В конце прошлого года корпорация Intel представила первый из процессоров пятого поколения (Broadwell), выпустив три модели семейства Intel® Core™ M. Эта статья, предназначенная для разработчиков, описывает данный 64-разрядный многоядерный процессор с архитектурой «система на кристалле» и описывает реализованные в нем технологии Intel®, включая Intel® HD Graphics 5300.
Семейство процессоров Intel® Core™ M отличается более высокой производительностью при более компактных размерах, сниженных требованиях к электропитанию и охлаждению (что отлично подходит для тонких устройств без вентиляторов), а также более длительной работой от аккумуляторов. Процессоры поддерживают следующие технологии:

• Intel HD5300 Graphics и Intel® Wireless Display 5.0;
• Intel Wireless-AC 7265 и поддержка беспроводной стыковки (в 2015 г.) с помощью WiGig;
• технология Intel® Smart Sound;
• технология Intel® Platform Protection и другие средства безопасности.

Основные характеристики процессоров Intel Core M

Уменьшение размера + повышение производительности = снижение требований к электропитанию и охлаждению

Intel Core M — первые процессоры, которые будут изготавливаться на основе 14-нм технологии. Размер кремниевого кристалла удалось сократить более чем на 30%, хотя количество транзисторов увеличилось более чем на 300 миллионов. Процессоры Intel Core M отличаются сниженной потребляемой мощностью и выделяют меньше тепла. У трех моделей этого семейства, выпуск которых начался в IV квартале 2014 года, тепловая мощность составляет всего 4,5 Вт. Это означает, что для охлаждения этих процессоров не нужен вентилятор. Эти процессоры позволят добиться высокой производительности в самых тонких устройствах (толщиной менее 9 мм), включая планшеты и трансформеры.


Рисунок 1. Сравнение процессоров Intel Core M с пониженным потреблением электроэнергии

На графике слева на рис. 1 показано снижение тепловой мощности с 18 Вт в 2010 году до 4,5 Вт в процессоре Intel Core M. Это четырехкратное снижение за 4 года и снижение на 60 % по сравнению с 2013 годом. Справа на рис. 1 показано сравнение размеров процессора Intel® Core™ 4-го поколения с новым процессором Intel Core M. За счет уменьшения площади процессора примерно на 50 % удалось уменьшить место, занимаемое процессором на плате, примерно на 25 %.

Процессоры Intel Core M по своим габаритным размерам меньше процессоров Intel Core 4-го поколения. При этом двумя ядрам Intel Core M предоставляется кэш объемом 4 МБ. За счет технологии гипертрединга Intel® поддерживается одновременное выполнение четырех потоков. Благодаря технологии Intel® Turbo Boost 2.0 частота ядер может повышаться с 0,8 ГГц до 2 ГГц,
а у процессоров Intel Core M 5Y70 — с 1,1 ГГц до 2,6 ГГц.

Код процессора	Частота ядра (ГГц)	Максимальная частота (ГГц)
5Y70	1,1	2,6
5Y10	0,8	2,0
5Y10A	0,8	2,0
Функциональных ядер:.2 Тепловая мощность: 4,5 Вт Встроенных графических ядер: 2 Кэш: 4 МБ

Рисунок 2. Модели процессоров Intel Core M 2014 года

В едином кристалле с 1,3 млрд транзисторов реализованы ЦП, ГП, контроллер памяти, звуковой контроллер и сетевые интерфейсы, поэтому не следует ожидать снижения производительности. Более того, сравнение с процессором предыдущего поколения Intel® Core™ i5-4320Y показало значительный прирост производительности.


Рисунок 3: Рост производительности процессора Intel Core M 5y70 по сравнению с Intel Core i5-4302Y

Технология электропитания

Повсюду в этом документе упоминаются многочисленные технологии Intel, предназначенные для снижения электропитания.

• Технология Intel® Turbo Boost 2.0 включает модуль отслеживания электропитания, вычисляющий мощность ядер ЦП и ГП, а также модуль управления электропитанием, направляющий электроэнергию туда, где она нужна.
• Расширенная технология Intel SpeedStep® с поддержкой C-состояний C0, 1, 1E, 3 и 6—10 обеспечивает наименьшее потребление электропитания в состоянии бездействия. Если требуется увеличить вычислительную мощность, процессор повышает напряжение для быстрого переключения. При включенном гипертрединге это переключение происходит на уровне потоков.
• Обработка прерываний оптимизирована с точки зрения электропитания за счет применения X2 APIC и PAIR (маршрутизация прерываний с учетом электропитания): состояние ядер проверяется, чтобы избежать пробуждения ядер, находящихся в состоянии глубокого сна.

Рисунок 4: Сравнение использования/экономии электропитания

В прочих компонентах также улучшены возможности управления электропитанием, об этом см. в соответствующих разделах ниже.

