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.
В наши дни невозможно представить хороший компьютер без мощного многоядерного процессора. Все операции, вычисления проходят через него. Процессор одновременно является мозгом и сердцем ПК. Эволюция процессоров в компьютерных технологиях протекает очень стремительно. Для любителя новых изобретений и заядлого игромана в этом заключается большой минус. Никто не сможет иметь компьютер, оснащенный по последнему слову техники каждые 6 месяцев, если вы, конечно же, не миллионер.
Теперь вернемся к основной теме статьи - процессорам, точнее к их эволюции.
Раньше процессор называли камнем и неспроста, ведь по размерам и по своей форме он действительно напоминал небольшой камень.
Первые процессоры появились в 50-60 годах. Тогда в ходу были ЕВМ
, а сам процессор мог иметь размеры комнаты и при этом очень сильно нагревался. Возможности такой машины были минимальные, но во многих сферам техники была необходимость в сложных вычислительных операция и было создано множество таких машин.
Следующим шагом стало создание System/360 . Размеры сильно уменьшились, но эффективность работы практически не выросла. Всё последующее десятилетие ушло на то, чтобы уменьшить размеры компьютеров и создать им более-менее приятный для глаза вид.
Следующим шагом стала 32-х разрядная архитектура и новые мощности в сфере вычислений открыли людям новые горизонты. Intel 386 одна из самых популярных моделей 80-х. Такой процессор содержал около 800 тыс. транзисторов.
Через пару лет Intel выпустила в мир процессоры Р5 и на протяжении последующих 5-ти лет весь мир охватила компьютерная лихорадка. Каждый уважающий себя отец, считал необходимостью купить ребенку комп и не важно, что он большую часть времени использовался не для работы, а для игр.
Следующим звеном стала борьба двух фирм - Intel и AMD, которая длится по сей день. Именно активная конкуренция управляет эволюцией процессоров, микросхем, чипов и других радиоэлектронных элементов, заставляет технику перейти на совершенно новый уровень. Благодаря ей управляющие элементы с метровых размеров перешли на нанометровые.
Наверняка все помнят Pentium
, сначала вторые, потом 3-и и 4-е. Одно ядро, работающее на частотах 1-2 Ггц
уже много о чем говорило. Но с выходом таких игр как Far Cry этого уже было недостаточно.
В 2006 г. внутри компов появились 2-х ядерные «двигатели», а цены на них снова взлетели до небес. Но так было недолго и вскоре мир увидел множество семейств многоядерных процессоров. Тогда в ходу был 775 сокет .
На данный момент новейшей линейкой процов является Intel Core i7 . Intel Core i7 - это гарантированный запуск игр на максимальных настройках.
С момента выхода первого ПК в 1981 году процессорные технологии развивались в четырех основных направлениях:
- увеличение количества транзисторов и плотности их размещения;
- увеличение тактовой частоты;
- увеличение размера внутренних регисторов (разрядности);
- увеличение количества ядер в одной микросхеме.
Компания Intel представила процессор 286 в 1982 году. Насчитывая 134 тыс. транзисторов он обеспечивал более чем в три раза более высокую производительность, нежели другие 16-разрядные процессоры того времени. Обладая встроенными средствами управления памятью, процессор 286 обеспечивал совместимость с предшественниками. Этот революционный процессор впервые использовался в производительной системе IBM PC-AT, на базе которой были созданы все современные ПК.
В 1985 году был выпущен процессор Intel 386. Он был построен на 32-разрядной архитектуре и содержал 275 тыс. транзисторов, обладал производительностью свыше пяти миллионов инструкций в секунду (MIPS). Первой системой на базе нового процессора стал компьютер Compaq Deskpro 386.
Следующим в 1989 году был представлен процессор Intel486. Он содержал 1,2 млн. транзисторов и был первым процессором со встроенным математическим сопроцессором. Его производительность была практически в пятьдесят раз выше производительности первого процессора 4004, что позволило ему соперничать с некоторыми моделями мэйнфреймов.
Затем, в 1993 году, компания Intel представила первое семейство процессоров Р5 (586), получившее название Pentium, тем самым определив новые стандарты производительности, в несколько раз превышающие производительность процессора 486 предыдущего поколения.
Процессор Pentium содержал 3,1 млн. транзисторов и обладал производительностью 90 MIPS, что в 1500 раз превышало производительность процессора 4004.
Примечание
Переход Intel от использования чисел (386/486) к именам (Pentium/Pentium Pro) своих процессоров был обусловлен тем фактом, что числа не могли быть зарегистрированными торговыми марками, а значит, у компании не было возможности предотвратить выпуск конкурирующими компаниями процессоров-клонов.
Первый процессор семейства Р6 (686), получивший название Pentium Pro, был представлен в 1995 году. Это был первый процессор, насчитывающий 5,5 млн. транзисторов и оснащенный производительной кэш-памятью второго уровня.
Пересмотрев архитектуру Р6 (686/Pentium Pro), в мае 1997 года компания Intel выпустила процессор Pentium II, который содержал 7,5 млн. транзисторов, упакованных в картридже, а не в привычной микросхеме, что позволило разместить кэш-память L2 непосредственно на модуле. В апреле 1998 года семейство Pentium II было расширено; были представлены процессор Celeron для компьютеров начального уровня, а также процессор Pentium II Xeon, предназначенный для серверов и рабочих станций. Добавив к архитектуре Pentium II новый набор инструкций Streaming SIMD Extensions (SSE), в 1999 году компания Intel представила процессор Pentium III.
В то время как процессор Pentium начал занимать доминирующее положение, компания AMD приобрела компанию NexGen, которая работала над процессором Nx686. AMD объединила архитектуру этого процессора с интерфейсом Pentium, что привело к созданию процессора, получившего название AMD К6. Процессор К6 был аппаратно и программно совместим с Pentium, что означало возможность установки в то же гнездо Socket 7, а также запуск идентичного набора программ. Хотя компания Intel прекратила выпуск Pentium, предпочитая более дорогостоящие Pentium II и III, AMD продолжала разрабатывать более производительные версии К6, стимулируя развитие рынка ПК начального уровня.
В 1998 году компания Intel впервые интегрировала кэш-память L2 непосредственно в кристалл процессора (при этом память работала на частоте ядра), что позволило кардинально увеличить производительность. Впервые это было реализовано во втором поколении процессоров Celeron (базирующихся на ядре Pentium II), а также в процессоре Pentium IIPE, который применялся в портативных системах. Первый производительный процессор с интегрированной кэш-памятью L2, работающей на частоте ядра, предназначенный для производительных ПК, был представлен в конце 1999 года. Это был процессор Pentium III второго поколения на ядре Coppermine. После этого уже все основные производители процессоров интегрировали кэш-память L2 (и даже L3) в кристалл процессора; данный подход применяется и в настоящее время.
