Intel Banias Mobile Processor Preview
Één van de belangrijkste onderwerpen op de tweede dag van de Fall 2002 editie van het Intel Developer Forum is Banias, Intels toekomstige processor voor notebooks en tablet PC's. De nieuwe Banias processor zal pas in de eerste helft van 2003 verkrijgbaar zijn in nieuwe laptops, maar vandaag al kon Intel de eerste prototypes tonen van laptops die gebruik maken van de nieuwe CPU. Anand Chandrasekher, general manager van Intel mobile platforms group, deed vanochtend in zijn opening keynote haarfijn uit de doeken wat er precies zo vernieuwend is aan de Banias processor.
Anand Chandrasekher tijdens de presentatie van de Banias mobile CPU
Uniek is dat de Banias processor geheel van de grond af aan opnieuw is ontworpen met mobiele toepassingen in het achterhoofd. Normaal gebruiken Intel (en andere processorfabrikanten) afgeleiden van hun desktop processor als notebook processor, eventueel aangevuld met een aantal extra features voor power management en andere zaken die belangrijk zijn voor mobiel gebruik. Bij Banias is dat dus niet het geval: de processor is geheel opnieuw ontworpen om ongekende prestaties te bieden voor laptops, maar daarbij sterk oplettend dat geen milliwatt stroom teveel wordt gebruikt. Uiteraard is Banias geheel compatible met Intels Pentium III en Pentium 4 processors en bij het ontwerp zijn uiteraard de sterke punten van beide architecturen overgenomen. Alle normale PC software zal in ieder geval meteen ook probleemloos functioneren op een Banias systeem. De SSE2 multimedia instructies zoals we die bij de Pentium 4 tegenkomen worden ook door Banias ondersteund en ook het moderne APIC interupt afhandeling systeem maakt onderdeel uit van de nieuwe processor.
Binnen de architectuur van de Banias zien we de mobiele visie achter de nieuwe processor op veel plaatsen terug. Allereerst heeft Intel er op een aantal manieren voor gezorgd dat de processor zijn taken efficiënter uitvoert voor mobiel gebruik. Een van de belangrijkste zaken is dat de Banias processor geoptimaliseerde speculatie en een flink verbeterde branch predictor aan boord heeft. Zoals wellicht bekend voert een processor om zo efficiënt mogelijk te werk te gaan opdrachten niet altijd uit in de exacte volgorde waarop hij ze aangeleverd krijgt. Om zo hoog mogelijk prestaties te bereiken wil een processor graag zo ver mogelijk vooruit werken. Hiervoor voorspelt de processor welk van de opdrachten binnen een programma binnen de nabije toekomst alvast uitgevoerd zullen worden. Hoe beter deze voorspelling (speculation) zijn werk doet, hoe efficiënter een programma zal draaien op een processor. Probleem bij het voorspellen is echter dat de keuze voor toekomstige opdrachten vaak afhankelijk zijn van de uitkomst van andere opdrachten die nog uitgevoerd moeten worden. Hiervoor voorspelt de processor alvast de uitkomst van bepaalde berekeningen (hiervoor wordt veel kansberekening toegepast) en gaat hij alvast verder met de meest voor de hand liggende vervolgopdrachten. Bedenk bijvoorbeeld dat je in een programma een vraag krijgt waarop de gebruiker 'Ja' of 'Nee' moet antwoorden. Beide antwoorden hebben een eigen serie vervolg instructies tot gevolg. Dit voorspellen welke richting een programma opgaat heet 'Branch Prediction'. Moderne processor nemen dankzij geavanceerde branch predictors al in meer dan 90% van de gevallen de juiste beslissing. Als een keer een verkeerde beslissing is genomen (een 'branch miss' dus) is dat nadelig voor de prestaties van een processor. Wat je haast zou vergeten is dat je dan ook kostbare energie hebt verspild! Vandaar dat het bij laptop processors zeer belangrijk is om een zo goed mogelijk Branch Predictor aan boord te hebben. De Brand Predictor van de Banias heeft meer dan 20% minder branch misses dan de Branch Predictor van bijvoorbeeld de Pentium 4 processor.
Andere zaken om de interne werking van Banias efficiënter te laten verlopen is een hardware matige stack manager en een systeem genoemd 'micro-op fusing'. De stack van een processor is een geheugenplaats waar een processor volgens het LIFO (last in, first out) principe data kan onthouden, bijvoorbeeld geheugenadres van programmaregels. Om de stackpointer bijvoorbeeld de verhogen of te lagen moet er normaal gesproken een wiskundige berekening plaatsvinden binnen een van de rekeneenheden van de processor. Bij de Banias heeft Intel echter nog een extra eenheid gemaakt die puur bewerkingen op de stack uitvoert, zodat de eigenlijke rekeneenheden van de processor helemaal gespaard blijven voor andere werkzaamheden. Dan nog het 'micro-op fusing': zoals bekend worden bij moderne x86 processor de complexe en omslachtige x86-instructies omgezet naar meerdere, kleine micro-instructies (micro-ops) die de processor eenvoudig kan uitvoeren. Dankzij micro-op fusing worden bij elkaar horende micro-ops gebundeld en gezamenlijk door de pipeline van de processor gestuurd. Hierdoor kunnen veel opdrachten een stuk efficiënter uitgevoerd worden.
