В 80ые годы, когда появились первые ноутбуки, они мало отличались от персональных компьютеров - это был большой ящик со встроенной клавиатурой, материнской платой, экраном и ручкой для переноски, даже аккумулятор был не всегда. И это было понятно - не было смысла разрабатывать специальные процессоры для ноутбуков, так как существующие на рынке решения не требовали даже 1 ватта. К концу 90ых процессоры уже требовали как минимум радиаторов для охлаждения, ну а к началу нулевых Intel поняли, что нужно выпускать отдельные процессоры для ноутбуков со сниженным потреблением энергии - так появилась линейка Intel Pentium M: такие процессоры имели теплопакет в 20-25 Ватт, что вполне подходило для их установки в ноутбуки. По сути эти процессоры являются сильно переработанными Intel Pentium III с меньшими частотами: 
Однако еще через пару лет, когда Microsoft представила Windows XP Tablet Edition, встал вопрос о еще большем снижении тепловыделения - так родилась линейка Intel Celeron ULV (пра-прадедушка всех современных Intel Core i ULV): эти процессоры представляли еще более урезанные Pentium M - если последние работали на частотах в 1.5-2 ГГц, то частоты Celeron зачастую были меньше гигагерца! В принципе, этого хватало для запуска XP (она требовала процессор с частотой хотя бы 233 МГц), но система работала достаточно задумчиво.
В 2007 году Intel представили «папу» Intel Atom - процессоры A100 и A110, которые представляли собой урезанные одноядерные 90 нм Pentium M с частотами около 600-800 МГц. Пожалуй единственным их плюсом было то, что их тепловыделение не превышало 3 Вт, то есть они могли охлаждаться пассивно. Однако производительность так же была пассивной - даже хуже, чем у Celeron M, поэтому такие процессоры на рынке популярности не сыскали. Intel поняли, что, во-первых, пора переводить процессоры на новый техпроцесс, а во-вторых делать решения с пассивной системой охлаждения еще ох как рано - и в 2008 они представили Intel Atom.
Intel Atom Bonnel
Первое поколение Intel Atom представляло из себя ядро Pentium M на 45 нм техпроцессе с интегрированной графикой от PowerVR, кэшем L2 до 1 Мб и контроллером памяти DDR2. Пожалуй, самым популярным процессором, который стоял в большинстве нетбуков того времени, был Atom N450. Это был одноядерный двухпоточный процессор с частотой около 1.5 ГГц, интегрированная видеокарта называлась Intel GMA 3150, а комплектовался он 1-2 Гб ОЗУ. Его тепловыделение не превышало 6.5 Вт, так что для охлаждения требовался небольшой кулер.
Производительность такого процессора была, конечно, невысокой - в 3Dmark 06 процессор набирал всего 500 очков, а видеокарта 150. К примеру, процессор в оригинальном Macbook Air 2008 года, Intel Core 2 Duo T7500, набирал 1900 очков, а его видеокарта, GMA X3100, 430 очков. В итоге на нетбуке с таким процессором можно было открывать документы, сидеть в интернете, но не более того - тормозило даже 720p c YouTube, а про игры вообще можно было забыть. Но тем не менее нетбуки с такими процессорами пользовались огромной популярностью - во-первых они были очень компактными и легкими (10-11", 1-1.2 кг), во-вторых дешевыми - в основном не дороже 200-300 долларов, и в-третьих долгоживущими - 6 часов при смешанной нагрузке достигались легко, что было редкостью в 2010ом. В итоге такие устройства массово раскупали студенты и школьники, ибо это был идеальный вариант печатной машинки с возможностью выхода в интернет.
Intel Atom Saltwell
Время шло, уже стали появляться процессоры на 32 нм техпроцессе, и Intel разумеется решила обновить линейку Atom. Самая основная проблема была не сколько в слабой видеокарте, где поддежка DX 9 была прикручена на скорую руку, а в процессоре, который категорически отказывался нормально тянуть новую Windows 8, да и отсутствие возможности просмотра хотя бы 720р в 2012 году уже выглядело нелепо. 
Поэтому Intel подтянулись и выпустили линейку Atom Z2xxx - чаще всего в планшеты и нетбуки на Windows ставился Z2760, его и рассмотрим. Это двухядерный четырехпоточный процессор с частотой около 1.8 Ггц, построенный по 32 нм техпроцессу, с все той же графикой от PowerVR (правда несколько доработанной), 1 Мб L2 и поддержкой до 2 Гб LPDDR2 памяти. По процессорной производительности это был уже совсем другой уровень - в 3Dmark 06 он набирал уже 1000 очков, а видеокарта - порядка 350. Заодно был снижен теплопакет всего до 2 ватт, то есть процессор отлично охлаждался пассивно. Его производительности уже хватало для достаточно быстрой работы системы, а несколько доработанная графика (они теперь имела 6 вычислительных блоков вместо 2 в первом поколении Atom) уже позволяла худо-бедно, но даже делать простейшую обработку фото в Photoshop. Ну и разумеется никаких проблем с воспроизведением 720р и даже некоторых форматов 1080р не было. Однако за два года, с 2010 до 2012, запросы пользователей выросли ощутимо, и Z2760, который умел нормально тянуть только 768р разрешение, несколько блекнул в сравнении с iPad 4, который наура тянул 2048х1536, так что Intel было куда расти.
Intel Atom Silvermont
В 2013 году Intel наконец-то полностью разобралась с 22 нм техпроцессом, выпустив до сих пор актуальный Haswell, и наконец-то обратила внимание на Atom: Z2760 работал, конечно, сносно, но не более того, и ему нужна была замена. И Intel выпустила третье поколение Atom на 22 нм техпроцессе, Bay Trail.
Надо сказать, Intel сделала просто отличные процессоры: во-первых они смогли «запихнуть» 4 ядра в теплопакет в 2-3 Вт, во-вторых процессоры научились работать с DDR3, и в-третьих теперь они комплектуются полноценной Intel HD Graphics поколения Ivy Bridge, так что теперь есть поддержка DX11, SSE 4 и прочих современных инструкций, что позволяло на такой графике в теории запускать практически любую современную игру. Итоговая производительность процессора в 3Dmark 06 была аж 1800 очков - уровень Intel Core i ULV 2ого поколения, что было просто отличным результатом - Windows запускалась и работала быстро, и при наличии 4 Гб ОЗУ не было никаких проблем с многозадачностью. Планшеты на таком железе без труда переваривали не только 1080р, но и 1440р видео. Результат видеокарты был не хуже - 1900 очков: да, полноценная HD 4000 набирает в 3Dmark 06 около 4000 очков, но там 16 вычислительных блоков с частотой около 1000 МГц, а тут всего 4, с частотой около 600 МГц. Тем не менее, на такой графике сносно шла Civilization 5 - в сравнении с мобильной урезанной Цивилизацией это был прорыв. Это же касается и других игр - аналогов того же Dirt 3 под мобильные ОС до сих пор нет, а ведь она на минимальных настройках бодро бегала на этих Atom.
Intel Atom Cherry Trail
После выпуска третьего поколения Intel расслабились, и это понятно - Bay Trail отлично справлялся с планшетными задачами, запас на будущее был. Единственное, что было не очень хорошо, так это графика - процессор мог вытянуть и более мощное решение. И в итоге только на графике Intel и сконцентрировались, выпустив в 2015 году процессоры линейки Z8xxx (логично было бы назвать их Z4xxx, но у Intel своя логика).
Возьмем, пожалуй, самого популярного представителя новой линейки - Z8300. Этот процессор построен на 14 нм техпроцессе, имеет все те же 4 ядра с частотами около 2 ГГц, однако сильно лучшую видеокарту - теперь она, во-первых, базируется на интегрированной графике нового на тот момент поколения Broadwell, а во-вторых имеет или 12 (как в этом процессоре), или 16 (как в Z8700) вычислительных блоков с частотой около 500 МГц. Казалось бы - прирост графики должен быть 3-4 кратный, однако на деле все уперлось в теплопакет: если Bay Trail 2-3 Вт в принципе хватало, то тут для полноценной работы графики требовалось минимум в 2-3 раза больше. Поэтому в итоге видеокарта стала лишь на 30-50% мощнее, процессор же вообще остался на том же уровне. Так что особого смысла менять планшеты с Z3740 на Z8300 нет - система будет работать так же, программы будет запускаться то же самое время. Единственный прирост наблюдается в играх, но в общем-то если игра не шла на Bay Trail, то и на Cherry она скорее всего будет неиграбельной.
Дальнейшее развитие линейки Intel Atom
На данный момент линейка Intel Atom, как и Core i, является полностью отлаженной, и Intel будет ее обновлять в стиле «+5-10% за поколение» - и, в принципе, большего и не требуется: никто не рассматривает планшеты с Atom как высокопроизводительные устройства, а со своими прямыми обязанностями они справляются неплохо. Для тех, кому нужно не только сидеть в интернете и смотреть фильмы, есть линейка Core M, которая в полтора раза мощнее по процессору и в 3-4 по графике. Ну а тем, кому нужен портативный hi-end, имеет смысла смотреть на линейку процессоров Core i ULV, возможностей которых хватает для большинства пользовательских задач.
Разработкой семейства процессоров Atom фирма Intel расширяет свое присутствие на активно развивающемся рынке компонентов для портативных компьютеров и мобильных интернет-планшетов (англ. MID - Mobile Internet Devices). Какие же бывают процессоры Atom? Чем они отличаются друг от друга и какие у них конкуренты? Об этом, собственно, мы сейчас и поговорим.
Отдельные модели процессоров Atom предназначены для использования в сверхэкономичных бюджетных ноутбуках и настольных компьютерах. Такие компьютеры, обладая очень малым энергопотреблением и уменьшенными размерами при оптимальной стоимости, могут использоваться для просмотра видеофильмов и фотографий, общения в интернет, работы с электронной почтой, просмотра сайтов и в процессе обучения. Чтобы отличать такие устройства от традиционных настольных ПК и ноутбуков, называет их и nettops .
Архитектура процессора Atom
Семейство процессоров Intel Atom разработано на основе архитектуры х86, используемой во всех процессорах для IBM PC совместимых компьютеров. Однако новые процессоры Intel не являются дальнейшим развитием существующих серий. Процессоры Atom разработаны на основе технологии RISC (англ. Reduced Instruction Set Command), предполагающей использование сокращенного набора исполняемых команд (инструкций), в отличие от традиционных CISC-процессоров (англ. Сomplex Instruction Set Command), работающих с полным набором команд.
Совершенствование технологий производства и оптимизация внутренней структуры процессоров в рамках существующей архитектуры х86 позволили достичь впечатляющего уровня производительности даже для систем бюджетного уровня. Одно из направлений совершенствования процессоров - усложнение внутренней структуры, для возможности выполнения сложных действий в рамках одной команды. Однако для декодирования таких команд требуются значительные аппаратные ресурсы, возрастает число тактов, необходимое для их отработки, увеличивается энергопотребление.
С другой стороны такие команды в исполняемом коде встречаются не часто и далеко не в каждой программе. Идея RISC-технологии основана на использовании ограниченного набора команд с коротким циклом исполнения (в идеале за один такт синхронизации). Аппаратная реализация такой архитектуры позволяет выполнять программный код с минимальными временными затратами, в идеальном случае одну команду - за один такт синхронизации. В конечном результате сокращается энергопотребление, появляется возможность снижать рабочие частоты, уменьшать размеры процессоров.
Вместе с тем сохранена совместимость с программами для CISC-процессоров. Отсутствующие в наборе процессоров команды исполняются после предварительного программного перекодирования их в поддерживаемые RISC команды. Что вполне оправдано при незначительном присутствии сложных команд в исполняемом программном коде.
Возможности Atom
Итак, в основе идеологии разработки Atom лежит использование сокращенного набора команд, что позволило, отказавшись от размещения на кристалле чипа ряда регистров и других узлов, существенно сократить общее количество используемых транзисторов, значительно снизить энергопотребление. Процессор Atom в настоящее время является самым компактным и экономичным процессором компании Intel, производится на основе 45-нанометровой технологии под сокеты BGA и FCBGA. А в следующем году по заявлению руководителей компании процессор Intel Atom станет первым чипом, производимым с использованием техпроцесса в 32 нанометра.
В настоящее время Intel производит две серии процессоров Atom. Первая, основанная на ядре Silverthorne , называется Z (процессоры Z500-Z540) и предназначена для использования в мобильных устройствах с возможностью подключения к интернет (MID). Для совместного использования с этими процессорами разработаны чипсеты: UL11L, US15L, US15W.
Вторая серия на ядре Diamondville включает модели: Atom N270, Atom 230 и Atom 330, используется для разработки экономичных настольных систем (так называемых Nettop) и сверх экономичных бюджетных ноутбуков (Netbook). Большая часть процессоров (за исключением модели Atom 330) пока являются одноядерными.
В таблице представлены основные характеристики процессоров Intel Atom, все Atom имеют кэш-память L1 объемом 56 кбайт, из которых 32 кбайт отведено под кэш инструкций, а 24 кбайт для данных. Все процессоры Atom исполняют 32-битный код и поддерживают дополнительные наборы инструкций MMX, SSE, SSE2, SSE3 и SSSE3, а также технологию Hyper-Threading, позволяющую исполнять два параллельных потока команд.
| Номер модели | Частота, МГц | FSB, МГц | Кэш L2, Мбайт | TDP, Вт |
| Atom 230 | 1600 | 533 | 512 | 4 |
| Atom 330 | 1600 | 533 | 1 000 | 8 |
| Atom N270 | 1600 | 533 | 512 | 2,5 |
| Atom Z500 | 800 | 400 | 512 | 0,65 |
| Atom Z510 | 1100 | 400 | 512 | 2 |
| Atom Z520 | 1333 | 533 | 512 | 2 |
| Atom Z530 | 1600 | 533 | 512 | 2 |
| Atom Z540 | 1866 | 533 | 512 | 2,4 |
Процессоры на ядре Diamondville , являясь 64-разрядными, поддерживают и 32-битный, и 64-битный код. Наиболее производительный на сегодня Atom 330 работает на частоте 1,6 ГГц (при частоте FSB - 533 МГц), на каждое из ядер приходится по 512 кбайт кэш-памяти L2. С целью снижения энергопотребления и увеличения времени автономной работы в процессорах использованы технологии Enhanced Deeper Sleep и Enhanced Intel SpeedStep. При отсутствии активности процессора Enhanced Deeper Sleep позволяет перемещать данные из кэш-памяти в системную.
Усовершенствованная технология Enhanced Intel SpeedStep использует несколько изменяемых значений тактовой частоты и напряжения питания ядра процессора. Таким образом, обеспечивается гибкость оптимизации энергопотребления и производительности. Процессоры Atom настолько экономичны, что большая часть общего энергопотребления компьютеров приходится на долю чипсета и прочих периферийных устройств. Поэтому оптимизация энергопотребления этих компонентов предстоящая задача для разработчиков Intel.
Intel, первой предложившая платформенный подход, предполагающий разработку полного комплекта компонентов для ноутбуков, придерживается этого принципа и для процессоров Atom. Серия процессоров для ноутбуков продвигается в рамках бренда Centrino . А существующий на сегодня набор компонентов для разработки MID и других портативных устройств объединен в платформе Menlow.
Конкуренты Atom
В настоящее время вполне успешными конкурентами для процессоров Atom могут быть чипы сразу от трех производителей. В сегменте бюджетных и энергоэкономичных ноутбуков достойным конкурентом выглядит процессор Isaya от корейской фирмы VIA . В июне 2008 года известнейший производитель графических процессоров фирма представила свой процессор для мобильных систем под названием Tegra . Процессор предназначен для использования в составе КПК, мобильных телефонов, игровых и GPS систем, заявленное энергопотребление Tegra ниже, чем у Atom.
Основной конкурент Intel - компания успешно развивает свою мобильную платформу на основе процессора Geode , оптимизированного для использования в экономичных бюджетных ноутбуках, ультрамобильных портативных компьютерах (UPMC).
Перспективы Atom
В начале следующего появится линейка процессоров Atom c улучшенными показателями. Еще более упрочить позиции Intel в соперничестве с конкурентами должна новая мобильная платформа под называнием Moorestown, в рамках которой уже в следующем году появится очередное поколение процессоров с целым рядом серьезных, усовершенствований. В состав процессора будет интегрировано графическое ядро и одноканальный контроллер памяти DDR2. На основе таких чипов можно будет создавать однокристальную компьютерную систему SOC (англ. system-on-chip).
Объединение функций сразу нескольких микросхем в одной позволит еще более снизить потребляемую мощность, которая станет на порядок меньше аналогичного параметра для платформы Intel Atom.
Intel Atom — это процессоры для недорогих и небольших ноутбуков, нетбуков, неттопов и планшетов/смартфонов. Их архитектура позволила сделать их энергоэффективными и совсем не дорогими.
Изначально серия Atom включает в себя два семейства: серию Z (кодовое имя Silverthorne) для планшетов и некоторых неттопов и серию N (кодовое имя Diamondville) для более традиционных нетбуков и неттопов. Оба семейства производятся по 45-нм техпроцессу и включают в себя поддержку MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3, Intel 64, XD-Bit и IVT. Производительные модели также поддерживают Hyper-Threading.
Производительность самых быстрых процессоров Intel Atom лучше, чем у Celeron. Например, Atom 1,6 ГГц вполне сравнима с Pentium M 1,2 ГГц.
Ближе к концу 2009 года Intel представила второе поколение процессоров Atom — Pineview. Они комплектовались графикой GMA 3150 и контроллером памяти DDR2. Atom N450 и N470, произведенные по 45-нм техпроцессу, в свое время были весьма популярными, так же, как и N280 до этого. Самые последние модели линейки включают поддержку памяти DDR3 (например, N455) и варианты с двумя ядрами.
Платформа Oak Trail (32-нм техпроцесс) была представлена в 2011 году, и она напрямую произошла от Silverthorne. Она предназначена для планшетов и нетбуков, ее индекс — Z600. Ядро очень похоже на серию Pineview, однако система-на-чипе теперь включает в себя графику GMA 600 от PowerVR.
Современные процессоры Intel Atom
Saltwell (32 нм), 2012-2013 год
Penwell (32 нм), 2013-2014 год
Cloverview (32 нм), 2013 год
Cloverview (32 нм), 2013 год
Cedarview (32 нм), 2011-1012 год
Являются частью платформы Cedar Trail. Встроенная графика обеспечивает воспроизведение видео 1080р, разрешение экрана — до 2560х1600 пикселей.
Cedarview-M (32 нм), 2011 год
Поддерживается до 2 Гб оперативной памяти DDR3-800.
Merrifield (22 нм), 2014 год
Энергопотребление в 4,7 раза меньше, чем у Saltwell. Два ядра Silvermont, графическое ядро — PowerVR G6400. Контроллер памяти LPDDR3 -533 до 4 Гб.
Bay Trail-T (22 нм), 2014 год
Прирост производительности по сравнению с Clover Trail — 50-60%. Имеют низкое энергопотребление. Графика (Gen 7) в чипах без индекса D поддерживает разрешение 2560х1600 пикселей, с индексом D — 1920х1200. Контроллер памяти — LPDDR3-1066 до 4 Гб. Все процессоры — четырехъядерные. Нет поддержки Hyper-Threading.
| Модель | Кэш | Тактовая частота — Turbo, ГГц | Ядра/потоки |
| Intel Atom Z3795 | 2 Мб | 1,59-2,39 | 4/4 |
| Intel Atom Z3785 | 2 Мб | 1,49-2,41 | 4/4 |
| Intel Atom Z3775 | 2 Мб | 1,46-2,39 | 4/4 |
| Intel Atom Z3775D | 2 Мб | 1,49-2,41 | 4/4 |
| Intel Atom Z3770 | 2 Мб | 1,46-2,4 | 4/4 |
| Intel Atom Z3770D | 2 Мб | 1,5-2,41 | 4/4 |
| Intel Atom Z3736F | 2 Мб | 1,33-2,16 | 4/4 |
| Intel Atom Z3736G | 2 Мб | 1,33-2,16 | 4/4 |
| Intel Atom Z3745 | 2 Мб | 1,33-1,86 | 4/4 |
| Intel Atom Z3745D | 2 Мб | 1,33-1,83 | 4/4 |
| Intel Atom Z3740 | 2 Мб | 1,33-1,86 | 4/4 |
| Intel Atom Z3740D | 2 Мб | 1,33-1,83 | 4/4 |
| Intel Atom Z3735D | 2 Мб | 1,33-1,83 | 4/4 |
| Intel Atom Z3735E | 2 Мб | 1,33-1,83 | 4/4 |
| Intel Atom Z3735F | 2 Мб | 1,33-1,83 | 4/4 |
| Intel Atom Z3735G | 2 Мб | 1,33-1,83 | 4/4 |
| Intel Atom Z3680 | 1 Мб | 1,33-2,0 | 2/2 |
| Intel Atom Z3680D | 1 Мб | 1,33-2,0 | 2/2 |
Когда Atom быстрее чем Core?
- Блог компании Intel
Наглухо застряв в пробке за рулем машины, теоретически способной развивать скорость более 200 км\ч, и глядя, как меня обгоняют велосипедисты на трехколесных велосипедах, я задумалась… нет, не о том, как пересадить всех на велосипеды, и не о решении транспортных проблем человечества с помощью телепортации, а… о процессорах Intel Core и Intel Atom. А именно - Atom по сравнению с Core - это, фактически, мотороллер по сравнению с автомобилем. Он потребляет меньше топлива и стоит заметно дешевле. Но зато и скорость скутера столь же заметно уступает авто (несмотря даже на способы «разогнать» мотороллер выше заводских установок). Но, все же, в пробках или на узких улочках скутер оказывается быстрее. Недаром скутер получил свое название от английского «to scoot
» - удирать, так как успешно использовался английскими подростками для спасения от полиции.
Теперь вернемся к CPU. Заменим «топливо» на «электричество», а «скорость» на «производительность», и получим полную аналогию поведения Inel Atom и Intel Core. Но тогда разумно предположить, что существуют такие «пробки»и «закоулки», в которых Atom обгонит Core. Давайте их поищем.
Итак, по всем общепринятым замерам производительности Intel Core существенно обгоняет Atom. В разделе «Производительность» статьи про Intel Atom в wikipedia читается суровый приговор: "примерно половина производительности процессора Pentium M той же частоты
"
Если же сравнивать Atom именно с Core, то по данным тестов tomshardware Intel Core i3-530 побеждает Intel Atom D510 с разгромным счетом: 
При этом, надо отметить, что tomshardware к Atom относится явно предвзято. Так, например, если время работы какой-то задачи на Core-i3 - 1:38, то именно так об этом и сообщается - «одна минута, 38 секунд». А если Atom исполняет что-то за 7:26, то это, по мнению авторов «около восьми минут». Но главное - сравнивать процессоры с разной тактовой частотой (2.93 GHz Core i3 и 1.66 GHz Atom) и не делать поправку на ветер непоказательно. То есть, результат Core надо поделить на 2.93/1.66~1.76, что дает итоговый результат проигрыша Atom от 2.15 до 2.6 раз.
Почему Atom медленнее?
Быстрый ответ: потому что дешевле и энергоэкономичнее, что несовместимо с высокой производительностью.Правильный ответ: Во-первых, потому, что у Atom сохранилась шина FSB, в то время как Core i3 имеет интегрированный в CPU контроллер памяти, что ускоряет доступ к данным. Кроме того, у Atom в четыре раза меньше размер кэш-памяти, а если данные не умещаются в кэш, то более медленный доступ к памяти сказывается на производительности по полной программе.
А во-вторых, микроархитектура Atom - это не Core2, использованная в Core i3, а Bonnell. Вкратце, Bonnell -продолжатель идей Pentium, в нем имеется только 2 целочисленных ALU (против трех в Core), а главное, отсутствуют присущие Core изменение порядка инструкций (instruction reordering), переименование регистров (register renaming), а также спекулятивное исполнение (speculative execution).
Откуда понятно, что чтобы помочь Atom обогнать Core, надо:
- Взять нанонабор небольшой набор данных, так, чтобы он помещался в кэш.
- Попробовать использовать float данные, чтобы загружать не ALU, a FPU
- По возможности, лишить Core преимуществ неупорядоченного исполнения.
Они проводились на имеющемся у меня Intel Core i5 2.53 GHz и уже упомянутом Atom D510, и представляли собой набор вызовов математических функций для float данных со встроенной оценкой производительности «количество функций в секунду», т.е. чем больше - тем лучше.
Тесты включали расчет тригонометрических функций как напрямую (C runtime, тест «x87»), так и разложением в ряд; с использованием кода мат.библиотеки Cephes; а также векторную реализацию через SSE intrinsic функции (тесты с окончанием _ps). При этом, учитывая разницу тактовых частот, результаты масштабировались на 2.53/1.66~1.524
Тесты компилировались Microsoft Visual Studio 2008 с оптимизацией в release по умолчанию.
Полученные данные полностью подтверждают первое место Intel Atom с конца. То есть, цель не достигнута, переходим к следующему пункту - осложним работу Out-of-order CPU.
Усложняем задачу
Создадим искусственный тест, который будет содержать непредсказуемые ветвления, содержащие вычислительно тяжелые функции, так, чтобы результат спекулятивных вычислений Core постоянно отбрасывался, т.е. оказывался ненужной работой.Примерно так:
int rnd= rand()/(RAND_MAX + 1.) * 3; if (rnd%3==0) fn0(); if (rnd%3==1) fn1(); if (rnd%3==2) fn2();
Более того, функции будут состоять из цепочечных вычислений, так чтобы Core не мог путем переупорядочивания инструкций и переименования регистров посчитать что-то из таких выражений заранее, «вне очереди». Вот простейший пример подобного кода
for (i=0; i < N; ++i) {
y+=((x[i]*x[i]+ A)/B[i]*x[i]+C[i])*D[i];
}
Кстати, подобные функции и использованы в вышепоказанных тестах cephes_logf и cephes_expf, где преимущество Core минимально.
Но, несмотря на все препятствия, Core все равно оказался быстрее. Минимальный отрыв Core от Atom, который мне удалось получить различными комбинациями вычислений и случайностей - в целых два раза! То есть, Atom по-прежнему отстает.
Но если бы я на этом остановилась, то вы бы про это просто не узнали - пост бы не состоялся.
Следующим шагом была компиляция тестов с помощью Intel Compiler. Использовалась версия Composer XE 2011 update 9 (12.1) c настройками оптимизации Release по умолчанию - аналогично компилятору Microsoft.
На графике ниже приведены результаты работы вышеупомянутых тестов, включая добавленный мной rand, скомпилированные как VS2008, так и Intel Compiler.
Смотрите внимательно. Это - не обман зрения. Для четырех тестов точки зеленой линии, показывающие результат Atom для тестов, скомпилированных Intel Compiler, находится выше, чем точки бордовой - результат i5 для тестов, скомпилированных VS2008. То есть, Atom оказывается реально, более чем в два раза, быстрее на _том же коде_, что и Core i5.
Думаете, что это реклама компилятора Intel?
Абсолютно нет. Я не работаю ни в отделе рекламы, ни в компиляторной группе.
Это просто констатация того, что ваш оптимизированный код может выполняться на Atom гораздо быстрее, чем неоптимизированный на Core. Или - неоптимизированный на Core будет медленнее, чем оптимизированный на Atom.
Это - как раз те самые кочки и закоулки, которые мешают машине разогнаться.
Выводы можете сделать сами.
За последний год во вселенной процессоров Intel Atom произошел ряд буквально галактических катаклизмов, как разрушительного, так и созидательного порядка. В их результате она была, можно сказать, полностью перестроена. В этом посте мы вспомним историю Intel Atom, поговорим о последних событиях, с ними связанными, а в заключении познакомимся с новыми моделями из этого семейства, похожими скорее на Intel Xeon.
Intel Atom были задуманы компанией Intel как бюджетное решение с минимальным энергопотреблением для различного рода мобильных устройств. Первый Atom появился в 2008 году, он был выполнен по технологии 45 нм, со временем техпроцесс сократился до 14 нм. Успех процессоров Atom сильно отличался в зависимости от области их применения. Так, некоторая их часть определенно появилась в нужное время и получила широкое распространение в новомодных тогда «нетбуках» («ноутбуках для работы в сети»). Работали такие нетбуки по сравнению с ноутбуками на процессорах Core небыстро, зато были дешевы, компактны, не имели кулера (и сопутствующих ему проблем), и хорошо продавались. Вспомним хотя бы суперпопулярный ASUS Eee PC 901 , и отметим, что нетбуки выпускали такие солидные производители как HP, Lenovo, Dell и Sony.
ASUS Eee PC 901
Гораздо менее успешно сложилась судьба Intel Atom как x86-конкурента ARM-процессоров для смартфонов и планшетов. Хотя и тут есть очень заметный результат - выход в 2015 году Microsoft Surface 3 с процессором Intel Atom x7-Z8700.
Надо отметить, что сделано Intel в этом ключевом направлении было очень много - мобильные Атомы последнего поколения, появившегося в 2013-2014 году, по производительности далеко ушли от своих первых прародителей, а по возможностям приблизились к Intel Core: в них было полностью обновлено графическое ядро - Intel HD Graphics, микроархитектура изменена на неупорядоченное (out of order) исполнение, добавлены векторные инструкции SSE4. Тем не менее, интерес к Атомам со стороны производителей был умеренным: несмотря на приличные показатели энергоэффективности (что констатировали весьма уважаемые ресурсы), эксплуатационные преимущества не были столь весомыми, чтобы затевать масштабную движуху по смене платформы. Не последнюю роль тут сыграл и финансовый вопрос: Intel Atom были все-таки дороже своих ARM-соперников.
К 2013 году было анонсировано около десятка моделей смартфонов на Atom , часть из которых так и не вышла в серию. В нашей стране продавался брендированный Мегафоном смартфон Orange San Diego под маркой Mint .
Мегафон Mint
Intel активно продвигала платформу Android x86 среди разработчиков: создавала средства разработки, публиковала обучающие материалы, проводила мероприятия. Более того, был создан уникальный бинарный транслятор, работавший на всех мобильных устройствах c Android на базе Atom, и на лету переводивший ARM код в x86 инструкции почти без потери производительности.
Однако, как уже было сказано выше, устройств на основе Atom было выпущено немного (по сравнению с количеством ARM-устройств на рынке), что приводило к порочному кругу - независимые разработчики не спешили выпускать новые эксклюзивные x86 приложения для данных малочисленных устройств, а производители устройств, в свою очередь, не спешили выпускать новые модели из за отсутствия уникальных приложений. Кроме того, не сработало теоретическое конкуретное преимущество Atom - возможность запуска десктопных приложений на мобильных устройствах одной архитектуры. Во-первых, портировать приложения все равно приходилось просто из за несовпадения настольных и мобильных ОС (Windows или MacOS -> Android) и форм-факторов, причем, обычно это оказывалось даже труднее, чем возможный переход от x86 к ARM; а во-вторых, за время безраздельного господства ARM на мобильном рынке, все компании, желавшие создать мобильные версии своих настольных продуктов, уже сделали это для ARM-устройств, так что появление x86 только добавило им хлопот - необходимость создавать и поддерживать версии приложения для разных CPU.
Как бы то ни было, при глобальной реорганизации 2016 года направление Atom для мобильных устройств было срублено под корень.
Однако труд создателей процессоров даром не пропал. В Intel появилось новое направление, которое постепенно стало одним из ключевых: «интернет вещей». Именно совокупность компонентов «интернета вещей» является оптимальным потребителем процессоров семейства Atom с их низким энергопотреблением и широким диапазоном характеристик. Так мы незаметно приблизились к нашему времени.
К настоящему моменту Intel выпустил огромное количество моделей Intel Atom, однако актуальных из них не так и много. Это прежде всего свежеанонсированная серия Е3900 (ее сравнительную таблицу вы видите выше). Серия призвана закрыть потребность в высокопроизводительных хабах «интернета вещей» (запросы поскромнее призваны удовлетворять платформы Intel Galileo, Edison и Curie).
Однако это еще не предел «прокачки» Атома. Тут мы подходим к новому анонсу. На смену «серверной» линейки Atom C2000 образца далекого 2013 года приходит серия С3000 , которая призвана поднять производительность Intel Atom на новую высоту. Флагманом серии станет 16-ядерная модель - столько ядер в Atom еще не было никогда. При этом все «фирменные» особенности - энергоэффективность и доступная для серверных моделей цена - остаются неизменными. Пока что доступна информация об одном из младших моделей серии - процессоре C3338 . Анонсы остальных ждем во втором полугодии 2017 года.