Част 1: Предистория, теория, ядро, сила
Преди атома
Intel отдавна се фокусира върху мобилния потребителски сектор и произвежда продукти, насочени към него. Първоначално това бяха процесори, избрани за ниска консумация на енергия, при равни други условия (освен, че честотите са по-ниски, но корпусът е по-малък). След това започнаха да пускат процесори, специално модифицирани за такива приложения. Историята може да започне с чипа i80386SL, който за първи път се появи в SMM (System Management Mode), динамичното ядро беше заменено със статично (т.е. за пестене на енергия честотата може да падне до нула) и контролери за кеш, памет и шини ISA и PI (периферен интерфейс). Всички тези промени увеличиха броя на транзисторите до три пъти (от 275 000 за обикновения 386SX / DX до 855 000), но инженерите смятаха, че такъв бюджет е оправдан. Освен това имаше и версии на i386CX и i386EX без вградени периферни устройства с три режима за пестене на енергия.
Под моста изтече много вода, всеки следващ процесор (с изключение на сървърните) се произвеждаше както в обичайната, така и в мобилната (понякога и във вградената) версия, но всички манипулации се състоеше основно в добавяне на енергия- запазване на режими на ядрото и избор на чипове, способни да работят при намалено напрежение при намалени честоти. Междувременно конкуренцията от архитектури, проектирани специално за мобилни устройства, се засили: 90-те години на миналия век донесоха появата на PDA (започвайки с Apple Newton MessagePad), а 2000-те донесоха комуникатори, интернет таблети (полузабравеното съкращение MID) и ултра мобилни компютри (UMPC). ). В допълнение към всичко, се оказа, че основните задачи за потребителя на такива устройства имат малки изчислителни нужди, така че почти всеки процесор, пуснат след 2000 г., вече има необходимата мощност за мобилно използване, с изключение, може би, модерните игри (за които просто тогава имаше мобилни конзоли с 3D графика).
Има нужда да се направи специална архитектура за компактно мобилно устройство, където основното нещо не е скоростта, а енергийната ефективност. В Intel тази задача беше поета от израелския клон на компанията, който преди това създаде много успешно семейство мобилни процесори Pentium M (ядра Banias и Dothan). В тези процесори принципите за пестене на енергия са били на преден план от самото начало на разработката, така че динамичното изключване на блоковете в зависимост от тяхното натоварване и плавната промяна на напрежението и честотата се превърнаха в ключ към икономичността на серията. Pentium M изглеждаше особено ярко на фона на произвеждания по същото време Pentium 4, който в сравнение с тях изглеждаше като нажежен тиган. Освен това, работейки на същата честота, Pentium M превъзхожда "четворките" по производителност, което беше за първи път в практиката на процесорния дизайн - обикновено мобилният компютър плаща за своята компактност с всички други характеристики. Самият Pentium 4 обаче, да кажем, не беше много добър като универсален процесор ...
Успехът на платформата показа, че не всеки има нужда от толкова висока скорост, но би било хубаво да се пести повече енергия. По това време (средата на 2007 г.) Intel пусна "татко" на днешните ни герои - процесорите A100 и A110 (ядро Stealey). Това са 1-ядрен 90-нанометров Pentium Ms с една четвърт от L2 кеш паметта (само 512 KB), силно занижени честоти (600 и 800 MHz) и консумация от 0,4-3 вата. За сравнение, стандартните Dothan при честоти от 1400-2266 MHz имат консумация на енергия от 7,5-21 W, ниско напрежение (LV подсерия) - 1400-1600 MHz и 7,5-10 W, а първият въведен ултра-ниско- напрежение (ULV) - 1000-1300 MHz и 3-5 W. Разумно вярвайки, че съвременният компютър прекарва по-голямата част от времето си в очакване на следващото натискане на клавиш или движение на мишката с още един пиксел, основната разлика между A100 / A110 и подсерията ULV Intel направи способността да заспивате много дълбоко, когато има изобщо не е необходимо да се брои, поради което консумацията спада с порядък по време на празен ход. Силно намаленият кеш (голям L2 при такива честоти всъщност не е необходим) помогна за намаляване на размера на кристала, което го направи по-евтино. Размерът на корпуса на процесора е намален пет пъти, а общата площ на процесора и чипсета е намалена три пъти. Както ще видим по-късно, такива техники са използвани и в серията Atom. 
Въпреки основно правилното поставяне на цели, A100 / A110 останаха малко търсени на пазара. Или 600-800 MHz все още не са достатъчни дори за обикновен интернет таблет, или само два чипа (което е трудно дори да се нарече моделна гама) от самото начало бяха експериментален продукт за тестване на технологията или процесора просто не беше популяризиран от търговците, знаейки, че се заменя с нещо много по-напреднало... По-малко от шест месеца след пускането на A100 / A110 на 26 октомври 2007 г., Intel обяви предстоящото пускане на нови мобилни процесори с кодово име Silverthorne и Diamondville, и ядрото Bonnell - бъдещите атоми. Между другото, името Bonnell идва от името на 240-метрова могила в околностите на Остин (Тексас), където малка група разработчици на Atom се намираше в местния център за разработка на Intel. „Както кръстиш яхтата, така тя ще плува. © Капитан Врунгел
През 2004 г. тази група, след отмяната на проекта Tejas (наследникът на Pentium 4), водена от него, получи точно обратната задача – проектът Snocone да разработи изключително нискоенергийно x86-ядро, десетки от които комбинирайте супер ефективен чип с консумация от 100-150 W (бъдещият Larrabee, наскоро обновен до "демонстрационен прототип"). Групата включваше няколко микроелектронни архитекти от други компании, включително "заклет приятел" AMD, а нейният ръководител Бели Кутана работеше в Sun и Motorola. Инженерите бързо откриха, че различните налични архитектури не отговарят на техните нужди и докато мислеха допълнително, в края на годината главният изпълнителен директор на Intel Пол Отелини им каза, че същият процесор ще бъде и 1-2-ядрен за мобилни устройства . Тогава беше трудно да се отгатне как точно и с какви изисквания ще бъде използван такъв процесор в 3-те години, отредени за разработка - управлението с висока степен на риск посочи джобните устройства и 0,5 W мощност. Историята показва, че почти всичко е било предвидено правилно. 
CE4100 устройство
Интересното е, че след Atom, през лятото на 2008 г., беше пуснат EP80579 (Tolapai) за вградени приложения с ядро Pentium M, 256 KB L2, 64-битов канал за памет, пълен набор от периферни контролери, честоти от 600-1200 MHz и консумация от 11-21 вт И почти веднага след него - медийният процесор CE3100 (Canmore) за цифров дом и развлечения: архитектура Pentium M, 800 MHz, 256 KB L2, три 32-битови канала на контролера на паметта, 250 MHz RISC видео процесор и две 340 MHz DSP ядра ( цифров сигнален процесор) за аудио. Как са закупени тези неща не е ясно, тъй като след анонса не се чу нищо за тях, включително и от Intel. Явно не много... След разцвета на Atom, през септември 2009 г., Intel опита отново и пусна CE4100, CE4130 и CE4150 (Sodaville) вече на "атомното" ядро с честота 1200 MHz, два 32-битови DDR3 канала, актуализирани периферни устройства и технология 45 nm. Отново, малко се е чувало за тези силно интегрирани системи на чип (SOC) оттогава. Може би пазарът не е готов да посрещне героя? 
Ляв CE4100, десен CE3100
Атомна теория
Първо, нека разгледаме основните характеристики на процесора от гледна точка на потребителя. Има три от тях: скорост, енергийна ефективност, цена. (Вярно е, че енергийната ефективност не е особено „потребителска” характеристика, но въпреки това по нея е най-лесно да се преценят някои важни параметри на крайното устройство.) цифрови чипове), консумацията на енергия е пропорционална на честотата и квадратът на захранващото напрежение, а пиковата честота е линейна с напрежението. В резултат на това, като намалим наполовина честотата, можем да намалим наполовина напрежението, което на теория ще намали консумацията на енергия с 8 пъти (на практика с 4-5 пъти). По този начин мобилният процесор трябва да е с ниска честота и ниско напрежение. Как тогава ще бъде бърз? За да направите това, е необходимо за всеки такт да изпълнява възможно най-много инструкции, което най-често означава увеличаване на броя на конвейерите (степен на суперскаларност) и / или броя на ядрата. Но това води до рязко увеличаване на бюджета на транзистора, което увеличава площта на чипа, а оттам и неговата цена.
По този начин няма да е възможно да се спечели и в трите точки дори теоретично (което обяснява наличието на такова разнообразие от процесорни архитектури на пазара). Следователно, някъде трябва да се откажете от позиции. Историческото отклонение казва, че трябва да преминете скоростта, което ще направи възможно ядрото на процесора да бъде възможно най-просто. По този път тръгнаха инженерите от Остин. След като разгледаха опциите, те решиха да се върнат към 15-годишната архитектура, за първи и последен път (сред процесорите на Intel), използвани в първия Pentium. А именно: процесорът остава суперскаларен (тоест ще имаме 2 инструкции на такт - но не 3–4, както при съвременниците на Atom), губи механизма за разбъркване на инструкциите преди изпълнение (OoO), но придобива нещо, което Pentium не е правил have - технология на хипер-нишковост (HyperThreading, HT), която позволява емулиране на две логически за ОС и софтуер на базата на едно физическо ядро. За да обясни защо е направен този избор, читателят се насърчава първо да си припомни всички възможни начини за увеличаване на производителността на процесора. Сега нека ги оценим по отношение на консумацията на енергия и разходите за транзистор.
Използването на многопроцесорна конфигурация в джобно или коляно устройство е неприемливо, но многоядреното е напълно достатъчно, ако скоростта на едно ядро не е достатъчна. Първоначално Intel го направи по същия начин, както в първите 2-ядрени Pentium 4s – като постави двойка идентични 1-ядрени чипове върху общ субстрат и обща шина към чипсета. От другите споделени ресурси има само захранващото напрежение, което се избира от максимум две заявки. Тоест ядрата могат поотделно да променят честотите си, но заспиват и се събуждат синхронно. През декември 2009 г. Intel пусна първите интегрирани версии на Atoms, където една матрица има 1-2 ядра и северен мост. Платката запазва южния мост, свързан към процесора чрез DMI шината, който е малко по-бърз и по-икономичен от предишната комбинация. Скоро няма да ни се предлагат повече от две ядра, така че основният акцент върху скоростта е върху вътрешността им.
На този етап инженерите на Intel също не се интересуваха от повишаването на честотния таван, въпреки че никой нямаше да изостави принципа на конвейериране и декодиране на x86 инструкции във вътрешни микрооперации (mops) - би било твърде радикална стъпка назад . Но предсказателите за клонове, предварителни зареждащи данни и други спомагателни системи за попълване на конвейера станаха много важни, тъй като неактивен конвейер, който не може да изпълни други команди, заобикаляйки блокиран, означава ценни ватове, изхвърлени от пътя - и всички необходими "резервни копия" на Atom не са направени много по-лоши от Pentium M и по-модерното Core 2, с изключение на това, че буферите са по-малки (отново за икономия). В резултат на това основната битка е около производителността на часовник.
Преди година Intel обяви нова серия процесори - Atom. Новите процесори са предназначени изключително за мобилни компютри и техните характеристики напълно отговарят на всички изисквания на такива устройства. Това се отнася преди всичко за консумацията на енергия, която не надвишава 4W (TDP). Тази ниска производителност е постигната благодарение на новата архитектура, която не е подобна на никоя от предишните архитектури на Intel, въпреки че включва някои от техните характеристики. Ядрото се състои от 47 милиона транзистора и тъй като те използват 45nm технологична технология, става ясно защо Atom е толкова компактен и икономичен процесор. В момента Intel има две серии процесори Atom в портфолиото си. Първият се нарича Z (процесори Z500-Z540), той е базиран на ядрото на Silverthorne и е предназначен за мобилни системи от клас MID (Mobile Internet Devices). Втората серия на ядрото Diamondville беше обявена сравнително наскоро (през март тази година) и включва два модела (N270 и 230). Предназначен е за настолни системи (неттопи) и бюджетни преносими компютри (нетбуци).
| Ядро | Честота, GHz | FSB, MHz | L2, kb | TDP, W | Технология на процеса, nm | Площ на сърцевината, mm 2 | Брой транс. (милион) | |
| Атом Z500 | Силвърторн | 0,8 | 400 | 512 | 0,65 | 45 | 25 | 47 |
| Атом Z510 | Силвърторн | 1,1 | 400 | 512 | 2 | 45 | 25 | 47 |
| Атом Z520 | Силвърторн | 1,33 | 533 | 512 | 2 | 45 | 25 | 47 |
| Атом Z530 | Силвърторн | 1,6 | 533 | 512 | 2 | 45 | 25 | 47 |
| Атом Z540 | Силвърторн | 1,86 | 533 | 512 | 2,4 | 45 | 25 | 47 |
| Атом N270 | Даймъндвил | 1,6 | 533 | 512 | 2,5 | 45 | 25 | 47 |
| Атом 230 | Даймъндвил | 1,6 | 533 | 512 | 4 | 45 | 25 | 47 |
Всички процесори Atom имат 56KB L1 кеш, от които 32KB са за кеш за инструкции и 24KB са за данни. Също така, всички процесори могат да изпълняват 32-битов код и да поддържат допълнителни набори от инструкции MMX, SSE, SSE2, SSE3 и SSSE3. Що се отнася до 64-битовия код (x86-64), той се поддържа само от ядрото Diamondville и само в модела Atom 230. В момента всички процесори Atom са едноядрени. В същото време те поддържат Hyper-Threading технология, която позволява изпълнение на два паралелни потока от инструкции. Към края на 2008 г. Intel планира да пусне първите двуядрени процесори Atom. В интернет се носят слухове за Atom 330, който ще работи на 1,6 GHz (FSB честота – 533 MHz), а всяко ядро ще има 512 KB L2 кеш. Z-серията Atom процесорите поддържат технология за виртуализация, както и технология за пестене на енергия C1E Speedstep. В допълнение към серията Z, C1E Speedstep поддържа процесора Atom N270, базиран на ядрото Diamondville. Гамата от процесори Atom е доста голяма и включва две ядра за различни системи. За да се избегне объркване, важно е да се отбележи, че процесорите работят с определени чипсети и те са тези, които определят предназначението на крайния продукт. Заедно с новите процесори, Intel пусна серия чипсети - UL11L, US15L, US15W - които също са проектирани да работят с Atom Z-серията (ядрото на Silverthorne).
Чипсетите имат сходни характеристики и всеки се състои от един чип, който реализира функционалността, и "северния" и "южния мост". Новите чипсети поддържат процесори Intel Atom с честота на системната шина от 100 или 133 MHz (400/533 MHz QPB) и имат интегриран едноканален контролер от 400 или 533 MHz DDR2 памет (максималният капацитет на паметта е 1 GB). Също така, чипсетите от новата серия имат интегрирано графично ядро Intel GMA500, което освен 3D графика осигурява и хардуерно декодиране на H.264, MPEG2, VC1 и WMV9 видео формати. В същото време се поддържат изходи D-SUB и DVI-I, както и TV-Out. Освен това е осигурен контролер на шина PCI Express spec 1.0. Няколко думи за разширяемостта на чипсетите UL и US - те поддържат един IDE канал, осем USB 2.0 порта и HD аудио подсистема. Чипсетите UL11L, US15L, US15W са част от платформата Centrino Atom 2, която включва също процесори Atom и модули за безжична комуникация Wi-Fi, WiMAX и 3G. Трябва да се отбележи, че разсейването на топлина на чипсета UL11L е 1,6 W, докато това на чипсетите от серията US е не повече от 2,3 W. В резултат на това общото разсейване на топлината между чипсета UL11L и процесора Atom е 2,25 W! Точно от това се нуждаят мобилните устройства, тъй като безпрецедентно ниската консумация на енергия гарантира дълъг живот на батерията. Що се отнася до процесорите Atom N270 и Atom 230 на ядрото на Diamondville, те са предназначени за евтини, икономични и малки по размер системи (неттопи и нетбуци) с чипсет 945GC. Това е такава система, или по-скоро дънна платка, която ще тестваме днес:
Моля, имайте предвид, че масивен радиатор с вентилатор е предназначен да охлажда чипсета, докато самият процесор се задоволява със скромен нископрофилен радиатор (на заден план). Външно процесорът изглежда така:
Може да забележите, че Atom 230 е директно запоен към платката, така че няма да можете да надстроите системата. И ако "изгорите" процесора по време на овърклок (повече за това по-късно), ще трябва да смените цялата дънна платка. Помощната програма CPU-Z предоставя следната информация:
Тази версия на помощната програма неправилно открива процесорното ядро (Silverthorne вместо правилния Diamondville). По-долу са спецификациите на дънната платка Gigabyte GC230D:
| процесор | Intel Atom 230 (Diamondville) |
| Чипсет | Северен мост на Intel 945GC |
| Системна памет | Един 240-пинов DDR-II SDRAM DIMM слот |
| Графика | Интегрирана графика GMA950 |
| Опции за разширение | Един 32-битов PCI Bus Master слот |
| Възможности за овърклок | Промяна на HTT честотата от 100 на 700 MHz |
| Дискова подсистема | Един UltraDMA133 / 100/66/33 Bus Master IDE канал (поддържа до две ATAPI устройства и RAID 0, 1) |
| BIOS | 4 MBit Flash ROM |
| Разни | Един порт за FDD, един сериен и един паралелен порт, портове за PS/2 мишка и клавиатура |
| Управление на енергията | Събудете се от модем, мишка, клавиатура, мрежа, таймер и USB |
| Мониторинг | Наблюдавайте температурата на процесора, наблюдавайте напреженията, определяйте скоростта на въртене на два вентилатора |
| Размерът | Форм-фактор ATX, 170 x 170 mm (6,68 "x 6,68") |
През последната година вселената на процесорите Intel Atom преживя редица буквално галактически катаклизми, както разрушителни, така и творчески. В резултат на това, може да се каже, беше напълно възстановен. В тази публикация ще си припомним историята на Intel Atom, ще говорим за последните събития, свързани с тях, и в заключение ще се запознаем с новите модели от това семейство, които са по-подобни на Intel Xeon.
Intel Atom е замислен от Intel като бюджетно решение с минимална консумация на енергия за различни видове мобилни устройства. Първият Atom се появи през 2008 г., той беше направен по 45 nm технология, с течение на времето технологията на процеса беше намалена до 14 nm. Успехът на процесорите Atom варира значително в зависимост от тяхното приложение. Така че някои от тях определено се появиха в точния момент и станаха широко разпространени в новите тогава „нетбуци“ („лаптопи за работа в мрежа“). В сравнение с преносимите компютри с процесори Core, такива нетбуци работеха бавно, но бяха евтини, компактни, нямаха охладител (и съпътстващите проблеми) и се продаваха добре. Нека си припомним поне супер популярния ASUS Eee PC 901 и да отбележим, че нетбуците са произведени от такива реномирани производители като HP, Lenovo, Dell и Sony.
ASUS Eee PC 901
Много по-малко успешна е съдбата на Intel Atom като x86 конкурент на ARM процесорите за смартфони и таблети. Въпреки че има много забележим резултат - пускането през 2015 г. на Microsoft Surface 3 с процесор Intel Atom x7-Z8700.
Трябва да се отбележи, че Intel направи много в тази ключова област - последното поколение мобилни Atoms, които се появиха през 2013-2014 г., отидоха далеч от първите си предшественици по отношение на производителността и се доближиха до Intel Core по отношение на възможностите: графичното ядро е напълно обновено в тях - Intel HD Graphics, микроархитектурата е променена в неправилна, добавени векторни инструкции SSE4. Независимо от това, интересът към Atoms от страна на производителите беше умерен: въпреки приличните показатели за енергийна ефективност (както се посочва от високо уважавани ресурси), оперативните предимства не бяха достатъчно значителни, за да инициират мащабно движение за промяна на платформата. Финансовият въпрос също изигра важна роля тук: Intel Atoms все още бяха по-скъпи от техните ARM съперници.
До 2013 г. бяха обявени около дузина модела смартфони, задвижвани от Atom, някои от които така и не влязоха в серията. У нас смартфонът Orange San Diego с марка Мегафон се продаваше под марката Mint.
Мегафонен монетен двор
Intel активно популяризира платформата Android x86 сред разработчиците: създава инструменти за разработка, публикува образователни материали и провежда събития. Освен това беше създаден уникален двоичен преводач, който работеше на всички мобилни устройства с Android, базирани на Atom, и в движение превеждаше ARM кода в x86 инструкции без почти никаква загуба на производителност.
Въпреки това, както бе споменато по-горе, бяха пуснати няколко устройства, базирани на Atom (в сравнение с броя на ARM устройствата на пазара), което доведе до порочен кръг - независимите разработчици не бързаха да пускат нови ексклузивни x86 приложения за тези малки устройства, и производителите на устройства от своя страна не бързаха да пускат нови модели поради липсата на уникални приложения. Освен това теоретичното конкурентно предимство на Atom – възможността за стартиране на настолни приложения на мобилни устройства със същата архитектура – не работи. Първо, приложенията все още трябваше да бъдат пренесени просто поради несъответствието между настолна и мобилна операционна система (Windows или MacOS -> Android) и форм фактори и обикновено се оказваше дори по-трудно от възможен преход от x86 към ARM; и второ, по време на неразделната доминация на ARM на мобилния пазар, всички компании, които желаят да създадат мобилни версии на своите настолни продукти, вече са го направили за ARM устройства, така че появата на x86 само им добави неприятностите - необходимостта да създават и поддържат версии на приложението за различни процесори.
Както и да е, с глобалната реорганизация от 2016 г. посоката Atom за мобилни устройства беше изрязана в основата.
Въпреки това, работата на разработчиците на процесора не отиде на вятъра. Intel има нова посока, която постепенно се превърна в една от ключовите: „Интернет на нещата“. Именно наборът от компоненти на "Интернет на нещата" е оптималният консуматор на семейството процесори Atom с тяхната ниска консумация на енергия и широк спектър от характеристики. Така неусетно наближихме времето си.
Към днешна дата Intel пусна огромен брой модели Intel Atom, но няма толкова много действителни. На първо място, това е новообявената серия E3900 (можете да видите нейната сравнителна таблица по-горе). Серията е предназначена да покрие нуждата от високопроизводителни IoT хъбове (по-скромните заявки са предназначени да задоволят платформите Intel Galileo, Edison и Curie).
Това обаче все още не е границата на "помпане" на Atom. Тук стигаме до ново съобщение. "Сървърната" линия на Atom C2000 от далечния модел от 2013 г. е заменена от серията C3000, която е предназначена да издигне производителността на Intel Atom до нови висоти. Флагманът на серията ще бъде 16-ядрен модел - никога не е имало толкова много ядра в Atom. В същото време всички "собствени" характеристики - енергийна ефективност и достъпна цена за сървърните модели - остават непроменени. Засега има информация за един от по-младите модели от серията - процесор C3338. Очакваме съобщенията на останалите през втората половина на 2017г.
Дата на публикуване:
15.06.2009
Продажбите на преносими компютри нараснаха значително през последните шест месеца, като нетбуците играят най-важната роля. Интересното е, че в същото време продажбите на скъпи лаптопи паднаха. Това е разбираемо: купувачите са се научили да ценят парите и да ги инвестират разумно.
На фона на глобалната криза такива гиганти като ASUS, Acer и Dell обявиха високи проценти на печалби благодарение на продажбата на нетбуци.
Откъде идват краката на нетбука?
Концепцията за нетбуци се появи през 2008 г. на форума за разработчици на Intel в Шанхай. Според Intel основният вектор за развитието на мобилни устройства е създаването на евтини мобилни интернет устройства (MID). Такива устройства осигуряват основното - достъп до мрежи и информация по всяко време и на всяко място за дълго време. Тези устройства трябва да са компактни и наистина преносими. На IDF Intel представи съответната платформа Intel Centrino Atom и по този начин обяви появата на устройства, базирани на архитектурата Atom и наречени нетбуци по предложение на Intel.
Нетбуци (нетбук) - семейство лаптопи, предназначени да работят в интернет и за нищо друго (нет - мрежа, книга - съкратено от преносим компютър).
Нетбуците принадлежат към клас лаптопи, наречени подноутбуци, които са малки преносими лаптопи с ултра ниска мощност. Такива лаптопи имат ниска цена (от 200 до 600 USD), тегло от около 1 кг и малък дисплей (от 7 до 10 инча). Както знаете, работата в мрежа не изисква висока производителност, така че не трябва да очаквате висока производителност от нетбуците.
Процесорната технология Intel Centrino Atom, по-рано с кодово име Menlow, включва първия процесор Intel Atom (известен преди като Силвърторн) и Intel System Controller Hub ( Poulsbo). Тези компоненти са разработени от самото начало за сегмента MID. 
Всички мобилни системи са оценени по отношение на производителността на ват консумация на енергия, което показва, че това винаги е компромис между производителност и консумация на енергия. Е, както знаете, жадни за енергия устройства изискват големи захранвания. Следователно, чрез намаляване на консумацията на енергия, дизайнерите автоматично намаляват размера на устройствата.
Intel Atom архитектура
Новата микроархитектура се основава на 45nm производствен процес, използващ нови транзистори с метални порти с висока k. Изненадващо, Atom е напълно съвместим с набора от инструкции Intel Core 2 Duo, Hyper-Threading и разширението за мултимедиен набор от инструкции SSE3. Поддържа се дори виртуализация на Intel VT. Вярно е, че не е необходим за мобилни задачи, но явно разработчиците искат да използват тези процесори като идеология за развитие на архитектура във всички посоки, създавайки един вид универсален процес и след това го модифицирайки в една или друга посока. Можем да кажем, че като се вземат предвид присъщите възможности, микроархитектурата на Intel Atom е основата за бъдещите процесори.
Микроархитектурата на Intel Atom внедрява революционни функции за управление на захранването, като например Intel Deep Power Down (C6) състояние на заспиване, подобрена технология Intel SpeedStep, активен часовник, CMOS режим и Split I/O. Всички тези нововъведения ви позволяват да оптимизирате консумацията на енергия и разсейването на топлината както като цяло, така и в режим на готовност, работа и пиков режим.
Процесорът Intel Atom е най-малкият процесор на Intel днес. Той е дори по-малък от чиповете на чипсета! В същото време това е най-бързият процесор в света, който консумира по-малко от 3 вата електроенергия. Една матрица с по-малко от 25 mm2 съдържа над 47 милиона транзистора (значително по-малко настолни процесори). 
Топлинната мощност на новите процесори е 0,65-2,4 W, средна консумация на енергия не надвишава 160-220 mW
, а в състояние на готовност тези устройства консумират само 80-100 mW.
Консумацията на енергия в състояние на неактивност на процесор Intel Atom се дефинира като консумация на енергия в състояние Intel Deep Power Down (състояние C6). Технологията Intel Deep Power Down (C6) поставя процесора в състояние на ниска мощност, като деактивира часовника на основната системна шина, PLL = Phase-locked loop и L1 и L2 кешове.
От гледна точка на схемата на дънната платка, PLL контролира динамичното намаляване на честотата на системната шина и нейната автонастройка. Ако системата е оптимално конфигурирана така, че честотата на шината да се намалява бързо и динамично при липса на натоварване, това може да спести повече от половината от енергията, подадена за генериране на импулси по шината.
Кеш паметта трябва да бъде изключена по очевидни причини: тя съдържа по-голямата част от транзисторите на процесора: като ги изключим, ще спестим втория голям дял от енергията на източника. 
Компонентен комплект за технология за процесор Intel Centrino Atom с хъб за системен контролер Intel и процесор Intel Atom 800 MHz, 1,10, 1,33, 1,60 или 1,86 GHz
, струва съответно 45, 45, 65, 95 и 160 щатски долара (при поръчка от 1000 броя). Както виждаме, подобни решения не са скъпи и ви позволяват да създавате системи от порядъка на 200-400 USD.
Семейство Intel SCHПроектиран от самото начало като високопроизводително, енергийно ефективно решение за високо интегрирани SoC. Контролерът Intel SCH включва интегрирана графика с хардуерно ускорено декодиране на видео, което поддържа HD 720p и 1080i. Поддържат се всички стандартни настолни и ръчни I/O интерфейси, включително PCI Express, SDIO и USB.
Intel обяви три версии на SCH, поддържащи 512MB / 1GB DDR2 400/533 MHz памет, както стандартна, така и видео с висока разделителна способност, технология Intel High Definition Audio, DX9L и OpenGL.
На ниво драйвер има поддръжка за различни операционни системи.
Мобилните интернет устройства, базирани на Intel Atom, ще се произвеждат от Aigo, Asus, BenQ, Clarion, Fujitsu, Gigabyte, Hanbit, KJS, Lenovo, LG-E, NEC, Panasonic, Samsung, Sharp, Sophia Systems, Tabletkoisk, Toshiba, USI, WiBrain и Yuk Yung.
Както можете да видите, повечето от тези компании представляват сегмента на мобилни устройства, комуникатори, преносими компютри и няколко - сегмента на подноутбуци.
Вградени приложения
Вградените решения са браншови и индустриални решения (предимно контролери за автоматизация, медицински и военни системи, измервателни уреди), характеризиращи се с висока надеждност и ниска консумация на енергия. Тези системи са с малки размери, с нисък профил и пасивно охлаждане. Дълго време в този сегмент съжителстваха Intel Celeron M с чипсета i945GME Express и по-малко „лакомия“ VIA C7. Дойде моментът да премахнем тези апологети на постоянството - промяната в архитектурата се сведе до сегмента на вградените системи.
Това може да се очаква: всички тенденции бяха към намаляване на размера на матрицата и пресичане на производителността на настолните чипове, оптимизации от сървърния сегмент и мобилни чипове с ниска и свръхниска консумация на енергия. И резултатът от комбинацията беше Intel Atom.
Intel Atom процесор и Intel SCH контролербеше решено да се популяризира и в сегмента на вградените системи. Компанията предлага два модела процесори в този сегмент: Atom Z530 с честота 1,6 GHz и Z510 с честота 1,1 GHz. Те са предназначени за 7-годишен жизнен цикъл. Разбира се, Intel представи на разработчиците всички инструменти за въвеждане на нови процесори във вградените системи.
Новата архитектура на 2 чипа (чипсет с един чип) ще позволи повече от 80% намаляване на размера на устройството в сравнение с предишното решение, което включваше три чипа (Celeron M ULV и 945GME Express).
Atom процесори в долния ред
И така, всички кристали на Intel Atom са направени по 45-nm технологична технология, използвайки метални врати и Hi-k диелектрици и могат условно да бъдат разделени на процесори за нетбуци и неттопи и процесори за мобилни интернет устройства.
Отчасти тези кристали са наследили много от архитектурата Centrino 2, но са оптимизирани и изрязани на някои места.
Процесор за нетбуци и неттопове
Всички тези кристали имат 1 ядро, с изключение на модел 330 : тя получи 2 ядра и 2 512K L2 кеша на ядро (общ обем - 1MB). Всички останали чипове имат 512KB L2 кеш.
Процесорите с буквата Z в маркировката имат най-ниска консумация на енергия - от 0,65 W (Z500) до 2,4 W (Z550). Модели Z500, Z510, Z515работят на 400 MHz честота на шината (за намаляване на консумацията на енергия).
Z520, Z530, Z540, Z550по-консумиращи енергия, тъй като работят с честота на шината от 533 MHz.
Всички тези модели се появиха през първото тримесечие на 2009 г.
Преди това имаше един единствен модел N270... Предназначен е за разсейване на топлина (TDP) 2,5 W (температури до 90 градуса, срещу 85 за модел Z530 със същата честота). Тя се различава само по това, че захранващото напрежение на ядрото варира в рамките на 0,9V-1,1625V, а за Z530 - от 0,8 V. Ето защо N270 яде 2,5 W, а не 2,4 W. Всъщност Z530 може да се счита за оптимизиран модел N270.
Кристалът N270 е с размери 26 mm2 (22x22 mm), съдържа 47 милиона транзистора и е направен в новия пакет PBGA437. Това означава, че не може да бъде инсталиран на съществуващи системи Centrino 2.
Всички производители на нетбуци, които представиха своите решения през 2008 г., ги базираха на N270.
Най-горещите кристали Intel Atom - модели 230 и 330... Всъщност те са един и същ процесор. Разликата е, че моделът 330 съдържа 2 еднакви ядра и съответно кешът е 2 пъти по-голям.
В резултат на това TDP на 330 се увеличи от 4 W на 8 W.
Между другото, само тези кристали от всички атоми са 64-битови!
Процесор за мобилни интернет устройства
Всъщност това са едни и същи процесори със същите спецификации, но в малко по-различен дизайн на схемата.
Вместо стандартен чипсет, те трябва да се използват в тандем с кристалите на контролера-хъб на системата. Intel UL11L, US15L, US15W.
Настолен процесор
По принцип процесорите Atom могат лесно да се използват за изграждане на евтини офис компютри, от които много производители на оригинално оборудване са се възползвали. 
Предполага използването на процесори Atom N270, 230 и 330 с чипсет i945GC Express.
Като цяло можем да обобщим, че Intel Atom е най-мобилният и енергийно ефективен процесор за нетбуци и мобилни системи в момента.
31 юли 2012 г. в 12:41 чКога Atom е по-бърз от Core?
- Блог на Intel
Плътно заседнал в задръстване зад волана на кола, теоретично способна на скорости над 200 км / ч, и гледайки как велосипедистите на триколки ме изпреварват, си помислих ... не, не за това как да кача всички на велосипеди , а не за решаване на транспортни проблеми на човечеството чрез телепортация, а ... за процесорите Intel Core и Intel Atom. А именно, Atom срещу Core всъщност е скутер срещу кола. Той изразходва по-малко гориво и струва значително по-малко. Но от друга страна, скоростта на скутера е също толкова забележимо по-ниска от тази на автомобила (въпреки дори начините за „ускоряване“ на скутера над фабричните настройки). Но въпреки това, в задръствания или по тесни улици, скутерът се оказва по-бърз. Нищо чудно, че скутерът е получил името си от английския " да скочи„- за да се измъкне, тъй като успешно е използвано от английските тийнейджъри, за да избягат от полицията.
Сега да се върнем към процесора. Нека заменим „гориво“ с „електричество“, а „скорост“ с „производителност“ и ще получим пълна аналогия на поведението на Inel Atom и Intel Core. Но тогава е разумно да се предположи, че има такива "задръствания" и "завои", в които Atom ще изпревари Core. Да ги потърсим.
Така че, според всички общоприети измервания на производителността, Intel Core значително превъзхожда Atom. Разделът за производителност на статията на Intel Atom в уикипедия гласи сурова присъда: " около половината от производителността на процесор Pentium M със същата честота"
Ако сравним Atom с Core, тогава според тестовете на tomshardware, Intel Core i3-530 печели Intel Atom D510 с опустошителен резултат: 
В същото време трябва да се отбележи, че tomshardware е явно предубеден към Atom. Така например, ако времето за изпълнение на някаква задача на Core-i3 е 1:38, тогава се отчита точно това - „една минута, 38 секунди“. И ако Atom изпълнява нещо в 7:26, то според авторите е „около осем минути“. Но основното е да се сравняват процесори с различни тактови честоти (2,93 GHz Core i3 и 1,66 GHz Atom) и да не се вземат предвид вятъра не е показателно. Това означава, че основният резултат трябва да бъде разделен на 2,93 / 1,66 ~ 1,76, което дава крайния резултат от загуба на Atom от 2,15 до 2,6 пъти.
Защо Atom е по-бавен?
Бърз отговор: защото е по-евтин и по-енергийно ефективен, което е несъвместимо с висока производителност.Правилен отговор: Първо, защото Atom запазва FSB шината, докато Core i3 има контролер на паметта, интегриран в процесора, което ускорява достъпа до данни. Освен това Atom има четири пъти по-голям размер на кеша и ако данните не се побират в кеша, по-бавният достъп до паметта оказва влияние върху пълната производителност на програмата.
И второ, микроархитектурата Atom не е Core2, използвана в Core i3, а Bonnell. Накратко, Bonnell е продължение на идеите на Pentium, има само 2 цели числа ALU (срещу три в Core) и най-важното е, че няма инструкции за пренареждане, преименуване на регистър или спекулативно изпълнение, присъщи на Core. ).
Което става ясно, че за да помогнете на Atom да изпревари Core, трябва:
- Вземете малък набор от данни, така че да се побере в кеша.
- Опитайте се да използвате float данни, за да заредите FPU, а не ALU
- Където е възможно, лишавайте Core от предимствата на изпълнение извън поръчката.
Те бяха извършени на моя Intel Core i5 2,53 GHz и вече споменатия Atom D510 и представляваха набор от извиквания към математически функции за float данни с вградена оценка на производителността „брой функции в секунда“, т.е. колкото по-голям, толкова по-добре.
Тестовете включват изчисляване на тригонометрични функции както директно (C runtime, тест "x87"), така и чрез разширяване на сериите; използване на кода на математическата библиотека Cephes; както и векторна реализация чрез вътрешни функции на SSE (тестове със завършване _ps). В същото време, като се вземе предвид разликата в тактовите честоти, резултатите бяха мащабирани с 2,53 / 1,66 ~ 1,524
Тестовете са съставени от Microsoft Visual Studio 2008 с оптимизации на версията по подразбиране.
Получените данни напълно потвърждават първото място на Intel Atom от края. Тоест целта не е постигната, преминаваме към следващата точка - ще усложним работата на неизправния CPU.
Усложняване на задачата
Нека създадем изкуствен тест, който ще съдържа непредвидими клонове, съдържащи изчислително тежки функции, така че резултатът от спекулативните изчисления на Core постоянно да се отхвърля, т.е. се оказа ненужна работа.така:
int rnd = rand () / (RAND_MAX + 1.) * 3; if (rnd% 3 == 0) fn0 (); if (rnd% 3 == 1) fn1 (); if (rnd% 3 == 2) fn2 ();
Освен това функциите ще се състоят от верижни изчисления, така че Core да не може чрез пренареждане на инструкциите и преименуване на регистри да изчисли нещо от такива изрази предварително, "извън ред". Ето най-простия пример за такъв код.
за (i = 0; i< N; ++i) {
y+=((x[i]*x[i]+ A)/B[i]*x[i]+C[i])*D[i];
}
Между другото, подобни функции се използват в горните тестове cephes_logf и cephes_expf, където предимството на Core е минимално.
Но въпреки всички препятствия, Core все още е по-бърз. Минималната разлика между Core и Atom, която успях да получа чрез различни комбинации от изчисления и произволност - цели два пъти! Тоест Atom все още изостава.
Но ако бях спрял на това, вие просто нямаше да знаете за това - публикацията нямаше да се състои.
Следващата стъпка беше да се компилират тестовете с помощта на Intel Compiler. Използвахме Composer XE 2011 актуализация 9 (12.1) с настройките за оптимизация на Release по подразбиране - подобно на компилатора на Microsoft.
Графиката по-долу показва резултатите от горните бенчмаркове, включително ранда, който добавих, компилиран както от VS2008, така и от Intel Compiler.
Гледай внимателно. Това не е оптична илюзия. За четирите теста точките на зелената линия, показващи резултата от Atom за тестовете, компилирани от Intel Compiler, са по-високи от бордовите точки - резултатът i5 за компилираните тестове VS2008. Тоест Atom всъщност се оказва повече от два пъти по-бърз на _ същия код_ като Core i5.
Мислите, че това е реклама за компилатор на Intel?
Абсолютно не. Не работя в рекламния отдел или в групата на компилаторите.
Това е само твърдение, че вашият оптимизиран код може да работи много по-бързо на Atom, отколкото неоптимизиран код на Core. Или - неоптимизирано на Core ще бъде по-бавно от оптимизирано на Atom.
Това са абсолютно същите неравности и кътчета, които пречат на автомобила да ускори.
Можете сами да си направите изводите.
