ДомойТехноІсторія та еволюція процесорів Intel. Частина 2: сучасність

Історія та еволюція процесорів Intel. Частина 2: сучасність

Author

Date

Category

Продовжуємо ретроспективу всіх лінійок процесорів Intel. Цього разу — з першого покоління процесорів Core і по наші дні.

1-е покоління Core: Nehalem

Незважаючи на всі переваги Core 2, у платформи Socket 775 був явний недолік у вигляді обміну даними з пам’яттю через північний міст. Навіть якщо забути про проблему зростаючих затримок, вузьким місцем ставала шина FSB, пропускна здатність якої була набагато нижчою від пропускної здатності ОЗП. При такому «пляшковому горлечку» розробляти більш швидкі процесори для платформи було безглуздо.

Для усунення цієї проблеми Intel адаптувала серверні напрацювання і випустила свою першу високопродуктивну HEDT-платформу — LGA1366. Процесори отримали нову архітектуру Nehalem , що являє собою подальший розвиток Core. Її головними нововведеннями стали контролер пам’яті, інтегрований у кристал ЦП, і повернення технології Hyper-Threading. Не менш важливою новинкою можна вважати і технологію TurboBoost, яка може динамічно підвищувати частоту на деяку величину, залежно від кількості активних ядер — що їх менше, то вищою може бути частота. У процесори додали кеш третього рівня L3 об’ємом 8 МБ, а ось кеш L2 скоротили до 256 КБ на ядро. До всього іншого, чіпи нової архітектури отримали підтримку оновленого набору інструкцій SSE4.2.

Перші процесори зі звичною і сьогодні назвою Core i7 під сокет LGA1366 були випущені в 2008 році. Чотири ядра, на відміну від «склейок» Core 2 Quad, були розміщені на одному 45-нм кристалі, що позитивно вплинуло на продуктивність і міжядерні затримки. Оперативна пам’ять DDR3 стала трьохканальною і «спілкувалася» з процесором безпосередньо, не використовуючи чіпсет. Для з’єднання з останнім стала використовуватися нова шина QuickPath Interconnect, що має пропускну спроможність до 25.6 ГБ/c — удвічі більше, ніж у найшвидшому режимі у FSB. TDP моделей дорівнював 130 Вт, а пікова частота в бусті могла досягати 3.73 ГГц. Офіційно платформа може використовувати до 24 ГБ ОЗП, але при встановленні 8 ГБ модулів, що з’явилися через кілька років, максимальний обсяг пам’яті може досягати 48 ГБ.

У 2009 році Intel випускає масову платформу для процесорів архітектури Nehalem — LGA1156. Функції північного моста перекочували під кришку процесора, що зробило непотрібним зовнішнє з’єднання QPI. Відсутність останнього дала змогу знизити TDP до 95 Вт. З південним мостом ЦП з’єднувалися по новій шині DMI з пропускною спроможністю 1 ГБ/c у кожному напрямку. Кількість каналів пам’яті DDR3 скоротилася до двох, граничний обсяг ОЗП — до 16 ГБ. Серія процесорів розширилася моделями з різною продуктивністю і позиціонуванням. Крім Core i7, з’явилися і старші Core i5 з чотирма ядрами, але без технології багатопоточності.

У 2010 році Intel переносить архітектуру на технологію виробництва 32 нм. Оновлений варіант отримує назву Westmere . Новий шестиядерний чіп знаходить притулок у HEDT-платформі LGA1366, а двоядерний призначений для масової LGA1156. На базі останнього були представлені молодші процесори серії Core i5 і Core i3. Моделі мають два ядра з підтримкою HyperThreading. Відмінність i3 від i5 у тому, що перші не підтримують TurboBoost. Максимальний TDP склав 73 Вт.

Ці процесори вперше отримали вбудовану графіку — до цього вона знаходилася в північному мосту на материнській платі. Графіку реалізовували на окремому кристалі, розташованому під кришкою ЦП. Крім продуктивних серій, двоядерні чипи лягли в основу молодших моделей без підтримки Hyper-Threading: десктопних і мобільних Pentium і Celeron.

2-е і 3-е покоління Core: Sandy Bridge

3 січня 2011 року Intel представляє процесори Core другого покоління на новій архітектурі Sandy Bridge . Незважаючи на схожі з попередниками назви, новинки і сама платформа LGA1155 значно відрізняються від них. Багато особливостей, закладених у цьому поколінні, використовуються в сучасних процесорах Core досі.

