Multicore und mobile, stromsparende Anwendungen ein Widerspruch? Hubert Hafner Product Marketing

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1 Multicore und mobile, stromsparende Anwendungen ein Widerspruch? Hubert Hafner Product Marketing Winterthur, September 2010

2 Agenda Über Kontron Anforderungen der mobilen Welt Aktuellen Atom -Techniken Warum Multicore? Kontrons Atom -Produkte im Benchmarkvergleich Grafik und Multicore? Absehbare Trends

3 Kontron We are Nearby You Kontron designs & manufactures ECT in Americas, EMEA and Asia EMEA Germany, France, Denmark Switzerland, UK, Russia, etc. Eching/Munich, Germany Global Corporate HQ ASIA PACIFIC China, India, Japan, Korea, Malaysia, Taiwan China NORTH AMERICA Columbia, SC Fremont, CA Montreal, Canada Pittsburgh, PA San Diego, CA India Bangalore, Mumbai New Delhi, Hyderabad San Diego, California ~ 2500 Mitarbeiter ~ 500 Mio. Umsatz Stand: 2009 Malaysia

4 Anforderungen Mobile, low-power Anwendungen

5 Anforderungen an mobile, stromsparende Lösungen Kleine Bauform (Small Form Factor) Batteriemanagement / Stromverbrauch Batteriegröße & -gewicht Wärmeabgabe SoC Multicore Atom -Plattform Usability Verspielte 3D GUI Multitouch Multimedia Outdoor-Bereich (-40 bis +85 C) Po opuläres mobiles Gerät: Apple iphone

6 Verschiedene Atom Plattformen Für -40 C bis 85 C Atom Z5xx US15W ~ 5 W USB Client MPEG Hardwarebeschleuniger 2-Chip-Architektur Altlastenfrei: VGA, ISA, PCI Abgeleitet vom Z5xx Atom Z520PT US15WPT x86 Achitektur stromsparend/lüfterlos Geringe bzw. Spezielle Rechenanforderung Windows als OS kostengünstig Next-Gen Atom Atom N GME Atom D/Nxxx ICH8 ~ 12 W Gute Grafik: OpenGL Übergangsfeatures von bisherigen Lösungen, z. B. Pentium M Dual-Core Etwas schnellere Grafik Weiterentwicklung vom N270 2-Chip-Architektur

7 Stromverbrauch und Schaltfequenz x2 x2 Quelle: Intel Das Gigahertz-Race ist Geschichte Multicore bedeutet hier: Rechenleistung bei weniger Stromverbrauch -7

8 Dual Core Atom Intel Atom D510 Intel Pineview microetxexpress -PV Dual Core Atom Technology

9 Eigenschaften des microetxexpress -PV microetxexpress -PV» 2-Chip-Architektur: CPU mit integriertem Memory/Graphics Controller + separate Southbridge (IO-Hub)» Single Channel Speicher bis zu 4 GB, 2 Steckplätze» 1. embedded Atom mit Dual Core» TDP: 8 W 18 W» UEFI BIOS» Verfügbar bis ca. 2017» Leicht verbesserte Grafik- und OpenGL-Leistung -9-

10 Performance Charts microetxexpress -DC microetxexpress -PV microetxexpress -SP/XL Beachte: OpenGL bildet nicht die Video Beschleunigung vom Atom Z5xx ab. Preis: microetxexpress -XL Z520PT ist für E2 Temperaturbereich. -10

11 Technologien Technologien Multicore, Hyperthreading Out-of-Order, Od Turbo-Mode Virtualisierung

12 Echtes Multicore oder nur Hyperthreading Multicore» 2 CPUs mit separaten Registersatz, Stackpointer, Programmcounter, ALU, FPU etc» Meist nur wenige Komponenten gemeinsam genutzt, etwa Cache» 2 Threads werden völlig unabhängig bearbeitet

13 Echtes Multicore oder nur Hyperthreading Hyperthreading» 2 logische CPUs» separaten Registersatz, Stackpointer, Programmcounter» Andere Execution Units wie ALU, FPU, nur einfach» Wartezeiten oder die Aufgabenart führen zu ungenutzten Execution Units» 2. CPU nutzt diese Freizeiten Ohne Hyperthreading: Mit Hyperthreading: Quelle: Intel

14 Out-of-Order-Execution und Turbo-Mode wichtige CPU-Eigenschaften Out-of-Order Execution (nicht bei Atom ) Ungenutzte Execution Units arbeiten spätere Befehle vorher ab Komplexe Steuerung Hoher Verbrauch von Die-Fläche und Strom Turbo-Mode Übertaktung einzelner Cores bei Multicore-CPUs Kurzzeitiges überschreiten der TDP möglich Wenig ausgelastete Cores gleichen Übertaktung aus Derzeit nicht für Atom -14

15 Anwendungsnutzen von Multicore Geschwindigkeitssteigerung durch bessere CPU-Auslastung Virtualisierung: Betriebssystem parallel ausführen Realtime-Anwendungen Beispiel: VxWORKS auf nanoetxepxress-sp (1.6 GHz Atom mit Hyperthreading)

16 Multicore and Graphics Multicore & Graphics GPU = CPU?

17 Multicore ist nicht wirklich neu Im Durchschnitt ist die Nvidia-GPU in Intels Tests rund 25-mal 2,5 schneller als Intels CPU Zitat aus golem 06/2010 Graphic-Processor-Units können als CPU genutzt werden:» ATI Stream SDK, Nvidias CUDA-SDK» Neu: OpenCL 1.1» Beispiel: Mac OS X 10.6 integriert OpenCL 1.1 im Kernel Berechnungen nahezu beliebig auf Recheneinheiten

18 Unterschied GPU und CPU» GPU arbeitet stark parallel: viele gleichartige Execution Units» Single Instruction Multiple Data» Gatter sind optimiert für typischen Rechenoperationen in der Grafikwelt» Anwendungsspezifische Gatter sind schneller und stromsparender» weniger flexibel Quelle: Wikimedia

19 Intel GPUs? Beispiel:» Atom Z530 mit US15W hat eine durchschnittliche OpenGL-Leistung» US15W spielt 1080i-HD-Videos» Spezieller Hardware Accelerator ist integriert» GPUs haben of mehrere Execution Units» Diese sind frei programmierbare Execution Units (jedoch über Treiber gesteuert)» Nur wann unterstützt tüt t Intel OpenCL?

20 Tendenzen Trends

21 Trends Intel» SoC: CPU und Northbridge wächst zusammen (GPU ist Bestandteil der Northbridge)» 8 Kerne und Virtualisierung, Turbomodes AMD» Fusion -Strategie: t i Grafikkern + CPU = Accelerated Processing Unit (APU)» 6 Kerne Fazit:» Integrieren Grafikgattern in die CPU, Richtung SoC» Beide gehen Richtung Multicore» Möglich, weil sich standardisierte/generische Schnittstellen etablieren

22 Conclusion Multicore + Low Power konsequente Schlussfolgerung

23 Thank you for your attention. Questions?

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