Intel Atom - Définition

Appareils mobiles et Embarqués

Silverthorne

Silverthorne est le premier processeur commercialisé sous l'appellation Atom, c'est aussi la première micro-architecture conçue spécialement pour les MID, successeur des UMPC et remplace à ce titre l'Intel A100 (nom de code Stealey). Il a été dévoilé au cours à l'IDF de 2007 de Pekin lors d'une première présentation des MID et de la plateforme associé au nom de code Menlow puis fut officiellement lancé lors de l'édition 2009 de l'IDF de Pékin. Le processeur compose, avec le chipset monopuce nommé Poulsbo, la plateforme Menlow qui porta un temps le nom de Centrino Atom avant d'être abandonné.

Le processeur, 32 bit et mono cœur, est gravé en 45 nm via l'utilisation du hi-k metal gate, il comporte 47 millions de transistors ainsi qu'un contrôleur mémoire sur un die de 25 mm². Sa structure mono-cœur peut-être compensé par l'utilisation du multithreading qui marque le retour de l'Hyperthreading, rebaptisé Simultaneous Multithreading (SMT), et permet ainsi de maximiser les performances tout en limitant la consommation. Il est 1,5 fois plus petit que le Stealey (13×14 mm contre 14×19 mm) et offre un TDP bien plus bas (1 W contre 3 W) pour une fréquence supérieure pouvant atteindre 2 GHz (600 - 800 MHz pour le Stealey). Ainsi la consommation électrique a été limitée, gage d'autonomie, tout en améliorant ses performances de manière à faire tourner correctement un système d'exploitation ainsi que ses applications. Il bénéficie en outre d'un état de veille C6 permettant de vider le cache L2 et d'abaisser le TDP à 100 mW.

Dès son lancement, la plate-forme, rassemblée sous le terme Centrino Atom, suscite un tel engouement qu'Intel ne peut satisfaire que 40 % des commandes. Cette pénurie se poursuivra durant tout l'été jusqu'en septembre 2008. Au premier trimestre 2009, Intel a sorti des variantes de plusieurs de ses modèles se distinguant par le suffixe PT ou P. Ils se caractérisent tout d'abord par un package plus grand de 22×22 mm contre 13×14mm habituellement (extension P) qui est induit par des billes de plus gros diamètre (1 mm contre 0,6 mm). Ces processeurs ont été spécialement conçus pour pouvoir fonctionner sous des températures industrielles fluctuant entre -40°C à 85°C (extension PT) ou sous des températures commerciales oscillant entre 0 et 70°C (extension P). La désactivation de l'hyperthreading de ces modèles permet de diminuer le TDP à 2 W. Enfin ils sont accompagnés d'une version spéciale du chipset Poulsbo, le US15W Px, qui répond aux mêmes critères de fonctionnement.

Modèle	Cœurs		Fréquence	Cache		Mult.	Tension	Révision (Sspec)	TDP	Bus	Socket	Référence	Commercialisation
	Physique	Logique		L1	L2								Début	Fin
Atom Z5x0
Z560	1	2	2,13 GHz	56 Kio	512 Kio	x16	0,75 - 1,1 V		2,5 W	FSB - 533 MT/s	BGA 441		2e trim. 2010
Z550	1	2	2,00 GHz	56 Kio	512 Kio	x15	0,75 - 1,1 V	C0 (SLGPT)	2,4 W	FSB - 533 MT/s	BGA 441		8 avril 2009
Z540	1	2	1,86 GHz	56 Kio	512 Kio	×14	0,75 - 1,1 V	C0 (SLB2M)	2,4 W	FSB - 533 MT/s	BGA 441		2 avril 2008
Z530P	1	2	1,60 GHz	56 Kio	512 Kio	×12	0,8 - 1,1 V	C0 (SLGPN)	2,2 W	FSB - 533 MT/s	BGA 437		2 mars 2009
Z530	1	2	1,60 GHz	56 Kio	512 Kio	×12	0,75 - 1,1 V	C0 (SLB6P)	2 W	FSB - 533 MT/s	BGA 441		2 avril 2008
Z520PT	1	2	1,33 GHz	56 Kio	512 Kio	×10	0,9 - 1,1 V	C0 (SLGPP)	2,2 W	FSB - 533 MT/s	BGA 437		2 mars 2009
Z520	1	2	1,33 GHz	56 Kio	512 Kio	×10	0,75 - 1,1 V	C0 (SLB2H)	2 W	FSB - 533 MT/s	BGA 441		2 avril 2008
Z515	1	2	1,20 GHz	56 Kio	512 Kio	×12	0,75 - 1,1 V	C0 (SLGMG)	1,4 W	FSB - 400 MT/s	BGA 441		8 avril 2009
Z510PT	1	2	1,10 GHz	56 Kio	512 Kio	×11	0,75 - 1,1 V	C0 (SLGPR)	2,2 W	FSB - 400 MT/s	BGA 437		2 mars 2009
Z510P	1	2	1,10 GHz	56 Kio	512 Kio	×11	0,8 - 1,1 V	C0 (SLGPQ)	2,2 W	FSB - 400 MT/s	BGA 437		2 mars 2009
Z510	1	1	1,10 GHz	56 Kio	512 Kio	×11	0,75 - 1,1 V	C0 (SLB2C)	2 W	FSB - 400 MT/s	BGA 441		2 avril 2008
Z500	1	1	800 MHz	56 Kio	512 Kio	×8	0,8 - 1,1 V	C0 (SLB6Q)	0,65 W	FSB - 400 MT/s	BGA 441		2 avril 2008	4 juin 2010

