Silvermont¶

Silvermont — это микроархитектура процессоров, разработанная компанией Intel и представленная в 2013 году. Она относится к семейству энергоэффективных архитектур, предназначенных для использования в мобильных устройствах, планшетах, нетбуках, встраиваемых системах и серверах начального уровня. Silvermont стала первой микроархитектурой Intel, построенной на 22-нм технологическом процессе с использованием трёхзатворных транзисторов Tri-Gate, и заменила устаревшую архитектуру Saltwell, применявшуюся в процессорах Atom предыдущего поколения.

¶История

Разработка Silvermont началась вскоре после выхода архитектуры Saltwell, которая использовалась в процессорах Atom серий S, N и Z. Основной задачей было повышение производительности при сохранении низкого энергопотребления, что было критически важно для рынка мобильных устройств, где доминировали ARM-процессоры. Intel стремилась конкурировать с архитектурами ARM Cortex-A7 и Cortex-A15, а также с собственными решениями на базе x86 от AMD.

Официальный анонс Silvermont состоялся 6 мая 2013 года на мероприятии Intel Developer Forum. Первые процессоры на этой архитектуре, относящиеся к семейству Bay Trail, поступили в продажу в третьем квартале 2013 года. Впоследствии Silvermont легла в основу нескольких линеек процессоров, включая Bay Trail (для планшетов и ноутбуков), Avoton (для серверов и микросерверов) и Rangeley (для сетевого оборудования и встраиваемых систем).

¶Архитектура

Silvermont представляет собой полностью переработанную микроархитектуру, не являющуюся эволюционным развитием Saltwell. Ключевые изменения коснулись организации ядра, кэш-памяти и подсистемы памяти.

¶Ядро

В основе Silvermont лежит суперскалярное ядро с внеочередным исполнением инструкций (out-of-order execution). В отличие от Saltwell, которое использовало простое упорядоченное исполнение, Silvermont способна переупорядочивать инструкции для повышения загрузки исполнительных устройств. Это позволило значительно увеличить инструкций за такт (IPC) — по оценкам Intel, на 50–60% по сравнению с Saltwell.

Ядро включает:

• Декодер инструкций: способен декодировать до двух инструкций x86 за такт.
• Исполнительные блоки: два целочисленных ALU, один блок для операций с плавающей запятой (FPU) и один блок для SIMD-инструкций (SSE, AVX).
• Блок предсказания переходов: улучшенный по сравнению с предшественником, что снижает количество ошибок при ветвлении кода.

¶Кэш-память

Иерархия кэша была переработана для снижения задержек:

• L1-кэш: раздельный для данных и инструкций, объёмом по 32 КБ каждый.
• L2-кэш: общий для всех ядер в кластере, объёмом от 1 до 2 МБ (в зависимости от модели). В двухъядерных и четырёхъядерных конфигурациях L2-кэш является общим для всех ядер, что улучшает взаимодействие между ними.

¶Подсистема памяти

Silvermont поддерживает двухканальную память DDR3L (с низким напряжением) и LPDDR3 (для мобильных устройств). Контроллер памяти интегрирован в кристалл, что снижает задержки доступа. В серверных вариантах (Avoton) поддерживается ECC-память.

¶Энергопотребление

Одной из главных целей Silvermont было снижение энергопотребления. Архитектура использует технологию Intel Dynamic Power Management, которая позволяет динамически отключать неиспользуемые блоки ядра и переводить ядра в спящие состояния. В сочетании с 22-нм техпроцессом это обеспечило типичное тепловыделение (TDP) от 2 до 4 Вт для мобильных моделей и до 6 Вт для серверных.

¶Классификация и модели

Процессоры на архитектуре Silvermont выпускались в нескольких семействах, ориентированных на разные сегменты рынка.

¶Bay Trail (мобильные устройства и ноутбуки)

Семейство Bay Trail включало несколько подсерий:

• Bay Trail-T: для планшетов и трансформеров (например, Atom Z3740, Z3770). TDP от 2 до 4 Вт.
• Bay Trail-M: для бюджетных ноутбуков и нетбуков (например, Atom N2930, N3540). TDP около 7,5 Вт.
• Bay Trail-D: для настольных ПК и мини-ПК (например, Atom J1900, J2900). TDP до 10 Вт.

¶Avoton (серверы и микросерверы)

Семейство Avoton (C2000 series) было предназначено для серверов начального уровня, систем хранения данных и сетевого оборудования. Оно поддерживало до 8 ядер, ECC-память и технологии виртуализации (VT-x, VT-d). Примеры: Atom C2550, C2750.

¶Rangeley (сетевое оборудование)

Семейство Rangeley (C2000 series) было оптимизировано для маршрутизаторов, коммутаторов и других сетевых устройств. Оно включало встроенные сетевые ускорители и поддержку до 16 ядер. Примеры: Atom C2350, C2558.

¶Производительность

По заявлениям Intel, Silvermont обеспечивала до 50% прироста производительности по сравнению с Saltwell при одинаковом энергопотреблении. В реальных тестах (например, Geekbench 3) процессоры Bay Trail-T (Z3770) показывали результаты, сопоставимые с ARM-процессорами Qualcomm Snapdragon 800 и Samsung Exynos 5420, что было значительным достижением для x86-архитектуры в мобильном сегменте.

Однако в задачах с высокой нагрузкой на графику Silvermont уступала современным ARM-решениям, так как встроенное графическое ядро Intel HD Graphics (Gen7) было менее производительным, чем GPU в Snapdragon или Apple A7.

¶Применение

Процессоры Silvermont нашли применение в широком спектре устройств:

• Планшеты: Microsoft Surface 2 (неофициально), Dell Venue 8 Pro, Asus Transformer Book T100.
• Ноутбуки: бюджетные модели Acer, Lenovo, HP.
• Мини-ПК: Intel NUC (модели на базе Bay Trail), Zotac ZBOX.
• Серверы: системы для облачных вычислений и хранения данных, например, HP ProLiant MicroServer Gen8.
• Сетевое оборудование: маршрутизаторы Cisco, Juniper, а также устройства для интернета вещей (IoT).

¶Критика

Несмотря на улучшения, Silvermont подвергалась критике за недостаточную производительность в многопоточных задачах по сравнению с конкурентами от ARM, особенно в условиях ограниченного энергопотребления. Также отмечалось, что встроенная графика не поддерживала DirectX 11.1 на аппаратном уровне, что ограничивало игровые возможности. Кроме того, некоторые модели Bay Trail-T страдали от проблем с драйверами и стабильностью работы.

¶Наследие

Silvermont стала важным этапом в развитии энергоэффективных процессоров Intel. Она заложила основу для последующих архитектур — Airmont (2014, 14 нм) и Goldmont (2016, 14 нм), которые продолжили линию повышения производительности и энергоэффективности. В серверном сегменте Silvermont позволила Intel укрепить позиции в области микросерверов, хотя впоследствии компания сосредоточилась на более мощных архитектурах для этого рынка.

¶Источники

• Intel Corporation. «Intel Atom Processor Silvermont Microarchitecture». Intel Developer Forum, 2013.
• «Intel’s Silvermont Architecture: A New Era for Atom». AnandTech, 2013.
• «Intel Atom C2000 Series Product Brief». Intel, 2013.
• «Bay Trail: Intel’s Silvermont Architecture for Mobile». Tom’s Hardware, 2013.