Der Banias liegt 13 km östlich von Kiriat Schmona am Quellfluss des Jordan, der den gleichen Namen trägt. Von diesem Fluss sowie dem dort ansässigen Naturschutzgebiet entspringt die Bezeichnung für Intels kommende Mobile-CPU. Die Entwicklung des Banias erfolgt ganz in der Nähe: Intels "Israel Development Center" unter der Leitung von Mooly Eden zeichnet für den Prozessor verantwortlich.
Mooly Eden erläuterte auf dem Microprocessor Forum die Details des Banias. Techniken wie MicroOps-Fusion, aggressives Clock-Gating oder ein erweitertes SpeedStep sollen die CPU zum neuen Stromsparwunder machen. Intel sieht den Banias aber auch als Plattform und nennt den Prozessor in einem Atemzug mit Wireless LAN und Bluetooth.
Mit der Banias-Plattform verfolgt Intel einen holistischen Ansatz, um die Performance höher getakteter mobiler Pentium-4-Prozessoren bei wesentlich weniger Energieverbrauch zu ermöglichen. In diesem Report finden Sie die auf dem Microprocessor Forum veröffentlichten Details zum Banias. Zusätzlich haben wir die bereits bekannten Fakten zu den kommenden Banias-Notebooks zusammengefasst.
Details zum Core
Intel fertigt den Banias-Core mit einer Strukturbreite von 0,13 µm. Die 77 Millionen Transistoren benötigen beim Banias eine Die -Fläche von zirka 100 mm². Einen Großteil davon wird der L2-Cache belegen, den Intel auf 512 oder 1024 KByte dimensionieren wird. Die Organisation des L2-Cache ist dabei achtfach assoziativ ausgelegt. Die einzelnen Speicherzellen bestehen beim Banias aus jeweils nur vier Transistoren.
Die Banias-Architektur beherrscht den SSE2 -Befehlssatz der Pentium-4-Prozessoren. Ebenfalls mit dem mobilen Pentium 4 gemein ist ein mit 400 MHz getakteter Prozessorbus (quad pumped). Damit erlaubt der FSB des Banias eine Bandbreite von 2,98 GByte/s.
MicroOps Fusion
Intel vereinfacht beim Banias die komplizierte Verwaltung der MicroOps in den Schedulern durch die MicroOps-Fusion. Die neue MicroOps-Fusion-Technologie analysiert die Instruktionen des Programmablaufs. Wenn sich mehrere Operationen zusammenfassen lassen, werden sie zu einem Befehl verschmolzen. Erst für die Bearbeitung in den parallelen Ausführungseinheiten werden die gebündelten Befehle wieder in die einzelnen MicroOps aufgetrennt.
Die Effizienz des Befehlsabarbeitung erhöht sich durch dieses Verfahren, weil der Scheduler weniger Einträge verwalten muss. Diese "Befehlsreduzierung" vor den Ausführungseinheiten steigert aber nicht nur die Performance, sondern reduziert gleichzeitig den Energiebedarf der Scheduler-Einheit. Durch die MicroOps-Fusion-Technologie muss der Banias zehn Prozent weniger MicroOps in den Ausführungseinheiten berechnen. Diese Performance-Angabe basiert auf Simulationen, die Intel während des Architektur-Designs durchgeführt hat.
Um die Zahl der MicroOps weiter zu verringern, hat Intel der Banias-Architektur einen dedizierten Ablaufmanager spendiert. Programm-Overhead wie die Stack-Befehle push, pop, call und ret führt der Banias in einer dedizierten Hardware durch. Der Prozessor kann das eigentliche Programm in den Ausführungseinheiten damit ohne Unterbrechung abarbeiten. Die Zahl der MicroOps verringert sich durch den Stack Manager laut Intel um fünf Prozent, was für eine Performance-Steigerung sorgen soll.
Stromsparen durch bessere Vorhersagen
Die Ausführungseinheiten aktueller Prozessoren sind über ein Viertel ihrer Zeit mit Befehlswiederholungen durch falsche Sprungvorhersagen beschäftigt. Dies kostet aber nicht nur Performance, gleichzeitig steigt durch die Befehlswiederholung der Stromverbrauch. Deshalb hat Intel beim Banias viel Wert auf optimierte Sprungvorhersagen gelegt.
Die "Advanced Branch Prediction" des Banias analysiert die vergangene Programmausführung und sagt darauf basierend voraus, welche Operationen wahrscheinlich als Nächstes ausgeführt und welche Daten benötigt werden. Intel hat bei der Banias-Architektur drei verschiedene Logiken zur Sprungvorhersage kombiniert: bimodal, local und global. Damit soll der Banias falsche Sprungvorhersagen um über 20 Prozent reduzieren. Die Performance des Prozessors steige durch die Advanced Branch Prediction um fünf Prozent. Gleichzeitig soll der Banias durch diese Optimierung zirka zwei Prozent weniger Strom verbrauchen.
