Intel Centrino Atom Prozessortechnologie und die Atom CPUs
Die Intel Centrino Atom Prozessortechnologie wurde speziell für den Einsatz in Mobilen Internet Devices (MIDs) entwickelt. Diese Einsatzgebiete benötigen eine besonders kleine, energie-sparende und günstige Technologie, die trotzdem ausreichend Leistung für den Einsatz im World-Wide-Web (3W) zur Verfügung stellt.
Die Intel Atom Familie umfasst spezielle Prozessoren für sogenannte Netbooks, Nettops und MIDs (Mobile Internetgeräte). Dabei kategorisiert Intel diese anhand der erforderlichen Leistung:
Netbooks und Nettops bieten im Vergleich zu MIDs weniger Leistung und werden entweder mit einen Silverthorne oder einen Diamondville Prozessor ausgestattet.
MIDs basieren auf der Intel Atom Centrino Prozessor Technologie (Menlow Plattform), die neben einem Silverthorne Prozessor auch das Intel US15W Chipset (Codename: Poulsbo) beinhaltet.
Intel Atom Centrino Prozessortechnologie
Als Intels erste Plattform für Mobile Internet Devices (MIDs) und Ultra-Mobile-PCs (UMPC) vereint die Intel Centrino Prozessortechnologie (Codename: Menlow) den Intel Atom Prozessor mit dem Intel System Controller Hub, einem energie-sparenden Chipsatz mit integrierter Grafik. Für Details über den Intel Atom Prozessor und den Intel System Controlle Hub sei an dieser Stelle auf die entsprechenden Abschnitte weiter unten verwiesen.
MIDs, also kleine und leichte Geräte für Internetanwendungen, die das Intel Centrino Atom Logo tragen, verfügen außerdem über drahtlose Funkverbindungen wie WiFi, WiMax, UMTS oder Kombinationen aus diesen und sind auf Stromverbrauch optimiert.
Intel Atom Prozessor
Atom Prozessor ist Intels Markenname für eine Familie besonders energie-sparender Prozessoren, die speziell für Netbooks, Nettops und Internetgeräte entwickelt wurde. Die Intel Atom Prozessoren basieren auf einer vollkommen neu-entwickelten Mikroarchitektur (in-order Ausführung z.B.), die besonders im Hinblick auf Größe und Energieeffizienz entworfen wurde und außerdem kompatibel mit dem Befehlssatz der Intel Core 2 Duo CPU ist.
Für Netbooks und Nettops stehen auch Diamondville Prozessoren zur Verfügung. Zur Zeit sind das der Intel Atom N270 Prozessor, der speziell für Netbooks entworfen wurde und die Intel Atom 330 bzw Intel Atom 230 CPU für Nettops (Desktops). Während alle erwähnten Prozessoren mit 1.60 GHz getaktet werden und einen 533 MHz Frontsidebus besitzen, ist der Energieverbrauch der Nettop Prozessoren deutlich höher.
MIDs und einige Netbooks mit größerem Bildschirm werden mit Silverthorne Prozessoren und einem eigenem Chipset, dem Intel US15W Chipset, Codename "Poulsbo" ausgestattet.
- Größe: 50 EUR-Cent, Silverthorne (Atom CPU), Penryn (Core 2 Duo CPU), Pentium mit MMX Technologie
Bei den Silverthorne Prozessoren finden auf einer Chipfläche von nur 25 Quadratmillimeter 47 Millionen Transistoren Platz. Die 'Dies', so nennt man die winzigen Siliziumplättchen, werden im 45 nm Prozess auf Basis der HKMG1-Halbleitertechnik gefertigt. Dabei steht HKMG für "High-k/metal gate" und bedeutet, dass bei den Transistor-Gates die Elektrode aus Metall und die Isolatorschicht aus einem Material (neue Hafniumverbindung) mit hoher Dielektrizitätskonstante k besteht.
Atom N270 CPU für Netbooks
- N270 CPU
Die Intel Atom N270 CPU ist ein Einkern-Prozessor, der für den Intel 945GSE Express Chipsatz validiert wurde. Dieses besteht aus dem 82945GSE Graphics Memory Controller Hub und dem Intel® I/O Controller Hub 7-M. Die integrierte 32bit 3D Grafikengine basiert auf dem Intel Graphics Media Accelerator 950 Grafikchip mit SDVO, LVDS, CRT und TV-Out display ports. Neben I/O Schnittstellen und Schnittstellen mit hoher Bandbreite, wie PCI Express, PCI, Serial ATA und USB 2.0 bietet es auch einen einzelnen Slot für 400/533 MHz DDR2 Hauptspeicher (SODIMM oder memory down) und das Intel High Definition Audio Interface.
