IDF 2014: op weg naar het kleinste
Half september vond in de Amerikaanse stad San Francisco naar goed gebruik het Intel Developer Forum plaats. Net als elke editie had ook de veertiende weer enkele thema's die centraal stonden. Intel legde tijdens IDF14 vooral de nadruk op het Internet of Things, waarbij de toekomst bol staat van de intelligente apparaten om je heen.
Het Internet of Things moet natuurlijk ook worden bediend door veel slimmere, krachtigere apparatuur en daarbij komt 'de cloud' om de hoek kijken. Tal van slimme horloges, sieraden met een internetverbinding en alle apparaten zullen bijhouden waar ze zijn, wat ze doen en wat hun omgeving doet. Het beheer van al die gegevens wordt complex. Dat levert een enorme stroom gegevens op, die slim beheerd moet worden en waarbij datacentra een centrale rol spelen.
/i/2000546276.png?f=imagenormal)
Waar datacentra al jaren een hoofdrol spelen in Intels strategie, zagen we het bedrijf nog niet zo sterk inzetten op wearables en het 'internet van dingen' als dit jaar. Onderdeel daarvan is ook de Galileo- en Edison-strategie. Met die compacte ontwikkelplatforms kunnen nieuwe toepassingen voor het Internet of Things gemaakt worden, waarbij de tijd tussen prototype en product minimaal zou zijn.
Natuurlijk gaf Intel ook details prijs van de nieuwe generatie processors, met codenaam Broadwell. Over de opvolger daarvan, een geheel nieuwe microarchitectuur die Intel Skylake noemt, gaf het bedrijf echter nog zeer weinig prijs en dat terwijl Skylake al in de tweede helft van volgend jaar moet verschijnen.
Het Internet of Things: nooit meer zonder bier
Bij het Internet of Things wordt in de regel gedacht aan slimme apparaten in en om het huis, wearables en andere consumententoepassingen. Waar het IoT echter veel sneller een grote impact zal hebben, is in het bedrijfsleven. Vooral industriële en retailtoepassingen zullen van de toegenomen informatiestromen profiteren, en doen dat al op beperkte schaal.
Tijdens het IDF demonstreerde Intel diverse toepassingen van het Internet of Things. Een van de meest aansprekende daarvan is iKeg, een systeem dat bijhoudt wanneer een vat bier op dreigt te raken en automatisch de biervoorraad kan aanvullen. Hiervoor werd een sensor voor in een vat ontwikkeld, die data over de inhoud en het gebruik doorgeeft. Een centraal systeem houdt bij welk bier op elk moment gedronken wordt en wanneer bijbesteld moet worden.
/i/2000546287.png?f=imagenormal)
Uiteraard kunnen dergelijke systemen ook voor tal van andere toepassingen in de horeca gebruikt worden. Op rfid gebaseerde inventarissystemen kunnen van een product precies de hoeveelheden weten, evenals waar die zich in een magazijn of op transport bevinden. Vrachtwagens kunnen zo precies op tijd bij een distributiecentrum komen, zonder uren te moeten wachten tot alle lading verzameld en ingeladen is. Vervoerders kunnen hun vloot efficiënter laten functioneren en voorraden kunnen tot een minimum beperkt blijven.
Een ander voorbeeld van een toepassing van het Internet of Things zijn zogenoemde smart cities. Er zijn inmiddels al drie pilot-programma's, in Dublin, Londen en San Jose, waarbij in Londen zes experimenten worden uitgevoerd. Zo wordt de luchtkwaliteit door middel van sensors bewaakt en wordt het verkeer in de gaten gehouden. Dergelijke zaken worden al langer gemonitord, maar door alle sensors en data te integreren, kunnen veel makkelijker trends opgemerkt worden en kunnen andere, met internet verbonden 'things', zoals verkeerslichten, efficiënter geregeld worden.
/i/2000546288.png?f=imagenormal)
Ook gebouwen moeten volgens Intel rap slimmer worden, aangezien daarmee een flinke besparing op energiekosten gerealiseerd kan worden. De huidige systemen voor onder meer beveiliging, binnenklimaat, verlichting en liften zijn veelal gescheiden en werken niet samen. Door al die systemen te integreren kan veel meer data verzameld en samengevoegd worden. Zo kan energie bespaard worden door alleen ruimtes waar mensen regelmatig komen te verwarmen of te koelen. Een gemeenschappelijke gateway en interface moeten het beheer sterk vereenvoudigen.