Прочие компоненты

На одном кристалле Intel Core M расположен также узел контроллера платформы PCH с интеллектуальным управлением электропитанием, поддерживающий PCIe NAND, PCIe 2.0 (12 каналов x1,x2 или x4) и два дополнительных порта USB 2.0. Интегрированный контроллер памяти поддерживает технологии Intel® Fast Memory Access и Intel® Flex-Memory Access. Экономия электроэнергии обеспечивается с помощью таких решений, как условное самообновление, динамическое понижение напряжения и отключение неиспользуемой системной памяти посредством четырех отключаемых модулей. Поддерживается оперативная память DDR3L или LPDDR3 частотой 1600 МГц или 1333 МГц, разделенная на 2 канала.

Intel® HD Graphics 5300

Новый компонент семейства Intel HD Graphics, графический процессор Intel HD Graphics 5300, работает с начальной базовой частотой 100 МГц, которая динамически повышается до 800 МГц (850 МГц в модели 5Y70). Отметим поддержку технологий Intel® Quick Sync Video (кодирование и пост-обработка мультимедиа и приложений с интенсивной нагрузкой на графическую подсистему), Intel® In Tru™ 3D, Intel® Clear Video HD, а также Intel® Flexible Display Interface (Intel® FDI). ГП Intel HD Graphics 5300 поддерживает подключение трех экранов (интерфейсы eDP/DP/HDMI). В HD Graphics 5300 используется процессор GT2 этого семейства (189 млн транзисторов), в нем содержится 24 шейдерных модуля, 4 модуля наложения текстур и 1 модуль вывода отрисованного изображения. Поддерживаются DirectX* 11.1 и более поздних версий, OpenGL* 4.2, OpenCLTM 2.0, Shader Model 5.0. Графический процессор способен выдавать изображение с разрешением вплоть до UltraHD (3840 x 2160) по интерфейсу HDMI при 24 Гц.

Тестирование показало, что преобразование видео высокой четкости с помощью Cyberlink* MediaEsspresso* выполнялось на 80 % быстрее, чем на процессоре Core i5 предыдущего поколения, а скорость в играх (3DMark* IceStorm Unlimited v 1.2.) увеличилась на 40 %. При этом система с процессором Intel Core M проработала от аккумулятора на 1,7 ч дольше (при локальном воспроизведении видео и аккумуляторе 35 Вт-ч).


Рисунок 5. Intel® HD Graphics 5300

(Все тесты проведены на эталонных платформах Intel с 4 ГБ двухканальной памяти LPDDR3-1600 (2 модуля по 2 ГБ) с твердотельным накопителем Intel объемом 160 ГБ с операционной системой Windows 8.1. В системе с процессором Core M использовался BIOS версии 80.1, в системе с процессором Core i5-4302Y (предыдущего поколения) — BIOS версии WTM137. В обеих системах использовался драйвер Intel® HD Graphics версии 15.36.3650, а тепловая мощность составляла 4,5 Вт. Другие параметры: системная политика управления электропитанием: сбалансированная, адаптер беспроводной сети: включен, емкостью аккумулятора: 35 Вт-ч).

Дополнительное время работы от аккумулятора обеспечивается следующими возможностями Intel HD Graphics 5300.

• Технология Intel® Display Power Savings (Intel DPST) 6.0, снижающая уровень подсветки при одновременном увеличении контрастности и яркости.
• Технология Intel® Automatic Display Brightness, использующая датчик на передней панели устройства для регулировки яркости экрана в соответствии с уровнем освещения.
• Технология Intel® SDRRS (Seamless Display Refresh Rate), снижающая частоту обновления экрана при низком уровне заряда аккумулятора.
• Технология Intel® Rapid Memory Power Management (Intel® RMPM), обеспечивающая автоматическое обновление памяти из состояний с пониженным потреблением электроэнергии
• С-состояние модуля отрисовки графики (RC6), снижающее напряжение шины питания при отсутствии нагрузки.
• Технология Intel® Smart 2D Display (Intel® S2DDT), уменьшающая количество операций чтения из памяти для обновления отображения работает только в одноконвейерном режиме, непригодна для использования с трехмерными приложениями).
• Технология Intel® Graphics Dynamic Frequency, динамически увеличивающая частоту и напряжение ГП при необходимости.

Беспроводной адаптер Intel® Wireless-AC7265 2-го поколения

В семействе процессоров Intel Core M также реализованы более скоростные адаптеры WLAN (производительность повышена на 15—100 %) при сниженных на 70 % габаритах за счет использования типоразмера M.2 1216. По сравнению с двухдиапазонным адаптером Intel® Wireless-A7260, у AC7265 значительно повышена надежность каналов, расширено покрытие, поддерживается больше одновременно подключенных устройств и есть возможность потоковой передачи видео с разрешением 1080p. При этом новый беспроводной адаптер расходует на 50 % меньше электроэнергии в состоянии бездействия (4 мВт) и на 30 % при работе (8 мВт при просмотре веб-страниц).