В 1999 году компания AMD представила процессор Athlon, что позволило ей конкурировать с Intel на рынке производительных ПК. Процессор Athlon стал очень популярным создалось впечатление, что Intel впервые столкнулась с реальной конкуренцией на рынке производительных систем. Конечно, сейчас успех Athlon кажется безоговорочным, однако на момент анонса все казалось не так очевидно. В отличие от процессоров предыдущего поколения К6, которые были программно и аппаратно совместимы с процессорами Intel, процессор Athlon был совместим только программно; для него требовалась материнская плата со специальным гнездом, предназначенным для установки именно Athlon.
Очень важной вехой для обеих компаний оказался 2000 год. Intel и AMD представили процессоры с частотой 1 ГГц, которая еще недавно казалась недостижимой. В 2001 году компания Intel представила процессор Pentium 4 с тактовой частотой 2 ГГц — первый процессор с такой частотой. 15 ноября 2001 года индустрия отметила 30-летие микропроцессора; за эти годы производительность возросла более чем в 18500 (с 0,108 МГц до 2 ГГц) AMD также представила процессор Athlon ХР на обновленном ядре Palomino и процессор Athlon MP, предназначенный для многопроцессорных серверных систем.
В 2002 году Intel выпустила Pentium 4 с частотой 3,06 ГГц — первый процессор, преодолевший рубеж в 3 ГГц и поддерживающий технологию Intel Hyper-Threading (НТ), которая превращала процессор в виртуальную двухпроцессорную конфигурацию. Запуская два потока приложения одновременно, процессоры с поддержкой технологии НТ выполняли задания на 25-40% быстрее процессоров, которые не поддерживали данную технологию. Это явилось стимулом для программистов, которые начали создавать приложения с поддержкой многопоточности, что окажется кстати при выходе настоящих многоядерных процессоров, которые будут выпущены через некоторое время.
В 2003 году AMD выпустила первый 64-разрядный процессор для ПК — Athlon 64 (кодовое название ClawHammer или К8), который поддерживал разработанные компанией AMD 64-разрядные расширения х86-64 для архитектуры IA-32, на которой базировались Athlon, Pentium 4 и другие более ранние модели процессоров. В том же году Intel выпустила процессор Pentium 4 Extreme Edition, первый процессор для потребительского рынка с интегрированной кэш-памятью L3. Добавление кэш-памяти объемом 2 Мбайт привело к значительному увеличению количества транзисторов и, разумеется, производительности. В 2004 году компания Intel последовала за AMD и добавила разработанные AMD расширения х86-64 к процессору Pentium 4.
В 2005 году компании Intel и AMD выпустили свои первые двухъядерные процессоры фактически два процессора были интегрированы в одной микросхеме. Хотя системные платы с поддержкой двух или более процессоров широко использовались в серверах на протяжении многих лет, многоядерные конфигурации впервые стали доступны и в домашних компьютерах.
Вместо того чтобы пытаться и дальше наращивать тактовую частоту, как это делалось прежде, объединение двух или более процессоров в одной микросхеме позволило решать больше задач за меньшее время; при этом были снижены энергопотребление и тепловыделение.
В 2006 году компания Intel представила новое семейство процессоров — Core 2, базирующееся на модифицированной архитектуре мобильных процессоров Pentium M/Core Duo.
Первыми были представлены двухъядерные процессоры Core 2, а в конце года - и четырехъядерные (представляющие собой объединение двух двухядерных кристаллов в одной упаковке).
В 2007 году компания AMD выпустила Phenom - первый четырехъядерный процессор, у которого все четыре ядра содержатся в одном кристалле. В 2008 году Intel выпустила семейство процессоров Core i Series (ядро Nehalem) - четырехъядерные процессоры с поддержкой технологии Hyper-Threading (что позволит операционной системе видеть целых восемь ядер) с интегрированным контроллером памяти и даже с опциональным видеоконтроллером.
Понять компанию Intel и трёх её основателей можно только тогда, когда вы поймёте Кремниевую долину и её истоки. А чтобы это сделать, вам нужно проникнуть в историю компании Shokley Transistor , Вероломной Восьмёрки и Fairchild Semiconductor . Без их понимания корпорация Intel останется для вас тем же, что и для большинства людей, - тайной.
Изобретение компьютеров не означало, что тут же началась революция. Первые компьютеры на основе больших, недешевых, быстро ломающихся электронных ламп, представляли собой дорогостоящие чудища, содержать которые могли только корпорации, университеты, где проводились научные исследования, и военные. Появление транзисторов, а затем и новых технологий, позволяющих на крошечном микрочипе вытравить миллионы транзисторов, означало, что вычислительную мощность многих тысяч устройств ЭНИАК можно сосредоточить в головной части ракеты, в компьютере, который можно держать на коленях, и в портативных устройствах.
В 1947 году инженеры Bell Laboratory Джон Бардин и Уолтер Браттейн изобрели транзистор, который был представлен широкой общественности в 1948 году. Несколько месяцев спустя Уильям Шокли, один из сотрудников компании Bell, разработал модель биполярного транзистора. Транзистор, который, по сути, представляет собой твердотельный электронный переключатель, заменил громоздкую вакуумную лампу. Переход от вакуумных ламп к транзисторам положил начало тенденции к миниатюризации, которая продолжается и сегодня. Транзистор стал одним из самых важных открытий XX века.
В 1956 году нобелевский лауреат по физике Уильям Шокли создал компанию Shockley Semiconductor Laboratory для работы над четырёхслойными диодами. Шокли не удалось привлечь своих бывших сотрудников из Bell Labs; вместо этого он нанял группу, по его мнению, лучших молодых специалистов по электронике, недавно окончивших американские университеты. В сентябре 1957 года, из-за конфликта с Шокли, который решил прекратить исследование кремниевых полупроводников, восемь ключевых сотрудников Shokley Transistor решили уйти со своих рабочих мест и начать заниматься своим делом. Восемь человек теперь навсегда известны как Вероломная Восьмёрка. Этот эпитет дал им Шокли, когда они ушли с работы. Восьмёрка включала в себя Роберта Нойса, Гордона Мура, Джея Ласта, Джина Хоурни, Виктора Гринича, Юджина Кляйнера, Шелдона Робертса и Джулиуса Бланка.