Wearables, Edison en Galileo
Omdat de 'Makers' tijdens IDF14 veel aandacht kregen, waaronder zowel doe-het-zelvers als bezoekers van de Makerfair, probeert Intel hen met verschillende hulpmiddelen bij te staan. Zo werd de tweede generatie Galileo tijdens de IDF geïntroduceerd. Ook werd het volledig nieuwe platform Edison aangekondigd en mondjesmaat verspreid.
Galileo is een experimenteerplatform voor doe-het-zelvers, met daarop een Quark X1000-soc. Die bevat een enkele x86-core die op de Pentium-architectuur gebaseerd is en op 400MHz draait. Het bordje is compatibel met het populaire Arduino-platform; shields voor Arduino passen ook op Galileo. De ontwikkelbordjes hebben verder een mini-pcie-slot, een micro-sd-kaartslot, twee usb-poorten en onboard-werk- en systeemgeheugen. Een netwerkpoort ontbreekt evenmin en het bordje draait Yocto-Linux.
Voor ondernemers en kleine bedrijven die hun producten sneller op de markt willen krijgen introduceerde Intel bovendien het Edison-platform. Dit is een veel krachtiger platform voor slimme apparaten, dat klein genoeg is om in daadwerkelijke producten gebruikt te worden. Edison is opgebouwd uit een soc met daarin twee 22nm-Atom-cores van 500MHz en een Quark-core op 100MHz. Er zijn 1GB werkgeheugen en 4GB emmc-geheugen aanwezig, net als bluetooth, wifi en 40 gpi/o-pinnen. Edison meet slechts 35,5 bij 25 millimeter en is compatibel met Arduino-borden voor prototyping, maar kan ook standalone gebruikt worden.

Op papier zijn de Galileo- en Edison-ontwikkelplatforms zeer aantrekkelijk, maar het is nog maar de vraag of Intel voet aan de grond krijgt in de wereld van prototypes. Arduino en platforms als Raspberry Pi zijn immers bekendere alternatieven, maar er zijn meer microcontrollers van onder andere Texas Instruments, Samsung en Allwinner.
Tijdens de IDF waren er meer wearables te zien. Zo werd de Mica, een afkorting voor My Intelligent Communication Accessory, getoond. Dat is een in samenwerking met modeontwerper Opening Ceremony ontwikkelde slimme armband met touchscreen. Een soort modieuze smartwatch voor vrouwen. Voor een breder publiek is de SM Audio-koptelefoon, die een ingebouwde hartslagsensor heeft.

In de komende jaren gaan dergelijke wearables samen met steeds slimmer wordende apparaten en omgevingen ons leven makkelijker en efficiënter maken, zo voorspelt Intel. Ter indicatie van het belang van het IoT voor het bedrijf en om het publiek er warm voor te laten lopen, doet Intel in de komende weken diverse steden in Amerika en Europa aan met de IoT Roadshow.
Slimmere datacentra
Het Internet of Things is natuurlijk nergens zonder achterliggende infrastructuur. Immers, de 'dingen' die met internet verbonden worden, zijn relatief dom. Ze hebben over het algemeen niet veel rekenkracht aan boord, maar zijn afhankelijk van datacentra of clouds om data te verwerken.
Geen wonder dus dat ook de servermarkt weer volop aandacht krijgt van Intel. In de eerste plaats deed het bedrijf dat met een nieuwe serie Xeons, de E5 V3-serie. Het topmodel daarvan bevat maar liefst achttien fysieke cores en een whopping 40MB cache. Bovendien heeft de E5 V3-serie ondersteuning voor ddr4-geheugen, wat meer geheugenbandbreedte moet opleveren dan ddr3.
Met de nieuwe Xeons heeft het bedrijf ook technologie geïntroduceerd die datacentra slimmer en efficiënter moet maken. Dankzij verbeterde sensors in de processors en de rest van het platform moeten servers zichzelf beter kunnen optimaliseren voor een gegeven werklast. Zo wordt de belasting van de caches in de gaten gehouden en kan automatisch bepaald worden hoe berekeningen sneller te voltooien zijn. Samen met meer meetpunten moet zogeheten software defined infrastructure de cloud efficiënter maken.
