Dal 2008, quando per la prima volta abbiamo sentito parlare di Atom, ad oggi abbiamo assistito a diverse revisioni e aggiornamenti dell'architettura di questa CPU "Pentium based", ove Intel ha integrato il memory controller, ha affinato il processo produttivo, ha migliorato determinati aspetti ma mai alcuna modifica sostanziale è stata apportata alla prima incarnazione del core Bonnell. L'architettura di base di Atom, dopo cinque anni, resta ancora quella dual-issue in-order. Oggi è però arrivato il momento del cambiamento e Bonnel fa spazio per lasciare il posto al suo successore che prende il nome di Silvermont.
Con Silvermont, per Atom cambia tutto. Si passa anzitutto da un'architettura in-order ad una out-of-order capace di garantire un salto prestazionale non tanto fine a sé stesso, in quanto già le attuali CPU Atom sono in grado di competere con la concorrenza targata AMD ed ARM in termini di prestazioni pure, ma nell'ottica di raggiungere una maggiore efficienza. Cosa che diviene possibile grazie a diversi altri interventi apportati all'architettura in generale ed all'utilizzo della tecnologia produttiva a 22nm.
Ma non basta: l'arrivo della nuova architettura segna anche il cambiamento nella politica di aggiornamento delle CPU Atom che passano da un ciclo di vita di cinque anni ad uno di due anni di tipo "tick-tock" come accade per le CPU della famiglia Core. D'ora in poi, ogni anno Intel aggiornerà o il processo produttivo oppure l'architettura di base di queste CPU. A testimonianza di ciò, l'azienda ha pubblicato una slide ove vengono elencate le prossime tappe: dopo Silvermont a 22nm sarà la volta di Airmont a 14nm (cambio del processo produttivo) per poi proseguire con un nuovo Atom ancora da denominare (cambio dell'architettura).
Atom Silvermont sarà un SoC realizzato con processo produttivo Intel a 22nm 3D Tri-Gate, ormai decisamente consolidato a garanzia di una forte integrazione per lasciare le dimensioni complessive del SoC entro valori accettabili ma soprattutto per realizzare il sogno della casa di Santa Clara di ottenere un significativo incremento delle performance e dell'efficienza energetica. Se quanto promesso risulterà veritiero sul campo, potrebbe permettere ad Intel di affrontare a testa alta i SoC ARM: in particolare Silvermont dovrebbe essere capace di prestazioni di picco fino al 300% superiori oppure, tenendo ferme le performance, di consumi fino ad un quinto di quelli di una CPU Atom di attuale generazione.
Dadi Perlmutter, Intel executive vice president e chief product officer ha affermato: "Silvermont is a leap forward and an entirely new technology foundation for the future that will address a broad range of products and market segments. Early sampling of our 22nm SoCs, including 'Bay Trail' and 'Avoton' is already garnering positive feedback from our customers. Going forward, we will accelerate future generations of this low-power microarchitecture on a yearly cadence."
Le CPU Intel Atom sono nate per soddisfare principalmente le richieste dei netbook. Purtroppo in questo compito hanno miseramente fallito perché, pur a fronte di consumi contenuti rispetto ad un CPU desktop tradizionale, le prestazioni sono risultate alquanto insoddisfacenti. Spostando il focus di queste CPU verso sistemi ancor più votati alla mobilità quali tablet e smartphone, se ne ottiene una visione complessivamente buona sotto il profilo delle performance ma assolutamente scarsa per quel che concerne l'efficienza energetica, quantomeno quella della piattaforma nel suo complesso.
Grazie all'introduzione dell'architettura OoO, con Silvermont Intel intende recuperare questo svantaggio, cosa che oggi può fare utilizzando il processo produttivo a 22nm che permette di accomodare il maggior numero di transistor necessari a gestire la maggiore complessità di un chip OoO rispetto ad uno in-order. I risultati in termini di prestazioni sono molto interessanti: anzitutto una "branch misprediction" (errore nella previsione dei salti) costa molto meno in termini di cicli (si passa dai 13 cicli necessari alle attuali architetture Atom a soli 10 cicli necessari a Silvermont). In aggiunta le unità di branch prediction sono state migliorate, il sistema di cache è stato ampliato e le istruzioni che prima erano causa di lentezza sono state analizzate e rese più efficienti. Complessivamente Intel afferma di essere riuscita ad ottenere fino al 50% in più di IPC (istruzioni per ciclo di clock).
L'esperienza accumulata da Intel con la tecnologia Turbo Boost è stata mutuata anche nelle CPU Atom che ora possono variare la propria frequenza di funzionamento in base al carico di lavoro. Addirittura i core della CPU possono avere frequenze di funzionamento differenti fra loro seppure i dati raccolti dimostrano che generalmente non è efficiente avere un clock asimmetrico. Il Turbo riguarda non solo i core della CPU ma anche qualunque altro IP disponibile nel SoC, iGPU compresa. Questo fa si che, quali parametri di riferimento, vengano considerati consumi e temperature del SoC nel suo complesso e gli spazi di manovra vengano condivisi fra tutti i componenti.
Ottimizzazioni interessanti, certo, ma l'avversario da battere è ARM che in questo settore sta letteralmente spopolando. Effettivamente, le nuove CPU Atom Silvermont si presentano con maggiori prestazioni ed efficienza delle rivali ARM, almeno stando alle promesse di Intel. Potrà dunque l'architettura x86 essere competitiva anche in un settore che difficilmente le appartiene? Intel crede in Silvermont ed afferma che potrà facilmente battere tutti i chip ARM da 1,6 a 2,3 volte consumando da 3 a 5,8 volte meno! Inoltre Silvertmont integra il supporto per le istruzioni SSE3.1, SSE4.2, POPCNT, VT-x 2.0 e crittazione AES-NI e generatore di numeri casuali (RDRAND) in hardware. Nessuna notizia, invece, circa Hyper-threading, non integrata in Silvermont per evitare incrementi sui consumi.
Ma qui non si parla solo di mobile: l'architettura ARM ha dato dimostrazione di poter essere impiegata anche in sistemi server a basso consumo e Silvertmont non sarà da meno: i micro-server ne potranno trarre beneficio specie dalle varianti a 8-core. Tutto ciò sarà possibile grazie all'elevata modularità di Silvermont che prevede moduli, composti da due core, che potranno essere facilmente assemblati per creare CPU a due, quattro e otto core in un singolo die. Il modulo previsto da Intel per Silvermont non ha comunque nulla a che vedere con il modulo delle CPU AMD in quanto essi non condividono alcuna risorsa se non la cache L2. Le comunicazioni interchip avvengono non più attraverso il vecchio FSB (front side bus) ma utilizzando un più moderno canale punto-punto che termina nel controller delle memorie.
