Процессоры. Sandy Bridge
Наконец-то компания Intel официально анонсировала новые процессоры, работающие на новой микроархитектуре Sandy Bridge. Для большинства людей «анонс Sandy Bridge» всего лишь слова, но по большому счету, Intel Core ll поколения являются если не новой эпохой, то как минимум обновлением практически всего рынка процессоров.
Первоначально сообщалось о запуске всего семи процессоров, однако на полезнейшей страничке ark.intel.com уже появилась информация обо всех новинках. Процессоров, а точнее их модификаций, оказалось несколько побольше (в скобках я указал ориентировочную цену — во столько обойдется каждый процессор в партии из 1000 штук):
Мобильные:
Intel Core i5-2510E (
266$)
Intel Core i5-2520M
Intel Core i5-2537M
Intel Core i5-2540M
Наглядное детальное сравнение мобильных процессоров Intel Core i5 второго поколения.
Intel Core i7-2617M
Intel Core i7-2620M
Intel Core i7-2629M
Intel Core i7-2649M 
Intel Core i7-2657M Intel Core i7-2710QE (
378$) Intel Core i7-2720QM Intel Core i7-2820QM Intel Core i7-2920XM Extreme Edition
Наглядное детальное сравнение мобильных процессоров Intel Core i7 второго поколения.
Настольные:
Intel Core i3-2100 (
117$)
Intel Core i3-2100T
Intel Core i3-2120 (138$)
Наглядное детальное сравнение настольных процессоров Intel Core i3 второго поколения.
Intel Core i5-2300 (
177$)
Intel Core i5-2390T
Intel Core i5-2400S
Intel Core i5-2400 (
184$) Intel Core i5-2500K (
216$) Intel Core i5-2500T Intel Core i5-2500S Intel Core i5-2500 (
Наглядное детальное сравнение настольных процессоров Intel Core i5 второго поколения.
Intel Core i7-2600K (
317$)
Intel Core i7-2600S
Intel Core i7-2600 (
Наглядное детальное сравнение настольных процессоров Intel Core i7 второго поколения.
Как видите, названия моделей теперь имеют четыре цифры в названии – это сделано для того, чтобы не было путаницы с процессорами предыдущего поколения. Модельный ряд получился достаточно полным и логичным – наиболее интересные серии i7 явно отделены от i5 наличием технологии Hyper Threading и увеличенным объемом кэша. А процессоры семейства i3 отличаются от i5 не только меньшим количеством ядер, но и отсутствием технологии Turbo Boost.
Наверное, вы так же обратили внимание на буквы в названиях процессоров, без которых модельный ряд сильно поредел. Так вот, буквы S и T говорят о пониженное энергопотребление, а К – свободный множитель.
Наглядная структура новых процессоров:
Как видите, помимо графического и вычислительных ядер, кэш-памяти и контроллера памяти, присутствует так называемый System Agent – туда свалено много чего, например контроллеры DDR3-памяти и PCI-Express 2.0, модель управления питанием и блоки, отвечающие на аппаратном уровне за работы встроенного GPU и за вывод изображения в случае его использования.
Все «ядерные» компоненты (в том числе графический процессор) связаны между собой высокоскоростной кольцевой шиной с полноценным доступом к L3-кэшу, благодаря чему выросла общая скорость обмена данными в самом процессоре; что интересно – такой подход позволяет увеличивать производительность в дальнейшем, попросту увеличивая количество ядер, добавленных к шине. Хотя и сейчас всё обещает быть на высоте — по сравнению с процессорами предыдущего поколения, производительность новых является более адаптивной и по заявлению производителя, во многих задачах способна продемонстрировать 30-50% прирост в скорости выполнения задач!
Если есть желание узнать более подробно о новой архитектуре, то на русском языке могу посоветовать эти три статьи – 1, 2, 3.
Новые процессоры целиком и полностью выполнены согласно нормам 32-нм техпроцесса и впервые обладают «визуально умной» микроархитектурой, сочетающей в себе лучшую в классе вычислительную мощность и технологию обработки 3D-графики на одном кристалле. В графике Sandy Bridge появилось действительно много нововведений, нацеленных главным образом на увеличение производительности при работе с 3D. Можно долго спорить о «навязывании» интегрированной видеосистемы, но другого решения пока нет как такового. Зато есть такой вот слайд из официальной презентации, который претендует на правдоподобность в том числе в мобильных продуктах (ноутбуках):
Частично о новых технологиях второго поколения процессоров Intel Core я уже рассказывал, поэтому повторяться не буду. Остановлюсь лишь на разработке Intel Insider, появление которой были многие удивлены. Как я понял, это будет своего рода магазин, который даст владельцам компьютеров доступ к фильмам высокой четкости, непосредственно от создателей данных фильмов – то, что раньше появлялось лишь спустя некоторое время после анонса и появления дисков DVD или Blu-ray. Для демонстрации этой функции вице-президент Intel Мули Иден (Mooly Eden) пригласил на сцену Кевина Тсужихару (Kevin Tsujihara), президента Warner Home Entertainment Group. Цитирую:
«Warner Bros. находит персональные системы самой универсальной и распространенной платформой для доставки высококачественного развлекательного контента, а сейчас Intel делает эту платформу еще более надежной и безопасной. Отныне мы при помощи магазина WBShop, а также наши партнеры, такие как CinemaNow, сможем предоставлять пользователям ПК новые релизы и фильмы из нашего каталога в настоящем HD-качестве» — работу данной технологии Мули Иден продемонстрировал на примере фильма «Начало». В сотрудничестве с ведущими студиями индустрии и гигантами медиаиконтента (такими как Best Buy CinemaNow, Hungama Digital Media Entertainment, Image Entertainment, Sonic Solutions, Warner Bros. Digital Distribution и другими), Intel создает безопасную и защищенную от пиратства (на аппаратном уровне) экосистему для дистрибуции, хранения и воспроизведения высококачественного видео.
Работа упомянутой выше технологии будет совместимой с двумя не менее интересными разработках, которые так же присутствуют во всех моделях процессоров нового поколения. Я говорю о Intel Wireless Display 2.0 (Intel WiDi 2.0) и Intel InTru 3-D. Первая предназначена для беспроводной передачи HD-видео (с поддержкой разрешения вплоть до 1080p), вторая предназначена для отображения стереоконтента на мониторах или телевизорах высокой четкости через соединение HDMI 1.4.
Еще две функции, для которых я не нашел в статье более подходящего места — Intel Advanced Vector Extensions (AVX). Поддержка процессорами этих команд повышает скорость работы приложений с интенсивной обработкой данных, таких как аудиоредакторы и программное обеспечение для профессионального редактирования фотографий.
… и Intel Quick Sync Video — благодаря совместной работе с такими софтверными компаниями, как CyberLink, Corel и ArcSoft, процессорному гиганту удалось поднять производительность при выполнении этой задачи (транскодирование между форматами H.264 и MPEG-2) в 17 раз по сравнению с производительностью встроенной графики прошлого поколения.
Допустим, процессоры есть – как их использовать? Всё правильно – вместе с ними были так же анонсированы новые чипсеты (наборы логики), которые являются представителями «шестидесятой» серией. Судя по всего, для жаждущих новинок Consumer-ов отведено всего два набора, это Intel H67 и Intel P67, на которых и будет построено большинство новых материнских плат. H67 способен работать с интегрированным в процессор видеоядром, в то время как P67 наделили функцией Performance Tuning для разгона процессора. Все процессоры будут работать в новом сокете, 1155.
Радует, что вроде как в новые процессоры заложили совместимость с сокетами процессоров Intel с архитектурой следующего поколения. Этот плюс пригодится как обычным пользователям, так и производителям, которым не придется заново проектировать и создавать новые устройства.
В общей сложности Intel представила более 20 чипов, чипсетов и беспроводных адаптеров, включая новые процессоры Intel Core i7, i5 и i3, чипсеты Intel 6 Series и адаптеры Intel Centrino Wi-Fi и WiMAX. Помимо упомянутых выше, на рынке могут появиться и таких «бейджики»:
В текущем году на новых процессорах ожидается выпуск более 500 моделей настольных компьютеров и ноутбуков ведущих мировых брендов.
Архитектуры процессора intel за все время
Компания Intel прошла очень длинный путь развития, от небольшого производителя микросхем до мирового лидера по производству процессоров. За это время было разработано множество технологий производства процессоров, очень сильно оптимизирован технологический процесс и характеристики устройств.
Множество показателей работы процессоров зависит от расположения транзисторов на кристалле кремния. Технологию расположения транзисторов называют микроархитектурой или просто архитектурой. В этой статье мы рассмотрим какие архитектуры процессора Intel использовались на протяжении развития компании и чем они отличаются друг от друга. Начнем с самых древних микроархитектур и рассмотрим весь путь до новых процессоров и планов на будущее.
Архитектура процессора и поколения
Как я уже сказал, в этой статье мы не будем рассматривать разрядность процессоров. Под словом архитектура мы будем понимать микроархитектуру микросхемы, расположение транзисторов на печатной плате, их размер, расстояние, технологический процесс, все это охватывается этим понятием. Наборы инструкций RISC и CISC тоже трогать не будем.
Второе, на что нужно обратить внимание, это поколения процессора Intel. Наверное, вы уже много раз слышали — этот процессор пятого поколения, тот четвертого, а это седьмого. Многие думают что это обозначается i3, i5, i7. Но на самом деле нет i3, и так далее — это марки процессора. А поколение зависит от используемой архитектуры.
С каждым новым поколением улучшалась архитектура, процессоры становились быстрее, экономнее и меньше, они выделяли меньше тепла, но вместе с тем стоили дороже. В интернете мало статей, которые бы описывали все это полностью. А теперь рассмотрим с чего все начиналось.
Архитектуры процессора Intel
Сразу говорю, что вам не стоит ждать от статьи технических подробностей, мы рассмотрим только базовые отличия, которые будут интересны обычным пользователям.
Первые процессоры
Сначала кратко окунемся в историю чтобы понять с чего все началось. Не будем углубятся далеко и начнем с 32-битных процессоров. Первым был Intel 80386, он появился в 1986 году и мог работать на частоте до 40 МГц. Старые процессоры имели тоже отсчет поколений. Этот процессор относиться к третьему поколению, и тут использовался техпроцесс 1500 нм.
Следующим, четвертым поколением был 80486. Используемая в нем архитектура так и называлась 486. Процессор работал на частоте 50 МГц и мог выполнять 40 миллионов команд в секунду. Процессор имел 8 кб кэша первого уровня, а для изготовления использовался техпроцесс 1000 нм.
Следующей архитектурой была P5 или Pentium. Эти процессоры появились в 1993 году, здесь был увеличен кэш до 32 кб, частота до 60 МГц, а техпроцесс уменьшен до 800 нм. В шестом поколении P6 размер кэша составлял 32 кб, а частота достигла 450 МГц. Тех процесс был уменьшен до 180 нм.
