Einblicke in Intels Low-Power-Architektur Atom

Anbieter zum Thema

ACTRON AG

MicroConsult Academy GmbH

E.E.P.D. Electronic Equipment Produktion & Distribution GmbH

Intel Deutschland GmbH

In-Order-Pipelines leiden unter dem Problem von Aussetzern aufgrund von Speicherzugriffslatenz. Die Lösung für dieses Problem kam von einer ungewöhnlichen Quelle. Intel Hyper-Threading Technology1 ermöglicht die Erzeugung logischer Prozessoren in einem einzigen physischen Kern, die Befehle unabhängig voneinander ausführen können.

Als Konsequenz der gemeinsamen Nutzung physischer Ressourcen beruht Intel HT-Technology auf der Aussetzzeit auf einzelnen Ausführungs-Pipelines, damit die logischen Prozessoren über einen viel längeren Zeitraum aktiv bleiben können. Der Intel Atom-Prozessor kann die Intel HT-Technology auf seinen beiden Ausführungs-Pipelines nutzen, um die Leistung bei Multithreaded-Applikationen um bis zu 30% zu steigern.

Zur Maximierung der Leistung der Pipeline verfügt der Intel Compiler über zusätzliche in-order-Erweiterungen, die eine Leistungssteigerung um bis zu 25 Prozent im Vergleich zu mit Standard-Flags kompiliertem Code ermöglichen. Wie bereits seit langer Zeit im Standard-Intel IA-32 Befehlssatz der Fall, unterstützt der Intel Atom-Prozessor SIMD-Erweiterungen bis zu SSE3.1. Diese Befehle können zur Implementierung vieler Medien- und Datenverarbeitungsalgorithmen eingesetzt werden. Die SSE-Befehle, die traditionell als Domäne der DSP betrachtet werden, werden in dedizierter Logik innerhalb der Ausführungs-Pipeline ausgeführt.

Weniger Komponenten, ultrakleine Fläche

Der Bau eines Low-Power-Prozessors allein erfüllt noch nicht unbedingt die Anforderungen des Low-Power-Embedded-Markts, in dem niedrige Leistungsaufnahme, kleine Plattformgrundfläche und niedrige Chipanzahl in der Regel die wichtigsten Eckdaten eines typischen Designs sind. Um diese Punkte anzusprechen, ist der Intel Atom-Prozessor mit einem System Controller Hub ausgestattet, der die traditionellen Komponenten Speichercontroller, Grafik- und I/O-Komplex integriert in einem einzigen Chip übernimmt, beigefügt an einen Prozessor über 400 MHz/533 MHz FSB.

Abbildung 2 zeigt eine typische Intel Atom-Plattform. Zur Erfüllung der Anforderung an eine kleine Grundfläche werden Prozessor und Chipsatz in ultra-kleinen Paketen mit Abmessungen von 13 mm x 14 mm bzw. 22 mm x 22 mm geliefert. Diese Grundfläche ermöglicht die Entwicklung kompletter Plattformen mit einer Fläche von unter 6000 mm2.

Der System Controller Hub ermöglicht die Bereitstellung weiterer Features und Eigenschaften, die für den Low-Power-Embedded-Markt geeignet sind. Die Haupteigenschaften des System Controller Hub werden im Folgenden beschrieben. Die Speicherschnittstelle ist ein Einkanal-32-Bit DDR-2-Speicher, der nicht abgeschlossene Memory-down Lösungen von bis zu 2 GB gekoppelt an die FSB-Geschwindigkeit implementieren kann.

Eng mit dem Speichercontroller gekoppelt ist das 3D-Grafiksubsystem, das Systemspeicher in einer UMA-Konfiguration teilt. Der Grafikcontroller bietet eine respektable 3D-Leistung und kann ebenfalls diverse Videostreams in Hardware vollständig dekodieren (MPEG 2&4, H.264 WMV9/VC1 & andere), so dass der Prozessor so gut wie gar nicht belastet wird. Der Grafikcontroller kann zwei Streams über ein LVDS- und sDVO-Interface ausgeben; diese Display-Interfaces lassen sich einfach mithilfe des eingebetteten Grafiktreiber-Konfigurationstools konfigurieren.

Embedded-Applikationen sind gewöhnlich durch ihre I/O-Anforderungen definiert. Der SCH bietet hier Entwicklern diverse Schnittstellen von USB-Ports, die im Host- oder Client-Modus laufen können, SDIO/MMC-Controller, die eine große Bandbreite von Kartentypen unterstützen & einen eIDE P-ATA-Controller, der den Einsatz der neuesten Solid State Hard Drives (SSDs) ermöglicht, und er bietet Entwicklern ein Speicherinterface, bei dem sich energiesparende Zustände problemlos ein- und ausschalten lassen (S-ATA-Interfaces benötigen mehr Link-Management und lassen sich nicht so einfach ein- und ausschalten, wenn sie nicht genutzt werden). Zusätzlich zu den integrierten Features bietet der SCH 2 PCIe x1-Ports zur Erweiterung.

Der Intel Atom-Prozessor ist entsprechend der IA-Tradition für die Bereitstellung universell einsetzbarer Rechnerplattformen konzipiert, wobei die Leistung der Kundenapplikation durch die Vielseitigkeit und Leistungsfähigkeit der Software-Applikationen realisiert wird, die auf der Plattform installiert werden. Intel Atom ist vollständig mit der IA-32-Architektur konform, so dass Entwickler das große Software-Ökosystem ausnutzen können, um ein schnelles Time-to-Market für neue Designs sicherzustellen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Entwicklung mit dem Intel Atom-Prozessor alle traditionell mit IA-Designs verbundenen Vorteile auf den Low-Power- bzw. realen Embedded-Markt bringt.

1 Hyper-Threading Technology (HT Technology) erfordert ein Computersystem mit einem Intel Prozessor, der HT Technology unterstützt sowie einen HT Technologiy unterstützenden Chipsatz, BIOS und Betriebssystem. Die Leistung variiert abhängig von der verwendeten Hardware und Software. Siehe www.intel.com/products/ht/hyperthreading_more.htm für weitere Informationen einschließlich Angaben dazu, welche Prozessoren HT Technology unterstützen.

*Aengus Gorey ist technischer Marketing-Ingenieur bei der Embedded and Communications Group von Intel. E-Mail:aengus.gorey@intel.com.

(ID:285474)