Форум Intel для разработчиков
Москва, 2006


День второй

«Шел второй день пути…», а точнее второй день московского Форума Intel для разработчиков (IDF), принявшего эстафетную палочку от ежегодно проводимого в Сан-Франциско весеннего Форума Intel. И теперь, унаследовав от своего заокеанского сотоварища продолжительность проведения, наше мероприятие можно будет назвать уникальным по формату и объему контента. Под лозунгом «Энергосберегающие платформы. Прорыв на новый уровень» (Power optimized platforms. Leap ahead) пятый московский форум, как и обычно, проходил в здании Президиума Российской академии наук, или как его (здание) еще величают в простонародье «Железные мозги» за гигантские непонятной формы металлические сооружения на крыше, отдаленно напоминающие эту неотъемлимую и порой очень нужную часть Homo Sapiens -:)

Московский форум в этом году был посвящен перспективам развития IT-технологий в свете перехода корпорации Intel на многоядерные платформы на базе новой микроархитектуры Intel Core, последним достижениям в области развития технологий для цифрового дома и цифрового предприятия или офиса, инновациям в сфере мобильных клиентов и беспроводных технологий, а также результатам научно-исследовательской работы Intel. В общей сложности в этом году в работе Форума принимало участие около 2000 человек, среди которых присутствовали как разработчики, так и сотрудники ведущих ИТ-компаний, а также аналитики и превеликое множество пишущих коллег из различных изданий, которые освещали московский IDF.



Все три дня проведения Форума были насыщены информацией. Второй день, который мы освещаем в этом материале, был посвящен докладам, доселе не проводившимся на конференциях предыдущих лет, докладам, которые объединились под одной общей темой «Погружение в технологии». Данные выступления проводились ведущими инженерами-исследователями Intel в области новейших технологий, и с первым докладом «Описание микроархитекутры Intel Core и обзор возможностей, которые она представляет» нас ознакомил Джоэль Эмер (Joel Emer), заслуженный инженер-исследователь корпорации Intel подразделения Digital Enterprise Group, директор по исследованию микроархитектуры.



Новая архитектура ляжет в основу продуктов для всех сегментов рынка компьютеров, включая настольные ПК (с процессором под кодовым названием Conroe), мобильные ПК (Merom) и серверные платформы (Woodcrest). Как уже известно большинству наших читателей, Intel рассчитывает начать поставки процессоров на базе микроархитектуры Intel Core, производимых с использованием 65-нанометровой технологии, уже в третьем квартале 2006 года.



Новые продукты, по словам Джоэля Эмера, обеспечат впечатляющий рост производительности от 40% для Conroe и до 80% для Woodcrest при снижении энергопотребления на 35-40%.



Отметим, что к концу 2006 года Intel планирует довести долю поставок многоядерных процессоров до 75-85%.

Если раньше Intel при разработке своих решений большое внимание уделяла таким аспектам, как повышение частоты микропроцессоров, стремление к «неограниченной» мощности и масштабированию напряжения, то теперь идет акцент на увеличение количества инструкций, исполняемых за такт (IPC), оптимизацию энергопотребления, усовершенствование многоядерных процессоров и микроархитектуры. Что касается архитектуры Intel Core, то здесь разработчики отмечают пять новых ключевых свойств: во-первых, это технология Intel Wide Dynamic Execution, при помощи которой посредством 14-ступенчатого конвейера происходит обработка четырех инструкций за один такт работы процессора. Что в конечном итоге приводит к увеличению производительности и уменьшению энергопотребления.



Вторая ключевая технология Intel Intelligent Power Capability позволяет снизить энерогопотребеление за счет только лишь необходимого включения отдельных элементов процессора.

Технология Intel Advanced Smart Cache включает совместно используемую кэш-память 2-го уровня, которая снижает энергопотребление, сводя к минимуму обмен данными с памятью, и повышает производительность, позволяя одному из ядер процессора использовать всю кэш-память при бездействии другого ядра.



Технология Intel Smart Memory Access повышает производительность системы, сокращая время отклика памяти и оптимизируя, таким образом, использование пропускной способности подсистемы памяти.

Intel Advanced Digital Media Boost — новый элемент микроархитектуры процессора, оптимизирующий обработку 128-битных инструкций SSE, SSE2 и SSE3 за один такт и обеспечивающий более высокую производительность различных ресурсоемких задач, таких как обработка аудио/видео, обработка изображений, трехмерная графика и научные расчеты.



