Новая платформа Intel Atom для ультра-мобильных устройств и смартфонов.

Вы запустили графическую демонстрацию 3DMark с образцово мягкой частотой кадров. Теперь представьте, что вы глядите видео 720p с потоком 8000 кбит/с с устойчивой частотой кадров 30 fps. Кстати, web-камера в программке видеоконференций даёт такие же постоянные 30 fps. Теперь представьте эти все прибавления на одном экране. Конечно, эти задачки не тяжёлые для передового компа, хотя перегрузка станет достойной.

А сейчас представьте, что данные прибавления действуют с тем же уровнем производительности на телефоне в вашем кармашке.Первая Ваша мысль — «Невозможно».Сегодня просто нет во всем мире телефонного аппарата, который имел бы возможность проигрывать видео с такой производительностью, не вспоминая о 2 иных добавочных задачках в отсутствии убытка скорости.

Intel публично заявила о выходе линейки процессоров Atom Z600. Возможно, производительность нетбуков вас никак не восхитила. Возможно,ультра-мобильная платформа предшествующего поколения Intel (включая телефоны и мобильные интернет-устройства, MID) оставила неоднозначное воспоминание. «Как? Intel выпустила процессор для телефонных аппаратов?» Спешу вас заверить, что процессор Z600 – совершенно новое поколение процессоров.

Компания пригласила редакторов Tom’s Hardware в Остин (Техас, США), в исследовательский центр ультра-мобильных устройств для предварительного ознакомления с платформой, которая раньше называлась «Moorestown». И повод для разговора был весьма основательный. Intel не оставила сомнений в серьёзности своего подхода к этому сегменту рынка, и представители компании были готовы в подробных деталях объяснять, почему Moorestown принципиально изменит расстановку сил.

Прорыв Moorestown

Но вернёмся к обсуждению новинки. Moorestown — мобильная платформа, состоящая из трёх ключевых компонентов.

Lincroft: известный сегодня как процессор Atom Processor Z6xx, представляет собой 45-нм «систему на чипе» SoC, в которую интегрировано вычислительное ядро, контроллеры памяти и дисплея, графический движок и движок видео. Почему 45 нанометров в эпоху, когда линейка Core уже переходит на 32-нм техпроцесс, и когда кристалл можно сделать ещё меньше? Просто по той причине, что Moorestown уже был в разработке, когда 32-нм процесс начал применяться. Другими словами, время выхода на рынок с 45-нм техпроцессом было меньше, и компания при этом всё равно смогла достичь поставленных целей.

Langwell: чипсет Intel Platform Controller Hub MP20, который производится по 65-нм техпроцессу. Сегодня, когда большая часть функций вчерашних чипсетов перешла в CPU, на долю PCH остались, в основном, операции ввода/вывода, хотя нас ждут несколько сюрпризов.

Графика и видео

Разговоры со специалистами и дополнительные сведения из разных источников позволили выполнить некоторые сравнения, которые сама Intel не хотела бы проводить во время пресс-брифинга Moorestown.

Телефоны Palm Pre и Apple iPhone 3GS используют процессор Texas Instruments OMAP3430 на основе ядра ARM Cortex A8 и GPU PowerVR SGX. Оба устройства, как известно, обеспечивают прекрасные графические функции и славятся своими красивыми 3D-интерфейсами, не так ли? Процессор Snapdragon, который работает в таких телефонах, как Google Nexus One, HTC Incredible и HTC EVO 4G, даёт половину от пиковой скорости заполнения по сравнению с процессором TI. Верите вы или нет, но Menlow обгоняет OMAP3430 на 60 процентов — вы просто могли никогда не слышать об этом по той причине, что время автономной работы (или его отсутствие) затмевали всё остальное. Но главное здесь в том, что Moorestown, с его 400-МГц GPU, удваивает скорость заполнения Menlow, а Medfield, преемник Moorestown, удвоит эту скорость ещё раз. Чтобы справиться с подобной пропускной способностью, Intel пришлось обновить шину между CPU и графическим ядром, подняв скорость до 6,4 Гбайт/с для чтения и 4,3 Гбайт/с для записи — невероятно высокие значения, по словам Intel.

Intel поддержала немало стандартов в графическом ядре Thalia, включая OpenVG 1.1, OpenGL 2.1, OpenGL ES 2.0 и DirectX 9.L. Акцент, поставленный на OpenGL, вне сомнения объясняет, почему Intel так любит показывать Moorestown с запущенной демонстрацией Doom 3 (около 100 fps), но при этом также достигается ускорение векторной графики и соответствующих приложений, подобных Adobe Flash Player. Это также играет ключевую роль в том, почему пользовательский интерфейс Moblin/MeeGo 3D Clutter настолько привлекателен.