Ook de frontside bus van Banias is geheel geoptimaliseerd voor gebruik in laptops. Hoewel de snelheid van FSB vergelijkbaar is met die van moderne desktop CPU's (waarbij Intel denkelijk refereert aan de Pentium 4), is het stroomverbruik vele malen lager als gevolg van zeer lage voltages en een systeem dat (delen van) de FSB uitschakelt als die niet nodig is. Vanzelfsprekend vinden we ook het Intel SpeedStep systeem bij Banias terug en wil in een verbeterde vorm. Speedstep zorgt ervoor dat de kloksnelheid (en dus het stroomverbruik) van de processor automatisch wordt aangepast aan de benodigde performance. Was dat bij de Pentium 4 Mobile in vier verschillende stappen, bij de Banias zijn dat er heel wat meer (al wil Intel nog niet zeggen hoeveel).
HyperThreading hoeven we bij Banias in eerste instantie nog niet te verwachten, al zei één van de Intel medewerkers dat men uiteraard al bezig was met volgende generatie Banias processors en dat we zelf mochten speculeren welke extra specificaties die met zich mee zouden brengen.
De Banias processor zal volgens Intel 77 miljoen transistoren beslaan. Volgens de getoonde afbeelding is 2/5 daarvan in gebruik voor cache-geheugen, zodat Banias naar schatting 512 kb L2 cache aan boord heeft. (De Northwood Pentium 4 heeft immers 256 kb meer cache dan de Willamette en heeft daar ongeveer 15 miljoen extra transistors voor nodig). Intel zelf wil nog geen uitspraken doen over cache-grootte, het aantal rekeneenheden binnen de CPU of de kloksnelheden waarop Banias geïntroduceerd zal worden. Dat laatste konden we wel al ontdekken toen we 'stiekem' even de Windows hardware eigenschappen opvroegen van een Banias prototype dat Intel toonde. De Banias processor binnen deze laptop deed zijn werk op 1300 MHz.
Wél gaf Intel al keiharde cijfers met betrekking tot het stroomverbruik van Banias. Zoals gezegd maakt Banias gebruik van een verbeterde versie van Intels SpeedStep systeem, zodat de processor wanneer minder rekenkracht vereist is, de kloksnelheid automatisch terugschroeft en eventueel functionele eenheden binnen de processor uitschakelt. In idle modus verbruikt de Banias processor minder dan 1 Watt, terwijl de processor als hij volledig gebruikt wordt nog steeds minder dan 7 Watt gebruikt. Zeer indrukwekkende cijfers! Intel toonde dit stroomverbruik door een demo waar een Banias notebook eerst niks deed, daarna een DivX film encodeerde en daarna weer niks deed, de grafiek van het stroomverbruik, schommelend tussen 1 Watt en 7 Watt is te zien in onderstaande afbeelding:
Binnen een laptop zal Banias vergezeld worden van de Intel ODEM chipset, eveneens geheel toegespitst op mobiel gebruik en dus zeer laag stroomverbruik. ODEM heeft ondersteuning voor DDR266 geheugen en AGP 4X graphics. Als south bridge wordt gebruik gemaakt van de ICH4-M, de mobile variant de beroemde ICH4 south bridge. Interessant is dat Banias notebooks standaard voorzien zullen worden van zowel Bluetooth als IEEE 802.11a én IEEE 802.11b draadloos netwerk. Hierdoor krijgt de laptop gebruiker dus écht alle vrijheid. Om de pers te tonen hoe handig een laptop met wireless LAN is, heeft Intel op de IDF ook iedere redacteur een IEEE 802.11a cardbus kaart te leen gegeven, zodat overal op het IDF terrein een verbinding met het internet mogelijk is. Het is voor mij en andere dus weer even wennen als we volgende week weer terug moeten naar een ouderwets bedraad netwerk. De codenaam voor de dual-channel IEEE 802.11 chip binnen het Banias platform is Calexico.
Uiteraard komt er ook een Banias chipset met geïntegreerde 3D graphics. Deze chipset staat nu nog bekend onder de codenaam Montara-GM. Intel heeft zichzelf en haar partners een aantal streefgetallen opgelegd betreffende laptops gebaseerd op het Banias platform. Zo is de verwachte werktijd bij gebruik van een standaard laptop-accu tussen de 4 en 6 uur. Het streven is echter naar een laptop met minstens 8 uur werktijd. Typische Banias laptops zullen net iets dikker dan één inch worden.
In de eerste helft van 2003 kunnen we zoals gezegd de eerste notebooks op basis van het Banias platform gaan verwachten. Op de beursvloer toonde Intel al enkele prototypes van onder andere NEC, Samsung en Acer. Over het algemeen waren deze notebooks én erg snel, maar vooral ook érg dun.
De échte details van de Banias processor heeft Intel nog niet vrijgegeven en over de prestaties is het nu ook nog voornamelijk gissen. Alles klinkt tot nu toe in ieder geval al veel belovend: een laptop die tot 8 uur meegaat en alle soorten van wireless LAN aan boord heeft is zeker iets waar je veel mensen een groot plezier mee kunt doen. Het is nog een hele tijd wachten, maar zodra het Banias platform in de eerste helft van 2003 beschikbaar komt, zullen we uiteraard uitgebreid aandacht aan besteden.
