סנטרינו: שינוי פרדיגמה

האמריקאים, כידוע, טבעו את האמרה ש"אין מצליח כהצלחה" ולא מפסיקים להתפעל מ-Centrino. קרייג בארט, יו"ר אינטל העולמית, בראיון אלקטרוני מיוחד לקוראי PC Magazine הישראלי אומר: "טכנולוגית הניידות של Centrino היא ההצגה המלהיבה ביותר השנה בתחום של מחשבים. היא תאפשר באמת למשתמשי המחשבים לשחרר את העסקים שלהם ואת אורח החיים הדיגיטלי מכבלים ולהגביר את התפוקה וקלות השימוש של מחשבים.

"אנו באינטל נרגשים מאוד מהטכנולוגיה, שבחלקה הגדול מגיע מצוות הפיתוח הישראלי. לצוות הזה היסטוריה ארוכה של תרומות רבות ערך להצלחה של אינטל וטכנולוגית Centrino רק עושה אותם לחלק עוד יותר אינטגרלי מהעתיד של החברה". תודו שהדברים מחממים את הלב.

מולי (שמואל) אדן, שקיבל לאחרונה את המינוי לסגן נשיא בקבוצת המעבדים הניידים ואחראי על פיתוח ערכות השבבים, אומר שתקופת הפרוייקט הייתה חוויה בלתי נשכחת: "מרכז הפיתוח בחיפה נמצא בחוד החנית של טכנולוגית המעבדים, אך מעבר לידע ולניסיון נדרש מהצוות המוביל להוכיח מנהיגות סוחפת. הרצון להוכיח שאנחנו יכולים הפך לשאיפה אישית של מנהלי הפרוייקט, שידעו להתמודד עם לא מעט מכשולים ולהתגבר על רגעי המשבר".

"אף קבוצת פיתוח שאני מכיר לא התמודדה עם אתגרים רבים כל-כך, בזמן קצר כל-כך ובהצלחה דומה. הזכרתי כבר את צוות הפיתוח של רוני פרידמן, אך ברצוני להזכיר לפחות עוד שני אנשי מפתח שהיו אחראיים על אימות התכנון (Validation) והכנת השבב ליצור, איציק סיילס ואביאל יוגב. הודות להם פנטיום-M היה שבב פונקציונלי מפרוסת הסיליקון הראשונה, כשהוא עומד בכל יעדי התכנון. גם שבב המערכת i855 יצא לשוק בזמן שיא והוכיח ביצועים גבוהים. זו זכות לעבוד עם אנשים כאלה".

מתאם התקשורת האלחוטית PRO/Wireless 2100 פותח במקביל, גם הוא בחיפה, על ידי קבוצת התקשורת בראשות יוסי לוי. "האתגר של הקבוצה הזאת הוא לוודא, שתקשורת 802.11 תעבוד תמיד, בכל מקום ובכל תנאי סביבה, ללא תלות בספק השירות המקומי או בחומרה. למשל, היה צורך בפתח טכניקה מקורית שתמנע הפרעות הדדיות בין רשתות 802.11 ובין Bluetooth, למרות ששתי הטכנולוגיות משתמשות באותו פס תדרים פתוח".

הפריחה הקיץ בעמק דותן

ב-12 למרץ יוצאים לשוק 4 גרסאות מהירות של פנטיום-M, מ-1.3 עד 1.6 גיגהרץ (במדרגות של 100 מגהרץ). מאוחר יותר תצאנה גרסאות מתח נמוך (LV ב-1.1 גיגהרץ) ומתח נמוך מאוד (ULV ב-900 מגהרץ). בשלב הזה המעבד מיוצר במפעלי 0.13 מיקרון (130 ננו-מטר), החלטה שהתקבלה במטרה להוריד את רמת הסיכון ולהתבסס על תהליך בדוק ומנוסה, כדי להבטיח אספקת כמויות מסחריות של המעבד מרגע ההכרזה.

השלב הבא יהיה מעבר לטכנולוגית יצור ב-90 ננו-מטר, שיתרחש בקיץ השנה, ובעקבות זאת הקטנה משמעותית של גודל השבב, הורדה נוספת של דרישות ההספק ואפשרות להגדיל את מהירות השעון - מבלי לחרוג ממעטפת האילוצים של זרם וחימום. למרות שלא ניתן לקבל נתונים רשמיים על הפרמטרים הפונקציונליים של "דותן", חוקי המשחק די ידועים. תהליך 90ננו-מטר יכול להקטין את השבב ב-40 אחוז בערך, להוריד את צריכת ההספק ב-30 אחוז (עבור מהירות שעון נתונה), או להגדיל את מהירות השעון ב-40 אחוז.

האיזון בין הפרמטרים השונים נקבע לפי שיקולים שיווקיים בעיקר ואלה, כידוע, אינם חצובים בסלע. ניתן לשער שעבור הגרסה הרגילה נקבל שבב שמהירותו מעל 2 גיגהרץ וצריכת האנרגיה שלו מתחת ל-20 וואט, עבור גרסת Low Voltage הפרמטרים יהיו 1.4-1.6 גיגהרץ ו-10 וואט, ובגרסת Ultra Low Voltage המטרה היא להוריד את ההספק מתחת ל-5 וואט (שאז אפשר לוותר על המאוורר), מה שיגביל את מהירות השעון לאזור בין 1.0 לבין 1.2 גיגהרץ.

שיקולי הספק

צריכת הספק נמוכה אינה השיגעון הפרטי של מעצבי מחשבים נישאים. גם במחשבים שולחניים יש מקום לשיקולים של הורדת ההספק למרות שלא קשה להוציא עוד חשמל מהקיר. הורדת ההספק מאפשרת להקטין את המארז, להוריד את רעש המאווררים ולשפר את תנאי הסביבה של הרכיבים ההיקפיים, כל אלה שיקולים חשובים בעיצוב תחנות עבודה משרדיות.

פיזור חום נמוך נדרש גם בשרתים שמנסים לדחוס עוצמה מרבית לנפח מינימלי, למשל בסוג הנקרא Blade Server ("שרת להבים"). עד כה העדיפו היצרנים של שרתים אלה להשתמש במעבדי פנטיום-3 ניידים, אבל עם פנטיום-M ברור כי יש להם חלופה טובה הרבה יותר. לא כל התכונות של הבניאס רלוונטיות ליישומים קבועים.

למשל, SpeedStep, היכולת לבחור מדרגת מתח ותדר אופטימלית, אינה דרושה על שולחן העבודה או בחדר השרתים. אבל היכולת להפעיל או להשבית בלוקים פונקציונליים לפי הצורך, מה שנקרא בז'רגון של אינטל Fine Grain Hardware, היא יתרון אוניברסלי לכל מעבד. כך מקבלים שיפור משמעותי בצריכת הזרם מבלי לשלם דבר בביצועים.

טכנולוגיות ברות-יישום אוניברסלי

בצורה דומה, הטכניקות להורדת צריכת הזרם של המטמון ואפיק המערכת (System Bus) יכולות למצוא יישום גם במעבדים אחרים. למטמון הגדול של פנטיום-M תפקיד מהותי בשמירה על רמת ביצועים גבוהה, אבל, מהיותו בנוי כ"זיכרון סטטי" (SRAM, טכנולוגיה המראה נטייה לצרוך הרבה זרם חשמלי) יש צורך בטריקים להקטנת ההספק.

בפנטיום-M משתמשים בטכניקה דומה ל-Hardware Gating כדי לספק זרם מלא רק לחלקי המטמון הפעילים, בזמן שרוב המעגלים נשארים ברמת מתח מינימלית, שמספיקה רק לשמור את הנתונים. גם אפיק המערכת יכול להיות זולל אנרגיה לא קטן, במיוחד כאשר בפנטיום-M מהירותו מואצת ל-400 מגהרץ, אם רק נותנים לו להשתולל. הטריק של פנטיום-M הוא להשבית את מעגלי הדחיפה (Drive) בזמן שאין העברת נתונים. אלה דוגמאות לטכנולוגיות אנרגיה שיכולות למצוא שימוש גם במעבדים שולחניים.

חידושים טכניים

בארכיטקטורת המנוע עצמו, פנטיום-M מביא לפחות 5 חידושים טכניים שמקומם בכל מעבד, שולחני או נייד;

1. היתוך מיקרו-פקודות (Micro-Ops Fusion), שיטה שמנצלת טוב יותר את משאבי המעבד על ידי הפיכת מספר מיקרו-פקודות "פרימיטיביות" לפקודה "חכמה" אחת. זו מבוצעת בזמן קצר יותר משום שהיא מפעילה במקביל מספר אלמנטים במעבד, במקום להפעילם אחד אחר השני.

2. ספקולציה אופטימלית. במעבדים חדישים, העובדים במקביל על פקודות שאמורות להתבצע בעצם אחת אחר השניה, צריך לפעמים להניח הנחות ספקולטיביות לגבי התוצאות של תהליך העיבוד. זה קורה בכל המעבדים מאז הפנטיום הראשון בדרגות שונות של הצלחה. "הספקולטור" של פנטיום-M מוכיח יכולת ניחוש טובה יותר מהקודמים לו.

3. Branch Prediction מתקדמת. כפי שצריך לנחש איזה נתונים ידרשו בעתיד מהזיכרון כך צריך לנחש את התוצאה של פקודת סיעוף מסוג If-Than כמה מחזורים לפני שהיא מבוצעת, במטרה לטעון את "צינור הביצוע" (ה-Pipeline) בפקודות הבאות. שוב, פנטיום-M מתגלה כבעל כושר חזוי טוב יותר מאחרים.

4. Dedicated Stack Manager. מנהל את מערכת ה"אוגרים" (Registers) ומאפשר מעבר מהיר ממטלה למטלה.

5. Advanced Prefetch. יבוא מוקדם של פקודות ונתונים מהזיכרון עוזר להחזיק את המנוע בעבודה ללא המתנות למה שיגיע מהזיכרון. שוב, מדובר בתכונה הקיימת כמעט בכל מעבד חדיש, אך בפנטיום-M יעילותה שופרה במידה רבה.

אזורי נחיתה רכה

כאשר אתה מטמיע כל כך הרבה טכנולוגיות חדשות במוצר אחד לא פלא שיימצאו כאלה החוששים מלקיחת סיכונים רבים מדי. "יש לנו מתודות לא רעות לניהול סיכונים", אומר דדי. "אנו יודעים לחיות עם מידה נשלטת של אי-ודאות ולהכין אזורי נחיתה רכה עם טווח מספיק של גמישות, בין תוצאה אופטימלית למינימום שמתחתיו הפרוייקט ייכשל".

למשל, יש יעד אופטימלי לשטח המעבד ויש גודל מרבי שאסור לעבור אותו. מבחינת מתכנן השבב, שטח סיליקון הוא כמו תקציב כספי. צריך להקצות אותו בזהירות בין המרכיבים השונים של המעבד הצורה אופטימלית, כך שסך-הכל יהיה קטן ככל האפשר. אבל שטח סיליקון הוא גם משאב שניתן לנצל לצורך פתרון בעיות. למשל, מעגל שהתגלה כצוואר בקבוק יכול להיפתח אם המתכנן יקבל מקום נוסף על השבב. לכן ארכיטקטורה פיזית של מעבד היא תרגיל עדין של איזון ומציאת נקודת אופטימום במרחב רב-משתנים.

"מאות אנשים עובדים במקביל על אספקטים שונים של התיכנון, כשכל אחד מהם נתון בסד אילוצים ספציפיים לחלק שבאחריותו וכולם ביחד חולקים את האילוצים המשותפים. לשם כך צריך למסד מנגנון בקרה הררכי, מראש הפרוייקט ועד אחרון המהנדסים, ולוודא שקיימת זרימה לא מופרעת של משוב מלמטה למעלה. יש אנשים שממונים על בחינת הפרמטרים והביצועים ויש פגישות של ראשי צוותים בהן נלמדים הנתונים ומתקבלות החלטות על שינויים בהגדרת היעדים או הקצאה מחדש של משאבים".

ניסיון של אלפי שנות אדם

המתודולוגיה הזאת הוכיחה את עצמה בעבר. המרכז החיפאי יכול להביא לפרוייקט ניסיון של אלפי שנות אדם בתכנון מעבדים, ולכן ההצלחה הטכנית של פרוייקט הבניאס לא אמורה להפתיע. "אינטל היא חברה טכנולוגית ולכן היא מאזינה לך אם אתה בא עם טיעונים טכנולוגיים מבוססים" אומר דדי.

אבל כדי ליצור תפנית מהותית במדיניות המוצרים לא מספיק בכך וצריך להציג את האסטרטגיה העסקית במלוא מורכבותה. אז מקשיבים לך גם אלה שמתווים מדיניות גלובלית. "המוטיב שלנו היה, שהשיקולים הטכניים נגזרים מנקודת מוצא הרואה את המטרה בשינוי צורת השימוש במחשב. המסר הזה נקלט בהדרגה ובנקודה מסוימת המתג עבר ממצב "האזנה" למצב "פעולה".

ברגע שנותנים לך את הסימן שהדרך פנויה, אינטל מסוגלת לספק את כל התמיכה הדרושה להצלחה. זו חברה גדולה, עם משאבים מגוונים, שיודעת לתת גיבוי ואמון. במיוחד בפרוייקט כמו Centrino, בו ההצלחה או הכישלון יקבעו בחוויה הראשונית של המשתמשים ביכולת הניידות האלחוטית, היה ברור שאין מקום להצלחה חלקית. ברגע שיצאנו לדרך, כל החברה עמדה לצידנו".

"החל באנשים שיבטיחו כי התשתית האלחוטית תהייה מוכנה ותואמת Centrino, וכלה במהנדסי המכירות שווידאו כי המעבד יכנס לכל המותגים החשובים במחשבים נישאים. זו הפעם הראשונה שאנו מבטיחים ללקוח ניסיון חדש - ולא ביצועים נטו - ולכן חשוב כל-כך ש-Centrino ייתפס מהרגע הראשון כגל העתיד".

וכמו מולי אדן, גם דדי פרלמוטר יודע שלהצלחה הזאת שותפים מאות עובדים, שהזדהותם העמודה עם הפרוייקט יצרה מומנטום בו לכישלון אין מקום. "האנשים עשו עבודה נהדרת בשילוב של יצירתיות ומשמעת. פרוייקט כמו Centrino דורש מיסוד מסגרות עבודה מסודרות של ארגון עסקי גדול ותהליכי עבודה שמטרתם להבטיח כי רעיון טוב יבשיל למוצר מצליח מבחינה עסקית. אך גם תחת האילוץ הזה מנהלי הצוותים ידעו איך לשמור על ערוץ היצירתיות פתוח - והתוצאה לפניכם: ההכרזה החשובה ביותר של אינטל בשנת 2003. ה-Centrino".