После анонса инноваций в платформе Intel Core Джоэль Эмер перешел к перспективам развития новой архитектуры, среди которых он прежде всего назвал выход в первой половине 2007 года двух новых четырехъядерных процессоров: Clovertown (производительность на ватт оного по сравнению со своим прапрадедушкой Irwindale, если можно так выразиться, возрастет в 4 раза) для двухпроцессорных серверов и Kentsfield для настольных ПК.



Доклад закончился серией вопросов и ответов, после чего последовал небольшой перерыв, и вновь все были приглашены в зал, где свое выступление на тему «Научно-исследовательская работа корпорации Intel в области полупроводниковых технологий» начал Марк Бор (Mark Bohr), старший заслуженный инженер-исследователь корпорации Intel подразделения Technology and Manufacturing Group, директор по технологической архитектуре и интеграции.



В своем докладе Марк Бор представил обзор научно-исследовательской деятельности корпорации Intel в области полупроводниковых технологий. В частности, он рассказал о технологических процессах, являющихся фундаментом для создания микросхем и платформ Intel.

Он представил используемые сегодня 90- и 65-нанометровые технологические процессы, а также коснулся разрабатываемой в данный момент новейшей 45-нанометровой технологии. Согласно закону Мура (количество транзисторов в интегральных схемах удваивается примерно каждые два года), новая 45-нанометровая технология на основе 300-мм подложек активно начнет использоваться в производстве микросхем уже в 2007 году. В январе этого года корпорация Intel уже выпустила первую тестовую 45-нанометровую микросхему SRAM емкостью 153 Мбит и содержащую более 1 млрд. транзисторов, площадь одной ячейки такой микросхемы составляла 0,346 мкр2, а общая площадь микросхемы — 119 мм2.



Сегодня, когда геометрические конфигурации транзисторов подходят к рубежу, где традиционный затвор с диэлектриком из двуокиси кремния (SiO2) имеет толщину всего в несколько атомных слоев, важнейшими проблемами становятся туннельный ток утечки и соответствующее увеличение потребления энергии и тепловыделения. Перед разработчиками технологий Intel стоит задача устранить эти барьеры и продолжить движение в соответствии с законом Мура. Решение проблемы диэлектрика затвора имеет определяющее значение для всей отрасли.

После трех лет интенсивной работы специалисты исследовательского подразделения Intel предложили новый материал, так называемый «диэлектрик с высокой проницаемостью» (так называемый High-k диэлектрик), призванный заменить SiO2 в качестве диэлектрика затвора. Чтобы решить проблему совместимости с новым диэлектриком, специалистам корпорации Intel надо было найти новые материалы, способные заменить традиционный поликристаллический кремний, применяемый в затворах транзисторов NMOS (МОП-транзистор с n-каналом) и PMOS (МОП-транзистор с p-каналом).



Специалисты корпорации Intel экспериментально доказали, что применение предложенных новых материалов способно снизить ток утечки более чем в 100 раз.

Три десятилетия двуокись кремния SiO2 отлично справлялся с ролью диэлектрика затвора, толщина которого уменьшилась с 1000 Å (100 нм) 30 лет назад до всего лишь 12 Å (1,2 нм) в современном 90-нм технологическом процессе. Последняя величина соответствует слою толщиной всего в четыре атома.

Проблема состоит в том, что с уменьшением толщины затвора растет ток утечки, обусловленный туннелированием электронов через затвор. Ток утечки вызывает выделение тепла и дополнительное потребление энергии.

При том, что в технологическом процессе с проектной нормой 90 нм применяется диэлектрик из SiO2 толщиной 1,2 нм, корпорация Intel продемонстрировала в своей исследовательской лаборатории возможность использования диэлектрика из SiO2 толщиной 0,8 нм. Хотя транзисторы с оксидным слоем затвора толщиной 0,8 нм все еще работают так, как предсказывает теория, на этом рубеже диэлектрик становится настолько тонким, что для дальнейшего уменьшения толщины буквально не хватает атомов. Без нового диэлектрического материала с большей толщиной и большей диэлектрической проницаемостью закон Мура неизбежно зайдет в тупик. Поэтому разарботчики тесно столкнулись с проблемой поиска новых диэлектрических материалов.