Дальше компания начала выпускать процессоры на архитектуре NetBurst. Здесь использовалось 16 кб кэша первого уровня на каждое ядро, и до 2 Мб кэша второго уровня. Частота выросла до 3 ГГц, а техпроцесс остался на том же уровне — 180 нм. Уже здесь появились 64 битные процессоры, которые поддерживали адресацию большего количества памяти. Также было внесено множество расширений команд, а также добавлена технология Hyper-Threading, которая позволяла создавать два потока из одного ядра, что повышало производительность.
Естественно, каждая архитектура улучшалась со временем, увеличивалась частота и уменьшался техпроцесс. Также существовали и промежуточные архитектуры, но здесь все было немного упрощено, поскольку это не является нашей основной темой.
Intel Core
На смену NetBurst в 2006 году пришла архитектура Intel Core. Одной из причин разработки этой архитектуры была невозможность увеличения частоты в NetBrust, а также ее очень большое тепловыделение. Эта архитектура была рассчитана на разработку многоядерных процессоров, размер кэша первого уровня был увеличен до 64 Кб. Частота осталась на уровне 3 ГГц, но зато была сильно снижена потребляемая мощность, а также техпроцесс, до 60 нм.
Процессоры на архитектуре Core поддерживали аппаратную виртуализацию Intel-VT, а также некоторые расширения команд, но не поддерживали Hyper-Threading, поскольку были разработаны на основе архитектуры P6, где такой возможности еще не было.
Первое поколение — Nehalem
Дальше нумерация поколений была начата сначала, потому что все следующие архитектуры — это улучшенные версии Intel Core. Архитектура Nehalem пришла на смену Core, у которой были некоторые ограничения, такие как невозможность увеличить тактовую частоту. Она появилась в 2007 году. Здесь используется 45 нм тех процесс и была добавлена поддержка технологии Hyper-Therading.
Процессоры Nehalem имеют размер L1 кэша 64 Кб, 4 Мб L2 кэша и 12 Мб кєша L3. Кэш доступен для всех ядер процессора. Также появилась возможность встраивать графический ускоритель в процессор. Частота не изменилась, зато выросла производительность и размер печатной платы.
Второе поколение — Sandy Bridge
Sandy Bridge появилась в 2011 году для замены Nehalem. Здесь уже используется техпроцесс 32 нм, здесь используется столько же кэша первого уровня, 256 Мб кэша второго уровня и 8 Мб кэша третьего уровня. В экспериментальных моделях использовалось до 15 Мб общего кэша.
Также теперь все устройства выпускаются со встроенным графическим ускорителем. Была увеличена максимальная частота, а также общая производительность.
Третье поколение — Ivy Bridge
Процессоры Ivy Bridge работают быстрее чем Sandy Bridge, а для их изготовления используется техпроцесс 22 нм. Они потребляют на 50% меньше энергии чем предыдущие модели, а также дают на 25-60% высшую производительность. Также процессоры поддерживают технологию Intel Quick Sync, которая позволяет кодировать видео в несколько раз быстрее.
Четвертое поколение — Haswell
Поколение процессора Intel Haswell было разработано в 2012 году. Здесь использовался тот же техпроцесс — 22 нм, изменен дизайн кэша, улучшены механизмы энергопотребления и немного производительность. Но зато процессор поддерживает множество новых разъемов: LGA 1150, BGA 1364, LGA 2011-3, технологии DDR4 и так далее. Основное преимущество Haswell в том, что она может использоваться в портативных устройствах из-за очень низкого энергопотребления.
Пятое поколение — Broadwell
Это улучшенная версия архитектуры Haswell, которая использует техпроцесс 14 нм. Кроме того, в архитектуру было внесено несколько улучшений, которые позволили повысить производительность в среднем на 5%.
Шестое поколение — Skylake
Следующая архитектура процессоров intel core — шестое поколение Skylake вышла в 2015 году. Это одно из самых значительных обновлений архитектуры Core. Для установки процессора на материнскую плату используется сокет LGA 1151, теперь поддерживается память DDR4, но сохранилась поддержка DDR3. Поддерживается Thunderbolt 3.0, а также шина DMI 3.0, которая дает в два раза большую скорость. И уже по традиции была увеличенная производительность, а также снижено энергопотребление.
Седьмое поколение — Kaby Lake
Новое, седьмое поколение Core — Kaby Lake вышло в этом году, первые процессоры появились в середине января. Здесь было не так много изменений. Сохранен техпроцесс 14 нм, а также тот же сокет LGA 1151. Поддерживаются планки памяти DDR3L SDRAM и DDR4 SDRAM, шины PCI Express 3.0, USB 3.1. Кроме того, была немного увеличена частота, а также уменьшена плотность расположения транзисторов. Максимальная частота 4,2 ГГц.
Выводы
В этой статье мы рассмотрели архитектуры процессора Intel, которые использовались раньше, а также те, которые применяются сейчас. Дальше компания планирует переход на техпроцесс 10 нм и это поколение процессоров intel будет называться CanonLake. Но пока что Intel к этому не готова.
Поэтому в 2017 планируется еще выпустить улучшенную версию SkyLake под кодовым именем Coffe Lake. Также, возможно, будут и другие микроархитектуры процессора Intel пока компания полностью освоит новый техпроцесс. Но обо всем этом мы узнаем со временем. Надеюсь, эта информация была вам полезной.
Статья: От Sandy Bridge до Coffee Lake: сравниваем семь поколений Intel Core i7
Практически всегда под любой публикацией, в которой так или иначе затрагивается тема производительности современных интеловских процессоров, рано или поздно появляется несколько сердитых читательских комментариев о том, что прогресс в развитии чипов у Intel давно забуксовал и нет смысла переходить со «старого доброго Core i7-2600K» на что-то новое. В таких репликах скорее всего будет раздражённо упоминаться про прирост производительности на неосязаемом уровне «не более пяти процентов в год»; про низкокачественный внутренний термоинтерфейс, который непоправимо испортил современные процессоры Intel; либо про то, что покупать в современных условиях процессоры с таким же, как и несколько лет назад, количеством вычислительных ядер вообще – удел недальновидных дилетантов, так как в них нет необходимого задела на будущее.
В том, что все такие реплики не лишены оснований, сомнений нет. Однако очень похоже, что они многократно преувеличивают имеющиеся проблемы. Лаборатория 3DNews подробно тестирует интеловские процессоры с 2000 года, и мы не можем согласиться с тезисом, что какому бы то ни было их развитию пришёл конец, а происходящее с микропроцессорным гигантом в течение последних лет иначе как стагнацией уже и не назовёшь. Да, какие-то кардинальные перемены с процессорами Intel происходят редко, но тем не менее, они продолжают планомерно совершенствоваться. Поэтому те чипы серии Core i7, которые можно купить сегодня, заведомо лучше моделей, предлагавшихся несколько лет тому назад.
| Поколение Core | Кодовое имя | Техпроцесс | Этап разработки | Время выхода |
| 2 | Sandy Bridge | 32 нм | Так (Архитектура) | 1 кв. 2011 |
| 3 | Ivy Bridge | 22 нм | Тик (Процесс) | 2 кв. 2012 |
| 4 | Haswell | 22 нм | Так (Архитектура) | 2 кв. 2013 |
| 5 | Broadwell | 14 нм | Тик (Процесс) | 2 кв. 2015 |
| 6 | Skylake | 14 нм | Так (Архитектура) |
3 кв. 2015 |
| 7 | Kaby Lake | 14+ нм | Оптимизация | 1 кв. 2017 |
| 8 | Coffee Lake | 14++ нм | Оптимизация | 4 кв. 2017 |
Собственно, этот материал как раз и является контраргументом для рассуждений о никчёмности выбранной Intel стратегии постепенного развития потребительских CPU. Мы решили собрать в одном тесте старшие интеловские процессоры для массовых платформ за последние семь лет, и посмотреть на практике, насколько представители серий Kaby Lake и Coffee Lake ушли вперёд относительно «эталонных» Sandy Bridge, которые за годы гипотетических сравнений и мысленных противопоставлений в представлении обывателей стали настоящей иконой процессоростроения.
⇡#Что поменялось в процессорах Intel c 2011 года по настоящее время
Отправной точкой в новейшей истории развития процессоров Intel принято считать микроархитектуру Sandy Bridge. И это неспроста. Несмотря на то, что первое поколение процессоров под маркой Core было выпущено в 2008 году на базе микроархитектуры Nehalem, почти все основные черты, которые присущи современным массовым CPU микропроцессорного гиганта, вошли в обиход не тогда, а парой лет позднее, когда распространение получило следующее поколение процессорного дизайна, Sandy Bridge.
Сейчас компания Intel приучила нас к откровенно неторопливому прогрессу в разработке микроархитектуры, когда нововведений стало очень мало, и они почти не приводят к росту удельной производительности процессорных ядер. Но всего лишь семь лет назад ситуация была кардинально иной. В частности, переход от Nehalem к Sandy Bridge был ознаменован 15-20-процентном ростом показателя IPC (числа исполняемых за такт инструкций), что обуславливалось глубокой переделкой логической конструкции ядер с прицелом на повышение их эффективности.
В Sandy Bridge были заложены многие принципы, которые с тех пор не менялись и стали стандартными для большинства процессоров сегодняшнего дня. Например, именно там появился отдельный кеш нулевого уровня для декодированных микроопераций, а также стал применяться физический регистровый файл, снижающий энергозатраты при работе алгоритмов внеочередного выполнения инструкций.
Но, пожалуй, самым главным нововведением стало то, что Sandy Bridge был спроектирован как унифицированная система-на-чипе, рассчитанная одновременно на все классы применений: на серверные, десктопные и мобильные. Скорее всего, в прадедушки современных Coffee Lake общественное мнение поставило именно его, а не какой-нибудь Nehalem и уж тем более не Penryn, именно из-за этой особенности. Впрочем, и итоговая сумма всех переделок в глубинах микроархитектуры Sandy Bridge тоже оказалась весьма значительной. В конечном итоге этот дизайн утратил все старые родственные связи с P6 (Pentium Pro), которые то здесь, то там проявлялись во всех предшествующих процессорах Intel.
Говоря об общей структуре, нельзя также не вспомнить и о том, что в процессорный кристалл Sandy Bridge впервые в истории интеловских CPU было встроено полноценное графическое ядро. Этот блок проследовал внутрь процессора вслед за контроллером DDR3-памяти, разделяемым L3-кешем и контроллером шины PCI Express. Для соединения вычислительных ядер и всех остальных «внеядерных» частей воедино инженеры Intel внедрили в Sandy Bridge новую на тот момент масштабируемую кольцевую шину, применяемую для организации взаимодействия между структурными единицами в последующих массовых CPU и по сей день.
Если же опуститься на уровень микроархитектуры Sandy Bridge, то одной из ключевых её особенностей стала поддержка семейства SIMD-инструкций, AVX, предназначенных для работы с 256-битными векторами. К настоящему моменту такие инструкции прочно вошли в обиход и не кажутся чем-то необычным, но их реализация в Sandy Bridge потребовала расширения части вычислительных исполнительных устройств. Инженеры Intel стремились сделать работу с 256-битными данными такой же быстрой, как и с векторами меньшей разрядности. Поэтому вместе с реализацией полноценных 256-битных исполнительных устройств потребовалось и увеличение скорости работы процессора с памятью. Логические исполнительные устройства, предназначенные для загрузки и сохранения данных, в Sandy Bridge получили удвоенную производительность, кроме того, симметрично была увеличена пропускная способность кеш-памяти первого уровня при чтении.
Микроархитектура Sandy Bridge
Нельзя не упомянуть и о сделанных в Sandy Bridge кардинальных изменениях в работе блока предсказания ветвлений. Благодаря оптимизациям в применяемых алгоритмах и увеличению размеров буферов, архитектура Sandy Bridge позволила сократить процент неверных предсказаний переходов почти вдвое, что не только заметно сказалось на производительности, но и позволило дополнительно снизить энергопотребление этого дизайна.
В конечном итоге, с сегодняшних позиций процессоры Sandy Bridge можно было бы назвать образцово-показательным воплощением фазы «так» в интеловском принципе «тик-так». Как и предшественники, данные процессоры продолжили базироваться на техпроцессе с 32-нм нормами, но предложенный ими рост производительности оказался более чем убедителен. И подпитывала его не только обновлённая микроархитектура, но и увеличенные на 10-15 процентов тактовые частоты, а также внедрение более агрессивной версии технологии Turbo Boost 2.0. Учитывая всё это, хорошо понятно, почему многие энтузиасты до сих пор вспоминают Sandy Bridge самыми тёплыми словами.
Старшим предложением в семействе Core i7 на момент выхода микроархитектуры Sandy Bridge стал Core i7-2600K. Этот процессор получил тактовую частоту на уровне 3,3 ГГц с возможностью авторазгона при неполной нагрузке до 3,8 ГГц. Впрочем, отличали 32-нм представителей Sandy Bridge не только сравнительно высокие для того времени тактовые частоты, но хороший разгонный потенциал. Среди Core i7-2600K нередко можно было встретить экземпляры, способные работать на частотах 4,8-5,0 ГГц, что во многом обуславливалось применением в них качественного внутреннего термоинтерфейса – бесфлюсового припоя.
Через девять месяцев после выпуска Core i7-2600K, в октябре 2011, компания Intel обновила старшее предложение в модельном ряде и предложила немного ускоренную модель Core i7-2700K, номинальная частота которой была доведена до 3,5 ГГц, а максимальная частота в турбо-режиме – до 3,9 ГГц.
Впрочем, жизненный цикл Core i7-2700K оказался коротким – уже в апреле 2012 года на смену Sandy Bridge пришёл обновлённый дизайн Ivy Bridge. Ничего особенного: Ivy Bridge относился к фазе «тик», то есть представлял собой перевод старой микроархитектуры на новые полупроводниковые рельсы. И в этом отношении прогресс действительно был серьёзным – кристаллы Ivy Bridge производились по 22-нм технологическому процессу, основанному на трёхмерных FinFET-транзисторах, которые в то время только входили в употребление.
При этом старая микроархитектура Sandy Bridge на низком уровне осталась практически нетронута. Были выполнены лишь отдельные косметические переделки, которые ускорили выполнение в Ivy Bridge операций деления и немного повысили эффективность технологии Hyper-Threading. Правда, попутно были несколько улучшены «внеядерные» компоненты. Контроллер PCI Express получил совместимость с третьей версией протокола, а контроллер памяти увеличил свои возможности и стал поддерживать скоростную оверклокерскую DDR3-память. Но в итоге рост удельной производительности при переходе от Sandy Bridge к Ivy Bridge составил не более 3-5 процентов.
Не дал серьёзных причин для радости и новый технологический процесс. К сожалению, внедрение 22-нм норм не позволило как-то принципиально нарастить тактовые частоты Ivy Bridge. Старшая версия Core i7-3770K получила номинальную частоту 3,5 ГГц с возможностью разгона в турбо-режиме до 3,9 ГГц, то есть с точки зрения частотной формулы она оказалась ничуть не быстрее Core i7-2700K. Улучшилась лишь энергоэффективность, однако пользователей настольных компьютеров этот аспект традиционно волнует слабо.
Всё это, конечно, вполне можно списать на то, что на этапе «тик» никаких прорывов происходить и не должно, но кое в чём Ivy Bridge оказались даже хуже предшественников. Речь – о разгоне. При выводе на рынок носителей этого дизайна Intel приняла решение отказаться от использования при финальной сборке процессоров бесфлюсовой пайки галлиевым припоем теплораспределительной крышки к полупроводниковому кристаллу. Начиная с Ivy Bridge для организации внутреннего термоинтерфейса стала использоваться банальная термопаста, и это сразу же ударило по максимально достижимым частотам. По разгонному потенциалу Ivy Bridge определённо стали хуже, и в результате, переход от Sandy Bridge к Ivy Bridge стал одним из самых спорных моментов в новейшей истории потребительских процессоров Intel.
Поэтому на следующий этап эволюции, Haswell, возлагались особенные надежды. В этом поколении, относящемся к фазе «так», должны были появиться серьёзные микроархитектурные улучшения, от которых ожидалась способность как минимум продвинуть вперёд забуксовавший было прогресс. И в какой-то степени это произошло. Появившиеся летом 2013 года процессоры Core четвёртого поколения действительно приобрели заметные улучшения во внутренней структуре.
Основное: теоретическая мощность исполнительных устройств Haswell, выражающаяся в количестве исполняемых за такт микроопераций, по сравнению с прошлыми CPU выросла на треть. В новой микроархитектуре не просто был проведён ребаланс имеющихся исполнительных устройств, но и появилось два дополнительных исполнительных порта для целочисленных операций, обслуживания ветвлений и генерации адресов. Кроме того, микроархитектура получила совместимость с расширенным набором векторных 256-битных инструкций AVX2, которые благодаря трёхоперандным FMA-командам увеличили пиковую пропускную способность архитектуры вдвое.
В дополнение к этому инженеры Intel пересмотрели ёмкость внутренних буферов, и где это было необходимо, увеличили их. Выросло в размере окно планировщика. Кроме того, были увеличены целочисленный и вещественночисленный физические регистровые файлы, что улучшило возможности процессора по переупорядочиванию порядка исполнения инструкций. В дополнение ко всему этому, существенно изменилась и подсистема кеш-памяти. L1- и L2-кеши в Haswell получили вдвое более широкую шину.
Казалось бы, перечисленных улучшений должно быть достаточно для того, чтобы заметно поднять удельную производительность новой микроархитектуры. Но как бы ни так. Проблема дизайна Haswell состояла в том, что он оставил без изменений входную часть исполнительного конвейера и декодер x86-команд сохранил ту же производительность, что и раньше. То есть, максимальный темп декодирования x86-кода в микроинструкции остался на уровне 4-5 команд за такт. И в результате при сопоставлении Haswell и Ivy Bridge на одинаковой частоте и нагрузке, не использующей новые AVX2-инструкции, выигрыш в производительности оказался всего лишь на уровне 5-10 процентов.
Имидж микроархитектуры Haswell подпортила и первая волна процессоров, выпущенная на её основе. Опираясь на всё тот же 22-нм техпроцесс, что и Ivy Bridge, новинки не смогли предложить высокие частоты. Например, старший Core i7-4770K вновь получил базовую частоту 3,5 ГГц и максимальную частоту в турбо-режиме на уровне 3,9 ГГц, то есть по сравнению с прошлыми поколениями Core никакого продвижения не наметилось.
В то же время с внедрением следующего технологического процесса с 14-нм нормами у Intel стали возникать разного рода трудности, поэтому через год, летом 2014 года на рынок было выведено не следующее поколение процессоров Core, а вторая очередь Haswell, которая получила кодовые имена Haswell Refresh, или, если говорить о флагманских модификациях, то Devil’s Canyon. В рамках этого обновления Intel смогла заметно увеличить тактовые частоты 22-нм CPU, что действительно вдохнуло в них новую жизнь. В качестве примера можно привести, новый старший процессор Core i7-4790K, который по номинальной частоте взял отметку в 4,0 ГГц и получил максимальную частоту с учётом турбо-режима на уровне 4,4 ГГц. Удивительно, что подобное полугигагерцовое ускорение было достигнуто без каких-либо реформ техпроцесса, а лишь за счёт простых косметических изменений в схеме питания процессоров и благодаря улучшению теплопроводящих свойств термопасты, используемой под крышкой CPU.
Впрочем, даже представители семейства Devil’s Canyon особенно жалуемыми в среде энтузиастов предложениями стать не смогли. На фоне результатов Sandy Bridge их разгон нельзя было назвать выдающимся, к тому же достижение высоких частот требовало сложного «скальпирования» – демонтажа процессорной крышки с последующей заменой штатного термоинтерфейса на какой-либо материал с лучшей теплопроводностью.
Из-за сложностей, которые преследовали Intel при переводе массового производства на 14-нм нормы, выступление следующего, пятого по счёту поколения процессоров Core, Broadwell, получилось сильно скомканным. Компания долго не могла решить, стоить ли вообще выпускать на рынок десктопные процессоры с этим дизайном, поскольку при попытках изготовления крупных полупроводниковых кристаллов уровень брака превышал приемлемые значения. В конечном итоге предназначенные для настольных компьютеров четырёхъядерники Broadwell всё-таки появились, но во-первых, произошло это лишь летом 2015 года – с девятимесячным опозданием относительно изначально запланированного срока, а во-вторых, уже через два месяца после их анонса Intel представила дизайн следующего поколения, Skylake.
Тем не менее, с точки зрения развития микроархитектуры Broadwell трудно назвать вторичной разработкой. И даже более того, в настольных процессорах этого поколения применялись такие решения, к которым ни до того, ни после того Intel никогда не прибегала. Уникальность десктопных Broadwell определялась тем, что в них проникло производительное интегрированное графическое ядро Iris Pro уровня GT3e. И это значит не только то, что процессоры этого семейства обладали самым мощным на тот момент встроенным видеоядром, но и также то, что они комплектовались дополнительным 22-нм кристаллом Crystall Well, представляющим собой основанную на eDRAM кеш-память четвёртого уровня.
Смысл добавления в процессор отдельного чипа быстрой встроенной памяти вполне очевиден и обусловлен потребностями производительного встроенного графического ядра в фрейм-буфере с низкой латентностью и высокой пропускной способностью. Однако установленная в Broadwell память eDRAM архитектурно была выполнена именно как виктимный кеш, и ей могли пользоваться и вычислительные ядра CPU. В результате, десктопные Broadwell стали единственными в своём роде массовыми процессорами с 128 Мбайт L4-кеша. Правда, при этом несколько пострадал объём расположенного в процессорном кристалле L3-кеша, который был сокращён с 8 до 6 Мбайт.