/i/2000546320.png?f=imagenormal)
Alle data die door sensornetwerken en met het internet verbonden apparaten wordt genereerd, moet ook verwerkt en geanalyseerd worden. Vooral het destilleren van nuttige informatie, trends en patronen uit de 'big data' is een uitdaging. Ook de beveiliging van data is uiteraard van groot belang, reden om onder meer McAfee-beveiliging in de processors in te bouwen.
Core m: Broadwell voor mobiel
Gelukkig viel er op IDF14 ook voor de consumentenmarkt nog wat te beleven. Intel ging wat dieper in op de Broadwell-architectuur. Dat is de architectuur die aan de Core m-processors ten grondslag ligt en die de 14nm-die-shrink oftewel de Tick van de Haswell-generatie vormt. Tegenwoordig is Intels Tick-Tock-model echter niet zo zwart-wit meer en zijn architecturale vernieuwingen niet meer voorbehouden aan Tocks. Met andere woorden, ook Broadwell is op architectuurniveau veranderd.
De inmiddels bekende Core m-variant van de Broadwell-architectuur wordt als system on a chip geproduceerd, met optimalisaties voor een lage tdp. Zo wordt niet alleen de temperatuur van cpu en gpu gemeten, maar worden temperaturen en energietoevoer van de platform controller hub of pch en het geheugen, de wifi-kaart en de acculader allemaal geregeld door het 'Dynamic Platform and Thermal Framework'. Zo moeten de optimale prestaties altijd gebalanceerd worden met het energiegebruik en met lage temperaturen.
Dat framework kon in een vorige versie, bij Haswell, al de cpu- en gpu-clocks, en de stroomtoevoer uitschakelen, maar de pch kan nu ook worden uitgezet in Broadwell. De tdp-ruimte die door het tijdelijk uitschakelen van de pch ontstaat, kan dan gebruikt worden voor de cpu of gpu. Een taak kan dan sneller volbracht worden, waarna naar een lagere c-state geschakeld kan worden.
De spanningsregulator voor de processor is sinds Haswell in de processor geïntegreerd en staat bekend als fully integrated voltage regulator, of fivr. In Broadwell-chips kan de fivr worden uitgeschakeld bij lichte belastingen van de processor; traditionele lineaire vr's zijn bij lage belastingen efficiënter.
Fabrikanten van laptops en tablets kunnen bovendien meer dan ooit aan de knoppen draaien. Al naar gelang een fanless- of actief gekoeld systeem ontworpen wordt, kunnen drie verschillende platform power limits gekozen worden en binnen die drie zogeheten p-states kan weer van alles worden afgesteld.
/i/2000546324.png?f=imagenormal)
De Broadwell-architectuur
Aan de architectuurkant zijn met de overstap verbeteringen in de transistors, cpu en gpu doorgevoerd. Allereerst is het ontwerp van de trigate-transistors geoptimaliseerd voor laag vermogen. Zo is de werkspanning tien procent verlaagd ten opzichte van Haswell en zijn de lekstromen lager. Intel heeft op die manier zowel de idle-power als de active-power verlaagd.
Er zijn nog tal van kleine optimalisaties doorgevoerd, zoals aanpassingen in de rf-circuits, flops en het sram-geheugen, waardoor die schakelingen met lagere spanningen kunnen werken. De 14nm-transistors zijn daardoor tweemaal zo zuinig als op basis van schalen van 22nm naar 14nm gebruikelijk is en geoptimaliseerd om zoveel mogelijk prestaties per watt te leveren.
/i/2000546381.png?f=imagenormal)
De cpu-architectuur is aangepast door de out-of-order-scheduler groter te maken, van 60 naar 64 instructies. Ook de tlb's zijn aangepast en de branch predictions zijn verbeterd. De vectorberekeningen en floating-point-bewerkingen zijn verbeterd door latencies te verminderen. Beveiliging en cryptografische functies zijn versneld door nieuwe instructies toe te voegen, waarmee onder meer crc's sneller worden uitgevoerd.