После ухода они решили создать собственную компанию, но инвестиции взять было неоткуда. В результате обзвона 30 фирм они наткнулись на Fairchild – владельца компании Fairchild Camera and Instrument. Тот с радостью вложил полтора миллиона долларов в новую компанию, что было почти в два раза больше, чем изначально считали необходимым восемь её основателей. Была заключена так называемая сделка с премией: если компания окажется успешной, он сможет её выкупить полностью за три миллиона. Fairchild Camera and Instrument воспользовалась этим правом уже в 1958 году. Назвали дочернюю компанию Fairchild Semiconductor.
В январе 1959 года один из восьми основателей компании Fairchild Роберт Нойс изобрёл кремниевую интегральную схему. При этом Джек Килби в Texas Instruments изобрёл германиевую интегральную схему на полгода раньше - летом 1958 года, однако модель Нойса оказалась более пригодной для массового производства, и именно она используется в современных чипах. В 1959 году Килби и Нойс независимо подали заявки на патенты на интегральную схему, и оба их успешно получили, причём Нойс получил свой патент первым.
В 1960-х годах Fairchild стала одним из ведущих производителей операционных усилителей и других аналоговых интегральных схем. Однако в то же время, новое управление Fairchild Camera and Instrument начало ограничивать свободу действий Fairchild Semiconductor, что привело к конфликтам. Члены «восьмёрки» и другие опытные сотрудники один за другим начали увольняться и основывать свои собственные компании в Кремниевой долине.
Первое название, выбранное Нойсом и Муром, было NM Electronics, N и M – первые буквы их фамилий. Но оно было не слишком впечатляющим. После большого числа не слишком удачных предложений, например Electronic Solid State Computer Technology Corporation, пришли к окончательному решению: компания будет называться Integrated Electronics Corporation. Само по себе оно тоже не было слишком впечатляющим, но имело одно достоинство. Сокращённо компанию можно было назвать Intel. Это звучало хорошо. Название было энергичным и красноречивым.
Учёные ставили перед собой вполне определённую цель: создать практичную и доступную полупроводниковую память. Ничего подобного ранее не создавалось, учитывая тот факт, что запоминающее устройство на кремниевых микросхемах стоило, по крайней мере, в сто раз дороже обычной для того времени памяти на магнитных сердечниках. Стоимость полупроводниковой памяти достигала одного доллара за бит, в то время как запоминающее устройство на магнитных сердечниках стоило всего лишь около цента за бит. Роберт Нойс говорил: «Нам необходимо было сделать лишь одно – уменьшить стоимость в сто раз и тем самым завоевать рынок. Именно этим мы в основном и занимались».
В 1970 году Intel выпустила микросхему памяти в 1 Кбит, намного превысив ёмкость существующих в то время микросхем (1 Кбит равен 1024 бит, один байт состоит из 8 бит, то есть микросхема могла хранить всего 128 байт информации, что по современным меркам ничтожно мало.) Созданная микросхема, известная как динамическое оперативное запоминающие устройство (DRAM) 1103, стала к концу следующего года наиболее продаваемым полупроводниковым устройством в мире. К этому времени Intel выросла из горстки энтузиастов в компанию, насчитывающую более ста сотрудников.
В это время японская компания Busicom обратилась к Intel с просьбой разработать набор микросхем для семейства высокоэффективных программируемых калькуляторов. Первоначальная конструкция калькулятора предусматривала минимум 12 микросхем различных типов. Инженер компании Intel Тед Хофф отклонил данную концепцию и вместо этого разработал однокристальное логическое устройство, получающее команды приложения из полупроводниковой памяти. Этот центральный процессор работал под управлением программы, которая позволяла адаптировать функции микросхемы для выполнения поступающих задач. Микросхема была универсальна по своей природе, то есть её применение не ограничивалось калькулятором. Логические же модули имели только одно назначение и строго определённый набор команд, которые и использовались для управления её функциями.
С этой микросхемой была связано одна проблема: все права на неё принадлежали исключительно Busicom. Тед Хофф и другие разработчики понимали, что данная конструкция имеет практически неограниченное применение. Они настояли на том, чтобы Intel выкупила права на созданную микросхему. Intel предложила Busicom вернуть заплаченные ею за лицензию 60 тысяч долларов в обмен на право распоряжаться разработанной микросхемой. В итоге Busicom, находясь в тяжелом финансовом положении, согласилась.
15 ноября 1971 года появился первый 4-разрядный микрокомпьютерный набор 4004 (термин микропроцессор появился значительно позже). Микросхема содержала в себе 2300 транзисторов, стоила 200 долларов и по своим параметрам была сопоставима с первой ЭВМ ЭНИАК, созданной в 1946 году, использовавшей 18 тысяч вакуумных электронных ламп и занимавшую 85 кубических метров.
Микропроцессор выполнял 60 тысяч операций в секунду, работал на частоте 108 кГц и производился с использованием 10-микронной технологии (10000 нанометров). Данные передавались блоками по 4 бит за такт, а максимальный адресуемый объём памяти составлял 640 байт. 4004-ый использовался для управления светофорами, при анализе крови и даже в исследовательской ракете Pioneer 10, запущенной NASA.
В апреле 1972 года Intel выпустила процессор 8008, который работал на частоте 200 кГц.
Следующая модель процессора, 8080, была анонсирована в апреле 1974 года.
Этот процессор содержал уже 6000 транзисторов и мог адресовать 64 Кб памяти. На нём был собран первый персональный компьютер (не PC) Altair 8800. В этом компьютере использовалась операционная система CP/M, а Microsoft разработала для него интерпретатор языка программирования BASIC. Это была первая массовая модель компьютера, для которого были написаны тысячи программ.
Со временем 8080 стал настолько известен, что его начали копировать.
В конце 1975 года несколько бывших инженеров Intel, занимавшихся разработкой процессора 8080, создали компанию Zilog. В июле 1976-го эта компания выпустила процессор Z-80, который представлял собой значительно улучшенную версию 8080.
Этот процессор был несовместим с 8080 по контактным выводам, но сочетал в себе множество различных функций, например интерфейс памяти и схему обновления ОЗУ, что давало возможность разрабатывать более дешёвые и простые компьютеры. В Z-80 был также включён расширенный набор команд процессора 8080, позволяющий использовать его программное обеспечение. В этот процессор вошли новые команды и внутренние регистры, поэтому ПО, разработанное для Z-80, могло использоваться практически со всеми версиями 8080.
Первоначально процессор Z-80 работал на частоте 2,5 МГц (более поздние версии работали уже на частоте 10 МГц), содержал 8500 транзисторов и мог адресовать 64 Кб памяти.
Компания Радио Шэк выбрала процессор Z-80 для своего персонального компьютера TRS-80 Model 1. Вскоре Z-80 стал стандартным процессором для систем, работающих с операционной системой CP/M и наиболее распространённым ПО того времени.
Компания Intel не остановилась на достигнутом, и в марте 1976 года выпустила процессор 8085, который содержал 6500 транзисторов, работал на частоте 5 МГц и производился по 3-микронной технологии (3000 нанометров).
Несмотря на то, что он был выпущен на несколько месяцев раньше Z-80, ему так и не удалось достичь популярности последнего. Он использовался в основном в качестве управляющей микросхемы различных компьютеризированных устройств.
В этом же году MOS Technologies выпустила процессор 6502, который был абсолютно не похож на процессоры Intel.
Он был разработан группой инженеров компании Motorola. Эта же группа работала над созданием процессора 6800, который в будущем трансформировался в семейство процессоров 68000. Цена первой версии процессора 8080 достигала трёхсот долларов, в то время как 8-разрядный 6502 стоил всего около двадцати пяти долларов. Такая цена была вполне приемлема для Стива Возняка, и он встроил процессор 6502 в новые модели Apple I и Apple II. Процессор 6502 использовался также в системах, созданных компанией Commodore и другими производителями.
Этот процессор и его преемники с успехом работали в игровых компьютерных системах, в число которых вошла приставка Nintendo Entertainment System. Motorola продолжила работу над созданием серии процессоров 68000, которые впоследствии были использованы в компьютерах Apple Macintosh. Второе поколение компьютеров Mac использовало процессор PowerPC, являющийся преемником 68000. Сегодня компьютеры Mac снова перешли на архитектуру PC и используют с ними одни процессоры, микросхемы системной логики и прочие компоненты.
В июне 1978 года Intel представила процессор 8086, который содержал набор команд под кодовым названием х86.
Этот же набор команд до сих пор поддерживается во всех современных микропроцессорах: AMD Ryzen Threadripper 1950X и Intel Core i9-7920X. Процессор 8086 был полностью 16-разрядным – внутренние регистры и шина данных. Он содержал 29000 транзисторов и работал на частоте 5 МГц. Благодаря 20-разрядной шине адреса он мог адресовать 1 Мб памяти. При создании 8086-го обратная совместимость с 8080-ым не предусматривалась. Но в то же время значительное сходство их команд и языка позволили использовать более ранние версии программного обеспечения. Это свойство впоследствии сыграло важную роль для быстрого перевода программ системы CP/M (8080) на рельсы PC.
Несмотря на высокую эффективность процессора 8086 его цена была всё же слишком высока по меркам того времени и, что гораздо важнее, для его работы требовалась дорогая микросхема поддержки 16-разрядной шины данных. Чтобы уменьшить себестоимость процессора, в 1979 году Intel выпустила процессор 8088 – упрощённую версию 8086.
8088-ой использовал те же внутреннее ядро и 16-разрядные регистры, что и 8086, мог адресовать 1 Мб памяти, но в отличие от предыдущей версии использовал внешнюю 8-разрядную шину данных. Это позволило обеспечить обратную совместимость с ранее разработанным 8-разрядным процессором 8085 и тем самым значительно снизить стоимость создаваемых системных плат и компьютеров. Именно поэтому IBM выбрала для своего первого ПК «урезанный» процессор 8088, а не 8086. Это решение имело далеко идущие последствия для всей компьютерной индустрии.
Процессор 8088 был полностью программно-совместимым с 8086, что позволяло использовать 16-разрядное программное обеспечение. В процессорах 8085 и 8080 использовался очень похожий набор команд, поэтому программы, написанные для процессоров предыдущих версий, можно было легко преобразовать для процессора 8088. Это, в свою очередь, позволяло разрабатывать разнообразные программы для IBM PC, что явилось залогом его будущего успеха. Не желая останавливаться на полпути, Intel была вынуждена обеспечить поддержку обратной совместимости 8086/8088 с большинством процессоров, выпущенных в то время.
Intel сразу приступила к разработке нового микропроцессора после выхода 8086/8088. Процессоры 8086 и 8088 требовали большого количества микросхем поддержки, и компания решает разработать микропроцессор, уже содержащий на кристалле все необходимые модули. Новый процессор включал в себя множество компонентов, ранее выпускавшихся в виде отдельных микросхем, это позволило бы резко сократить количество микросхем в компьютере, а, следовательно, и уменьшить его стоимость. Кроме того, была расширена система внутренних команд.
Во второй половине 1982 года Intel выпускает встраиваемый процессор 80186, который, помимо улучшенного ядра 8086, содержал также дополнительные модули, заменяющие некоторые микросхемы поддержки.
Так же в 1982-ом был выпущен 80188, представляющий собой вариант микропроцессора 80186 с 8-битной внешней шиной данных.
Выпущенный 1 февраля 1982 года 16-битный x86-совместимый микропроцессор 80286 представлял собой усовершенствованный вариант процессора 8086 и обладал в 3-6 раз большей производительностью.
Этот качественно новый микропроцессор был затем использован в эпохальном компьютере IBM PC-AT.
286-ой разрабатывался параллельно с процессорами 80186/80188, однако в нём отсутствовали некоторые модули, имевшиеся в процессоре Intel 80186. Процессор Intel 80286 выпускался в точно таком же корпусе, как и Intel 80186 - LCC, а также в корпусах типа PGA с шестьюдесятью восемью выводами.
В те годы ещё поддерживалась обратная совместимость процессоров, что ничуть не мешало вводить различные новшества и дополнительные возможности. Одним из основных изменений стал переход от 16-разрядной внутренней архитектуры процессора 286 и более ранних версий к 32-разрядной внутренней архитектуре 386-го и последующих процессоров, относящихся к категории IA-32. Эта архитектура была представлена в 1985 году, однако потребовалось ещё 10 лет, чтобы на рынке появились такие операционные системы, как Windows 95 (частично 32-разрядные) и Windows NT (требующие использования исключительно 32-разрядных драйверов). И только ещё через 10 лет появилась операционная система Windows XP, которая была 32-разрядной как на уровне драйверов, так и на уровне всех компонентов. Итак, на адаптацию 32-разрядных вычислений потребовалось 16 лет. Для компьютерной индустрии это довольно длительный срок.
80386-ой появился в 1985 году. Он содержал 275 тысяч транзисторов и выполнял более 5 миллионов операций в секунду.
Компьютер DESKPRO 386 компании Compaq был первым ПК, созданным на базе нового микропроцессора.
Следующим из семейства процессоров х86 стал 486-ой, появившийся в 1989 году.
Тем временем министерство обороны США не радовала перспектива остаться с одним-единственным поставщиком чипов. По мере того, как последних становилось всё меньше (вспомните, какой зоопарк наблюдался еще в начале девяностых), важность AMD, как альтернативного производителя, росла. По соглашению от 1982 года, у AMD были все лицензии на производство процессоров 8086, 80186 и 80286, однако, свежеразработанный процессор 80386 Intel передавать AMD отказалась категорически. И соглашение разорвала. Дальше последовал долгий и громкий судебный процесс – первый в истории компаний. Завершился он только в 1991 году победой AMD. За свою позицию Intel выплатила истцу миллиард долларов.
Но всё же отношения были подпорчены, и о былой доверительности речь не шла. Тем более, что в AMD пошли по пути reverse engineering. Компания продолжила выпускать отличающиеся аппаратно, но полностью совпадающие по микрокоду процессоры Am386, а затем и Am486. Тут уже в суд пошла Intel. Снова процесс затянулся надолго, и успех оказывался то на одной, то на другой стороне. Но 30 декабря 1994 года было принято судебное решение, согласно которому микрокод Intel всё же является собственностью Intel, и как-то нехорошо другим компаниям его использовать, если владельцу это не нравится. Поэтому с 1995-го всё изменилось всерьёз. На процессорах Intel Pentium и AMD K5 запускались любые приложения для платформы x86, но с точки зрения архитектуры они были принципиально разными. И, получается, что совсем уж настоящая конкуренция Intel и AMD началась лишь через четверть века после создания компаний.
Впрочем, для обеспечения совместимости перекрёстное опыление технологиями никуда не ушло. В современных процессорах Intel немало запатентованного AMD, и, наоборот, AMD аккуратно добавляет наборы инструкций, разработанные Intel.
В 1993 году Intel представила первый процессор Pentium, производительность которого выросла в пять раз по сравнению с производительностью семейства 486. Этот процессор содержал 3,1 миллиона транзисторов и выполнял до 90 миллионов операций в секунду, что примерно в полторы тысячи раз выше быстродействия 4004.
Когда появилось следующее поколение процессоров, те, кто рассчитывал на название Sexium были разочарованы.
Процессор семейства P6, называемый Pentium Pro, появился на свет в 1995 году.
Пересмотрев архитектуру P6, Intel в мае 1997 года представила процессор Pentium II.
Он содержал 7,5 миллионов транзисторов, упакованных, в отличие от традиционного процессора, в картридж, что позволило разместить кэш-память L2 непосредственно в модуле процессора. Это помогло существенно повысить его быстродействие. В апреле 1998 года семейство Pentium II пополнилось дешевым процессором Celeron, используемом в домашних ПК, и профессиональным процессором Pentium II Xeon, предназначенным для серверов и рабочих станций. Так же в 1998 году Intel впервые интегрировала кэш-память второго уровня (которая работала на полной частоте ядра процессора) непосредственно в кристалл, что позволило существенно повысить его быстродействие.
В то время как процессор Pentium стремительно завоёвывал доминирующее положение на рынке, AMD приобрела компанию NexGen, работавшую над процессором Nx686. В результате слияния компаний появился процессор AMD K6.
Этот процессор как в аппаратном, так и в программном отношении был совместим с процессором Pentium, то есть устанавливался в гнездо Socket 7 и выполнял те же программы. AMD продолжила разработку более быстрых версий процессора K6 и завоевала значительную часть рынка ПК среднего класса.
Первым процессором для настольных вычислительных машин старшей модели, содержащим встроенную кэш-память второго уровня и работающим с полной частотой ядра, стал процессор Pentium III, созданный на основе ядра Coppermine, представленный в конце 1999 года, который представлял собой, по сути, Pentium II, содержащий инструкции SSE.
В 1998 году компания AMD представила процессор Athlon, который позволил ей конкурировать с Intel на рынке высокоскоростных настольных ПК практически на равных.
Этот процессор оказался весьма удачным, и Intel получила его в лице достойного соперника в области высокопроизводительных систем. Сегодня успех процессора Athlon не вызывает сомнений, однако во время выхода его на рынок на этот счёт были опасения. Дело в том, что, в отличие от своего предшественника K6, который был совместим как на программном, так и на аппаратном уровне с процессором Intel, Athlon был совместим только на уровне программного обеспечения - он требовал специфичного набора микросхем системной логики и специального гнезда.
Новые процессоры AMD выпускались по 250-нм технологии с 22 миллионами транзисторов. У них присутствовал новый блок целочисленных вычислений (ALU). Системная шина EV6 обеспечивала передачу данных по обоим фронтам тактового сигнала, что давало возможность при физической частоте 100 мегагерц получить эффективную частоту 200 мегагерц. Объем кэш-памяти первого уровня составлял 128 Кб (64 Кб инструкций и 64 Кб данных). Кэш второго уровня достигал 512 Кб.
2000 год ознаменовался появлением на рынке новых разработок обеих компаний. 6 марта 2000 года AMD выпустила первый в мире процессор с тактовой частотой в 1 ГГц. Это был представитель набирающего популярность семейства Athlon на ядре Orion. Так же AMD впервые представила процессоры Athlon Thunderbird и Duron. Процессор Duron, по существу, был идентичен процессору Athlon и отличался от него только меньшим объёмом кэш-памяти второго уровня. Thunderbird, в свою очередь, использовал интегрированную кэш-память, что позволило повысить его быстродействие. Duron представлял собой более дешёвую версию процессора Athlon, которая была разработана в первую очередь для того, чтобы составить достойную конкуренцию недорогим процессорам Celeron. А Intel в конце года представила новый процессор Pentium 4.
В 2001 году Intel выпустила новую версию процессора Pentium 4 с рабочей частотой 2 ГГц, который стал первым процессором, достигшим подобной частоты. Кроме того, AMD представила процессор Athlon XP, созданный на основе ядра Palomino, а также Athlon MP, разработанный специально для многопроцессорных серверных систем. В течение 2001 года AMD и Intel продолжили работу над повышением быстродействия разрабатываемых микросхем и улучшением параметров существующих процессоров.
В 2002 году Intel представила процессор Pentium 4, впервые достигший рабочей частоты в 3,06 ГГц. Последующие за ним процессоры будут также поддерживать технологию Hyper-Threading. Одновременное выполнение двух потоков даёт для процессоров с технологией Hyper-Threading прирост производительности в 25-40% по сравнению с обычными процессорами Pentium 4. Это вдохновило программистов заняться разработкой многопотоковых программ, и подготовило почву для появления в скором будущем многоядерных процессоров.
В 2003 году AMD выпустила первый 64-разрядный процессор Athlon 64 (кодовое название ClawHammer, или K8).