Некоторые улучшения были заложены и в базовой микроархитектуре. Несмотря на то, что Broadwell относился к фазе «тик», переделки коснулись входной части исполнительного конвейера. Было увеличено окно планировщика внеочередного исполнения команд, в полтора раза вырос объём таблицы ассоциативной трансляции адресов второго уровня, а кроме того, вся схема трансляции приобрела второй обработчик промахов, что позволило обрабатывать по две операции преобразования адресов параллельно. В сумме все нововведения повысили эффективность внеочередного исполнения команд и предсказания сложных ветвлений кода. Попутно были усовершенствованы механизмы выполнения операций умножения, которые в Broadwell стали обрабатываться в существенно более быстром темпе. По итогам всего этого Intel даже смогла утверждать, что улучшения микроархитектуры повысили удельную производительность Broadwell по сравнению с Haswell на величину порядка пяти процентов.
Но несмотря на всё это, ни о каком существенном преимуществе первых десктопных 14-нм процессоров вести речь было невозможно. И кеш четвёртого уровня, и микроархитектурные изменения лишь пытались скомпенсировать главный изъян Broadwell – низкие тактовые частоты. Из-за проблем с технологическим процессом базовая частота старшего представителя семейства, Core i7-5775C, была установлена лишь на уровне 3,3 ГГц, а частота в турбо режиме не превышала 3,7 ГГц, что оказалось хуже характеристик Devil’s Canyon на целых 700 МГц.
Подобная же история произошла и с разгоном. Предельные частоты, до которых удавалось раскочегаривать десктопные Broadwell без использования продвинутых методов охлаждения, находились в районе 4,1-4,2 ГГц. Поэтому нет ничего удивительного, что потребители восприняли выпуск Broadwell скептически, и процессоры этого семейства так и остались странным нишевым решением для тех, кто был заинтересован в производительном встроенном графическом ядре. Первым же полноценным 14-нм чипом для настольных компьютеров, который смог привлечь к себе внимание широких слоёв пользователей, стал только следующий проект микропроцессорного гиганта – Skylake.
Производство Skylake, как и процессоров предыдущего поколения, выполнялось по 14-нм техпроцессу. Однако здесь Intel уже смогла добиться нормальных тактовых частот и разгона: старшая десктопная версия Skylake, Core i7-6700K получила номинальную частоту 4,0 ГГц и авторазгон в рамках турбо-режима до 4,2 ГГц. Это чуть более низкие значения, если сравнивать с Devil’s Canyon, однако более новые процессоры оказались определённо быстрее предшественников. Дело в том, что Skylake – это «так» в интеловской номенклатуре, что означает существенные изменения в микроархитектуре.
И они действительно есть. Улучшений в дизайне Skylake на первый взгляд было сделано не так много, но все они носили прицельный характер и позволили устранить имевшиеся слабые места в микроархитектуре. Если коротко, то Skylake получили увеличенные внутренние буфера для более глубокого внеочередного исполнения инструкций и более высокую пропускную способность кеш-памяти. Усовершенствования затронули блок предсказания переходов и входную часть исполнительного конвейера. Также был увеличен темп исполнения инструкций деления, и перебалансированы механизмы исполнения операций сложения, умножения и FMA-инструкций. В довершение разработчики потрудились над повышением эффективности технологии Hyper-Threading. В сумме это позволило добиться примерно 10-процентного улучшения производительности на такт в сравнении с процессорами прошлых поколений.
В целом, Skylake можно охарактеризовать как достаточно глубокую оптимизацию исходной архитектуры Core с расчётом на то, чтобы в дизайне процессора не оставалось никаких узких мест. С одной стороны, за счёт увеличения мощности декодера (с 4 до 5 микроопераций за такт) и скорости работы кеша микроопераций (с 4 до 6 микроопераций за такт) существенно увеличился темп декодирования инструкций. А с другой – выросла эффективность обработки получающихся микроопераций, чему поспособствовало углубление алгоритмов внеочередного исполнения и перераспределение возможностей исполнительных портов вместе с серьёзной ревизией темпа исполнения целого ряда обычных, SSE и AVX-команд.
Например, Haswell и Broadwell имели по два порта для исполнения умножений и FMA-операций над вещественными числами, но только один порт предназначался для сложений, что плохо соответствовало реальному программному коду. В Skylake этот дисбаланс был устранён и сложения стали выполняться уже на двух портах. Кроме того, количество портов, способных работать с целочисленными векторными инструкциями, выросло с двух до трёх. В конечном итоге всё это привело к тому, что практически для любого типа операций в Skylake всегда есть несколько альтернативных портов. А это значит, что в микроархитектуре наконец были успешно устранены практически все возможные причины простоя конвейера.
Заметные изменения затронули и подсистему кеширования: пропускная способность кеш-памяти второго и третьего уровня была увеличена. Кроме того, сократилась ассоциативность кеша второго уровня, что в конечном счёте позволило улучшить его КПД и уменьшить штраф при обработке промахов.
Существенные перемены произошли и на более высоком уровне. Так, в Skylake вдвое выросла пропускная способность кольцевой шины, которая соединяет воедино все процессорные блоки. Кроме того, в CPU этого поколения обосновался новый контроллер памяти, который получил совместимость с DDR4 SDRAM. А в дополнение к этому для соединения процессора с чипсетом стала применяться новая шина DMI 3.0 с увеличенной вдвое пропускной способностью, что дало возможность реализовать скоростные линии PCI Express 3.0 в том числе и через чипсет.
Впрочем, как и все предшествующие версии архитектуры Core, Skylake представлял собой ещё одну вариацию на тему изначального дизайна. А это значит, что и в шестом поколении микроархитектуры Core разработчики Intel продолжили придерживаться тактики поэтапного внедрения улучшений на каждом цикле разработки. В целом это – не слишком впечатляющий подход, который не позволяет увидеть какие-то значимые изменения в производительности сразу – при сравнении CPU из соседних поколений. Но зато при модернизации старых систем ощутимый прирост производительности заметить совсем несложно. Например, сама Intel охотно сравнивала Skylake с Ivy Bridge, демонстрируя при этом, что за три года быстродействие процессоров выросло более чем на 30 процентов.
И в действительности это был достаточно серьёзный прогресс, потому что потом всё стало значительно хуже. После Skylake какое бы то ни было улучшение удельной производительности процессорных ядер прекратилось совсем. Те процессоры, которые представлены на рынке в настоящее время, всё ещё продолжают использовать микроархитектурный дизайн Skylake, несмотря на то, что с момента его появления в десктопных процессорах прошло уже почти три года. Неожиданный простой случился из-за того, что Intel не смогла справиться со внедрением следующей версии полупроводникового процесса с 10-нм нормами. В результате весь принцип «тик-так» рассыпался, вынудив микропроцессорного гиганта как-то выкручиваться и заниматься многократным перевыпуском старых продуктов под новыми именами.
Процессоры поколения Kaby Lake, которые появились на рынке в самом начале 2017 года, стали первым и очень ярким примером попыток Intel продать клиентам тот же Skylake во второй раз. Близкие родственные связи между двумя поколениями процессоров особо и не скрывались. Intel честно говорила, что Kaby Lake – это уже не «тик» и не «так», а простая оптимизация предыдущего дизайна. При этим под словом «оптимизация» понимались некие улучшения в структуре 14-нм транзисторов, которые открывали возможность увеличения тактовых частот без изменения рамок теплового пакета. Для видоизменённого техпроцесса был даже придуман специальный термин «14+ нм». Благодаря этой производственной технологии старший массовый десктопный процессор Kaby Lake, получивший наименование Core i7-7700K, смог предложить пользователям номинальную частоту 4,2 ГГц и частоту турбо-режима 4,5 ГГц.
Таким образом, рост частот Kaby Lake по сравнению с оригинальным Skylake составил примерно 5 процентов, и этим всё и ограничивалось, что, честно говоря, ставило под сомнение правомерность отнесения Kaby Lake к следующему поколению Core. До этого момента каждое последующее поколение процессоров, не важно, относилось оно к фазе «тик» или «так», обеспечивало хоть какой-то прирост показателя IPC. Между тем в Kaby Lake никаких микроархитектурных улучшений не было вообще, поэтому эти процессоры логичнее было бы считать просто вторым степпингом Skylake.
Однако новая версия 14-нм техпроцесса всё же смогла кое в чём положительно проявить себя: разгонный потенциал Kaby Lake по сравнению с Skylake подрос примерно на 200-300 МГц, благодаря чему процессоры данной серии оказались достаточно тепло встречены энтузиастами. Правда, Intel продолжила использовать под процессорной крышкой вместо припоя термопасту, поэтому для полноценного разгона Kaby Lake необходимо было проводить скальпирование.
Не справилась Intel и с вводом в строй 10-нм технологии и к началу текущего года. Поэтому в конце прошлого года на рынок была выведена ещё одна разновидность процессоров, построенных на всё той же микроархитектуре Skylake – Coffee Lake. Но говорить о Coffee Lake как о третьем обличье Skylake не совсем правильно. Прошлый год стал периодом кардинальной смены парадигмы на процессорном рынке. В «большую игру» вернулась AMD, которая смогла переломить устоявшиеся традиции и создать спрос на массовые процессоры с числом ядер более четырёх. Внезапно Intel оказалась в роли догоняющей, и выход Coffee Lake стал не столько попыткой заполнить паузу до долгожданного появления 10-нм процессоров Core, сколько реакцией на выход шести- и восьмиядерных процессоров AMD Ryzen.
В результате, процессоры Coffee Lake получили важное структурное отличие от своих предшественников: число ядер в них было увеличено до шести штук, что с массовой платформой Intel произошло впервые. Однако при этом никаких изменений на уровне микроархитектуры вновь введено не было: Coffee Lake по сути – шестиядерный Skylake, собранный на основе точно таких же по внутреннему устройству вычислительных ядер, которые снабжены увеличенным до 12 Мбайт L3-кешем (по стандартному принципу 2 Мбайт на ядро) и объединены привычной кольцевой шиной.
Впрочем, несмотря на то, что мы так запросто позволяем себе говорить о Coffee Lake «ничего нового», говорить о полном отсутствии каких-то перемен не совсем справедливо. Хотя в микроархитектуре вновь ничего не поменялось, специалистам Intel пришлось потратить немало усилий для того, чтобы шестиядерные процессоры смогли вписаться в стандартную десктопную платформу. И результат вышел достаточно убедительным: шестиядерные процессоры остались верны привычному тепловому пакету и, более того, совсем не замедлились по тактовым частотам.
В частности, старший представитель поколения Coffee Lake, Core i7-8700K, получил базовую частоту 3,7 ГГц, а в турбо-режиме он может разгоняться до 4,7 ГГц. При этом оверклокерский потенциал Coffee Lake, несмотря на его более массивный полупроводниковый кристалл, оказался даже лучше, чем у всех предшественников. Core i7-8700K нередко выводятся их рядовыми владельцами на пятигигагерцовый рубеж, причём такой разгон бывает реален даже без скальпирования и замены внутреннего термоинтерфейса. И это значит, что Coffee Lake хоть и экстенсивный, но существенный шаг вперёд.
Всё это стало возможным исключительно благодаря очередному усовершенствованию 14-нм технологического процесса. На четвёртый год его использования для массового производства десктопных чипов Intel удалось добиться действительно впечатляющих результатов. Внедрённая третья версия 14-нм норм («14++ нм» в обозначениях производителя) и перекомпоновка полупроводникового кристалла позволили существенно улучшить производительность в пересчёте на каждый затраченный ватт и поднять суммарную вычислительную мощность. Внедрением шестиядерности Intel, пожалуй, смогла совершить даже более значительный шаг вперёд, чем любым из предшествующих тому улучшений микроархитектуры. И сегодня Coffee Lake смотрится весьма соблазнительным вариантом для модернизации старых систем, основанных на предыдущих носителях микроархитектуры Core.
⇡#Процессоры и платформы: спецификации
Для проведения сравнения семи последних поколений Core i7 мы взяли старших представителей в соответствующих сериях – по одному от каждого дизайна. Основные характеристики этих процессоров приведены в следующей таблице.
| Core i7-2700K | Core i7-3770K | Core i7-4790K | Core i7-5775C | Core i7-6700K | Core i7-7700K | Core i7-8700K | |
| Кодовое имя | Sandy Bridge | Ivy Bridge | Haswell (Devil’s Canyon) | Broadwell | Skylake | Kaby Lake | Coffee Lake |
| Технология производства, нм | 32 | 22 | 22 | 14 | 14 | 14+ | 14++ |
| Дата выхода | 23.10.2011 | 29.04.2012 | 2.06.2014 | 2.06.2015 | 5.08.2015 | 3.01.2017 | 5.10.2017 |
| Ядра/потоки | 4/8 | 4/8 | 4/8 | 4/8 | 4/8 | 4/8 | 6/12 |
| Базовая частота, ГГц | 3,5 | 3,5 | 4,0 | 3,3 | 4,0 | 4,2 | 3,7 |
| Частота Turbo Boost, ГГц | 3,9 | 3,9 | 4,4 | 3,7 | 4,2 | 4,5 | 4,7 |
| L3-кеш, Мбайт | 8 | 8 | 8 | 6 (+128 Мбайт eDRAM) | 8 | 8 | 12 |
| Поддержка памяти | DDR3-1333 | DDR3-1600 | DDR3-1600 | DDR3L-1600 | DDR4-2133 | DDR4-2400 | DDR4-2666 |
| Расширения набора инструкций | AVX | AVX | AVX2 | AVX2 | AVX2 | AVX2 | AVX2 |
| Интегрированная графика | HD 3000 (12 EU) | HD 4000 (16 EU) | HD 4600 (20 EU) | Iris Pro 6200 (48 EU) | HD 530 (24 EU) | HD 630 (24 EU) | UHD 630 (24 EU) |
| Макс. частота графического дра, ГГц | 1,35 | 1,15 | 1,25 | 1,15 | 1,15 | 1,15 | 1,2 |
| Версия PCI Express | 2.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 |
| Линии PCI Express | 16 | 16 | 16 | 16 | 16 | 16 | 16 |
| TDP, Вт | 95 | 77 | 88 | 65 | 91 | 91 | 95 |
| Сокет | LGA1155 | LGA1155 | LGA1150 | LGA1150 | LGA1151 | LGA1151 | LGA1151v2 |
| Официальная цена | $332 | $332 | $339 | $366 | $339 | $339 | $359 |
Любопытно, что за прошедшие с момента выпуска Sandy Bridge семь лет Intel так и не смогла заметно нарастить тактовые частоты. Несмотря на то, что дважды менялся технологический производственный процесс и дважды серьезно оптимизировалась микроархитектура, сегодняшние Core i7 почти не продвинулись вперёд по своей рабочей частоте. Новейший Core i7-8700K имеет номинальную частоту 3,7 ГГц, что всего лишь на 6 процентов выше частоты вышедшего в 2011 году Core i7-2700K.
Впрочем, такое сравнение не совсем корректно, ведь Coffee Lake имеет в полтора раза больше вычислительных ядер. Если же ориентироваться на четырёхъядерный Core i7-7700K, то рост частоты выглядит всё-таки убедительнее: этот процессор ускорился относительно 32-нм Core i7-2700K на достаточно весомые 20 процентов в мегагерцовом выражении. Хотя всё равно вряд ли это можно назвать впечатляющим приростом: в абсолютных величинах это конвертируется в прибавку по 100 МГц в год.
Нет никаких прорывов и в других формальных характеристиках. Intel продолжает снабжать все свои процессоры индивидуальной кеш-памятью второго уровня объёмом 256 Кбайт на ядро, а также общим на все ядра L3-кешем, размер которого определяется из расчёта 2 Мбайт на ядро. Иными словами, главный фактор, по которому произошёл самый большой прогресс – это число вычислительных ядер. Развитие Core начиналось с четырёхъядерных CPU, а пришло к шестиядерным. Причём, очевидно, что это ещё не конец, и в ближайшей перспективе мы увидим и восьмиядерные варианты Coffee Lake (либо Whiskey Lake).
Впрочем, как нетрудно заметить, за семь лет у Intel почти не менялась и ценовая политика. Даже шестиядерный Coffee Lake по сравнению с предшествующими четырёхъядерными флагманами подорожал всего лишь на шесть процентов. Все же остальные старшие процессоры класса Core i7 для массовой платформы всегда обходились потребителям в сумму порядка $330-340.
Любопытно, что самые крупные перемены произошли даже не с самими процессорами, а с поддержкой ими оперативной памяти. Пропускная способность двухканальной SDRAM с момента выхода Sandy Bridge и до сегодняшнего дня выросла вдвое: с 21,3 до 41,6 Гбайт/с. И это – ещё одно немаловажное обстоятельство, определяющее преимущество современных систем, совместимых со скоростной DDR4-памятью.
Да и вообще, все эти годы вместе с процессорами эволюционировала и вся остальная платформа. Если вести речь о главных вехах в развитии платформы, то помимо роста скорости совместимой памяти, отметить хочется и появление поддержки графического интерфейса PCI Express 3.0. Кажется, что скоростная память и быстрая графическая шина наряду с прогрессом в частотах и архитектурах процессоров выступают весомыми причинами того, что современные системы стали лучше и быстрее прошлых. Поддержка DDR4 SDRAM появилась в Skylake, а перевод процессорной шины PCI Express на третью версию протокола произошёл ещё в Ivy Bridge.
Кроме того, заметное развитие получили и сопутствующие процессорам наборы системной логики. Действительно, сегодняшние интеловские чипсеты трёхсотой серии могут предложить гораздо более интересные возможности в сравнении с Intel Z68 и Z77, которые использовались в LGA 1155-материнских платах под процессоры поколения Sandy Bridge. В этом нетрудно убедиться по следующей таблице, в которой мы свели воедино характеристики флагманских интеловских чиспсетов для массовой платформы.
| P67/Z68 | Z77 | Z87 | Z97 | Z170 | Z270 | Z370 | |
| Совместимость с CPU | Sandy Bridge Ivy Bridge |
Haswell | Haswell Broadwell |
Skylake Kaby Lake |
Coffee Lake | ||
| Интерфейс | DMI 2.0 (2 Гбайт/с) | DMI 3.0 (3,93 Гбайт/с) | |||||
| Стандарт PCI Express | 2.0 | 3.0 | |||||
| Линии PCI Express | 8 | 20 | 24 | ||||
| Поддержка PCIe M.2 | Нет | Есть | Есть, до 3 устройств | ||||
| Поддержка PCI | Есть | Нет | |||||
| SATA 6 Гбит/с | 2 | 6 | |||||
| SATA 3 Гбит/с | 4 | 0 | |||||
| USB 3.1 Gen2 | 0 | ||||||
| USB 3.0 | 0 | 4 | 6 | 10 | |||
| USB 2.0 | 14 | 10 | 8 | 4 | |||
В современных наборах логики существенно развились возможности для подключения высокоскоростных носителей информации. Самое главное: благодаря переходу чипсетов на шину PCI Express 3.0 сегодня в производительных сборках можно использовать быстродействующие NVMe-накопители, которые даже по сравнению с SATA SSD могут предложить заметно лучшую отзывчивость и более высокую скорость чтения и записи. И одно только это может стать веским аргументом в пользу модернизации.
Кроме того, современные наборы системной логики предоставляют гораздо более богатые возможности для подключения дополнительных устройств. И речь не только о существенном увеличении числа линий PCI Express, что обеспечивает наличие на платах несколько дополнительных слотов PCIe, заменяющих обычные PCI. Попутно в сегодняшних чипсетах имеется также и врождённая поддержка портов USB 3.0, а многие современные материнские платы снабжаются и портами USB 3.1 Gen2.
Разбираемся в процессорах от Intel.
Intel производит огромное количество процессоров, поэтому, чтобы никто не потерялся в их разнообразии, представляю всем вот такую шпаргалку:
Семейства (серии) процессора:
i7 — топовые процессоры, поддерживают все технологии Intel, имеют четыре ядра, четыре виртуальных ядер и оснащаются большей кэш-памятью L3, чем у других серий. Некоторые топовые процессоры этой серии имеют шесть, а то и восемь ядер.
i5 — средний ценовой сегмент; процессоры могут быть двухъядерными и четырехъядерными, как правило, лишены поддержки Hyper-Threading, Virtualization Technology и Trusted Execution
i3 — младшая серия, выпускается только в двухъядерном варианте, более старшие поколения и минимальным L3-кэшем относительно других серий процессоров. Более старшие поколения имеют 2 виртуальных ядра.
Pentium — на мой взгляд минимальное решение при выборе процессора для игр. Имеют только 2 ядра и очень маленькое количество кэша L3.
Поколение серии процессоров, каждое поколение имеет также текстовое кодовое название.
В четырехзначных маркировках первая цифра означает поколение
Первое поколение не имеет номера. вот і7 980 означает что это і7 первого поколения.
K — означает что у проца разблокирован множитель и его можно разогнать.
X — означает extreme самые мощные пользовательские процы которые делает интел.
M- мобильный(ноутбучный проц) Q = quad = четырехядерный.
MX — экстремальные мобильные процессоры
MQ, QM — 4-ядерные мобильные процессоры
HQ — мобильный процессор с высокопроизводительной граффикой
P — процессор без автоматического разгона и заблокированным встроенным GPU(grafical prossesing unit или по понятному видеокартой т.е. видеоядром)
S — энергоэффективный процессор с уклоном на производительность, со сниженным энергопотреблением с более низкими частотами
T — высокоэнергоэффективный процессор с уклоном на низкое энергопотребление и значительной более низкими частотами
L — энергоэффективные процессоры
E — наличие варианта для встраиваемых систем(здесь и далее — встроенные в материнку)
QE — 4-ядерные встраиваемые процессоры
ME — встраиваемые мобильные
LE — оптимизированные по производительности встраиваемые процессоры
UE — оптимизированные по энергопотреблению
U — процессоры со сверхнизким энергопотреблением для ультрабуков
Y — процессоры с экстремально низким энергопотреблением для ультрабуков
R — процессоры в корпусе BGA и с более производительной графикой
Текст взял и чуть чуть подредактировал отсюда https://vk.com/androidblog .
Тут у нас уже новые процессоры вышли, надо бы добавить их сюда
А по факту — это всё ксеоны, не прошедшие тесты. Цена и маркировка обратно пропорциональны количеству непройденных тестов.
Ну всё, Intel капут
Топовый AMD Athlon 64 4000+ не оставит от Intel Pentium 4 и следа
Компьютерная ретроспектива
Привет Пикабу! В комментариях попросили сделать развернутый пост, ну что же, давайте вернемся туда где всё начиналось. Туда, где все эти сокеты, процессоры и видеокарты только зарождались и посмотрим, что изменилось за эти несколько десятилетий.
Socket 1
Начнем с разъема для процессора. Самое сложное здесь провести красную черту. Формально самым-самым первым сокетом можно назвать DIP, или по-русски двухрядный корпус.
Два ряда отверстий прямо в плате, куда втыкался процессор, и в случае с x86-решениями впервые использовался еще в 70-ых, с такими легендарными процессорами как Intel 8086 и 8088.
Но это что-то совсем древнее и вообще не похоже на современный сокет, пропускаем. Начало 80-ых, двух рядов уже не хватает – появляется PLCC, или пластиковый держатель чипа. Теперь контакты были со всех четырех сторон, но все еще на современные сокеты он походит лишь отдаленно.
Какое же крепление процессора на плате можно назвать первым сокетом? PGA 169. Да, существовал PGA 168, который неформально называют Socket 0.
Он поддерживал ранние Intel 486-ые и был достаточно быстро заменен уже официальным Socket 1, который прибавил ровно одну контактную ножку – что-то забыли, ДА, идея быстрой смены сокета у Intel это по канону. Так что именно Socket 1 логично считать первым сокетом. И по современным меркам он поддерживался довольно долго, аж 5 лет, с 1989 по 1994 год, на нем работали множество процессоров вплоть до топовых Intel 486DX4, а также клонов от AMD и Сайрикс.
Это была паразитическая гармония, у процессоров Intel и AMD были общие платы, и «красные» занимались по сути копированием процессоров «синих». К слову, и внешне большой разницы Socket 1 с тем же AMD AM4 почти нет – конечно, возросло число контактов, но основная идея крепления за 30 лет не поменялась.
И да, тогда процессоры от Intel не были бракованными и тоже имели ножки.
Материнские платы под Socket 1
Но как выглядели платы с таким разъёмом для процессора? Абсолютно не так, как мы привыкли. Это такой ардуино на максималках.
Более-менее привычный нам сейчас вид с процессором в центре, слотами ОЗУ и модулями расширения снизу стали получать лишь на Socket 370 в конце 90-ых, когда ПК стали достаточно массовыми и на рынке уже присутствовали крупные игроки, такие как ASUS, вынужденные договариваться о стандартизации. Производители более ранних плат размещали процессор и ОЗУ так, как было удобно с точки зрения компоновки и производства.
В платах с Socket 1 из начала 90-ых вы не найдете привычной 24-pin колодки питания. Того коннектора, который легко подключить, но очень сложно потом выдрать, появился он лишь в 1995 году с принятием стандарта ATX, и то в форме 20-pin . И это важная точка отсечения: к платам из 1995 года современные БП подключить можно, а к более старым – без танцев с бубном уже нет.Также на плате не было разъема для подключения питания процессора. 486-ые потребляли десяток ватт, поэтому и не требовали дополнительной запитки.
Также на плате не было разъема для подключения питания процессора. 486-ые потребляли десяток ватт, поэтому и не требовали дополнительной запитки.
А вместо привычной нам батарейки BIOS стоял небольшой бочонок. От долгого неиспользования такие никель-кадмиевые батарейки могли подтекать, что только усложняло задачу восстановления работоспособности плат. Также у плат тогда было очень мало выходов – нередко один-единственный AT-порт для подключения клавиатуры (мышь тогда была не обязательным атрибутом).
Никаких вам USB и даже LPT с COM – тогда использовался несколько другой подход: минимум всего на плате, зато максимум слотов для подключения – это позволяло здорово сэкономить, так как нередко хорошая звуковая карта стоила как весь ПК. А вместо PCI Express тогда использовалась его бабуля, шина ISA, которая в максимуме выдавала умопомрачительные 4 мбайта/с.
И вот именно в слоты ISA можно было пихать все что душе угодно. Звуковые карты, сетевухи, дисководы для дискет и конечно же видеокарту. По этой причине ISA-слотов на материнской плате было много, нередко по 6-7 штук, чтобы была возможность разместить всю необходимую периферию.
Да, сейчас таким количеством PCI может похвастаться разве что серверная плата, или майнерские никому не нужные франкенштейны.
Процессоры Intel 486
Платы с тех пор изменились сильно. А что насчет процессоров? Тут как посмотреть – если снизу, то 486й Intel слабо отличается даже от современных Ryzen – ну разве что ножек стало на порядок больше.
А вот вид сверху поменялся значительно – все современные процессоры имеют медные крышки, а вот решения из 90-ых обычно было керамическими. Причина тут лежит на поверхности: это сейчас процессоры требуют серьезного охлаждения, тогда же нередко хватало обычного радиатора. Собственно, именно поэтому на платах и не было отверстий для крепления кулеров – они если и использовались, то были максимально простыми и легкими, и просто приклеивались на керамику.
Из интересного стоит отметить, что тогда кэш второго уровня находился на самой плате, а максимальная частота процессоров 486-ой серии не превышала сотню мегагерц. Зато у них уже был встроенный математический сопроцессор, он же FPU – предшественники в лице 386-ых были без него. Также можно прикинуть рост производительности за 30 лет. Например, 50-мгц 486DX2 имел производительность около 0.05 ГФЛОПС, а народный Ryzen 5 3600 набирает около 500 ГФЛОПС, то есть он в 10 000 раз быстрее.
ОЗУ FPM
А вот что несильно внешне изменилось за 30 лет, так это модули ОЗУ. По сути разве что сами модули стали больше, чтобы вместить больше контактов и банок памяти. Конечно, внутреннее устройство серьезно отличалось от привычного нам стандарта DDR SDRAM, который появился лишь в 1998 году.
Если же мы откатимся еще лет на 6-7 назад во времена Socket 1, то самым прогрессивным стандартом памяти был 30 pin SIMM FPM, что переводится как модуль памяти с однорядным расположением выводов, поддерживающий быстрый страничный режим. До 200 мбит/с на частоте 25 МГц – вероятно скорость вашего интернета выше.
Емкость тоже не удивляет – 1-2, реже 4 МБ на модуль. А вот количество слотов под ОЗУ внушает уважение – нередко на плате их было по 8 штук. Сейчас таким количеством могут похвастаться в лучшем случае серверные или HEDT-платы. В итоге с 8 модулями по 4 МБ можно было получить 32 МБ – и на начало 90-ых это нереальный объем.
2D-видеокарты
Многие уже заметили, что у плат начала 90-ых не было видеовыхода. Встроенные видеоядра появились лишь в начале 2000х. Тогда дискретная видеокарта была обязательна, без неё полюбоваться на цветную Windows 3 не получится.
И да, никакого ускорения 3D – карты тех лет умели работать только с 2D. Никакого 32-битного цвета – даже 256 цветов было счастьем, которое нередко требовало снижение разрешение до 320х200.
Королём по разрешению было VGA, или 640*480 – нередко всего при 16 цветах. Современные мониторы к таким картам подключить их едва ли получится: скорее всего вы увидите картинку типа «вне диапазона».Так что если вы планируете собрать себе ПК тех лет – запаситесь ЭЛТ-пушкой.
А как же Wolfenstein 3D из 92 года? В те далекие уже времена был софтверный рендеринг, то есть картинку полностью обрабатывал процессор. Разумеется, осилить высокие разрешения он не мог, но тогда это мало кого смущало. У видеокарты была единственная цель – вывести картинку на монитор.
Какой была RTX 4090 в начале 90-ых? Например, S3 911 – могла выводить целых 256 цветов и имела до 1 МБ памяти. К слову, тогда была фишка, которая пригодилась бы сейчас пользователям многих видеокарт – видеопамять можно было самостоятельно увеличить без всякого паяльника, на карте для этого были слоты.
Окей, картинку из «вульфа» мы вывели. Но хочется же еще и звук? Самым простым вариантом было подключение PC speaker.
Да, издаваемые им звуки сложно назвать музыкой – но это в любом случае было лучше чем ничего. А вот для зажиточных ПК-бояр тех лет существовали ISA-аудиокарты – например, популярные решения Sound Blaster, первая версия которого вышла в далеком 1989 году. Такая карта могла выдавать монозвук с частотой дискретизации в 22 кГц, что вдвое меньше минимально принятых сейчас 44.1 кГц.
К слову, даже по сегодняшим меркам это не так плохо – качество, выдаваемое такой карты, вполне сравнимо с FM-радио, которое до сих пор массово слушают многие водители. Ну а уж в 89 оно вызывало истинный восторг у меломанов, ведь до начала эры MP3 оставалось еще 5 лет.
Еще одним интересным и ожидаемым нюансом аудиокарт тех лет было отсутствие стандартизации, то есть разработчикам тех же игр приходилось оптимизировать их под каждую конкретную карточку – разумеется, обычно брались лишь самые популярные. Именно тогда началась эпоха так называемых Sound Blaster совместимых карт, которые были дешевле оригиналов, но при этом также позволяли насладиться звуком в большинстве проектов.
Сетевая карта
Сейчас нам сложно представить свою жизнь без интернета, компьютер без интернета уже не полноценен. Но 30 лет назад все было иначе. Самый первый HTTP-сайт, который работает до сих пор работает появился лишь в 1991 году . Тогда же появился первый браузер Mosaic, но в целом выход в сеть тогда был необязательным, и тот же Internet Explorer появился лишь в 95.
Однако это не значит, что сетевыми технологиями никто не пользовался. И до интернета существовало множество компьютерных сетей, так называемых BBS или по-русски бордов, самой известной из которых был Фидонет – который, кстати, тоже работает до сих пор, и к нему можно подключиться через обычный эмулятор терминала. Обычно в таких сетях узлами были сами ПК пользователей, на которых хранилась общедоступная информация. Ну и разумеется чтобы обеспечить подключение к таким сетям нужна была сетевая карта.
Лимит картинок на Пикабу закончился, если интересно, будет вторая часть. Полное видео пропитанное подробностями и ностальгическими звуками:
Когда ты богат
Новые процессоры Intel на старых кристалах
Не все «новые» Intel Core 13-го поколения оказались новыми
Процессоры Core i5-13600 и ниже основаны на кристалле Alder Lake
Современные чипмейкеры борятся не за производительность, а с тепловыделением.
Читайте наши новости в Telegram — https://t.me/mknewsru
Маркетологи AMD тоже любят красивые графики
Производительный процессор(6/12) мутант в каждый дом
Собирал давеча рабочий компьютер с необычным процессором. Решил поделиться.
Пост будет актуален для владельцев материнских плат на чипсетах H110 и некоторых других.
Полный список — H110, B150, Q150, Q170, H170, Z170, C232, C236, B250, Q270, H270, Z270, H310C, B365, Z370.
Речь пойдет об оптимальном на мой взгляд процессоре QTJ2. 6 ядер, 12 потоков. Частота 4ГГц при загрузке всех ядер, 4.2 одного. Почему мутант, спросите вы. Изначально это инженерный процессор для ноутбуков с сокетом FCBGA1440, который ушлые китайцы распаяли на переходник для 1151.
Производительность что-то между i7 7700k и i7 8700k.
И это с учетом теплопакета 45 ватт. Подойдет ваша старая материнская плата на h110 с любым питанием. Процессор полноценен — работает видеоядро HD630 и все инструкции.
Из минусов. При работе в двухканальном режиме, максимальная частота памяти у меня 2400МГц.
В продаже находил два вида. С крышкой и без. Выбрал второй вариант. Получилось урвать за 4200.
Китаец оперативно ответил на все вопросы и скинул уже модифицированный биос. Если будете покупать материнскую плату — берите со съемной микросхемой памяти биоса.
У меня biostar, купил за 1900 в отличном состоянии.
Для перепрошивки биоса, вам понадобится программатор на CH341. Цена 300 рублей. В хозяйстве очень полезен.
Для прошивки рекомендую использовать программу Colibri_1.0.1.59 — работает максимально стабильно. Для начала стоит сделать бэкап вашего биоса. И если надо, то с помощью утилиты coffetime перенести mac и прочую сервисную информацию из бэкапа на прошивку отправленную китайцем. Далее полностью очищаем флэшку и записываем биос от китайца. После имеет смысл сравнить — таким образом вы убедитесь, что все записалось без ошибок.
Осталось установить процессор.
Аккуратно откручиваем три винта и снимаем штатный зажим. Главное здесь не уронить болтики на контакты.
Устанавливаем новый процессор мутант.
Встает как родной.
Устанавливаем зажим от китайцев на штатное место.
Здесь нужно закрутить новые болты без чрезмерного усердия. Затянуть еле еле. Если не заведется сразу, то немного подтянуть.
Убираем защитную наклейку и устанавливаем куллер. Использовать только варианты на винтах с пружинами без голых теплотрубок. То есть, только те кулеры, у которых снизу ровная площадка, желательно медная. Просто накидываем охлаждение с термопастой и подключаем в штатный разъем.
Пробуем запускать с одной установленной планкой памяти. Первый запуск может произойти не с первого раза. Это нормально. Ждем.
Если попытка неудачная — отключаем питание, чуть подтягиваем зажим процессора и повторяем. Обычно все получается с первого раза. Рекомендую сразу проверить работу линий pci и встроенного видеоядра. На всякий случай.
Бывает, что кулер идет прям вровень, без выступа.
Такие не брать. А мне пришлось колхозить.
Упирался в дроссели на материнской плате.
После первого запуска, выставляем частоту памяти максимум 2400 и добавляем вторую планку. С одноканалом у меня работало отлично на частоте памяти 3200.
Пробуем запускать. Если все хорошо, закручиваем охлаждение на штатное крепление. Аккуратно, по диагонали. Я затянул достаточно крепко, но не через чур.
profit. Радуемся производительной системе с минимальный теплопакетом за смешные деньги. Вариант может быть вполне игровым, но учитывая встроенную графику — отлично подойдет для работы.
p.s. пост писал на скорую руку, если есть замечания — дополню. Да, все делать аккуратно, на свой страх и риск.
p.p.s. помните, ваши плюсы помогают продвигать пост вверх в горячее. Не стесняйтесь ставить, особенно если посчитали информацию полезной. За рейтингом не гонюсь после отключения рекламы. Спасибо тем, кто дочитал. Мне включили донаты) которых я совсем не жду из поста про экономию денег на железе. Но приятно.
p.p.p.s не все материнские платы одинаково подходят. Еще раз повторю, нужные ровные руки. Будьте внимательны. Я прошивал 4 платы, и все отлично работают. Ссылка на полезную тему на оверклокерс про модификацию биоса.
Intel вливает деньги в Европу
Италия близка к заключению сделки на $5 млрд с Intel по строительству современного завода по производству процессоров. Правительство уходящего премьера Марио Драги собирается заключить соглашение с Intel к концу августа.
Необычные архитектуры процессоров
Привет Пикабу! В 1978 году Intel представляет первый процессор на архитектуре x86 (Intel 8086), уже к концу 80х она захватывает мир и используется в процессорах Intel и AMD до сих пор. Но этот набор команд и аппаратных решений с самого зарождения процессоров — не единственный.
В 1985 году выходит первый процессор Acorn RISC Machine, тогда еще сырой, но на очень перспективной архитектуре APM. Сейчас в вашем смартфоне да и во многих лучших суперкомпьютерах мира трудятся именно ARM процессоры. Знакомые всем Snapdragon, MediaTek и конечно же Apple, все они успешно используют ARM в своих гаджетах. За многие десятилетия эти две архитектуры сумели пробить себе дорогу среди конкурентов и стать буквально монополистами.
Но это не значит, что на рынке нет других интересных кремниевых решений. Десятки миллионов людей по всеми миру продолжают играть на консолях с чипами PowerPC, а многие страны, такие как Россия и Китай, активно развивают собственные процессоры Эльбрус и Loongson. Сейчас, вооружившись знаниями, любой человек может сам сконструировать процессор на опенсорс архитектуре RISC-V. На связи МК, сегодня мы заглянем в мир необычных кремниевых чипов, активно развивающихся вместе с ARM и х86.
Китайские чипы х86
Но начнем мы со всем знакомой архитектуры х86. Про двух американских товарищей AMD и Intel знают все. Но производителей х86-чипов не два, а целых 4. И несложно догадаться, что еще два относятся к Китаю.
Олдовые ПК гики помнят, что еще 30 лет назад на рынке была компания VIA — неожиданно организованная на Тайване китайцем который 3 года провел в лабораториях Intel.
Компания известна в первую очередь по чипсетам, своего производства не было, но именно она продвинула шину PCI. В конце 90-ых она покупает американского производителя сопроцессоров Cyrix, что дает ей возможность производить х86-процессоры. В начале нулевых к тандему присоединилась Калифорнийская S3 Graphics – тогда еще Тайваньская VIA получает доступ еще и к видеокартам.
Но все еще полноценно конкурировать с AMD, Intel и Nvidia не получалось. Последней попыткой, предпринятой десять лет назад, был вывод на рынок процессоров VIA Nano с интегрированной графикой Chrome. Они совершенно не радовали производительностью, но зато были достаточно дешевыми и энергоэффективными — эдакие аналоги Intel Atom. Но массовыми такие процессоры не стали, и к 2013 году у компании все было плохо.
Не дать VIA исчезнуть вместе со всеми патентами помогло правительство Китая — совместно с городской администрацией Шанхая, куда пришлось переехать с недружественного острова, была организована компания Zhaoxin для производства х86-процессоров на внутренний рынок Китая. И, надо сказать, сотрудничество оказалось весьма плодотворным. В 2020 году в руки обзорщикам попали платы с процессором KX-U6780A, который смог приятно удивить.
Все универсально — есть поддержка DDR4 и PCI Express, то есть можно поставить обычную память и видеокарту. А так как это x86-процессор, то без всяких танцев с бубном на него устанавливается привычная Windows 10. Что касается характеристик, то на бумаге они смотрелись отлично: 8 ядер с частотой до 2.7 ГГц, поддержка инструкций SSE 4 и AVX, да и теплопакет в 70 Вт не выглядит пугающим.
Увы, на деле производительность была в среднем на уровне 2-ядерных Intel Skylake, то есть ближе к офисным ПК. Но все еще поиграть в онлайн-игры типа Dota 2, посидеть в интернете и посмотреть фильмы на таком процессоре можно без проблем, что и показали обзоры.
И все это, повторюсь, на обычной Windows без эмуляции и шаманских танцев. Более того, останавливаться на достигнутом VIA-Zhaoxin не планирует, и в этом году хочет выпустить обновленное семейство KX-7000 на 7-нм техпроцессе с поддержкой PCIe 4.0 и DDR5. Конечно, до уровня топовых Core i9 или Ryzen 9 такие решения скорее всего не допрыгнут, но все еще третий активный игрок на рынке x86 явно не помешает.
Четвертый производитель x86-чипов — Hygon. Ситуация тут схожа с VIA, однако на ее месте выступила AMD – в 2018 году было образовано совместное с китайцами производство процессоров на базе имеющихся у «красных» решений Ryzen и Epyc на архитектуре Zen. Так и появились два семейства: Dhyana для обычных пользователей с числом ядер до 8, и Dhyana Plus c количеством ядер до 32 и возможностью создания многопроцессорных серверов. Главным отличием этих чипов стал встроенный тормоз в виде криптографического движка – таково требование правительства Китая к государственным серверам. От этого выигрывали все: AMD получила деньги на дальнейшей развитие своих процессоров, а Китай – крутые «американские» чипы, заточенные под местные правила и гарантированно лишенные закладок.
Во всем другом чипы Dhyana максимально схожи с Ryzen и Epyc первых поколений, они даже внешне выглядят одинаково. При этом так как Ryzen имеют множество встроенных контроллеров, для работы PCIe и USB не нужен чипсет – и это можно заметить на китайских платах под процессоры от Hygon. По тестам тоже все ожидаемо: в задачах, связанных с шифрованием, Dhyana ощутимо проседают. Во всех других сценариях они выступают около обычных Ryzen 1000-ой линейки с поправкой на более низкие частоты.
В 2020 году перед самым началом экономической войны США и Китая, было объявлено, что Hygon совместно с AMD продолжит выпускать процессоры, переведя их на 7-нм техпроцесс – видимо, это адаптация уже более мощных Ryzen 3000. Но тут ситуация похожая на наш Эльбрус, о нем мы еще поговорим. В 2019 году правительство США запретила AMD делиться технологиями с Hygon и что с ними будет дальше, пока не известно.