И вот спустя много месяцев в 2003 году работа специалистов увенчалась успехом. Они продемонстрировали многослойные МОП-структуры с n-каналом и p-каналом на основе диэлектрика с высокой диэлектрической проницаемостью и металлических слоев затвора на подложке из монокристаллического кремния. Значение работы выхода для этих структур обеспечивало подвижность носителей в канале, близкую к подвижности в структурах с SiO2, при существенно меньшем токе утечки затвора.

На данный момент специалисты Intel пошли дальше и предложили использование сложных полупроводников, таких как GaAs, InAs и InSb, для реализации 45-нанометрового технологического процесса. Электроны подобных полупроводников обладают большей подвижностью по сравнению с кремниевыми, а это в свою очередь приводит к повышению производительности и уменьшению энергопотребеления.



Исходя из вышесказанного технология 45 нм по сравнению с 65-нанометровой технологией обладает следующими преимуществами:

  • Двухкратное увеличение плотности размещения транзисторов позволит уменьшить размеры процессора или увеличить их количество (так, например, одна и та же единица площади тестовых микросхем SRAM позволяет вместить 153 Мбит информации при 45-нм техпроцессе и всего 70 Мбит в случае 65-нм техпроцесса);
  • Увеличение скорости переключения транзисторов более чем на 20% или снижение токов утечки в 5 раз;
  • Уменьшение энергопотребелния более чем на 30%.

Чтобы закон Мура, подразумевающий удвоение количества транзисторов на кристалле каждые два года, соблюдался и в будущем, необходимо, чтобы размеры структурных элементов микросхем уменьшались с такой же экспоненциальной скоростью. Чем плотнее становится топология микросхемы, тем быстрее по ней проходит электричество, и тем выше становится ее производительность. Бесконечно малые рисунки микросхем позволяют разместить больше транзисторов на кристалле, расширяя его функциональные возможности и повышая производительность.

Процесс создания рисунка микросхемы называется литографией. Для создания рисунка на кремнии используется излучение. Слои материала добавляются и удаляются, позволяя в результате получать все более сложные микросхемы. Проблема заключается в создании все более миниатюрных структурных элементов.

В Intel рассчитывают, что в будущем решением проблемы может стать литография на базе жесткого ультрафиолета (EUV), в которой применяется набор зеркал, направляющих поток излучения с длиной волны 13,5 нм для формирования чрезвычайно мелких структурных элементов с размером менее 45 нм. Такие длины волн почти в 15 раз короче, чем у применяемых в современной технологии литографии. Вместо линз используются прецизионные зеркала потому, что они не поглощают жесткое ультрафиолетовое излучение, а отражают его.



Ну а в недолгосрочной перспективе, согласно закону Мура, ожидается появление 32-нанометровой технологии.



Собственно на этом и завершились проходившие в этот день доклады серии «Погружение в технологии». Но уже после перерыва, за который мы успели подкрепиться и набраться сил, нас пригласили на следующи доклад, подготовленный компанией Kraftway: «Искусство управления. Семейство программ и приложений Kraftway для комплексного мониторинга и управления IT-инфраструктурой». Доклад представлял Ренат Юсупов, старший вице-президент компании по технологиям и информации.

На сегодняшний день семейство программных продуктов, разрабатываемое в рамках проекта «Kraftway Enterprise Menagement», объединяет 4 основных компонента:

  • Консоль собственной разработки Kraftway System Menager, предназначенную для управления аппаратными средствами Kraftway;
  • Программные средства Kraftway Management Pack для интеграции в консоли верхнего уровня;
  • Service Desk для организации обслуживания инфраструктуры и эффективной технической поддержки на основе разработанных регламентов и базы знаний;
  • Отдельные утилиты решения конкретных задач, например, уменьшения скорости вращения вентиляторов с целью снижения уровня шума.

Программный продукт Kraftway System Menager (KSM) позволяет строить топологию серверной инфраструктуры, отслеживать текущее состояние датчиков и подсистем конкретных серверов, предсказывать сбои аппаратных компонентов серверных систем, процессоров, дисков и модулей оперативной памяти. Он также предоставляет инструменты для инвентаризации аппаратной конфигурации серверных комплексов. Анализ сбоев производится по требованию пользователя, мониторинг аппаратной конфигурации производится регулярно в автоматическом режиме, а в случае изменения конфигурации автоматически генерируется событие, вызывающее оповещение системы.

