"80 die nel wafer prototipo nelle mani di Paul Otellini, per ogni die 80 core. Ogni die capace di 1 teraflop. Nel 1996 Servivano 70 computer e 10.000 Pentium Pro per il primo supercomputer da 1 teraflop"

Apre ufficialmente i battenti l'Intel Developer Forum Fall 2006, occasione per Intel di mostrare al folto pubblico di giornalisti ed operatori del settore i trend tecnologici che saranno protagonisti del futuro più prossimo. Grande attesa per il keynote tenuto da Paul Otellini, presidente e Chief Executive Officer (CEO) di Intel Corporation, cui spetta il compito di "aprire le danze", in una giornata che si prannuncia piena di novità interesanti.

"What's inside?" Questo il motto che si può leggere alle spalle di Mr. Otellini, proiettata sui tre maxischermi presenti nella grande hall al terzo piano del Moscone Center, sede fissa dell'IDF di San Francisco. Il motto è preso come spunto di discussione sulla situazione generale riferita alla potenza di un processore, divenuta nel corso degli anni oggetto di accesi dibattiti.

Solo pochi anni fa (ma anche attualmente) ci si chiedeva infatti a cosa servisse aumentare la potenza di un processore, visti i livelli raggiunti e le esigenze di base dell'utente medio. Ci sarebbe molto da discutere su questo aspetto, ma appare chiaro ormai che per rimanere aggiornati la potenza richiesta è davvero molta, contando anche come è cambiato l'utilizzo del PC nei tempi più recenti.

Il PC è per molti divenuto un vero e proprio centro di intrattenimento, oltre che di lavoro, coinvolgento ambiti che vanno dalla grafica al gaming, dalla musica al cinema e via dicendo. Se a questo si unisce anche l'utilizzo sempre più massiccio di contenuti on-line in streaming, telefonia e tutti qui servizi collegati al mondo internet, nei quali si richiede una potenza di calcolo immediatamente disponibile, appare chiaro che effettivamente i motivi per richiedere ad un processore una grande potenza di calcolo ci sono, eccome.

La slide riportata è molto esplicita in merito anche alla fruizione di un solo servizio come quello di streaming offerto dal sito Youtube, che mette a disposizione contenuti video di svariati argomenti. Appare chiaro come la semplice visione in streaming di un filmato fosse possa di fatto rallentare anche di molto un PC non aggiornato, pur equipaggiato con un processore di tre anni fa. Disporre di un processore potente significa far scendere l'occupazione della CPU a livelli quasi trascurabili, mettendo il sistema nelle condizioni di soddisfare altre richieste contemporanee senza pericolo di condizionamenti.

Il discorso diventa ancora più chiaro se fatto alla vigilia della diffusione dell'High Definition, per la quale viene richiesta una potenza di calcolo per le operazioni di decodifica fino a 8 volte superiori rispetto a filmati SD. Prende dunque forma la consapevolezza del passaggio quasi obbligato a processori di elevata potenza, incarnati in questi tempi da soluzioni dual-core e dagli imminenti quad-core.

L'aumento della potenza pura può comunque essere controproducente al sistema, se non vi corrisponde una diminuzione della potenza dissipata e del calore prodotto. E' proprio questa la strada che Intel ha scelto di percorrere introducento la tecnologia Core, al fine di permettere un vero balzo in avanti, Leap Ahead appunto, a tutto il settore delle CPU nei diversi ambiti di utilizzo. A supporto di questa tesi è entrato in scena, del tutto a sorpresa, Phil Shiller, senior vice presidente of Worldwide Product Marketing Apple, sottolineando come di fatto il processore Power PC G5 fosse ormai divenuto limitante per casa di Cuppertino, a causa dei problemi appena esposti e al mancato aggiornamento necessario per stare al passo con i tempi.

Il progetto Core dunque alla base del vero obiettivo di Intel, ovvero quello di garantire una potenza sempre maggiore cercando in contemporanea di limitare il più possibile la potenza dissipata. Questo era chiaro in ogni caso da tempo, come testimoniato dall'abbandono della tecnologia NetBurst, che avrebbe portato Intel ad un binario morto. Il successo delle soluzioni basate sul progetto Core 2 Duo parlano da sole, su come il pubblico abbia gradito il passaggio: 5 milioni di unità vendute in soli 60 giorni. Come si evolverà dunque il progetto Core?

Come anticipato già anche sulle pagine di Hardware Upgrade, il prossimo passo sarà quello costituito dallacommercializzazione, già dal novembre del 2006, del processore Intel Core 2 Extreme, caratterizzato dalla presenza di ben 4 core. Tale CPU si posizionerà ovviamente al vertice della produzione desktop destinata ai cosiddetti "PC Enthusiast", fra i quali spiccano gli appassionati di videogiochi. La serie desktop destinata al pubblico manistream invece vedrà la luce nel corso del primo trimestre del 2007 e prenderà il nome di Intel Core 2 Quad.

Il passaggio da processori inizialmente ad un core, divenuti poi dual-core ed ora quad-core, rientra nel disegno ben chiaro ad Intel ed esposto già in diverse occasioni. Con il passaggio a CPU quad-core si avrà di fatto un packaging in grado si ospitare il doppio dei core, mantenendo in ogni caso la potenza dissipata perfettamente sotto controllo, se non inferiore. Il futuro infatti prevede lo sviluppo di soluzioni che porteranno la potenza dissipata a livelli ancora inferiori, ovviamente in proporzione alla potenza di calcolo raggiunta.

Come sarà possibile portare avanti nel tempo un progetto così ambizioso? La strada scelta da Intel, come vedremo in seguito, passa per la riduzione del processo produttivo, appuntamento fisso di Intel ogni due anni circa.

Un numero di pura curiosità fornito da Paul Otellini nel corso del keynote: sono stati venduti più di 40 milioni di processori processo con processo produttivo da 65mn, per un totale quindi di circa 8,000,0000,000,000,000 di transistor. La premessa è servita ad introdurre il discorso legato al processo produttivo delel CPU, punto focale dell'evoluzione tecnologica in tale direzione.

Come avremo modo di approfondire in seguito, la seconda metà del 2007 vedrà l'introduzione delle prime CPU dotate di processo produttivo da 45nm, a distanza di circa due anni dalla produzione in massa delle CPU a 65nm, e a 4 da quelle a 90nm. Il passaggio ad un processo produttivo inferiore (in senso numerico, non qualitativo) è sinonimo di maggiore numero di transistor a parità di superficie, unito ad una minore richiesta energetica.

In una interessante slide mostrata da Mr. Otellini si è potuto notare come la nuova microarchitettura a 45nm diventerà di massa nel corso del 2008 ed è attualmente indicata col nome in codice di Nehalem. A seguire vi sarà il processo produttivo a 32nm, atteso per il 2010. Il progetto, denominato Gesher ("ponte" in lingua ebraica), costituirà di fatto un vero salto nello sviluppo delle CPU, garantendo un incremento del rapporto performance/watt di oltre il 300%. Il wafer nelle mani di Paul Otellini è di fatto parte del programma Gesher: processo produttivo a 32nm, 80 die presenti, ogni die 80 core. Ogni die capace di 1 teraflop. Nel 1996 servivano circa 10.000 Pentium Pro, nel primo supercomputer da 1 teraflop.

Sono in ogni caso ancora lontani i tempi in cui tale tecnologia sarà alla portata di tutti. Quello che appare chiaro in ogni caso è come la famosa legge di Moore, che sembrava destinata a perdere significato, potrà trovare conferme nella realtà anche per i prossimi anni, grazie allo sviluppo di nuove tecnologie a alla moltiplicazione dei core utilizzati nelle CPU. Rimanendo in un futuro più prossimo, sono ben 15 i prodotti allo studio dotati di processo produttivo da 45 nanometri, comprendenti CPU per tutti i settori in cui Intel opera. A produrli sarà inizialmente la fabbrica chiamata D1D localizzata in Oregon, cui seguiranno la Fab 32 in Arizona e la Fab 28 in Isralele.

Grandi attese nel corso di questa edizione dell'IDF per i dettagli relativi all'aggiornamento della piattaforma Centrino. Già nel corso della scorsa edizione infatti sono state delineate le principali caratteristiche della piattaforma Santa Rosa, che andrà ad affiancare l'attuale NAPA. I dettagli principali saranno in ogni caso esposti nel corso del keynote del secondo giorno, oltre a sessioni specificatamente dedicate ad alcune componenti come per esempio Robson (esposto in seguito).

Quello che è stato sottolineato nel corso del keynote odierno è l'importanza della banda larga nel settore mobile, al fine di usufruire sempre più di servizi per l'utente finale, in diversi ambiti. Come è noto Santa Rosa adotterà un nuovo standard di connessione senza fili, ovviamente affiancato a quelli già esistenti. Il nuovo modulo, compatibile 800.11n, permetterà una velocità di trasferimento teorica di ben 300 Mbps, spingendo quindi il mercato verso la banda larga auspicata.

Diverso il discorso relativo a WiMAX, che verrà adottato inizialmente per mezzo di card o in ogni modo non integrata nel sistema, per poi passare all'integrazione nel chipset verosimilmente nel corso dell'anno 2008. Ovviamente la scelta di adottare nativamente il supporto a questo standard dipenderà molto dalla diffusione e dall'effettivo successo dello standard stesso, di cui si parla da tempo ma ben lontano dalla standardizzazione.

Il discorso incentrato sulla connessione a banda larga serve in ogni caso a preparare il terreno a Mr. Justin R. Rattner, Chief Technology Officer di Intel, secondo relatore, per importanza, di questo keynote di apertura. Quali scenari ci riserva dunque il futuro, o quantomeno uno dei futuri possibili?

Mr. Rattner veste in questo keynote i panni del "visionary", inteso sempre come colui che ipotizza un futuro possibile. "Over the orizon", oltre l'orizzonte, è infatti il motto con il quale viene introdotto il suo intervento, nel quale viene tratteggiato il concetto di Mega-center.

Il futuro che Mr. Rattner ipotizza prevede un passaggio graduale dai contenuti installati a quelli in streaming, dallo storage in locale ad uno centralizzato, da una gestione del proprio PC personale ad una più collettiva. Il concetto alla base è semplice ma rischia di non essere compreso o addirittura franiteso, se non viene adeguatamente spiegato.

Ancora una volta viene in aiuto Youtube, per spiegare il graduale passaggio dall'installato allo streaming. Fino a non molto tempo fa la fruizione di conenuti dalla rete di una certa dimensione avveniva quasi esclusivamente a mezzo download. Si scaricava il filmato e, una volta in locale, lo si poteva vedere tranquillamente senza problemi di scatti o rallentamenti, computer permettendo. Impossibile, fino a poco tempo fa, trovare alternative credibili.

La diffusione della banda larga, unita alla potenza di calcolo mediamente accresciuta, ha permesso di creare siti che mettono a disposizione contenuti in streaming, che ci svincolano dall'obbligo di scaricare alcunché. Il discorso potrebbe essere esteso anche allo storage personale, e non mancano esempio anche in questo senso, come per esempio i servizi di archiviazione di immagini on-line fornite da Google.

Il computer sempre più come un terminale potente dunque, che delega i compiti più gravosi come l'archiviazione ad un server in rete, ovvero il Mega-center ipotizzato da Rattner. Un futuro che è in parte già presente, come emerge dall'impressionante traffico sul sito Youtube: 100 milioni di video dei quali giornalmente viene presa visione.

Non sono mancati noltre accenni al "World ahead program", progetto lanciato in 30 Paesi del mondo, al fine di portare tecnologia nei paesi in via di sviluppo. ClassMate PC è il nome del modello già in uso in diverse comunità pilota in giro per il mondo e costituisce la declinazione secondo Intel di progetti simili portati avanti da altri consorzi.

La microrchitettura delle CPU è stata al centro di una sessione tecnica specifica, ed ha permesso di approfondire alcuni aspetti della produzione in serie. Intel negli anni ha sviluppato nuove ternologie di produzione ogni 2 anni circa, come accennato in precendenza.

L'attuale produzione a 65 nanometri ha reso possibile un incremento delle prestazioni generali di circa il 20%, il tutto con una spesa energetica inferiore del 30% rispetto alla precedente microarchitettura a 90 nm.

Pur con un certo anticipo sui tempi si è cominiciato a parlare di processo produttivo a 45 nm, che caratterizzerà la futura produzione Intel a partire dalla seconda metà del 2007. La tecnologia a 45 nm sarà caratterizzata da celle unitarie di 0.346 micrometri quadrati, che permetteranno di ospitare più di un miliardo di transistor in un solo chip. L'esordio nel mercato di processori dotati di tale tecnologia è attesa per la seconda metà dl 2007.

L'obiettivo, comune in verità a qualsiasi progetto di processore, è quello di ottenere una resa per wafer maggiore, unitamente ad un costo di produzione il più basso possibile. E' ormai risaputo come il passaggio ad un processo produttivo di dimensioni inferiori porti all'aumento del numero di transistor per unità di superficie, unito ad una ottimizzazione del consumo energetico. Il passaggio alla tecnologia a 45 nm dunque è una tappa obbligata per proseguire la corsa alle prestazioni unita ad un consumo energetico più ridotto.

In contemporanea scendono quindi i costi di produzione, grazie anche alla realizzazione di "wafer" di grande diametro, attualmente di 300mm di diametro. A Wafer di produzione da 300mm corrisponde, oltre ad un sempre gradito impatto ambientale inferiore, una resa in termini di die per wafer 2,4 volte superiore rispetto a quelli di 200 mm di diametro, pur essendo la superficie 2,24 volte superiore.

Una delle strategie utilizzate da Intel per ridurre ulteriormente i costi di produzione ed aumentare la resa prende il nome di Copy Exactly. Trattasi di una modalità operativa che prevede la replicazione esatta di tutta la catena produttiva nelle diverse fabbriche di Wafer. La catena più produttiva in assoluto verrà copiata identica, anche nei minimi particolari, in altre fabbriche. Tale metodologia permette di rimediare alle differenze esistenti fra diverse catene, spesso più marcate di quanto si possa credere, aumentando la resa totale.

Il grafico nella slide mostra i processi produttivi finora utilizzati da Intel per i propri processori. L'asse verticale mostra i costi di produzione, sempre più bassi man mano che passa il tempo. I costi sono spesso molto alti all'inizio anche perché nella produzione dei Wafer è coinvolta una sola fabbrica, spesso con rese basse. Col passare del tempo l'installazione di catene anche in altre fabbriche si possono realizzare quelle sinergie che portano ad un drastico aumento della resa, con conseguente abbattimento dei costi di produzione.

Robson è il nome dato da Intel al modulo di memoria Flash che verrà integrato nella piattaforma Santa Rosa attesa per l'inizio del 2007, destinata ad affiancare NAPA nei sistemi portatili. I vantaggi garantiti da questa soluzione dovrebbero consistere in minori tempi di boot e di ripristino in seguito ad uno stand-by o ad una ibernazione, oltre ovviamente ad un più veloce accesso ai file utilizzati più di frequente dal sistema operativo.

L'esigenza di una simile soluzione nasce da una desolante considerazione: le prestazioni delle CPU sono cresciute di trenta volte nel corso dell'ultimo decennio, contro uno sconcertante fattore 1,2-1,5X dei dischi rigidi. Robson si propone come alternativa a questo gap ben noto, cercando di velocizzare drasticamente alcune operazioni in cui il disco rigido costituisce un collo di bottiglia.

E' ben noto ad Intel che Microsoft, con l'appoggio di Samsung, stia spingendo per integrare qualcosa di molto simile direttamente nei dischi rigidi. Dischi di questo tipo prendono il nome di dischi ibridi, equipaggiati appunto sia dai comuni piatti che da moduli di memoria flash. Microsoft integrerà in Windows Vista due funzionalità, ovvero ReadyBoost e ReadyDrive. La prima permetterà di utilizzare memorie esterne, tipo le pen drive USB, come cache di sistema. La seconda altro non è che una tecnologia che permette al sistema operativo di riconoscere ed utilizzare memoria Flash "interna".

Intel sottolinea come Robson permetta di fruire di queste due funzionalità contemporaneamente, il tutto con diversi vantaggi. Il primo è senza dubbio quello di sfruttare i benefici del ReadyDrive senza disporre di un disco ibrido. Un vantaggio decisamente non da poco. Allo stesso tempo il quantitativo di memoria fungerebbe da cache si sistema, rendendo di fatto inutile l'utilizzo di periferiche esterne. Altro vantaggio consisterebbe nell'aggiornabilità dei moduli Robson, inseriti sulla scheda madre in stile modulo RAM e non saldato. Questo permetterebbe l'aggiornamento del quantitativo di memoria, qualora vi fosse l'esigenza di qualcosa in più.

I primi processori Intel quad core non sono altro che due die dual-core accorpati in un singolo package. Questa soluzione permette di affrontare minori costi di produzione e una migliore resa produttiva, dal momento che due die di ridotte dimensioni sono di più facile produzione rispetto ad un singolo die di superficie elevata e, come conseguenza di tutto ciò, un più rapido approdo sul mercato. Le prime soluzioni Quad Core realizzate con un singolo die diverranno disponibili parallelamente alla maturazione del processo produttivo a 45 nanometri, la cui finestra temporale è ancora tutta da definire.

Molto interessante si profila la roadmap dei processori Intel Quad Core: a partire dal mese di novembre Intel inizierà la commercializzazione del primo processore Quad Core, ovvero il modello Intel Core 2 Extreme QX6700, ovviamente prodotto con processo a 65 nanometri. La frequenza operativa sarà di 2,66GHz, il FSB di 1006MHz e la cache di secondo livello sarà di ben 8MB. Per la fascia mainstream del mercato bisognerà invece attendere il primo trimestre del prossimo anno, quando sarà immesso sul mercato il processore Intel Core 2 Quad, per il quale non sono ancora disponibili informazioni dettagliate. Parallelamente a ciò verrà sospesa la commercializzazione dei processori Intel Pentium D della serie 8xx. Il futuro, non meglio definito, prevede i processori della famiglia Penryn e Nehemien, che saranno realizzati con processo produttivo a 45 nanometri e caratterizzati da 4 o più core di elaborazione.

Secondo i primi test forniti da Intel il processore QX6700 sarà in grado di fornire il 70% circa di prestazioni in più rispetto alle attuali soluzioni Core 2 Extreme X6800. Intel ha inoltre assicurato che i processori Kensfield potranno essere utilizzati normalmente sulle schede madri provviste di chipset Intel 975 anche se potrebbe rendersi neceassario un semplice aggiornamento BIOS.

Molto più complessa la roadmap delle piattaforme server: i primi processori quad core saranno i modelli Xeon DP "Cloverton" della serie 5300, che arriveranno sul mercato parallelamente alla comparsa dei primi processori Intel Core 2 Extreme. Tali processori potranno essere utilizzati in abbinamento con i chipset Intel 5000 P/V. La seconda serie di processori Quad Core ad uso server arriverà invece all'inizio del 2007 con i modelli Intel Xeon "Kentsfield" della serie 3200. In questo caso i chipset impiegati saranno quelli della serie Intel 3000/3010. Restano confermate le caratteristiche già anticipate nel corso della passata settimana a questa news.

Verso la metà del 2007 arriverà invece la soluzione Tigerton, le cui caratteristiche sono ancora sconosciute, che verrà poi seguita da Dunnington nei mesi successivi. Tali processori saranno utilizzati in abbinamento con il chipset conosciuto attualmente con il nome in codice di Clarksboro che introdurrà il supporto alle memorie FB-DIMM e andranno a formare la piattaforma "Caneland". Sul versante dei processori Intel Xeon della serie 9000 si attendono Tukwila e Poulson dopo il 2007, che saranno elementi fondamentali della piattaforma Richford della quale, tuttavia, ancora non si conosce il chipset.

La slide sopra riportata mostra quali saranno i principali incrementi prestazionali nei quali si potrà incorrere nel passaggio dall'attuale piattaforma "Truland" per sistemi multivia (da quattro e oltre) alla futura piattaforma Caneland. Come vediamo analizzando lo schema, si avrà a che fare con una bandwidth del FSB superiore di circa tre volte e con una bandwidth della memoria superiore di circa 1,25 volte. Non solo: anche la capacità di memoria sarà di fatto raddoppiata, con la possibilità di impiegare fino a 256GB di memoria Fully buffered.

In occasione dell'IDF 2006, Intel e la Carneige Mellon University mettono in mostra i risultati di una ricerca condotta congiuntamente nell'ambito delle tecniche del cosiddetto Dynamic Physical Rendering. Si tratta di una ricerca, sicuramente dai contorni che sfociano nella fantascienza, che si pone l'obiettivo di trovare tecniche per la realizzazione di repliche reali, tridimensionali, di oggetti e/o persone, al punto tale da venir assunte come reali dalla percezione umana.

Non si tratta di quella che potrebbe essere una "nuova frontiera" dell'ologramma, ma proprio di uno studio rivolto alla possibilità di creare entità fisiche tridimensionali, con le quali si possa interagire come si farebbe normalmente con qualunque persona o oggetto. Le possibilità di impiego, seppur come detto dai forti connotati fantascientifici, sono innumerevoli, dal campo medico, al campo ingegneristico, a quello dell'intrattenimento.

La ricerca verte su due punti fondamentali: la cattura di immagini tridimensionali e la realizzazione di "agenti" che permettano di replicare l'immagine catturata. Se per la prima si può attingere con relativa facilità dalle tecniche impiegate anche nell'industria cinematografica, per il secondo punto la Carneige Mellon University sta lavorando alla realizzazione di "catom", che altro non è che l'abbreviazione di Claytronics Atom, ovvero, traducendo più o meno letteralmente, "atomi di argilla elettronica".

I "catom" dovran no avere determinate proprietà computazionali, di movimento e di comunicazione. Questi "catom" sono già stati realizzati sottoforma di prototipo e caratterizzati da dimensioni di poco superiori a quelle di una pallina da ping-pong. Ovviamente la ricerca si deve spingere ora a riuscire a realizzare questi dispositivi su scala ben più ridotta, nell'ordine dei pochi millimetri.

Nel corso del report relativo alla sessione di briefing iniziale rivolta alla stampa abbiamo accennato a quella che, secondo Intel, è la necessità di introdurre connessioni in fibra ottica per incrementare le prestazioni di I/O di un sistema terascale, ovvero di un singolo sistema in grado di elaborare moli di dati nell'ordine dei terabit al secondo.

Intel ha individuato nella tecnologia dell'Hybrid Silicon Laser quello che potrebbe essere il germe in grado di far nascere la soluzione al problema degli elevati costi di impiego della fibra ottica.

Il silicio, largamente utilizzato nell'industria informatica per la produzione di chip, può essere impiegato per riflettere, instradare ed eventualmente amplificare la luce. Esso, tuttavia, non è un buon emettitore di luce, a causa di una limitazione chiamata "indirect bandgap". Questa limitazione impedisce agli atomi del silicio di emettere fotoni (luce) quando viene applicata una carica elettrica.

Intel, assieme alla UCSB, ha trovato il modo di accoppiare al silicio un composto di indio e fosforo, ovviando alla limitazione e creando così questo "hybrid silicon laser".
L'hybrid silicon laser prevede l'impiego di un sottile di silicio, opportunamente inciso per realizzare una sorta di "condotto" per l'onda elettromagnetica della luce, e uno di Indium phospide che vengono accoppiati tra di loro utilizzando un plasma (un gas caricato elettricamente) a bassa temperatura. Quando i due strati vengono contrapposti e pressati, l'aumento di temperatura fa si che il plasma "incolli" tra loro i due strati.

Applicando opportunamente degli elettrodi allo strato di Indium phospide e facendo passare una corrente elettrica si viene a verificare un'emissione di fotoni che viene convogliata attraverso il condotto di silicio.

Diventa quindi possibile raggruppare più laser, ognuno con caratteristiche specifiche di lunghezza d'onda, in un unico chip assieme ad una struttura che permetta la modulazione dei laser, facendoli diventare di fatto portatori di informazione. Applicando una fibra ottica a questo sistema, diventa così possibile trasmettere senza colli di bottiglia numerosi terabit di informazione, andando così a realizzare soluzioni blade server, ad esempio, che comunicano tra di loro mediante fibra ottica.