211service.com
Intels nya strategi: Energieffektivitet
Mitt i den ökande konkurrensen från Advanced Micro Devices (AMD) ändrar Intel sin filosofi för tillverkning av chip: de ägnar mer uppmärksamhet åt strömkraven för sina mikroprocessorer.
I juli 2006 kommer den chipstillverkande jätten att släppa en ny mikroprocessor, kallad Core 2 Duo, designad för bärbara och stationära datorer. Det nya chippet är baserat på Intels nuvarande chiparkitektur, som ersatte traditionell enkärnig bearbetning med två processorcenter på ett enda chip. Företaget säger att Core 2 Duo kommer att prestera bättre än sitt nuvarande chip med dubbla kärnor och att den kommer att vara mer energieffektiv, vilket kan göra att bärbara batterier håller längre och stationära torn blir kallare.
Att uppmärksamma strömförbrukningen i mikroprocessorer är ett relativt nytt koncept för företaget, säger Steve Pawlowski, senior fellow på Intel, och tillägger att flytten kan hjälpa Intel att återta marknadsandelar från sin rival AMD. Historiskt sett har det viktigaste måttet i branschen varit processorprestanda – den hastighet med vilken en processor kan utföra en uppgift, som att beräkna ett kalkylblad. Vi har alltid fokuserat på prestanda på bekostnad av kraft [användning], säger Pawlowski.
Men grundläggande förändringar har skett på PC-marknaden, vilket först fick AMD, och nu Intel, att tänka om mikroprocessordesigner. För det första har mobila enheter blivit den primära datorn för många konsumenter – som inte vill ha en enhet som snabbt laddar ur ett batteri eller blir för varm. Dessutom, när storleken på transistorer krymper, är det mer sannolikt att de slösar bort elektricitet genom en fysisk process som kallas läckage, säger Kevin McGrath, en AMD-stipendiat – och ju fler transistorer på ett chip, desto mer elektricitet går till spillo.
AMD har arbetat med effektivare mikroprocessorer i flera år och nu försöker Intel utjämna villkoren. Både Intel och AMD har tacklat en del av problemet genom att konvertera sina kretsar till processorer med dubbla kärnor (se Multicore Mania, december 2005), vilket visar sig vara ett sätt att öka effektiviteten. Intressant nog kan det vara ett mycket energieffektivt beräkningssätt att gå till flera kärnor, säger man Milo Martin , professor vid avdelningen för data- och informationsvetenskap vid University of Pennsylvania.
Tre aspekter av flerkärniga chips gör dem mer effektiva. För det första, när ett chip har mer än en kärna, kan hastigheten med vilken varje kärna beräknas saktas ner utan att hindra hela chipets hastighet. Genom att sakta ner klockhastigheten, förklarar Martin, kan ingenjörer minska beräkningshastigheten för en enskild kärna med en faktor fem, från en gigahertz till 200 megahertz, och kärnan förbrukar bara en 30-del av strömmen. Sedan, säger han, även om fem av dessa kärnor är sammansatta på ett enda chip, förbrukas bara en sjättedel av strömmen, men ändå bibehålls den totala beräkningshastigheten på en gigahertz.
För det andra minskar mindre processorstorlekar strömförbrukningen. Antalet transistorer varje kärna har och mängden kiselfastigheter de tar upp avgör hur mycket ström kärnan använder – mindre processorer har färre transistorer och använder därför mindre ström än större processorer. I ett dubbelkärnigt chip är det totala antalet transistorer större än det är i ett enkärnigt chip, men varje kärna har färre transistorer, vilket gör den mer energieffektiv.
För det tredje kan vissa av processorfunktionerna, som att kontrollera minnet, delas mellan kärnor, så att varje kärna förbrukar mindre energi genom att inte utföra en redundant uppgift.
Så att gå över till en flerkärnig arkitektur är ett självklart sätt att spara ström, och både Intel och AMD har gjort det. Men de tittar på andra sätt att skapa effektivitet. Som Pawlowski förklarar kan hantering av processorer på krets- och individuell transistornivå också spara ström. Till exempel är specifika kretsar på en transistor utformade för att styra manipuleringen av ett foto eller för att spela upp en DVD. När den kretsen behöver användas slås transistorerna som utgör kretsen på med en viss spänning. I ett perfekt effektivt chip skulle dessa transistorer bara slås på och av när de behövs. Men även när en krets är inaktiv använder dess transistorer en liten spänning som långsamt läcker ut ur transistorn, säger Pawlowski. Detta läckage producerar värme och slöser med elektricitet.
Även om det finns mycket överlappning i det sätt som AMD och Intel närmar sig detta problem med avfall och läckage på kretsnivå, är deras lösningar olika. Intel arbetar för att lösa problemet genom att utse sömntransistorer på ett chip för att mikrohantera kretsarna i varje kärna. Dessa transistorer stänger helt av spänningen till transistorer i kretsar som är vilande.
AMD försätter också delar av processorn i viloläge, förklarar McGrath; men det gör det genom att ha en algoritm som instruerar processorn att gå in i olika nivåer av viloläge, genom att stänga av dess klockhastighet så att standby-beräkningar inte utförs lika snabbt. Algoritmen kan be en del att gå in i sitt lägsta effektläge, säger han, det finns fem eller sex av dessa effekttillstånd som används beroende på processorns belastning.
Intel har tillkännagivit priser för sina nya energieffektiva chips – de är billigare än AMD:s nuvarande erbjudanden, vilket kommer att sätta press på sin rival. För Intel kommer dock testet om huruvida dess energibesparande chips kan konkurrera bra mot AMD:s erbjudanden inte förrän dess nya processorer kommer ut på marknaden.