерацию импульсов на шине.

Кэш-память надо отключать по понятным причинам: там содержится основное количество транзисторов процессора: отключив их сэкономим вторую большую долю энергии источника.

Комплект компонентов на базе процессорной технологии Intel Centrino Atom, включающий системный контроллер-концентратор Intel System Controller Hub и процессор Intel Atom с частотой 800 МГц, 1,10, 1,33, 1,60 или 1,86 ГГц , стоит 45, 45, 65, 95 и 160 долларов США соответственно (при заказе от 1000 штук). Как мы видим, такие решения не дороги и позволяют создавать системы в пределах 200-400 у.е.

Семейство Intel SCH с самого начала разрабатывалось как высокопроизводительное энергосберегающее решение для однокристальных устройств с высокой степенью интеграции. Контроллер Intel SCH включает интегрированную графику с аппаратным ускорением декодирования видео, поддерживающее режимы HD 720p и 1080i. Поддерживаются все стандартные интерфейсы ввода/вывода для настольных компьютеров и карманных устройств, в том числе PCI Express, SDIO и USB.
Intel представила три версии SCH, поддерживающие модули памяти DDR2 400/533 МГц объемом 512 МБ/1 ГБ, видео как в стандартном разрешении, так и высокой четкости, технологии Intel High Definition Audio, DX9L и OpenGL.
На уровне драйверов есть поддержка различных ОС.

Мобильные интернет-устройства на базе Intel Atom собрались производить компании Aigo, Asus, BenQ, Clarion, Fujitsu, Gigabyte, Hanbit, KJS, Lenovo, LG-E, NEC, Panasonic, Samsung, Sharp, Sophia Systems, Tabletkoisk, Toshiba, USI, WiBrain и Yuk Yung.
Как видно, большая часть из этих компаний представляют сегмент мобильных устройств, коммуникаторов, наладонных компьютеров и единицы - сегмент субноутбуков.

Применение во встраиваемых системах

Встраиваемые решения - это отраслевые и промышленные решения (прежде всего контроллеры автоматики, медицинские и военные системы, измерительные приборы), характеризующиеся высокой надежностью и низким энергопотреблением. Такие системы имеют малые размеры, низкий профиль корпуса и пассивное охлаждение. Долгое время в этом сегменте соседствовали Intel Celeron M с чипсетом i945GME Express и менее "прожорливый" VIA C7. Настало время сместить этих апологетов постоянства - дошло изменение архитектура и до сегмента встраиваемых систем.
Этого следовало ожидать: все тенденции шли к уменьшению размеров кристалла и скрещивания производительности настольных чипов, оптимизации из серверного сегмента и мобильных кристаллов с низким и ультранизким энергопотреблением. И итогом совмещения стал Intel Atom.

Процессор Intel Atom и контроллер Intel SCH решено продвигать и в сегменте встраиваемых систем. В этом сегменте компания предлагает две модели процессоров: Atom Z530 с частотой 1,6 ГГц и Z510 с частотой 1,1 ГГц. Они расчитаны на 7-летний жизненный цикл. Естесвенно, Intel представил для разработчиков и все средства для внедерения новых CPU в embedded-системы.

Новая архитектура на 2 микросхемах (чипсет одночиповый) позволит более чем на 80% уменьшить размер устройств по сравнению с предыдущим решением, включавшим три микросхемы (Celeron M ULV и 945GME Express).

Процессоры Atom в сухом остатке

Итак, все кристаллы Intel Atom выполнено по 45-нм техпроцессу с использованием металлических затворов и диэлектриков Hi-k и условно могут быть разделены на CPU для нетбуков и неттопов и CPU для мобильных интернет-устройств.
Частично эти кристаллы унаследовали многое от архитектуры Centrino 2, но были оптимизированы и кое-где урезаны.

CPU для нетбуков и неттопов

Все эти кристаллы имеют 1 ядро, кроме модели 330 : она получила 2 ядра и 2 кэша L2 объемом 512К на каждое ядро (общий объем - 1МБ). Все остальные чипы имеют кэш L2 объемом 512 Кбайт.

