La nouvelle stratégie d'Intel : l'efficacité énergétique

Face à la concurrence croissante des Advanced Micro Devices (AMD), Intel change sa philosophie de fabrication de puces : il accorde plus d'attention aux besoins en énergie de ses microprocesseurs.

En juillet 2006, le géant de la fabrication de puces lancera un nouveau microprocesseur, appelé Core 2 Duo, conçu pour les ordinateurs portables et les ordinateurs de bureau. La nouvelle puce est basée sur l'architecture de puce actuelle d'Intel, qui a remplacé le traitement monocœur traditionnel par deux centres de traitement sur une seule puce. La société affirme que le Core 2 Duo fonctionnera mieux que sa puce dual-core actuelle et sera plus économe en énergie, ce qui pourrait prolonger la durée de vie des batteries des ordinateurs portables et réduire la température des tours de bureau.

Prêter attention à la consommation d'énergie des microprocesseurs est un concept relativement nouveau pour l'entreprise, a déclaré Steve Pawlowski, chercheur principal chez Intel, ajoutant que cette décision pourrait aider Intel à regagner des parts de marché sur son rival AMD. Historiquement, la mesure la plus importante de l'industrie a été la performance du processeur - la vitesse à laquelle un processeur peut accomplir une tâche, telle que le calcul d'une feuille de calcul. Nous nous sommes toujours concentrés sur les performances au détriment de la puissance [utilisation], déclare Pawlowski.

Mais des changements fondamentaux se sont produits sur le marché des PC, ce qui a d'abord conduit AMD, et maintenant Intel, à repenser la conception des microprocesseurs. Tout d'abord, les appareils mobiles sont devenus le PC principal pour de nombreux consommateurs, qui ne veulent pas d'un appareil qui décharge rapidement une batterie ou devient trop chaud. De plus, à mesure que la taille des transistors diminue, ils sont plus susceptibles de gaspiller de l'électricité par le biais d'un processus physique appelé fuite, explique Kevin McGrath, membre d'AMD - et plus il y a de transistors sur une puce, plus il y a de gaspillage d'électricité.

AMD travaille depuis plusieurs années sur des microprocesseurs plus efficaces, et maintenant Intel essaie d'uniformiser les règles du jeu. Intel et AMD ont tous deux résolu une partie du problème en convertissant leurs gammes de puces en processeurs dual-core (voir Multicore Mania, décembre 2005), ce qui s'avère être un moyen d'augmenter l'efficacité. Fait intéressant, passer à plusieurs cœurs peut être un moyen de calcul très économe en énergie, dit Milo Martin , professeur au département informatique et sciences de l'information de l'Université de Pennsylvanie.

Trois aspects des puces multicœurs les rendent plus efficaces. Premièrement, lorsqu'une puce a plus d'un cœur, la vitesse à laquelle chaque cœur calcule peut être ralentie sans entraver la vitesse de la puce entière. En ralentissant la vitesse d'horloge, explique Martin, les ingénieurs peuvent réduire le taux de calcul d'un seul cœur d'un facteur cinq, d'un gigahertz à 200 mégahertz, et le noyau ne consomme qu'un 30e de la puissance. Ensuite, dit-il, même si cinq de ces cœurs sont assemblés sur une seule puce, seul un sixième de la puissance est consommée, mais le taux de calcul total d'un gigahertz est maintenu.

Deuxièmement, des tailles de processeur plus petites réduisent la consommation d'énergie. Le nombre de transistors de chaque cœur et la quantité de silicium qu'ils utilisent déterminent la quantité d'énergie utilisée par le cœur – les processeurs plus petits ont moins de transistors et utilisent donc moins d'énergie que les processeurs plus gros. Dans une puce à double cœur, le nombre total de transistors est supérieur à celui d'une puce à un seul cœur, mais chaque cœur a moins de transistors, ce qui le rend plus économe en énergie.

Troisièmement, certaines fonctions du processeur, telles que le contrôle de la mémoire, peuvent être partagées entre les cœurs, de sorte que chaque cœur consomme moins d'énergie en n'effectuant pas de tâche redondante.

La transition vers une architecture multicœur est donc un moyen évident d'économiser de l'énergie, et Intel et AMD l'ont fait. Mais ils cherchent d'autres moyens de créer de l'efficacité. Comme l'explique Pawlowski, la gestion des processeurs au niveau du circuit et du transistor individuel peut également économiser de l'énergie. Par exemple, des circuits spécifiques sur un transistor sont destinés à contrôler la manipulation d'une photo ou à lire un DVD. Lorsque ce circuit doit être utilisé, les transistors qui composent le circuit sont activés avec une certaine tension. Dans une puce parfaitement efficace, ces transistors ne s'allumeraient et s'éteindraient que lorsqu'ils sont nécessaires. Cependant, même lorsqu'un circuit est inactif, ses transistors utilisent une petite tension qui s'échappe lentement du transistor, explique Pawlowski. Cette fuite produit de la chaleur et gaspille de l'électricité.

Bien qu'il y ait beaucoup de chevauchements dans la manière dont AMD et Intel abordent ce problème de gaspillage et de fuite au niveau des circuits, leurs solutions sont différentes. Intel s'efforce de résoudre le problème en désignant des transistors de veille sur une puce pour microgérer les circuits de chaque cœur. Ces transistors coupent complètement la tension des transistors dans les circuits en sommeil.

AMD met également des parties du processeur en veille, explique McGrath ; mais il le fait en faisant en sorte qu'un algorithme demande au processeur d'entrer dans différents niveaux de sommeil, en arrêtant sa vitesse d'horloge afin que les calculs de veille ne soient pas effectués aussi rapidement. L'algorithme peut demander à une partie d'entrer dans son état de puissance le plus bas, dit-il, il y a cinq ou six de ces états de puissance qui sont utilisés en fonction de la charge du processeur.

Intel a annoncé les prix de ses nouvelles puces économes en énergie - elles sont moins chères que les offres actuelles d'AMD, ce qui mettra la pression sur son rival. Pour Intel, cependant, le test de savoir si ses puces d'économie d'énergie peuvent rivaliser avec les offres d'AMD ne se fera pas tant que ses nouveaux processeurs n'auront pas été mis sur le marché.

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