Архітектура значно перероблена порівняно з попередником. Одним із головних нововведень стала швидка кільцева шина, що з’єднує процесорні ядра, кеш L3 і вбудовану графіку, яка тепер перебуває в складі основного кристала. Шина має ширину 256 біт, швидкість обміну даних по ній досягає 96 Гбіт/c, що вчетверо швидше з’єднань минулого покоління. За такої топології кеш використовується як процесорними ядрами, так і графічним ядром. Завдяки новій шині стало можливим створювати процесори з кількістю ядер до 20, не побоюючись вузького місця у вигляді швидкості обміну між ними.

Процесори Sandy Bridge отримали підтримку нових 256-бітних мультимедійних інструкцій AVX. Їх задіяння у відповідному ПЗ за належної оптимізації здатне значно прискорити темп роботи порівняно з використанням 128-бітних SSE. Були збільшені розміри буферів роботи з інструкціями, було додано кеш L0 обсягом в 1536 мікрооперацій. Шість портів виконання і вдосконалений провісник переходів допомагали більш ефективно задіяти наявні ресурси. Платформа LGA1155 дає змогу задіяти до 32 ГБ ОЗП.

Технологію TurboBoost поліпшено до версії 2.0, що дає змогу ефективніше підвищувати частоту з урахуванням споживаної потужності. Контролер пам’яті офіційно підтримував все ту ж DDR3-1333, але став ефективнішим і брав вищі частоти в розгоні. Незважаючи на колишній техпроцес 32 нм, архітектурні поліпшення і підвищені частоти давали приріст продуктивності від 10 до 20 % вже на старті.

Шина DMI оновилася до версії 2.0, яка подвоювала пропускну здатність між процесором і чіпсетом. На жаль, не обійшлося і без ложки дьогтю: відтепер Intel заблокувала розгін всіх процесорів, крім спеціальних K-версій з розблокованим множником, та й без топового чіпсета для розгону стало не обійтися. Втім, такі версії розганялися знатно — з граничних штатних 3.8 до 5 ГГц і вище.

Лінійка нових процесорів містила в собі вже звичні назви: i7, i5, i3, Pentium і Celeron. Від попереднього покоління вона відрізнялася тим, що десктопні процесори i5 перестали ділитися на дво- і чотириядерні: тепер двома ядрами володіли тільки мобільні представники лінійки. Також процесорам трохи урізали кеш L3: з 8 до 6 МБ для Core i5, і з 4 до 3 МБ у Core i3. Молодших моделей Pentium і Celeron стало набагато більше в асортименті. Важливу роль у цьому моменті зіграла вбудована графіка: тепер вона була у всіх представників сімейства, а не тільки у молодших, як у минулій лінійці. Забігаючи наперед, можна зазначити, що лінійка процесорів з такими характеристиками, не рахуючи дрібних змін, збережеться в Intel до сьомого покоління Core включно.

У 2012 році Intel переносить архітектуру на техпроцес 22 нм, знизивши TDP топових процесорів з 95 до 77 Вт. Оновлена версія отримує назву Ivy Bridge . Головним нововведенням третього покоління процесорів стає підтримка третього покоління шини PCI-E проти другого у попередника, а також нова вбудована графіка і більш швидка пам’ять DDR3-1600. Хоча мікроархітектура зазнала деякої оптимізації, продуктивність на такт практично не зросла. Модельний ряд залишився незмінним.

У тому ж році компанія випускає свою другу HEDT-платформу для ентузіастів — LGA2011. Під неї також були випущені як 32 нм процесори Sandy Bridge, так і 22 нм Ivy Bridge роком пізніше. Обидва сімейства мають процесори з чотирма і шістьма ядрами з підтримкою багатопоточності, але без інтегрованої графіки. Ці ЦП мають вбудований чотириканальний контролер пам’яті DDR3-1600 і підтримують PCI-E 3.0 — на відміну від масової платформи з 16 лініями, тут їхня кількість може досягати 40. Різні моделі мають TDP від 130 до 150 Вт, максимум ОЗП склав 64 ГБ.

4-е і 5-е покоління Core: Haswell

У 2013 році Intel представляє світу нову архітектуру процесорів Core четвертого покоління — Haswell . Спеціально для неї розробляється платформа LGA1150. У цьому поколінні компанія поставила однією з головних цілей створити більш економічні процесори для ноутбуків, тому приділила багато уваги енергозбереженню. З цієї причини з материнської плати під кришку процесора було перенесено перетворювач напруги.

Головним нововведенням стала підтримка нових 256-бітних мультимедійних інструкцій AVX2, а також FMA — інструкцій множення- додавання. Кількість виконавчих портів було збільшено з шести до восьми, що давало змогу ефективніше задіювати нові інструкції паралельно зі звичайними обчисленнями. Ця зміна також позитивно вплинула на технологію Hyper-Threading, підвищивши ефективність її роботи.