Intel® Wireless-AC7265

Примечание. Корпорация Intel планирует внедрить возможность беспроводной стыковки с помощью WiGig в семейство Intel Core M в 2015 году.

Intel® Wireless Display 5

Новое поколение технологии Intel® Wireless Display (Intel® WiDi) поддерживает разрешение 1920 x 1080p при 60 кадрах в секунду, ускоренное подключение (не более 6 секунд) и сниженные задержки в играх (не более 65 мс).
Поддерживаемые технологии

• HDCP 2.2
• Адаптивное масштабирование и кадровая скорость
• UoIP: многоточечный сенсорный экран и управление жестами
• Встроенный диспетчер Intel® Update Manager для удобного обновления драйверов
• Поддержка всех полноэкранных игровых форматов DX9/DX11 с определением игрового режима
• В комплект входит программное обеспечение Intel WiDi Remote для управления несколькими окнами при одновременном выводе изображения на два экрана
• Дополнительные функции Intel Pro WiDi, предназначенные для использования в конференц-залах
  
  • DCM (режим раздельных каналов)
  • Экран конфиденциальности
  • Изоляция WPAN
  • Управляемость

См. также Создание Intel WiDi приложений для ультрабуков.

Технология Intel® Smart Sound

В узел контроллера платформы РСН интегрирован новый, более мощный цифровой сигнальный процессор I2S. Технология Intel Smart Sound (Intel® SST) снижает потребление электроэнергии за счет разгрузки ЦП системы: сигнальный процессор берет на себя задачи по обработке звука и поддерживает декодирование MP3/AAC, пост-обработку Waves* и DTS*, а также пробуждение по голосовой команде. Для Intel SST необходимо использовать кодек I2S.
?

Безопасность, включая технологию Intel® Platform Protection

Системы с процессорами Intel Core M оснащаются расширенными возможностями безопасности, включая следующие.

• Технология виртуализации Intel® (Intel® VT-d и Intel® VT-x с EPT ) — оптимизация использования памяти виртуальными машинами, поддержка гарантий качества обслуживания
• Инструкции Intel® AES-NI (Intel® Advanced Encryption Standards — New Instructions) — 6 инструкций Intel® SSE для высокопроизводительного шифрования
• Intel® Secure Key — динамический генератор случайных чисел
• PCLMULQDQ (половинное умножение) — часто используется в шифровании
• Защита ОС
• Отключение бита выполнения (ND)
• SMEP (защита выполнения в режиме супервизора) и SMAP (защита доступа в режиме супервизора)
• Защита устройств Intel® с Boot Guard
• Intel® Active Management Technology v10

Процессоры Intel Core M 5Y70 также поддерживают технологии Intel vPro™, Intel® Trusted Execution (Intel® TXT) и Windows* Instant Go* (ранее Connected Standby).

Рекомендации для разработчиков

Рассмотрите возможность применения следующих компонентов и вызовов при разработке приложений для процессоров семейства Intel Core M.

• При использовании технологии Intel SpeedStep используйте инструкцию MWAIT и подчиненные состояния для большинства переключений между режимами электропитания, но для состояний C1/C1E используйте инструкцию HLT. Дополнительные сведения о C-состояниях ядер см. Семейство процессоров Intel Core M, справочник, том 1.
• Расширения Intel® Transactional Sychronization Extensions — New Instructions (Intel® TSX-NI) предоставляют возможность точной настройки блокировок, программируя только грубые блокировки. См. справочник по программированию расширений набора инструкций архитектуры Intel®.
• Новая инструкция в наборе Intel® AVX2, синтезированное умножение и сложение значений с плавающей запятой (FMA), полезна при распознавании лиц и в других задачах с интенсивной вычислительной нагрузкой.
• Применяйте оптимизацию приложений сенсорного управления. См. статьи Руководство по сенсорному управлению для разработчиков: ультрабуки и планшеты, Разработка с использованием API классического интерфейса и Обработка сенсорного ввода в приложениях для Windows* 8.
• Оптимизация приложений для датчиков, включая GPS, компас, гироскоп, акселерометр и датчик освещения. Применяйте технологию Intel® RealSense™ и интерфейсы API датчиков для Windows 8.1 (см. Руководство по разработке для датчиков на ультрабуках и планшетах под управлением Windows* 8 и Обнаружение датчиков ультрабуков в Windows* 8).

Прочая документация Intel и полезные инструменты

• Intel® RealSense™ 2014 SDK
• Руководство для разработчиков по Intel® Graphics
• Intel® Media SDK
• Intel® Graphics Performance Analyzers (Intel® GPA)
• Intel® Advanced Vector Extensions (Intel® AVX)
• Руководства разработчиков программного обеспечения по архитектурам Intel® 64 и IA-32
• Список средств для разработки программного обеспечения
• Дополнительные сведения о процессорах Intel Core M