Процессоры с буквой Z в маркировке имеют наименьшее энергопотребление - от 0,65 Вт (Z500) до 2,4 Вт (Z550). Модели Z500, Z510, Z515 работают с частотой шины 400 МГц (для уменьшения энергопотребления).
Z520, Z530, Z540, Z550 более энергоемкие, так как тактируются частотой шины 533 МГц.

Все эти модели появились в 1 квартале 2009 года.

Ранее появилась одна единственная модель N270 . Она рассчитана на тепловыделение (TDP) 2.5 W (температура до 90 градусов, против 85 у модели Z530 с такой же частотой). Она отличается только тем, что напряжение питания ядра у нее изменяется в пределах 0.9V-1.1625V, а у Z530 - от 0,8 V. Именно поэтому N270 и кушает 2,5 Вт, а не 2,4 Вт. Фактически, Z530 можно считать оптимизированной моделью N270.

Кристалл N270 имеет размеры 26 mm2 (22х22 мм), содержит 47 миллионов транзисторов и выполнен в новом корпусе PBGA437. Это означает, что его нет возможности установить в существующие системы Centrino 2.

Все производители нетбуков, которые представили свои решения в 2008 году, базировали их на N270.

Самые "жаркие" кристаллы Intel Atom - модели 230 и 330 . Фактически, это один и тот же процессоров. Отличие заключается в том, что 330 модель содержит 2 одинаковых ядра и, соответственно, кэш в 2 раза большей емкости.
Ну и как следствие - TDP у 330 выросло с 4 Вт до 8 Вт.
Кстати, только эти кристаллы из всех Atom 64-разрядные!

CPU для мобильных интернет-устройств

Фактически, это те же самое процессоры с теми же спецификациями, однако в несколько другом схемотехническом применении.
Вместо стандартного чипсета они предполагают использоваться в паре с кристаллами контроллера-концентратора системы Intel UL11L, US15L, US15W .

CPU для настольных ПК

В принципе, процессоры Atom можно с легкостью использовать для построения недорогих офисных ПК, чем и воспользовались многие ОЕМ-сборщики.

Подразумевается использование процессоров Atom N270, 230 и 330 с чипсетом i945GC Express.

В целом, можно резюмировать, что Intel Atom - самый мобильный и неэнергоемкий процессор для нетбуков и мобильных систем на данный момент.

Любое современное устройство, способное производить различные вычисления, оснащается процессором. Их ассортимент на рынке настолько велик, что неподготовленному пользователю очень легко заблудиться среди множества характеристик производительности, сокетов и дополнительных инструкций. Как же из них выбрать надёжный процессор, который мог бы оперативно справляться с поставленными задачами и при этом гарантировал долгую и стабильную работу? Эта статья посвящена процессору Intel Atom CPU N450.

Процессоры

В английском IT-сегменте имеется определение CPU, что означает центральное обрабатывающее устройство. Оно отвечает за выполнение машинных инструкций и является самой главной частью персонального компьютера. От производительности процессора зависит мощность системы в целом.

Основные характеристики процессоров включают в себя:

• тактовую частоту;
• производительность;
• энергопотребление;
• тип технического процесса;
• архитектуру.

• Тактовая частота характеризует количество операций, которые способен выполнить процессор за один такт. Этот параметр используют наиболее часто при описании данного вида вычислительных устройств.
• Параметр производительности довольно спорный и иногда может отражать совокупность всех возможностей продукта, а иногда показывать конкретное значение, выраженное во флоп/с.
• Энергопотребление - один из ключевых параметров. Именно он как никто другой влияет на автономность работы. Чем меньше ноутбук или нетбук будет потреблять энергии, тем дольше сможет проработать. А это напрямую зависит от показателей процессора.
• Технический процесс. Никак напрямую не влияет на характеристики. Однако отражает то, каким образом произведён процессор. Уже на основе этого можно судить о том, как давно он был изготовлен. Фактически показывает, что на меньшей площади можно разместить большее количество электронных компонентов.
• Архитектура процессора. Для персональных компьютеров, в основном используется два вида - 32 и 64-битная. Большого прироста при переходе от меньшего значения к большему ожидать не стоит. Действительно что-то заметить можно только при работе с базами данных или средствами моделирования.

Линейка процессоров Atom

Семейство процессоров Atom, выпускаемое компанией Intel, создано с учётом эффективного энергопотребления. Данные модели ориентированы на портативные устройства, для которых затраты на энергию очень критичны. Яркий пример - новомодные нетбуки. Их удобно носить с собой, они имеют маленький размер экрана и оптимизированную систему энергоэффективности. На них можно производить простые работы, например набор текста или сёрфинг в Интернете.

С 2012 года компания Intel начала производство "Атомов" по однокристальной системе. То есть теперь контроллеры памяти и графические адаптеры размещаются на одном чипе. Это позволило значительно сократить расходы на установку отдельных компонентов. В результате произошло удешевление конечного продукта.

Процессор Atom N450: краткий обзор

Данный CPU стал продолжением серии N450 был выпущен в 2010 году. На одном чипе расположены контроллер DDR2 и встроенная видеокарта GMA 3150. Его мощности вполне достаточно, чтобы вести оптимальную вычислительную деятельность на неттопах и нетбуках. Имеющийся графический процессор неплохо справляется с просмотром видео в обычном формате, посещением веб-страниц и офисной работой. А вот с HD, редактированием графики и одновременным запуском нескольких программ могут возникнуть сложности. Одним из весомых преимуществ устройства N450 является очень низкое энергопотребление.

Характеристики Atom N450

Внутреннее кодовое название процессора - PineView. Его технология предполагает использование одного ядра с частотой в 1,66 ГГц. Зато это происходит с распределением задач на два потока. Atom N450 обладает кэшем второго уровня объёмом в 512 Кб. А расчётная мощность энергопотребления не превышает 5,5 Вт.

Процессор не может похвастать наличием технологии Turbo Boost, хотя она не так уж и необходима на портативных устройствах. Также отсутствует способность работать с виртуализацией по типу VT-x. Технология Hyper-Threading, как уже говорилось выше, реализует поддержку работы ядра с двумя потоками. Это будет актуально в приложениях, оптимизированных под многопоточность, количество которых с каждым годом все растёт. Возможна поддержка объема памяти больше 4 Гб за счёт реализации 64-битной архитектуры. Используемый при производстве техпроцесс составляет 45 Нм.

Тесты и сравнение с ближайшими аналогами

Наиболее близким по родству и характеристикам можно считать предшественника - Atom N270. При такой же частоте Atom N450 показывает себя более выгодно, но при этом он дороже и потребляет в два раза больше энергии. Но, как говорят тесты, у этого устройства соотношение ватт на производительность гораздо выше.

Интересно, что сравнение производительности с N2600, у которого для работы задействованы два ядра, показало значительный проигрыш у Atom N450. N2600 производится по 32 Нм технологии, а это значит, что на чипе можно расположить гораздо больше транзисторов. При этом количество потоков у него вообще 4, и кэш второго уровня в два раза больше Atom CPU N450. Но тесты есть тесты, и они отражают действительное положение вещей, в отрыве от заявленных характеристик.

Сравнение с продуктами от AMD

AMD и Intel постоянно ведут незримую войну за лояльность пользователей. Это выражается в соревновании по выпуску производительных изделий. Ближайшими по духу являются процессоры от AMD C60, C50 и A4 1200.

AMD C60

С60 имеет два ядра, в отличие от процессора N450. Его контроллер памяти способен действовать на частоте 1066 и имеет тип DDR3. Уровень кэша второго уровня в два раза выше. При этом частота немного ниже - от 1000 до 1333 Мгц в режиме "Турбо". При этом у Atom N450 - 1,66.

В итоге потенциальная частота, получаемая при разгоне Atom N450, выше, чем у С60, и может составлять 1,9 ГГц. В скорости же чтения данных Atom уступает аналогу от AMD - 38550 против 25700 МБ/с. N450 также не способен поддерживать виртуализацию, тогда как конкурент прекрасно с ней справляется. Технологический процесс С60 меньше на 5 НМ и является более продвинутым. Как итог - в большинстве тестов Atom N450 показывает худший результат.

AMD C50

C50 - тоже двухъядерный процессор, который имеет такой же контроллер памяти, как у своего собрата. Частота на 0,6 ГГц у него меньше, чем у N450. При этом общая производительность на ватт выше. С50 имеет 2 Мб кэша второго уровня, в то время как у 450 всего 512 Кб. Это в значительной степени ускоряет доступ к часто используемым данным. Кстати, и в скорости их передачи 450 также проигрывает - 32500 вместо 25700 МБ/с. Виртуализация опять же имеется и на этой модели. В общем, и здесь Atom N450 немного проигрывает.

AMD A4 1200

Данный процессор не представляет особого интереса для разгона, так как его штатная частота в 1 ГГц таковой и останется. У Atom N450 же потенциал для этого имеется. Однако на этом преимущества 450 перед А4 заканчиваются.

Начать стоит с того, что ядер в А4 1200 два. Каждое способно работать в двухпоточном режиме. Размер памяти кэша второго уровня выше и составляет 1 Мб. Максимальное энергопотребление равняется 4 Вт, тогда как у 450 - 5,5. Контроллер памяти имеет тип DDR3, а это значит, что данная модель технологичнее и способна работать с частотой 1066 МГц. Также производственный процесс у 1200 в 1,5 раза меньше. В данном сравнении AMD А4 1200 является явным фаворитом, что и подтверждают тесты на популярные вычисления.

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.

Разработкой семейства процессоров Atom фирма Intel расширяет свое присутствие на активно развивающемся рынке компонентов для портативных компьютеров и мобильных интернет-планшетов (англ. MID - Mobile Internet Devices). Какие же бывают процессоры Atom? Чем они отличаются друг от друга и какие у них конкуренты? Об этом, собственно, мы сейчас и поговорим.

Отдельные модели процессоров Atom предназначены для использования в сверхэкономичных бюджетных ноутбуках и настольных компьютерах. Такие компьютеры, обладая очень малым энергопотреблением и уменьшенными размерами при оптимальной стоимости, могут использоваться для просмотра видеофильмов и фотографий, общения в интернет, работы с электронной почтой, просмотра сайтов и в процессе обучения. Чтобы отличать такие устройства от традиционных настольных ПК и ноутбуков, называет их и nettops .

Архитектура процессора Atom

Семейство процессоров Intel Atom разработано на основе архитектуры х86, используемой во всех процессорах для IBM PC совместимых компьютеров. Однако новые процессоры Intel не являются дальнейшим развитием существующих серий. Процессоры Atom разработаны на основе технологии RISC (англ. Reduced Instruction Set Command), предполагающей использование сокращенного набора исполняемых команд (инструкций), в отличие от традиционных CISC-процессоров (англ. Сomplex Instruction Set Command), работающих с полным набором команд.

Совершенствование технологий производства и оптимизация внутренней структуры процессоров в рамках существующей архитектуры х86 позволили достичь впечатляющего уровня производительности даже для систем бюджетного уровня. Одно из направлений совершенствования процессоров - усложнение внутренней структуры, для возможности выполнения сложных действий в рамках одной команды. Однако для декодирования таких команд требуются значительные аппаратные ресурсы, возрастает число тактов, необходимое для их отработки, увеличивается энергопотребление.

С другой стороны такие команды в исполняемом коде встречаются не часто и далеко не в каждой программе. Идея RISC-технологии основана на использовании ограниченного набора команд с коротким циклом исполнения (в идеале за один такт синхронизации). Аппаратная реализация такой архитектуры позволяет выполнять программный код с минимальными временными затратами, в идеальном случае одну команду - за один такт синхронизации. В конечном результате сокращается энергопотребление, появляется возможность снижать рабочие частоты, уменьшать размеры процессоров.

Вместе с тем сохранена совместимость с программами для CISC-процессоров. Отсутствующие в наборе процессоров команды исполняются после предварительного программного перекодирования их в поддерживаемые RISC команды. Что вполне оправдано при незначительном присутствии сложных команд в исполняемом программном коде.

Возможности Atom

Итак, в основе идеологии разработки Atom лежит использование сокращенного набора команд, что позволило, отказавшись от размещения на кристалле чипа ряда регистров и других узлов, существенно сократить общее количество используемых транзисторов, значительно снизить энергопотребление. Процессор Atom в настоящее время является самым компактным и экономичным процессором компании Intel, производится на основе 45-нанометровой технологии под сокеты BGA и FCBGA. А в следующем году по заявлению руководителей компании процессор Intel Atom станет первым чипом, производимым с использованием техпроцесса в 32 нанометра.

В настоящее время Intel производит две серии процессоров Atom. Первая, основанная на ядре Silverthorne , называется Z (процессоры Z500-Z540) и предназначена для использования в мобильных устройствах с возможностью подключения к интернет (MID). Для совместного использования с этими процессорами разработаны чипсеты: UL11L, US15L, US15W.

Вторая серия на ядре Diamondville включает модели: Atom N270, Atom 230 и Atom 330, используется для разработки экономичных настольных систем (так называемых Nettop) и сверх экономичных бюджетных ноутбуков (Netbook). Большая часть процессоров (за исключением модели Atom 330) пока являются одноядерными.

В таблице представлены основные характеристики процессоров Intel Atom, все Atom имеют кэш-память L1 объемом 56 кбайт, из которых 32 кбайт отведено под кэш инструкций, а 24 кбайт для данных. Все процессоры Atom исполняют 32-битный код и поддерживают дополнительные наборы инструкций MMX, SSE, SSE2, SSE3 и SSSE3, а также технологию Hyper-Threading, позволяющую исполнять два параллельных потока команд.

Номер модели	Частота, МГц	FSB, МГц	Кэш L2, Мбайт	TDP, Вт
Atom 230	1600	533	512	4
Atom 330	1600	533	1 000	8
Atom N270	1600	533	512	2,5
Atom Z500	800	400	512	0,65
Atom Z510	1100	400	512	2
Atom Z520	1333	533	512	2
Atom Z530	1600	533	512	2
Atom Z540	1866	533	512	2,4

Процессоры на ядре Diamondville , являясь 64-разрядными, поддерживают и 32-битный, и 64-битный код. Наиболее производительный на сегодня Atom 330 работает на частоте 1,6 ГГц (при частоте FSB - 533 МГц), на каждое из ядер приходится по 512 кбайт кэш-памяти L2. С целью снижения энергопотребления и увеличения времени автономной работы в процессорах использованы технологии Enhanced Deeper Sleep и Enhanced Intel SpeedStep. При отсутствии активности процессора Enhanced Deeper Sleep позволяет перемещать данные из кэш-памяти в системную.

Усовершенствованная технология Enhanced Intel SpeedStep использует несколько изменяемых значений тактовой частоты и напряжения питания ядра процессора. Таким образом, обеспечивается гибкость оптимизации энергопотребления и производительности. Процессоры Atom настолько экономичны, что большая часть общего энергопотребления компьютеров приходится на долю чипсета и прочих периферийных устройств. Поэтому оптимизация энергопотребления этих компонентов предстоящая задача для разработчиков Intel.

Intel, первой предложившая платформенный подход, предполагающий разработку полного комплекта компонентов для ноутбуков, придерживается этого принципа и для процессоров Atom. Серия процессоров для ноутбуков продвигается в рамках бренда Centrino . А существующий на сегодня набор компонентов для разработки MID и других портативных устройств объединен в платформе Menlow.

Конкуренты Atom

В настоящее время вполне успешными конкурентами для процессоров Atom могут быть чипы сразу от трех производителей. В сегменте бюджетных и энергоэкономичных ноутбуков достойным конкурентом выглядит процессор Isaya от корейской фирмы VIA . В июне 2008 года известнейший производитель графических процессоров фирма представила свой процессор для мобильных систем под названием Tegra . Процессор предназначен для использования в составе КПК, мобильных телефонов, игровых и GPS систем, заявленное энергопотребление Tegra ниже, чем у Atom.

Основной конкурент Intel - компания успешно развивает свою мобильную платформу на основе процессора Geode , оптимизированного для использования в экономичных бюджетных ноутбуках, ультрамобильных портативных компьютерах (UPMC).

Перспективы Atom

В начале следующего появится линейка процессоров Atom c улучшенными показателями. Еще более упрочить позиции Intel в соперничестве с конкурентами должна новая мобильная платформа под называнием Moorestown, в рамках которой уже в следующем году появится очередное поколение процессоров с целым рядом серьезных, усовершенствований. В состав процессора будет интегрировано графическое ядро и одноканальный контроллер памяти DDR2. На основе таких чипов можно будет создавать однокристальную компьютерную систему SOC (англ. system-on-chip).

Объединение функций сразу нескольких микросхем в одной позволит еще более снизить потребляемую мощность, которая станет на порядок меньше аналогичного параметра для платформы Intel Atom.