דור המעבדים הבא של אינטל יקפיץ את אורך חיי הסוללה

מחשב נישא שלא צריך לחבר לחשמל במשך שבועיים. נשמע דמיוני? הצצה לפיתוחי הדור הבא של אינטל

תמונה: flickr, cc-by, huangjiahui

תמונה: flickr, cc-by, huangjiahui

הפוסט נכתב על ידי רני נ. בורקר, סגנית נשיאה באינטל ומנהלת כללית של קבוצת פיתוח הארכיטקטורה (IDGa).

לאנשים שקונים מחשבים אישיים והתקנים אחרים, המשמעות היא שמעבדי Core מהדור הרביעי יספקו את הגידול המשמעותי ביותר בחיי הסוללה בתולדות אינטל, יאפשרו מחשבים קטנים ודקים, את התקני המגע הדקים והגמישים ביותר ורמה גבוהה של ביצועים גרפיים.

מאחורי הקלעים: הארכיטקטורה

צריכת החשמל של המעבדים נחלקת לשני סוגים: צריכה במצב פעיל וצריכה במצב סרק (סטנד-ביי). צריכה במצב פעיל היא צריכת החשמל של המעבד כאשר המשתמש מבצע שימוש “פעיל” בהתקן, למשל צופה בסרט או משתמש בתוכנת פוטושופ. צריכת סרק היא החשמל שצורך ההתקן כשהוא במצב סטנד-ביי.

כמו בדורות קודמים של מעבדים, אינטל שיפרה באופן משמעותי את צריכת החשמל במצב פעיל על-ידי שימוש אגרסיבי במעגלים הצורכים פחות חשמל וטכנולוגיות אחרות. ואולם, פריצת הדרך הארכיטקטונית המשמעותית ביותר הושגה דווקא בצריכת החשמל במצב סטנד-ביי: מעבדי Core מהדור הרביעי מאפשרים חיי סוללה ארוכים פי שניים עד שלושה לעומת Ivy Bridge במצב סטנד-ביי או במצב סרק כמו למשל Win 8 Idle. אינטל הצליחה להשיג זאת על-ידי בניית מצבי צריכה חדשים ונמוכים ביותר של המעבד שבהם יחידת העיבוד המרכזית משתמשת בשבריר של החשמל שנדרשה במצבי סרק של דורות קודמים. מהנדסי אינטל הוסיפו מישורי חשמל חדשים המאפשרים לכבות את רוב הטרנזיסטורים של יחידת העיבוד המרכזית כאשר ההתקן במצב “סטנד ביי”. לסיום, מהנדסי אינטל השיקו חיבור פנימי חדש, עתיר רוחב פס ובעל אחזור קצר ביותר בין יחידת העיבוד המרכזית והשבבים.

אינטל גם ביצעה שינויים משמעותיים בהעברת החשמל וניהולו ברמת הפלטפורמה: השינוי הראשון היה שילוב של כל אספקת החשמל למערכת על שבב במנגנון אחד הנמצא על ה-die ונקרא FIVR (ראשי תיבות של Fully Integrated Voltage Regulator). זהו הישג ראשון מסוגו בתעשייה. יתרונות האינטגרציה רבים: ראשית, הודות ל-FIVR ניתן לצרף הרבה ווסתי וולטאז’ – אפילו שבעה במספר – במנגנון אחד. התוצאה היא לא רק חיסכון בעלויות אלא גם עקבות פחותים של לוח האם, מה שמאפשר עיצוב קטן ודק יותר. FIVR גם מאפשר לפקח על צריכת החשמל של מערכות משנה של ה-SOC כגון גרפיקה, CPU וזיכרון באופן הרבה יותר יעיל. יכולת זו מנתבת במהירות את החשמל למערכות משנה שונות בהתאם לעומס העבודה והודות לכך, המערכות האחרות יכולות להיות תגובתיות יותר.

אינטל גם מספקת מסגרת ניהול חשמל הקרויה “Power Optimizer”. מטרת הטכנולוגיה הזו לספק חיסכון אגרסיבי בצריכת החשמל בכל הפלטפורמה והרכיבים מבלי להאריך את משך האחזור (latency). על פי המדידות של אינטל, טכנולוגיית Power Optimizer מפחיתה את צריכת החשמל במצב של “מכסה סגור” פי 20 בהשוואה לפלטפורמה של 2011.

הגורם השני, שחשיבותו זהה מבחינת תרומתו לצריכת החשמל הנמוכה של מעבדי Core מהדור הרביעי היא טכנולוגיית התהליכים של אינטל. התעשייה התרגלה לצפות לשיפורים בצריכת החשמל והצפיפות בדורות השונים של תהליכי אינטל. אבל עם הדור הרביעי של Core, מהנדסי אינטל השיגו שיפור החורג מההתקדמות הליניארית.

מאחורי הקלעים: תהליכי 22 ננו-מטר

במהלך הפיתוח של הדור הרביעי של Core סברו מהנדסי התהליכים שטרנזיסטורי Tri-Gate התלת-ממדיים יוכלו לספק ביצועים מעולים ברמות אנרגיה נמוכות ממה שהאמינו שניתן לבצע בעבר. מהנדסי טכנולוגיית התהליכים היו נחושים להפחית את נזילת הטרנזיסטורים בגורם של 2 עד 3 בהשוואה לגרסאות קודמות שרצו על Ivy Bridge על מנת לאפשר צריכת חשמל מופחתת במצב סטנד ביי. המהנדסים שאפו גם להפחית את הוולטאז’ המינימלי של המעגלים על מנת להפחית את הצריכה הדינמית. הפחתת צריכת החשמל הפכה למשימה העיקרית של צוותי טכנולוגיית התהליכים ותכנון השבבים. באופן רגיל, כאשר מפחיתים את דליפת החשמל בטרנזיסטורים, יש שני חסרונות: פגיעה בביצועי הטרנזיסטור והגדלה של ה-Vmin – הוולטאז’ המינימלי שבו יכולים המעגלים לתפקד.