В отличие от серверных 64-разрядных процессоров Itanium и Itanium 2, оптимизированных для новой 64-разрядной архитектуры программных систем и довольно медленно работающих с традиционными 32-разрядными программами, Athlon 64 воплощает в себе 64-разрядное расширение семейства x86. Через некоторое время Intel представила свой собственный набор 64-разрядных расширений, который назвала EM64T или IA-32e. Расширения Intel были практически идентичны расширениям AMD, что означало их совместимость на программном уровне. До сих пор некоторые операционные системы называют их AMD64, хотя в маркетинговых документах конкуренты предпочитают собственные бренды.
В этом же году Intel выпускает первый процессор, в котором была реализована кэш-память третьего уровня – Pentium 4 Extreme Edition. В него было встроено 2 Мб кэша, существенно увеличено количество транзисторов и как следствие – производительность. Так же появилась микросхема Pentium M для портативных компьютеров. Она задумывалась как составная часть новой архитектуры Centrino, которая должна была, во-первых, снизить энергопотребление, увеличив тем самым ресурс аккумулятора, во-вторых, обеспечить возможность производства более компактных и лёгких корпусов.
Для того, чтобы 64-разрядные вычисления стали реальностью, необходимы 64-разрядные операционные системы и драйверы. В апреле 2005 года компания Microsoft начала распространять пробную версию Windows XP Professional x64 Edition, поддерживающую дополнительные инструкции AMD64 и EM64T.
Не сбавляя обороты, AMD в 2004-м выпускает первые в мире двухъядерные x86-процессоры Athlon 64 X2.
На тот момент очень немногие приложения умели использовать два ядра одновременно, но в специализированном ПО прирост производительности был весьма внушительным.
В ноябре 2004 года компания Intel была вынуждена отменить выпуск модели Pentium 4 с тактовой частотой в 4 ГГц из-за проблем с теплоотводом.
25 мая 2005 года были впервые продемонстрированы процессоры Intel Pentium D. О них особо сказать нечего, разве что только о тепловыделении в 130 Вт.
В 2006-м году AMD представляет первый в мире 4-ядерный серверный процессор, где все 4 ядра выращены на одном кристалле, а не «склеены» из двух, как у коллег по бизнесу. Решены сложнейшие инженерные задачи – и на стадии разработки, и на производстве.
В этом же году Intel сменила название бренда Pentium на Core и выпустила двухъядерную микросхему Core 2 Duo.
В отличие от процессоров архитектуры NetBurst (Pentium 4 и Pentium D), в архитектуре Core 2 ставка делалась не на повышение тактовой частоты, а на улучшение других параметров процессоров, таких как кэш, эффективность и количество ядер. Рассеиваемая мощность этих процессоров была значительно ниже, чем у настольной линейки Pentium. С параметром TDP, равным 65 Вт, процессор Core 2 имел наименьшую рассеиваемую мощность из всех доступных тогда в продаже настольных микропроцессоров, в том числе на ядрах Prescott (Intel) с TDP равным 130 Вт, и на ядрах San Diego (AMD) с TDP равным 89 Вт.
Первым настольным четырехъядерным процессором стал Intel Core 2 Extreme QX6700 с тактовой частотой 2.67 ГГц и 8 Мб кэш-памяти второго уровня.
В 2007 году вышла 45-нанометровая микроархитектура Penryn с использованием металлических затворов Hi-k без содержания свинца. Технология использовалась в семействе процессоров Intel Core 2 Duo. В архитектуру добавилась поддержка инструкций SSE4, а максимальный объем кэш-памяти 2-го уровня у двухъядерных процессоров увеличился с 4 Мб до 6 Мб.
В 2008 году вышла архитектура следующего поколения - Nehalem. Процессоры обзавелись встроенным контроллером памяти, поддерживающим 2 или 3 канала DDR3 SDRAM или 4 канала FB-DIMM. На смену шине FSB, пришла новая шина QPI. Объем кэш-памяти 2-го уровня уменьшился до 256 Кб на каждое ядро.
Вскоре Intel перевела архитектуру Nehalem на новый 32-нм техпроцесс. Эта линейка процессоров получила название Westmere.
Первой моделью новой микроархитектуры стал Clarkdale, обладающий двумя ядрами и интегрированным графическим ядром, производимым по 45-нм техпроцессу.
Компания AMD старалась не отставать от Intel. В 2007 году она выпустила новое поколение архитектуры микропроцессоров x86 – Phenom (K10).
Четыре ядра процессора были объединены на одном кристалле. В дополнение к кэшу 1-го и 2-го уровней модели K10 наконец получили L3 объемом 2 Мб. Объем кэша данных и инструкций 1-го уровня составлял 64 Кб каждый, а кэш-памяти 2-го уровня - 512 Кб. Также появилась перспективная поддержка контроллера памяти DDR3. В K10 использовалось два 64-битных контроллера. Каждое процессорное ядро имело 128-битный модуль вычислений с плавающей запятой. Вдобавок ко всему, новые процессоры работали через интерфейс HyperTransport 3.0.
В 2009 году был завершён многолетний конфликт между корпорациями Intel и AMD, связанный с патентным правом и антимонопольным законодательством. Так, в течение почти десяти лет Intel использовала ряд нечестных решений и приёмов, которые мешали честному развитию конкуренции на рынке полупроводников. Intel оказывала давление на своих партнёров, вынуждая их отказываться от приобретения процессоров AMD. Применялся подкуп клиентов, предоставление больших скидок и заключение соглашений. В результате Intel выплатила AMD 1,25 миллиарда долларов и обязалась следовать определённому набору правил ведения бизнес-деятельности следующие 5 лет.
К 2011 году эпоха Athlon-ов и конкурентная борьба на процессорном рынке уже перешла в некоторое затишье, однако длилось оно совсем недолго - уже в январе Intel представила свою новую архитектуру Sandy Bridge, которая стала идейным развитием первого поколения Core – целой вехи, которая позволила синему гиганту взять лидерство на рынке. Поклонники AMD ждали ответа красных довольно долго – лишь в октябре на рынке появился долгожданный Bulldozer - возвращение на рынок бренда AMD FX, связанного с прорывными для компании процессорами начала века.
Новая архитектура AMD взяла на себя очень многое – противостояние с лучшими решениями Intel (ставших впоследствии легендарными) дорого обошлось чипмейкеру из Саннивейла. Уже традиционный для красных раздутый маркетинг, связанный с громкими заявлениями и невероятными обещаниями, перешел все границы – «Бульдозер» называли настоящей революцией, и предрекали архитектуре достойнейшую битву против новинок от конкурента. Что же заготовил FX для победы на рынке?
