Microprocessori: L’eterna Sfida Del Cuore Informatico

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L’eterna sfida del cuore

informatico di Francesco Caccavella restazioni, basso consumo e ricerca nelle nanotecnologie. Ma non solo. Intelligenze per aumentare sicurezza e gestione dei dati, bassi costi per sfondare nei Paesi in via di sviluppo. Il mercato dei microprocessori per computer sta vivendo una nuova stagione di fermento con le principali due industrie del settore, Amd e Intel, di nuovo sul fronte a combattere per lo scettro del prodotto migliore. Sullo sfondo, ma con un fragore che arriva chiaro fino al campo di battaglia, si scorge Cell, il nome che Ibm, Sony e Toshiba hanno dato al processore di nuova concezione che equipaggerà la PlayStation 3. Cell, il cui nome completo è Cell Broadband engine architecture (Cell Bea) sarà nuovo, potente e, soprattutto, scalabile: un’architettura modulare consentirà il suo passaggio dalla console per videogiochi a un sistema server o a un apparecchio tv con poche modifiche. Da tempo Sony e Ibm vanno decantando i meriti del loro figlioccio: «PlayStation 3 – ci dice Corrado Buonanno, presidente e am-ministratore delegato di Sony Computer Entertainment Italia – si prefigge di rivoluzionare l’attuale concezione del mondo dell’home entertainment grazie all’uso della tecnologia del processore Cell». I produttori di processori e di console da gioco sembrano ignorare il piccolo enfant prodige, declassato a parvenue un po’ spavaldo. Forse anche per

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Sono il cervello e il motore dei dispositivi elettrici ed elettronici: dai potenti server ai piccoli telecomandi che teniamo in mano ogni giorno. Uno sguardo d’insieme sui microprocessori di oggi e di domani, fulcro di un settore a elevato tasso di innovazione e altamente competitivo paura. I microprocessori per Pc sono uno dei segmenti più competitivi dell’intero comparto It e uno dei più ricchi del mercato dei semiconduttori che, nel 2005, ha fatto registrare un giro d’affari di 230 miliardi di dollari e, secondo le previsioni della Semiconductor industry association, si appresta a mantenere un tasso di crescita del 9 per cento almeno fino al 2009. Del segmento, Intel e Amd si spartiscono quasi l’intera torta, con la seconda sopra il 20 per cento della market share e con il colosso di Santa Clara sotto il 75 per cento. Il restante 3 per cento va a Via e a Transmeta (si veda il riquadro a pagina 27).

Ancora Amd vs Intel Sebbene Intel sia un colosso da quasi 39 miliardi di dollari di fatturato, mai come in questi ultimi mesi ha sofferto la concorrenza di Amd, che di fatturato ne registra poco meno di 6. Chi avesse la ventura di passare per Times Square da qui alla fine dell’anno potrà vedere un enorme cartellone pubblicitario che riporta i dollari che, in tutto il mondo, si sarebbero potuti risparmiare utilizzando

nei sistemi server un processore Amd. Il calcolo è partito lo scorso maggio da 1 milione di dollari, stimati sul numero di processori venduti da Intel a partire dall’aprile 2004, da quando cioè Amd ha introdotto la sua serie di chip della linea Opteron. Grazie all’efficienza di questo prodotto l’azienda ha guadagnato, secondo i dati di Mercury Research, il 22 per cento di un segmento, quello dei processori per server, da sempre dominato dalla casa di San Jose: solo fino a un anno fa i rapporti erano ben diversi con Intel al 93 per cento e Amd al 7. Quest’ultima è

Corrado Buonanno, vice president di Sony Computer Entertainment Europa e presidente e amministratore delegato di Sony Computer Entertainment Italia

In primo piano, nell’elaborazione grafica, il chip Turion 64 di Amd

riuscita a intaccare il monopolio di fatto di Intel dopo aver ottenuto buoni risultati nei settori desktop e laptop, grazie soprattutto, ma non solo, ai consumi ridotti del suo nuovo processore. Il piano di confronto oggi non è più rappresentato dalle sole performance, ma dalle performance-perwatt: oggi il processore ideale è quello che offre velocità elevate ma consumi energetici ridotti. Google, che di server ne gestisce 200 mila, lo ha fatto notare a gran voce in un documento pubblicato lo scorso settembre e firmato da un suo dipendente: «Considerando un ciclo di vita di quattro anni per un singolo server, ai prezzi e alla tecnologia attuale il costo di energia per farlo funzionare supererebbe il costo dell’hardware del 40 per cento». Google alla fine ha scelto Amd, cominciando a montare sulle nuove generazioni dei suoi server proprio i processori Opteron. Per Amd è stata una consacrazione: «Opteron è e rimarrà un prodotto di punta per quanto riguarda le

Dal gennaio 2001 Dario Bucci è amministratore delegato di Intel Italia

performance-per-watt e non ci stupisce che venga utilizzato in ambienti in cui è fondamentale la gestione di cluster di computer e grandi database», racconta a Vision Vincenzo Pistillo, marketing manager di Amd. Nel corso del 2005 HewlettPackard e Ibm, tra gli altri, hanno cominciato a fornire sistemi equipaggiati con processori Amd. Alla fine ha ceduto anche Dell, la prima produttrice di computer al mondo, quasi un baluardo di Intel: lo scorso maggio ha annunciato, dopo mesi di indiscrezioni, che una linea di server verrà equipaggiata con processori Amd. Insomma, il confronto è aperto. E particolarmente duro, fino a sfociare sul piano legale: nel giugno del 2005 Amd ha denunciato presunti comportamenti anticoncorrenziali di Intel volti a escludere il concorrente dal mercato dei Pc.

Le innovazioni del presente Intel non è certo rimasta a guardare l’erosione delle sue quote di mercato. Le contromosse sono state messe in atto proprio a partire dal comparto server: lo scorso 26 giugno ha presentato, in anticipo rispetto alle aspettative, la nuova linea di processori basati sulla microarchitettura Intel Core, con cui equipaggerà tutta la linea di processori per server, desktop e

www.visionblog.it Su VisionBlog i dettagli del passaggio di Apple a Intel per la fornitura dei suoi chip

laptop e che sostituirà Pentium come prodotto di punta. «Pentium – ci dice Dario Bucci, amministratore delegato di Intel Italia – voleva dire aumentare la frequenza, aumentare le prestazioni, aumentare i consumi; Core vuole dire aumentare le prestazioni aumentando il numero di core all’interno della macchina con un’attenzione estrema ai consumi». E con questo nuovo marchio ha riconquistato la leadership tecnologica e si appresta a combattere le battaglie dei prossimi anni. «Il mondo dei processori – continua Bucci – vive di brevi e lunghi cicli: i cicli che consideriamo epocali avvengono ogni dieci o dodici anni. Pentium è stato un cambiamento epocale seguito dopo dodici anni da un altro cambiamento epocale: Core». La nuova linea di processori per server, chiamata sempre Xeon, promette di essere – stando a prove comparative messe in piedi dalla stessa Intel – diverse volte più veloce di Opteron e, soprattutto, assicura bassi consumi: «Abbiamo calcolato che in un ciclo di vita standard di 100 server, con i nuovi processori si risparmierebbero 50 mila dollari, circa un terzo della spesa globale dell’acquisto», sottolinea Bucci. Gli stessi passi, il vendor di San Jose li ha percorsi nel mercato desktop: il nuovo processore Core 2 Duo, presentato a luglio, ha ricevuto attestati di stima pressoché unanimi e diverse prove di comparazione lo pongono al di sopra, in quanto a performance, dei processori Amd in diverse configurazioni. MONTHLY VISION I OTTOBRE I 2006