De gpu, die uit een fixed function-deel, een slice common en twee of drie subslices bestaat, is eveneens flink aangepakt. Zo zijn de subslices van de gpu, met daarin de execution units, uitgebreid. Elke slice bevat nu acht eu's, zodat er niet 20, maar 24 eu's in de GT2-gpu's beschikbaar zijn. Eu's delen lokaal geheugen, waarvan zowel de bandbreedte als de grootte met vijftig procent is toegenomen ten opzichte van de Haswell-gpu.

De fixed function heeft vertex shaders, geometriy shaders, domain shaders en tesselators die twee keer zo snel zijn. Verbeteringen in de slice common zitten vooral in de grotere caches: de L3-, render- en depth-caches zijn allemaal vergroot. Ook de prestaties voor anti-aliasing zijn verbeterd en Broadwell-gpu's hebben een gedeeld virtueel en fysiek geheugen.
De laatste poot van de gpu, het media-block, is eveneens aangepakt en is nu tweemaal zo snel met Intels Quick Sync-technologie. De kwaliteitsverbeteringsengine is ook tweemaal zo snel als in de Haswell-gpu en er zijn codecs aangepast voor vp8-, jpeg- en mjpeg-decodering. Ten slotte heeft de Broadwell-gpu hardware-versnelde hevc-decodering gekregen.
Klaar voor 2015
De 2014-editie van de IDF liet duidelijk zien waar Intel zich op richt en welke gebieden aandacht krijgen. Dat geeft een aardige indicatie van de richting die we opgaan. Voor de consument is Broadwell, vooral in de vorm van de Core m-generatie, een belangrijke pijler voor Intel. Laptops en 2-in-1-apparaten met een Core m-processor aan boord moeten nog dit jaar verkrijgbaar zijn. Dat zullen deels passief gekoelde apparaten zijn die een chip, compleet met cpu, gpu en pch aan boord hebben die slechts 4,5W verstookt.
In de loop van 2015 moeten ook andere producten met Broadwell-processors verschijnen, waarin krachtigere versies gebruikt kunnen worden. Broadwell is naar alle waarschijnlijkheid maar een kort leven beschoren, aangezien de opvolger al tijdens de IDF getoond werd. Intel liet namelijk een laptop en desktop met Skylake zien. De laptop kan draadloos worden opgeladen en draadloos met randapparatuur inclusief een display verbonden worden, een eind aan de draden dus. Het feit dat Intel ook een desktop met Skylake liet zien, geeft aan dat de desktop wat Intel betreft nog lang niet dood is. Skylake moet al in de tweede helft van 2015 beschikbaar zijn: een nieuwe architectuur, geproduceerd op 14nm.
Ook tablets, met de zuinige Broadwell-chips of Atom-processors aan boord, worden steeds belangrijker en Intel liet met RealSense een aardige innovatie voor de camera zien. RealSense is echter veel meer dan een diepte-informatie vastleggende gimmick; in laptops moet de Kinect-achtige techniek gebareninterfaces en het herkennen van gezichtsuitdrukkingen gaan bieden.
Naar de precieze toepassingen van RealSense is het nog gissen, ook voor Intel. Niet voor niets werden ontwikkelaars met geldbeloningen in het vooruitzicht uitgedaagd om toepassingen te verzinnen. Dat geldt ook voor de Internet of Things-platforms Galileo en vooral Edison; het lijken oplossingen voor problemen die Intel vooralsnog niet helemaal kan definiëren. Het bedrijf zoekt dan ook flink: het IoT wordt een miljardenmarkt en Intel is bang dat het de boot zal missen, zoals het de boot met smartphones heeft gemist.
Dat was dan ook een opvallende afwezige; waar Intel vorig jaar nog veel aandacht gaf aan Atom-processors, was het nu wat stil. Merrifield kreeg nog wel wat aandacht als tablet-soc, maar voor smartphones was er geen podium. Ook opvolgers als Moorefield en de 14nm-Cherryview-socs werden niet getoond. Daarmee rijst de vraag: geeft Intel de strijd met ARM op smartphonegebied op ten faveure van het Internet of Things of vecht het bedrijf op meer fronten en is de focus gewoon een keus?