Процессоры Intel Atom. Процессоры Atom - основа нетбуков и мобильных систем настоящего и будущего

Характеристики ноутбука определяются его центральным процессором. На ноутбуках не используются мощные видеокарты, поэтому в любых программах и играх все вычисления ложатся именно на центральный процессор. Специально для ноутбуков, нетбуков, планшетов и промышленных компьютеров была разработана серия Intel Atom. Процессоры отличаются низким энергопотреблением. В среднем оно в 2-10 раз ниже, чем у CPU для стационарных компьютеров. При этом у них такая же интеловская архитектура и производительность (при равной тактовой частоте и количеству ядер). Все поддерживаемые программы такие же.

Процессоры Intel Atom ставятся только в бюджетную технику. Это одна из причин, почему они так популярны в офисной технике, низкая цена их делает очень удобными для групповой закупки различными организациями. Их недостаток (отсутствие сокета, процессор часто можно заменить только с материнской платой) с лихвой компенсируется низкой стоимостью.

Характеристики процессоров серии Atom

• Тактовая частота - 1,2-2,1 ГГц.
• Число ядер 1, 2 или 4.
• Память на материнской плате DDR2 и DDR3.
• Годы производства - с 2008 (активно выпускается в настоящее время, выходят новые модификации).
• Технопроцесс - 45-14 Нм.
• Энергопотребление от 0,65 Вт (пока что только для смартфонных версий, для ноутбуков 10 Вт).
• Применение - ноутбуки, нетбуки, планшеты, смартфоны, офисные компьютеры.

Линейка Intel Atom использует все современные технологии для повышения производительности: множитель частоты, разделение вычислений на потоки, плавающая частота с возможностью разгона. Продукты компании постоянно совершенствуются и обновляются.

Технопроцесс

• 2008-2011 - 45 нм.
• 2011-2013 - 22 нм.
• 2013 – настоящее время - 14 нм.

Уменьшение технологического процесса означает физическое уменьшение размеров транзисторов при их печати на кристалле. Одновременно с их уменьшением падает энергопотребление, снижается температура и увеличивается надежность. Учитывайте это при покупке ноутбука.

5 режимов энергосбережения

1. Обычная работа на полную или частичную мощность. Включены все порты, видеоконтроллер. Оба ядра и множитель. Энергопотребление - максимальное при 100% загруженности и линейно от нее зависит.
2. Режим обычной работы, но с пониженной частотой (в характеристиках указывается как LFM).
3. Отключение множителей частоты, общее снижение частоты тактирования, понижение напряжения питания.
4. Почти полное отключение тактирования, работают контроллеры портов.
5. Отключение процессора, но с возможностью его мгновенного включения при запуске приложения или других ручных действий пользователя. Из 203 выводов процессора активны лишь 21. Энергопотребление составляет 0,03-0,1 Вт.

Эти режимы работают в минус: т.е. только уменьшая тактовую частоту и производительность от номинальной. На самых новых процессорах добавился режим «форсажа». В этом случае тактовая частота поднимается выше. Именно с этим связанно нечеткое ее указание в характеристиках ноутбука, например, 1,8-2,2 ГГц.

Число ядер

Процессоры с одним ядром нельзя рекомендовать как современные. Многие приложения на них просто не запустятся. Два ядра уже в корне меняют производительность. Здесь дело ни сколько в ее двукратном повышении, сколько в особой архитектуре. Не все программы чувствительны к тактовой частоте процессора. Для многих куда важнее специализированная архитектура.

Производители и модели ноутбуков

1. IRBIS (Ирбис ). Выпускает наибольшее число моделей ноутбуков с Атомом. Модели NB11, NB20, 21, 24, 26, NB45, NB47 …. NB 116. Ноутбук NB116 комплектуется самым современным процессором из серии Атом: Atom x5-Z8350 на 4 ядра с автоматическим увеличением тактовой частоты до 1,9 ГГц. В остальных стоят бюджетные Intel Atom Z3735, 4 Ядра 1,3 ГГц. Начало производства этих процессоров май 2014 г.
2. . Также использует серию Z3735. Выпускает две модели.
3. DEXP . Выпускает модель Navis L100. Версия CPU - Intel Atom Z3735 (наиболее частая для бюджетных ноутбуков).
4. BBmobile , Krez , 4 Good и другие менее известные фирмы. Число моделей ноутбуков с атомом у них невелико.

Intel Atom для офисных компьютеров и специальных целей

Компания Intel предлагает несколько версий процессоров, пригодных для работы в обычных системных блоках. Они устанавливаются на материнские платы с памятью DDR2 и DDR3. Под DDR4 версии пока нет, т.к. этот стандарт только вводится на игровых компьютерах и для ноутбуков совершенно неактуален. Использование Intel Atom - возможность получить системный блок без вентиляторов. Такое решение подходит для специальных компьютеров, для промышленности, платежных терминалов и другой техники. Itnel Atom для материнских плат не комплектуются сокетом и припаиваются к ним стационарно. Замена возможна только в сервисном центре с использование оборудования для микропайки.

• Процессоры одной серии имеют версии для компьютеров, ноутбуков, автомобильных консолей, и мобильных устройств (таких примеров среди других фирм нет).
• Intel Atom ставится только на бюджетные ноутбуки.
• Кристалл имеет 5 режимов энергосбережения + режим форсажа.
• В материнских платах под данные процессоры северный и южный мост объединены.
• Процессоры Intel много лет считаются самыми надежными в мире.
• Общее число моделей серии Atom - более сотни.
• Все процессоры не имеют сокета и припаиваются к материнской плате (но их замена все равно возможна в сервисном центре).
• Мобильные Intel Atom имеют специальные участки архитектуры чипа для воспроизведения видео и аудио. Такая архитектура экономит энергию.
• Производство мобильных версий остановлено в 2016 по коммерческим соображениям.
• В нынешнее время Intel разрабатывает для ноутбуков процессор из серии Atom с 16 ядрами.

Год назад, на Форуме Intel для разработчиков, компания представила 45-нм процессор Atom под кодовым названием Silverthorne. Процессор Atom нельзя было купить отдельно, и до недавнего времени он был доступен только в качестве полного решения в ноутбуке или UMPC. Но ситуация изменилась, Intel теперь предлагает процессор Atom для встраиваемых или настольных платформ. Новое кодовое название - Diamondville.

Сам по себе процессор Atom с площадью кристалла всего 25 мм² кажется абсолютно крошечным по сравнению с 143 мм 2 у Core 2 Duo. И число транзисторов - 47 миллионов - тоже кажется очень маленьким по сравнению с Core 2 Duo, оснащённым 291 млн. Но только так процессор Atom смог поддерживать сенсационно низкое энергопотребление - всего 4 Вт. Благодаря крошечному размеру доля выхода годных чипов тоже весьма высокая; Intel теоретически может получать до 2500 процессоров Atom с одной 300-мм подложки.

Процессор Atom 230 (Diamondville) отличается от модели Silverthorne. Он использует не экономный мобильный чипсет, а менее дорогой настольный вариант. Впрочем, при этом мы получаем двухканальный контроллер памяти, что повышает производительность. Но Atom 230 придётся обходиться без энергосберегающей технологии SpeedStep - но это и не проблема процессора с низким энергопотреблением.

Мы протестировали встраиваемую материнскую плату ECS 945GCT-D с 1,60-ГГц процессором Atom 230. Энергопотребление всей системы составило всего 40,5 Вт, что поставило новый рекорд в нашей тестовой лаборатории. Производительность платформы Atom оказалось достаточной для просмотра Интернета и воспроизведения DVD, но вам нужно использовать правильные программы, чтобы всё было на должном уровне. Использование технологии Hyper-Threading приводит к тому, что производительность процессора Atom может быть увеличена с приростом до 37%.

Сегодня доступно три разных типа процессоров Atom: линейка Z5 для мобильных интернет-устройств (Mobile Internet Devices, MID), N270 для дешёвых ноутбуков (Netbooks) и 230 для встраиваемых настольных плат (Nettops).

Ассортимент мобильных устройств на рынке постоянно увеличивается, но до сих пор большую часть на нём занимали модели на архитектуре ARM (RISC) - например, процессоры X-Scale, которые встречаются в КПК или в iPhone. Intel надеется, что процессор Atom на архитектуре x86 сможет отобрать долю у рынка ARM.

Процессор Atom использует так называемую "очередную микроархитектуру (in order micro-architecture)", а также способен запускать 32- и 64-битные приложения. Функция спекулятивного (внеочередного) выполнения не была реализована из-за большого числа транзисторов, которое она требует, и соответствующего увеличения энергопотребления. Поэтому процессор выполняет команды строго друг за другом, следовательно, коэффициент выполняемых инструкций за такт (IPC) не такой высокий. Кэш L1 тоже реализован по-другому: у микроархитектуры Conroe используются два 32-кбайт кэша, а у Atom - кэш инструкций на 32 кбайт и кэш данных 24 кбайт.

Процессор Atom имеет всего одно ядро, поэтому для оптимальной загрузки Intel пришлось вновь ввести технологию Hyper-Threading, которая превращает CPU в два виртуальных процессора. Так, в приложениях, оптимизированных под несколько потоков, вы можете получить более высокую производительность даже на одном физическом ядре. Да и операционные системы (такие как Windows XP или Vista) будут существенно быстрее реагировать на команды.

Микроархитектура Atom поддерживает практически все мультимедийные расширения: MMX, SSE, SSE2, SSE3 и SSSE3. У некоторых моделей присутствует и поддержка технологий виртуализации.

Мы сравнили процессоры Atom с двуядерным Pentium и Celeron 220 на плате для встраиваемых решений D201GLY2. Плата выполнена в форм-факторе mini ITX и является техническим предшественником настольных решений на Atom.

Плата ECS 945GCT-D, которую мы использовали в тестах, уже поставляется с процессором Atom 230, работающем на частоте 1,60 ГГц.

Утилита диагностики Everest правильно распознала процессор Atom на ядре Diamondville.

Материнская плата 945GCT-D имеет размеры 7,9" x 6,7" (20 x 17 см), что чуть больше традиционных моделей mini-IXT 6,7" x 6,7" (17 см x 17 см). Однако увеличение длины необходимо для установки второго слота памяти, слота PCI Express x1, а также звуковых разъёмов, которых нет у других плат ITX.

Как можно видеть, у материнской платы нет разъёмов для подключения дисковода или параллельного порта.

Для подключения монитора доступен только один VGA-выход. Можно работать с разрешением 1280x1024, но, по сравнению с традиционной видеокартой, заметно небольшое размытие. В разрешении 1920x1200 размытие ощущается сильнее, поэтому такой формат вряд ли подходит для повседневной работы. Чипсет 945G оснащается графическим ядром GMA950, которое несколько устарело. Технически чипсет может предоставлять интерфейс DVI-D, однако ECS не установила его на плату.

Графическое ядро GMA950 поддерживает интерфейс Vista Aero и API DirectX 9. Однако для игр оно слишком слабое. Да и даже под Vista окна несколько медленно перерисовываются при их перетаскивании. Для встроенной графики можно выделять 8, 64 или 128 Мбайт памяти.

В отличие от решения Atom Notebook, настольная система на 945 оснащена двухканальным интерфейсом памяти. Однако не каждый производитель устанавливает на платы два слота DIMM. Память DDR2 ограничена частотами DDR2-400 и DDR2-533, хотя технически чип 945GC может поддерживать DDR2-667. В наших тестах мы выбрали тайминги CL 3,0-3-3-8 из-за низких тактовых частот памяти.

Ещё одно преимущество двухканального интерфейса заключается в том, что можно использовать два модуля памяти, которые позволяют несколько сэкономить средства, поскольку, в зависимости от объёма, два модуля памяти могут стоит дешевле одного с равной суммарной ёмкостью. По информации Intel, чипсет 945GC может работать только с, максимум, 2 Гбайт памяти, хотя мы без проблем смогли оснастить плату 3 Гбайт.

Аудио

SATA 3 Гбит/с и IDE

ECS 945GCT-D позволяет вручную устанавливать в BIOS скорость FSB. Поскольку вы не сможете регулировать напряжение CPU, памяти и чипсета, то достичь высоких тактовых частот проблематично.

Частота FSB по умолчанию составляет 133 МГц; мы смогли запустить плату с Atom с частотой 144 МГц, но южный мост на этой частоте перестал работать. С данной материнской платой мы смогли выжать всего на 2 МГц больше по FSB без проблем.

Процессоры Silverthorne Atom для ноутбуков и UMPC поставляются вместе с мобильной версией чипсета 945G. Энергопотребление северного моста составляет 4 Вт, а южного моста ICH7M - 1,5 Вт. Поскольку встраиваемая материнская плата оснащена версий Diamondville Atom, ECS припаяла чипсет 945GC. Технически нет причин, почему бы не использовать экономичный чипсет 945; такое решение было бы практически идеальным, но и плата стоила бы ощутимо дороже.

Настольный чипсет 945GC имеет TDP 22,2 Вт, причём южный мост потребляет 3,3 Вт. По сравнению с процессором Atom 230, TDP которого составляет всего 4 Вт, а напряжение питания 1,088 В, разница ощутима.

Для питания процессора плата использует однофазный стабилизатор процессора. Плата ITX для Mobile Celeron 220, которую мы взяли для сравнения, тоже оснащена однофазным стабилизатором. Из-за относительно низкой цены процессора Atom ($29), он не поддерживает функций энергосбережения, таких как SpeedStep - процессор всегда работает на 1,60 ГГц. Мы замерили энергопотребление всей системы, включая блок питания и потери на нём - у нашего блока питания Coolermaster КПД составляет больше 80%.

В режиме бездействия система на Atom 230 поставила рекорд в нашей лаборатории - всего 40 Вт. Но если сравнить с платформой AMD 780G и процессором Sempron LE-1100, разница составляет всего 3,4 Вт - не впечатляет.

Под полной нагрузкой процессор Atom 230 потребляет на 11 Вт меньше, чем предшественник: плата ITX с процессором Mobile Celeron 220.

Теперь давайте посмотрим на увеличение энергопотребления систем между режимами бездействия и полной нагрузки.

При переходе от режима бездействия к полной нагрузке, плата Atom 230 продемонстрировала прирост 3,7 Вт, в то время как системе на Mobile Celeron 230 потребовалось на 10,5 Вт больше, а AMD Sempron LE-1100 увеличивает энергопотребление на 26,5 Вт.

Даже после часа работы под полной нагрузкой процессор Atom 230 достиг максимальной температуры всего 83 °C. По спецификациям Intel, процессор Atom 230 способен выдержать температуру ядра до 99 °C. Впрочем, даже если процессор достигнет максимальной температуры из-за плохой вентиляции корпуса, например, он всё равно способен защитить себя благодаря технологии Thermal Monitor 2.

Южный мост ICH7 способен выдерживать температуру до 108 °C, и система даже близко не подошла к этому порогу. 22-Вт северный мост 945GC, по спецификациям, выдерживает температуру до 99 °C. В нашем случае радиатор северного моста достиг температуры 77 °C, то есть кристалл мог нагреться слишком сильно, превысив 99 °C.

Впрочем, через час работы под полной нагрузкой, плата не показывала признаков потери стабильности. Но, как нам кажется, для продления срока службы северного моста лучше использовать вентилятор.

Чтобы протестировать скорость работы в Интернете, мы загрузили сайт с интерактивными тестами CPU и замерили время полной загрузки и отображения. Результат зависит от используемой ОС и браузера.

Atom 220 оказался быстрее всего в паре с Windows XP и Firefox 3: эта комбинация потребовала всего девять секунд для открытия страницы. Однако если были открыты другие окна браузера, или в фоне работали какие-либо утилиты, то загрузка существенно замедлялась.

Мы не рекомендуем использовать Vista - процессор Atom 230 слишком медленный для этой системы. Процессор начинает реагировать примерно через минуту после загрузки настольного интерфейса Vista, и нагрузка на CPU очень часто бывает близка к 100%. Часто не замечаешь, что web-страница загрузилась не полностью, то есть навигация по ней ещё не работает. Если провести несколько кликов во время процесса загрузки, то процессор замрёт на некоторое время, сортируя задачи, и время загрузки может легко увеличится раза в четыре. Чтобы насладиться всем этим, вам, определённо, следует быть фанатом медленных систем.

Основываясь только на результатах тестов, сложно ответить на вопрос, что лучше, Vista или Windows XP. Чтобы выполнить такое же количество работы, Vista требуется большая производительность, которую Atom 230 обеспечить не способен. Впрочем, под Windows XP процессор тоже не блещет скоростью, хотя работать уже легче.

Разница в скорости между Atom 230 и обычными настольными процессорами просто пугает. Плата ITX с процессором Celeron 220 более, чем на 30% быстрее Atom 230.

CD в комплекте поставки содержит все драйверы под Vista и Windows XP, да и установка обеих операционных систем проходила быстро и без проблем. Все компоненты, такие как сеть, звук, графическое ядро и чипсет, работали безупречно, за что можно похвалить ECS. Как мы уже упоминали выше, мы рекомендуем устанавливать на систему Atom ОС Windows XP.

LAN, воспроизведение DVD и HD-видео

Плата ECS 945GCT-D оснащена адаптером LAN на 100 Мбит/с от Atheros. Если вы планируете использовать Linux в качестве ОС, то следует найти соответствующие драйверы - но в Интернете это сделать не так легко. Драйверы для Windows XP и Vista входят в комплект поставки и работают без проблем.

Когда данные передаются по сети, низкая производительность процессора приводит к тому, что нагрузка на CPU составляет от 15% до 19%, что весьма существенно.

Мы протестировали воспроизведение DVD с помощью PowerDVD 8 от Cyberlink. DVD-плеер просчитывает промежуточные кадры, что делает картинку более плавной, но и сильнее нагружает центральный процессор.

Atom 230 прекрасно справился с воспроизведением DVD, производительности вполне достаточно. Оба логических процессора нагружаются меньше 44%, рывков и артефактов при воспроизведении не возникает.

Плата Atom оснащена графическим ядром GMA950, которое не поддерживает аппаратное ускорение H.264. Поэтому за декодирование HD-видео отвечает сам CPU. Atom 230 оказался слишком слабым для этой задачи, нагрузка на процессор 100%.

Плавного воспроизведения HD-видео не получится.

Hyper-Threading: Atom 230 против Celeron 220

Производительность: прирост с технологией Hyper-Threading

Оснащение процессора Atom поддержкой технологии Hyper-Threading кажется нам разумным решением со стороны Intel. Процессор намного лучше подходит для потоковых приложений; он способен повышать свою производительность (по данным наших тестов) вплоть до 37%.

Производительность: прирост Celeron 220 и Sempron 64 LE-1100 по сравнению с Atom 230

Здесь явно замедленная медленная очередная микроархитектура, которая обрабатывает команды одну за другой. Celeron на 1,20 ГГц на 35% быстрее, чем Atom на 1,60 ГГц, но Atom потребляет всего часть энергии Celeron. Система AMD Sempron, которая использует практически столько же энергии в режиме бездействия, что и система Atom, на 43% быстрее.