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Sia i processori Intel sia i processori Amd hanno sposato definitivamente l’architettura multicore. Avere più core – cioè più componenti dediti ai calcoli computazionali – all’interno di un singolo processore significa poter mettere da parte il concetto di frequenza e sostituirlo, nella veste di indice delle performance, dal numero di core. È una sorta di uovo di Colombo: consente di moltiplicare il numero di core al posto di spingere un solo core a velocità più elevate. In un futuro prossimo aspettiamoci dunque di vedere processori a 4, 8 e più core. Ma l’orizzonte strategico va al di là delle novità in termini di tecnologia e produzione. Ci dice sempre Bucci che «gli anni duemila sono caratterizzati dalla specializzazione nell’uso dei computer in funzione delle sue applicazioni». I processori diventano motori di piattaforme più vaste e più specializzate, diventano il cervello di un’architettura. In questo campo Intel ha un vantaggio architetturale che viene da lontano, con i marchi


HI-TECH

Gli insuperabili di big blue Nella Top500, la classifica dei 500 computer più potenti al mondo, le macchine prodotte da Big Blue sono 243, come targato Ibm è il supercomputer più potente del mondo, BlueGene/L, in grado di raggiungere, con i suoi 131 mila processori e 32 mila gigabyte di memoria, 280 teraflop al secondo, ossia 280 trilioni (o milioni di miliardi) operazioni in virgola mobile al secondo. Sempre la società di Armonk, in collaborazione con il Georgia institute of technology, ha presentato lo scorso giugno il primo processore in silicio, ossia costruito con processo produttivo commerciale, capace di funzionare alla velocità di 500 gigahertz (i processori disponibili sul mercato raggiungono quasi i 4 GHz). La velocità è stata raggiunta utilizzando la tecnologia silicio-germanio (SiGe) e portando il processore a funzionare alla temperatura di -268 gradi centigradi, “congelandolo” criogenicamente. A temperatura ambiente il processore è stato spinto sino a 350 GHz, anche se simulazioni Ibm indicano che la velocità massima raggiungibile possa attestarsi sui 1.000 GHz.

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Vincenzo Pistillo, director consumer sales e marketing manager Emea di Amd Centrino per i notebook, e con le nuove linee VPro per i desktop e Viiv (pronunciato vaiv) per l’home entertainment. Amd ha lanciato l’offensiva su quest’ultimo settore, il più diretto all’informatica consumer, presentando il marchio Amd Live!. Entrambi offrono sistemi pronti per la gestione di contenuti digitali personali: musica, film, fotografie, documenti troveranno nel computer il loro luogo di gestione, manipolazione, conservazione per poi essere distribuiti su decine di device diversi: televisori, lettori mp3, Pda. In entrambi i casi i computer, per essere targati Viiv o Amd Live!, dovranno corrispondere a certe caratteristiche, più o meno proprietarie: nella visione di Amd, «è il computer, non il processore, il centro dell’intrattenimento domestico. A differenza di Intel, non vogliamo che il computer sostituisca gli oggetti dell’elettronica di consumo, non vogliamo forzare i produttori di Pc dall’usare componenti prestabiliti e non vogliamo sovrapporci, con stack software proprietari, alle funzioni già presenti nel Windows Media Center e nel futuro Windows Vista Premium».

La sorpresa Freescale Ma non solo di Pc vive il mondo dei semiconduttori, anzi, se guardiamo ai volumi, la polpa è in altri luoghi. Automobili, televisori, lavatrici, frigoriferi, ferri da stiro: ognuno di questi dispositivi ha bisogno di elaborare informazioni, velocemente, in spazi ridotti e a costi minimi. In questo caso non è più necessario un processore, ma un vero e proprio piccolo computer integrato in un chip, un cosiddetto microcontrollore: «Basti pensare che in un’autovettura di fascia medio alta ci sono in media 65 microcontrollori: dall’Abs, agli airbag al controllo dell’iniezione», ci dice Giovanni Cardamone, field marketing manager di Freescale. Dopo aver fatto parte di Motorola per oltre 50 anni, nel luglio 2004 la società è diventata

Fabio Businaro, responsabile technology collaboration solutions di Ibm Italia autonoma ed è oggi leader mondiale nella progettazione e nella produzione di semiconduttori per i mercati automotive, consumer, industriale, e per i segmenti networking e wireless. Se Intel e Amd, nei primi sei mesi dell’anno, hanno fatto registrare consistenti perdite in borsa (meno 24 per cento Intel e meno 20 per cento Amd), Freescale ha segnato un progresso del 17,2 per cento. Freescale ha anche messo radici piedi in molti possibili killer market futuri: l’interconnessione dei dispositivi di tutti i giorni, come quelli che equipaggiano le case digitali (domotiche), e le applicazioni per telefonia mobile. La domotica è una sorta di Eldorado di questo settore: ogni piccolo dispositivo della casa, dal termometro agli allarmi, deve elaborare informazioni per sé e dialogare con tutti gli altri. E in ognuno di questi dispositivi deve essere presente un microcontrollore. Sul fronte dei dispositivi mobili è strategica invece la crescita del VoIP: «Un’applicazione classica su grandi volumi è quella dei telefoni dual mode (ne parliamo diffusamente a pagina 63) che quando si trovano in ambienti esterni lavorano in modalità Gsm, e quando entrano in casa passano in modalità VoIP su connessione senza filo».

Supercomputer in un chip Un po’ di Freescale c’è anche nel suddetto Cell. L’anima PowerPC, la piattaforma di processori sviluppata da Ibm e Motorola/Freescale per Apple, è stata trapiantata nel processore sviluppato da Ibm in collaborazione con Sony e Toshiba, nei suoi avanzati labora-

L’immagine mostra un server blade con all’interno due processori Cell

LA STORIA

Transmeta, perche’? Sei anni fa, al momento della sua Ipo, era una promettente industria che voleva combattere il monopolio di Intel nel campo dei processori per Pc. Oggi è una piccola società che vende il proprio know how ad altre aziende e ha smesso di mettere le mani direttamente in transistor e silicio. Stiamo parlando di Transmeta, società californiana che tante aspettative ha creato nel mondo dell’informatica e non solo. La società sta vivendo un momento di transizione molto delicato, nonostante la nicchia di mercato su cui puntava sia gravida di futuro: la società presentò nel 2000 i primi processori a basso consumo che avrebbero potuto ampliare la capacità di autonomia di notebook e sistemi ultraportatili. Crusoe, questo il nome del primo processore prodotto, ricevette lodi e premi promettendo, di “aumentare la produttività degli utenti funzionando con una singola batteria fino a un intero giorno lavorativo”. Diversi attori di primo piano iniziarono

tori di East Fishkill, nello stato di New York. Ci spiega Fabio Businaro, responsabile technology collaboration solutions di Ibm Italia: «Con Cell si potrà utilizzare una potenza simile a quella prodotta da un supercomputer, ma integrato e nella dimensione di un singolo chip. Elevata qualità grafica, velocità di calcolo, gestione di segnali digitali, crittografia, riconfigurazione dei core, sono questi i compiti che Cell potrà svolgere decisamente meglio di altre architetture presenti sul mercato, ed è questo il motivo per cui molte società, leader nel loro settore, stanno lavorando con Ibm, in un modello di collaborazione per innovare i loro prodotti, attraverso questo fantastico processore». In Cell, attorno a un processore di tipo PowerPC con funzione di coordinamento dei dati e di controllo, sono collocati 8 diversi elementi dedicati all’elaborazione dei dati stessi chiamati Synergystic processing elements (Spe). Finora il dispositivo più noto che con certezza monterà il processore Cell è la PlayStation 3, e non è un caso. Cell broadband engine, come indica il suo stesso nome esteso, è nato con la banda larga in testa, nel senso che le sue prestazioni sono vantaggiose in sistemi che fanno

la produzione di computer ultraleggeri basati sul processore, ma la luna di miele ebbe breve durata: pochi giorni prima dell’Ipo di Transmeta, Ibm sospese i piani di commercializzazione di un portatile basato su Crusoe perché, spiegò, il risparmio energetico del processore era comparabile a quello ottenibile con un simile processore Intel. A un anno dall’entrata al Nasdaq, Transmeta valeva il 96 per cento in meno della quotazione raggiunta il primo giorno, aveva cambiato due volte l’amministratore delegato e doveva mettersi al riparo da diversi errori di produzione che costrinsero alcuni vendor a ritirare alcune centinaia di prodotti già immessi sul mercato. Nel 2002 le perdite furono quantificabili in 110 milioni di dollari, diventati 87 nel 2003 e 106 nel 2004. La ristrutturazione dell’azienda fu un passo necessario, nel marzo del 2005: abbandono progressivo della produzione di processori, licenziamenti, focalizzazione sulla vendita delle

largo uso di video, audio e grafica in cui fondamentale è il processo di codifica/decodifica da o verso formati compressi e il processo di costruzione dell’immagine. Se davvero l’intrattenimento multimediale è uno dei settori di più largo consumo, Cell potrà dire la sua, e ad alta voce: «Il processore Cell – spiega a Vision Manuel Linning, pr manager Emea di Toshiba – è progettato per applicazioni che fanno uso intensivo di grafica e multimedialità e Toshiba crede di poterlo utilizzare nei nuovi mercati che si apriranno a partire dal 2008. Non abbiamo deciso ancora quando lanciare una tv ad alta definizione basata sul processore Cell, dal momento che a oggi il mercato non richiede le performance che il processore può garantire». Per adesso gli usi più ravvicinati vedono il processore impiegato, anche in configurazioni multiprocessore, nel cosiddetto segmento High performance computing (Hpc). Per questo Ibm ha già siglato una partnership con l’azienda americana Mercury Computer Systems, specializzata nella produzione di sistemi di computer da utilizzare nei settori della difesa, della medicina e delle geoscienze e ha in cantiere una propria linea basata su Cell. Ma gli usi del proces-

licenze per le proprie tecnologie e per i propri brevetti, nonché servizi di consulenza nell’industria dei microprocessori. Il 2005 si è chiuso con perdite ridotte a 6 milioni di dollari e le entrare migliorate del 147 per cento rispetto al 2004. Attualmente il fiore all’occhiello della società sono due importanti contratti con Sony e Microsoft, entrambi legati alle licenze sulle proprie tecnologie di riduzione di consumo energetico che vanno sotto il nome di LongRun2: con Sony il progetto vede coinvolti oltre cento progettisti Transmeta direttamente impegnati nello sviluppo del processore Cell, mentre il rapporto con Microsoft è legato allo sviluppo del progetto FlexGo che prevede l’ampliamento dell’uso dei Pc nei mercati emergenti basandosi su una tariffa “a uso”. A produrre il chip sviluppato con tecnologia Transmeta sarà anche Amd in seno al progetto chiamato 50x15, che prevede di portare l’internet al 50 per cento della popolazione entro il 2015.

sore non sono confinati solo nei grandi computer di calcolo, sebbene questi siano gli ambiti più favorevoli, o nelle applicazioni multimediali: «Nel futuro prossimo – continua Businaro – si può prevedere che Cell verrà impiegato nei server, nei sistemi di home entertaiment, nei sistemi embedded e in molte altre applicazioni. Sono tantissime le aziende con cui Ibm sta collaborando perché Cell diventi la loro principale piattaforma di calcolo, ma non sono ancora autorizzato a farne i nomi». I [email protected]

Amd www.amd.com Apple www.apple.com Dell www.dell.it Freescale www.freescale.com Google www.google.it Hewlett-Packard www.hp.com Ibm www.ibm.it Intel www.intel.com Mercury Research www.mercuryresearch.com Semiconductor industry association www.sia-online.org Sony Computer Entertainment www.it.scee.com Toshiba www.toshiba.it Transmeta www.transmeta.com Via www.via.com.tw MONTHLY VISION I OTTOBRE I 2006

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