Экзотика – open source архитектура RISC-V
Окей, с x86 все понятно – архитектура эта привычная, и многие обычные пользователи ПК даже не почувствуют разницу, если их Ryzen вдруг заменится на Zhaoxin. Давайте уйдем в экзотику и поговорим про полностью открытую архитектуру RISC-V. В отличие от софта, где open source уже не является чем-то удивительным, в железе все не так – например, японо-британская ARM зарабатывает миллиарды долларов в год на лицензировании своих ядер Cortex сторонним компаниям.
И это проблема: если вы не являетесь компанией уровня MediaTek или Huawei, у вас просто не хватит денег на покупку нужной лицензии, а с торрента гайд как собрать процессор в гараже вы не скачаете. Именно поэтому в России, например, есть лишь один производитель ARM-процессоров – это Байкал, который тратит на каждый свой ARM-чип миллиарды рублей.
Вот и получается, что если небольшая группа энтузиастов вполне может написать собственную утилиту или игру, которая может стать популярной, создать свой конкурентоспособный чип до последнего времени они не могли. Все изменилось в 2010 году, когда исследователями из отделения информатики Калифорнийского университета в Беркли была создана архитектура RISC-V.
Она базируется на двух столпах – это простота и полная открытость без всяких лицензий. В базовом обязательном наборе команд всего 53 инструкции – для сравнения, в современных чипах Intel их уже под тысячу, и количество неуклонно растет, удваиваясь за 13 лет. Разумеется, присутствуют расширенные наборы команд для различных применений, что позволяет сделать на базе RISC-V чип, подходящий для любых задач.
В итоге такой подход всем понравился: в 2015 году был создан международный фонд RISC-V. Через три года к нему присоединился Linux Foundation. В 2022 году даже Intel признала этот подход, вложив в развитие RISC-V миллиард долларов. В России уже есть микроконтроллеры на базе этой архитектуры – их создают на заводах Микрона для задач отечественного шифрования.
Всего на RISC-V уже создается несколько десятков микроконтроллеров, и, что важно, благодаря открытости и бесплатности в дело идут совсем небольшие игроки, такие как, например, ONiO – небольшой стартап, создающий на базе этой архитектуры собственные чипы для устройств умного дома, фишка которых – питание от откружающих беспроводных сетей. Да, они настолько энергоэффективные, что не требуют наличия батарейки.
Более того, архитектура RISC-V достаточно продвинута, чтобы уже создавать вполне взрослые чипы. Например, в 2019 году Alibaba представила свой 16-ядерный процессор XuanTie 910. Он поддерживает Linux, а удельная производительность каждого ядра выше, чем у ARM Cortex-A73 (это уровень мобильных процессоров из 2016 года). Есть даже новомодный встроенный нейропроцессор.
Две другие китайские компании, DeepComputing и Xcalibyte, пошли еще дальше и пару недель назад представили ноутбук на 4-ядерном RISC-V процессоре. Точных характеристик нет, но обещают поддержку Linux, памяти DDR4 и неплохое встроенное видеоядро. Он должен поступить в продажу уже осенью.
И глядя на такое стремительное развитие RISC-V хочется даже назвать ее архитектурой будущего. Посудите сами – open source софт стал максимально популярным, про тот же GitHub слышали буквально все. Так почему бы не выстрелить бесплатной и открытой архитектуре, особенно с учетом того, что в ее разработку вкладывают большие деньги даже крупные игроки кремниевого рынка?
SPARC – неудачный опенсорс
Однако реальность сурова – об этом невольно вспоминаешь, когда речь заходит об архитектуре SPARC. Она была разработана в конце 80-ых годов американской Sun Microsystems с прицелом на серверный сегмент рынка, и при этом также была открытой. Успех не заставил себя долго ждать: в 90-ых про SPARC и Fujitsu слышал любой сисадмин, и даже Microsoft хотела перенести свою серверную Windows NT на эту архитектуру, однако в итоге все же отказалась от таких планов. В конце нулевых открытость привлекла даже внимание МЦСТ – так появились отечественные процессоры, например, R1000, предлагающий в 2010 году 4 ядра по 1 ГГц и поддержку DDR2. Не самые выдающиеся характеристики – зато 90-нм техпроцесс позволял производить их в России.
Пик SPARC пришелся на 2011 год, когда суперкомпьютер Fujitsu K на архитектуре SPARC64 с 700 000 ядер стал самым быстрым суперкомпьютером в мире. И казалось что, у архитектуры отличное будущее в серверном сегменте – но нет.
В 2017 году Oracle, один из крупнейших поставщиков серверного ПО и оборудования, прекращает разрабатывать процессоры на архитектуре SPARC. Fujitsu планировала в 20 году показать обновление своей архитектуры SPARC64 XII, представленной в 2017 году, но не сделала этого до сих пор.
Судя по всему сейчас разработкой решений на этой архитектуре не занимается ни один крупный игрок, а жаль – в позднем SPARC есть интересные фичи: к примеру поддержка 8 виртуальных потоков на 1 ядре.
POWER10 – да, IBM продолжает создавать процессоры
Казалось бы, если такой мастодонт серверного рынка как SPARC находится на последнем издыхании, то куда уж там архитектуре Power. Пик ее популярности пришелся на начало нулевых – именно на ней работали процессоры G-серии в компьютерах Apple тех лет, и даже Sony с Microsoft в своих PS3 и Xbox 360 использовали ЦП именно на этой архитектуре.
Но, как мы знаем, уже в середине нулевых Apple перебралась на более быстрые и энергоэффективные x86 процессоры Intel, от которой сейчас открещивается отдав предпочтение собственным APM.
А игроделам на Power приходилось показывать чудеса оптимизации, чтобы заставить на консолях тех лет работать шедевры игропрома, включая GTA V.
Казалось бы – все, Power Off. А вот и нет, IBM так просто сдаваться не привыкла. Компания здраво рассудила, что раз в десктопах и консолях бой с x86 и ARM проигран – пора продолжать развивать серверный сегмент. И, надо сказать, IBM угадала. Последние ее процессоры представлены в 2021 году и основаны на архитектуре Power10. 7 нм, 15 ядер и 120 потоков, частота под 4 ГГц, огромный кэш L3 в 120 МБ, поддержка до 16 ТБ памяти DDR4 с пропускной способностью в 410 ГБ/с – выглядит внушительно.
И, к слову, серверы на базе Power10 действительно стали популярны – они отлично подходят для задач ИИ и при этом имеют хороший показатель производительности на ватт. Вполне возможно, что именно архитектура Power в итоге и выдавила опенсорсный SPARC с рынка.
Loongson – прямой конкурент десктопным Intel и AMD
Но что-то мы ушли в серверы. Да, там хватает интересных решений, но что насчет массового пользователя? Китайцы говорят – есть да. Компания которая изначально называла себя как Godson или крестный сын, а теперь уже Loongson или сын дракона уже 20 лет в стенах Академиии наук Китая пытается создать конкурента Intel и AMD. Несколько лет назад Loongson рассказала о архитектуре LoongArch.
Она поддерживает около 2000 инструкций, сочетает лучшие функции MIPS и RISC-V, а также включает в себя все необходимые расширения, в том числе векторные инструкции, а также виртуализацию и двоичную трансляцию. Разумеется, работать процессоры Loongson будут в основном под Linux, но благодаря трансляции x86 может появиться возможность запускать и Windows.
Год назад в руки энтузиастов даже попал процессор Loongson 3A5000. 4 ядра, 2.5 ГГц и 16 МБ кэша L3 – да звучит не очень бодро и в среднем китайское решение на 30% отстает от 10-летнего Core i7-2600. Но нужно учесть, что у последнего и потоков вдвое больше, и частота на треть выше.
Loongson двигается дальше и в июне анонсировала новую линейку чипов, 3C6000 и 3D6000. Первый получит уже 16 ядер и также частоту около 2.5 ГГц, при этом компания заявляет, что по IPC, или производительности на герц, новинки не будет отличаться от свежих Ryzen 5000. Второй же процессор получит вдвое больше ядер и будет по сути склейкой из двух 3C6000. Выйдут эти процессоры в 2023 году – тогда и узнаем, смогли ли китайцы догнать AMD и Intel.
Эльбрусы
Ну и под конец – конечно же Эльбрусы. Про них сказано много хорошего и много плохого – кто-то хейтит их за то, что они работают только на определенных дистрибутивах Linux и не поддерживают современные игрушки. Кто-то возражает, что архитектура e2k создана для работы, и в этом плане современные Эльбрусы хороши.
В любом случае одно неоспоримо – их уже стали использовать в России, например, компания «Норси-Транс» в 2020 году выпустила 5 тысяч систем хранения данных именно на Эльбрусах.
Так чем же интересны Эльбрусы? Во-первых, своей архитектурой e2k, которая, как и LoongArch, разработана с нуля и не опирается на популярные x86 или ARM. Это позволяет реализовывать интересные фичи: например, у эльбрусов нет микрокода как у x86-процессоров, компилятор переводит исходный код сразу в двоичный код, выигрывая тем самым время.
Также можно отметить возможность выполнять несколько операций за один такт операций, что обеспечивает высокую производительность при умеренной тактовой частоте, и поддержку трансляции архитектуры x86, благодаря которой два ядра Эльбруса можно превратить в одно ядро Core 2 Duo. В таком режиме на Эльбрус можно без всяких проблем поставить хоть Windows 10, хотя скорость работы радовать вас не будет. Более того, что важно, комплектующие для работы современных Эльбрусов, таких как 8с, вполне стандартны: нужна обычная память DDR4, более-менее новая видеокарта от AMD и любой жесткий диск или SSD.
Первые тесты топового пока еще инженерного Эльбрус-16С радуют. Он может похвастаться 16 ядрами на частоте в 2 ГГц, 32 МБ кэша L3, поддержкой DDR4-3200 и 32 линиями PCIe 3.0. В тесте перекодирования видео (стр. 93) в ffmpeg он не так уж и сильно отстает от 4-ядерного мобильного Core i7 и Apple M1 в режиме эмуляции. В тесте рендера в Blender ситуация схожая: да, современные чипы x86 и ARM лучше, но отставание уже не драматическое (стр. 117), как в случае, например, с китайским Loongson.
Так что Эльбрусы вполне могут стать заменой обычным десктопным ПК. Если конечно компания сможет приспособиться и переезд производства из Тайваньской TSMC в Зеленоградский Микрон не помешает планам. Они без проблем справятся с серфингом в интернете и просмотром фильмов, на них вполне можно заняться несложным редактированием видео и фото. Пожалуй, единственный камень преткновения – игры, но нужно понимать, что Эльбрусы позиционируются именно как рабочие машины.