Ставку на многопоточность и бескомпромиссную многоядерность – в 2011 году AMD FX гордо называли «самым многоядерным десктопным процессором на рынке», и это не было преувеличением – в основе архитектуры лежало целых восемь ядер (пусть и логических), на каждое из которых приходился один поток. На момент анонса архитектуры новый FX на фоне четырех ядер конкурента был инновационным и смелым решением, заглядывающим далеко вперед. Но увы, AMD всегда делала ставку лишь на одно направление, и в случае с Bulldozer это было отнюдь не та сфера, на которую рассчитывал массовый потребитель.
Продуктивность новых чипов AMD была весьма высока, и в синтетике FX без труда показывал впечатляющие результаты – к сожалению, сказать того же об игровых нагрузках было нельзя: мода на 1-2 ядра и отсутствие поддержки нормального распараллеливания ядер привело к тому, что «Бульдозер» с большим скрипом справлялся с нагрузками там, где Sandy Bridge даже не чувствовал трудностей. Прибавить к этому целых две ахиллесовых пяты серии – зависимость от быстрой памяти и рудиментарного северного моста, а также наличие лишь одного FPU-блока на каждые два ядра – и результат выходит весьма плачевный. AMD FX назвали горячей и неповоротливой альтернативой быстрым и мощным синим процессорам, которая брала лишь относительной дешевизной и совместимостью со старыми материнскими платами. На первый взгляд это был полный провал, однако AMD никогда не брезговала работать над ошибками – и именно такой работой стала Vishera – своего рода перезагрузка архитектуры Bulldozer, вышедшая на рынок в конце 2012 года.
Обновленный Bulldozer получил название Piledriver, а сама архитектура прибавила в инструкциях, нарастила мускулов в однопоточных нагрузках, и оптимизировала работу большого числа ядер, из-за чего возросла и многопоточная производительность. Однако в те времена конкурентом для обновленной и посвежевшей серии красных выступала небезызвестная Ivy Bridge, только приумножившая число обожателей Intel. В AMD решили действовать по уже обкатанной стратегии привлечения бюджетных пользователей, общей экономии на комплектующих и возможности получить большее за меньшие деньги (не посягая на сегмент выше).
Но самое забавное в истории появления самой неудачной (по мнению большинства) архитектуры в арсенале AMD то, что продажи AMD FX трудно назвать не то что провальными, а даже посредственными – так, по данным магазина Newegg за 2016 год вторым по популярности процессором стал AMD FX-6300 (уступивший лишь i7 6700k), а небезызвестный лидер бюджетного красного сегмента FX-8350 вошел в пятерку самых продаваемых процессоров, немного отстав от i7 4790k. При этом даже относительно дешевые i5, которых приводили в пример маркетинговых успехов и «народного» статуса, значительно отстали от проверенных временем старичков на базе Piledriver.
Напоследок стоит отметить и довольно забавный факт, который несколько лет назад считался отговоркой поклонников AMD – речь идет о противостоянии FX-8350 и i5 2500k, которое зародилось еще во времена выхода Bulldozer. На протяжении долгого времени считалось, что красный процессор значительно отстает от облюбованного многими энтузиастами 2500k, однако в свежих тестах 2017 года в паре с мощнейшим GPU FX-8350 оказывается быстрее практически во всех игровых тестах. Уместно будет сказать «Ура, дождались!».
А Intel тем временем продолжает завоёвывать рынок.
В 2011 году анонсируется, а затем чуть позже выпускается партия новых процессоров на архитектуре Sandy Bridge, для нового, вышедшего в том же году сокета LGA 1155. Это второе поколение современных процессоров Intel, полное обновление линейки, которое проложило дорогу коммерческого успеха для компании, ведь аналогов по мощности на ядро и по разгону не было. Возможно, вы помните i5 2500К - легендарный процессор, он разгонялся до частоты почти в 5 ГГц, с соответственным башенным охлаждением, и способен даже сегодня, в 2017, обеспечить приемлемую производительность в системе с одной, а возможно и двумя видеокартами в современных играх. На ресурсе hwbot.org процессор преодолел частоту в 6014,1 мегагерц от русского оверклокера SAV. Это был 4 ядерный процессор с кэшем 3 уровня в 6 Мб, базовая частота составляла всего 3,3 ГГц, ничего особенного, но за счет припоя, процессоры этого поколения разгонялись очень сильно и не имели перегрева. Так же абсолютно успешным в этом поколении были i7 2600К и 2700K - 4 ядерные процессоры с гипертредингом, что давало им целых 8 потоков. Разгонялись, правда, они чуть слабее, но имели более высокую производительность, а соответственно и тепловыделение. Их брали под системы для быстрого и эффективного видеомонтажа, а также для проведения трансляций в интернете. Что интересно, 2600К как и i5 2500К тоже используют сегодня не только геймеры, но и стримеры. Можно сказать, что данное поколение стало народным достоянием, так как все хотели именно процессоры от Intel, что сказалось на их цене, не в лучшую для потребителя сторону.
В 2012 Intel выпускает 3 поколение процессоров, под названием Ivy Bridge, что выглядит странно, ведь прошел всего год, неужели они смогли изобрести что-то принципиально новое, что дало бы ощутимый прирост производительности? Как бы не так, новое поколение процессоров, базируется все на том же сокете – LGA 1155, а процессоры этого поколения, не сильно опережают предыдущие, связано это, конечно же, с тем, что конкуренции в топовом сегменте не было. Все та же AMD, не сказать, что бы плотно дышала в спину первых, потому, Intel могли позволить себе выпускать процессоры чуть мощнее своих же, ведь фактически стали монополистами на рынке. Но тут закрался ещё один подвох, теперь в виде термоинтерфейса под крышкой, Intel использовали не припой, а какую-то свою, как прозвали в народе – жвачку, сделано это было для экономии, что приносило ещё больше дохода. Эта тема просто взорвала сеть, больше нельзя было разгонять процессоры под завязку, ведь они получали температуру в среднем на 10 градусов больше предыдущих, потому частоты пришли ближе к границе в 4 – 4,2 ГГц. Особенные экстремалы даже вскрывали крышку процессора, с целью замены термопасты на более эффективную, сделать это без скола кристалла или повреждения контактов процессора удавалось не всем, однако метод оказался эффективным. Тем не менее, я могу выделить некоторые процессоры, которые пользовались успехом.
Возможно вы заметили, что я не упоминал i3, при рассказе о втором поколении, связано это с тем, что процессоры подобной мощности не особенно пользовались популярностью. Все всегда хотели i5, у кого были деньги брали конечно же i7.
В 3 поколении, о котором мы сейчас поговорим, ситуация кардинально не изменилась.
Успешными среди этого поколения, можно выделить i5 3340 и i5 3570К, по производительности они не отличались, тут все упиралось в частоту, кэш был всё те же - 6 Мб, 3340 не имел возможности разгона, потому 3570К был желаннее, но что один, что второй – обеспечивали хорошую производительность в играх. Из i7 на 1155 это был единственный 3770 с индексом К с кэшем 8 Мб и частотой 3.5-3.9 ГГц. В бусте разгоняли его обычно до 4,2 - 4,5 ГГц. Интересно, что в том же 2011, вышел новый сокет LGA 2011, для которого вышли два супер-процессора i7 4820K (4 ядра, 8 потоков, с L3 кэшем – 10 Мб) и i7 4930K (6 ядер, 12 потоков, L3 кэш был равен целых 12 Мб), что это были за монстры – сказать трудно, такой проц стоил 1000 баксов и был мечтой многих школьников в то время, хотя для игр, конечно, он был слишком мощным, больше подходил под профессиональные задачи.
В 2013 выходит Haswell, да-да, ещё один год, ещё одно поколение, по традиции чуть мощнее предыдущего, потому как AMD снова не смогла. Известно как самое горячее поколение. Однако i5 этого поколения были довольно таки успешными. Связано это с тем, на мой взгляд, что ребята с «Сендика», побежали менять свои, как они думали, устаревшие процы на новую «революцию» от Intel, с чего потом горели все «интернеты». Процессоры разгонялись даже хуже предыдущего поколения, из-за чего многие до сих пор недолюбливают это поколение. Производительность этого поколение была немного выше предыдущего (процентов на 15, что не много, но монополия делает свое дело), а ограничение по разгону - хорошая опция для Intel, чтобы давать меньше «халявной» производительности пользователю.
Все i5-ые по традиции были без гипертрединга. Работали на частоте от 3 до 3,9 ГГц в бусте, брать можно были любой с индексом «К», так как это гарантировало хорошую производительность, пусть и с не очень высоким разгоном. i7 тут был поначалу всего один, это 4770К - 4 ядра 8 потоков, 3,5 - 3,9 ГГц, рабочая лошадка, но греется без хорошего охлада очень сильно, не скажу что был популярен у скальперов, но люди, которые скальпировали крышку, говорят что результат намного лучше, на воде берет порядка 5 гигагерц, если повезет. Это касалось любого процессора со времен «Сендика». Однако это не конец, в этом поколении был такой себе Xeon E3-1231V3, который, по сути, был тем же i7 4770, только без интегрированной графики и разгона. Интересен тем, что вставлялся в обычную мать с сокетом 1150 и стоил гораздо дешевле ай седьмого. Чуть позже выходит i7 4790K и он, обладает уже улучшенным термоинтерфейсом, но это все ещё не тот припой что был раньше. Тем не менее, процессор разгоняется больше, чем 4770. Поговаривали даже о случаях разгона в 4,7 ГГц на воздухе, конечно на хорошем охладе.
Так же существуют «Монстры» этого поколения (Haswell-E): i7-5960X Extreme Edition, i7-5930K и 5820К, адаптированные под десктопный рынок серверные решения. Это были самые напичканные по самое не балуй процессоры на тот момент. Они базируются на новом 2011 v3 сокете и стоят кучу денег, но и производительность у них исключительная, что не мудрено, ведь у старшего процессора в линейке целых 16 потоков и 20 Мб кэша. Подбирайте челюсть и идем дальше.
В 2015 выходит Skylake, на сокете 1151 и все бы ничего и вроде почти та же самая производительность, однако это поколение отличается от всех предыдущих: во-первых, уменьшенными размерами теплораспределительной крышки, для улучшенного теплообмена с системой охлаждения на процессоре, во-вторых, поддержкой памяти DDR4 и программной поддержкой DirectX 12, Open GL 4.4, Open CL 2.0, что говорит о лучшей производительности в современных играх, в которых будут использоваться эти АПУ. Так же оказалось, что даже процессоры без индекса K можно разгонять, делалось это при помощи шины памяти, однако это дело быстро прикрыли. Работает ли этот метод через костыли – нам не известно.
Процессоров тут было немного, Intel опять улучшили бизнес модель, зачем выпускать 6 процессоров, если из всей линейки популярны 3-4? Значит будем выпускать 4 процессора среднего и 2 дорогого сегмента. Лично по моим наблюдениям, чаще всего берут i5 6500 или 6600К, все те же 4 ядра с 6 Мб кэша и турбобустом.
В 2016 году Intel представила пятое поколение процессоров – Broadwell-E. Core i7-6950X был первый в истории десктопный десятиядерный процессор в мире. Цена такого процессора на момент старта продаж составляла 1723 доллара. Многим показался очень странным такой ход со стороны Intel.
2 марта 2017-го года в продажу поступили новые процессоры старшей линейки AMD Ryzen 7, включавшие в себя 3 модели: 1800Х, 1700Х и 1700. Как вы уже знаете, 22 февраля этого года проходила официальная презентация Ryzen, на которой Лиза Су заявила, что инженеры перевыполнили прогноз 40%. По факту Ryzen опережает Excavator на 52%, а с учётом того, что прошло уже более полугода с момента начала продаж Ryzen, выход новых обновлений биос, повышающих производительность и фиксящих мелкие баги в архитектуре Zen, можно сказать, что эта цифра выросла до 60%. На сегодня старший Ryzen – самый быстрый восьмиядерный процессор в мире. И здесь подтвердилось ещё одно предположение. Насчёт десятиядерного Intel. На самом деле это и был настоящий и единственный ответ Ryzen. Intel заранее украла победу у AMD, типо, что бы вы там не выпустили, самый быстрый процессор в любом случае останется у нас. И тогда на презентации Лиза Су не смогла назвать Ryzen абсолютным чемпионом, а всего лишь лучшим из восьмиядерных. Такой вот тонкий троллинг со стороны Intel.
Сейчас компании AMD и Intel представляют новые флагманские процессоры. У AMD это Ryzen Threadripper, у Intel – Core i9. Цена восемнадцати ядерного тридцати шести поточного флагмана Intel Core i9-7980XE составляет порядка двух тысяч долларов. Цена шестнадцати ядерного тридцати двух поточного процессора Intel Core i9-7960X составляет 1700 долларов, тогда как у аналогичного шестнадцати ядерного тридцати двух поточного AMD Ryzen Threadripper 1950X цена составляет порядка тысячи долларов. Делайте разумные выводы сами, господа.
Видео по данному материалу.
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.