У процесорів четвертого покоління були збільшені розміри всіх буферів для роботи з інструкціями, завдяки чому зросла точність передбачення. Удвічі зросла швидкість кешів першого і другого рівнів, а кеш третього рівня отримав незалежну від процесорних ядер частоту. Всі процесори серії отримали оновлені відеоядра, а топові мобільні моделі з продуктивною графікою отримали ще одну новинку — кристал eDRAM об’ємом 128 МБ, що працює як кеш четвертого рівня як для ЦП, так і для ГП.

При цьому тактові частоти залишилися практично незмінними і не перевищували стелю 4 ГГц навіть у бусті, за винятком єдиної оновленої моделі K-серії, випущеної трохи пізніше — у неї одне ядро розганялося до 4.4 ГГц. Максимальний TDP склав 88 Вт. Початкове зростання продуктивності було близько 5 %, але з розвитком програмного забезпечення, яке потребує швидких кешів і використовує нові інструкції паралельно зі звичайними обчисленнями, різниця між двома поколіннями стала доходити до 15-20 %.

Наступним кроком «тік» стали процесори п’ятого покоління під кодовою назвою Broadwell , випущені на початку 2015 року і перенесені на технологію виробництва 14 нм. Завдяки їй архітектура стала ще більш енергоефективною. Додатково до цього, були трохи збільшені обсяги буферів для роботи з інструкціями і злегка доопрацьовано блок операцій з плаваючою комою. Головною зміною стала більш продуктивна вбудована графіка.

Як і в попередника, топові моделі оснащувалися кристалом eDRAM, дві з них цей з’явилися і в десктопних процесорах. Незважаючи на практично ідентичну архітектуру, великий кеш L4 дозволив новинкам помітно обганяти попередників в іграх та інших чутливих до кешу додатках. При цьому частоти через додатковий кристал під кришкою довелося знизити — максимальний буст становив лише 3.7 ГГц, але і TDP при цьому був знижений до 65 Вт.

Крім пари топових, інших моделей під платформу LGA1150 випущено не було. Замість цього чіпи Broadwell набули широкого поширення в мобільному сегменті, хоча відверто бюджетних ЦП в їхньому асортименті немає: Pentium і Celeron вони обійшли стороною. До звичних i3, i5 і i7 були додані процесори серії Core M, які є рішеннями з ультранизьким енергоспоживанням для легких ноутбуків і планшетів.

У 2014-2016 роках процесори четвертого і п’ятого поколінь із кількістю ядер понад чотири знайшли притулок у новій HEDT-платформі LGA2011-v3. Незважаючи на однакову кількість ніжок, сокет несумісний із попереднім і реалізує підтримку нової чотириканальної пам’яті DDR4 замість DDR3 у попередника. Вбудованої графіки, як і раніше, немає. На цій платформі процесори архітектури Haswell отримують від шести до восьми ядер, а архітектури Broadwell — до 10. Кількість ліній PCI-E 3.0 не змінилася. Максимум ОЗП розширився до 128 ГБ, а TDP моделей склав 140 Вт.

З 6-го по 10-е покоління Core: Skylake

У вересні 2015 року Intel представляє процесори наступної процесорної архітектури Skylake разом з новою платформою LGA1151. Цього разу компанія вирішила спробувати всидіти на двох стільцях, називаючи нову архітектуру найефективніше масштабованою за всю історію Core — тобто придатною як для надекономічних мобільних, так і для продуктивних десктопних і серверних рішень.

Незважаючи на те, що підтримка нових 512-бітних інструкцій AVX-512 з’явилася тільки в серверних і HEDT-процесорах цієї лінійки, підвищити продуктивність частково допомогли саме внутрішні зміни, які її супроводжують. Як і у випадку з Haswell, для швидкої роботи інструкцій збільшили розміри всіх буферів, і прискорили кеші — цього разу L2 і L3. У результаті швидкість роботи AVX2 і FMA збільшилася на 20-30 %. Хоча перетворювач напруги в цьому поколінні знову повернувся на материнську плату, а частоти буста не перевищували 4.2 ГГц, тепловиділення процесорів дещо підвищилося і досягло 91 Вт.

Контролер ОЗП у процесорах шостого покоління підтримує можливість роботи з одним із двох видів пам’яті — як DD3L-1600, так і більш швидкої DDR4-2133 з максимальним об’ємом до 64 ГБ. Архітектурні зміни укупі зі швидшою пам’яттю зробили процесори нового покоління на 5-10 % швидшими за попередників. Важливою особливістю став перехід на шину DMI 3.0 між процесором і чипсетом. У результаті його пропускна здатність каналу зросла з 2 до 3.9 ГБ/c, що відкривало доступ до швидших накопичувачів і більшої кількості периферійних пристроїв. Кристал eDRAM у цьому поколінні отримав два різновиди — 64 і 128 МБ, але став привілеєм виключно топових мобільних рішень. Вбудовані відеоядра нового покоління отримали невелике зростання продуктивності і підтримку нових функцій.