Plate-forme Menlow

Chipsets Poulsbo

Le Poulsbo est un chipset à processeur graphique intégré (IGP) qui est dérivé d'un 915 associé à un southbridge ICH7-M et dont la composante graphique se présente comme un GMA 500. Il s'est avéré par la suite qu'il s'agissait en fait d'un mélange entre du matériel Intel et des composants PowerVR SGX535 pour la 3D et PowerVR VXD 370 pour l'accélération vidéo dont Intel a acheté une licence à Imagination Technologies. Grâce à son architecture unifiée et programmable, ces performances sont supérieures au GMA 950 puisqu'il peut décoder matériellement les flux HD jusqu'à 720p ou 1080i. Toutefois cette puce est d'une génération antérieure et est toujours gravé en 130 nm pour des raisons économiques, c'est, entre autres, son TDP de seulement 2,3 W qui a poussé Intel à le choisir.

Mais son plus gros défaut se porte sur les pilotes qu'Intel met peu à jour. Ainsi sous Windows XP, le chipset n'est pas utilisé au maximum de son potentiel contrairement à Windows Vista ou 7. Sous Linux, la situation est plus problématique. Tout d'abord le pilote n'est pas toujours intégré dans les dépôts officiels des distribution mais surtout la version Linux du pilote propriétaire n'est plus mis à jour depuis mars 2008 ce qui pourrait aboutir à sa suppression des quelques dépôts officiels où il est encore présent mais un utilisateur a réussi à prendre en charge par le chipset le décodage de flux vidéos au moyen d'une modification du X.Org et du support de la VA API (Video Acceleration API).

Il existe plusieurs variantes du chipset Poulsbo dont la plus fréquente est aussi la plus complète : le US15W auquel il faut lui rajouter les déclinaisons dédiés au domaine industriel : US15WP et US15WPT qui se distinguent surtout par un socket spécifique à l'image des version P et PT des Atom Silverthorne. Le US15L se distingue par une plus grande diversité de sorties vidéos ainsi que par un maximum de mémoire vive inférieur (1 Gio contre 2 Gio auparavant). Enfin le US11L est la version d'entrée de gamme des Poulsbo avec un maximum de mémoire vive de 512 Mio.

Centrino Atom

La commercialisation de l'Atom Silverthorne s'est accompagné de l'apparition d'une nouvelle gamme Centrino, baptisé Centrino Atom. Comme toute plate-forme Centrino, celle-ci nécessite un support pour le WiFi et/ou le WiMax et/ou la 3G via l'utilisation d'une puce Intel ou de fabricant tiers ce qui est une première pour une telle plate-forme. L'écran doit posséder une diagonale au moins égale à 6 pouces (15,24 cm) et le produit doit au moins présenter une diagonale de 7,5 pouces (19,5 cm) pour une épaisseur de 1,02 pouces (2,59 cm). Cependant la marque sera très vite abandonnée car les fabricants de netbooks préféraient installer d'autres processeurs Atom associés à des chipsets différents de la plate-forme Centrino Atom.

Sodaville

Intel a lancé à l'IDF 2009 de San Francisco une nouvelle gamme de processeur de type SoC (System on Chip) chargé de remplacer la précédente génération CE 3100 basé sur les Pentium M et qui est compatible broche à broche. Les Atom CE 41x0 sont destinés aux téléviseurs, aux décodeurs et autres boîtiers IPTV. Ils sont capable de décoder deux flux vidéos 1080p simultanément ainsi que de gérer le MPEG-4 grâce à l'ajout d'un processeur graphique GMA 500 et le support du HDMI 1.3a. Il introduit aussi un contrôleur pour la mémoire flash de type NAND et supporte la DDR2 ainsi que la DDR3 sur deux canaux, le SATA 3 Gbps et l'USB 2.0.
Lors de la conférence de presse d'Intel au CES, Paul Otellini a annoncé que la prochaine Orange Box intègrera un Atom CE4100.