Продукт разработан и предназначен для использования в среде Microsoft Windows Server 2003. Контролируемые серверные комплексы также работают под управлением ОС MS Windows Server 2003. В первой версии KSM использует архитектуру «клиент-сервер»: на контролируемые серверы устанавливается так называемый агент системы, осуществляющий сбор локальной информации на центральный сервер по запросу. В свою очередь центральный сервер производит периодический опрос контролируемых систем и сохраняет актуальную информацию в базе данных об их состоянии.

Применение модели агент-сервер обусловлено необходимостью работы в сетях различных архитектур: без использования домена Windows, с использованием домена, с использованием нескольких доменов и т.д. В инфраструктуре на основе серверов Windows Server 2003 R2 используется новая технология web-сервисов без специальных агентов. В настоящее время Kraftway ведет разработки под операционную систему Linux.

Программные средства Kraftway Mаnagement Pack для Microsoft Operation Menager позволяет дистанционно отслеживать состояние аппаратного обеспечения отдельных систем. При помощи Kraftway Management Pack администратор может осуществлять контроль состояния всех серверов сети, используя единую консоль управления, производить дистанционную диагностику неисправных систем и предупреждать выход из строя компонетов, основываясь на показаниях датчиков аппаратного мониторинга.

Программные продукты для мониторинга систем и услуги Service Desk будут доступны заказчикам в третьем квартале 2006 года.

Надо отметить, что все программные разработки по управлению инфраструктурой демонстрировались на всех аппаратных комплексах, представленных на стенде компании Kraftway. Среди выставочных экспонатов были представлены следующие системы:

Кластерная система на базе двухпроцессорных серверов Kraftway G-Scale I ET20 оснащена двухъядерными процессорами Intel Itanium 2 Montecito. Каждый такой процессор работает на частоте 1,6 ГГц, обладает кэш-памятью по 12 Мб на каждое ядро и содержит около 1,72 млрд. транзисторов. Система состоит из 4 серверов (всего используется 8 двухъядерных процессоров), каждый из которых оснащен 4 Гб оперативной памяти. Новая кластерная система может применяться в различных областях науки для ресурсоемких вычислительных задач.



Графическая станция Kraftway Credo построена на базе процессора Intel Pentium 4 Extrem Edition, работающего на частоте в 1,5 раза выше номинальной — 5,2 ГГц. Решая задачу создания из подобных систем кластерных ферм с максимальной производительностью, специалисты Kraftway разработали систему фреонового охлаждения, которая позволяет в штатном режиме работы отводить от каждого процессора более 200 Вт тепла.

Сервер начального уровня Kraftway Express Start демонструет инновационные решения, предлагаемые Kraftway для снижения уровня шума. Это достигается благодаря использованию вентиляторов охлаждения с кральчаткой боьшого диаметра, процеесорных кулеров особой конструкции со схемами управления скоростью вращения (в зависимости от температуры), а также путем замены в ряде моделей активных систем охлаждения 3D-акселераторов на пассивные с применением тепловых трубок.



Нашего отдельного внимания заслужил прототип супермощной игровой системы Kraftway Idea KR71Q, обособленно расположившийся от основного стенда компании. Система выполнена на базе технологии NVIDIA Quard SLI.

Предназначенная для игр в экстремально высоких разрешениях, новая модель спроектирована на базе процессора Intel Pentium 4 серии 9xx и двух сдвоенных видеоадаптеров NVIDIA GeForce 7900GX2 с четырьмя графическими процессорами, установленными в материнскую плату на базе набора микросхем NVIDIA nForce 4 SLI x16 Intel Edition. Такая конфигурация позволяет запускать игры на высоких разрешениях до 2560x1600, что обеспечивает отличное изображение на сверхбольших мониторах с диагональю более 24 дюймов. Новая модель готова для установки операционной системы Microsoft Windows Vista, требующей отдельного графического процессора для реализации всех своих возможностей. По предварительной информации, запуск модели в продажу будет осуществлен в мае этого года.



Таким запомнился этот IDF. Традиционно предложив видение технологических решений завтрашнего дня и пути формирования новых подходов в их использовании, он, как и предыдущие Форумы Intel для разработчиков, был ярким и насыщенным информацией событием для всех его участников.






Дополнительно

Нашли ошибку на сайте? Выделите текст и нажмите Shift+Enter

Код для блога бета

Выделите HTML-код в поле, скопируйте его в буфер и вставьте в свой блог.