У 2016 році Intel оновила своє представлення стратегії «тік-так». Крок «тік» все так само означає зменшення техпроцесу наявної архітектури. А ось кроків «так» тепер стало два: перший означає перехід на нову архітектуру, другий — її оптимізацію. Дебютним другим «так» на початку 2017 року стали процесори сьомого покоління Core під кодовою назвою Kaby Lake .

Нові процесори не отримали жодних, навіть мінорних, змін всередині архітектури. Усе нововведення полягало в оптимізованому техпроцесі 14 нм другого покоління, який дав змогу на кілька сотень МГц збільшити тактові частоти, і підтримці трохи швидшої пам’яті DDR4-2400. Єдиною зміною в асортименті стали нові процесори Pentium. Маючи, як і раніше, два ядра, вони стали обробляти чотири потоки завдяки технології Hyper-Threading.

За ідеєю, наступним кроком компанії мав стати «тік» із перенесенням старої архітектури на новий техпроцес. Спочатку ним мали стати процесори Cannon Lake на першому поколінні 10 нм технології. Однак виробничі проблеми змусили Intel знову використовувати старі добрі 14 нм, тепер уже третього покоління. Восьме покоління процесорів під назвою Coffee Lake було представлено у вересні 2017 року — всього через кілька місяців після сьомого.

Як і слід було очікувати, архітектура Coffee Lake змін не зазнала. Але цього разу через загострення конкуренції компанія нарешті вирішила збільшити граничну кількість ядер масової платформи з чотирьох до шести, що призвело до зміни конфігурації основних лінійок процесорів. i7 отримали шість ядер з підтримкою Hyper-Threading і 12 Мб L3 кеша, i5 — шість ядер з 9 МБ кеша, і i3 — чотири ядра з 6 МБ кеша. Конфігурація Pentium і Celeron залишилася незмінною з минулого покоління.

Нова платформа LGA1151 v2, використовувана процесорами, не відрізняється від першої версії фізично. Робота нових процесорів на «старенькій» була заблокована штучно. За офіційними заявами, старі плати були не здатні забезпечувати потрібну потужність живлення нових шестиядерних процесорів. При цьому ентузіасти знайшли спосіб обійти це обмеження і використовувати нові ЦП з платами першої версії сокета LGA1151.

Шестиядерні процесори стали підтримувати швидшу пам’ять DDR4-2666, чотирьохядерні та двоядерні рішення обмежили планкою минулого покоління DDR4-2400. У процесорах Coffee Lake вперше застосували PL1 і PL2 — ліміти споживання для довготривалого і короткочасного навантаження. Саме тому при TDP у 95 Вт флагмани серії здатні були споживати майже 120 Вт під короткочасним навантаженням. Пікова частота зросла до 4.7 ГГц, а в топового процесора ювілейної серії 8086K, названого на честь оригінального Intel 8086, сягнула 5 ГГц за активності одного ядра.

Процесори дев’ятого покоління Core були випущені наприкінці 2018 року і отримали кодове ім’я Coffee Lake Refresh . Що не дивно, адже «підросли» вони лише кількісно. Топові рішення змінили назви на Core i9, обзавелися вісьмома ядрами з технологією багатопотоковості і 16 МБ L3-кеша, при цьому споживаючи до 180 Вт. У сімейство Core i7 тепер входили восьмиядерні моделі без Hyper-Threading c кешем об’ємом 12 МБ. Технологію Turbo Boost вперше дозволили використовувати сімейству Core i3, завдяки чому моделей, що розганяються понад 4 ГГц, у новій лінійці стало набагато більше. Завдяки оновленим материнським платам стало можливим використовувати до 128 ГБ ОЗП.

Історія архітектури Skylake закінчується на процесорах десятого покоління Core під кодовою назвою Comet Lake, випущених 2020 року. Використовуючи все той же 14 нм техпроцес третього покоління, вони отримали збільшену до 10 кількість ядер і пікові частоти аж до 5.3 ГГц. Все це супроводжувалося зміною платформи на нову з сокетом LGA1200. Зросло і максимальне енергоспоживання новинок — тепер воно могло доходити до 250 Вт.

Крім флагманського Core i9 з 10 ядрами і 20 потоками, нова лінійка відзначилася новими конфігураціями для процесорів, виключаючи молодші Pentium і Celeron. Усі процесори, що залишилися, стали підтримувати технологію HyperThreading, що вдвічі збільшило кількість оброблюваних потоків. Двом флагманським лінійкам додали підтримку технології TurboBoost Max 3.0, яка ще агресивніше підвищує частоту одного активного ядра, і дозволили використовувати пам’ять DDR4-2933. Для інших процесорів межею, як і раніше, є DDR4-2666.

