В данной статье будут подробно рассмотрены последние поколения процессоров Intel на основе архитектуры Core. Данная компания занимает ведущее положение на рынке компьютерных систем. Большинство современных компьютеров собираются на чипах именно этой компании.
Intel: стратегия развития
Предыдущие поколения процессоров от компании Intel были подчинены двухлетнему циклу. Такая стратегия выпуска новых процессоров данной компании получила название «Тик-Так». Первый этап под названием «тик» заключается в переводе процессора на новый технологический процесс. Так, например, поколения «Иви бридж» (2-е поколение) и «Санди бридж» (3-е поколение) в плане архитектуры были идентичными. Однако технология производства первых базировалась на норме 22 нм, а вторых – 32 нм. То же самое можно сказать и про «Броад Велл» (5-го поколения) и «Хас Велл» (4-ое поколение). Этап «так» в свою очередь предполагает кардинальное изменение архитектуры полупроводниковых кристаллов и значительный прирост производительности. Можно привести следующие переходы в качестве примера:
— 1-ое поколение West merre и 2-ое поколение «Санди Бридж». В данном случае технологический процесс был идентичным (32 нм), а вот архитектура претерпела существенные изменения. На центральный процессор были перенесены северный мост материнской платы и встроенный графический усилитель;
— 4-е поколение «Хас Велл» и 3-е поколение «Иви Бридж». Был оптимизирован уровень энергопотребления компьютерной системы, а также повышены тактовые частоты чипов.
— 6-ое поколение «Скай Лайк» и 5-ое поколение «Броад Велл»: также были повышены тактовые частоты и улучшен уровень энергопотребления. Было добавлено несколько новых инструкций, улучшающих быстродействие.
Процессоры на базе архитектуры Core: сегментация
ЦПУ от компании Intel позиционируются на рынке следующим образом:
— Celeron– наиболее доступные решения. Подходят для использования в офисных компьютерах, предназначенных для решения наиболее простых задач.
— Pentium – практически полностью идентичны процессорам Celeron в архитектурном плане. Однако более высокие частоты и увеличенный кэш третьего уровня дают данным процессорным решениям определенное преимущество с точки зрения производительности. Данный ЦПУ относится к сегменту игровых ПК начального уровня.
— Corei3 – занимают средний сегмент ЦПУ от компании Intel. Два предыдущих типа процессоров, как правило, имеют два вычислительных блока. То же можно сказать про Corei3. Однако для двух первых семейств чипов отсутствует поддержка технологии «ГиперТрейдинг». У процессоров Corei3 она имеется. Таким образом на программном уровне два физических модуля могут быть преобразованы в четыре потока обработки программы. Это позволяет обеспечить существенное увеличение уровня быстродействия. На основе таких продуктов можно собрать собственный игровой персональный компьютер среднего уровня, сервер начального уровня или даже графическую станцию.
— Corei5 – занимают нишу решений выше среднего уровня, но ниже премиального сегмента. Данные полупроводниковые кристаллы могут похвастаться наличием сразу четырех физических ядер. Данная архитектурная особенность обеспечивает им преимущество в плане производительности. Более свежее поколение процессоров Corei5 обладает высокими тактовыми частотами, что позволяет постоянно получать прирост производительности.
— Corei7 – занимают нишу премиум-сегмента. В них количество вычислительных блоков такое же, как и в Corei5. Однако у них, так же, как и у Corei3 имеется поддержка технологии «Гипертрейдинг». По этой причине четыре ядра на программном уровне преобразуются в восемь обрабатываемых потоков. Именно эта особенность позволяет обеспечить феноменальный уровень производительности, которым может похвастаться любой персональный компьютер, собранный на основе Intel Corei7. Данные чипы имеют соответствующую стоимость.
Процессорные разъемы
Поколения процессоров Intel Coreмогут устанавливаться в различные типы сокетов. По этой причине не получится установить первые чипы на основе данной архитектуры в материнскую плату ЦПУ 6-го поколения. А чип с кодовым названием «СкайЛайк» не получится установить в системную плату для второго и первого поколения процессоров. Первый процессорный разъем носит название Сокет Н или LGA 1156. Цифра 1156 здесь указывает на количество контактов. Данный разъем был выпущен в 2009 году для первых центральных процессоров, изготовленных по нормам технологического процесса 45 нм и 32 нм. На сегодняшний день данный сокет считается уже морально и физически устаревшим. На смену LGA 1156 в 2010 году пришел LGA 1155 или Сокет Н1. Материнские платы данной серии поддерживают чипы Coreвторого и третьего поколений. Их кодовые названия соответственно «Санди Бридж» и «Иви Бридж». 2013 год был ознаменован выходом третьего сокета для чипов, созданный на основе архитектуры Core – LGA 1150 или Сокет Н2. В данный процессорный разъем можно было установить процессор четвертого и пятого поколений. В 2015 году на смену сокету LGA 1150 пришел актуальный сокет LGA 1151.
Чипы первого поколения
Наиболее доступными процессорами являлись чипы Celeron G1101 (работает с частотой 2.27 ГГц), Pentium G6950 (2,8 ГГц), Pentium G6990 (2.9 ГГц). У всех этих решений было по два ядра.Сегмент решений среднего уровня был занят процессорами Corei 3 с обозначением 5XX (два ядра/четыре потока для обработки информации). Выше на одну ступень находились процессоры с обозначением 6XX. Они имели идентичные параметры с Corei3, однако частота была выше. На той же ступени располагался процессор 7XX с четырьмя реальными ядрами. Самые производительные компьютерные системы были собраны на базе процессора Corei7. Данные модели обозначались как 8XX. В этом случае наиболее скоростной чип имел маркировку 875 К. Такой процессор за счет разблокированного множителя можно было разогнать. Однако и цена у него была соответствующая. Для данных процессоров можно получить значительный прирост быстродействия. Наличие приставки К в обозначении центрального процессорного устройства означает, что множитель процессора разблокирован и данная модель поддается разгону. Приставка S добавлялась в обозначение энергоэффективных чипов.
«Санди Бридж» и плановое обновление архитектуры
На смену первому поколению чипов на базе архитектуры Coreв 2010 году пришло новое решение с кодовым названием Sandy Bridge. Ключевой особенностью данного устройства являлся перенос встроенного графического ускорителя и северного моста на кремниевый кристалл процессора.
В нише более бюджетных процессорных решений был процессоры Celeron серий G5XX иG4XX. В первом случае использовалось сразу два вычислительных блока, а во втором кэш третьего уровня был урезан и присутствовало только одно ядро. На одну ступень выше расположились процессоры Pentiumмоделей G6XX иG8XX. В данном случае разница в производительности была обеспечена более высокими частотами. G8XX именно из за этой важной характеристики выглядели намного предпочтительнее в глазах пользователя. Линейка процессоров Corei3 была представлена моделями 21XX. У некоторых обозначений на конце появлялся индекс Т. Он обозначал наиболее энерго эффектиные решения, имеющие уменьшенную производительность. Решения Corei5 имели обозначения 25XX, 24XX, 23XX. Чем более высокую маркировку имеет модель, тем больший уровень производительности имеет ЦПУ. Если в конце наименования добавлена буква «S», то это означает промежуточный вариант по уровню энергопотребления между «Т»-версией и штатным кристаллом. Индекс «P»обозначает, что в устройстве отключен графический ускоритель. Чипы с индексом «К» обладали разблокированным множителем. Подобная маркировка остается актуальной и для третьего поколения данной архитектуры.
Новый прогрессивный технологический процесс
В 2013 году вышло третье поколение процессоров на основе данной архитектуры. Ключевым нововведением стал новый технологический процесс. В остальном никаких существенных нововведений не было. Все они физически совместимы с предыдущим поколением процессором. Их можно было устанавливать в те же самые материнские платы. Структура обозначений осталась прежней. Celeron имели обозначение G12XX, а Pentium–G22XX. В начале вместо «2» была «3». Это указывало на принадлежность к третьему поколению. Линейка Corei3 имела индексы 32XX. Более продвинутые процессоры Corei5 имели обозначения 33XX, 34XXи 35XX. Флагманские аппараты Core i7 имели маркировку 37XX.
Четвертое поколение архитектуры Core
Четвертое поколение процессоров Intel стало следующим этапом. В данном случае использовалась следующая маркировка. Центральные процессорные устройства эконом-класса обозначались как G18XX. Те же индексы имели и процессоры Pentium – 41XX и 43XX. Процессоры Corei5 можно было бы узнать по аббревиатурам 46XX, 45XXи 44XX. Для обозначения процессоров Corei7 использовалось обозначение 47XX. Пятое поколение процессоров Intel на базе этой архитектуры ориентировалось в основном на использование в мобильных устройствах. Для стационарных персональных компьютеров были выпущены только чипы, относящиеся к линейкам i7 иi5, причем только ограниченное число моделей. Первые из них обозначались как 57XX, а вторые – 56XX.
Перспективные решения
В начале осени 2015 года дебютировало шестое поколение процессоров Intel. На данный момент это наиболее актуальная процессорная архитектура. В этом случае чипы начального уровня обозначаются как G39XX для Celeron, G44XX и G45XX для Pentium. Процессоры Corei3 имеют обозначение 61XX и 63XX. Corei5 в свою очередь обозначаются как 64XX, 65XXи 66XX. На обозначение флагманских моделей выделено всего одно решение 67XX. Новое поколение процессорных решений от компании Intelпребывает только в начале разработки, так что такие решения будут оставаться актуальными еще долгое время.
Особенности разгона
Все чипы на основе данной архитектуры обладают заблокированным множителем. По этой причине разгон устройства может быть выполнен только за счет увеличения частоты системной шины. В последнем шестом поколении данную возможность увеличения быстродействия системы производители материнских плат должны будут отключить в BIOS. В данном плане процессоры серий Corei7 иCorei5 с индексом К являются исключением. У данных устройств множитель разблокирован. Это позволяет существенно увеличить производительность компьютерных систем, построенных на базе таких полупроводниковых продуктов.
Мнение пользователей
Все поколения процессоров Intel, перечисленные в данном материале, обладают высокой степенью энергоэффективности и феноменальным уровнем быстродействия. Их единственным недостатком является слишком высокая стоимость. Причина здесь заключается только в том, что прямой конкурент компании Intel компания AMD не может противопоставить стоящие решения. По этой причине компания Intel устанавливает ценник на свою продукцию исходя из собственных соображений.
Заключение
В данной статье были подробно рассмотрены поколения процессоров Intelдля настольных персональных компьютеров. Такого перечня будет вполне достаточно, чтобы разобраться в обозначениях и наименования процессоров. Также существуют варианты для компьютерных энтузиастов и различные мобильные сокеты. Это все сделано для того, чтобы конечный пользователь смог получить наиболее оптимальное процессорное решение. На сегодняшний день наиболее актуальными являются чипы шестого поколения. При сборке нового ПК стоит обращать внимание именно на эти модели.