Schlüsseleigenschaften des N270 für NetBooks
Intel Atom processor N270 ist ein 32-Bit Einkernprozessor mit 1.6 GHz Taktfrequenz und einem 533 MHz AGTL+ Frontsidebus (FSB). Seine Verlustleistung (TDP: Thermal Design Power) beträgt 2.5 Watt.
Mikroarchitektur Features
- Einkernprozessor
- Primärer 32-kB Instruction-Cache und 24-kB Write-Back-Data-Cache
- 533-MHz source-synchronous Frontsidebus (FSB)
- Unterstützung für 2 Threads
- 512-kB, 8-way L2-Cache
- IA 32-bit Architektur
- Micro-FCBGA8 Packaging-Technologie
- Hyperthreading Technologie, wenn vom Betriebssystem unterstützt.
- Streaming SIMD Extensions (SSE) 2 und SSE3 und Supplemental Streaming SIMD Extension 3 (SSSE3)
- Thermal-Management Unterstützung mittels Intel Thermal Monitor 1 (TM1) und Intel Thermal Monitor 2 (TM 2)
- FSB Lane Reversal für flexibles Routing
- Execute Disable Bit: Diese Funktion verhindert, wenn sie vom Betriebssystem unterstützt wird, Angriffe bösartigen Codes, die Bufferüberläufe ausnutzen, um das System zu infizieren.
- Verbesserter Data Prefetcher und Register-Access-Manager prognostiziert die wahrscheinlich vom Prozessor benötigten Daten und speichert diese im L2-Cache, sodass der Processor weniger lange auf die Daten warten muss, wodurch die Leistung verbessert wird.
- Erweiterter Smart-Cache: Die Verbesserung der Cache und der Busarchitektur sollen den Datenaustausch effizienter machen und verbessern so Leistung und Strombedarf.
Stromsparfunktionen
- Geringe Verlustleistung
- Erweiterte SpeedStep Technologie zur Verringerung der durchschnittlichen Leistungsaufnahme durch mehrstufige Anpassung der Betriebsspannung und Takfrequenzen an die aktuelle Auslastung.
- Erweiterte Niedrig-Energie-Schlafzustände (C1E, C2E, C4E): Cache Daten werden während inaktiver Phasen in den Systemspeicher übertragen und die CPU Spannung verringert.
- Dynamische L2 Cache Sizing
- Energie-optimierter Frontsidebus
Detaillierte Beschreibungen der Prozessorfeatures sind in diesem Dokument auf Intel's Webseite verfügbar.
Silverthorne CPUs für MIDs
Auch die Silverthorne CPUs sind 32-Bit Einkern-Prozessoren, die im 45nm Prozess auf Basis der HKMG1-Halbleitertechnik gefertigt wurden. Sie wurden für die Intel System Controller Hub UL11L (Z500), US15L (Z530, Z500) oder US15W (alle Z5xx CPUs) Chipsets validiert. Die spezifizierte Leistungsaufnahme dieser Prozessoren reicht von 0.65 Watt bis 2.5 Watt Thermal Design Power (TDP), die Taktraten zwischen 800 MHz und 1.86 GHz. Alle zur Zeit zur Verfügung stehenden Silverthorne Prozessoren (Z500, Z510, Z520, Z530, Z540) arbeiten mit 512K Level 2 Cache.
Schlüsseleigenschaften der Silverthorne CPUs für MIDs
Mikroarchitektur Features
- Einkern-Prozessor
- 32-kB primärer Instruction-Cache und 24-kB Write-Back-Data-Cache
- 100-MHz (Z500) oder 133-MHz Source-Synchronous Frontsidebus (FSB)
- Hyperthreading Technologie (2-Threads), wenn vom Betriebssystem unterstützt.
- 512-kB, 8-way L2 Cache
- IA 32-bit Architektur
- Teilweise: Intel Virtualization Technologie (VT)
- Streaming SIMD Extensions (SSE) 2 und SSE3 und Supplemental Streaming SIMD Extensions 3 (SSSE3)
- Unterstützt neue CMOS FSB Signale für geringeren Stromverbrauch
- Micro-FCBGA8 Packaging Technologien
- Execute Disable Bit: Diese Funktion verhindert, wenn sie vom Betriebssystem unterstützt wird, Angriffe bösartigen Codes, die Bufferüberläufe ausnutzen, um das System zu infizieren.
- Verbesserter Data Prefetcher und Register-Access-Manager prognostiziert die wahrscheinlich vom Prozessor benötigten Daten und speichert diese im L2-Cache, sodass der Processor weniger lange auf die Daten warten muss, wodurch die Leistung verbessert wird.
- Erweiterter Smart-Cache: Die Verbesserung der Cache und der Busarchitektur sollen den Datenaustausch effizienter machen und verbessern so Leistung und Strombedarf.
Stromsparfunktionen
- Geringe Verlustleistung
- Thermal-Management Unterstützung mittels TM1 und TM2
- FSB Lane Reversal für flexibles Routing
- Intel Deep Power-Down Technologie (C6)
- Erweiterte SpeedStep Technologie zur Verringerung der durchschnittlichen Leistungsaufnahme durch mehrstufige Anpassung der Betriebsspannung und Takfrequenzen an die aktuelle Auslastung.
- Erweiterte Niedrig-Energie-Schlafzustände (C1E, C2E, C4E): Cache Daten werden während inaktiver Phasen in den Systemspeicher übertragen und die CPU Spannung verringert.
- Dynamische L2 Cache Sizing
- Energie-optimierter Frontsidebus
Detaillierte Beschreibungen der Prozessorfeatures sind in diesem Dokument auf Intel's Webseite verfügbar.
Intel System Controller Hub
Der Intel System Controller Hub (Intel SCH), ein Teil der Intel Centrino Atom Technologie und integiert Funktionalität, die normalerweise von verschiedenen Komponenten zur Verfügung gestellt wird in einem einzigen Chip. So bietet er etwa einen integrierten Grafikchip mit Prozessorschnittstelle und Memory-Controller und integrierte I/O Erweiterungen. Insgesamt ist die Verlustleistung geringer als 2.3 W. Neben Funktionalität zur Unterstützung von herkömmlichen Betriessystem (Microsoft Windows Vista und Linux), bietet der Intel SCH auch Unterstützung für Features die überlicherweise von Handheld-Geräten benötigt werden. Letztere umfassen z.B. SDIO/MMC und USB Client. Der Intel SCH würde speziell für die Intel Atom Z5xx Prozessorserie entwickelt.
Features des Intel System Controller Hubs
- System Block Diagramm: Intel System Controller Hub und Schnittstellen
- Grafik und Display: Intel GMA 500 ist integriert
- Video: Hardwarebeschleunigung der Videodekodierung, vollständige Hardwarebeschleunigung von H.264, MPEG2, VC1, and WMV9
- Audio: High Definition Video von bis zu vier Audio Streams (jeder bis zu 16 Kanäle), 32-bit Sample Tiefe und Sampleraten bis zu 192 KHz.
- Interfaces: Unterstützung von acht USB 2.0 Ports und drei Secure Digital I/O 1.1 (1-bit or 4-bit) und einen Multimedia Card Controller 4.0 (1-bit, 4-bit oder 8-bit) Ports.
Der SMBus Host Controller ist mit den meisten I2C Geräten kompatible. LPC 1.1 ermöglicht einen Firmware Hub, einen Embedded-Controler und andere legacy (alte) Geräte.
Das Single-Channel PATA Interface untersützt zwei Geräte (master/slave) und zwei x1 Ports unterstützen PCI Express Base Specification Revision 1.0a.
Detaillierte Informationen sind auf Intel's Webseite verfügbar.
Leistung
Wie schon vorher erwähnt wurden die Intel Atom Prozessoren und die Intel Centrino Atom Plattform vor allem in Hinblick auf kleine Abmessungen und niedrigen Energieverbrauch völlig neu entwickelt. Dabei sollte der Energieverbrauch so niedrig sein, dass kein Lüfter benötigt wird, um wirklich kleine Mobile-Internet-Devices zu ermöglichen.
Die Intel Centrino Atom Plattform beinhaltet den Intel System Controller Hub und eine Z5xx Prozessor, wurde für MIDs entwickelt und bietet etwas bessere Performance als Lösungen mit N270 CPU, die für Netbooks entwickelt wurden.