Результаты тестов

Заключение: Atom не подходит для офисных ПК

Очевидно, что материнская плата 945GTC-D от ECS с процессором Intel Atom 230 не подходит для офисного рабочего компьютера. Хотя интегрированной графики будет достаточно, производительность процессора Atom 230 слишком низка для повседневных настольных задач.

Конечно, с этим согласится не каждый пользователь. Если вы знаете точную нагрузку на систему и у вас достаточно опыта для оценки требуемого уровня производительности, то система на Atom может вполне подойти. Но всё же она хороша только для специфических сценариев.

Например, система прекрасно справится с просмотром web-страниц, если используется правильная операционная система (Windows XP или Linux). Если вы запускаете больше одного приложения одновременно, то система на Atom будет ощутимо замедляться.

Энергопотребление платы Atom в режиме бездействия и под нагрузкой поставило новые рекорды в тестовой лаборатории. Впрочем, незначительный отрыв от других платформ всё же разочаровывает. Так, система на AMD Sempron LE-1100 потребляла всего на 3 Вт больше в режиме бездействия. С другой стороны, под полной нагрузкой энергопотребление системы на Atom увеличивалось всего на несколько ватт, хотя другие настольные процессоры потребляли куда больше энергии.

Если вы планируете собрать систему, которая будет бездействовать большую часть времени, то особой разницы между энергопотреблением Atom и Sempron LE-1100 вы не почувствуете. Так происходит, например, если компьютер, в основном, используется для скачивания файлов.

Напоследок хочется поругать настольную версию чипсета, которая повинна в столь большом энергопотреблении. Поскольку система Diamondville Atom в настольном варианте сегодня доступна только в паре с прожорливым настольным чипсетом, преимущество Atom 230 по низкому энергопотреблению теряется. Возможно, это учтут производители материнских плат и предложат модели Diamondville с мобильным чипсетом.

Двухканальный интерфейс памяти не даёт ощутимого преимущества по производительности. Идея Intel добавить поддержку Hyper-Threading оказалась совершенно верной, поскольку в некоторых тестах Atom смог улучшить производительность до 37%. Однако процессор Atom обеспечивает существенно меньшую вычислительную мощность, чем современные платформы AMD и Intel. Мы рекомендуем сначала обратить внимание на последние, а уже потом пробовать настольную платформу Atom.

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.

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.

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.

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.

За последний год во вселенной процессоров Intel Atom произошел ряд буквально галактических катаклизмов, как разрушительного, так и созидательного порядка. В их результате она была, можно сказать, полностью перестроена. В этом посте мы вспомним историю Intel Atom, поговорим о последних событиях, с ними связанными, а в заключении познакомимся с новыми моделями из этого семейства, похожими скорее на Intel Xeon.

Intel Atom были задуманы компанией Intel как бюджетное решение с минимальным энергопотреблением для различного рода мобильных устройств. Первый Atom появился в 2008 году, он был выполнен по технологии 45 нм, со временем техпроцесс сократился до 14 нм. Успех процессоров Atom сильно отличался в зависимости от области их применения. Так, некоторая их часть определенно появилась в нужное время и получила широкое распространение в новомодных тогда «нетбуках» («ноутбуках для работы в сети»). Работали такие нетбуки по сравнению с ноутбуками на процессорах Core небыстро, зато были дешевы, компактны, не имели кулера (и сопутствующих ему проблем), и хорошо продавались. Вспомним хотя бы суперпопулярный ASUS Eee PC 901 , и отметим, что нетбуки выпускали такие солидные производители как HP, Lenovo, Dell и Sony.

ASUS Eee PC 901

Гораздо менее успешно сложилась судьба Intel Atom как x86-конкурента ARM-процессоров для смартфонов и планшетов. Хотя и тут есть очень заметный результат - выход в 2015 году Microsoft Surface 3 с процессором Intel Atom x7-Z8700.

Надо отметить, что сделано Intel в этом ключевом направлении было очень много - мобильные Атомы последнего поколения, появившегося в 2013-2014 году, по производительности далеко ушли от своих первых прародителей, а по возможностям приблизились к Intel Core: в них было полностью обновлено графическое ядро - Intel HD Graphics, микроархитектура изменена на неупорядоченное (out of order) исполнение, добавлены векторные инструкции SSE4. Тем не менее, интерес к Атомам со стороны производителей был умеренным: несмотря на приличные показатели энергоэффективности (что констатировали весьма уважаемые ресурсы), эксплуатационные преимущества не были столь весомыми, чтобы затевать масштабную движуху по смене платформы. Не последнюю роль тут сыграл и финансовый вопрос: Intel Atom были все-таки дороже своих ARM-соперников.

К 2013 году было анонсировано около десятка моделей смартфонов на Atom , часть из которых так и не вышла в серию. В нашей стране продавался брендированный Мегафоном смартфон Orange San Diego под маркой Mint .

Мегафон Mint

Intel активно продвигала платформу Android x86 среди разработчиков: создавала средства разработки, публиковала обучающие материалы, проводила мероприятия. Более того, был создан уникальный бинарный транслятор, работавший на всех мобильных устройствах c Android на базе Atom, и на лету переводивший ARM код в x86 инструкции почти без потери производительности.

Однако, как уже было сказано выше, устройств на основе Atom было выпущено немного (по сравнению с количеством ARM-устройств на рынке), что приводило к порочному кругу - независимые разработчики не спешили выпускать новые эксклюзивные x86 приложения для данных малочисленных устройств, а производители устройств, в свою очередь, не спешили выпускать новые модели из за отсутствия уникальных приложений. Кроме того, не сработало теоретическое конкуретное преимущество Atom - возможность запуска десктопных приложений на мобильных устройствах одной архитектуры. Во-первых, портировать приложения все равно приходилось просто из за несовпадения настольных и мобильных ОС (Windows или MacOS -> Android) и форм-факторов, причем, обычно это оказывалось даже труднее, чем возможный переход от x86 к ARM; а во-вторых, за время безраздельного господства ARM на мобильном рынке, все компании, желавшие создать мобильные версии своих настольных продуктов, уже сделали это для ARM-устройств, так что появление x86 только добавило им хлопот - необходимость создавать и поддерживать версии приложения для разных CPU.
Как бы то ни было, при глобальной реорганизации 2016 года направление Atom для мобильных устройств было срублено под корень.

Однако труд создателей процессоров даром не пропал. В Intel появилось новое направление, которое постепенно стало одним из ключевых: «интернет вещей». Именно совокупность компонентов «интернета вещей» является оптимальным потребителем процессоров семейства Atom с их низким энергопотреблением и широким диапазоном характеристик. Так мы незаметно приблизились к нашему времени.

К настоящему моменту Intel выпустил огромное количество моделей Intel Atom, однако актуальных из них не так и много. Это прежде всего свежеанонсированная серия Е3900 (ее сравнительную таблицу вы видите выше). Серия призвана закрыть потребность в высокопроизводительных хабах «интернета вещей» (запросы поскромнее призваны удовлетворять платформы Intel Galileo, Edison и Curie).

Однако это еще не предел «прокачки» Атома. Тут мы подходим к новому анонсу. На смену «серверной» линейки Atom C2000 образца далекого 2013 года приходит серия С3000 , которая призвана поднять производительность Intel Atom на новую высоту. Флагманом серии станет 16-ядерная модель - столько ядер в Atom еще не было никогда. При этом все «фирменные» особенности - энергоэффективность и доступная для серверных моделей цена - остаются неизменными. Пока что доступна информация об одном из младших моделей серии - процессоре C3338 . Анонсы остальных ждем во втором полугодии 2017 года.