Unu plus Unu fac mai mult de doi
Ne aşteptăm ca tehnologia procesor-dual a lui Intel® pentru sisteme integrate să aibă un succes similar cu cel pe care l-a avut predecesorul său, procesorul Intel® Pentium® M, când a fost introdus pe piaţă acum doi ani. Tehnologia paralelă, disponibilă înainte numai în computerele din gama de vârf, putea fi oferită la momentul lansării procesoarelor Pentium® M cu avantajul reducerii puterii disipate pentru un nivel de performanţă dat. Acesta a fost argumentul decisiv care a făcut ca Pentium® M să surclaseze procesoarele mobile şi pentru desktop-uri din sistemele integrate. Se preconizează ca acest factor să fie critic în alegerea utilizării procesoarelor duale în sistemele integrate. Suplimentar, tehnologia virtuală introdusă odată cu tehnologia procesoarelor-duale oferă, pentru prima oară, o valoare adiţională demnă de luat în considerare pentru numeroasele aplicaţii integrate. Să începem totuşi cu proprietatea “clasică” a sistemului de calcul: performanţa.
Rata performanţă – putere este în momentul acesta cu până la 100% mai mare în cazul procesoarelor nucleu-dual decât în cazul celor Pentium® M. Creşterea consumului de putere nominală de la 27W la 2 GHz la 31W reprezintă o creştere cu mai puţin de 15% în condiţiile în care puterea de calcul a crescut cu până la 100%. Aplicaţiile nu necesită rularea pe mai multe linii de prelucrare (prin tehnologia Hyper Threading) pentru a permite creşterea în performanţă menţionată mai sus.
Acestea nu au nevoie să folosească decât unul dintre nuclee, pentru sistemul dual-core. Sarcini diferite pot fi în acest fel distribuite pe nuclee iar răspunsul la aplicaţiile utilizatorului, spre exemplu, poate fi accelerat. Dacă se doreşte maximizarea avantajelor oferite de tehnologia procesor-dual prin utilizarea aplicaţiilor cu surse independente, atunci performanţa şi viteza de procesare pot fi îmbunătăţite pentru aplicaţiile care anterior nu puteau atinge nivelul de performanţă solicitat cu un singur procesor decât printr-o creştere extremă a vitezei ceasului. În acest fel, aplicaţiile care rulau la limitele nivelul de performanţă sau la nivelul maxim de putere disipată, pe procesoare Pentium® 4 cu tehnologie HT pot fi acum executate în condiţii acceptabile datorită tehnologiei procesor-dual.
Conform declaraţiilor oferite de Intel, performanţa procesoarelor nucleu-dual va fi până la de două ori mai mare decât cea a procesorului pe 64 de biţi Intel® Xeon™, care rulează pe platforme server (conform nivelului de dezvoltare din luna mai 2005) până în 2006. Singura alternativă la sistemele dual-core o reprezintă sistemele care conţin procesoare care rulează în paralel. Viitorul aparţine în mod sigur procesoarelor multi-nucleu, având în vedere tendinţele de dezvoltare ale marilor companii producătoare: procesoare cu patru sau mai multe nuclee urmează a fi lansate în viitorul apropiat. Aceşti paşi vor duce la o creştere a performanţei cu un factor de 10 până în 2008. Procesoarele duale urmează a fi folosite uzual la acea dată în domeniul tehnologiei computerelor pentru sisteme de tip server, desktop PC şi notebook. Conform aşteptărilor Intel, aceste segmente de piaţă vor fi acaparate de tehnologia procesoarelor duale în proporţie de 90% până în 2007. Astfel, putem concluziona că această nouă tehnologie este de mare importanţă pentru tehnologia computerelor integrate şi va fi fără dubiu folosită în acest domeniu.
Tendinţa de miniaturizare a procesoarelor va fi de asemenea dezvoltată, urmând ca în 2009 producţia de procesoare să fie posibilă folosind o tehnologie de 45nm. Procesoarele Pentium® M sunt fabricate în mod curent într-un proces de 90nm. Cipurile de tip nucleu dual vor fi fabricate folosind o nouă tehnologie de 65nm.
Acest lucru constituie un avantaj pentru tehnologia sistemelor integrate. Pentru o arie şi un nivel de consum date, progrese considerabile vor putea fi implementate în următorii ani.
Integrarea avansează în acelaşi ritm alert. Tehnologiile de interfaţare continuă să fie integrate în chipset-uri, înzestrându-le automat cu funcţii ca SATA sau PCI Express şi făcând astfel posibilă folosirea unor periferice cu costuri scăzute bazate pe ultimele standarde tehnologice. Se poate discuta asupra funcţionalităţii tuturor acestor facilităţi pentru sisteme integrate, dar un aspect este indisputabil: o integrare înaltă se traduce prin costuri scăzute. Astfel, fiecare pas către un nivel de integrare mai ridicat duce la reduceri de cost şi performanţe crescute. Un exemplu curent pentru acest aspect îl constituie integrarea funcţiilor grafice în chipset-uri. Modalitatea de stocare RAID5 ,va fi asigurată automat de chipset-urile 945GM pentru procesoare nucleu-dual.
În afara integrării, o altă funcţie a procesoarelor, chipset-urilor şi a plăcilor de bază va căpăta din ce în ce mai multă importanţă în viitor: funcţiile software integrate care facilitează operarea cu sistemele de tip platformă, îmbunătăţind în acelaşi timp securitatea şi uşurând considerabil modul de lucru. Tehnologia de virtualizare proprietară Intel reprezintă o facilitate cheie pentru sistemele integrate.
VT – Noua tehnologie de virtualizare Intel®
Noua Tehnologie de Virtualizare Intel este parte componentă a tehnologiei procesor-dua şi constituie o separare majoră de tehnologiile anterioare. VT asigură o administrare facilă a parţii de hardware şi va deveni un standard pentru toate noile platforme Intel®. VT permite rularea mai multor sisteme de operare şi aplicaţii ca “maşini virtuale” pe partiţii independente ale aceluiaşi sistem. Astfel sistemele vor deveni mai stabile deoarece procesele care ar intra în conflict pe sisteme cu un singur nucleu vor putea fi acum separate. Partiţiile pot fi create după nevoie, chiar şi în timpul rulării sistemului. Printr-un grad mai înalt de abstractizare aplicaţiile pot fi “mutate” de pe un server pe altul. Acest lucru nu putea fi realizat înainte de apariţia sistemelor procesor-dual şi este benefic pentru sistemele integrate de management IT. Virtualizarea oferă şi opţiunea integrării sistemelor de sine stătătoare cum ar fi rutere, firewall-uri şi servere de date într-un singur sistem unitar. Astfel se pot obţine reduceri drastice ale costurilor implicate.
Diverşii producători de sisteme de operare vor integra în produsele lor suportul pentru VT: spre exemplu RedHat, Suse, şi Montavista au anunţat că vor include în OS-urile distribuite monitorul de maşini virtuale pe domeniu public XAN.
Aplicaţii integrate tipice
Tehnologiile procesor-dual şi de virtualizare oferă împreună un număr imens de posibilităţi de configurare diferite pentru sistemele integrate de management, fapt care duce la reduceri ale costurilor hardware.
Exemple de aplicaţii care pot fi rulate acum pe un singur sistem folosind tehnologia procesor-dual sunt:
• Vizualizarea, spre exemplu sub Windows, şi controlul asupra unui sistem folosind VxWorks;
• WebServer şi programe PLC;
• O placă de bază compatibilă tehnologiei procesor-dual în loc de două plăci de bază CPU Telecom;
• Sisteme redundante software;
• Doi, patru sau mai mulţi roboţi controlaţi independent folosind un singur sistem;
• Automate interactive de jocuri cu două monitoare pentru doi jucători.
Astfel se îmbunătăţeşte şi securitatea aplicaţiilor multifuncţie şi în acceaşi măsură se simplifică metoda de management a sistemelor în timpul operării. Funcţiile de actualizare software pot fi desfăşurate în timpul funcţionării: o nouă funcţie poate fi validată în partiţia separată de actualizare, apoi mutată pe o partiţie separată şi activată prin câteva click-uri de maus. Dezvoltatorii sunt liberi să creeze funcţii multiple pe un singur sistem.
Acest aspect are o influenţă majoră în principal asupra sistemelor de diagnostic şi asistenţă la distanţă, care până acum au atras riscuri de securitate majore. Cu ajutorul tehnologiilor multi-nucleu aplicaţiile critice pot fi securizate în orice moment prin folosirea partiţiilor independente.
În final, totul se rezumă la putere
În afara acestor facilităţi promiţătoare, care vor solicita pentru acomodare un efort deosebit din partea dezvoltatorilor de software, performanţa (per wat) rămâne desigur un factor decisiv pentru sistemele integrate şi PC-urile industriale. Deoarece procesoarele nucleu-dublu pentru desktop PC-uri deja disponibile de la un magazin de reduceri faimos german nu sunt potrivite folosirii în sisteme integrate, procesoarele nucleu-dublu mobile trebuiesc introduse înainte ca primele să câştige o parte importantă din piaţă în sectorul computerelor integrate. Procesoarele nucleu-dublu mobile vor sosi până la lansarea evenimentului Embedded World 2006. Kontron va introduce prima sa soluţie de platformă bazată pe aceste noi procesoare la Embedded World 2006,în paralel cu lansarea tehnologiei Intel® Core™ Duo Processor, care a fost integrată în harta de dezvoltare a produselor integrate Intel, asigurând astfel disponibilitatea acesteia pe termen lung.
Datorită parteneriatului dintre Intel şi Kontron, acesta din urmă va fi primul capabil să introducă patru platforme integrate, oferind astfel clienţilor un timp optim de livrare pe piaţă, îndată ce noile procesoare şi chipset-uri nucleu-dublu vor fi disponibile. Factorii de formă care vor fi disponibili pentru noile procesoare nucleu-dublu vor fi miniITX, 3U şi 6U CompactPCI şi COM ETXexpress/COM Express (compatibil PICMG COM.0). Arhitecturile nucleu-dual vor fi introduse în alte platforme şi sisteme pe parcursul anului curent.
Fiecare din cele patru platforme integrate vor fi echipate cu procesorul Intel® Core™ Duo şi chipsetul 945GM sau E7520 (6U CompactPCI) asigurând astfel o frecvenţă de tact (nucleu dublu) de 2 GHz la 31 W, un FSB de 667 MHz şi un nivel 2 de cache al procesorului de 2 MB. Alternativ, plăcile de bază şi implicit sistemele pot fi furnizate cu procesorul Intel® Core™ Duo cu o frecvenţă de tact de 1.66 GHz (nucleu dublu) sau cu procesorul Intel® Core ™ Solo la 1.66 GHz (un singur nucleu). Ultimele procesoare au cu un nucleu mai puţin dar sunt compatibile cu tehnologia de virtualizare VT şi asigură astfel dezvoltatorilor de sisteme integrate avantaje identice, cu excepţia performanţelor lor mai mici şi a dimensiunii reduse a nivelului 2 de cache.
Pentru a putea face o comparaţie, aceste noi sisteme pot fi comparate cu procesoarele Pentium® M clasice. Ultimele teste ale Kontron arată că noile procesoare nucleu-dual aproape că ating îmbunătăţirile de performanţă susţinute de teorie. Procesorul Intel® Pentium® M 756 (2.1-GHz) a fost comparat cu procesorul Intel® Core™ Duo (2.16-GHz). Datele de mai jos demonstrează factorul de creştere al productivităţii pentru aplicaţii office la viteze de tact identice:
• Performanţa în virgulă mobilă: + 96.5%
• Performanţa integer: + 89.3%
• 3D mark: + 100%
Pentru aceeaşi viteză de ceas şi software neoptimizat pentru procesoare cu nucleu-dublu performanţa sistemului este aproape dublată. În consecinţă răspunsul la întrebarea “care procesor ar trebui integrat în sistem?” este cu siguranţă “nucleu-dublu”. Pentru software optimizat pentru procesare paralelă pe mai multe linii (multithreading), se aşteaptă ca performanţa să crească exponenţial.
Seminarii Nucleu-Dublu
Pentru a ajuta la iniţierea cu uşurinţă a dezvoltatorilor în lumea tehnologiei nucleu-dublu cu virtualizare, Kontron şi Intel plănuiesc împreună să ofere demonstraţii şi seminarii în întreaga lume.
Autor: Norbert Hauser
Vicepreşedinte, Marketing, Kontron AG
Cererile pentru informaţii referitoare la conţinutul şi datele evenimentelor pot fi adresate către companie la:
dc-seminars@kontron.com