В первых числах января Intel официально представила новое поколение процессоров Intel Core на архитектуре Kaby Lake . Обновление получилось довольно странным, поэтому мы сегодня обойдемся без пространных рассуждений и расскажем только о том, что реально надо знать.

Факт первый: никакого «Тик-так»

Долгое время Intel следовала простой схеме обновления процессоров: «Тик-так». В один год обновлялся техпроцесс, а в следующем выходила новая архитектура. Первые несколько лет ритм выдерживался почти безукоризненно, но в последние годы схема начала ощутимо сбоить. И вот с Kaby Lake производитель официально признался, что с «тик-так» больше жить нельзя и к нему добавляется еще один этап, под названием «оптимизация», на котором будут допиливать уже созданные кристаллы. К сожалению, именно на этот новый виток и попали Kaby Lake.

Почему Intel решила изменить сама себе, трудно сказать. По заявлению самой компании, во всем виновата высокая стоимость перехода на новые техпроцессы. Мы, правда, считаем, что виноват скорее общий спад продаж на рынке компьютеров — становится все сложнее отбивать деньги при столь коротких циклах производства.

Факт второй: архитектура

Несмотря на новое название и солидное слово «оптимизация», технически и структурно Kaby Lake в точности копирует прошлогодние Skylake. Строение чипов, структура памяти, логика работы, наборы инструкций - все осталось таким же. Не поменялись даже численные показатели: максимум четыре ядра, 8 МБ кэша и 16 линий PCIe для общения с видеокартой. В общем, кроме названия - никаких инноваций.

Факт третий: техпроцесс

Неизменным остался и техпроцесс. Kaby Lake производят по тем же самым 14-нанометровым нормам. Только теперь к их названию приписывают плюсик (14 nm+), за которым и правда кроются некоторые обновления. В Kaby Lake у транзисторов чуть увеличились высота ребер и расстояние между ними. Как итог - токи утечки и тепловыделение слегка снизились, а это позволило нарастить частоту кристаллов.

Факт четвертый: частота работы

Официальный рекорд частоты для Core i7-7700K - 7383 МГц. Установлен, кстати, российской командой на материнке ASUS Maximus IX Apex.

По сравнению с процессорами прошлого поколения, у новых кристаллов частота в среднем увеличилась на 200-300 МГц. При этом TDP моделей остался прежним. То есть при тех же 90 Вт новый Core i7-7700K берет планку в 4,5 ГГц, в то время как i7-6700K поднимался только до 4,2 ГГц.

Мало того, процессоры еще и лучше разгоняются. Если из Skylake в среднем удавалось выжать 4,4-4,5 ГГц, то для Kaby Lake нормой считаются 4,8 ГГц, а при удачном стечении обстоятельств и 5 ГГц. И да, речь сейчас идет о работе под обычными воздушными кулерами.

Тут же отметим, что, как и раньше, все кристаллы Intel Core и Pentium можно разогнать по шине, а модели с индексом «K» гонятся еще и по множителю. Кстати, разблокированные кристаллы отныне есть не только в сериях Core i5 и Core i7, но и в Core i3. А семейство Pentium , самые дешевые Kaby Lake, теперь поддерживает Hyper-Threading.

Факт пятый: встроенное ядро

Осталась в Kaby Lake и встроенная графика. Но если раньше это была Intel HD Graphics 530, то теперь это HD Graphics 630 . Эволюция? Отнюдь нет, на борту все те же 24 блока частотой 1150 МГц. Новая цифра в названии прописалась благодаря обновленному медиадвижку Quick Sync . Он теперь может на лету декодировать видео в форматах H.265 и VP.9. Другими словами, если вы тонкий ценитель фильмов в 4К или собираетесь стримить в этом разрешении, знайте - с Kaby Lake процессор больше не будет нагружен на все 100%.

Что же касается производительности самой графики, то на нее грех жаловаться. С отрисовкой Windows она справляется без проблем, а в качестве бонуса еще и тянет не особо требовательные игрушки. Можно и деревню в Rim World построить, и тюрьму в Prison Architect отгрохать, и даже в DOTA 2 погонять. Последняя в Full HD и на средних настройках выдает вполне приличные 62 fps.

Факт шестой: чипсеты

Вместе с Kaby Lake компания Intel представила и новые чипсеты 200-й серии. Изменений в них, правда, так же мало, как и в процессорах. Старшие модели, Z270, получили дополнительные четыре линии PCIe, к которым производители материнских плат могут подвязать лишние порты USB или M.2. Прямо скажем, список не особо интригующий, но скудность в некоторой степени компенсируют производители плат.

Так, к примеру, в топовых материнках ASUS Apex появилась технология DIMM.2, позволяющая в слот под оперативку установить два накопителя M.2. А к нашей тестовой Maximus IX Formula можно было без проблем подключить кастомную «водянку», чтобы отвести тепло от цепей питания.

Впрочем, если ни одна из этих новинок вас не привлекает, у нас есть в запасе приятный факт. Сокет под Kaby Lake менять не стали, оставив уже привычный LGA 1151. То есть новые процессоры прекрасно работают на старых материнках Z170 Express, ну а Skylake хорошо себя чувствуют на Z270.

Факт седьмой: производительность

Результаты тестов
Процессор	Intel Core i7-7700K	Intel Core i7-6700K
Cinebench R15
One Core	196	175
All Cores	988	897
Multiplier	5,05	5,11
WinRar (КБ/с)
One Core	2061	1946
All Cores	11258	10711
TrueCrypt (МБ/с)
AES-Twofish-Serpent	336	295
PCMark (Work)
Work	5429	5281
Rise of the Tomb Raider
1920x1080, VeryHigh	118,1	119
Tom Clancy"s Rainbow Six: Siege
1920x1080, Ultra	115,7	114,9
Tom Clancy"s The Division
1920x1080, Max	93	92,6

Ну и наконец, о самом главном: о производительности. На тестах у нас побывал старший представитель линейки - Core i7-7700K, пришедший на смену Core i7-6600K. Как мы уже говорили, технически кристаллы различаются только частотой: под Turbo Boost новинка выдает на 300 МГц больше, а в стандарте держит скорость на 200 МГц выше. Собственно, в эту разницу по частоте и укладывается прирост производительности. Во всех задачах i7-7700K оказывается примерно на 5-6% быстрее предшественника. А при сравнении на одинаковой частоте разница укладывается в погрешность измерений.

Что же касается температуры процессора, то здесь ничего не поменялось. На пределе процессор легко добирается до 80°С. Но у нас процессор был скальпирован и даже на частоте в 4,8 ГГц не грелся выше 70°С.

* * *

Седьмое поколение Intel Core i7 сложно назвать «новым». По сути, перед нами те же самые Skylake, но на чуть более высоких частотах. Хорошо это или плохо, решайте сами, наше же мнение таково. Если вы сидите на относительно свежей архитектуре Intel (Skylake или Haswell), обновляться до Kaby Lake смысла нет. Но если вы собираете компьютер «с нуля», то до выхода AMD Ryzen седьмые Core - единственно правильный вариант.

Благодарим компанию ASUS за предоставленное оборудование.

Тестовый стенд
Охлаждение	Thermalright Macho HR-02
Материнская плата	ASUS ROG Maximus IX Formula
Память	2x 4 ГБ DDR4-2666 МГц Kingston HyperX Fury
Видеокарта	NVIDIA GeForce GTX 1070
Накопители	Toshiba OCZ RD400 (512 ГБ)
Блок питания	Hiper K900
Дополнительно	Windows 10 64-bit
Драйверы NVIDIA	378.41

Технические характеристики Core i7
Процессор	Intel Core i7-7700K	Intel Core i7-7700
Архитектура	Kaby Lake	Kaby Lake
Технологический процесс	14 нм	14 нм
Сокет	LGA1151	LGA1151
Количество ядер/потоков	4/8 шт.	4/8 шт.
Размер кэша третьего уровня	8 МБ	8 МБ
Штатная тактовая частота	4,2 ГГц	3,6 ГГц
	4,5 ГГц	4,2 ГГц
Количество каналов памяти	2 шт.	2 шт.
Поддерживаемый тип памяти	DDR4-2400/DDR3L-1600	DDR4-2400/DDR3L-1600
	16	16
Теплопакет (TDP)	91 Вт	65 Вт
Цена на январь 2017 года	20 700 рублей ($345)	18 600 рублей ($310)

Технические характеристики Core i5
Процессор	Core i5-7600K	Core i5-7600	Core i5-7500	Core i5-7400
Архитектура	Kaby Lake	Kaby Lake	Kaby Lake	Kaby Lake
Технологический процесс	14 нм	14 нм	14 нм	14 нм
Сокет	LGA1151	LGA1151	LGA1151	LGA1151
Количество ядер/потоков	4/4 шт.	4/4 шт.	4/4 шт.	4/4 шт.
Размер кэша третьего уровня	6 МБ	6 МБ	6 МБ	6 МБ
Штатная тактовая частота	3,8 ГГц	3,5 ГГц	3,4 ГГц	3,0 ГГц
Максимальная частота в режиме Turbo Boost	4,2 ГГц	4,1 ГГц	3,8 ГГц	3,5 ГГц
Количество каналов памяти	2 шт.	2 шт.	2 шт.	2 шт.
Поддерживаемый тип памяти	DDR4-2400/DDR3L-1600	DDR4-2400/DDR3L-1600	DDR4-2400/DDR3L-1600	DDR4-2400/DDR3L-1600
Количество поддерживаемых линий PCI Express 3.0	16	16	16	16
Теплопакет (TDP)	91 Вт	65 Вт	65 Вт	65 Вт
Цена на январь 2017 года	14 500 рублей ($242)	13 200 рублей ($220)	12 000 рублей ($200)	11 100 рублей ($185)

Технические характеристики Core i3
Процессор	Core i3-7350K	Core i3-7320	Core i3-7300	Core i3-7100
Архитектура	Kaby Lake	Kaby Lake	Kaby Lake	Kaby Lake
Технологический процесс	14 нм	14 нм	14 нм	14 нм
Сокет	LGA1151	LGA1151	LGA1151	LGA1151
Количество ядер/потоков	2/4 шт.	2/4 шт.	2/4 шт.	2/4 шт.
Размер кэша третьего уровня	4 МБ	4 МБ	4 МБ	3 МБ
Штатная тактовая частота	4,2 ГГц	4,1 ГГц	4,0 ГГц	3,9 ГГц
Максимальная частота в режиме Turbo Boost	-
Количество каналов памяти	2 шт.	2 шт.	2 шт.	2 шт.
Поддерживаемый тип памяти	DDR4-2400/DDR3L-1600	DDR4-2400/DDR3L-1600	DDR4-2400/DDR3L-1600	DDR4-2400/DDR3L-1600
Количество поддерживаемых линий PCI Express 3.0	16	16	16	16
Теплопакет (TDP)	60 Вт	51 Вт	51 Вт	51 Вт
Цена на январь 2017 года	10 500 рублей ($175)	9300 рублей ($155)	8700 рублей ($145)	7000 рублей ($117)

Процессоры Intel с момента своего первого появления около 50 лет назад, и до сих пор являются самыми передовыми разработками на рынке микроэлектроники. Именно Intel задаёт общие тенденции развития отрасли и определяет её будущее на десятки лет вперёд.

Быстродействие персонального компьютера (ПК) зависит в первую очередь от центрального процессора (ЦП). Существующие в настоящее время ЦП позволяют операционным системам не просто работать в режиме многозадачности, но и осуществлять его практически на аппаратном уровне. Новые ЦП, имеющие на своём кристалле несколько ядер, могут распределять выполнение программы среди них безо всяких проблем. Это существенно ускоряет быстродействие ПК в сравнении с теми показателями производительности, которые были у одноядерных систем.

В последнее время развитие электроники идёт очень быстрыми темпами. Фактически каждый год появляется новое поколение процессоров, существенно отличающееся от предыдущего. Столь высокая частота смены поколений ЦП многим очень не нравится, поскольку фактические различия в производительности иногда могут быть весьма незначительны, однако часто при этом изменяется аппаратная база всего ПК и приходится, чтобы поддерживать свое «железо» в актуальном состоянии, постоянно делать апгрейды с радикальной сменой всей начинки ЭВМ.

С другой стороны, с выходом каждого нового поколения совершенствуются методы обработки информации. Поэтому, если сравнить прогресс в отрасли за последние 10 лет, то он будет не меньше, чем за десятилетие, предшествующее ему, когда от конвейерной архитектуры перешли к полноценной потоковой поддержке и ЦП с реальной многоядерностью.

Важно! Не всегда новое поколение будет быстрее старого. В некоторых случаях представители более ранних поколений (например, Haswell) будут на уровне, а то и быстрее, представителей поколений более новых. Преимущества могут заключаться в более корректной работе с периферией, реализации каких-то новых концепций, вопросов совместимости или оптимизации и т.д.

В статье будут рассмотрены существующие в настоящее время ЦП для ПК, описаны самые новые процессоры, выпущенные Intel в 2018 году, а также указан мощнейший на сегодняшний момент ЦП от этой компании. И несмотря на то, что в настоящий момент на рынке ЦП самый мощный процессор не является продукцией Intel, у них есть все шансы вернуть себе лидерство в самое ближайшее время.

Классификация новейших ЦП полностью вписывается в стандартную маркировку, используемую Intel уже не протяжении почти 10 лет, с момента выхода в начале 2011 года второго поколения процессоров, известного под именем Sandy Bridge.

В этой маркировке обозначение каждого ЦП имеет следующий вид:

Intel Core XY – ABCD EF

Теперь рассмотрим расшифровку этой надписи подробнее:

Intel Core – название марки процессоров. Характерная особенность – ядер больше 1. Марка существует уже более 12 лет, первый многоядерник под ней был выпущен в ноябре 2006 г.

1. XY – серия ЦП; состоит из буквы и цифры. Может быть i3, i5, i7 или i9 для стационарных ПК, или m5, x5 и т.д. для мобильных ПК; часто серия может вообще состоять из одной буквы, например, E или N. Как правило, такие обозначения также используются для мобильных решений.
2. A – Номер поколения. Принимает значения от 2 до 8 (несмотря на то, что уже официально существует девятое).
3. BCD – трёхзначный код артикула процессора. Грубо говоря, его модель в рамках того или иного поколения. Индексы могут принимать как числовые, так и буквенные обозначения.
4. ЕF – Версия. Также может быть одно- или двухбуквенной. Описывает особенности процессора.

Рассмотрим данную маркировку на примере процессора Intel Core 6-го поколения:

Артикул 920 означает, что этот процессор Intel используется для мобильных ПК. Несмотря на то, что это i7, в нём используются решения для мобильных устройств. Частота ЦП составляет от 2.9 до 3.8 ГГц,

Суффикс НQ означает, что на кристалле процессора присутствуют 4 ядра, а также имеется высокоскоростное графическое решение.

Другой пример, типичный представитель седьмого поколения Intel:

Intel Core i7 – 7700 K

Это обычный представитель архитектуры Kaby Lake, ничем особо не выделяющийся, однако, имеющий разблокированный множитель, позволяющий ему разгоняться до 4.6 ГГц. Число ядер у данной модели равно 4, число потоков – 8. Энергопотребление стандартное для десктоповых решений 7 поколения – 65 Ватт.

Процессоры Intel могут обладать серьёзными отличиями даже в рамках одного поколения, а в некоторых случаях и одной серии. Поскольку этот разработчик всегда любил экспериментировать и выпускать на рынок множество пробных решений (хоть и достаточно хорошего качества), в некоторых случаях получались совсем интересные ситуации.

Так, например, младший представитель семейства процессоров Intel 8 поколения i3-8350 оказывался производительнее лучших топовых моделей шестого и почти всех «середнячков» седьмого поколения. При том, что он всего лишь 4-х поточный и стоит примерно в 1.5-2.5 раза меньше своих конкурентов.

Отдельно следует сказать о мобильных процессорах Intel. Несмотря на их пониженное энергопотребление и отсутствие различных овердрайв-функций, они, фактически, не так уж и существенно отстают по быстродействию от стационарных решений. И это понятно, почему: многоядерность и много поточность позволяет не особо беспокоиться по поводу используемой тактовой частоты, величина которой, собственно и определяет энергопотребление.

В списке топ-процессоров для ПК большинство позиций в настоящее время принадлежать фирме Intel, однако, возглавляют рейтинги продукция компании AMD. Их детище, модель Thread Ripper пока что по производительности не досягаем даже топовыми моделями Intel, типа i9-9900K.

Основные характеристики процессоров и информация о производительности

К основным характеристикам процессоров относят:

1. используемую технологию производства, выражающуюся в размере минимального элемента микросхемы; измеряется в нанометрах или нм; чем она меньше, тем меньшие размеры имеет кристалл и тем меньше его энергопотребление;
2. тактовую частоту процессора, фактически определяющую быстродействие одного ядра;
3. количество ядер и потоков в процессоре;
4. объём кэш-памяти 2 и 3 уровней для хранения исполняемой программы для быстрого доступа к ней;
5. применяемых технологий по взаимодействию ЦП и периферии (наличия контроллера прямого доступа к памяти, контроллера шины PCIE и т.п.).

Важно! Все эти характеристики влияют на производительность ЦП, однако однозначной зависимости или какой-то универсальной методики, способной оценить производительность того или иного ЦП не существует. Всё будет определяться результатами тестов на базе различных конфигураций ПК.

И далеко не факт, что производительность «топов» 8-го поколения превысит производительность, например, «топов» 4-го. Хотя, возможны и обратные варианты, когда представитель среднего сегмента 8-го поколения существенно опережал топов из 6-го (как, например, описанный ранее i3-8350).

Процессоры для настольных, мобильных ПК и серверов

Основные отличия ЦП для стационарных, мобильных и серверных ПК заключаются в продолжительности их непрерывной работы. ЦП для серверных решений рассчитываются на непрерывную работу в течение многих лет в режиме 24/7. При этом на первый план выходят именно параметры надёжности процессора. Поэтому серверные ЦП не всегда используют самые передовые технологии; лучше воспользоваться менее современной, зато хорошо проверенной архитектурой для обеспечения постоянной и стабильной работы сервера.

Мобильные системы рассчитываются на самое короткое время работы, при этом они должны обладать и минимальным энергопотреблением. В таких устройствах на первый план входит мобильность и энергетическая независимость.

ЦП для стационарных ПК, как правило, являются самыми совершенными устройствами, обладающими множеством дополнительных возможностей. Именно на них производится обкатка всех новых технологий и нестандартных решений. По производительности они часто обходят серверные ЦП.

В процессе разработки и производства микросхем от ошибок не застрахован никто, даже мировые лидеры. По мере эксплуатации тех или иных моделей ЦП накапливается база данных по ошибкам, содержащихся в них.

Результатом анализа этих ошибок является перевыпуск фирмой Intel документации на ЦП с указанием возможных случаев их проявления. Как правило, производители также выпускают исправления кода драйверов и программ BIOS для ПК, использующих эти процессоры.

Качественные и количественные изменения в поколениях

Анонсируя саму идею поколений процессоров, сменяющих друг друга, Intel заявили о том, что процесс перехода от одного поколения к другому будет относительно плавным. Стратегия перехода между поколениями (так называемая схема выпуска «Тик-Так») состояла из двух этапов:

• Шаг «Тик» — при этом производится переход на новый технологический процесс (то есть уменьшаются размеры элементарных ячеек микрочипов), архитектурные изменения минимальны. В основном на этом этапе и происходили количественные изменения: увеличивалась частота, возрастал объём кэша 2 и 3 уровней и т.д.
• Шаг «Так» — когда новый техпроцесс освоен, можно переходить на изменения качественные. Именно на этом шаге меняется архитектура процессора: происходит добавление или убирание ядер, встраивается поддержка другой памяти, устанавливается графическое ядро и т.д.

Однако, фактически, всё оказалось совсем не таким радужным, как представлялось инженерам Intel. От схемы «Тик-Так» пришлось перейти к схеме «Тик-Так-Так», то есть, вносить качественные изменения в два этапа.

Рассмотрим, как менялись количественные и качественные изменения в ЦП Intel за последние 10 лет:

1. Первое поколение, Westmere. Осуществлён переход на техпроцесс 32 нм (с 65 или 45 нм). Частота возросла до 3.47 ГГц. Начало использования памяти DDR3-1333. Процессоры имеют 4 ядра, 8 потоков.
2. Второе поколение, Sandy Bridge. Изменений техпроцесса нет. Частота увеличилась до 3.6 ГГц, осуществлён переход на DDR3-1600. В некоторых моделях использовалось 6 ядер. Интеграция первого графического чипа – Intel HD 2000.
3. Третье поколение, Ivy Bridge. Переход на 22 нм. Используется DDR3-1833, максимальная частота ЦП 3.7 ГГц. 6 ядер и 12 потоков. Видеосистема меняется на HD 4000.
4. Четвёртое поколение, Haswell. Техпроцесс – без изменений. Ранние модели использовали DDR3, более поздние DDR4-2133. Частота преодолела рубеж в 4.0 ГГц. Появились первые 8 ядерные ЦП. Используемое графическое ядро Iris Pro 5200.
5. Пятое поколение, Broadwell. Переход на 14 нм. Использование памяти DDR4-2400. Максимальная частота ЦП – 4.5 ГГц. Количество ядер в топовых моделях возрастет до 10. Графика – Iris Pro 6200.
6. Шестое поколение, Skylake. Техпроцесс без изменений. Используется память DDR4-2666. Частоты на тех же 4.0 ГГц, максимальное число ядер – 8, число потоков увеличено до 16. Графика – HD 530 и Iris Pro 580.
7. Седьмое поколение, Kaby Lake. Техпроцесс не поменялся. Тактовая частота в режиме Тurbo осталась 4.5 GHz. Используются 4 ядра и 8 потоков. Поддержка памяти DDR4. Реализована полная аппаратная поддержка USB 3.1 без дополнительных контроллеров на материнке. Используемая графика – HD 630.
8. Процессоры 8-го поколения, Coffee Lake. Технология производства – 14 нм. Используются 6 ядер и 12 потоков. Используемая память DDR4-2666. Частота в режиме Turbo до 5.0 ГГц.
9. Девятое поколение, Coffee Lake Refresh. Изменения минимальны. Увеличено число ядер/потоков до 8/16.

Обзор новинок 2018 года

Основные события, относящиеся к выходу новинок в 2018 году, происходили во второй половине года. И самым главным из этих событий был вовсе не анонс 10 нм Cannon Lake, обещанный Intel.

В августе 2018 г AMD выпустила свой лучший и самый быстродействующий ЦП в настоящее время – ThreadRipper 2990WX. Этот «монстр» состоит из 32 ядер и работает с 64 потоками. Он выполнен по переходной технологии в 12 нм. На кристалле реализована поддержка 40 линий PCIE и 8 каналов DDR4-2933. Правда, стоимость этого «топа» также оказалась немалой – 1800 долларов США.

Помимо него были выпущены и более простые модели, имеющие меньшее количество ядер и меньшую стоимость:

• TR 2970 WX – 24 ядра/48 потоков, 1300 долларов;
• TR 2950 X – 16 ядер/32 потока, 900 долл.
• TR 2920 X – 12 ядер/24 потока, 650 долл.

К сожалению, Intel не смог дать адекватный ответ своему основному конкуренту. Заявленный выход 8 октября девятого поколения оказался всего лишь обновлённым 8 поколением процессоров Intel, обладающим слегка улучшенными характеристиками.

Лучшим процессором Intel в данной линейке является процессор i9-9900К, работающий на частотах от 3.6 до 5.0 ГГц. Он содержит 8 ядер и работает в 16 потоками. Его стоимость составляет 488 долларов. Также в этой линейке интерес представляют два ЦП:

• I7-9700K, 8 ядер/8 потоков, частота 3.6-4.9 ГГц, 373 долл.
• I5-9600К, 6 ядер/6 потоков, частота 3.7-4.6 ГГц, 262 долл.

Все указанные процессоры Intel поддерживают 40 линий PCIE и память DDR4-2666.

С точки зрения коммерческой выгоды в сравнении с конкурентами AMD, продукция Intel выглядит также менее привлекательной, поскольку цена потока составляет 30,5 долларов/поток в сравнении с 27 долл./поток от AMD. Подсластить пилюлю может разве что большая частота продукции Intel, составляющая в турборежиме 4.6-5.0 ГГц в сравнении с максимальной частотой AMD в 3.5 ГГц.

Тем не менее, проведенные энтузиастами тесты производительности и обзоры лучших процессоров, выпущенных в 2018 году, показывают большую привлекательность продукции AMD перед продукцией от Intel в расчёте на единицу стоимости. Подобного не происходило уже более 15 лет, когда AMD вырвалась в лидеры на рынке ЦП, выпустив в 2003 году первый 64-битный процессор Athlon 64.

Ожидается, что новые процессоры, 10 поколения, построенные на 10 нм архитектуре Cannon Lake, выйдут в 2019 году. Выход новых процессоров намечен на первое полугодие. Пока что неизвестно, будет ли существенное изменение характеристик, однако, появление в 2018 году у основного конкурента, фирмы AMD процессора с 32 ядрами/64 потоками, не оставляет для Intel выбора, кроме как сделать как минимум аналог такого ЦП.

В августе 2017 года компания Intel порадовала нас анонсом процессоров Intel Core 8 поколения. Пользователи, скорее всего уже давно перестали ориентироваться в отличиях одних поколений от других, их особенностях, а главное, преимуществах. Ведь маркировка у них более-менее одинаковая. Так есть ли смысл в переходе с одного поколения на другое?

Несколько лет назад мы опубликовали , которая покрывала вопросы развития архитектуры процессоров Intel. Там мы рассказали о том, что развитие архитектур ядер подчиняется двухэтапной концепции «Тик-Так»: развитие каждый тик - это появление нового техпроцесса и выпуск процессоров на нем, используя имеющуюся архитектуру, а каждый так - это появление новой архитектуры (второе поколение, если хотите). Весь цикл длится примерно 2 года, по году на каждую стадию.

Существующая нумерация поколений процессоров Core начинается с 2009 года, когда было представлено ядро Westmere, пришедшая на смену Nahalem.

• 1-е поколение «Westmere » и 2-е поколение «Sandy Bridge » (2011 г.). Технологический процесс в этом случае был идентичным - 32 нм, а вот изменения в плане архитектуры чипа существенные - северный мост материнской платы и встроенный графический ускоритель перенесены в ядро CPU.
• 3-е поколение «Ivy Bridge » (2012 г.) и 4-е поколение «Haswell » (2013 г.) — техпроцесс 22 нм. Уменьшено энергопотребление процессоров на 30-50% благодаря внедрению множества новых технологических особенностей в производство, таких как 3D трехзатворные транзисторы, повышены тактовые частоты чипов, при этом производмтельность возросла незначительно. Процессоры Haswell потребовали переход на новый сокет в связи с изменением системной шины и новой шины памяти.
• 5-е поколение «Broadwell » (2014 г.) и 6-е поколение «Skylake » (2015 г.) – техпроцесс 14 нм. Снова повышены частота, еще более улучшено энергопотребление (улучшение автономной работы на 10-30%) и добавлены несколько новых инструкций, которые улучшают быстродействие. Однако, 5-е поколение подкупает не только автономной работой. Помимо этого, такие процессоры способны укладывать загрузку в не более чем 3 секунды, проводить конвертацию видео до 8 раз быстрей, а также работать с некоторыми 3D играми в 12 раз эффективней своих предшественников Haswell. Также новые процессоры поддерживают самые последние технологии, среди которых особенно хочется выделить 4К, беспроводной экран Wi-Di и встроенную опцию безопасности с возможностью быстрого шифрования передаваемых данных.
  А вот Skylake стал самым серьезным обновлением микроархитектуры за последние 10 лет: выделим поддержку DDR4 и одновременно DDR3L с пониженным напряжением питания памяти, USB3.1 первого поколения, беспроводной зарядки и работу с Thunderbolt 3. Однако, стоит обратить внимание, что здесь поддержка Thunderbolt 3 требует отдельного Thunderbolt контроллера, который по умолчанию не входит в состав чипсета. Помимо этого в ядро интегрировали достаточно мощное графическое ядро Intel HD 520/530. Надо сказать, что процессор стал удачным маркетинговым решениям, предлагая не только привычное небольшое увлечение производительности за счет оптимизации архитектуры, но и привнес поддержку ряда технологических решений. Это привело к необходимости редизайна материнских плат и переписывая BIOS для поддержки новых возможностей. По признанию HP, их ноутбуки Elitebook имели массу проблем со стабильностью именно из-за включения множества новых необкатанных технологий, включая Thunderbolt 3. Пропатченные версии BIOS сменяли один другого каждый месяц.

7 поколение Core — наше настоящее

Седьмое поколение, носящее кодовое наименование «Kaby Lake », было представлено в 2016 году, а устройства на нем выпускаются до сих пор. Эта платформа удивила использование техпроцесса 14 нм. Да, на этом ядре традиционный цикл обновления ядер Intel сломался – перехода на техпроцесс 10 нм не произошло. Не хватило времени для технологической подготовки к еще большему увеличению плотности чипов за счет уменьшения транзисторов. Kaby Lake - это всего лишь «доработанная» версия Skylake, но она приносит с собой некоторые важные новые функции:

1. Новый встроенный видеоадаптер Intel HD 630, обеспечивающий производительность на целых 30% в синтетических тестах выше по сравнению с предыдущим Intel HD 620.
2. В новой микроархитектуре существенно улучшено энергопотребление, составляющее 7.5 Вт у Kaby Lake, чего не скажешь о Skylake с его 15-ти ваттным потреблением.
3. В Kaby Lake была реализована нативная поддержка портов USB 3.1 в отличие от Skylake, где для этого требовались дополнительные контроллеры на материнской плате.

Поддержка чипсетов

Важный момент заключается в том, что Kaby Lake используют тот же разъем LGA 1151, поэтому вы можете использовать Kaby Lake на материнской плате, на которой был установлен чип Skylake. Однако, материнские платы для Skylake 100-й серии не поддерживают ряд новых функций, поэтому рекомендуется переход на чипсеты 200-й серии. Изменилась системная шина, связывающая процессор и чипсет. Несмотря на то, что оба поколения процессоров имеют 6 PCIe 3.0 линий от CPU, Kaby Lake использует 24 линии PCIe линиями от PCH (Platform Controller Hub), в то время как Skylake обладает только 20-ю линиями.

Я напомню, что процессоры на сокете LGA1150 использовали системную шину DMI 2.0, в то время как начиная со Skylake с разъема LGA1150 стала применяться шина DMI 3.0, имеющая пропускную способность 8 Гигатранзакций в секунду (32 Гбит/с или 4 ГБ/с в каждом направлении). DMI 3.0, по сути, является эквивалентом четырем линиями PCIe 3.0. Все данные с интерфейсов ввода-вывода, включая USB флеш-накопители, SATA SSD и гигабитную сеть Ethernet, проходят сначала через PCH, и уже потом через DMI попадают в системную память, после чего достигают ЦП. Строго говоря, шина DMI 3.0 никогда не загружается на полную, однако при наличии большого числа быстрой периферии типа массива SSD, она имеет смысл. Интересно, что бюджетные чипсеты как 100-го, так и 200-го семейства (например, H110 и С226) использовали DMI 2.0, в то время как более производительные чипсеты в то же время используют DMI 3.0.

Топовый чипсет 100-го семейства Z170 имеет в общей сложности 26 линий шины HSIO (High-Speed Input-Output), шесть из которых выделены под шесть постоянных портов USB 3.0. Таким образом, на чипсете остается 20 конфигурируемых линий HSIO, которые можно назначить для работы с тем или иным устройством или шиной. Каждый порт SATA также использует линию HSIO, если он не подключен через сторонний контроллер (хотя контроллеру также нужна, по крайней мере, одна линия для связи с PCH). На схеме видно, что контроллеры GbE и SSD с интерфейсом PCIe также используют доступные линии HSIO.

А вот скромный чипсет H110 начального уровня использует только 14 линий HSIO. Lkя интересующихся тонкостями того, как производитель вводит нас в заблуждение, я приведу сводную таблицу, описывающую реальное число линий, которые позволяют подключить то или иное число периферии. Именно с этим числом может играть производитель материнских плат, устанавливая то или иное количество нужным ему интерфейсов.

Так выглядит структурная схема топового чипсета Intel Z270 :

Kaby Lake процессоры также обладают широким диапазоном требований по теплоотводу, варьирующимся от 3.5Вт и до 95 Вт . Среди общих характеристик, можно выделить поддержку до 4-х ядер в главных процессорах, кеш-память L4 от 64 до 128 Мб. Это самая масштабируемая линейка процессоров за 10 лет, отсюда и множественные индексы в названиях процессоров – Y (ультранизкое энергопотребление 4,5 Вт), U (15 Вт), H и S (десктопные процессоры).

С точки зрения главных фишек для пользователя наиболее значительно, что обновленный графический чип поддерживает аппаратное кодирование и декодирование 4K видео. Для этого применяется кодек HEVC (High Efficiency Video Coding – H.265). Кодек HEVC при высоком качестве изображения позволяет менять на ходу и уменьшить битрейт, а соответственно, и размер файла. Экономия места в сравнении со стандартом H.264 может достигать 25-50% при сохранении качества, кроме того он поддерживает параллельное кодирование! Вычисления на себя берет GPU, что разгружает основное ядро, чем страдал Skylake. Это же привело и к увеличению времени автономной работы.

В целом же производительность во всех остальных приложениях осталось почти прежней: прирост составил несколько процентов за счет увеличения базовой частоты моделей на 100 МГц. Здесь также слегка обновлена технология Turbo Boost.

Turbo Boost - технология компании Intel для автоматического увеличения тактовой частоты процессора свыше номинальной, если при этом не превышаются ограничения мощности, температуры и тока в составе расчетной мощности (TDP). Это приводит к увеличению производительности однопоточных и многопоточных приложений. Фактически, это технология «саморазгона» процессора. Доступность технологии Turbo Boost зависит от наличия одного или нескольких ядер, работающих с мощностью ниже расчетной. Время работы системы в режиме Turbo Boost зависит от рабочей нагрузки. Включается и выключается эта опция через BIOS.

Так вот, Turbo Boost в Kaby Lake усовершенствована за счет более быстрого переключения между частотами ядер.

В 7-ом поколении Intel решила поменять названия моделей процессоров, и если в линейке Skylake у нас были три модели с именами m3, m5 и m7, то Kaby Lake назвала свои модели m3, i5 и i7. Теперь, чтобы не ввести себя в заблуждение, и разобраться, какие перед вами i5 и i7 процессоры – маломощные Kaby Lake или же более мощные Skylake — придется обращать внимание на полное название процессора. Модели «m» содержат букву «Y» в своем названии, тогда как у более мощных процессоров вместо нее будет присутствовать буква «U».

Thunderbolt 3 – раскат грома в платформостроении

Внедрение Thunderbolt 3 на уровне чипсета в Kaby Lake стало важной вехой в развитии интересов и платформостроении. Это до сих пор пока еще странная и малопонятная вещь, которая имеет большие перспективы на рынке. Это универсальный интерфейс, который в себе объединяет совершенно различные порты в одно единое целое. В основе его лежит шина PCI Express, которая и позволяет перекоммутировать все современные последовательные интерфейсы между собой.

Контроллер Thunderbolt 3 обеспечивает подключение со скоростью до 40 Гбит, удвоив скорость предыдущего поколения, он же поддерживает USB 3.1 второго поколения (Gen2) на 10 Гб/с (а не 5 Гб/с как у Skylake) и DisplayPort 1.2, HDMI 2.0, что позволяет подключить два 4К дисплея, выводить видео и аудио сигналы одновременно. Кроме того, Thunderbolt 3 обратно совместим с Thunderbolt 2. Сам же интерфейс Thunderbolt 3 использует разъем на базе USB Type-C как основной.

Вы, наверное, обратили внимание, что многие ноутбуки с 2016 года имеют многие из этих интерфейсов сразу на борту, а заявленная поддержка USB 3.1 как раз реализована новыми портами USB Type-C. Через этот порт, например, происходит, и зарядка планшетных компьютеров, и подключение док-станций, имеющих и видео, и аудио интерфейсы в одном. Так, например, таблетка HP Elite x2 1012 имеет два порта USB-C, к которым подключается док Elite USB-C dock, а все дисплеи, локальная сеть и аудиоустройства уже подключаются к доку. USB Type-C позволяет заряжать ваши устройства до 100 Вт, которых достаточно для зарядки большинства ноутбуков. Это значит, что вы можете использовать один кабель с разъемом USB Type-C для передачи данных в тот момент, когда вы заряжаете его.

На USB Type-C перешла и компания Apple, оставив только такие порты на своих MacBook. Кстати, MacBook 2016 года как раз целиком выполнен на Kaby Lake. Помимо ноутбков MacBook Pro, многие ноутбуки ведущих брендов поддерживают Thunderbolt 3: ASUS Transformer 3 и Transformer 3 Pro, Alienware 13, Dell XPS 13, HP Elite X2 и Folio, HP Spectre и Spectre x360, Razer Blade Stealth, Lenovo ThinkPad Y900, а также ещё несколько десятков других с портами Thunderbolt 3.

Однако нужно понимать, что не все USB Type-C порты поддерживают Thunderbolt 3 – это могут быть и обычные контроллеры USB 3.1. Электрически они совместимы, но функции Thunderbolt контроллера работать не будут. Это означает, что Thunderbolt устройство можно подключить в обычный порт USB-C и наоборот, работать они будут только как обычный USB порт для передачи данных.

Thunderbolt 3 также поддерживает функции безопасности портов, защищая от подключения неавторизованных устройств. Эти функции заложены в прошивке BIOS, однако их можно отключить. Можно настроить различные политики безопасности портов – блокировать порты, спрашивать пользователя при подключении нового устройства, или же подключать без лишних вопросов.

Подводя итоги тому, что мы сейчас имеем на рынке – это весьма удачные с точки зрения графического ядра и тепловыделения процессоры Kaby Lake, можно сказать, идеальные для ноутбуков различного класса, но не сильно отличающиеся по производительности от предшественников. В целом, для тех, кому все перечисленные выше фишки не нужны, и кто пользуется внешней видеокартой, данная покупка в плане апгрейда не имеет смысла.

8 поколение – Озеро Кофе

Текущий 2017 год получился очень насыщенным в процессорном мире. AMD выпустила очень удачные процессоры Ryzen и Threadripper , которые наконец пришлись ко двору, так сказать, в нужное время и за нужную цену, отчего они стали так популярны среди простых покупателей. Intel же, выпустила Core X с 14, 16 и даже 18 ядрами так сказать, с прицелом на будущее. Но мы ждем чуда – реализации продолжения закона Мура, то есть перехода на 10 нанометровый техпроцесс. И это опять не произошло.

Хорошо это или плохо? Наверное, с маркетинговой точки зрения, это грамотный шаг, оставить новый техпроцесс про запас, на вырост. Но что-то же надо выпустить. И Intel выстрелила – наконец, впервые, последовав идеологии AMD, пошли на увеличение числа ядер. И теперь у Core i7 6 ядер/12 потоков, у Core i5 их также 6, а у i3 теперь 4 полноценных ядра, теперь он вообще как целый i5 раньше!

Итак, новый топовый Intel Core i7-8700 имеет в два раза больше ядер на одном кристалле, что стало возможным за счет очередной оптимизации компоновки ядра, более равномерного расположения транзисторов по кристаллу. Площадь кристалла увеличилась на 16% до 150 мм 2 . Чуть-чуть вырос кэш L1, кэш L2 стал 1,5 Мбайт, а L3 – 12 Мбайт. Эти изменения логичны для обслуживания вычислительной работы ядер. Однако, это все меньше, чем у Ryzen, у которых 4 и 16 Мбайт кэши второго и третьего уровня соответственно при значительно меньшей цене. Хотя это ни о чем напрямую не говорит, ведь эффективность работы с кэшем зависит от длины конвейера и точности попадания при ветвлениях. Но потенциально это проигрыш.

Новый процессор теперь поддерживает только память DDR4, а встроенный контроллер памяти увеличил частот до 2666 МГц, что является рекордом работы с памятью. Уровень TDP увеличился с 91 до 95 Вт в режиме без разгона и до 145 Вт в турборежиме, что потребует очень хорошей системы охлаждения. Частота поднята за счет высокого множителя – максимальный множительный частоты шины – 43x.

Несмотря на то, что количество потоков увеличилось до 12 за счет Hyper-Threading, количество инструкций выполняемых за такт (IPC) осталось таким же, как и у Skylake и Kaby Lake. А это означает, что архитектура вычислительного устройства (ALU), конвейера и блока предвыборки инструкций не изменилась. Иначе говоря, это та же архитектура с тем же набором инструкций.

Графическое ядро не изменилось — Intel UHD Graphics 630 , однако слегка увеличена частота GPU. Структурно там все также 24 вычислительных блока. Графика занимает примерно треть всего кристалла.

Что стало неприятной, но ожидаемой новостью – это то, что новые процессоры не смогут работать со старыми чипсетами. И дело даже не разъеме – будет использоваться прежний LGA1151 . Дело в том, что из-за новой компоновки ядра, изменится и обвязка питания кристалла, что приводит к иной распиновке выводов. Появилось большее число выводов Vcc (питание) и Vss (заземление). Как результат, Intel следом представила и 300-е семейство чипсетов, топовая модель которого – Z370 . На удивление, Z370 ничем не отличается от предшественника Z270, даже имея USB 3.1 первого поколения. Все это в купе создает не слишком приятное впечатление о новинке.

Пожалуй, самая лучшая новость заключается в том, что некогда младшенький Core i3 стал, наконец, полноценным четырехядерным процессором. Вероятнее всего, он и получит наибольшую популярность в своем сегменте.

Говоря о производительности, можно констатировать, что отличия по сравнению с предыдущим поколением по большей части будут заметны только при работе с видео (особенно 4К до 30%), графикой (в Adobe Photoshop до 60%) и играх (до 25%). Средневзвешенная производительность увеличится не более чем на 15%.

История процессоров Intel | Первенец – Intel 4004

Свой первый микропроцессор Intel продала в 1971 году. Это был 4-битный чип с кодовым названием 4004. Он предназначался для совместной работы с тремя другими микрочипами, ПЗУ 4001, ОЗУ 4002 и сдвиговым регистром 4003. 4004 выполнял непосредственно вычисления, а остальные компоненты имели критическое значение для работы процессора. Чипы 4004 главным образом использовались в калькуляторах и прочих подобных устройствах, и не предназначались для компьютеров. Его максимальная тактовая частота составляла 740 кГц.

За 4004 последовал похожий процессор под названием 4040, который, по сути, представлял улучшенную версию 4004 с расширенной системой команд и более высокой производительностью.

История процессоров Intel | 8008 и 8080

С помощью 4004 Intel заявила о себе на рынке микропроцессоров, и чтобы извлечь выгоду из ситуации представила новую серию 8-битных процессоров. Чипы 8008 появились в 1972 году, затем в 1974 году появились процессоры 8080, а в 1975 году – чипы 8085. Хотя 8008 является первым 8-битным микропроцессоров Intel, он был не так известен, как его предшественник или преемник – модель 8080. Благодаря возможности обрабатывать данные 8-битными блоками 8008 был быстрее, чем 4004, но имел довольно скромную тактовую частоту 200-800 кГц и не особо привлекал внимание проектировщиков систем. 8008 производился по 10-микрометровой технологии.

Intel 8080 оказался намного более успешным. Архитектурный дизайн чипов 8008 был изменен ввиду добавления новых инструкций и перехода к 6-микрометровым транзисторам. Это позволило Intel более чем вдвое повысить тактовые частоты, и самые быстрые процессоры 8080 в 1974 году работали при частоте 2 МГц. ЦП 8080 использовались в бесчисленном множестве устройств, в связи с чем несколько разработчиков программного обеспечения, например, недавно сформированная Microsoft, сосредоточились на программном обеспечении для процессоров Intel.

В конечном счете, появившиеся позже микрочипы 8086 имели общую архитектуру с 8080, чтобы сохранить обратную совместимость с ПО, написанным для них. В результате ключевые аппаратные блоки процессоров 8080 присутствовали во всех когда-либо произведенных процессорах на базе x86. Программное обеспечение для 8080 технически также может работать на любом процессоре с архитектурой x86.

Процессоры 8085, по сути, представляли удешевленный вариант 8080 с повышенной тактовой частой. Они были очень успешны, хотя оставили меньший след в истории.

История процессоров Intel | 8086: начало эры x86

Первым 16-битным процессором Intel был 8086. Он имел существенно большую производительность по сравнению с 8080. Кроме повышенной тактовой частоты процессор обладал 16-разрядной шиной данных и аппаратными исполнительными блоками, позволяющими 8086 одновременно выполнять две восьмибитные инструкции. Кроме того процессор мог выполнять более сложные 16-битные операции, но основная масса программ того времени была разработана для 8-битных процессоров, поэтому поддержка 16-битных операций была не так актуальна, как многозадачность процессора. Разрядность адресной шины была расширена до 20-бит, что дало процессору 8086 доступ к 1 Мбайт памяти и увеличило производительность.

8086 также стал первым процессором на архитектуре x86. Он использовал первую версию набора команд x86, на которой базируются почти все процессоры AMD и Intel с момента появления этого чипа.

Примерно в то же время Intel выпускала чип 8088. Он был построен на базе 8086, но у него была отключена половина адресной шины, и он ограничивался исполнением 8-битных операций. Тем не менее, он имел доступ к 1 Мбайт ОЗУ и работал при более высоких частотах, поэтому был быстрее предыдущих 8-битных процессоров Intel.

История процессоров Intel | 80186 и 80188

После 8086 Intel представила несколько других процессоров, все они использовали схожую 16-битную архитектуру. Первым был чип 80186. Он разрабатывался с целью упрощения проектирования готовых систем. Intel переместила некоторые аппаратные элементы, которые обычно располагались на системной плате, в ЦП, включая генератор тактовых импульсов, контроллер прерываний и таймер. Благодаря интеграции этих компонентов в ЦП 80186 стал во много раз быстрее, чем 8086. Intel также увеличила тактовую частоту чипа, чтобы еще больше повысить производительность.

Процессор 80188 также имел ряд аппаратных компонентов, интегрированных в чип, но обходился 8-битной шиной данных, как 8088, и предлагался в качестве бюджетного решения.

История процессоров Intel | 80286: больше памяти, больше производительности

После выхода 80186 в том же году появился 80286. Он имел почти идентичные характеристики, за исключением расширенной до 24-бит адресной шины, которая, в так называемом защищенном режиме работы процессора, позволяла ему работать с оперативной памятью объемом до 16 Мбайт.

История процессоров Intel | iAPX 432

iAPX 432 был ранней попыткой Intel уйти от архитектуры x86 в совершенно другую сторону. По расчетам Intel iAPX 432 должен быть в несколько раз быстрее, чем другие решения компании. Но, в конечном счете, процессор потерпел неудачу из-за существенных просчетов в архитектуре. Хотя процессоры x86 считались относительно сложными, iAPx 432 поднял сложность CISC на совершенно новый уровень. Конфигурация процессора была довольно громоздкой, что вынудило Intel выпускать ЦП на двух отдельных кристаллах. Процессор также был рассчитан на высокие нагрузки и не мог хорошо работать в условиях недостатка пропускной способности шин или поступления данных. iAPX 432 смог обогнать 8080 и 8086, но его быстро затмили более новые процессоры на архитектуре x86, и в итоге от него отказались.

История процессоров Intel | i960: первый RISC-процессор Intel

В 1984 Intel создала свой первый RISC-процессор. Он не являлся прямым конкурентом процессорам на базе x86, поскольку предназначался для безопасных встраиваемых решений. В этих чипах использовалась 32-битная суперскалярная архитектура, в которой применялись концепция дизайна Berkeley RISC. Первые процессоры i960 имели относительно низкие тактовые частоты (младшая модель работала на 10 МГц), но со временем архитектура была улучшена и переведена на более тонкие техпроцессы, что позволило поднять частоту до 100 МГц. Также они поддерживали 4 Гбайт защищенной памяти.

i960 широко использовался в военных системах а также в корпоративном сегменте.

История процессоров Intel | 80386: переход x86 на 32-бита

Первым 32-битным процессором на архитектуре x86 от Intel стал 80386, который появился в 1985 году. Его ключевым преимуществом являлась 32-битная адресная шина, которая позволяла адресовать до 4 Гбайт системной памяти. Хотя в те времени столько памяти практически никто не использовал, ограничения ОЗУ часто вредили производительности предшествующих процессоров x86 и конкурирующих ЦП. В отличие от современных ЦП, на момент появления 80386 увеличение объема ОЗУ почти всегда означало увеличение производительности. Также Intel реализовала ряд архитектурных усовершенствований, которые помогали повысить производительность выше уровня 80286, даже когда обе системы использовали одинаковый объем ОЗУ.

Чтобы добавить в продуктовую линейку более доступные модели, Intel представила 80386SX. Этот процессор был практически идентичен 32-битному 80386, но ограничивался 16-битной шиной данных и поддерживал работу с ОЗУ объемом лишь до 16 Мбайт.

История процессоров Intel | i860

В 1989 году Intel предприняла еще одну попытку уйти от процессоров x86. Она создала новый ЦП с архитектурой RISC под названием i860. В отличие от i960 этот ЦП разрабатывался как модель с высокой производительностью для рынка настольных ПК, но процессорный дизайн имел некоторые недостатки. Главный из них заключался в том, что для достижения высокой производительности процессор полностью полагался на программные компиляторы, которые должны были размещать инструкции в порядке их выполнения в момент создания исполняемого файла. Это помогло Intel сохранить размер кристалла и уменьшить сложность чипа i860, но при компиляции программ было практически невозможно корректно расположить каждую инструкцию с начала и до конца. Это вынуждало ЦП тратить больше времени на обработку данных, что резко снижало его производительность.

История процессоров Intel | 80486: интеграция FPU

Процессор 80486 стал следующим большим шагом Intel с точки зрения производительности. Ключом к успеху являлась более плотная интеграция компонентов в ЦП. 80486 был первым процессором x86 с кэшем L1 (первого уровня). Первые образцы 80486 имели на кристалле 8 Кбайт кэш-памяти и изготавливались с применением техпроцесса 1000 нм. Но с переходом на 600 нм объем кэша L1 увеличился до 16 Кбайт.

Intel также включила в ЦП блок FPU, который до этого являлся отдельным функциональным блоком обработки данных. Переместив эти компоненты в центральный процессор, Intel заметно снизила задержку между ними. Чтобы увеличить пропускную способность процессоры 80486 также использовали более быстрый интерфейс FSB. Для повышения скорости обработки внешних данных было произведено множество усовершенствований в ядре и других компонентах. Эти изменения значительно подняли производительность процессоров 80486, которые в разы обгоняли старые 80386.

Первые процессоры 80486 достигали частоты 50 МГц, а более поздние модели, произведенные по техпроцессу 600 нм, могли работать на частоте до 100 МГц. Для покупателей с меньшим бюджетом Intel выпускала версию 80486SX, в которой был заблокирован блок FPU.

История процессоров Intel | P5: первый процессор Pentium

Pentium появился в 1993 году и был первым процессором x86 Intel, который не следовал системе нумерации 80x86. Pentium использовал архитектуру P5 – первую суперскалярную микроархитектуру x86 Intel. Хотя Pentium в целом был быстрее 80486, его главной особенностью был существенно улучшенный блок FPU. FPU оригинального Pentium был более чем в десять раз быстрее старого блока в 80486. Значение этого усовершенствования лишь усилилось, когда Intel выпустила Pentium MMX. В плане микроархитектуры этот процессор идентичен первому Pentium, но он поддерживал набор команд Intel MMX SIMD, который мог значительно повышать скорость отдельных операций.

По сравнению с 80486 Intel увеличила в новых процессорах Pentium объема кэша L1. Первые модели Pentium имели 16 Кбайт кэша первого уровня, а Pentium MMX получил уже 32 Кбайт. Естественно, эти чипы работали при более высоких тактовых частотах. Первые процессоры Pentium использовали транзисторы с техпроцессом 800 нм и достигали только 60 МГц, но последующие версии, созданные с использованием производственного процесса Intel 250 нм, достигали уже 300 МГц (ядро Tillamook).

История процессоров Intel | P6: Pentium Pro

Вскоре после первого Pentium Intel планировала выпустить Pentium Pro, основанный на архитектуре P6, но столкнулась с техническими трудностями. Pentium Pro выполнял 32-битные операции значительно быстрее оригинального Pentium благодаря внеочередному исполнению команд. Эти процессоры имели сильно переработанную внутреннюю архитектуру, которая декодировала инструкции в микрооперации, которые выполнялись на модулях общего назначения. В связи с дополнительными аппаратными средствами декодирования Pentium Pro также использовал значительно расширенный 14-уровневый конвейер.

Поскольку первые процессоры Pentium Pro были предназначены для рынка серверов, Intel снова расширила адресную шину до 36-бит и добавила технологию PAE, позволяющую адресовать до 64 Гбайт ОЗУ. Это гораздо больше, чем было нужно среднему пользователю, но возможность поддержки большого объема ОЗУ была крайне важна для заказчиков серверов.

Также была переработана система кэш-памяти процессора. Кэш L1 был ограничен двумя сегментами по 8 Кбайт, один для инструкций и один для данных. Чтобы восполнить дефицит 16 Кбайт памяти по сравнению с Pentium MMX, Intel добавила от 256 Кбайт до 1 Мбайт кэша L2 на отдельной микросхеме, присоединенной к корпусу ЦП. Она соединялась с ЦП с помощью внутренней шины передачи данных (BSB).

Изначально Intel планировала продавать Pentium Pro простым пользователям, но, в конечном счете, ограничила его выпуск моделями для серверных систем. Pentium Pro имел несколько революционных функций, но продолжал конкурировать с Pentium и Pentium MMX в плане производительности. Два более старых процессора Pentium были значительно быстрее при выполнении 16-битных операций, а в то время 16-битное ПО было преобладающим. Процессору также нахватало поддержки набора команд MMX, в результате Pentium MMX обгонял Pentium Pro в оптимизированных под MMX программах.

У Pentium Pro был шанс удержаться на потребительском рынке, но он был довольно дорогим в производстве из-за отдельной микросхемы, содержащей кэш L2. Самый быстрый процессор Pentium Pro достигал тактовой частоты 200 МГц и производился по техпроцессам 500 и 350 нм.

История процессоров Intel | P6: Pentium II

Intel не отступилась от архитектуры P6 и в 1997 году представила Pentium II, в которым были исправлены почти все недостатки Pentium Pro. Лежащая в основе архитектура была похожа на Pentium Pro. Он также использовал 14-уровневый конвейер и имел некоторые улучшения ядра, повышающие скорость выполнения инструкций. Объем кэша L1 вырос – 16 Кбайт для данных плюс 16 Кбайт для инструкций.

Для снижения стоимости производства Intel также перешла к более дешевым чипам кэш-памяти, присоединенным к более крупному корпусу процессора. Это был эффективный способ сделать Pentium II дешевле, но модули памяти не могли работать на максимальной скорости ЦП. В результате частота работы кэша L2 составляла лишь половину от процессорной, но для ранних моделей ЦП этого было достаточно, чтобы увеличить производительность.

Intel также добавила набор команд MMX. Ядра ЦП в Pentium II под кодовым названием "Klamath" и "Deschutes" также продавалась под брендами Xeon и Pentium II Overdrive, ориентированными на сервера. Модели с самой высокой производительностью имели 512 Кбайт кэша L2 и тактовую частоту до 450 МГц.

История процессоров Intel | P6: Pentium III и схватка за 1 ГГц

После Pentium II Intel планировала выпустить процессор, основанный на архитектуре Netburst, но она была еще не готова. Поэтому в Pentium III компания снова использовала архитектуру P6.

Первый процессор Pentium III носил кодовое имя "Katmai" и был очень похож на Pentium II: он использовал упрощенный кэш L2, работающий лишь на половине скорости ЦП. Базовая архитектура получила существенные изменения, в частности, несколько частей 14-уровневого конвейера были объединены между собой до 10 ступеней. Благодаря обновленному конвейеру и увеличению тактовой частоты первые процессоры Pentium III, как правило, немного обгоняли Pentium II.

Katmai производился по технологии 250 нм. Однако, после перехода на производственный процесс 180 нм, Intel смогла значительно увеличить производительность Pentium III. В обновленной версии под кодовым названием "Coppermine" кэш L2 был перемещен в ЦП, а его объем был снижена наполовину (до 256 Кбайт). Но поскольку он мог работать на частоте процессора, уровень производительности все равно повысился.

Coppermine участвовал в гонке с AMD Athlon за частотой 1 ГГц и преуспел. Позднее Intel попыталась выпустить модель процессора 1,13 ГГц, но в конечном счете она была отозвана после того, как доктор Томас Пабст из Tom"s Hardware обнаружил нестабильности в его работе . В итоге чип с частотой 1 ГГц остался самым быстрым процессором Pentium III на базе Coppermine.

Последняя версия ядра Pentium III называлась "Tualatin". При ее создании использовался техпроцесс 130 нм, который позволил добиться тактовой частоты 1,4 ГГц. Кэш L2 был увеличен до 512 Кбайт, что также позволило немного повысить производительность.

История процессоров Intel | P5 и P6: Celeron и Xeon

Вместе с Pentium II Intel также представила линейки процессоров Celeron и Xeon. Они использовали ядро Pentium II или Pentium III, но с разным объемом кэш-памяти. У первых моделей процессоров под брендом Celeron, основанных на базе Pentium II, вообще не было кэша L2, и производительность была ужасной. Более поздние модели на базе Pentium III имели половину от его объема кэша L2. Таким образом мы получили процессоры Celeron, которые использовали ядро Coppermine и имели только 128 Кбайт кэша L2, а более поздние модели, на базе Tualatin уже 256 Кбайт.

Версии с половиной кэша также называли Coppermine-128 и Tualatin-256. Частота этих процессоров была сопоставима с Pentium III и позволяла конкурировать с процессорами AMD Duron. Microsoft использовала процессор Celeron Coppermine-128 с частотой 733 МГц в игровой консоли Xbox.

Первые процессоры Xeon тоже были основаны на Pentium II, но имели больше кэша второго уровня. У моделей начального уровня его объем составлял 512 Кбайт, тогда как у старших собратьев могло быть до 2 Мбайт.

История процессоров Intel | Netburst: премьера

Прежде чем обсуждать архитектуру Intel Netburst и Pentium 4, важно понимать, в чем преимущества и недостатки ее длинного конвейера. Под понятием конвейера подразумевается перемещение инструкций через ядро. На каждом этапе конвейера выполняется множество задач, но иногда может выполняться только одна единственная функция. Конвейер можно увеличить путем добавлением новых аппаратных блоков или разделением одного этапа на несколько. А также можно уменьшить за счет удаления аппаратных блоков или объединения нескольких этапов обработки в один.

Длина или глубина конвейера имеет прямое влияние на задержку, IPC, тактовую частоту и пропускную способность. Более длинные конвейеры обычно требуют большей пропускной способности от других подсистем, и если конвейер постоянно получает необходимый объем данных, то каждый этап конвейера не будет простаивать вхолостую. Также процессоры с длинными конвейерами обычно могут работать при более высоких тактовых частотах.

Недостатком длинного конвейера является повышенная задержка исполнения, поскольку данные, проходящие через конвейер, вынуждены «останавливаться» на каждом этапе на определенное число тактов. Кроме того, процессоры, имеющие длинный конвейер, могут иметь более низкий показатель IPC, поэтому для повышения скорости работы они используют более высокие тактовые частоты. Со временем процессоры, использующие комбинированный подход, доказали свою эффективность без существенных недостатков.

История процессоров Intel | Netburst: Pentium 4 Willamette и Northwood

В 2000 году архитектура Intel Netburst, наконец, была готова и увидела свет в процессорах Pentium 4, доминировав в течение последующих шести лет. Первая версия ядра называлась "Willamette", под которой Netburst и Pentium 4 просуществовали два года. Однако это было трудное время для Intel, и новый процессор с трудом обгонял Pentium III. Микроархитектура Netburst позволяла использовать более высокие частоты, и процессоры на базе Willamette смогли достичь 2 ГГц, но в некоторых задачах Pentium III с частотой 1,4 ГГц оказывался быстрее. В этот период процессоры AMD Athlon имели большее преимущество в производительности.

Проблема Willamette состояла в том, что Intel расширила конвейер до 20 этапов и планировала побить планку частоты 2 ГГц, но из-за ограничений, накладываемых энергопотреблением и тепловыделением, она не смогла достигнуть поставленных целей. Ситуация улучшилась с появлением микроархитектуры Intel "Northwood" и использованием нового техпроцесса 130 нм, который позволил увеличить тактовую частоту до 3,2 ГГц и удвоить объем кэша L2 с 256 Кбайт до 512 Кбайт. Впрочем, проблемы с потребляемой мощностью и тепловыделением архитектуры Netburst никуда не делись. Однако производительность Northwood была значительно выше, и он мог конкурировать с новыми чипами AMD.

В процессорах класса high-end Intel внедрила технологию Hyper-Threading, увеличивающую эффективность использования ресурсов ядра в условиях многозадачности. Польза от Hyper-Threading в чипах Northwood была не так велика, как в современных процессорах Core i7 – прирост производительности составлял несколько процентов.

Ядра Willamette и Northwood также использовались в процессорах серии Celeron и Xeon. Как и в предыдущих поколениях ЦП Celeron и Xeon, Intel соответственно уменьшала и увеличивала размер кэша второго уровня, чтобы дифференцировать их по производительности.

История процессоров Intel | P6: Pentium-M

Микроархитектура Netburst разрабатывалась для высокопроизводительных процессоров Intel, поэтому она была довольно энергоемкой и не подходила для мобильных систем. Поэтому в 2003 году Intel создала свою первую архитектуру, разработанную исключительно для ноутбуков. Процессоры Pentium-M базировались на архитектуре P6, но с более длинными 12-14-уровневыми конвейерами. Кроме того в ней впервые был реализован конвейер переменной длины – если необходимая для команды информация уже была загружена в кэш, инструкции могли выполняться после прохождения 12 этапов. В противном случае им нужно было пройти еще два дополнительных этапа, чтобы загрузить данные.

Первый из таких процессоров выпускался по техпроцессу 130 нм и содержал 1 Мбайт кэш-памяти L2. Он достигал частоты 1,8 ГГц при потребляемой мощности всего 24,5 Вт. Более поздняя версия под именем "Dothan" с 90-нанометровыми транзисторами была выпущена в 2004 году. Переход на более тонкий производственный процесс позволял Intel увеличить кэш второго уровня L2 до 2 Мбайт, который в сочетании с некоторыми улучшениями ядра заметно увеличивал производительность из расчета на такт. Кроме того максимальная частота ЦП поднялась до 2,27 ГГц при небольшом повышении энергопотребления до 27 Вт.

Архитектура процессоров Pentium-M впоследствии использовалась в мобильных чипах Stealey A100, на замену которых пришли процессоры Intel Atom.

История процессоров Intel | Netburst: Prescott

Ядро Northwood с архитектурой Netburst продержалось на рынке с 2002 по 2004 год, после чего Intel представила ядро Prescott с многочисленными улучшениями. При производстве использовался техпроцесс 90 нм, позволивший Intel увеличить кэш L2 до 1 Мбайт. Также Intel представила новый процессорный интерфейс LGA 775, который обладал поддержкой памяти DDR2 и расширенной в четыре раза шиной FSB. Благодаря этим изменениям Prescott обладал большей пропускной способностью, чем Northwood, а это было необходимо для повышения производительности Netburst. Кроме того на базе Prescott Intel показала первый 64-битный процессор x86, имеющий доступ к ОЗУ большего объема.

Intel рассчитывала, что процессоры Prescott станут самыми успешными среди чипов на базе архитектуры Netburst, но вместо этого они потерпели фиаско. Intel снова расширила конвейер выполнения команд, на сей раз до 31 этапа. В компании надеялись, что увеличения тактовых частот будет достаточно, чтобы компенсировать наличие более длинного конвейера, но им удалось достичь только 3,8 ГГц. Процессоры Prescott были слишком горячими и потребляли слишком много энергии. В Intel рассчитывали, что переход на техпроцесс 90 нм устранит эту проблему, однако повышенная плотность транзисторов лишь усложнила охлаждение процессоров. Добиться более высокой частоты было невозможно, и изменения ядра Prescott негативно сказались на общей производительности.

Даже со всеми улучшениями и дополнительным кэшем Prescott, в лучшем случае, выходил на один уровень с Northwood по части произвольности на такт. В то же время процессоры AMD K8 также осуществили переход на более тонкий техпроцесс, что позволило повысить их частоты. AMD некоторое время доминировала на рынке ЦП для настольных компьютеров.

История процессоров Intel | Netburst: Pentium D

В 2005 году два основных производителя соревновались за первенство в анонсе двухъядерного процессора для потребительского рынка. AMD первой анонсировала двухъядерный Athlon 64, но он долго отсутствовал в продаже. Intel стремилась обойти AMD, используя многоядерный модуль (MCM), содержащий два ядра Prescott. Компания окрестила свой двухъядерный процессор Pentium D, а первая модель носила кодовое имя "Smithfield".

Однако Pentium D подвергся критике, поскольку имел те же проблемы, что и оригинальные чипы Prescott. Тепловыделение и энергопотребление двух ядер на базе Netburst ограничивали таковую частоту на уровне 3,2 ГГц (в лучшем случае). И поскольку эффективность архитектуры сильно зависела от загруженности конвейера и скорости поступления данных, показатель IPC у Smithfield заметно снизился, поскольку пропускная способность канала делилась между двумя ядрами. Кроме того физическая реализация двухъядерного процессора не отличалась изящностью (по сути это два кристалла под одной крышкой). И два ядра на одном кристалле в ЦП AMD считались более продвинутым решением.

После Smithfield появился Presler, который был переведен на 65 нм техпроцесс. Многоядерный модуль содержал два кристалла Ceder Mill. Это помогло уменьшить тепловыделение и потребляемую мощность процессора, а также поднять таковую частоту до 3,8 ГГц.

Существовало две основных версии Presler. Первая имела более высокий тепловой пакет 125 Вт, а более поздняя модель ограничивалась значением 95 Вт. Благодаря уменьшенному размеру кристалла Intel также смогла удвоить объема кэша L2, в итоге каждый кристалл имел по 2 Мбайт памяти. Некоторые модели для энтузиастов также поддерживали технологию Hyper-Threading, позволяющую ЦП выполнять задачи в четыре потока одновременно.

Все процессоры Pentium D поддерживали 64-битное ПО и ОЗУ объемом более 4 Гбайт.

Во второй части: процессоры Core 2 Duo, Core i3, i5, i7 вплоть до Skylake.