על שתי תופעות הלוואי האלו היה צריך להתגבר. העבודה הייתה אינטראקטיבית מאוד עם משוב חוזר בין צוותי טכנולוגיית התהליכים ותכנון השבבים במטרה לקבוע האם טכנולוגיית התהליכים תוכל לעזור והאם שינויים בתכנון המערכת אן השבב ישיגו את התוצאות הטובות ביותר.

טכנולוגיית תהליכים משופרת איפשרה הפחתה של דליפת חשמל בטרנזיסטורים בגורם של שתיים עד שלוש מבלי לפגוע כלל בביצועים. תדר הפעולה של הטרנזיסטורים היה זהה לזזה של הגרסה ששימשה בהשקת Ivy Bridge. האתגר הנוסף היה שמירת וולטאז’ פעולה מינימלי של המעגלים כדי לא להפסיד את כל היתרון של הפחתת הצריכה. היבט זה חשוב משום שלפי חוקי הפיזיקה, כאשר הוולטאז’ פוחת בכמות מסוימת, מושגת הפחתה בחזקת שלוש בצריכת החשמל [P = CV2f]. מדובר בעסקה טובה למדי.

כאן נכנס לתמונה הקסם של הטרנזיסטורים התלת-ממדיים: מהנדסי טכנולוגיית התהליכים של אינטל הצליחו להפחית את דליפת החשמל מהטרנזיסטורים ללא גידול במה שקרוי אי-התאמה של טרנזיסטורים כך שה-Vmin נותר ברובו ללא שינוי. אינטל שינתה גם את טכנולוגיית התהליך כדי להשיג הפחתה בצריכת החשמל של מעבדי Core מהדור הרביעי. יחד עם צוות תכנון השבבים, הם מיטבו את התכנון של הטרנזיסטורים והמעגלים על מנת להגדיל את הוולטאז’ הפונקציונלי כך שהתפעול יהיה חסכוני עוד יותר אפילו ממה שהושג עם Ivy Bridge.

מבחינות רבות, קשה להפריד בין הצוותים המפתחים טכנולוגיית תהליכים לבין אלה המתכננים את השבבים באינטל. עבודתם של הצוותים משולבת הדוקות זו בזו וב-Core של הדור הרביעי, הם אחראים לביצועים המעולים וצריכת החשמל הנמוכה. השילוב של יכולות בפיתוח טכנולוגיית תהליכים עם תכנון שבבים הוא יתרון עצום בחברה אחת משום שהוא מספק גמישות ומאפשר שינויים מהירים והשגת תוצאות מיטביות.

כתב אורח

אנחנו מארחים מפעם לפעם כותבים טכנולוגים אורחים, המפרסמים כתבות בתחומי התמחות שלהם. במידה ואתם מעוניינים לפרסם פוסט בשמכם, פנו אלינו באמצעות טופס יצירת קשר באתר.

הגב

5 תגובות על "דור המעבדים הבא של אינטל יקפיץ את אורך חיי הסוללה"

avatar
Photo and Image Files
 
 
 
Audio and Video Files
 
 
 
Other File Types
 
 
 

* היי, אנחנו אוהבים תגובות!
תיקונים, תגובות קוטלות וכמובן תגובות מפרגנות - בכיף.
חופש הביטוי הוא ערך עליון, אבל לא נוכל להשלים עם תגובות שכוללות הסתה, הוצאת דיבה, תגובות שכוללות מידע המפר את תנאי השימוש של Geektime, תגובות שחורגות מהטעם הטוב ותגובות שהן בניגוד לדין. תגובות כאלו יימחקו מייד.

סידור לפי:   חדש | ישן | הכי מדורגים
י
Guest

תרגום לא איכותי מספיק. סליחה.

עודד
Guest

דבר אחד לא הבנתי ואשמח לקבל תשובה –
האם החידושים הללו יתקיימו בדור שהמחשבים שיצא בסוף השנה הנוכחית או שמדובר בפיתוחים שיגיעו אלינו בשנים הקרובות?
או במילים יותר פשוטות, האם שווה לחכות לתחילת 2014 כדי לקנות מחשב נייד חדש?

אני חושק כל כך במכשיר surface pro כשהמינוס היחיד שיש לו כרגע, לפי דעתי, הוא אורך חיי הבטריה המאוד נמוך יחסית לשוק.

מהנדס VKSI
Guest

תגובה למספר 2

אין בעיה עם התרגום (לדעתי זה בכלל לא תורגם אלא במקור נכתב בעברית) הבעיה היא אולי אתך שאתה לא מבין את כל המינוחים המיקצועיים

בכל אופן מה שכתוב פה זה הצהרות של אינטל עוד דרושה הוכחה שהכל אכן כמו שהם מפרסמים

Samantha
Guest

You need targeted visitors for your דור המעבדים הבא של אינטל יקפיץ את אורך חיי הסוללה בלפטופ | גיקטיים website so why not get some for free? There is a VERY POWERFUL and POPULAR company out there who now lets you try their website traffic service for 7 days free of charge. I am so glad they opened their traffic system back up to the public! Sign up before it is too late: http://stag.ga/s

yes
Guest

טוב, בינתיים הדור הזה הגיע, ובכל זאת אין שום לפטופ שלא מחברים אותו שבועיים לחשמל אך הוא ממשיך לעבוד… זיבולי מוח של אינטל

wpDiscuz

תגיות לכתבה: