В Сан-Франциско прошла Восьмая американская конференция разработчиков Intel

С некоторых пор конференции Intel Developer Forum (IDF) проводятся в разных странах и на разных континентах. Тем не менее центральное место в этой череде мероприятий по-прежнему занимают весенний и осенний форумы, организуемые в США. В течение нескольких ближайших лет американский форум IDF будет проходить под ласковыми калифорнийскими лучами в Сан-Франциско, куда он переместился из Сан-Хосе.

О популярности американских форумов Intel красноречивее всего скажут две цифры: на последнем IDF присутствовало более 4800 участников из 40 стран. Люди съезжаются на форум буквально со всего мира. И это понятно: только здесь можно увидеть практически все высшее руководство компании, пообщаться с сотрудниками исследовательских подразделений Intel, а главное, первыми услышать множество технологических и продуктовых анонсов, которые станут определяющими направлениями развития индустрии высоких технологий на ближайшие несколько лет.

Традиционная тематика IDF концентрируется на перспективах развития процессоров для серверов, настольных станций и портативных устройств. На этот раз IDF выглядел несколько иначе. Процессорным технологиям и наборам микросхем по-прежнему было уделено много внимания, однако самостоятельной и громко звучавшей темой стало обсуждение сетевых, и прежде всего беспроводных технологий, которые в бизнесе Intel занимают все более заметное место. Кроме того, помимо традиционной технологической конференции, в рамках IDF был организован поток, посвященный законченным решениям для бизнеса — компания не смогла остаться в стороне от веяний времени.

На форуме были представлены 64-разрядные расширения IA-32e платформ Xeon и Pentum 4, а также их будущие модификации Montetico и Nocona, новые подробности о наборах микросхем для настольных платформ Grandsdale и Alderwood, технологии и чипсеты для двухъядерных процессоров (Madison, Pellston, Foxton, Bayshore), платформа для мобильных компьютеров Sonoma, включающая в себя процессор Dothan, набор микросхем Alviso, поддерживающий технологию Intel High Definition Audio (прежнее название — Azalia) и микросхему Calexico 2, отвечающую за поддержку трех основных разновидностей стандарта 802.11 (a, b и g). Кроме того, уделялось внимание технологии Bluetooth и концептуальному проекту Florence, призванному стать базовой платформой для мобильных ПК начиная с 2005 года. Калейдоскоп названий говорит сам за себя. В дополнение к двум десяткам новостей от самой корпорации Intel, около сотни анонсов приурочили к весеннему IDF ее технологические партнеры.

Не стремясь объять необъятное, остановимся на некоторых разработках, имеющих непосредственное отношение к миру сетей и телекоммуникаций.

Кремниевая фотоника

Само название этой технологии кажется парадоксальным. В то время как сетевая и телекоммуникационная индустрия активно движется к чисто оптическим сетям, компания Intel делает акцент на применение кремниевых компонентов. В действительности противоречие здесь только кажущееся. Целесообразность перевода на кремний оборудования оптических сетей продиктована как экономическими, так и технологическими соображениями.

На протяжении длительного времени оптические сети успели снискать репутацию дорогостоящего решения. Причина такого положения дел кроется в высокой стоимости аппаратных компонентов, в которых применяются довольно экзотические материалы (арсенид галлия, ниобат лития, фосфид индия) и сборка которых в ряде случаев осуществляется вручную. В этом смысле широкая доступность кремниевых соединений, а также многолетний опыт их использования в микроэлектронике делают идею перехода на кремниевую оптику весьма заманчивой. Ее привлекательность усиливается благодаря достигнутому на сегодняшний день чрезвычайно высокому уровню интеграции компонентов в отдельных микросхемах. Если бы кремний удалось сделать базовым элементом для построения оборудования оптических сетей, то в будущем все функции обработки оптических сигналов можно было бы реализовать на одном кристалле.

Как известно, эти функции в первую очередь сводятся к испусканию, передаче и приему оптических сигналов, быстрой модуляции света и интеллектуальной обработке входящего трафика. Как свидетельствуют результаты исследований, проведенных в последние годы компанией Intel, практически все компоненты для реализации этих функций могут быть построены на базе кремния. Исключение составляет лишь генерация оптических сигналов — здесь без внешних лазеров не обойтись.

Возможность использования кремния в оптических устройствах обусловлена наличием у него окна прозрачности как в ближней, так и в дальней областях инфракрасного диапазона. На границе этих областей существует участок спектра, наиболее пригодный для коммуникационных приложений; именно его и предстоит задействовать для передачи оптических сигналов по кремниевым волноводам.

Наличие окна прозрачности не исключает применения кремниевых элементов для приема оптического трафика. Добавление к кремнию примесей германия позволяет создавать компоненты для детектирования световых потоков. Соответствующая возможность была продемонстрирована в ходе лабораторных экспериментов: прием оптического трафика с интенсивностью 100 Мбит/с успешно осуществлялся на длине волны 1319 нм.

На IDF обсуждались и экономические преимущества перехода на кремниевую оптику. Как свидетельствуют сделанные оценки Intel, себестоимость кремниевых компонентов (в случае их массового производства) составляет от одной до двух третей себестоимости традиционных оптических изделий с аналогичной пропускной способностью.

Однако главное техническое достижение Intel в области кремниевой оптики связано с высокоскоростной оптической модуляцией. К настоящему времени предложено несколько вариантов модуляции оптических сигналов. Простейшим является прямая модуляция, основанная на быстром включении и выключении передающего лазера. Ее главный недостаток — сдвиг исходной длины волны, который сильно затрудняет детектирование сигнала на принимающем конце. В итоге большинство производителей сделали выбор в пользу внешних модуляторов. Использование для этой цели механических затворов довольно быстро было отвергнуто в силу их инерционности, да и более «продвинутая» технология кодирования данных путем приложения к волноводу имеет верхний частотный «потолок» на уровне 20 МГц, что, казалось, навсегда закрывало дорогу кремнию в современные оптические сети.

Решение, предложенное инженерами фирмы Intel, базируется на хорошо известном принципе интерференции. Входящий пучок света в модуляторе разделяется надвое, после чего в один из получившихся пучков при помощи внешнего напряжения вносится определенный сдвиг фаз. Если затем объединить две части разделенного пучка, то амплитуда выходного сигнала будет определяться внесенной разностью фаз, что позволяет без труда кодировать любые двоичные последовательности. Самое удивительное, что этот простейший принцип позволил поднять верхний частотный порог модуляции до 1 ГГц, то есть превысить предыдущий показатель в 50 раз! О значении этого результата красноречиво свидетельствует тот факт, что в начале февраля статья сотрудников фирмы Intel вышла в журнале Nature, который неофициально именуют журналом нобелевских лауреатов. Результаты модельных расчетов свидетельствуют также о том, что со временем частота модуляции оптических сигналов в кремниевых устройствах может быть доведена до 10 ГГц.

С точки зрения рыночных перспектив немаловажным достоинством описанных разработок Intel в области кремниевой оптики является то, что они затрагивают только физический уровень сети передачи данных, оставляя все остальные компоненты иерархии протоколов OSI неизменными. Сказанное означает, что внедрение кремниевых компонентов в существующую инфраструктуру оптической сети не потребует ее глубокой модернизации, а значит, будет осуществляться с минимальными затратами. В этом отношении перечень областей, в которых кремниевая оптика может найти применение, поистине безграничен.

Тем не менее встает вопрос о возможной конкуренции между устройствами на базе кремниевой оптики и оборудованием чисто оптических сетей, в которых на уровне оптического тракта кремнийсодержащие компоненты не используются. По мнению Марио Паниччиа, который возглавляет в Intel исследовательское подразделение Photonics Technology Lab и вместе со своими коллегами представлял на IDF описываемые разработки, опасаться противостояния не стоит. Скорее всего, кремниевая оптика займет промежуточное положение между чисто оптическими сетями и традиционными кабельными сетями передачи данных. При этом пропускная полоса устройств, на базе кремниевой оптики, будет никак не меньше 10 Гбит/с, а со временем сумеет приблизиться к рубежу 40 Гбит/с.

Вот только произойдет это нескоро. Несмотря на то что в Intel уже сегодня создан прототип кремниевого оптического модулятора (характерный размер — 1,5 см), появление на рынке коммерческих продуктов руководители компании ожидают лишь к концу десятилетия.

Улучшенная коммутация

А вот совсем другая разработка, появление которой, впрочем, было продиктовано все тем же стремлением снизить стоимость сетевых устройств. Технологии Advanced Switching (AS), появившейся на свет в качестве развития шины PCI Express, на IDF было уделено далеко не последнее место.

Напомню, что название PCI Express соответствует последней версии последовательной шины ввода/вывода, которая пришла на смену PCI и PCI-X и предназначена для подключения к системной шине контроллеров накопителей, сетевых карт, модемов и тому подобных устройств. Поддерживаемая ею пропускная способность (2,5 Гбит/c) по крайней мере вдвое превышает максимальное быстродействие системной шины, достигнутое в существующих системах на базе PCI. Новая разработка поддерживается в последней версии чипсета Grantsdale и, как ожидается, появится в составе настольных ПК с шильдиком Intel Inside уже в этом году. О поддержке PCI Express заявили производители графических процессоров ATI и nVidia; последняя, в частности, представила на IDF четыре графических процессора, совместимые с новым интерфейсом.

Появление PCI Express в составе настольных систем повлечет за собой ряд архитектурных новшеств. С точки зрения сетевых технологий интерес представляет перевод локальных и кампусных сетей на стандарт Gigabit Ethernet. По мнению Intel, замена PCI на PCI Express упростит поддержку технологии GE в настольных системах. Еще существеннее, что новая шина благодаря созданной на ее основе технологии AS открывает новые горизонты в сфере активного сетевого оборудования.

По сути дела, AS является надстройкой над базовой технологией PCI Express и добавляет к ней транзакционный уровень, обеспечивающий гибкую инкапсуляцию трафика различных протоколов, передачу данных между одноранговыми узлами, динамическое изменение конфигурации сетевых узлов, обработку многоадресных и широковещательных рассылок и т. д. При этом AS обладает значительной топологической индифферентностью, поддерживая обмен трафиком не только в древовидной, но и в ячеистой структуре, топологиях «звезда», «двойная звезда» и др. Инкапсуляция трафика любых протоколов более высоких уровней (Ethernet, Fiber Channel, TDM) позволяет обойтись без процедур преобразования пакетов в многопротокольной среде, что существенно упрощает архитектуру сетевых устройств, а значит, удешевляет их. Надо ли говорить, что переход на AS позволяет использовать любое сетевое программное обеспечение в неизменном виде? Спецификациями AS предусмотрены специальные механизмы повышенной отказоустойчивости, управления потоками трафика и предотвращения перегрузок, обеспечения качества сервиса (до восьми классов трафика). При этом правила приоритизации различных типов трафика определяются конечными узлами, а не навязываются коммутационной матрицей.

Отдельно следует сказать о масштабируемости. Использование последовательной архитектуры «точка-точка» дает возможность наращивать пропускную способность по мере необходимости — свойство, которого лишены системы на базе шин с разделяемым доступом. Последовательная архитектура позволяет организовать одновременный обмен данными между несколькими парами узлов по отдельным соединениям, а также взаимодействие большого числа узлов. Другим ее преимуществом является минимизация доли служебных данных в общем объеме трафика, что в конечном счете также выливается в улучшение масштабируемости.

С рыночным распространением архитектуры AS многие компании связывают большие надежды. Дело в том, что до последнего времени поставщики мультигигабитных коммутаторов и маршрутизаторов при проектировании коммутирующей матрицы использовали патентованные технологии. Если в сфере интерфейсов между отдельными микросхемами существовали хоть какие-то стандарты (например, CSIX для организации взаимодействия сетевого процессора с системной шиной), то применительно к взаимодействию компонентов через коммутирующую матрицу они отсутствовали вовсе. Появление спецификаций AS обещает радикально изменить такое положение дел.

Их разработка началась в первой половине прошлого года силами Arapahoe Working Group, которая к концу сентября завершила создание проекта спецификации AS 1.0 и передала его в специально созданный консорциум Advanced Switching Interconnect Special Interest Group (ASI SIG). В январе этого года ASI SIG выпустила окончательный вариант упомянутой спецификации, а еще через месяц — дополнения к ней, регламентирующие реализацию четырех вспомогательных протоколов: туннелирования пакетов PCI Express для их передачи через коммутирующую шину AS, передачи трафика коммуникационных приложений на специальные адреса, обмена сообщениями через механизм очередей и передачи больших массивов данных между модулями памяти или накопителями, минуя центральный процессор.

Не стоит сомневаться в том, что опубликованные спецификации еще не раз подвергнутся коррекции. Но начало уже положено. О поддержке технологии Advanced Switching корпорация Intel заявила еще в июне прошлого года. Компания намерена встроить методы AS в разнообразные компоненты, адресованные производителям сетевого и телекоммуникационного оборудования, включая сетевые процессоры и микросхемы для устройств хранения, Ethernet-контроллеры и чипсеты для встраиваемых систем. На их основе разработчики оборудования могут создавать практически любые сетевые устройства — от брандмауэров и оборудования VPN до высокопроизводительных маршрутизаторов и базовых станций для сетей мобильной связи (рис. 1). «Зеленый свет» технологии AS дали ведущие поставщики сетевых устройств. Помимо Intel, в консорциум ASI SIG сегодня входят Agere Systems, Alcatel, AMD, Cisco Systems, Huawei Technologies, Nokia, Siemens AG, Sun Microsystems — всего свыше 35 компаний.

Присутствие в этом списке компании Cisco примечательно вдвойне. В ближайшие пять лет фирма планирует инвестировать 5 млрд долл. в разработку новых специализированных микросхем (ASIC) для сетевого оборудования. Возможно, появление стандарта Advanced Switching позволит ей здорово на этом сэкономить. По мнению разработчиков стандарта, он обеспечит высокую взаимозаменяемость компонентов отдельных сетевых устройств. В результате производители смогут создавать их по принципу отверточной сборки современных ПК, используя стандартные комплектующие. Конечно, на практике все окажется несколько сложнее, и все-таки эпохе повсеместного господства патентованных архитектур явно приходит конец.

Закономерный вопрос: когда же наступят светлые времена? Первую в мире работоспособную ATM-систему на базе технологии AS участникам весеннего IDF 2004 продемонстрировала компания Agilent Technologies. Ее основу составили сетевые процессоры IXP2400 фирмы Intel, а также коммутационная матрица Virtex-II Pro FPGA производства Xilinx. Генерировавшийся ATM-трафик принимал анализатор пакетов компании Agilent.

Если верить Радживу Кумару, президенту консорциума ASI SIG, первые законченные «строительные кирпичики», основанные на архитектуре AS, появятся на рынке в начале, а готовые устройства — во второй половине 2005 года.

Беспроводные горизонты

Одна из отличительных особенностей нынешнего IDF — особый акцент на мобильных и беспроводных технологиях. В том или ином контексте они фигурировали практически во всех пленарных выступлениях высшего руководства Intel, а число посвященных им технических сессий исчислялось десятками.

Вряд ли стоит удивляться тому, что в Intel точно уловили тенденцию, которая в последнее время стала доминировать в мире телекоммуникаций. Примечательно другое: судя по всему, компания стремится не просто не отстать от времени, но и опередить его, превратившись в локомотив новых стандартов и основного поставщика компонентов для оборудования беспроводных сетей. Произносимые при этом заявления порой носят откровенно маркетинговый характер, тем не менее нельзя не признать, что общий вектор выбран компанией безошибочно.

По мнению руководителей Intel, ближайшее десятилетие пройдет под знаменем широкополосного беспроводного доступа. Беспроводные технологии на сегодняшний день во многих случаях оказываются предпочтительнее других вариантов организации высокоскоростной «последней мили». Утверждается, что 5 млрд жителей планеты, которые пока ни в каком виде не приобщены к последним достижениям в области коммуникаций, и будут основными их потребителями. Тезис этот звучит чересчур оптимистично, но трудно не согласиться с тем, что потенциал для роста рынка услуг широкополосного доступа не исчерпан даже в развитых странах. В тех же США и Великобритании широкополосным сервисом охвачено немногим более 30% населения.

ПО МНЕНИЮ Шона Мэлони, Intel является ведущим поставщиком компонентов для Ethernet-оборудования. В прошлом году корпорация заняла первое место в мире по выпуску сетевых процессоров

По мнению Шона Мэлони, исполнительного вице-президента компании Intel, который недавно возглавил объединенное подразделение Intel Communications Group, многообещающие перспективы беспроводных технологий обусловлены рядом факторов. В этой отрасли телекоммуникаций практически отсутствует противостояние различных стандартов: спецификации UWB, 802.11a/b/g, 802.16, стандарты 3G не противоречат друг другу, поскольку относятся к разным типам приложений.

Другое благоприятное обстоятельство — практическая реализация концепции цифрового дома, которая в последнее время стала одним из коньков маркетинговой программы Intel. Современные домашние сети уже сегодня требуют полосы пропускания больше 1 Мбит/c; в ее обеспечении беспроводным технологиям отводится явно не последнее место. Многие устройства, формирующие среду цифрового дома, снабжаются средствами поддержки той или иной разновидности стандарта 802.11. Для настольных и портативных компьютеров такая поддержка в скором времени станет неотъемлемым элементом конфигурации. В итоге по масштабам своего распространения технология Wi-Fi может превзойти сети 3G. Согласно данным, приведенным на IDF г-ном Мэлони, начиная с осени прошлого года объем мирового трафика в беспроводных локальных сетях общего пользования (hot spots) практически удваивался каждый месяц. Еще один фактор — появление стандарта WiMAX, который был разработан и принят институтом IEEE в рекордно короткие сроки.