Поддержка графики у Menlow и Moorestown очень похожа (включая поддержку инструкций SSE3), то же самое можно сказать и про видео. Lincroft может выполнять одновременное декодирование потоков SD и 1080p30 HD. Если вы готовы смириться с потоками 480p качества MPEG-2, то Lincroft может одновременно выводить до шести таких потоков. Подобные мощные возможности стали возможны благодаря встроенным функциям ускорения Intel. Со стороны видео Lincroft предлагает аппаратное ускорение кодирования и декодирования MPEG-2 и H.264/MPEG-4. Кроме того, добавьте к этому аппаратное декодирование WMV и VC-1, а также программное декодирование MPEG-1, Xvid, Real Video и Adobe Flash Video. Если вы много работаете с фотографиями, то наверняка оцените то, что Lincroft добавляет аппаратное ускорение кодирования JPEG.

Любителей видео интересую возможные потоки, поэтому их наверняка обрадует поддержка Moorestown потока 20 Мбит/с с любым профилем, от базового 720p на 30 fps до 1080p HP на 30 fps. Ни одна другая платформа для телефона, доступная сегодня, не может декодировать видео 1080p. Только немногие справляются с декодированием 720p MP на 10 Мбит/с. Intel упомянула, что эталонный дизайн Aava Mobile на основе Moorestown имеет достаточную пропускную способность декодирования, чтобы выдать поток 40 Мбит/с, хотя вряд ли вы когда-либо будете воспроизводить подобный контент. Скорее всего, вам может пригодиться возможность одновременного декодирования двух потоков 20 Мбит/с.

Intel сегодня может наслаждаться «короной производительности» по обработке видео в данном сегменте, но конкуренты тоже подоспеют довольно быстро. В начале 2009 года TI объявила свою линейку OMAP 4 на основе ARM Cortex-A9. A9, как было указано, даёт 7x прирост производительности, позволяя записывать видео 1080p, захватывать фотографии на 20 мегапикселей (если вам по карману будут соответствующие сенсоры), а время автономной работы достаточно для воспроизведения файлов MP3 на протяжении одной недели. Было бы довольно странно для Intel нацеливаться на Medfield ещё до появления Moorestown, но A9 объясняет причины этого шага.

Дисплей и память

В мире ноутбуков большинство дисплеев для своей работы используют стандарт подключения LVDS (low-voltage differential signaling). Lincroft поддерживает LVDS до разрешений 1366×768 — немало пикселей для суб-ноутбуков, в которых можно ожидать появление Atom. Но в мире «наладонников» и мобильных интернет-устройств (MID) дисплеи переходят на стандарт Display Serial Interface (DSI), продвигаемый альянсом Mobile Industry Processor Interface (MIPI). Цель MIPI заключается в выработке стандартов индустрии по проводным и беспроводными интерфейсам в нашем многополярном мире, где в сферах настольных ПК или серверов часто бывают совершенно разные приоритеты. DSI использует последовательную шину наподобие LVDS, но пытается достичь наименее дорогой реализации для ЖК-дисплеев, специально для ультра-мобильного рынка.

На данный момент Intel указывает, что Lincroft может обеспечивать выход MIPI-DSI с разрешением до 1024×600. Поэтому если даже кто-то захочет представить устройство на основе Moorestown с дисплеем, достаточным для вывода в «родном» формате видео 1080, Lincroft сможет выдать максимум 720p на дисплей через LVDS и даже ещё меньше через MIPI-DSI. Почему же мы так восхищались возможностью Moorestown выдавать видео 1080p, чего не могут другие телефоны? Частично это связано с тем, что производительность, достаточная для декодирования 1080p, означает возможность декодирования нескольких потоков 720p или меньшего разрешения. Кроме того, если ваша коллекция видео насчитывает много фильмов в формате 1080p, вам не придётся терять время на перекодирование контента для переноса на ультра-мобильные устройства. Просто скопируйте фильм, чтобы взять его с собой — устройство возьмёт на себя всё остальное.

Встроенный контроллер памяти Lincroft поддерживает два формата памяти: LPDDR1 на скоростях до 400 MT/s и DDR2 до 800 MT/s. Зачем нужна поддержка двух форматов, учитывая, что память всё равно впаивается на материнскую плату? Ответ кроется в позиционировании на разные сегменты рынка. Moorestown нацеливается на две группы устройств, одна из которых отвечает за коммуникации и связь, а вторая — за развлечения и продуктивность. Модели, нацеленные на коммуникации, будут оснащаться памятью 400 MT/s LPDDR, да и вряд ли в них будут работать процессоры с частотой до 1,9 ГГц в режиме BPT. Такие процессоры предназначены для группы устройств для развлечений/продуктивности, где как раз будет использоваться память 800 MT/s DDR2. Что интересно, только последняя группа будет поддерживать декодирование 1080p. На момент написания статьи у нас по-прежнему не было подтверждения, что платформа для коммуникации будет декодировать видео 720p, хотя всё на это указывает.

Типичное энергопотребление пары Lincroft и Langwell в режиме ожидания составляет около 3 мВт. Это относится к обеим группам коммуникации и развлечений/продуктивности. Однако при активном использовании более высокие тактовые частоты последней группы начнут вносить свой вклад. Если у коммуникационной платформы мы получим диапазон от 300 до 500 мВт, то в случае платформы развлечений/продуктивности — от 450 до 650 мВт. По крайней мере, это верно для предварительных образцов оборудования.

Langwell Platform Controller Hub MP20

Как мы уже указывали выше, чипсет MP20 можно назвать, по большей части, опустошённой и уменьшенной версией бывшего чипсета Poulsbo, поскольку у него сейчас присутствуют только набор блоков ввода/вывода. Но на самом деле не всё так просто. Да, Intel уместила контроллер USB 2.0 EHCI с тремя портами в упаковке 14×14 мм. Есть также порт USB On-the-Go (OTG) host/device для подключения ультра-мобильных устройств Moorestown к другим устройствам с USB. Добавление поддержки HDMI со стороны Intel не очень акцентировано в документации Moorestown, но она станет ключевым фактором для тех пользователей, кто намерен использовать телефон в качестве видеоплеера для телевизора.

Как насчёт накопителей? Присутствуют четыре порта для устройств SD/MMC/SDIO. Но что более важно, Langwell поддерживает твёрдотельные накопители SLC и MLC NAND с размером страницы до 4 кбайт и чистой ёмкостью до 64 Гбайт. И хотя Langwell поддерживает спецификации CE-ATA, используемые в 1-дюймовых винчестерах Microdrive, поддержки SATA нет. Вероятно, эта функция была признана избыточной для целевого применения платформы. Впрочем, Intel представила инструкции для разработчиков, которые пожелают реализовать дополнительный мост USB-на-SATA. Есть и инструкции по поводу подключения полноценной клавиатуры через интерфейс I2C.

Поддержка камеры и обработка изображений тоже отнесены к функциям MP20, причём это касается отдельных снимков и видео. Moorestown позволяет подключать две камеры — одну с разрешением 5 мегапикселей, а вторую — с разрешением VGA (640×480). 5-МП канал представляет собой интерфейс MIPI с двумя линиями, способный поддерживает цветовые форматы RGB, YUV и RAW, хотя практическая реализация этой возможности возложена на разработчиков.

Звуковой движок Langwell более сложный, чем вы могли ожидать. Intel использовала собственную технологию Smart Sound Technology (SST), основанную на 24-битном ЦСП (DSP), который отвечает за обработку голоса и ускорение звукового кодека. В частности, Langwell обеспечивает аппаратное ускорение кодирования AAC-LC и PCM (WAV). Что касается декодирования, то поддерживается аппаратное декодирование AAC-LC, HE-AAC, MP3, PCM и WMA9. Эта оптимизация, вместе с другими элементами энергосбережения Langwell, является причиной того, почему Intel смогла заявить о достижении поставленной цели — воспроизведения MP3 на протяжении недели. Когда звуковому движку требуются системные ресурсы, он создаёт событие в системе управления энергосбережением, но при этом включается только интерфейс доступа к памяти. Звуковой движок обновляет свой буфер, после чего платформа быстро возвращается в состояние с низким энергопотреблением.

Возможно, это заинтересует больше бизнес-пользователей, чем обычных потребителей, но в Langwell интегрированы некоторые функции безопасности и движок криптографии, включая функциональность чипа Trusted Platform Module (TPM). Intel ускоряет AES, DES, 3DES, RSA и другие операции шифрования/расшифровки, но любопытным преимуществом можно назвать окружение безопасной загрузки, как и в случае систем vPro. Оно, как нам кажется, будет всё более актуальным, поскольку мобильные устройства всё больше становятся жертвами взлома и вредоносных программ. Конечно, поставщики контента смогут опираться на функции поддержки DRM в движке безопасности.

Briertown Mixed Signal IC

Briertown может показаться «пятым колесом» в платформе Moorestown, но роль этого чипа критически важна для достижения поставленных целей энергопотребления Intel. Пока что официальных дизайнов Briertown нет вообще. Briertown существует сегодня в виде спецификации архитектуры для поддержки периферии и обеспечения питания, включая зарядку аккумулятора, которая выполняется теперь аппаратно, а не программно. Посмотрите на чип Briertown на материнской плате Moorestown, и вы увидите, что он существенно крупнее комбинации CPU и чипсета. Несмотря на это, Briertown требует примерно в два раза меньше компонентов и занимает около трети площади на материнской плате по сравнению со схожей схемой обеспечения питания на платформах Menlow. Неудивительно, что Briertown также стоит примерно треть от цены предшественника.

MSIC — это как раз тот чип, который обеспечивает работу вентилей питания Moorestown. Briertown поддерживает линии разного напряжения для CPU и чипсета, причём всеми ими может управлять операционная система. Без такой возможности режим форсажа Burst Mode у Lincroft реализовать не получилось бы, поскольку именно чип Briertown обеспечивает молниеносно быстрые переходы между разными режимами с C- и S0ix-состояниями.

Briertown отвечает за обеспечение питания разным устройствам и подсистемам на аппаратном уровне, причём все подсистемы интегрированы внутри большого комплекса, чтобы управление энергопотреблением было более гибким. Например, блок TPM занимает около 6×6 мм и потребляет до 85 мВт. Блок USB OTG от Philips составляет 20×14 мм и потребляет около 300 мВт, а контроллер 2-МП камеры USB от ST Micro имеет размеры 7×8 мм и потребляет около 400 мВт.