Aggressives Clock-Gating
Um Energie zu sparen, kann die Banias-CPU inaktive Bereiche komplett abschalten, wenn diese zur Befehlsabarbeitung kurzfristig nicht benötigt werden. Das Ein- und Ausschalten der einzelnen Blöcke erledigt der Prozessor dabei innerhalb eines Taktzyklus.
Der L2-Cache ist beim Banias achtfach assoziativ ausgelegt. Jeden der acht Cache-Pfade hat Intel in vier Quadranten aufgeteilt. Über einen so genannten Quadrant Selector kann der Banias jeden der insgesamt 32 Blöcke gezielt selektieren. Cache-Bereiche, die momentan nicht benötigt werden, lassen sich in einen Stromsparmodus schalten. Eine dedizierte Logik überprüft und analysiert beim Banias die Cache-Zugriffe und kann die inaktiven Bereiche lokalisieren.
Beim Banias lässt Intel auch den Prozessorbus nicht außen vor und optimiert ihn auf niedrigen Stromverbrauch. Deshalb werden nur die Stellen des Busses mit Strom versorgt, die diesen auch aktuell benötigen. Gerade die Buffer-Schaltungen besitzen eine hohe Leistungsaufnahme. Diese Schaltkreise konvertieren die Busspannungen in die vom Chip benötigten Spannungswerte. Die Banias-Architektur versorgt die Buffer dynamisch nur bei Bedarf und nicht ständig.
Neue SpeedStep-Variante
Intel führt mit dem Banias die dritte Version der Stromspartechnologie SpeedStep ein. Die ersten beiden SpeedStep-Varianten kennen nur zwei Prozessorzustände, zwischen denen sie die Taktfrequenz und Core-Spannung wechseln können. SpeedStep II (offiziell Enhanced SpeedStep) des Pentium III-M und Pentium 4-M kann die miteinander gekoppelte Taktfrequenz und Core-Spannung auch dynamisch an die Prozessorauslastung anpassen.
Beim Banias kann das neue SpeedStep III (Codename) die Taktfrequenz und Spannung nun in mehreren Schritten variieren. Transmetas LongRun-Technologie und AMDs PowerNow! verwenden dieses Verfahren schon lange.
Intel hat beim Banias zudem die I/O-Voltage von der Core-Spannung über die IMVP-Technik der vierten Generation komplett entkoppelt. Dies erlaubt eine gezieltere Regulierung der Spannungs-Level. IMVP packt Intelligenz in die Stromversorgung und nutzt den zulässigen Spannungsbereich eines Prozessors zur Reduktion der Leistungsaufnahme aus.
Banias-Versionen
Obwohl Intel zu den Taktfrequenzen des Banias noch keine offiziellen Angaben macht, sind diese längst kein Geheimnis mehr. Zum Start wird die Mobile-CPU mit Taktfrequenzen von 1,3 bis 1,6 GHz arbeiten. Bereits auf dem Fall-IDF 2002 konnte tecCHANNEL diese Angaben verifizieren.
Zusätzlich wird Intel - analog zum mobilen Pentium III - einen Low-Voltage-Banias mit 1,1 GHz sowie eine Ultra-Low-Voltage-Version mit 900 MHz Taktfrequenz anbieten. Der TDP-Wert soll bei 13 respektive 8 Watt beim ULV-Banias liegen. Die 1,6-GHz-Version liegt laut Insider-Informationen bei 25 Watt. Im Durchschnitt soll der Leistungsbedarf der Banias-Prozessoren aber unter einem Watt betragen. Die LV- und ULV-Versionen genehmigen sich durchschnittlich nur ein halbes Watt.
Die in 0,13-µm-Technologie gefertigten Banias-Prozessoren arbeiten mit einer Core-Spannung von 1,35 V - im SpeedStep-Modus sinkt sie auf 0,85 V. Genügsamer geben sich wieder der LV-Banias mit 1,1 V und die ULV-Variante mit 1,0 V Core-Spannung. Angaben zur Spannung im SpeedStep-Modus sind uns hier nicht bekannt. In der zweiten Jahreshälfte 2003 will Intel den Banias auf eine Strukturbreite von 90 nm umstellen.
Chipsätze für Banias
Intel wird dem Banias zum Launch zwei Chipsatzvarianten zur Seite stellen: den Odem-Chipsatz ohne sowie den Montara-GM mit integrierter Grafik-Engine.
Beide Banias-Chipsätze unterstützen über zwei SO-DIMM-Slots bis zu zwei GByte DDR-SDRAM in den Versionen DDR200 und DDR266. Speicher mit ECC-Prüfung verarbeiten die Chipsätze ebenfalls. Der FSB zum Prozessor arbeitet mit einer Taktfrequenz von 400 MHz. Externe Grafikchips steuert der Odem über eine AGP-4x-Schnittstelle an. Um welche interne Grafik-Engine es sich beim Montara-GM handelt, lässt Intel zu diesem Zeitpunkt noch offen. Allerdings darf spekuliert werden, ob es sich um den von Intel im Juli 2002 lizenzierten PowerVR-MBX-Core handelt.
Für die Schnittstellen zeichnet beim Odem und Montara-GM der ICH4-M verantwortlich. Der I/O-Hub bietet sechs USB-2.0-Ports und Ultra-ATA/100-Unterstützung. Support für Audio-, Modem- und 10/100-Ethernet-Funktionalität ist im ICH4-M ebenfalls integriert. Die Wireless-LAN-Anbindung erfolgt über eine Mini-PCI-Card. Darauf soll sich der Calexico-Chip von Intel befinden. Details zu dem Netzwerkchip finden Sie auf der nächsten Seite.
Banias-Plattform Wireless
Nahtlose und drahtlose Vernetzung will Intel mit den Banias-Notebooks bieten. Für die drahtlose Dualband-Netzwerkfähigkeit zeichnet bei der Banias-Plattform der Calexico-Chip verantwortlich. Der Funkbaustein liefert Wireless LAN nach dem 802.11b- sowie dem 802.11a- Standard. Respektive sind Bandbreiten von 11 beziehungsweise 54 MBit/s möglich. Intel hat den Calexico-Chip speziell für die Zusammenarbeit mit dem Banias sowie den Odem- und Montara-GM-Chipsätzen optimiert und verifiziert.
Für die drahtlose Kommunikation sorgt auch die Bluetooth-Funktionalität der Banias-Plattform. Die Intel PROSet-LAN-Software soll sicherstellen, dass der Übergang von WLAN zu Bluetooth nahtlos und unsichtbar für den Benutzer passiert. Ein passiver Netzwerkscan sucht dabei stets nach möglichen Verbindungen. Bereits auf dem IDF in München demonstrierte Intel, wie ohne Verlust der Verbindung zwischen dem WLAN- und Bluetooth-Netz gewechselt werden kann.
Unterbrechungsfreies Arbeiten will Intel mit der PROSet-LAN-Software auch beim Wechsel ins Festnetz garantieren. Für den schnellen Connect hat Intel bereits auf dem Herbst-IDF 2002 den für Notebooks entwickelten Gigabit-Ethernet-Controller 82540EP vorgestellt. Der für die Banias-Plattform validierte Controller arbeitet mit den Geschwindigkeiten 10, 100 oder 1000 MBit/s und wartet mit speziellen Powersaving-Features auf. Der Chip soll bis zu 75 Prozent weniger Energie benötigen als bislang verfügbare Gigabit-Ethernet-Controller.
Desktop- und Servervarianten des Gigabit-Controllers hat Intel schon auf dem Frühjahrs-IDF 2002 gezeigt.
Fazit
Notebooks mit Banias-Prozessoren sollen den Idealvorstellungen mobil arbeitender Menschen entsprechen: Akkulaufzeiten von acht Stunden, Performance ohne Kompromisse und immer und überall online sein können.
Ob das nur mit Banias-Prozessoren möglich ist, bleibt dahingestellt. Denn die CPU benötigt bei einem Notebook nur einen Teil der Gesamtenergie. Immerhin hat Intel diesen Anteil mit dem Banias minimiert - im Durchschnitt soll sich die CPU mit unter einem Watt begnügen. Zudem hat Intel beim Banias-Projekt nicht nur die CPU im Fokus, sondern optimiert auch die benötigte Plattform: Chipsätze, Controller für Wireless Lan und Festnetz entwickelt Intel speziell aufeinander abgestimmt gleich mit.
Der Banias soll laut Insider-Informationen bei einer Taktfrequenz von 1,5 GHz die Performance eines Pentium 4 mit 2,0 GHz Taktfrequenz erreichen. Sollte die CPU trotz niedriger Taktfrequenz tatsächlich schneller sein als der mobile Pentium 4, steht Intel vor einem Marketing-Problem. Wie soll man erklären, dass weniger Taktfrequenz nicht auch eine geringere Performance bedeutet. Gegen AMDs Model-Number beim Athlon XP hat Intel ja eindeutig Stellung bezogen. (cvi)