Предыдущие части:
AMD K7
Дебют архитектуры AMD K7 и процессоров Athlon пришелся на август 1999 года. Американская компания ставила перед собой всё более и более серьезные задачи, поэтому ожидания пользователей от новой разработки были довольно высоки, особенно учитывая просачивающуюся в прессу информацию о технических характеристиках.
Еще задолго до того, как компания выпустила платформу K7, AMD и Motorola заключили партнерское соглашение, в рамках которого для производства новых процессоров могли использоваться фабрики Motorola. Результатом их сотрудничества стала технология производства кристаллов с применением медных соединений.
За разработку архитектуры K7 отвечал новичок AMD - Дирк Мейер. На то время будущий CEO AMD лишь недавно присоединился к компании. До этого он работал в компании DEC и непосредственно участвовал в разработке процессоров Alpha.
Дирк Мейер - будущий CEO AMD
Влияние DEC’овских процессоров на K7 чувствовалось сразу. Архитектура была разработана с прицелом на работу с высокой тактовой частотой. Для этого использовалась суперконвейерная суперскалярная модель. Платформу назвали суперконвейерной, поскольку число стадий конвейера увеличилось. Например, конвейер целочисленных операций состоял из 10 стадий, а модуль операций с плавающей запятой - из 17. Суперскалярность же заключалась в том, что Athlon умел обрабатывать до трех инструкций параллельно.
Ахиллесовой пятой архитектуры предыдущего поколения - K6 - была низкая производительность модуля вычислений с плавающей запятой (FPU). Так, процессоры AMD значительно уступали «Пентиумам». Не помогла тем «камням» и поддержка инструкций 3DNow!. Поэтому в K7 блок FPU был полностью переработан. Он стал трехконвейерным и содержал модули FMUL, FADD и FSTORE, которые могли работать как по отдельности, так и вместе. Блоки FMUL и FADD отвечали за выполнение инструкций MMX и 3DNow!. Первый модуль специализировался на операциях умножения, деления и вычисления квадратного корня из числа, а второй - на сложении и вычитании. Третий блок - FSTORE - обеспечивал доступ к оперативной памяти.
Раз уж мы упомянули инструкции 3DNow!, то стоит отметить, что в «Атлонах» этот набор команд был расширен. Новая версия 3DNow! получила 19 новых инструкций, предназначенных для обработки видеоданных и речи.
Еще одним нововведением в K7 стало использование шины данных EV6. Данный интерфейс являлся еще одной прямой отсылкой к процессорам компании DEC, поскольку он использовался в моделях Alpha. По сравнению с шиной GTL+, которая использовалась в архитектуре Intel P6, EV6 обладала несколькими преимуществами. Во-первых, использование технологии DDR (Double Data Rate) позволило передавать данные по обоим фронтам тактового сигнала. То есть при реальной частоте шины 100 МГц на выходе получалась вдвое большая эффективная частота - 200 МГц. Это позволило лучше использовать потенциал оперативной памяти. Во-вторых, благодаря поддержке протокола «точка-точка» EV6 идеально подходила для построения многопроцессорных систем.
Кэш-память «Атлонов» также претерпела определенные изменения. Прежде всего, нужно заметить, что процессорный кэш состоял из двух уровней. «Мозги» 1-го уровня подразделялась на блоки инструкций и данных. Объем каждого модуля составлял 64 Кбайт, что в сумме давало 128 Кбайт. Например, у Pentium III емкость кэша первого уровня составляла всего 32 Кбайт. Количество кэш-памяти 2-го уровня в архитектуре K7 равнялось 512 Кбайт, но он работал на вдвое или втрое меньшей частоте, нежели сам процессор. Это объяснялось тем, что SRAM-память была вынесена за пределы кристалла.
Процессор Athlon, Slot A
Первые процессоры Athlon базировались на ядре Pluto, которое производилось по 250-нм техпроцессу. «Камень» содержал порядка 22 миллиона транзисторов. «Атлоны» с ядром Pluto устанавливались в разъем Slot A. Несколько позже появились кристаллы, основанные на ядре Orion, которое производилось по 180-нм техпроцессу. И это было его единственным отличием от Pluto.
Интересные изменения процессоры получили после выхода 180-нм ядра Thunderbird. Во-первых, отныне продукты AMD были совместимы с разъемом Socket A. Во-вторых, они претерпели и существенные архитектурные изменения. Кэш-память 2-го уровня была перенесена непосредственно в процессорное ядро и работала на одинаковой с ним частоте. Несмотря на то, что ее объем уменьшился до 256 Кбайт, скорость ее работы возросла. Помимо этого, была увеличена тактовая частота системной шины. Теперь она функционировала с частотой 133 МГц, то есть ее эффективный показатель равнялся 266 МГц.
Кстати, AMD’шные процессоры первыми смогли преодолеть гигагерцевый рубеж. 6 марта 2000 года Athlon с ядром Thunderbird стал первым «камнем» в истории с рабочей частотой 1 ГГц. Но и это не стало пределом для архитектуры K7, так как чуть позже появились модели, которые функционировали на частоте 1400 МГц.
Гигагерцевый Athlon для разъема Slot A
Несмотря на коммерческий и технологический успех K7, архитектура была далеко не идеальна. Основной ее проблемой являлся медленный кэш 2-го уровня - даже после того, как он был перемещен в кристалл, его производительность оставляла желать лучшего. Также недостатком первых «Атлонов» считалось отсутствие поддержки «интеловского» набора инструкций SSE. Эти команды были своего рода аналогом инструкций 3DNow!, и подавляющее большинство приложений «затачивалось» именно под SSE. По этой причине процессоры Athlon зачастую уступали в производительности кристаллам Intel.
Эти недостатки были исправлены в новом ядре Palomino, на базе которого выпускались решения Athlon XP (eXtra Performance). Кроме поддержки SSE и более быстрого кэша 2-го уровня, кристаллы наконец-то обзавелись термодатчиком для отслеживания температуры. Ядро Palomino производилось по 180-нм техпроцессу, но в сравнении с предшественниками стало сложнее и содержало почти 38 миллионов транзисторов. Большинство моделей Athlon XP устанавливались в разъем Socket A, хотя существовали и переходные варианты для Slot A. Максимальная тактовая частота Palomino составляла 1733 МГц.
Процессор Athlon XP для Socket A
Отметим, что с выходом Athlon XP компания AMD ввела рейтинговую систему обозначения процессоров. Так, индекс любой модели отныне не отображал реальную тактовую частоту ядра. Например, Athlon XP 2000+ функционировал со скоростью 1667 МГц и был сопоставим по производительности с процессором Pentium 4 с частотой 2000 МГц.
Ядро Palomino было представлено в октябре 2001 года, и уже спустя 9 месяцев на смену ему пришли процессоры Thoroughbred (Tbred-A). Это решение представляло собой то же ядро Palomino, но выпущенное по 130-нм технологическим нормам. AMD неожиданно испытала проблемы с наращиванием тактовой частоты в новых процессорах, поэтому через два месяца появилась новая ревизия Thoroughbred - Tbred-B. По архитектурному дизайну Tbred-A немного отличалась от Tbred-B, но это позволило достичь обновленному ядру частоты 2200 МГц. В Thoroughbred также была увеличена до 166 МГц частота системной шины.
Последним пришествием архитектуры K7 стало ядро Barton, выпущенное в 2003 году. Процессоры отличались от Thoroughbred лишь увеличенным до 512 Кбайт кэшем 2-го уровня. Barton лишь незначительно превосходил в производительности Tbred-B, и компания AMD поспешила вывести на рынок свою новую архитектуру под названием K8.
Intel NetBurst
Вспоминая архитектуру Intel P6, нельзя сказать, что она окончательно исчерпала свой потенциал к концу своего жизненного цикла. Вполне возможно, что, внеся определенные изменения, можно было получить более производительные процессоры на ее базе. Но инженеры Intel думали иначе и создали абсолютно новую архитектуру под названием NetBurst, которая в 2000 году заменила P6.
Так же как и AMD K7, NetBurst разрабатывалась с расчетом на высокие тактовые частоты. Поэтому в основе архитектуры лежал принцип гиперконвейеризации, которая, грубо говоря, являлась аналогом технологии суперконвейера в K7. Поэтому процессоры NetBurst аналогично имели конвейер с большим количеством стадий. В первых ревизиях NetBurst - ядрах Willamette и Northwood - он имел глубину в 20 стадий. В более поздних версиях - Prescott и Cedar Mill - мог похвастать уже 31 стадией. Сюда не входили этапы декодирования инструкций, поскольку сам декодер был вынесен за пределы конвейера. И если раньше сложные операции декодировались на лету, то в NetBurst разбиение инструкций происходило на стадии копирования кода в кэш-память 1-го уровня.
Логотип процессоров Pentium 4
К слову, о кэш-памяти. Она в NetBurst была другого типа. Так, на смену традиционной памяти пришел кэш последовательностей микроопераций (кэш трасс, Trace Cache), хранящий декодированные трассы инструкций, что позволяло декодеру не обрабатывать заново недавно выполненные операции. Такой подход позволил увеличить пропускную способность загрузки инструкций, а также снизить тепловыделение процессора. Объем кэша в NetBurst составлял 12 тысяч микроопераций. А сама память работала на уполовиненной (относительно тактовой) частоте.
Помимо всего прочего, была изменена конструкция арифметико-логических устройств. АЛУ было разделено на 3 блока. Одним из них являлось «медленное АЛУ», работающее с всеми целочисленными операциями. Два остальных - «2X АЛУ», выполняющие лишь элементарные операции (например, сложение). Блок предсказания ветвлений также был доработан. В сравнении с таким же модулем архитектуры P6, количество ошибок при вычислениях сократилось на 33%.
Первое ядро с архитектурой NetBurst, носившее название Willamette, работало на частоте до 2 ГГц с частотой системной шины 400 МГц. Жизненный цикл его был недолгим. В январе 2002 года ему на смену пришли процессоры Northwood. В отличие от 180-нм ядра Willamette, эти кристаллы изготавливались по 130-нм техпроцессу. Также они получили увеличенный до 512 Кбайт объем кэш-памяти 2-го уровня и поддержку технологии мультипоточности Hyper-Threading. Тактовая частота Northwood варьировалась от 1,6 ГГц до 3,4 ГГц.
Процессоры Northwood поддерживали технологию Hyper-Threading
Более существенные изменения получило следующее ядро в линейке - Prescott, выпущенное в 2004 году. Производство процессоров вновь было переведено на более тонкие технологические нормы - 90 нм. Но изменился и сам дизайн архитектуры. Так, объем кэш-памяти возрос до 1 Мбайт (а в ревизии Prescott 2M - до 2 Мбайт), а конвейер получил 31 стадию вместо 20 в Willamette и Northwood. Был улучшен блок предсказания ветвлений, добавилась поддержка инструкций SSE3, а чуть позже - 64-битного расширения набора команд x86. Несмотря на все доработки, процессоры Prescott умудрялись уступать в производительности Northwood в однопоточных приложениях при одинаковой тактовой частоте. Более того, они обладали огромным энергопотреблением и тепловыделением, из-за чего Prescott удостоился заслуженного звания самого горячего x86-процессора.
В 2005 году Intel представила свой первый двухъядерный процессор Pentium D на базе ядра Smithfield. Такой «пень» представлял собой два ядра Prescott, расположенных на одной подложке. Решение получилось не самым удачным, хотя бы потому, что Pentium D обладал всеми недостатками Prescott (в первую очередь высоким тепловыделением). Чтобы уложиться в 130-ваттный TDP, инженерам Intel пришлось ограничить тактовую частоту Smithfield планкой в размере 2,8 ГГц. Так как производительность архитектуры NetBurst сильно зависела от частоты, то скорость первых двухъядерных процессоров Intel оставляла желать лучшего. Свою роль сыграло использование медленной DDR2-памяти, а также неоптимизированность большинства приложений под работу с двумя ядрами.
Pentium D - первый двухъядерный процессор Intel
Последними процессорами с архитектурой NetBurst стали одноядерный Cedar Mill и двухъядерный Presler. Cedar Mill был полным аналогом Prescott 2M, за исключением технологии производства - он изготавливался по 65-нм технологическим нормам. Переход на новые «рельсы» позволил снизить энергопотребление ядра, но увеличить тактовые частоты. Что касается двухъядерной модели Presler, то в плане дизайна она повторяла Smithfield, то есть на одной подложке располагались два ядра, с единственным отличием: вместо Prescott использовались Cedar Mill.
В 2008 году выпуск последних процессоров с архитектурой NetBurst был остановлен. На смену NetBurst пришла более совершенная микроархитектура Core.
AMD K8
В конце 2003 года AMD выпустила новую архитектуру K8. На этот раз архитектурных изменений было не так много.
Ключевых нововведений было три: это 64-битная архитектура, встроенный контроллер памяти и шина HyperTransport. Новые продукты AMD получили название Athlon 64.
Действительно, именно в кристаллах K8 архитектура x86 впервые получила расширение и стала 64-битной. Само расширение официально именуется x86-64, но AMD назвала его по-своему - AMD64. Была получена и обратная совместимость с 16- и 32-разрядными приложениями, то есть 64-битные процессоры AMD без проблем работали со старыми программами.
Основной прирост производительности в сравнении с K7 обеспечил встроенный контроллер памяти. Если раньше данные проходили еще и через северный мост, который выступал связующим звеном между процессором и памятью, то теперь соединение осуществлялась напрямую. Вдобавок к этому был увеличен объем буфера ассоциативной трансляции и усовершенствован блок предсказания ветвлений.
Процессор Athlon 64
Для связи с чипсетом Athlon 64 и другие процессоры с архитектурой K8 использовали шину HyperTransport. Она работала на частоте 200 МГц. Благодаря поддержке DDR (Double Data Rate) за один такт она могла передавать сразу два пакета, обеспечивая пропускную способность, равную 3,2 Гбайт/с.
В остальном инновации K8 носили скорее количественный характер. Например, конвейер процессоров стал длиннее на две стадии. Для целочисленных операций их количество равно 12, а для чисел с плавающей запятой - 17. Блок FPU сохранил прежний дизайн. А вот кэш не изменился.
64-битные «Атлоны» поддерживали множество наборов команд, таких как MMX, 3DNow!, SSE, SSE2 и SSE3. Кроме этого, процессоры получили поддержку технологии энергосбережения Cool’n’Quiet и аппаратной защиты от ошибки переполнения буфера NX bit (No Execute bit).
Первые модели Athlon 64 были построены на 130-нм ядре Clawhammer и устанавливались как в разъем Socket 754 (одноканальный режим работы ОЗУ), так и в Socket 939 (двухканальный режим работы ОЗУ). Рейтинги процессоров варьировались от 2600+ до 4000+.
Самые производительные процессоры Athlon 64 имели приставку FX
За Clawhammer последовало ядро Newcastle, которое почти не имело отличий от предшественника. В нем было отключено 512 Кбайт кэш-памяти 2-го уровня и добавлена поддержка технологии NX Bit, которая отсутствовала в первых реализациях архитектуры K8.
В рамках следующего ядра, Winchester, выпущенного в сентябре 2004 года, все процессоры устанавливались исключительно в разъем Socket 939. Архитектурно же Winchester ничем не отличался от Newcastle.
В апреле 2005 года AMD выпустила следующее ядро архитектуры K8 - San Diego. Процессор получил поддержку набора инструкций SSE3, а также переработанный контроллер памяти, который научился работать с модулями DDR-433/466/500. Максимальный рейтинг «камней» San Diego составлял 4000+.
Заключительным аккордом в линейке одноядерных процессоров K8 было ядро Orleans, представленное во втором квартале 2006 года. Кристалл получил поддержку технологии виртуализации AMD-V, но главной его особенностью стала работа исключительно через новый разъем Socket AM2. Объем кэш-памяти 2-го уровня равнялся 512 Кбайт, а максимальный рейтинг кристаллов - 4000+. При этом уровень энергопотребления ограничился отметкой 62 Вт, тогда как все предыдущие ядра потребляли не менее 89 Вт.
В 2005 году AMD представила свои первые двухъядерные процессоры под маркой Athlon 64 X2. В основе таких моделей лежали два ядра, выполненных на одном кристалле. Они имели общий контроллер памяти, шину HyperTransport и очередь команд. Плюс в процессоре располагалась дополнительная логика управления. При этом кэш-память была индивидуальной для каждого ядра.
Athlon 64 X2 - конкурент линейки Pentium D
У Athlon 64 X2 присутствовали все «детские болячки», присущие первым двухъядерным процессорам. Во-первых, в сравнении с одноядерными моделями площадь чипа была значительно больше. Как и энергопотребление. Тем не менее, уровень TDP находился на вполне приемлемом уровне, особенно учитывая «прожорливость» конкурирующих решений в лице Pentium D. К примеру, тепловой пакет процессора Athlon 64 X2 3800+ составлял 89 Вт, тогда как аналогичный показатель модели Athlon 64 3800+ равнялся 65 Вт. Во-вторых, в приложениях, которые не задействовали многопоточность, одноядерные кристаллы были быстрее двухъядерных за счет более высокой тактовой частоты.
В течение 2005 и 2006 годов AMD выпустила четыре поколения двухъядерных чипов: три 90-нм ядра Manchester, Toledo и Windsor, а также 65-нм ядро Brisbane. Процессоры отличались объемом кэш-памяти 2-го уровня и энергопотреблением. Так, Brisbane комплектовался 512 Кбайт кэша на каждое ядро и имел TDP, равный 89 Вт. Максимальный рейтинг Brisbane составлял 6000+ при частоте 3100 МГц, хотя на базе ядра Windsor выпускался процессор Athlon 64 X2 6400+ с тактовой частотой 3200 МГц.
Не стоит забывать, что архитектура K8 лежала в основе решений для других сегментов рынка - бюджетных кристаллов Sempron, серверных Opteron и мобильных Turion.
Intel Core и последователи
Неудача архитектуры NetBurst заставила Intel вновь обдумать стратегию на ближайшее будущее. Процессоры Pentium 4 показали, что NetBurst не может достойно конкурировать с AMD K8. Даже больше: с течением времени преимущество решений конкурента лишь возрастало. Поэтому в микроархитектуре следующего поколения, получившей имя Core и представленной в начале 2006 года, было решено вернуться к корням и позаимствовать лучшие черты архитектуры P6.
Список полученных изменений стоит начать с конвейера. Он получил «всего» 14 стадий - примерно столько же использовал конвейер P6, в отличие от 31-стадийного дизайна NetBurst. Процессор научился обрабатывать до четырех инструкций за такт. Архитектура Core изначально проектировалась под двухъядерность, поэтому для всех «голов» была предусмотрена общая кэш-память 2-го уровня. Такой подход обеспечивал большую скорость работы и меньшее энергопотребление. В Core была добавлена поддержка различных энергосберегающих технологий, суть которых заключалась во включении необходимой процессорной логики при необходимости. Положительно на производительности сказалась и улучшенная работа с подсистемой памяти. Помимо всего перечисленного, в Core был переработан алгоритм обработки 128-битных инструкций SSE, SSE2 и SSE3. Если раньше каждая команда обрабатывалась за два такта, то теперь для операции требовался лишь один такт.
Отметим, что архитектура Core отличалась от NetBurst отсутствием поддержки некоторых технологий: например, Hyper-Threading и кэш-памяти 3-го уровня.
На смену Pentium пришла торговая марка Core 2
Дебют микроархитектуры Core ознаменовали собой процессоры с кодовыми названиями Merom, Conroe, Allendale и Woodcrest. И если первый и последний предназначались для мобильных и серверных систем соответственно, то второй и третий были нацелены на настольный сегмент. Ядро Allendale было урезанной версией Conroe, в нем была уменьшена частота системной шины с 1066 МГц до 800 МГц, а также урезан объем кэш-памяти 2-го уровня с 4 Мбайт до 2 Мбайт. Плюс не было поддержки аппаратной виртуализации.
Новые «камни» получили оригинальные наименования. Intel ввела торговую марку Core 2, которая заменила Pentium в верхнем и среднем ценовом сегменте. Бренд остался, однако «пенечки» отныне перекочевали в бюджетный сегмент, где обитают и по сей день.
Core ознаменовала возвращение Intel на лидирующие позиции на рынке процессоров. В сравнении с кристаллами Pentium D, производительность Conroe выросла в среднем на 40%, а энергопотребление уменьшилось на те же 40%. Кроме этого, Conroe в целом уверенно превосходил в производительности AMD Athlon 64 X2.
В 2007 году на смену Core пришла 45-нм микроархитектура Penryn. Модификации были минимальны. В производстве новых кристаллов начали использоваться металлические затворы и материалы с высоким показателем диэлектрической константы. В архитектуру добавилась поддержка инструкций SSE4, а максимальный объем кэш-памяти 2-го уровня у двухъядерных процессоров увеличился с 4 Мбайт до 6 Мбайт. Поколение Penryn было представлено двухъядерными решениями Wolfdale и четырехъядерными Yorkfield.
Визуальное сравнение Conroe и Wolfdale
Nehalem, архитектура следующего поколения, была выпущена в 2008 году. В сравнении с Core и Penryn она получила множество улучшений. Как и AMD K8, процессоры обзавелись встроенным трехканальным контроллером памяти DDR3. Nehalem получила новую модульную структуру, которая позволила впоследствии добавить в процессор графическое ядро, да и вообще легче наращивать количество ядер в кристалле. Шина FSB окончательно ушла в прошлое - вместо нее в старших процессорах для разъема Socket LGA1366 использовался интерфейс QPI (QuickPath Interconnect), а в решениях для Socket LGA1156 - DMI (Direct Media Interface). Объем кэш-памяти 2-го уровня был уменьшен до 256 Кбайт на каждое ядро, однако добавилась поддержка L3. Решения поддерживали технологию SMT (Simultaneous Multithreading) - аналог Hyper-Threading. Подробнее о нововведениях Nehalem можно прочитать в этом обзоре .
Чуть больше чем через год Intel перевела архитектуру Nehalem на новый 32-нм техпроцесс. Эта линейка процессоров получила название Westmere. Были выпущены решения с интегрированным графическим ядром Clarkdale , а также десктопные шестиядерные модели Gulftown .
С тех пор Intel успела вывести на рынок 32-нм процессоры следующего поколения -
Тем не менее изменения коснулись практически всех процессорных блоков, и это не считая общей оптимизации архитектуры ядра. Если раньше на одном кристалле могли располагаться лишь два ядра, то теперь это число возросло до шести. В дополнение к кэшу 1-го и 2-го уровней модели K10 наконец получили «мозги» L3 объемом 2 Мбайт. Она являлась общей. При этом объем кэша данных и инструкций 1-го уровня составлял 64 Кбайт каждый, а кэш-памяти 2-го уровня - 512 Кбайт. Еще одним отличием от K8 стал контроллер памяти. В процессорах использовался один 128-битный контроллер, а в K10 их стало два - 64-битных. Во многом изменение архитектуры контроллера было вызвано многоядерностью процессоров. Кстати, каждый контроллер памяти получил свой буфер. Такой подход позволил снизить задержки при обращении к памяти. Доработка затронула и блоки FPU. Каждое процессорное ядро имело 128-битный модуль вычислений с плавающей запятой. Были улучшены алгоритмы предсказания переходов. В результате архитектура K10 научилась обрабатывать две 128-битные SSE-инструкции за такт. Вдобавок ко всему новые процессоры работали через интерфейс HyperTransport 3.0. В сравнении с предыдущими версиями, новое поколение шины обеспечивали более высокую скорость обмена данными за счет более высокой тактовой частоты (до 2,6 ГГц). Большую роль начала играть экономичность кристаллов, поэтому в K10 AMD поработала над различными технологиями энергосбережения (Cool’n’Quiet 2.0, CoolCore), которые позволяли отключать неработающие блоки процессоров или же автоматически снижать частоту незагруженных ядер.
В 2011 году на смену K10 пришла принципиально новая архитектура Bulldozer. Главное отличие «Бульдозера» от предшествующих платформ заключалось в самом строении ядра (а точнее модуля). Каждый модуль содержал два ядра, у каждого из которых был свой блок целочисленных вычислений и кэш-память 1-го уровня. При этом в рамках одного модуля у ядер был общий блок вычислений с плавающей запятой, 2 Мбайт кэша L2 и устройства выборки и декодирования инструкций. В плане работы «строительный блок» был похож на технологию Intel Hyper-Threading - можно даже сказать, что идеи «интеловской» технологии здесь были реализованы на аппаратном уровне. При этом по показателям производительности модуль Bulldozer приближался к полноценному двухъядерному процессору, имея при этом почти в два раза меньше транзисторов. Помимо перекроенной архитектуры, Bulldozer мог похвастаться исполнением четырех инструкций за такт. Среди других улучшений нужно отметить поддержку кэш-памяти 3-го уровня объемом 8 Мбайт, шины HyperTransport 3.1, технологии увеличения частоты ядер Turbo Core второго поколения и наборов инструкций AVX, SSE 4.1, SSE 4.2, AES. Также процессоры Bulldozer были наделены двухканальным контроллером памяти DDR3 с эффективной частотой 1866 МГц.
AMD FX-8350 .
Ну, а в начале этого года AMD представила третье поколение архитектуры Bulldozer - платформу Steamroller . Она не претерпела каких-либо кардинальных изменений в сравнении с Piledriver. Самое существенное нововведение - это интеграция для каждого модуля собственного независимого декодера, который может обрабатывать до четырех инструкций за такт. Была улучшена работа кэш-памяти, блока предсказания ветвлений и контроллера памяти.
Заключение
Вот и подошел к концу наш рассказ об истории развития центральных процессоров. Оглядываясь назад, можно увидеть, насколько современные «камни» отличаются хотя бы от тех решений, которые выпускались 15-20 лет назад. И удивительно, как при этом они могут иметь даже общие черты. Например, ту же архитектуру x86. А что касается ближайшего будущего, то нас непременно ждет много всего интересного. На конец этого года запланировал релиз 14-нм архитектуры Intel Broadwell, а на вторую половину 2015 года - новой платформы Skylake. В стане AMD готовятся к выходу в следующем году последнего поколения архитектуры Bulldozer под названием Excavator, после которой планируется запуск совершенно новых кристаллов. Очевидно, что Intel и AMD не дадут нам заскучать.
Стремление к совершенству – пожалуй, именно так можно описать развитие человечества. Вот взять, к примеру, женскую красоту. Чего только не сделают девушки, чтобы оказаться самой красивой. А в итоге могут превратится в настоящих силиконовых кукол.
То же самое относится и к мужчинам. Причем данная мания проявляется в большей степени не только по отношению к себе любимым. Уже переходя к тематике этого материала, легко заметить, как эволюционировал оверклокинг – мужской вид стремления к идеалу. А вместе с оверклокингом – и энтузиасты, и компании, производящие «железо». Сегодня для мастеров разгона главное – продемонстрировать максимум, сиюминутный успех. Поэтому сейчас в ход идут нестандартные виды охлаждения в виде систем фазового перехода или же применения жидкого азота. Хотя все прекрасно понимают, что комплектующие постоянно работать при столь экстремальных нагрузках не будут – да и дорого это будет, хранить цистерну азота.
А вот раньше оверклокинг существовал исключительно ради выгоды. Ибо человеку хотелось получить больше производительности за меньшие деньги. Начиналось все с процессоров – они были первыми комплектующими, способными к разгону. Позже начались погони за мегагерцами в мире видеокарт и оперативной памяти.
Часть 2: Моддинг: История. Сложный путь Первые попытки
Началось все с освоения разгона тактового генератора. А именно, управление блоком осуществлялось за счет замыкания определенных FS-контактов. Набор из разных сигналов (высокого или низкого) позволял получать значения логического нуля и единицы. Вследствие чего составлялась таблица с определенными частотами процессора. Уже потом материнские платы начали снабжать джамперами, которые меняли сигнал тактового генератора. Как правило, средний контакт отвечал за номер FS-ноги, а остальные два – за землю и напряжение. Подобным образом и осуществлялся разгон CPU. Поначалу повышение частот не обещало больших дивидендов. Доисторические ядра удавалось раскочегарить на 5-10 лишних мегагерц.
Первым официальным свидетельством разгона на теперь уже легендарном ресурсе hwbot.org стал процессор AMD Am386, выпущенный в далеком 1991 году.
Данный «камень» был призван составить конкуренцию Intel 80386. Хотя слово «конкуренция» – слишком сильно сказано. Выполненный согласно 1000-нанометровому техпроцессу, «триста восемьдесят шестой» являлся полной копией кристалла наследников Гордона Мура. Впрочем, случись подобное заимствование идей в наши дни, Intel своими судебными делами съела бы «микродевайсеров» с потрохами. Как бы там ни было, AMD Am386 обладал 32-битной шиной данных, а также был снабжен 80387 FPU. И это при ресурсе в 275 000 транзисторов! Частота «камня» варьировалась в зависимости от тактового генератора, но не сильно – всего 12-40 МГц. Причем упомянутый ранее кристалл-соперник Intel 80386 работал с максимальной скоростью 33 МГц. Как видишь, вечным «друзьям» мериться причинными местами до сих пор не надоело.
Самым производительным среди процессоров AMD Am386 было устройство AMD Am386DX-40. Из названия видно, что кремниевый девайс функционировал с тактовой частотой 40 МГц. А вот португальскому оверклокеру WoOx3r в свое время удалось разогнать «камень» до 50 МГц!
Пусть сейчас предоставленный результат и звучит смешно, но тогда это был рекорд из рекордов. Кстати, на подобных характеристиках тест Super Pi с паттерном в один миллион знаков после запятой был пройден за какие-то 2 дня 21 час 36 минут и 32.992 секунды. Быстро, правда?
Оба представителя
Более производительными оказались CPU следующего поколения: AMD Am486 и AMD Am5x86. Первое семейство процессоров появилось в 1993 году. На кремниевом «горбу» новинки разместилось 1 185 000 транзисторов, благодаря переходу на 800-нанометровый техпроцесс. Естественно, поднялись и частоты. Если поначалу выходили модели с небольшой скоростью до 40 МГц, то потом тактовая частота «камня» выросла до 120 МГц. Энтузиасты не постеснялись разогнать новые процессоры. Например, оверклокер DrSwizz смог запустить AMD Am486DX-25 на частоте 33 МГц. Эталонный тест Super Pi рассчитал миллион знаков после запятой за 2 часа 4 минуты и 59 секунд (сравните с результатом Am386).
Уже в 1995 году энтузиасты вдоволь наигрались процессором AMD Am5x86-P75.
Так ядро под кодовым именем Х5 удалось разогнать до 162 МГц – более чем в два раза. В результате чешский оверклокер orange преодолел тест Super Pi всего за 36 минут ровно.
Время Intel
Одновременно с выходом чипа AMD Am5x86 появилась марка процессоров Intel Pentium, впоследствии ставшая культовой. Среди оверклокеров очень популярным стал чип серии Pro или P6.
На самом деле под этой маркой прятался кристалл с совершенно другой архитектурой, нежели обычный «пень». Во-первых, за счет применения архитектуры двойной независимой шины были сняты ограничения по пропускной способности памяти. Для чего пришлось разработать специальный слот – Socket 8. Также впервые применялась технология размещения двух чипов.
Один из них и был, собственно говоря, CPU с 5.5 миллионами транзисторов, выполненный согласно 250-нанометровому техпроцессу. А вторая микросхема играла роль кэша второго уровня. С течением времени выпускались модели Pentium Pro с 256, 512 и 1024 Кбайт SRAM-памяти. Работала конструкция за счет 387-контактного SPGA-корпуса при напряжении питания 3.3 вольт. Среди оверклокеров популярной стала модель Intel Pentium Pro c 256 Кбайт кэша второго уровня, функционирующая на частоте 200 МГц. Например, наш соотечественник Veld разогнал P6 до 245 МГц. А вот быстрее всех тест Super Pi прошел опять же россиянин frag_: Intel Pentium Pro при частоте 225 МГц рассчитал миллион знаков за 7 минут 44.700 секунды.
Интересная ситуация. Многие оверклокеры решают поиздеваться над «железом» спустя какое-то время. Ради забавы или в порыве ностальгических чувств. Неважно. Но в 2009 году украинцу RomanLV за счет пары Intel Pentium Pro, работающих на частоте 240 МГц, удалось пройти тест wPrime 32m за 6 минут и 41.190 секунды.
Имя, которое знает каждый ребенок
Наверняка многие интересовались, почему Intel решила выпустить линейку процессоров Pentium вместо привычных цифровых обозначений (586, 686)? Среди народа даже ходили интересные слухи, мол, культовый процессор «голубых» нарекли в честь некоего советского инженера Пентковского, создавшего серпом и молотом компьютер «Эльбрус», а потом благополучно свалившего за бугор. То бишь к американцам. На самом деле придумать название Pentium для своей продукции подтолкнули никто иные, как AMD и Cyrus.
Из-за плагиата в именах Intel решила зарегистрировать словесную торговую марку (цифры не могли быть зарегистрированной маркой). Так появился хорошо всем знакомый Pentium.
Хотя по логике вещей вслед за Intel 486 должен был появиться Intel 586, Intel 686 и так далее. Собственно говоря, Pentium в переводе с греческого и означает «пятый». Так что в какой-то степени традиция нумерации поколений продолжилась (вспомним сегодняшние Core i7).
Уже потом, когда данное слово ознаменовало суперизвестный бренд, его стали использовать вплоть до сегодняшних дней. К тому же названия наподобие Sexium звучат не так выразительно, хоть и соблазнительно.
И снова AMD
В следующем году после анонса Intel Pentium компания AMD разразилась очередным поколением своих процессоров. На этот раз обошлось без плагиата, и семейство кремниевых удальцов со звучным названием K5 обзавелось своими индивидуальными чертами. По сути этот CPU и есть первый обособленный продукт корпорации. Естественно, «камень» AMD позиционировал себя главным (а каким же еще?) конкурентом Intel Pentium. Именно тогда появилась интересная чехарда с названиями процессоров. Так AMD K5 PR133 с тактовой частотой 100 МГц считался аналогом чипа Intel Pentium, работающего со скоростью 133 МГц (с тех времен и по- шел так называемый PR-рейтинг). Всего же в модельном ряде «зеленых» присутствовали «камни» с сигналом 75, 90, 100 и 116 МГц. Были и комичные ситуации, когда выпускались абсолютно одинаковые чипы AMD K5 PR90 и AMD K5 PR120, действующие на частоте 90 МГц. Кристалл «обрамлялся» в соответствии с 350-нанометровым техпроцессом, что позволило разместить 4.3 миллиона транзисторов. Кэш первого уровня делился на 8 Кбайт для данных и 16 Кбайт для инструкций.
А вот общей памяти второго левела даже не намечалось. Ее распаивали на материнской плате. Уровень потребления энергии пятого поколения процессоров перевалил за 10 психологических ватт. И для их охлаждения (процессоров, ну и ватт тоже) потребовалось применение не только пассивного, но и активного воздушного охлаждения. Тем не менее, это ничуть не отпугнуло оверклокеров. Итак, лучшим среди разгона AMD K5 PR133 стал бразильский паренек RIBEIROCROSS. Ему удалось запустить «пятерочку» на частоте 142.5 МГц и пройти бенчмарк Super Pi 1m за 12 минут и 48.640 секунд. Топовый процессор AMD K5 PR166 (@116 МГц) под пристальным вниманием хорошо нам знакомого ретрооверклокера orange покорил отметку 150.5 МГц. С помощью этого же девайса хорватский экстремал skydec прошел тест Super Pi 32m за 18 часов 52 минуты и 40.392 секунд.
Эволюционируем вместе
Седьмого мая 1997 года Intel анонсировала продолжение линейки процессоров Pentium. Второй «пень» являлся не чем иным, как переработкой ядра P6, о потенциале которого говорилось выше. Модернизация кристалла заключалась в увеличении кэша первого уровня с 16 Кбайт до 32 Кбайт, а также появлении блока SIMD-инструкций MMX. Поэтому Intel Pentium MMX не стоит считать первым процессором с эксклюзивными (в тот период времени) мультимедийными расширениями. Кстати, одновременно с реинкарнацией P6 большую популярность обрела память стандарта SDRAM и интерфейс AGP (Accelerated Graphics Port).Всего же второй «пенек» просуществовал в пяти ипостасях. Первым исконно считается ядро Klamath. Процессоры на его основе располагали шиной FSB с частотой 66 МГц, а сам CPU функционировал со скоростью 233-300 МГц. При этом внешний кэш второго уровня (512 Кбайт) трудился на уполовиненной частоте ядра. Сама конструкция устройства представляла собой картридж с распаянными на нем элементами. Позже от такого корпуса пришлось отказаться в пользу текстолитовой пластины, очень похожей на сегодняшние процессоры.
Следующее ядро Deschutes по-прежнему располагалось в картридже, устанавливаемом в Slot 1. Отличия от Klamath заключались в переходе на 250-нанометровый техпроцесс. Отсюда потребляемое напряжение процессора снизилось с трех вольт до двух, а частоты увеличились до 450 МГц. Очень популярным стал «камень» Pentium II 350 МГц. Оверклокеру Jonh"у из солнечной Аргентины даже удалось раскочегарить модельку до 601 МГц! Испытание в виде Super Pi 1m с такими характеристиками CPU в среднем преодолевалось за 200 секунд.
Имя, сестра, имя!
Среди Intel Pentium II позже появились ядра P6T (OverDrive) и мобильные Tonga/ Dixon. Впрочем, заоблачными тактовыми частотами они не радовали. Но не стал бы оверклокинг столь популярным делом, не появись 15 апреля 1998 года первый процессор семейства Celeron. Эти бюджетки без кэша второго уровня буквально покорили сердца оверклокеров всего мира.А некоторые ретробенчеры до сих пор ублажают себя разгоном «сельдерея» (так в простонародье называют Celeron из-за очень близкого сходства со словом Celery).
Производительность данного чипа находилась на очень низком уровне. Но вот разгон по абсолютной максимальной частоте не мог не радовать. Тогда же подобные результаты начали называть попкорном. Так словенцу Moonman’у удалось раскачать Intel Celeron 433 МГц (на базе ядра Mendocino) до 780 МГц. Для этого пришлось увеличить скорость шины до 120 МГц. Множитель «камня» держался на уровне х6.5 единиц.
Просто К6
Тем временем AMD отнюдь не бездействовала. В 1997 году корпорацией был представлен процессор К6 (Model 6).
Как обычно, новые процессоры позиционировали себя альтернативой Intel Pentium.
Поэтому названия кристаллов корректировались согласно частотному потенциалу конкурентов.
Ядро после перехода на 350-нанометровый техпроцесс обзавелось 8.8 миллионами транзисторов. А позже вышла вариация Little Foot (или Model 7), обработанная «напильником» до 250 нанометров. Кэш первого уровня составлял 64 Кбайт, поровну поделенные на данные и инструкции. Работал процессор с частотами 166, 200 и 233 МГц. «Лапа», как ее ласково величали, смогла достичь отметки 300 МГц. Почему седьмая модель оказалась невостребованной оверклокерами – загадка. Зато Model 6 отлично поддавалась разгону. Рекорд принадлежит австрийцу Turrican, запустившему 233-мегагерцовый чип на частоте 310 МГц.
Аналогично К6 новое семейство – K6-2 – было призвано составить конкуренцию Intel Pentium II. «Камень» состоял из 9.3 миллиона транзисторов, для чего площадь кристалла пришлось увеличить с 68 до 81 квадратного миллиметра. Поднялось и тепловыделение процессора, достигавшее отметки 28.4 ватта в зависимости от модели. Тем не менее, верный «солдат» Socket 7 не требовал активной системы охлаждения. А уже при помощи обычной 120-миллиметровой вертушки бельгийский ретроовер Massman разогнал AMD K6-2 (Model 8) до 720.5 МГц.
Наш соотечественник, qwerty84, заставил процессор пройти тест Super Pi 1m на частоте 650 МГц за 5 минут и 12.44 секунд.
Позже (16 ноября 1998 года) AMD выпустила ядро Chomper Extended. Правда, частоты подобных «камней» увеличились не сильно. Топовое устройство функционировало со скоростью 550 МГц. Лучший результат разгона принадлежит опять же Turrican’у: 744.6 МГц.
Наконец, эпоху заката линейки K6 ознаменовали процессоры микроархитектуры IA-32, представленные обществу в феврале 1999 года. Ядра Sharptooth и K6-III-P обзавелись полноскоростным кэшем второго уровня, вытравленным прямо на кристалле. Кстати, для 256 Кбайт быстрых «мозгов» чипа пришлось затратить 21.3 миллиона транзисторов, но без модернизации техпроцесса.
Частоты чипа не отличались от шестой, седьмой и восьмой моделей. К сожалению, разгонным потенциалом новые CPU не радовали. Оверклокеру GtaduS"у удалось выжать 575.1 МГц из модели AMD K6-III 450 МГц (Model 9).
На границе тысячелетий
Наверное, было бы не совсем логично, если бы на границе старого и нового времен процессоры Intel и AMD не сделали бы огромнейший скачок вперед. Со стороны первых этим скачком стал процессор Intel Pentium III. Вышедшее 26 февраля 1999 года ядро Katmai поначалу не обладало сверхъестественными характеристиками. Частоты так вообще находились на уровне 450-600 МГц. Одними из немногих отличий модифицированного кристалла Deschutes стали оптимизация работы с памятью да расширенный набор команд SSE.
Позже третий «пенек» обновился в виде чипа Coppermine. Частоты процессора наконец-то достигли гигагерца! Свершилось сие чудо 8 марта 2000 года. Правда, в среде оверклокеров покорение подобного рубежа отпраздновали чуть раньше. А если быть более точным, то еще в 1999 году (официально «камень» был представлен 25 октября), когда процессор Intel Pentium III с частотой 733 МГц за счет разгона покорил заветный рубеж.
На сегодняшний день рекорд принадлежит голландскому энтузиасту _Datura_: парню удалось снять валидацию при 1181.3 МГц по ядру. Примечательно, но для достижения подобного результата оверклокеру пришлось использовать систему фазового перехода (читай – фреонку). Память тестового стенда стандарта SDRAM функционировала на частоте 215 МГц, для чего пришлось водрузить на модуль водоблок.
Как всегда великолепный разгонный потенциал демонстрировали «камни» линейки Celeron. Основанные на все том же ядре Coppermine, процессоры обладали 128 Кбайт 4-канального кэша второго уровня и шиной FSB 66 МГц. В итоге латентность памяти увеличилась в два раза по сравнению с обычным Pentium III.
А вот разгонный потенциал кремниевого девайса не вызывал нареканий. Все благодаря высокому коэффициенту умножения х8. В результате модель с номинальной частотой 800 МГц запустилась при 1406 МГц. При этом выходцу из страны тюльпанов, оверклокеру DDC, не пришлось устанавливать ничего, кроме более мощного вентилятора на стоковый кулер.
Картриджи и иже с ними
По сути, процессор – это кусок кремния с вытравленными на нем транзисторами. Но обычный пользователь за время существования этих чудотворных устройств вряд ли лицезрел голый камень-полупроводник. Первые CPU изготавливались в корпусе DIP (Dual Inline Package). Процессор выглядел как прямоугольник с двумя рядами контактов. Самой популярной и известной «сороконожкой» является Intel 8088.
Позже чипы обзавелись четырьмя рядами контактов. Такой корпус получил логичное название QFP (Quad Flat Package). Обычно число контактов варьировалось от 64 до 304 единиц. Подобным образом работали кристаллы, облаченные в «броню» PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier). Только контакты располагались в так называемой «кроватке» куда необходимо было вставить чип. Со временем от пластика решили отказаться в пользу керамических корпусов.
Далее инженеры добрались до матрицы выводов PGA (Pin Grid Array). На базе корпуса со штырьковыми контактами (ножками) были построены практически все версии Intel Pentium, а также Athlon, Duron, Sempron и Opteron. Мобильные «пеньки» распаивались в блоке BGA (Ball Grid Array), где вместо штырьков использовались свинцовые шарики.
Наконец, Intel Pentium II/III, Celeron, Athlon, Itanium и Xeon производились в картриджах. Всего насчитывается 4 спецификации данного типа корпусов: SECC, SECC2, SEPP и MMC.
Вместе с ядром на такой картридж, как правило, распаивали память и кэш второго уровня. В последнее время Intel использует хорошо всем знакомый корпус LGA (Land Grid Array). Это тот же PGA, только вместо штырьков используются контактные площадки, а сами ножки установлены на материнской плате.
Не последнее слово
Летом 1999 года AMD обозначила линейку процессоров Athlon с микроархитектурой K7. Как обычно, кристаллы Argon, Pluto и Orion выпускались вдогонку «камням» Intel. И как обычно, позиционировали себя равнозначной заменой. Только поначалу у седьмого поколения не сложилось с разгоном. Потенциал первых Athlon находился на очень низком уровне. Когда 700-мегагерцовый «пень» легко покорял психологический гигагерц, аналогичный Orion еле-еле преодолевал отметку в 800 МГц.
Об этом свидетельствует результат оверклокера mafler, установленный 10 лет спустя: AMD Athlon 700 МГц запустился при частоте 889.15 МГц.
Больший ажиотаж вызвал выход процессоров на ядре Thunderbird. Модель AMD Athlon 1000 покорила небывалую отметку 2184 МГц! За что стоит сказать спасибо французскому оверклокеру cpulloverclock.
Именно на такой мажорной ноте оверклокерская тортуга встретила новое тысячелетие. Во многом ее успехи и указали, словно компас, направление развития центральных процессоров Intel и AMD. А впереди были двухтысячные. Впереди была интересная и интригующая дорога.
Новое тысячелетие
Индустрия встретила новое тысячелетие с энтузиазмом.В ноябре 2000 вышел Pentium 4. Работа над процессорами этой линейки началась еще в 1998 году, но, в связи со множеством трудностей, разработка продлилась до конца 2000 года. Новые процессоры создавались на микроархитектуре NetBurst, имевшей принципиальные отличия от микроархитектуре P6, на основе которой строились процессоры Pentium II и Pentium III, поэтому они получили новое название – Pentium 4.
Первые модификации процессоров Pentium 4 были не очень удачными. Они проигрывали в производительности топовым моделям Pentium III и конкурирующим процессорам компании AMD. И цены на эти процессоры были велики. Однако, со временем, когда появились более быстрые модификации процессоров этой линейки, Pentium 4 стал отвоевывать свою нишу на рынке вычислительной техники.
Но Pentium 4 вовсе не был плох и он поддерживал наборы инструкций SSE2 и SSE3. А в комбинации с HyperThreading, Pentium 4 превосходно справлялся как с мультимедийными и контентными задачами, так и с кодами, оптимизированными под новое ядро. А использование графических карт для 3D-графики еще больше улучшало производительность, таким образом, процессор Р4 заложил основу для развития игровых инструментов.
Оверклокеры проявили большой интерес к ядру Northwood, выпущенному в 2002 году. С подходящей системной платой и памятью даже начинающие оверклокеры могли поднять тактовую частоту на 1 ГГц при воздушном охлаждении.
Но чтобы Pentium 4 действительно заблистал, потребовалось поднять тактовую частоту до рекордных цифр. Intel предполагала, что этого удастся добиться с ядром Prescott - первым чипом, изготовленным по 90 нм технологии. Но Prescott дал лишь незначительное повышение производительности, в противовес громким рекламным обещаниям, а в игровых тестах значительно уступал процессорам AMD.
Pentium 4 стал первым процессором который во всех модификациях уже был в рамках понятия Socket. Socket 478 – надолго вошёл в обиход, система картриджей была забыта.
Знаете ли вы, что
разогнанный «Northwood» Pentium 4 был «существом» мало управляемым, так как даже незначительное превышение рабочего напряжения до 1.7 В могло привести к быстрому выходу процессора из строя. Этот феномен стал широко известен под названием Sudden Northwood Death Syndrome (синдром внезапной смерти «Northwood»).
Эра AMD
В это время AMD, с линейкой Athlon XP и новой системой описания тактовой частоты (1800+) вышла на рынок. Часть семейства Athlon, после ревизии XP и добавления инструкций SSE, стала еще одним агрессивным шагом в маркетинге AMD. XP поддерживал eXtreme Performance и прекрасно ладил с Windows XP. Кроме того, AMD вернулась к использованию системы Performance Rating (PR) для маркирования процессоров. Официально, PR от AMD должно было характеризовать производительность процессора XP по отношению к ядру Thunderbird, так что теоретически AMD Athlon XP 1800+ должен был иметь такую же производительность, как и Thunderbird на частоте 1.8 ГГц. Однако, на практике эта аббревиатура ошибочно использовалась гораздо шире, например, в качестве указателя на соответствующий интеловский процессор - во многом из-за совпадения аббревиатур «Pentium Rating» и «Performance Rating».
Самый популярный Socket A Athlon был создан на основе ядра Barton, появившегося в 2003 году и обещавшего огромные возможности разгона. В частности, интерес вызвала первая версия процессора - Barton 2500+, которая поставлялась с разблокированным множителем. При увеличении значения множителя большинство процессоров Barton 2500+ могли легко достигать производительности флагманской модели AMD 3200+.
Конечно же, инженеры AMD не могли позволить себе такую роскошь, как убрать защиту от разгона. Новый Athlon XP/MP на ядре Palomino – был прекрасным примером высококачественной работы, на какую только способен производитель чипов. До этого была возможность соединять дорожки для «превращения» процессора в более мощьную модель. Такой способ был весьма действенен на прошлых Athlon с ядром Thunderbird. Таким образом, рассеялись мечты крутых «разгонщиков», которые еще до покупки процессора строили планы насчет разгона. Но разгонный потанциал был феноминален и без этого!
На оверклокерской сцене
Athlon XP самой высокой была частота 2641,78 Мгц, от русского оверклокера michaelnm. Это было заметно выше предыдущего поколения Athlon.
Но по разгону Intel Pentium 4 мог разгоняться аж до 4455 Мгц!
Очередной скачок произошёл опять в рядах AMD. Вершиной успеха AMD стал 64-разрядный процессор Athlon 64, предназначенный для основной массы пользователей. В то время как инженеры Intel пытались создать процессор Р4 на базе NetBurst, AMD занялась производством чипов с более эффективной архитектурой и интегрированным контроллером памяти.
Хотя А64 предложил собственную 64-разрядную основу, он был также полностью совместим с 32-битной кодировкой без какой-либо заметной потери в производительности. Это было очень важно для пользователей Windows, которые все еще жили в 32-разрядном мире.
Intel всё не унималась. Невезучая архитектура NetBurst окончательно сдала свои позиции в последнем бренде Intel Pentium D. Процессоры Pentium D, содержащие два одноядерных процессора, трансформировались впоследствии в многоядерные модули. Не столь элегантный, как двуядерная разработка AMD, Pentium D предлагал приличную многозадачную производительность, хорошие возможности для разгона по сравнительно невысокой цене. Pentium D обеспечил приверженцам Intel уверенную альтернативу AMD.
Продолжая доминировать на рынке настольных ПК, серия процессоров Athlon 64 X2 от AMD содержала два ядра в одном кристалле, совместно использующих интегрированный контроллер памяти. Эта внутренняя структура обмена данными обеспечивала огромное преимущество в производительности по сравнению с интеловской двуядерной конфигурацией, у которой ядра осуществляли коммуникацию через общую шину. В серии X2 были добавлены SSE3 команды.
Intel против AMD
Пробудившись от «спячки», Intel начинает штурмовать процессорный мир со своей новой архитектурой Core 2.Вместо концентрации на достижении максимальной тактовой частоты, Intel сфокусировался на более высокой производительности его процессорного конвейера. Это означало возврат к более низким тактовым частотам, но с другой стороны, повышало производительность процессоров. Но после того, как обнаружилась несостоятельность Prescott, средства массовой информации с осторожностью отнеслись к обещаниям Intel по поводу производительности Core 2. Но, к глубокому разочарованию AMD, Core 2 полностью соответствовал заявленным возможностям.
Первый Core 2 Duo буквально взорвал рынок. Несмотря на дебют с невысокими частотами 1.86 ГГц и 2.13 ГГц (Е6300 и Е6400 соответственно), производительность, а также агрессивная ценовая политика сделали Core 2 желанным и популярным.
Позднее Core 2 был переведен на 45 нм технологию изготовления. Так появилась версия Penryn, в которой 820 млн транзисторов было упаковано в четырехядерный процессор, работающий с частотой, достигающей 3.2 ГГц. Минус был в температурах работы процессора.
AMD передав пальму первенства в производительности интеловской архитектуре Core 2, тем не менее, надеялась осуществить рывок на рынке с будущим процессором Barcelona, который был впоследствии переименован в Phenom. Но ранние версии Phenom содержали баги и часто давали сбои в работе. А в затылок ему уже дышала интеловская архитектура Nehalem.
Нельзя сказать, чтобы Phenom был такой уж плохой архитектурой – у него, несомненно, имелись и собственные достоинства: несколько SIMD инструкций, включая MMX, Enhanced 3DNow!, SSE, SSE2, SSE3 и SSE4a, 4-ядерный процессор и неплохая производительность. Но все это несравнимо уступало уровню последних процессоров Intel, к тому же, AMD проиграл Intel в ценовой политике.
Процессор Core i7, вышедший в 2008 году еще больше укрепил беспокойство AMD, которая все еще надеялась побороться за создание архитектуры, способной конкурировать с Core 2. Тем временем Core i7 (ранее известный под именем Nehalem) остался вне конкуренции.
А Intel тем временем окончательно отошел от традиционной шины в пользу QuickPath Interconnect, которая являлась аналогом HyperTransport от AMD. Это двухточечное межкомпонентное соединение (point-to-point interconnect) позволяет намного быстрее осуществлять связь между процессором и различными подсистемами. Правда, из-за этого оверклокерам пришлось «повышать квалификацию», в том числе осваивать несколько новых терминов, чтобы научиться грамотно осуществлять разгон.
По началу это были сложные для разгона процессоры, а также Intel впервые начала блокировать разгон из «коробки». После этих процессоров начали появляться специальные модификации для оверклокеров – серии с пометками (K - для оверклокинга с разблокированным множителями), остальные же были уже урезаны.
Многие считают, что Phenom II - это то, чем должен был стать оригинальный Phenom. Вместе с утроенным объемом кэш-памяти третьего уровня (6 МБ вместо 2 МБ), поддержкой DDR3 и удалением «холодных багов», которые отравляли жизнь оверклокерам, Phenom II закрыл брешь в производительности с интеловской линейкой Core 2. Но у AMD по-прежнему оставалась проблема: Intel уже осуществил следующий шаг, а AMD пока нечего было предложить пользователям в качестве конкурента Core i7.
Будучи не в состоянии конкурировать с Intel в производительности, AMD пришлось снизить цены на свои процессоры значительно больше, чем того хотелось бы. Тогда как Athlon 64 X2 имели тенденцию к высоким ценам, Phenom II X4 940 имел розничную цену всего $215 – ощутимо ниже $1000, которую обычно просили за флагманские процессоры.
Intel: ЗА и ПРОТИВ
С момента появления Corei7 началась новая эпоха, количество оверклокеров и групп после пика первых процессоров на Bloomfield начал падать. А Intel активно стал продвигать идею встроенного видеоядра в процессор. Блокированная частота на всех версиях кроме K серий не прибавляла популярности к оверклокингу процессоров, в итоге главные частотные рекорды тех лет завоевал AMD PHENOM II X2.Но энтузиасты всё равно остались, всё также используется азот, но с появление i7 это совсем другая эпоха, заслуживающая отдельной статьи.
Вместо послесловия
Огромное спасибо журналу «Железо», которого ныне не существует, на его статьях и информации росло моё видение мира Hardware. Overclocking, моддерская сцена – вообще остаются одним из самых незабываемых вещей.Моддерская сцена к сожалению не так известна, даже в ИТ кругах, хотя Российских моддеров делающих разные переделки от киберпанка и стим-панка до разных фанфиков огромное колличество.
Продолжение следует, если вам, конечно, интересно.
UPD:
Исправлены ошибки.
Только зарегистрированные пользователи могут участвовать в опросе. Войдите , пожалуйста.
В этой статье будут детально рассмотрены последние поколения процессоров Intelна основе архитектуры «Кор». Эта компания занимает ведущее положение на рынке компьютерных систем, и большинство ПК на текущий момент собираются именно на ее полупроводниковых чипах.
Стратегия развития компании «Интел»
Все предыдущие поколения процессоров Intel были подчинены двухлетнему циклу. Подобная стратегия выпуска обновлений от данной компании получила название «Тик-Так». Первый этап, называемый «Тик», заключался в переводе ЦПУ на новый технологический процесс. Например, в плане архитектуры поколения «Санди Бридж» (2-е поколение) и «Иви Бридж» (3-е поколение) были практически идентичными. Но технология производства первых базировалась на нормах 32 нм, а вторых — 22 нм. То же самое можно сказать и про «ХасВелл» (4-е поколение, 22 нм) и «БроадВелл» (5-е поколение, 14 нм). В свою очередь, этап «Так» означает кардинальное изменение архитектуры полупроводниковых кристаллов и существенный прирост производительности. В качестве примера можно привести такие переходы:
1-е поколение Westmere и 2-е поколение «Санди Бридж». Технологический процесс в этом случае был идентичным — 32 нм, а вот изменения в плане архитектуры чипа существенные — северный мост материнской платы и встроенный графический ускоритель перенесены на ЦПУ.
3-е поколение «Иви Бридж» и 4-е поколение «ХасВелл». Оптимизировано энергопотребление компьютерной системы, повышены тактовые частоты чипов.
5-е поколение «БроадВелл» и 6-е поколение «СкайЛайк». Снова повышены частота, еще более улучшено энергопотребление и добавлены несколько новых инструкций, которые улучшают быстродействие.
Сегментация процессорных решений на базе архитектуры «Кор»
Центральные процессорные устройства компании «Интел» имеют следующее позиционирование:
Наиболее доступные решения — это чипы «Целерон». Они подходят для сборки офисных компьютеров, которые предназначены для решения наиболее простых задач.
На ступеньку выше расположились ЦПУ серии «Пентиум». В архитектурном плане они практически полностью идентичны младшим моделям «Целерон». Но вот увеличенный кэш 3-го уровня и более высокие частоты дают им определенное преимущество в плане производительности. Ниша этого ЦПУ — игровые ПК начального уровня.
Средний сегмент ЦПУ от «Интел» занимают решения на основе «Кор Ай3». Предыдущие два вида процессоров, как правило, имеют всего 2 вычислительных блока. То же самое можно сказать и про «Кор Ай3». Но вот у первых двух семейств чипов отсутствует поддержка технологии «ГиперТрейдинг», а у «Кор Ай3» - она есть. В результате на уровне софта 2 физических модуля преобразуются в 4 потока обработки программы. Это обеспечивает существенный прирост быстродействия. На базе таких продуктов уже можно собрать игровой ПК среднего уровня, или даже сервер начального уровня.
Нишу решений выше среднего уровня, но ниже премиум-сегмента заполняют чипы занимают решения на базе «Кор Ай5». Этот полупроводниковый кристалл может похвастаться наличием сразу 4 физических ядер. Именно этот архитектурный нюанс и обеспечивает преимущество в плане производительности над «Кор Ай3». Более свежие поколения процессоров Intel i5 имеют более высокие тактовые частоты и это позволяет постоянно получать прирост производительности.
Нишу премиум-сегмента занимают продукты на основе «Кор Ай7». Количество вычислительных блоков у них точно такое же, как и у «Кор Ай5». Но вот у них, точно также, как и у «Кор Ай3», есть поддержка технологии с кодовым названием «Гипер Трейдинг». Поэтому на программном уровне 4 ядра преобразуются в 8 обрабатываемых потоков. Именно этот нюанс и обеспечивает феноменальный уровень производительности, которым может похвастаться любой Цена у этих чипов соответствующая.
Процессорные разъемы
Поколения устанавливаются в разные типы сокетов. Поэтому установить первые чипы на этой архитектуре в материнскую плату для ЦПУ 6-го поколения не получится. Или, наоборот, чип с кодовым названием «СкайЛайк» физически не получится поставить в системную плату для 1-го или 2-го поколения процессоров. Первый процессорный разъем назывался «Сокет Н», или LGA 1156 (1156 - это количество контактов). Выпущен он был в 2009 году для первых ЦПУ, изготовленных по нормам допуска 45 нм (2008 год) и 32 нм (2009 год), на базе данной архитектуры. На сегодняшний день он устарел как морально, так и физически. В 2010 году на смену приходит LGA 1155, или «Сокет Н1». Материнские платы данной серии поддерживают чипы «Кор» 2-го и 3-го поколений. Кодовые названия у них, соответственно, «Санди Бридж» и «Иви Бридж». 2013 год ознаменовался выходом уже третьего сокета для чипов на основе архитектуры «Кор» - « LGA 1150», или «Сокет Н2». В этот процессорный разъем можно было установить ЦПУ уже 4-го и 5-го поколений. Ну а в сентябре 2015 года на смену LGA 1150 пришел последний актуальный сокет - LGA 1151.
Первое поколение чипов
Наиболее доступными процессорными продуктами этой платформы являлись «Целерон G1101»(2,27 ГГц), «Пентиум G6950» (2,8 ГГц) и «Пентиум G6990»(2,9 ГГц). Все они имели всего 2 ядра. Нишу решений среднего уровня занимали «Кор Ай3» с обозначением 5ХХ (2 ядра/4 логических потока обработки информации). На ступеньку выше находились «Кор Ай5» с маркировкой 6ХХ (у них параметры идентичные «Кор Ай3», но частоты выше) и 7ХХ с 4-мя реальными ядрами. Наиболее производительные компьютерные системы собирались на базе «Кор Ай7». Их модели имели обозначение 8ХХ. Наиболее скоростной чип в этом случае имел маркировку 875К. За счет разблокированного множителя можно было разогнать такой Цена же у него была соответствующая. Соответственно можно было получить внушительный прирост быстродействия. Кстати, наличие приставки «К» в обозначении модели ЦПУ означало то, что множитель разблокирован и эту модель можно разгонять. Ну а приставка «S» добавлялась в обозначении энергоэффективных чипов.
Плановое обновление архитектуры и «Санди Бридж»
На смену первому поколению чипов на основе архитектуры «Кор» в 2010 году пришли решения под кодовым названием «Санди Бридж». Ключевыми «фишками» их были перенос северного моста и встроенного графического ускорителя на кремниевый кристалл кремниевого процессора. Нишу наиболее бюджетных решений занимали «Целероны» серий G4XX и G5XX. В первом случае был урезан кэш 3-го уровня и присутствовало всего одно ядро. Вторая серия, в свою очередь, могла похвастаться наличием сразу двух вычислительных блоков. Еще на ступеньку выше расположились «Пентиумы» моделей G6XX и G8XX. В этом случае разница в производительности обеспечивалась более высокими частотами. Именно G8XX из-за этой важной характеристики выглядели предпочтительнее в глазах конечного пользователя. Линейка «Кор Ай3» была представлена моделями 21ХХ (именно цифра «2» и указывает на то, что чип относится ко второму поколению архитектуры «Кор»). У некоторых из них в конце добавлялся индекс «Т» - более энергоэффективные решения с уменьшенной производительностью.
В свою очередь решения «Кор Ай5» имели обозначения 23ХХ, 24ХХ и 25ХХ. Чем выше маркировка модели, тем более высокий уровень производительности ЦПУ. Индекс «Т» в конце - это наиболее энергоэффективное решение. Если добавлена в конце наименования буква «S» - промежуточный вариант по энергопотреблению между «Т» - версией чипа и штатным кристаллом. Индекс «Р» - в чипе отключен графический ускоритель. Ну и чипы с буквой «К» имели разблокированный множитель. Подобная маркировка актуальна также и для 3-го поколения этой архитектуры.
Появления нового более прогрессивного технологического процесса
В 2013 году свет увидело уже 3-е поколение ЦПУ на основе данной архитектуры. Ключевое его нововведение — это обновленный техпроцесс. В остальном же не было введено в них каких-либо существенных нововведений. Физически они были совместимы со предыдущим поколением ЦПУ и их можно было ставить в те же самые материнские платы. Структура обозначений у них осталась идентичной. «Целероны» имели обозначение G12XX, а «Пентиумы» - G22XX. Только в начале вместо «2» была уже «3», которая и указывала на принадлежность к 3-му поколению. Линейка «Кор Ай3» имела индексы 32ХХ. Более продвинутые «Кор Ай5» обозначались 33ХХ, 34ХХ и 35ХХ. Ну флагманские решения «Кор Ай7» имели маркировку 37ХХ.
Четвертая ревизия архитектуры «Кор»
Следующим этапом стало 4 поколение процессоров Intel на основе архитектуры «Кор». Маркировка в этом случае была такая:
ЦПУ экономкласса «Целероны» обозначались G18XX.
«Пентиумы» же имели индексы G32XX и G34XX.
За «Кор Ай3» были закреплены такие обозначения - 41ХХ и 43ХХ.
«Кор Ай5» можно было узнать по аббревиатуре 44ХХ, 45ХХ и 46ХХ.
Ну и для обозначения «Кор Ай7» были выделены 47ХХ.
Пятое поколения чипов
на базе данной архитектуры в основном было ориентировано на использование в мобильных устройствах. Для десктопных же ПК были выпущены лишь чипы линеек «Ай 5» и «Ай 7». Причем лишь весьма ограниченное количество моделей. Первые из них обозначались 56ХХ, а вторые — 57ХХ.Наиболее свежие и перспективные решения
6 поколение процессоров Intel дебютировало в начале осени 2015 года. Это наиболее актуальная процессорная архитектура на текущий момент. Чипы начального уровня обозначаются в этом случае G39XX («Целерон»), G44XX и G45XX (так маркируются «Пентиумы»). Процессоры «Кор Ай3» имеют обозначение 61ХХ и 63ХХ. В свою очередь, «Кор Ай5» - это 64ХХ, 65ХХ и 66ХХ. Ну на обозначение флагманских решений выделено лишь маркировка 67ХХ. Новое поколение процессоров Intelпребываетлишь только в начале своего жизненного цикла и такие чипы будут актуальными еще достаточно длительное время.
Особенности разгона
Практически все чипы на основе данной архитектуры имеют заблокированный множитель. Поэтому разгон в этом случае возможен лишь за счет увеличения частоты В последнем, 6-м поколении, даже эту возможность увеличения быстродействия должны будут отключить в БИОСе производители материнских плат. Исключением в этом плане являются процессоры серий «Кор Ай5» и «Кор Ай7» с индексом «К». У них множитель разблокирован и это позволяет существенно увеличивать производительность компьютерных систем на баз таких полупроводниковых продуктов.
Мнение владельцев
Все перечисленные в этом материале поколения процессоров Intel имеют высокую степень энергоэффективность и феноменальный уровень быстродействия. Единственный их недостаток — это высокая стоимость. Но причина здесь кроется в том, что прямой конкурент «Интела» в лице компании «АМД», не может противопоставить ей более или менее стоящие решения. Поэтому «Интел» уже исходя из своих собственных соображений и устанавливает ценник на свою продукцию.
Итоги
В этой статье были детально рассмотрены поколения процессоров Intel лишь для настольных ПК. Даже этого перечня достаточно для того, чтобы потеряться в обозначениях и наименованиях. Кроме этого, есть также варианты для компьютерных энтузиастов (платформа 2011) и различные мобильные сокеты. Все это сделано лишь для того, чтобы конечный пользователь мог выбрать наиболее оптимальный для решения своих задач. Ну а наиболее актуальным сейчас из рассмотренных вариантов являются чипы 6-го поколения. Именно на них и нужно обращать внимание при покупке или сборке нового ПК.
В 1995 году Intel выпустила на рынок микропроцессор Pentium Pro. Несмотря на название, он имел мало общего с обычным Pentium. Одним из главных нововведений в Pentium Pro стало то, что в нём инструкции x86 не исполнялись напрямую, а декодировались в последовательности простых внутренних микроопераций. Иными словами, Pentium Pro «внутри» был больше похож на современные ему RISC-процессоры, чем на предыдущие чипы семейства x86.
Подобная архитектура позволила Intel реализовать множество мер, которые привели к росту производительности. В частности, Pentium Pro стал первым x86-процессором, который получил внеочередное исполнение. При внеочередном исполнении микрооперации сначала поступают в буфер операций, где сортируются и отправляются в вычислительные блоки не в порядке поступления, а в порядке готовности к исполнению. Подобный подход позволил практически исключить простой вычислительных блоков процессора. Разрядность шины адреса была увеличена до 36 бит, что в сочетании с технологией PAE позволило увеличить максимальный объём оперативной памяти до 64 ГБ. (Впрочем, эта функциональность была реализована только в серверных наборах системной логики, к тому же максимальный объём памяти, доступной одному процессу, по-прежнему был равен 4 ГБ.) Также Pentium Pro получил встроенную кеш-память второго уровня объёмом от 256 кБ до 1 МБ, которая работала на полной тактовой частоте процессора. В результате, на момент выхода на рынок Pentium Pro стал самым быстрым в мире 32-битным микропроцессором, опередив разработанные альянсом AIM (Apple-IBM-Motorola) чипы PowerPC.
Изначально планировалось, что Pentium Pro полностью заменит Pentium, но этого не произошло как раз из-за уже упомянутой кеш-памяти. Оказалось, что выход годных микросхем быстрой памяти SRAM, способной работать на полной частоте процессора, невысок, поэтому Pentium Pro имел очень высокую себестоимость. В результате, наследником Pentium стал вышедший в 1997 году Pentium II, получивший набор инструкций MMX и кеш-память, работающую на половинной частоте процессора. Кроме того, в Pentium II была улучшена производительность при работе с 16-битным кодом (на тот момент это было важно, поскольку Windows 95 и Windows 98, по-прежнему, содержали большое количество 16-битного кода).
Pentium III Tualatin: самый быстрый Pentium III
В 1999 году на смену Pentium II пришёл Pentium III, который был практически идентичен ему архитектурно, но получил новый набор дополнительных инструкций, известный как SSE. Pentium III пережил несколько итераций, поздние чипы этого семейства имели тактовую частоту выше 1 ГГц и 512 кБ кеш-памяти, работавшей на полной частоте процессора.
«Сетевой взрыв»
Несмотря на успешность микроархитектуры P6 (лежавшей в основе Pentium Pro, Pentium II и Pentium III), Pentium 4 был построен по совсем другому принципу. Вместо сложного ядра с высоким IPC (Instructions Per Clock - количеством исполняемых инструкций на такт) и относительно невысокой тактовой частотой было решено перейти к более простому ядру с длинным конвеером и более низким IPC, но более высокой тактовой частотой. Если поздние процессоры Pentium III имели конвеер длиной 10 ступеней, то в Pentium 4 длина конвеера составляла от 20 до 31 ступени (в зависимости от версии чипа). Чтобы компенсировать низкую производительность процессорного ядра, целочисленные вычислительные блоки (ALU) внутри процессора работали на удвоенной тактовой частоте. Например, в процессоре Pentium 4 с частотой 3 ГГц блоки ALU работали на частоте 6 ГГц. Изначально планировалось, что процессоры с микроархитектурой NetBurst достигнут тактовой частоты 4 ГГц, но на деле частота 3.8 ГГц оказалась предельной.
Микроархитектуру NetBurst можно считать относительно неудачной, но на счету процессоров на её базе сразу несколько достижений: Pentium 4 стал первым x86-процессором, достигшим тактовой частоты 3 ГГц, и первым 64-битным x86-процессором Intel. Кроме того, на базе Pentium 4 был создан процессор Pentium D, который стал первым двухъядерным процессором Intel.
Pentium M и его потомки
Практически сразу после появления мобильных Pentium 4 стало понятно, что архитектура NetBurst, в силу высокого тепловыделения и энергопотребления, не подходит для ноутбуков. Поэтому в 2003 году появился процессор Pentium M, который, по сути, был усовершенствованной и осовремененной версией ядра P6. Этот процессор стал основой крайне успешной мобильной платформы Intel Centrino, которая включала в себя процессор, чипсет и беспроводный адаптер Intel. Именно платформа Centrino сделала возможным создание первых тонких и лёгких ноутбуков. На это же время пришлись усилия Intel по продвижению беспроводных сетей, в частности, в Украине под эгидой компании в середине 2000-х годов были реализованы проекты по построению сетей Wi-Fi в Киевском национальном университете им. Т. Г. Шевченко и международном аэропорту «Киев-Борисполь».
Samsung X10: один из первых тонких и легких ноутбуков на базе Centrino
В 2004-2005 годах стало понятно, что процессоры Pentium M обеспечивают более высокую производительность, чем настольные процессоры на базе микроархитектуры NetBurst. Именно поэтому использованные в них архитектурные решения легли в основу микроархитектуры Core, которая использовалась как в настольных, так и в мобильных процессорах. В 2006 году был выпущен первый настольный 4-ядерный процессор Intel - им стал Core 2 Extreme QX6700 с тактовой частотой 2.67 ГГц и 8 МБ кеш-памяти второго уровня.
От Core"ки до Core"ки
В 2008 году Intel представила бренд Core i7, под которым продавались топовые процессоры на базе новой микроархитектуры Nehalem. Эти процессоры получили новую системную шину, интегрированную графику, а также встроенные контроллеры памяти и шины PCIe. В 2009-2010 годах были также представлены бренды Core i5 и Core i3, а процессоры Core 2 и их производные вытеснены из всех ценовых сегментов.
В 2011 году на рынок вышли процессоры на базе архитектуры Sandy Bridge, в 2012 году была представлена усовершенствованная версия Sandy Bridge под названием Ivy Bridge, которая стала первым процессором Intel, использующим техпроцесс 22 нм и 3D-процессоры. В 2013 году были представлены процессоры Haswell, а в 2014 и 2015 годах - Broadwell. Процессоры Broadwell производятся по техпроцессу 14 нм. К ним относится, в том числе, процессор Core M, который имеет расчётное тепловыделение всего 4.5 Вт, что позволяет использовать его в устройствах с пассивным охлаждением.
Можно отметить, что темпы роста чистой производительности процессоров в последнее время несколько снизились: в принципе, даже процессоров Core 2 (не говоря уже о Core i7/i5 первого поколения) достаточно практически для любых задач. Это связано с тем, что производители уделяют больше внимания повышению энергоэффективности процессоров и такому параметру, как «производительность на ватт». В результате, современные ноутбуки, построенные на энергоэффективных процессорах Intel, работают от аккумулятора по 9-12 часов и при этом обеспечивают производительность, достаточную практически для любых задач. Ещё 3-4 года назад такое было невозможно.
Atom: нетбуки, планшеты, смартфоны...
Параллельно с высокопроизводительными процессорами Core компания Intel развивает и линейку энергоэффективных процессоров Atom. Они впервые появились в 2008 году в качестве процессоров для нетбуков (то есть, низкопроизводительных и дешёвых ноутбуков), но с тех пор нашли применение в качестве чипов для смартфонов и планшетов на базе операционных систем Android и Windows. По сути Atom, на сегодняшний день, является единственным конкурентом различных чипов на базе архитектуры ARM. В 2014 году было выпущено 46 миллионов планшетов на базе процессоров Atom.
Quark: меньше, чем Atom
Intel Galileo: плата для разработки с процессором Quark
Новейшим семейством процессоров Intel является линейка Quark. Это совсем простые процессоры, архитектурно близкие к оригинальному Pentium. Каждый процессор также включает все контроллеры, необходимые для построения законченного устройства. Эти процессоры предназначены, в первую очередь, для создания встроенных решений, объединённых в «интернет вещей». Для энтузиастов и разработчиков Intel выпускает платы Intel Galileo с процессорами Quark, эти платы совместимы с Arduino и могут использоваться для создания собственных проектов и выполнения различных задач по автоматизации.
Сегодня мы настолько привыкли к современным реалиям, что воспринимаем их как данность. Смартфон в нашем кармане или ноутбук в сумке кажется нам не чудом технологий, а чем-то обыденным. Но всё начиналось с крошечного чипа, содержащего 2300 транзисторов и работавшего на тактовой частоте 740 кГц. Иногда стоит оглянуться назад, чтобы оценить масштабы проделанного пути.