Modèle	Nb. cœurs	Fréquence		Cache		Mult.	Tension	TDP	FSB	Référence	Commercialisation
		Cœurs	GMA 500	L1	L2
Atom 41x0
CE4150	1	1,2 GHz	400 MHz	64 Kio	512 Kio			9 W			septembre 2009
CE4130	1	1,2 GHz	200 MHz	64 Kio	512 Kio			7 W			septembre 2009
CE4100	1	1,2 GHz	200 MHz	64 Kio	512 Kio			7 W			septembre 2009

Lincroft

Quatre mois après la commercialisation des processeurs Pineview, Intel poursuit le renouvellement de sa gamme Atom avec la plate-forme Moorestown chargée de succéder aux Silverthorne. Ces processeurs sont issus de la même architecture Lincroft que les Pineview et reprennent en conséquence le concept de SoC (System on Chip) en embarquant sur le même package le processeur, l'IGP et le northbridge. Le processeur est disponible en deux fréquences selon le support : 1,5 GHz pour les smartphones et 1,9 GHz pour les tablettes. Il est en outre optimisé pour l'économie d'énergie grâce au Power Gating qui permet des désactiver certaines des dix-neuf portions (appelés aussi îles) du processeur. Intel annonce ainsi une consommation au repos de la plateforme de 20 mW et d'une valeur minimale de l'ordre de 100 µW. Le fondeur a aussi introduit un équivalent à sa fonction Turbo dénommé Burst Performance Technology (BPT) et gérée par une puce dédiée (Briertown, anciennement Mixed Signal IC) . Elle permettrait d'augmenter de manière significative les performances sur une très courte durée et sans trop affecter la consommation et l'échauffement de la plate-forme.
Mais Intel a fort à faire dans le secteur des petits appareil mobiles car il n'est pas en position de leader et reste à la traine face aux puces à architecture ARM au point qu'il estime ne vendre que 10 millions de puces jusqu'en 2011. Pour contrer l'hégémonie des puces ARM, Intel s'est aussi lancé dans la conception de son propre système d'exploitation basé sur Linux : Moblin qui est devenu, suite à la fusion avec Maemo de Nokia, MeeGo mais ce dernier est encore trop jeune pour espérer se faire une place sur la marché ce qui a poussé Intel a aussi porter Android sur ses processeurs Atom. De son côté Windows ne peut être exécuté que sur la plate-forme Oak Trail. Bien que le processeur supporte les instructions x86 la plate-forme Moorestown ne possèdent pas de bus PCI ce qui empêche son lancement et le réduit au support de Windows CE.

Modèle	Cœurs		Fréquence		Cache		Mult.	Tension	Révision (Sspec)	TDP	Bus	Socket	Référence	Commercialisation
	Physique	Logique	Processeur	IGP	L1	L2								Début	Fin
Atom série Z
Z600	1	2	1,5 - 1,9 GHz	400 MHz	56 Kio	512 Kio					DMI + 1×DDR2/LPDDR1

Plate-forme Moorestown

Processeur graphique

Le processeur graphique est remplacé par un GMA 600. Il supporte OpenGL ES 2.0, OpenGL 2.1 et OpenVG 1.1 et peut afficher une résolution de 1366 x 768 via une interface LVDS ou de 1024 x 600 via une interface MIPI. Ces résolutions, supérieures aux écrans des mobiles, permettent d'envisager l'implantation de la plate-forme Moorestown dans des netbooks à l'image des Silverthorne. Il peut aussi gérer les contenu HD matériellement (MPEG-4 Part 2, H.264 en décompression et compression ; WMV, VC-1 en décompression uniquement). Enfin le contrôleur mémoire peut gérer 1 Go de LPDDR1 (mémoire basse consommation) à 200 MHz ou 2 Go de DDR2 à 400 MHz sur un seul canal.
À l'image du précédent chipset Poulsbo pour processeur Silverthorne, le GMA 600 est conçu à partir du PowerVR SGX 535 d'Imagination Technologies. Or, le Poulsbo a laissé un très mauvais souvenir au sein de la communauté Linux de par l'absence de suivi régulier du pilote, et certains présagent un avenir similaire pour les pilotes pour le GMA 600.

Southbridge MP20

L'ensemble est accompagné d'un nouveau chipset, le MP20 (nom de code Langwell), qui ne gère que les entrées/sorties (E/S). Il comporte des contrôleurs USB, ATA, de carte mémoire SD et audio. La puce est conçue par un fabricant tiers, TSMC.

Puce Briertown

Pour optimiser l'autonomie de sa plate-forme, Intel a inclus une troisième puce dédiée exclusivement à la gestion de l'énergie à l'image de la puce de gestion intégrée dans les processeurs Nehalem. Anciennement nommée Mixed Signal IC, cette puce supervise le le BPT, le Power Gating, les différents états du processeur, l'alimentation des ports USB et même la gestion de la fréquence du processeur habituellement gérée par ce dernier. Elle est produite par des fabricants tiers (Freescale, NEC, Maxim entre autres) avec une gravure de 130 nm. Elle est censée offrir une consommation 50 fois moins élevé que la plate-forme Menlow.

Plate-forme Oak Trail

La plate-forme est prévu pour le 1^er trimestre 2011.

Southbridge

Le chipset Whitney Point dérive de Langwell auquel il rajoute entre autres le support du SATA, de l'audio HD et de l'HDMI.