211service.com
Intel's nieuwe strategie: energie-efficiëntie
Te midden van de toenemende concurrentie van Advanced Micro Devices (AMD) verandert Intel zijn filosofie voor het maken van chips: het besteedt meer aandacht aan de stroomvereisten van zijn microprocessors.
In juli 2006 zal de chipfabrikant een nieuwe microprocessor uitbrengen, genaamd Core 2 Duo, ontworpen voor laptops en desktops. De nieuwe chip is gebaseerd op Intel's huidige chiparchitectuur, die de traditionele single-core verwerking verving door twee verwerkingscentra op één enkele chip. Het bedrijf zegt dat de Core 2 Duo beter zal presteren dan zijn huidige dual-core-chip en energiezuiniger zal zijn, waardoor laptopbatterijen langer mee kunnen gaan en desktoptorens koeler kunnen werken.
Aandacht besteden aan het stroomverbruik in microprocessors is een relatief nieuw concept voor het bedrijf, zegt Steve Pawlowski, een senior fellow bij Intel, eraan toevoegend dat de stap Intel kan helpen marktaandeel terug te winnen van zijn rivaal AMD. Historisch gezien waren de prestaties van de processor de belangrijkste maatstaf in de branche: de snelheid waarmee een processor een taak kan voltooien, zoals het berekenen van een spreadsheet. We hebben ons altijd gericht op prestaties ten koste van stroom [gebruik], zegt Pawlowski.
Maar er zijn fundamentele veranderingen opgetreden in de pc-markt, die eerst AMD, en nu Intel, ertoe bracht om de ontwerpen van microprocessors te heroverwegen. Ten eerste zijn mobiele apparaten de primaire pc geworden voor veel consumenten - die geen apparaat willen dat de batterij snel leegraakt of te heet wordt. Bovendien, naarmate de grootte van transistors kleiner wordt, is de kans groter dat ze elektriciteit verspillen door een fysiek proces dat lekkage wordt genoemd, zegt Kevin McGrath, een AMD-collega - en hoe meer transistors op een chip, hoe meer elektriciteit er wordt verspild.
AMD werkt al enkele jaren aan efficiëntere microprocessors en nu probeert Intel het speelveld gelijk te maken. Zowel Intel als AMD hebben een deel van het probleem aangepakt door hun chipreeksen om te zetten naar dual-coreprocessors (zie Multicore Mania, december 2005), wat een manier blijkt te zijn om de efficiëntie te verhogen. Interessant is dat naar meerdere kernen gaan een zeer energiezuinige manier van berekenen kan zijn, zegt Milo Martin , professor in de afdeling computer- en informatiewetenschappen aan de Universiteit van Pennsylvania.
Drie aspecten van multicore-chips maken ze efficiënter. Ten eerste, wanneer een chip meer dan één kern heeft, kan de snelheid waarmee elke kern rekent worden vertraagd zonder de snelheid van de hele chip te belemmeren. Door de kloksnelheid te vertragen, legt Martin uit, kunnen ingenieurs de rekensnelheid van een enkele kern met een factor vijf verlagen, van één gigahertz tot 200 megahertz, en de kern verbruikt slechts een dertigste van het vermogen. Dan, zegt hij, zelfs als vijf van die kernen op een enkele chip worden geassembleerd, wordt slechts een zesde van het vermogen verbruikt, maar de totale rekensnelheid van één gigahertz blijft behouden.
Ten tweede verminderen kleinere processorformaten het stroomverbruik. Het aantal transistors dat elke kern heeft en de hoeveelheid siliciumvastgoed die ze innemen, bepaalt de hoeveelheid stroom die de kern gebruikt - kleinere processors hebben minder transistors en gebruiken dus minder stroom dan grotere processors. In een dual-core chip is het totale aantal transistors groter dan in een single-core chip, maar elke core heeft minder transistors, waardoor deze energiezuiniger is.
Ten derde kunnen sommige processorfuncties, zoals geheugenbeheer, worden gedeeld tussen kernen, zodat elke kern minder energie verbruikt door geen overbodige taak uit te voeren.
Dus de overgang naar een multicore-architectuur is een voor de hand liggende manier om energie te besparen, en zowel Intel als AMD hebben dat gedaan. Maar ze kijken naar andere manieren om efficiëntie te creëren. Zoals Pawlowski uitlegt, kan het beheren van processors op circuit- en individueel transistorniveau ook energie besparen. Zo zijn specifieke circuits op een transistor aangewezen om de manipulatie van een foto te besturen of om een dvd af te spelen. Wanneer dat circuit moet worden gebruikt, worden de transistors waaruit het circuit bestaat, ingeschakeld met een bepaalde spanning. In een perfect efficiënte chip zouden die transistors alleen in- en uitschakelen wanneer ze nodig zijn. Maar zelfs als een circuit inactief is, gebruiken de transistors een kleine spanning die langzaam uit de transistor lekt, zegt Pawlowski. Deze lekkage produceert warmte en verspilt elektriciteit.
Hoewel er veel overlap is in de manieren waarop AMD en Intel dit probleem van verspilling en lekkage op circuitniveau benaderen, zijn hun oplossingen anders. Intel werkt eraan om het probleem op te lossen door slaaptransistoren op een chip aan te wijzen om de circuits in elke kern te micromanagen. Deze transistors schakelen de spanning naar transistors in slapende circuits volledig uit.
AMD zet ook delen van de processor in de sluimerstand, legt McGrath uit; maar het doet dit door een algoritme de processor te laten instrueren om in verschillende slaapniveaus te gaan, door de kloksnelheid uit te schakelen zodat standby-berekeningen niet zo snel worden uitgevoerd. Het algoritme kan een onderdeel vragen om in de laagste energiestand te gaan, zegt hij, er zijn vijf of zes van deze energiestanden die worden gebruikt, afhankelijk van de belasting van de processor.
Intel heeft prijzen aangekondigd voor zijn nieuwe energiezuinige chips - ze zijn minder duur dan het huidige aanbod van AMD, wat zijn rivaal onder druk zal zetten. Voor Intel zal de test of zijn energiebesparende chips goed kunnen concurreren met het aanbod van AMD echter pas komen als zijn nieuwe processors op de markt komen.