Паралельно масовій платформі процесори архітектури Skylake з’явилися на HEDT-платформі нового покоління LGA2066, випущеній у 2017 році. Як і у минулої платформи, використовується чотириканальна пам’ять DDR4, але з підвищеними частотами — від 2400 МГц у молодших до 2933 МГц у старших моделей. Незважаючи на однакову архітектуру, ці процесори відрізняються від масових підтримкою інструкцій AVX-512 і новою комірчастою схемою міжядерних з’єднань, що прийшла на зміну кільцевій шині. Для процесорів з великою кількістю ядер вона підходить більше, але негативно позначається на продуктивності деяких додатків реального часу, зокрема ігор.

Всього під LGA2066 були випущені три покоління процесорів на тепроцесі 14 нм третього покоління. Лінійка доволі широка і простягається від базових чотирьохядерних моделей до монструозних процесорів з 18 ядрами і 36 потоками. Залежно від позиціонування, у моделей різниться і кількість ліній PCI-E 3.0 — від 16 до 48. Максимальний TDP моделей становить 165 Вт. Але в реальності процесори серії можуть споживати більше, як і інші багатоядерні Skylake.

LGA2066 на даний момент є останньою високопродуктивною платформою Intel. Внаслідок подальшого розвитку нових архітектур і збільшення кількості ядер на масових платформах, розробляти нову HEDT для компанії зараз не в пріоритеті.

11-те покоління Core: Sunny Cove

Незважаючи на те, що Skylake залишалася основною архітектурою Intel протягом більш ніж п’яти років, компанія не раз намагалася доопрацювати її за цей час. У десктопні процесори поліпшені версії не потрапили, але тестовий полігон у компанії все ж був — ним стали ноутбучні процесори.

У 2018 році планувалося переведення архітектури Skylake на 10 нм техпроцес. Такими рішеннями мали стати процесори сімейства Cannon Lake. Але виробничі проблеми і високий рівень браку нового техпроцесу не дали змоги випускати ці чіпи масово, і в підсумку світ побачив лише один двоядерний мобільний чіп із неробочою вбудованою графікою.

Наприкінці 2018 року Intel представляє наступну за Skylake процесорну архітектуру: Sunny Cove . Уперше за багато років кількість виконуваних за такт інструкцій зросла з чотирьох до п’яти, завдяки чому продуктивність мала зрости на 15-20 %. Кількість виконавчих портів було збільшено до 10 штук. У півтора раза збільшено кеш мікрооперацій L0 і кеш L1, який до того ж став швидшим. У черговий раз були збільшені буфери для роботи з інструкціями. Набір інструкцій AVX-512 було розширено, і тепер його мали отримати всі чіпи, зокрема для масових і мобільних платформ.

Первістками нової архітектури стали мобільні чипи Ice Lake , випущені наприкінці 2019 року. Десятинанометрову технологію виробництва вдосконалили, але вона все ще не давала змоги виробляти високочастотні процесори з великою кількістю ядер — максимальним став чотирьохядерний кристал із піковими частотами в районі 4 ГГц. У результаті, десктопні процесори 10-го покоління залишилися на старій архітектурі, а ось мобільні перейшли на нову. Крім архітектурних поліпшень, процесори отримали підтримку більш швидкої пам’яті DDR4-3200 і LPDDR4-3733. Стала в пригоді така пам’ять і для нової вбудованої графіки, частково вона повинна була компенсувати відсутність кеша eDRAM — з цього покоління від нього було вирішено повністю відмовитися.

У вересні 2020 року виходять нові мобільні чипи Tiger Lake, що належать до 11-го покоління Core. Архітектура була перенесена на друге покоління 10 нм техпроцесу під назвою SuperFin і отримала назву Willow Cove . Вдосконалений техпроцес зменшив відсоток браку і дав змогу створити складніші восьмиядерні чіпи зі збільшеними частотами. Змінилася конфігурація кеш-пам’яті другого рівня для кожного ядра: інклюзивний кеш в 0.5 МБ змінив збільшений неінклюзивний кеш об’ємом 1.25 МБ.

Одним із головних нововведень є підтримка шини PCI-E 4.0. Крім 16 ліній для відеокарти, вперше додаються ще 4 лінії для NVMe-накопичувача. Підтримка LPDDR4 розширюється до пам’яті з частотою 4266 МГц. Не менш важливим нововведенням є вбудована графіка нового покоління Intel Xe з власним кешем об’ємом 3.8 МБ.

Незважаючи на всі переваги, 10 нм чіпи компанії так і не змогли показати стабільності на високих частотах. Тому для десктопів архітектуру перенесли на 14 нм норми, унаслідок чого на світ з’явилися процесори 11-го покоління для LGA1200 — Rocket Lake, випущені в березні 2021 року. Поєднуючи всі переваги мобільних попередників, вони змогли запропонувати більш високі пікові частоти до 5.3 ГГц. До того ж, незважаючи на використання тієї самої шини DMI 3.0 для зв’язку з чипсетом, її ширина збільшилася вдвічі — з чотирьох смуг до восьми.

У цьому поколінні не виявилося чіпів сімейств Core i3, Pentium і Celeron — молодшими варіантами є Core i5. Конфігурації ядер інших моделей не зазнали змін, за винятком старших Core i9, які втратили два ядра і стали восьмиядерними. Скасували і неактуальну для десктопних ЦП підтримку пам’яті LPDDR, залишивши єдиним варіантом ОЗП DDR4 зі швидкістю до 3200 МГц.

12-е і 13-е покоління Core: Golden Cove і Gracemont

11-е покоління Core принесло чимало нововведень. Але революційні зміни в будові центральних процесорів Intel почалися саме з наступного, 12-го покоління Core, і процесорів Alder Lake на новій платформі LGA1700. З їхнім приходом процесори з архітектурою x86 вперше отримали два типи ядер — продуктивні та енергоефективні. Ядра відрізняються не тільки частотою, а й архітектурою. Продуктивні побудовані на архітектурі Golden Cove — спадкоємці Sunny Cove з безліччю поліпшень. Енергоефективні — на Gracemont , що є вдосконаленим продовжувачем справи «атомної» архітектури Tremont.

Схожий підхід досить давно використовують ARM-процесори в мобільних пристроях. Продуктивні ядра призначаються насамперед для високопріоритетних завдань, енергозберігаючі — для фонових процесів. Також можна об’єднати зусилля двох блоків ядер для розв’язання одного завдання, що вимагає максимальну кількість процесорних ресурсів. Керує призначенням завдань планувальник під назвою Thread Director. Процесори позбулися інструкції AVX-512, оскільки енергоефективні ядра їх не підтримують.

Ядра Golden Cove отримали досить багато змін. Декодерів мікрооперацій стало шість, зросли розміри буферів для роботи з інструкціями та обсяги кешів, кількість виконавчих портів збільшено з 10 до 12. Завдяки змінам нові ядра стали здатні виконувати до шести інструкцій за такт. Зроблені поліпшення посприяли зростанню однопотокової продуктивності, який склав близько 20 %.

Але це не все, адже в складі нових процесорів є ще й енергоефективні ядра. Технологія HyperThreading у них не підтримується, за рахунок чого топові рішення Alder Lake з 8 продуктивними і 8 енергоефективними ядрами можуть обробляти не 32, а лише 24 потоки одночасно. Пікова частота продуктивних ядер склала 5.2 ГГц, енергоефективних — 4 ГГц.

Втім, і такої конфігурації було достатньо, щоб випередити минуле покоління процесорів у багатопотокових обчисленнях до двох разів. Звичні лінійки процесорів отримали нові конфігурації з урахуванням двох типів ядер. У Core i9 стало по вісім ядер кожного типу, у Core i7 на чотири енергоефективних ядра менше. Core i5 серії K отримали шість швидких ядер і четвірку повільних. А ось звичайні i5 і молодші процесори в цьому плані змін не зазнали — енергоефективні ядра у них відсутні. Виробляються процесори за технологією Intel 7, яка є третім поколінням 10 нм техпроцесу компанії. Незважаючи на це, топові моделі можуть споживати до 241 Вт.

Крім помітного підвищення продуктивності, значно розширилися периферійні можливості процесорів. 16 ліній PCI-E для слота відеокарти стали належати до покоління 5.0, а шина DMI для зв’язку з чіпсетом оновилася до версії 4.0, тим самим подвоївши пропускну здатність. Процесори нового покоління підтримують два покоління пам’яті: DDR4-3200 і DDR5-4800, обсяг якої може доходити до 192 ГБ. Мобільні версії додатково підтримують енергоефективну пам’ять LPDDR5-5200 і LPDDR4-4266, кількість продуктивних ядер у них обмежена шістьма.

Наприкінці 2022 року Intel презентувала оновлені процесори Сore 13-го покоління під кодовою назвою Raptor Lake, що використовують ту саму платформу LGA1700. Незважаючи на нову назву, ядра не зазнали архітектурних змін, колишнім залишився і техпроцес. Зміни в цьому поколінні не якісні, а кількісні: процесори нової лінійки отримали більше енергоефективних ядер. У топових моделей Core i9 їх тепер 16, у i7 і старших i5 — вісім, і навіть у наймолодших i5, які раніше не мали їх, з’явилося чотири таких ядра.

З інших нововведень можна відзначити підтримку більш швидкої DDR5-5200 і збільшення тактових частот обох видів ядер: продуктивних — до 6 ГГц, енергоефективних — до 4.3 ГГц у піку. Тепловиділення флагманських моделей цього разу досягло 253 Вт. На даний момент 13-е покоління Core є останнім і найактуальнішим з усіх процесорів Intel.

Про Atom забули?

І справді, адже крім процесорів основної лінійки, у Intel є і бюджетні моделі «атомної» архітектури. Але ні, ми про них не забули, адже у цих процесорів власна історія, і змішувати її з іншими архітектурами компанії було б неправильно.

Ультраенергоефективні мобільні процесори компанії мають двадцятирічну історію, що починається з уповільнених модифікацій на базі ядер Pentium M. У 2007 році Intel виділила їх в окрему лінійку, назвавши A100 і A110. Процесори вироблялися за 90 нм техпроцесом і працювали на частотах до 800 МГц, що робило їх вкрай повільними навіть з урахуванням невеликого TDP — всього 3 Вт.

Бачачи такий стан справ, Intel вирішила максимально спростити архітектуру, щоб за такого самого низького споживання досягти вищих частот, але водночас не втратити сумісності з x86-кодом. Результатом стала архітектура Bonnell , що побачила світ у 2008 році. Вона позбулася підтримки зміни порядку інструкцій та їхнього позачергового виконання, і у зв’язку з цим була здатна виконувати лише дві інструкції за такт. Для підвищення продуктивності було додано підтримку технології Hyper-Threading, а також підтримку інструкції SSE3. Незважаючи на це, на однаковій частоті Bonnell все одно в кілька разів повільніше архітектури Core.

Перші процесори серії Atom серії Z500 під кодовою назвою Silverthorne містили єдине ядро і працювали на частоті від 0.8 до 2.13 ГГц. При частоті шини в 400 або 533 МГц моделі мали 512 КБ кешу L2 і споживали до 2.4 Вт. Підтримувався єдиний канал пам’яті DDR2-533. Трохи пізніше були представлені процесори серії N200, серед яких був варіант із прискореною до 667 МГц шиною. Це сімейство отримало назву Diamondville, і слідом розширилося першою двоядерною моделлю серії — Atom 330. Аналогічно Pentium D і Core 2 Quad, вийшла вона за допомогою «склеювання» — під кришкою містилося два одноядерні кристали. У зв’язку з цим об’єм кеша L2 був подвоєний, а TDP склав 8 Вт.

Незважаючи на мале споживання процесорів, у парі з ними використовували звичайні чіпсети з вбудованою графікою, що нівелювало цю перевагу — при процесорі зі споживанням 2-3 Вт чіпсет міг споживати в 5-6 разів більше. У зв’язку з цим було розроблено друге покоління процесорів під назвою Pineview , випущене на початку 2010 року. Його особливістю стали перенесені всередину чіпа компоненти північного моста — вбудована графіка і контролер пам’яті. TDP нових чіпів досяг 6.5 Вт, але він був значно нижчим за минулу зв’язку процесора і чіпсета, що споживає до 15-20 Вт.

Моделі нового сімейства N4x0 отримали підтримку пам’яті DDR2-667. Двоядерні моделі серій D400 і D500 підтримували пам’ять DDR2-800 і споживали до 10 Вт. Вони ж стали першими моделями в лінійці з підтримкою 64-бітних обчислень. Пізніше випускаються вдосконалені моделі серії N4x5 і N500, що володіють одним і двома ядрами відповідно. Їх головною відмінністю від попередників є підтримка пам’яті DDR3-667.

У 2011 році архітектура переноситься на 32 нм техпроцес і отримує назву Saltwell . Процесори під кодовою назвою Cedarview обзаводяться новим графічним ядром на базі PowerVR. Оновлений асортимент містить тільки двоядерні моделі. TDP знизився до 6.5 Вт. Покращений контролер пам’яті отримує підтримку швидшого режиму DDR3-1066.

Через два роки Intel вирішує переробити Bonnell з метою підвищення продуктивності і більш високого рівня інтеграції чіпів. Результатом стає архітектура Silvermont , головним поліпшенням якої стало повернення підтримки позачергового виконання команд, що дала змогу домогтися півтораразового приросту продуктивності. Це вимагало ускладнення обчислювального ядра, тому від технології Hyper-Threading вирішено було відмовитися.

Натомість процесори обзавелися новими інструкціями SSE 4.2, продуктивнішою вбудованою графікою покоління Ivy Bridge, а також двоканальним контролером пам’яті DDR3L. З’явилася і підтримка автоматичного підвищення частоти, по роботі аналогічна технології TurboBoost. Нові процесори стали першими системами на чіпі компанії — вони не вимагали зовнішніх чіпсетів для роботи, все необхідне вже входило до складу кристала ЦП. Відповідно до планів Intel, це розширювало сферу їх застосування: від мобільних телефонів до серверів, де не потрібна висока продуктивність на ядро.

Назва Atom у цьому поколінні залишилася тільки у смартфонних, планшетних, серверних і вбудованих моделей. Процесори для ноутбуків і десктопних комп’ютерів отримали більш звичні імена Celeron і Pentium, відрізняючись між собою кількістю ядер: два і чотири, відповідно. Процесори увійшли в сімейство Bay Trail , підтримують пам’ять частотою 1333 МГц і мають пікові частоти до 2.66 ГГц. TDP становить від 4 до 10 Вт.

У 2015 році друге покоління архітектури Silvermont переноситься на техпроцес 14 нм і отримує назву Airmont . Ноутбучні та десктопні процесори цього покоління входять до сімейства Braswell . Основним поліпшенням є більш продуктивна вбудована графіка покоління Broadwell, а також зниження максимального енергоспоживання до 6.5 Вт. Стеля тактових частот процесорів залишилася незмінною, але стала підтримуватися більш швидка пам’ять DDR3L-1600.

2016 рік приніс нове, третє покоління економічної архітектури — Goldmont , яка запозичила деякі елементи дизайну Skylake. Процесори отримали можливість виконання трьох інструкцій за такт. Було поліпшено провісник переходів, а також збільшено буфери роботи з інструкціями. Завдяки зробленим поліпшенням продуктивність на такт зросла до півтора разів. Крім цього, нові процесори отримали оновлену вбудовану графіку покоління Skylake і підтримку двох поколінь оперативної пам’яті: DDR3L/LPDDR3-1866 і DDR4/LPDDR4-2400. Максимальний TDP склав 10 Вт.

Рік по тому Intel представляє Goldmont Plus — поліпшену версію минулої архітектури. Її головними нововведеннями стали вдосконалений провісник переходів, вісім виконавчих портів проти шести у попередника, вкотре збільшені буфери інструкцій. Підтримку пам’яті DDR третього покоління прибрали, а максимальні частоти досягли 2.8 ГГц. У 2019 році лінійка оновлюється новими моделями, що досягають у піку 3.2 ГГц.

У 2020 році Intel запускає наступне покоління архітектури під назвою Tremont , виробленої за технологією 10 нм. Важливою зміною є новий шестисмуговий декодер інструкцій, що складається з двох половин. Кількість виконавчих портів збільшено до десяти. Покращення дозволяють виконувати процесорам до чотирьох інструкцій за такт. Крім того, збільшено розміри кешів L1 і L2, а також додано кеш L3. Використовується більш продуктивна вбудована графіка покоління Ice Lake. Підтримується пам’ять DDR4 і LPDDR4X з частотою до 2933 МГц. Архітектура стає набагато складнішою і все більш наближеною до Core, ніж минулі Atom.

При організації ядер відтепер використовується модульна схема з кластерами по чотири ядра. У 2020 році, задовго до появи гібридних Alder Lake, Intel проводить експеримент і поєднує один такий кластер із продуктивним ядром архітектури Sunny Cove. Результатом стають дві моделі мобільних процесорів i3 і i5, які вперше містять п’ять ядер: одне продуктивне і чотири енергоефективних. Інші моделі також належать до сімейств Celeron і Pentium і не містять продуктивних ядер.

Останнім поколінням «атомної» архітектури є Gracemont , представлена наприкінці 2021 року. Збільшено розміри кешів, кількість виконавчих портів зросла до 17, з’явилася підтримка інструкцій AVX і AVX2. Нові ядра можуть виконувати до п’яти інструкцій за такт, і за продуктивністю близькі до ядер архітектури Skylake.

У цій точці шляхи Core і Atom сходяться — як згадувалося раніше, процесори двох останніх поколінь Alder Lake і Raptor Lake мають ядра, побудовані на обох архітектурах. Крім ролі малих ядер у згаданих ЦП, на базі Gracemont випускаються економічні мобільні та вбудовані процесори Intel N-серії з кількістю ядер від двох до восьми.

Linda Barbara

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Vestibulum imperdiet massa at dignissim gravida. Vivamus vestibulum odio eget eros accumsan, ut dignissim sapien gravida. Vivamus eu sem vitae dui.

Recent posts

Recent comments