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La nuova strategia di Intel: efficienza energetica
A causa della crescente concorrenza di Advanced Micro Devices (AMD), Intel sta cambiando la sua filosofia di produzione di chip: sta prestando maggiore attenzione ai requisiti di alimentazione dei suoi microprocessori.
Nel luglio 2006, il gigante dei chip rilascerà un nuovo microprocessore, chiamato Core 2 Duo, progettato per laptop e desktop. Il nuovo chip si basa sull'attuale architettura di chip di Intel, che ha sostituito la tradizionale elaborazione single-core con due centri di elaborazione su un singolo chip. La società afferma che il Core 2 Duo funzionerà meglio del suo attuale chip dual-core e sarà più efficiente dal punto di vista energetico, il che potrebbe far durare più a lungo le batterie dei laptop e far funzionare le torri dei desktop più fresche.
Prestare attenzione al consumo energetico nei microprocessori è un concetto relativamente nuovo per l'azienda, afferma Steve Pawlowski, senior fellow di Intel, aggiungendo che la mossa potrebbe aiutare Intel a riconquistare quote di mercato dalla rivale AMD. Storicamente, la metrica più importante del settore è stata la prestazione del processore: la velocità con cui un processore può completare un'attività, come il calcolo di un foglio di calcolo. Ci siamo sempre concentrati sulle prestazioni a scapito della potenza [uso], afferma Pawlowski.
Ma nel mercato dei PC si sono verificati cambiamenti fondamentali, che prima hanno portato AMD, e ora Intel, a ripensare i progetti dei microprocessori. Innanzitutto, i dispositivi mobili sono diventati il PC principale per molti consumatori, che non desiderano un dispositivo che scarichi rapidamente la batteria o si surriscaldi. Inoltre, man mano che le dimensioni dei transistor si riducono, è più probabile che sprechino elettricità attraverso un processo fisico chiamato dispersione, afferma Kevin McGrath, un collega AMD - e più transistor su un chip, più elettricità viene sprecata.
AMD ha lavorato su microprocessori più efficienti per diversi anni e ora Intel sta cercando di livellare il campo di gioco. Sia Intel che AMD hanno affrontato parte del problema convertendo le loro linee di chip in processori dual-core (vedi Multicore Mania , dicembre 2005), che si rivela essere un modo per aumentare l'efficienza. È interessante notare che passare a più core può essere un modo di calcolo molto efficiente dal punto di vista energetico, afferma Milo Martin , professore nel dipartimento di informatica e scienze dell'informazione presso l'Università della Pennsylvania.
Tre aspetti dei chip multicore li rendono più efficienti. Primo, quando un chip ha più di un core, la velocità di calcolo di ciascun core può essere rallentata senza ostacolare la velocità dell'intero chip. Rallentando la velocità di clock, spiega Martin, gli ingegneri possono ridurre la velocità di calcolo di un singolo core di un fattore cinque, da un gigahertz a 200 megahertz e il nucleo consuma solo un 30° della potenza. Quindi, dice, anche se cinque di quei core sono assemblati su un singolo chip, viene consumato solo un sesto della potenza, ma viene mantenuta la velocità di calcolo totale di un gigahertz.
In secondo luogo, le dimensioni del processore più piccole riducono il consumo energetico. Il numero di transistor che ogni core ha e la quantità di spazio di silicio che occupano determina la quantità di energia utilizzata dal core: i processori più piccoli hanno meno transistor e quindi consumano meno energia rispetto ai processori più grandi. In un chip dual-core, il numero totale di transistor è maggiore di quello in un chip single-core, ma ogni core ha meno transistor, il che lo rende più efficiente dal punto di vista energetico.
In terzo luogo, alcune delle funzioni del processore, come il controllo della memoria, possono essere condivise tra i core, in modo che ciascun core consumi meno energia non eseguendo un'attività ridondante.
Quindi passare a un'architettura multicore è un modo ovvio per risparmiare energia, e sia Intel che AMD lo hanno fatto. Ma stanno cercando altri modi per creare efficienza. Come spiega Pawlowski, anche la gestione dei processori a livello del circuito e dei singoli transistor può far risparmiare energia. Ad esempio, circuiti specifici su un transistor sono designati per controllare la manipolazione di una foto o per riprodurre un DVD. Quando è necessario utilizzare quel circuito, i transistor che compongono il circuito vengono accesi con una certa tensione. In un chip perfettamente efficiente, quei transistor si accendono e si spengono solo quando sono necessari. Tuttavia, anche quando un circuito è inattivo, i suoi transistor utilizzano una piccola tensione che fuoriesce lentamente dal transistor, afferma Pawlowski. Questa perdita produce calore e spreca elettricità.
Sebbene ci siano molte sovrapposizioni nei modi in cui AMD e Intel stanno affrontando questo problema di sprechi e perdite a livello di circuito, le loro soluzioni sono diverse. Intel sta lavorando per risolvere il problema designando dei transistor di sospensione su un chip per la microgestione dei circuiti in ciascun core. Questi transistor disattivano completamente la tensione ai transistor nei circuiti inattivi.
AMD mette anche in stop alcune parti del processore, spiega McGrath; ma lo fa facendo in modo che un algoritmo istruisce il processore a entrare in vari livelli di sospensione, interrompendo la sua velocità di clock in modo che i calcoli in standby non vengano eseguiti altrettanto rapidamente. L'algoritmo può chiedere a una parte di entrare nel suo stato di alimentazione più basso, dice, ci sono cinque o sei di questi stati di alimentazione che vengono utilizzati a seconda del carico del processore.
Intel ha annunciato i prezzi per i suoi nuovi chip ad alta efficienza energetica: sono meno costosi delle attuali offerte di AMD, il che metterà sotto pressione il suo rivale. Per Intel, tuttavia, il test per verificare se i suoi chip a risparmio energetico possono competere bene con le offerte di AMD non arriverà fino a quando i suoi nuovi processori non arriveranno sul mercato.