Zusätzlich kommen Intel Atom CPUs auch in preiswerten Notebooks zum Einsatz. Obwohl ursprünglich nicht dafür entwickelt erwähnen manche Vidoes auf Intel's Homepage dieses Einsatzgebiet für Intel Atom CPUs. Die Leistung dieser ist jedoch - für ein Notebook - nicht überragend.
Modelle
Das Intel Prozessornummerierungschema findet für Intel Atom keine Anwendung. Zur Zeit werden Z5xxx Prozessoren für MIDs und der N270 für Netbooks angeboten. Diese werden im obigen Text beschrieben. Daneben gibt es noch die Intel Atom 230 und 330 Prozessoren. Diese wurden für Nettops (die Desktop Gegenstücke zum Netbook) designed und sind für ein anderes Chipset (945GC Express) validiert. Dabei ist die Intel Atom 330 CPU derzeit der einzige Zweikernprozessor dieser Prozessorserie.
Eine detaillierte Auflistung aller Modelle finden Sie auf der Übersichtsseite mobiler Prozessoren.
Eine Leistungseinteilung aller mobiler Prozessoren finden Sie in unserer Benchmarkliste mobiler Prozessoren.
| Pos | Hersteller Serie | Modell | Codename | FSB | L2+L3 Cache | MHz | TDP (Watt) |  |  |  |
| 1* | Intel Atom | D525 | Pinetrail | 1MB | 1800 | 18 | 45 | 2/4 |  | |
| 2 | Intel Atom | 330 | Diamondville | 533 | 1MB | 1600 | 8 | 45 | 2/4 | |
| 3* | Intel Atom | N550 | Pineview | 1MB | 1500 | 8 | 45 | 2/4 | ? | |
| 4* | Intel Atom | Z560 | Silverthorne | 533 | 512KB | 2130 | 45 | 1/2 | - | |
| 5* | Intel Atom | Z550 | Silverthorne | 533 | 512KB | 2000 | 2 | 45 | 1/2 | - |
| 6 | Intel Atom | N475 | Pineview | 533 | 512KB | 1860 | 6 | 45 | 1/2 | |
| 7 | Intel Atom | N470 | Pineview | 533 | 512KB | 1860 | 6 | 45 | 1/2 | |
| 8 | Intel Atom | Z540 | Silverthorne | 533 | 512KB | 1830 | 2 | 45 | 1/2 | - |
| 9 | Intel Atom | N455 | Pinetrail | 533 | 512KB | 1660 | 6 | 45 | 1/2 | |
| 10 | Intel Atom | N450 | Pinetrail | 533 | 512KB | 1660 | 5 | 45 | 1/2 | |
| 11 | Intel Atom | N280 | DiamondVille | 667 | 512KB | 1660 | 2 | 45 | 1/2 | - |
| 12 | Intel Atom | 230 | Silverthorne | 533 | 512KB | 1600 | 4 | 45 | 1/2 | |
| 13 | Intel Atom | Z530 | Silverthorne | 533 | 512KB | 1600 | 2 | 45 | 1/2 | - |
| 14 | Intel Atom | N270 | DiamondVille | 533 | 512KB | 1600 | 2 | 45 | 1/2 | - |
| 15 | Intel Atom | Z520 | Silverthorne | 533 | 512KB | 1333 | 2 | 45 | 1/2 | - |
| 16 | Intel Atom | Z510 | Silverthorne | 400 | 512KB | 1100 | 2 | 45 | 1 | - |
| 17* | Intel Atom | Z500 | Silverthorne | 400 | 512KB | 800 | 45 | 1 | - |
Mitbewerber
Die Tegra 600 Serie und die Tegra AXP Serie von Nvidia bieten ebenfalls ein Ein-Chip-Lösungen, die für mobile Geräte wie Smartphones, PDAs und MIDs entwickelt wurde. Sie basiert auf der ARM RISC Architektur und ist nicht binär kompatibel mit Intel oder AMD Systemen, d.h. die Programme müssen eigens für diese Plattform kompiliert werden.
Die VIA/C7-M (Herstellerseite) CPU Serien sind x86 basiert und wurden von Centaur Technology entwickelt und werden von VIA verkauft. Die C7-M (Herstellerseite) Serie un die C7-M Ultra Low Voltage (Herstellerseite) Serie wurden für mobile Geräte und Embedded-Systems entwickelt.