Современные рыночные позиции Intel в сетевой индустрии достаточно прочны. Компания остается ведущим поставщиком компонентов для Ethernet-оборудования. В прошлом году корпорация заняла первое место по производству сетевых процессоров (семейство Intel XScale), чему в определенной степени способствовал выход в сегмент сетевых процессоров для «тяжелого» оборудования (в 2002 году Intel довольствовалась скромной четвертой строчкой). Объединив в составе Intel Communications Group пять прежде самостоятельных сетевых/коммуникационных подразделений, руководство Intel поставило перед компанией весьма амбициозную задачу — стать ведущим поставщиком компонентов для всей телекоммуникационной индустрии. Как подчеркивалось на IDF, компания продолжит выпуск различных сетевых процессоров, элементной базы для оборудования Gigabit Ethernet, компонентов оборудования оптических сетей. И все-таки стратегическим направлением на ближайшие годы станут беспроводные технологии.

Уже сегодня Intel принадлежат ведущие позиции среди поставщиков чипсетов для сотовых терминалов второго поколения, клиентского оборудования стандарта Wi-Fi, устройств Bluetooth. Положение компании должно только упрочиться после распространения технологии WiMAX, в продвижение которой она вкладывает значительные ресурсы. В частности, уже на следующей конференции IDF (осенью 2004 года) должны быть представлены прототипы оборудования WiMAX.

В области беспроводного оборудования компания намерена существенно изменить технический облик клиентских устройств. На IDF были анонсированы первые в мире модули NOR флэш-памяти, выполненные по 90-нанометровой технологии и предназначенные для установки в сотовые телефоны и КПК. Повышение плотности ячеек позволило уменьшить время отклика и, в частности, снизить время загрузки ОС. Массовое производство новых модулей начнется в самое ближайшее время. Вторая технологическая область — процессоры приложений и графика. Примерно полгода назад Intel представила первое поколение коммуникационных процессоров, которые уже в этом году появятся в составе сотовых терминалов ряда производителей. В первой половине 2005 года должны увидеть свет коммуникационные процессоры второго поколения.

В текущем квартале начнутся массовые поставки графического 3D-акселератора, который построен на базе архитектуры Intel XScale и отличается очень низкой потребляемой мощностью, то есть идеально подходит для установки в портативные устройства. Данная микросхема способна отобразить 3 млн многоугольников в секунду. На IDF демонстрировался прототип законченного устройства под кодовым названием Carbonado, в котором установлен данный акселератор. Ближе к концу года Intel планирует выпустить специально спроектированный модуль со сниженной потребляемой мощностью, предназначенный для интегрированной поддержки технологий Wi-Fi и Bluetooth в клиентских устройствах.

Наконец, компания уже приступила к разработке компонентов и модулей стандарта WiMAX. Первые уличные инсталляции оборудования WiMAX, размещаемого на существующих базовых станциях сетей сотовой связи либо в качестве отдельно стоящих недорогих БС, должны появиться уже в первой половине следующего года. По мнению руководства Intel, во второй половине этого же года технология проникнет и в беспроводные домашние сети — при условии, что такое решение станет технически апробированным и экономически приемлемым. Наконец, еще через год мы можем стать свидетелями того, как сети WiMAX обслуживают мобильных пользователей. Необходимые к тому предпосылки — снижение уровня потребляемой мощности и одобрение спецификации 802.16e, регламентирующей методы обеспечения качества сервиса в сетях WiMAX.

Тематика последнего IDF поистине необъятна. Упомянутые выше технологии и продукты — лишь небольшая часть технологий и продуктов, работы над которыми ведутся в недрах компании Intel. Тем не менее уже по этому краткому описанию можно составить представление о том, в каком направлении движется гигант современной ИТ-индустрии и куда он зовет других производителей.

Intel не делает большого секрета из своих перспективных разработок, как бы задавая ориентир для развития всей отрасли. И тематика конференций IDF — лучшее тому подтверждение. В современных условиях время, необходимое для реализации первоначальной идеи в законченном продукте, нередко исчисляется считанными месяцами. Не исключено: многие концепции, прозвучавшие в стенах Moscone Center West, что в самом центре Сан-Франциско, материализуются уже ближайшей осенью. Так что до новых встреч на берегу калифорнийского залива!

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями