Intel — история успеха

в 12:38, , рубрики: amd, athlon, core i, fx, intel, pentium, phenom, ryzen, threadripper, Железо, Процессоры

Понять компанию Intel и трёх её основателей можно только тогда, когда вы поймёте Кремниевую долину и её истоки. А чтобы это сделать, вам нужно проникнуть в историю компании Shokley Transistor, Вероломной Восьмёрки и Fairchild Semiconductor. Без их понимания корпорация Intel останется для вас тем же, что и для большинства людей, — тайной.

Изобретение компьютеров не означало, что тут же началась революция. Первые компьютеры на основе больших, недешевых, быстро ломающихся электронных ламп, представляли собой дорогостоящие чудища, содержать которые могли только корпорации, университеты, где проводились научные исследования, и военные. Появление транзисторов, а затем и новых технологий, позволяющих на крошечном микрочипе вытравить миллионы транзисторов, означало, что вычислительную мощность многих тысяч устройств ЭНИАК можно сосредоточить в головной части ракеты, в компьютере, который можно держать на коленях, и в портативных устройствах.

В 1947 году инженеры Bell Laboratory Джон Бардин и Уолтер Браттейн изобрели транзистор, который был представлен широкой общественности в 1948 году. Несколько месяцев спустя Уильям Шокли, один из сотрудников компании Bell, разработал модель биполярного транзистора. Транзистор, который, по сути, представляет собой твердотельный электронный переключатель, заменил громоздкую вакуумную лампу. Переход от вакуумных ламп к транзисторам положил начало тенденции к миниатюризации, которая продолжается и сегодня. Транзистор стал одним из самых важных открытий XX века.

В 1956 году нобелевский лауреат по физике Уильям Шокли создал компанию Shockley Semiconductor Laboratory для работы над четырёхслойными диодами. Шокли не удалось привлечь своих бывших сотрудников из Bell Labs; вместо этого он нанял группу, по его мнению, лучших молодых специалистов по электронике, недавно окончивших американские университеты. В сентябре 1957 года, из-за конфликта с Шокли, который решил прекратить исследование кремниевых полупроводников, восемь ключевых сотрудников Shokley Transistor решили уйти со своих рабочих мест и начать заниматься своим делом. Восемь человек теперь навсегда известны как Вероломная Восьмёрка. Этот эпитет дал им Шокли, когда они ушли с работы. Восьмёрка включала в себя Роберта Нойса, Гордона Мура, Джея Ласта, Джина Хоурни, Виктора Гринича, Юджина Кляйнера, Шелдона Робертса и Джулиуса Бланка.

image

После ухода они решили создать собственную компанию, но инвестиции взять было неоткуда. В результате обзвона 30 фирм они наткнулись на Fairchild – владельца компании Fairchild Camera and Instrument. Тот с радостью вложил полтора миллиона долларов в новую компанию, что было почти в два раза больше, чем изначально считали необходимым восемь её основателей. Была заключена так называемая сделка с премией: если компания окажется успешной, он сможет её выкупить полностью за три миллиона. Fairchild Camera and Instrument воспользовалась этим правом уже в 1958 году. Назвали дочернюю компанию Fairchild Semiconductor.

В январе 1959 года один из восьми основателей компании Fairchild Роберт Нойс изобрёл кремниевую интегральную схему. При этом Джек Килби в Texas Instruments изобрёл германиевую интегральную схему на полгода раньше — летом 1958 года, однако модель Нойса оказалась более пригодной для массового производства, и именно она используется в современных чипах. В 1959 году Килби и Нойс независимо подали заявки на патенты на интегральную схему, и оба их успешно получили, причём Нойс получил свой патент первым.

В 1960-х годах Fairchild стала одним из ведущих производителей операционных усилителей и других аналоговых интегральных схем. Однако в то же время, новое управление Fairchild Camera and Instrument начало ограничивать свободу действий Fairchild Semiconductor, что привело к конфликтам. Члены «восьмёрки» и другие опытные сотрудники один за другим начали увольняться и основывать свои собственные компании в Кремниевой долине.

image

Intel была основана 18 июля 1968 года Робертом Нойсом, Гордоном Муром и Эндрю Гроувом.

image

Первое название, выбранное Нойсом и Муром, было NM Electronics, N и M – первые буквы их фамилий. Но оно было не слишком впечатляющим. После большого числа не слишком удачных предложений, например Electronic Solid State Computer Technology Corporation, пришли к окончательному решению: компания будет называться Integrated Electronics Corporation. Само по себе оно тоже не было слишком впечатляющим, но имело одно достоинство. Сокращённо компанию можно было назвать Intel. Это звучало хорошо. Название было энергичным и красноречивым.

image

Учёные ставили перед собой вполне определённую цель: создать практичную и доступную полупроводниковую память. Ничего подобного ранее не создавалось, учитывая тот факт, что запоминающее устройство на кремниевых микросхемах стоило, по крайней мере, в сто раз дороже обычной для того времени памяти на магнитных сердечниках. Стоимость полупроводниковой памяти достигала одного доллара за бит, в то время как запоминающее устройство на магнитных сердечниках стоило всего лишь около цента за бит. Роберт Нойс говорил: «Нам необходимо было сделать лишь одно – уменьшить стоимость в сто раз и тем самым завоевать рынок. Именно этим мы в основном и занимались».

В 1970 году Intel выпустила микросхему памяти в 1 Кбит, намного превысив ёмкость существующих в то время микросхем (1 Кбит равен 1024 бит, один байт состоит из 8 бит, то есть микросхема могла хранить всего 128 байт информации, что по современным меркам ничтожно мало.) Созданная микросхема, известная как динамическое оперативное запоминающие устройство (DRAM) 1103, стала к концу следующего года наиболее продаваемым полупроводниковым устройством в мире. К этому времени Intel выросла из горстки энтузиастов в компанию, насчитывающую более ста сотрудников.

В это время японская компания Busicom обратилась к Intel с просьбой разработать набор микросхем для семейства высокоэффективных программируемых калькуляторов. Первоначальная конструкция калькулятора предусматривала минимум 12 микросхем различных типов. Инженер компании Intel Тед Хофф отклонил данную концепцию и вместо этого разработал однокристальное логическое устройство, получающее команды приложения из полупроводниковой памяти. Этот центральный процессор работал под управлением программы, которая позволяла адаптировать функции микросхемы для выполнения поступающих задач. Микросхема была универсальна по своей природе, то есть её применение не ограничивалось калькулятором. Логические же модули имели только одно назначение и строго определённый набор команд, которые и использовались для управления её функциями.

С этой микросхемой была связано одна проблема: все права на неё принадлежали исключительно Busicom. Тед Хофф и другие разработчики понимали, что данная конструкция имеет практически неограниченное применение. Они настояли на том, чтобы Intel выкупила права на созданную микросхему. Intel предложила Busicom вернуть заплаченные ею за лицензию 60 тысяч долларов в обмен на право распоряжаться разработанной микросхемой. В итоге Busicom, находясь в тяжелом финансовом положении, согласилась.

15 ноября 1971 года появился первый 4-разрядный микрокомпьютерный набор 4004 (термин микропроцессор появился значительно позже). Микросхема содержала в себе 2300 транзисторов, стоила 200 долларов и по своим параметрам была сопоставима с первой ЭВМ ЭНИАК, созданной в 1946 году, использовавшей 18 тысяч вакуумных электронных ламп и занимавшую 85 кубических метров.

image

Микропроцессор выполнял 60 тысяч операций в секунду, работал на частоте 108 кГц и производился с использованием 10-микронной технологии (10000 нанометров). Данные передавались блоками по 4 бит за такт, а максимальный адресуемый объём памяти составлял 640 байт. 4004-ый использовался для управления светофорами, при анализе крови и даже в исследовательской ракете Pioneer 10, запущенной NASA.

В апреле 1972 года Intel выпустила процессор 8008, который работал на частоте 200 кГц.

image

Он содержал 3500 транзисторов и производился по всё той же 10-микронной технологии. Шина данных была 8-разрядной, что позволяло адресовать 16 Кб памяти. Этот процессор предназначался для использования в терминалах и программируемых калькуляторах.

Следующая модель процессора, 8080, была анонсирована в апреле 1974 года.

image

Этот процессор содержал уже 6000 транзисторов и мог адресовать 64 Кб памяти. На нём был собран первый персональный компьютер (не PC) Altair 8800. В этом компьютере использовалась операционная система CP/M, а Microsoft разработала для него интерпретатор языка программирования BASIC. Это была первая массовая модель компьютера, для которого были написаны тысячи программ.

Со временем 8080 стал настолько известен, что его начали копировать.

В конце 1975 года несколько бывших инженеров Intel, занимавшихся разработкой процессора 8080, создали компанию Zilog. В июле 1976-го эта компания выпустила процессор Z-80, который представлял собой значительно улучшенную версию 8080.

image

Этот процессор был несовместим с 8080 по контактным выводам, но сочетал в себе множество различных функций, например интерфейс памяти и схему обновления ОЗУ, что давало возможность разрабатывать более дешёвые и простые компьютеры. В Z-80 был также включён расширенный набор команд процессора 8080, позволяющий использовать его программное обеспечение. В этот процессор вошли новые команды и внутренние регистры, поэтому ПО, разработанное для Z-80, могло использоваться практически со всеми версиями 8080.

Первоначально процессор Z-80 работал на частоте 2,5 МГц (более поздние версии работали уже на частоте 10 МГц), содержал 8500 транзисторов и мог адресовать 64 Кб памяти.

Компания Радио Шэк выбрала процессор Z-80 для своего персонального компьютера TRS-80 Model 1. Вскоре Z-80 стал стандартным процессором для систем, работающих с операционной системой CP/M и наиболее распространённым ПО того времени.

Компания Intel не остановилась на достигнутом, и в марте 1976 года выпустила процессор 8085, который содержал 6500 транзисторов, работал на частоте 5 МГц и производился по 3-микронной технологии (3000 нанометров).

image

Несмотря на то, что он был выпущен на несколько месяцев раньше Z-80, ему так и не удалось достичь популярности последнего. Он использовался в основном в качестве управляющей микросхемы различных компьютеризированных устройств.

В этом же году MOS Technologies выпустила процессор 6502, который был абсолютно не похож на процессоры Intel.

image

Он был разработан группой инженеров компании Motorola. Эта же группа работала над созданием процессора 6800, который в будущем трансформировался в семейство процессоров 68000. Цена первой версии процессора 8080 достигала трёхсот долларов, в то время как 8-разрядный 6502 стоил всего около двадцати пяти долларов. Такая цена была вполне приемлема для Стива Возняка, и он встроил процессор 6502 в новые модели Apple I и Apple II. Процессор 6502 использовался также в системах, созданных компанией Commodore и другими производителями.

Этот процессор и его преемники с успехом работали в игровых компьютерных системах, в число которых вошла приставка Nintendo Entertainment System. Motorola продолжила работу над созданием серии процессоров 68000, которые впоследствии были использованы в компьютерах Apple Macintosh. Второе поколение компьютеров Mac использовало процессор PowerPC, являющийся преемником 68000. Сегодня компьютеры Mac снова перешли на архитектуру PC и используют с ними одни процессоры, микросхемы системной логики и прочие компоненты.

В июне 1978 года Intel представила процессор 8086, который содержал набор команд под кодовым названием х86.

image

Этот же набор команд до сих пор поддерживается во всех современных микропроцессорах: AMD Ryzen Threadripper 1950X и Intel Core i9-7920X. Процессор 8086 был полностью 16-разрядным – внутренние регистры и шина данных. Он содержал 29000 транзисторов и работал на частоте 5 МГц. Благодаря 20-разрядной шине адреса он мог адресовать 1 Мб памяти. При создании 8086-го обратная совместимость с 8080-ым не предусматривалась. Но в то же время значительное сходство их команд и языка позволили использовать более ранние версии программного обеспечения. Это свойство впоследствии сыграло важную роль для быстрого перевода программ системы CP/M (8080) на рельсы PC.

Несмотря на высокую эффективность процессора 8086 его цена была всё же слишком высока по меркам того времени и, что гораздо важнее, для его работы требовалась дорогая микросхема поддержки 16-разрядной шины данных. Чтобы уменьшить себестоимость процессора, в 1979 году Intel выпустила процессор 8088 – упрощённую версию 8086.

8088-ой использовал те же внутреннее ядро и 16-разрядные регистры, что и 8086, мог адресовать 1 Мб памяти, но в отличие от предыдущей версии использовал внешнюю 8-разрядную шину данных. Это позволило обеспечить обратную совместимость с ранее разработанным 8-разрядным процессором 8085 и тем самым значительно снизить стоимость создаваемых системных плат и компьютеров. Именно поэтому IBM выбрала для своего первого ПК «урезанный» процессор 8088, а не 8086. Это решение имело далеко идущие последствия для всей компьютерной индустрии.

Процессор 8088 был полностью программно-совместимым с 8086, что позволяло использовать 16-разрядное программное обеспечение. В процессорах 8085 и 8080 использовался очень похожий набор команд, поэтому программы, написанные для процессоров предыдущих версий, можно было легко преобразовать для процессора 8088. Это, в свою очередь, позволяло разрабатывать разнообразные программы для IBM PC, что явилось залогом его будущего успеха. Не желая останавливаться на полпути, Intel была вынуждена обеспечить поддержку обратной совместимости 8086/8088 с большинством процессоров, выпущенных в то время.

Intel сразу приступила к разработке нового микропроцессора после выхода 8086/8088. Процессоры 8086 и 8088 требовали большого количества микросхем поддержки, и компания решает разработать микропроцессор, уже содержащий на кристалле все необходимые модули. Новый процессор включал в себя множество компонентов, ранее выпускавшихся в виде отдельных микросхем, это позволило бы резко сократить количество микросхем в компьютере, а, следовательно, и уменьшить его стоимость. Кроме того, была расширена система внутренних команд.

Во второй половине 1982 года Intel выпускает встраиваемый процессор 80186, который, помимо улучшенного ядра 8086, содержал также дополнительные модули, заменяющие некоторые микросхемы поддержки.

image

Так же в 1982-ом был выпущен 80188, представляющий собой вариант микропроцессора 80186 с 8-битной внешней шиной данных.

Выпущенный 1 февраля 1982 года 16-битный x86-совместимый микропроцессор 80286 представлял собой усовершенствованный вариант процессора 8086 и обладал в 3-6 раз большей производительностью.

image

Этот качественно новый микропроцессор был затем использован в эпохальном компьютере IBM PC-AT.

286-ой разрабатывался параллельно с процессорами 80186/80188, однако в нём отсутствовали некоторые модули, имевшиеся в процессоре Intel 80186. Процессор Intel 80286 выпускался в точно таком же корпусе, как и Intel 80186 — LCC, а также в корпусах типа PGA с шестьюдесятью восемью выводами.

В те годы ещё поддерживалась обратная совместимость процессоров, что ничуть не мешало вводить различные новшества и дополнительные возможности. Одним из основных изменений стал переход от 16-разрядной внутренней архитектуры процессора 286 и более ранних версий к 32-разрядной внутренней архитектуре 386-го и последующих процессоров, относящихся к категории IA-32. Эта архитектура была представлена в 1985 году, однако потребовалось ещё 10 лет, чтобы на рынке появились такие операционные системы, как Windows 95 (частично 32-разрядные) и Windows NT (требующие использования исключительно 32-разрядных драйверов). И только ещё через 10 лет появилась операционная система Windows XP, которая была 32-разрядной как на уровне драйверов, так и на уровне всех компонентов. Итак, на адаптацию 32-разрядных вычислений потребовалось 16 лет. Для компьютерной индустрии это довольно длительный срок.

80386-ой появился в 1985 году. Он содержал 275 тысяч транзисторов и выполнял более 5 миллионов операций в секунду.

image

Компьютер DESKPRO 386 компании Compaq был первым ПК, созданным на базе нового микропроцессора.

Следующим из семейства процессоров шестьюдесятью восемью стал 486-ой, появившийся в 1989 году.

image

Он содержал уже 1,2 миллиона транзисторов и первый встроенный сопроцессор, а также работал в 50 раз быстрее процессора 4004; его производительность была эквивалентна производительности мощных мэйнфреймов.

Тем временем министерство обороны США не радовала перспектива остаться с одним-единственным поставщиком чипов. По мере того, как последних становилось всё меньше (вспомните, какой зоопарк наблюдался еще в начале девяностых), важность AMD, как альтернативного производителя, росла. По соглашению от 1982 года, у AMD были все лицензии на производство процессоров 8086, 80186 и 80286, однако, свежеразработанный процессор 80386 Intel передавать AMD отказалась категорически. И соглашение разорвала. Дальше последовал долгий и громкий судебный процесс – первый в истории компаний. Завершился он только в 1991 году победой AMD. За свою позицию Intel выплатила истцу миллиард долларов.

Но всё же отношения были подпорчены, и о былой доверительности речь не шла. Тем более, что в AMD пошли по пути reverse engineering. Компания продолжила выпускать отличающиеся аппаратно, но полностью совпадающие по микрокоду процессоры Am386, а затем и Am486. Тут уже в суд пошла Intel. Снова процесс затянулся надолго, и успех оказывался то на одной, то на другой стороне. Но 30 декабря 1994 года было принято судебное решение, согласно которому микрокод Intel всё же является собственностью Intel, и как-то нехорошо другим компаниям его использовать, если владельцу это не нравится. Поэтому с 1995-го всё изменилось всерьёз. На процессорах Intel Pentium и AMD K5 запускались любые приложения для платформы x86, но с точки зрения архитектуры они были принципиально разными. И, получается, что совсем уж настоящая конкуренция Intel и AMD началась лишь через четверть века после создания компаний.

Впрочем, для обеспечения совместимости перекрёстное опыление технологиями никуда не ушло. В современных процессорах Intel немало запатентованного AMD, и, наоборот, AMD аккуратно добавляет наборы инструкций, разработанные Intel.

В 1993 году Intel представила первый процессор Pentium, производительность которого выросла в пять раз по сравнению с производительностью семейства 486. Этот процессор содержал 3,1 миллиона транзисторов и выполнял до 90 миллионов операций в секунду, что примерно в полторы тысячи раз выше быстродействия 4004.

image

Когда появилось следующее поколение процессоров, те, кто рассчитывал на название Sexium были разочарованы.

Процессор семейства P6, называемый Pentium Pro, появился на свет в 1995 году.

image

Он содержал 5,5 миллионов транзисторов и являлся первым процессором, кэш-память второго уровня которого была размещена непосредственно на кристалле, что позволяло значительно повысить его быстродействие. Процессор содержал 16 Кб кэша L1 и 256 Кб L2. Большой объём кэш-памяти отчасти компенсировался отсутствием MMX-команд.

Пересмотрев архитектуру P6, Intel в мае 1997 года представила процессор Pentium II.

image

Он содержал 7,5 миллионов транзисторов, упакованных, в отличие от традиционного процессора, в картридж, что позволило разместить кэш-память L2 непосредственно в модуле процессора. Это помогло существенно повысить его быстродействие. В апреле 1998 года семейство Pentium II пополнилось дешевым процессором Celeron, используемом в домашних ПК, и профессиональным процессором Pentium II Xeon, предназначенным для серверов и рабочих станций. Так же в 1998 году Intel впервые интегрировала кэш-память второго уровня (которая работала на полной частоте ядра процессора) непосредственно в кристалл, что позволило существенно повысить его быстродействие.

В то время как процессор Pentium стремительно завоёвывал доминирующее положение на рынке, AMD приобрела компанию NexGen, работавшую над процессором Nx686. В результате слияния компаний появился процессор AMD K6.

image

Этот процессор как в аппаратном, так и в программном отношении был совместим с процессором Pentium, то есть устанавливался в гнездо Socket 7 и выполнял те же программы. AMD продолжила разработку более быстрых версий процессора K6 и завоевала значительную часть рынка ПК среднего класса.

Первым процессором для настольных вычислительных машин старшей модели, содержащим встроенную кэш-память второго уровня и работающим с полной частотой ядра, стал процессор Pentium III, созданный на основе ядра Coppermine, представленный в конце 1999 года, который представлял собой, по сути, Pentium II, содержащий инструкции SSE.

В 1998 году компания AMD представила процессор Athlon, который позволил ей конкурировать с Intel на рынке высокоскоростных настольных ПК практически на равных.
image
Этот процессор оказался весьма удачным, и Intel получила его в лице достойного соперника в области высокопроизводительных систем. Сегодня успех процессора Athlon не вызывает сомнений, однако во время выхода его на рынок на этот счёт были опасения. Дело в том, что, в отличие от своего предшественника K6, который был совместим как на программном, так и на аппаратном уровне с процессором Intel, Athlon был совместим только на уровне программного обеспечения — он требовал специфичного набора микросхем системной логики и специального гнезда.

Новые процессоры AMD выпускались по 250-нм технологии с 22 миллионами транзисторов. У них присутствовал новый блок целочисленных вычислений (ALU). Системная шина EV6 обеспечивала передачу данных по обоим фронтам тактового сигнала, что давало возможность при физической частоте 100 мегагерц получить эффективную частоту 200 мегагерц. Объем кэш-памяти первого уровня составлял 128 Кб (64 Кб инструкций и 64 Кб данных). Кэш второго уровня достигал 512 Кб.

2000 год ознаменовался появлением на рынке новых разработок обеих компаний. 6 марта 2000 года AMD выпустила первый в мире процессор с тактовой частотой в 1 ГГц. Это был представитель набирающего популярность семейства Athlon на ядре Orion. Так же AMD впервые представила процессоры Athlon Thunderbird и Duron. Процессор Duron, по существу, был идентичен процессору Athlon и отличался от него только меньшим объёмом кэш-памяти второго уровня. Thunderbird, в свою очередь, использовал интегрированную кэш-память, что позволило повысить его быстродействие. Duron представлял собой более дешёвую версию процессора Athlon, которая была разработана в первую очередь для того, чтобы составить достойную конкуренцию недорогим процессорам Celeron. А Intel в конце года представила новый процессор Pentium 4.

В 2001 году Intel выпустила новую версию процессора Pentium 4 с рабочей частотой 2 ГГц, который стал первым процессором, достигшим подобной частоты. Кроме того, AMD представила процессор Athlon XP, созданный на основе ядра Palomino, а также Athlon MP, разработанный специально для многопроцессорных серверных систем. В течение 2001 года AMD и Intel продолжили работу над повышением быстродействия разрабатываемых микросхем и улучшением параметров существующих процессоров.

В 2002 году Intel представила процессор Pentium 4, впервые достигший рабочей частоты в 3,06 ГГц. Последующие за ним процессоры будут также поддерживать технологию Hyper-Threading. Одновременное выполнение двух потоков даёт для процессоров с технологией Hyper-Threading прирост производительности в 25-40% по сравнению с обычными процессорами Pentium 4. Это вдохновило программистов заняться разработкой многопотоковых программ, и подготовило почву для появления в скором будущем многоядерных процессоров.

В 2003 году AMD выпустила первый 64-разрядный процессор Athlon 64 (кодовое название ClawHammer, или K8).

image

В отличие от серверных 64-разрядных процессоров Itanium и Itanium 2, оптимизированных для новой 64-разрядной архитектуры программных систем и довольно медленно работающих с традиционными 32-разрядными программами, Athlon 64 воплощает в себе 64-разрядное расширение семейства x86. Через некоторое время Intel представила свой собственный набор 64-разрядных расширений, который назвала EM64T или IA-32e. Расширения Intel были практически идентичны расширениям AMD, что означало их совместимость на программном уровне. До сих пор некоторые операционные системы называют их AMD64, хотя в маркетинговых документах конкуренты предпочитают собственные бренды.

В этом же году Intel выпускает первый процессор, в котором была реализована кэш-память третьего уровня – Pentium 4 Extreme Edition. В него было встроено 2 Мб кэша, существенно увеличено количество транзисторов и как следствие – производительность. Так же появилась микросхема Pentium M для портативных компьютеров. Она задумывалась как составная часть новой архитектуры Centrino, которая должна была, во-первых, снизить энергопотребление, увеличив тем самым ресурс аккумулятора, во-вторых, обеспечить возможность производства более компактных и лёгких корпусов.

Для того, чтобы 64-разрядные вычисления стали реальностью, необходимы 64-разрядные операционные системы и драйверы. В апреле 2005 года компания Microsoft начала распространять пробную версию Windows XP Professional x64 Edition, поддерживающую дополнительные инструкции AMD64 и EM64T.

Не сбавляя обороты, AMD в 2004-м выпускает первые в мире двухъядерные x86-процессоры Athlon 64 X2.

image

На тот момент очень немногие приложения умели использовать два ядра одновременно, но в специализированном ПО прирост производительности был весьма внушительным.

В ноябре 2004 года компания Intel была вынуждена отменить выпуск модели Pentium 4 с тактовой частотой в 4 ГГц из-за проблем с теплоотводом.

25 мая 2005 года были впервые продемонстрированы процессоры Intel Pentium D. О них особо сказать нечего, разве что только о тепловыделении в 130 Вт.

В 2006-м году AMD представляет первый в мире 4-ядерный серверный процессор, где все 4 ядра выращены на одном кристалле, а не «склеены» из двух, как у коллег по бизнесу. Решены сложнейшие инженерные задачи – и на стадии разработки, и на производстве.

В этом же году Intel сменила название бренда Pentium на Core и выпустила двухъядерную микросхему Core 2 Duo.

image

В отличие от процессоров архитектуры NetBurst (Pentium 4 и Pentium D), в архитектуре Core 2 ставка делалась не на повышение тактовой частоты, а на улучшение других параметров процессоров, таких как кэш, эффективность и количество ядер. Рассеиваемая мощность этих процессоров была значительно ниже, чем у настольной линейки Pentium. С параметром TDP, равным 65 Вт, процессор Core 2 имел наименьшую рассеиваемую мощность из всех доступных тогда в продаже настольных микропроцессоров, в том числе на ядрах Prescott (Intel) с TDP равным 130 Вт, и на ядрах San Diego (AMD) с TDP равным 89 Вт.

Первым настольным четырехъядерным процессором стал Intel Core 2 Extreme QX6700 с тактовой частотой 2.67 ГГц и 8 Мб кэш-памяти второго уровня.

В 2007 году вышла 45-нанометровая микроархитектура Penryn с использованием металлических затворов Hi-k без содержания свинца. Технология использовалась в семействе процессоров Intel Core 2 Duo. В архитектуру добавилась поддержка инструкций SSE4, а максимальный объем кэш-памяти 2-го уровня у двухъядерных процессоров увеличился с 4 Мб до 6 Мб.

В 2008 году вышла архитектура следующего поколения — Nehalem. Процессоры обзавелись встроенным контроллером памяти, поддерживающим 2 или 3 канала DDR3 SDRAM или 4 канала FB-DIMM. На смену шине FSB, пришла новая шина QPI. Объем кэш-памяти 2-го уровня уменьшился до 256 Кб на каждое ядро.

Вскоре Intel перевела архитектуру Nehalem на новый 32-нм техпроцесс. Эта линейка процессоров получила название Westmere.

Первой моделью новой микроархитектуры стал Clarkdale, обладающий двумя ядрами и интегрированным графическим ядром, производимым по 45-нм техпроцессу.

Компания AMD старалась не отставать от Intel. В 2007 году она выпустила новое поколение архитектуры микропроцессоров x86 – Phenom (K10).

image

Четыре ядра процессора были объединены на одном кристалле. В дополнение к кэшу 1-го и 2-го уровней модели K10 наконец получили L3 объемом 2 Мб. Объем кэша данных и инструкций 1-го уровня составлял 64 Кб каждый, а кэш-памяти 2-го уровня — 512 Кб. Также появилась перспективная поддержка контроллера памяти DDR3. В K10 использовалось два 64-битных контроллера. Каждое процессорное ядро имело 128-битный модуль вычислений с плавающей запятой. Вдобавок ко всему, новые процессоры работали через интерфейс HyperTransport 3.0.

В 2009 году был завершён многолетний конфликт между корпорациями Intel и AMD, связанный с патентным правом и антимонопольным законодательством. Так, в течение почти десяти лет Intel использовала ряд нечестных решений и приёмов, которые мешали честному развитию конкуренции на рынке полупроводников. Intel оказывала давление на своих партнёров, вынуждая их отказываться от приобретения процессоров AMD. Применялся подкуп клиентов, предоставление больших скидок и заключение соглашений. В результате Intel выплатила AMD 1,25 миллиарда долларов и обязалась следовать определённому набору правил ведения бизнес-деятельности следующие 5 лет.

К 2011 году эпоха Athlon-ов и конкурентная борьба на процессорном рынке уже перешла в некоторое затишье, однако длилось оно совсем недолго — уже в январе Intel представила свою новую архитектуру Sandy Bridge, которая стала идейным развитием первого поколения Core – целой вехи, которая позволила синему гиганту взять лидерство на рынке. Поклонники AMD ждали ответа красных довольно долго – лишь в октябре на рынке появился долгожданный Bulldozer — возвращение на рынок бренда AMD FX, связанного с прорывными для компании процессорами начала века.
image
Новая архитектура AMD взяла на себя очень многое – противостояние с лучшими решениями Intel (ставших впоследствии легендарными) дорого обошлось чипмейкеру из Саннивейла. Уже традиционный для красных раздутый маркетинг, связанный с громкими заявлениями и невероятными обещаниями, перешел все границы – «Бульдозер» называли настоящей революцией, и предрекали архитектуре достойнейшую битву против новинок от конкурента. Что же заготовил FX для победы на рынке?

Ставку на многопоточность и бескомпромиссную многоядерность – в 2011 году AMD FX гордо называли «самым многоядерным десктопным процессором на рынке», и это не было преувеличением – в основе архитектуры лежало целых восемь ядер (пусть и логических), на каждое из которых приходился один поток. На момент анонса архитектуры новый FX на фоне четырех ядер конкурента был инновационным и смелым решением, заглядывающим далеко вперед. Но увы, AMD всегда делала ставку лишь на одно направление, и в случае с Bulldozer это было отнюдь не та сфера, на которую рассчитывал массовый потребитель.

Продуктивность новых чипов AMD была весьма высока, и в синтетике FX без труда показывал впечатляющие результаты – к сожалению, сказать того же об игровых нагрузках было нельзя: мода на 1-2 ядра и отсутствие поддержки нормального распараллеливания ядер привело к тому, что «Бульдозер» с большим скрипом справлялся с нагрузками там, где Sandy Bridge даже не чувствовал трудностей. Прибавить к этому целых две ахиллесовых пяты серии – зависимость от быстрой памяти и рудиментарного северного моста, а также наличие лишь одного FPU-блока на каждые два ядра – и результат выходит весьма плачевный. AMD FX назвали горячей и неповоротливой альтернативой быстрым и мощным синим процессорам, которая брала лишь относительной дешевизной и совместимостью со старыми материнскими платами. На первый взгляд это был полный провал, однако AMD никогда не брезговала работать над ошибками – и именно такой работой стала Vishera – своего рода перезагрузка архитектуры Bulldozer, вышедшая на рынок в конце 2012 года.

Обновленный Bulldozer получил название Piledriver, а сама архитектура прибавила в инструкциях, нарастила мускулов в однопоточных нагрузках, и оптимизировала работу большого числа ядер, из-за чего возросла и многопоточная производительность. Однако в те времена конкурентом для обновленной и посвежевшей серии красных выступала небезызвестная Ivy Bridge, только приумножившая число обожателей Intel. В AMD решили действовать по уже обкатанной стратегии привлечения бюджетных пользователей, общей экономии на комплектующих и возможности получить большее за меньшие деньги (не посягая на сегмент выше).

Но самое забавное в истории появления самой неудачной (по мнению большинства) архитектуры в арсенале AMD то, что продажи AMD FX трудно назвать не то что провальными, а даже посредственными – так, по данным магазина Newegg за 2016 год вторым по популярности процессором стал AMD FX-6300 (уступивший лишь i7 6700k), а небезызвестный лидер бюджетного красного сегмента FX-8350 вошел в пятерку самых продаваемых процессоров, немного отстав от i7 4790k. При этом даже относительно дешевые i5, которых приводили в пример маркетинговых успехов и «народного» статуса, значительно отстали от проверенных временем старичков на базе Piledriver.

Напоследок стоит отметить и довольно забавный факт, который несколько лет назад считался отговоркой поклонников AMD – речь идет о противостоянии FX-8350 и i5 2500k, которое зародилось еще во времена выхода Bulldozer. На протяжении долгого времени считалось, что красный процессор значительно отстает от облюбованного многими энтузиастами 2500k, однако в свежих тестах 2017 года в паре с мощнейшим GPU FX-8350 оказывается быстрее практически во всех игровых тестах. Уместно будет сказать «Ура, дождались!».

А Intel тем временем продолжает завоёвывать рынок.

image

В 2011 году анонсируется, а затем чуть позже выпускается партия новых процессоров на архитектуре Sandy Bridge, для нового, вышедшего в том же году сокета LGA 1155. Это второе поколение современных процессоров Intel, полное обновление линейки, которое проложило дорогу коммерческого успеха для компании, ведь аналогов по мощности на ядро и по разгону не было. Возможно, вы помните i5 2500К — легендарный процессор, он разгонялся до частоты почти в 5 ГГц, с соответственным башенным охлаждением, и способен даже сегодня, в 2017, обеспечить приемлемую производительность в системе с одной, а возможно и двумя видеокартами в современных играх. На ресурсе hwbot.org процессор преодолел частоту в 6014,1 мегагерц от русского оверклокера SAV. Это был 4 ядерный процессор с кэшем 3 уровня в 6 Мб, базовая частота составляла всего 3,3 ГГц, ничего особенного, но за счет припоя, процессоры этого поколения разгонялись очень сильно и не имели перегрева. Так же абсолютно успешным в этом поколении были i7 2600К и 2700K — 4 ядерные процессоры с гипертредингом, что давало им целых 8 потоков. Разгонялись, правда, они чуть слабее, но имели более высокую производительность, а соответственно и тепловыделение. Их брали под системы для быстрого и эффективного видеомонтажа, а также для проведения трансляций в интернете. Что интересно, 2600К как и i5 2500К тоже используют сегодня не только геймеры, но и стримеры. Можно сказать, что данное поколение стало народным достоянием, так как все хотели именно процессоры от Intel, что сказалось на их цене, не в лучшую для потребителя сторону.

В 2012 Intel выпускает 3 поколение процессоров, под названием Ivy Bridge, что выглядит странно, ведь прошел всего год, неужели они смогли изобрести что-то принципиально новое, что дало бы ощутимый прирост производительности? Как бы не так, новое поколение процессоров, базируется все на том же сокете – LGA 1155, а процессоры этого поколения, не сильно опережают предыдущие, связано это, конечно же, с тем, что конкуренции в топовом сегменте не было. Все та же AMD, не сказать, что бы плотно дышала в спину первых, потому, Intel могли позволить себе выпускать процессоры чуть мощнее своих же, ведь фактически стали монополистами на рынке. Но тут закрался ещё один подвох, теперь в виде термоинтерфейса под крышкой, Intel использовали не припой, а какую-то свою, как прозвали в народе – жвачку, сделано это было для экономии, что приносило ещё больше дохода. Эта тема просто взорвала сеть, больше нельзя было разгонять процессоры под завязку, ведь они получали температуру в среднем на 10 градусов больше предыдущих, потому частоты пришли ближе к границе в 4 – 4,2 ГГц. Особенные экстремалы даже вскрывали крышку процессора, с целью замены термопасты на более эффективную, сделать это без скола кристалла или повреждения контактов процессора удавалось не всем, однако метод оказался эффективным. Тем не менее, я могу выделить некоторые процессоры, которые пользовались успехом.

Возможно вы заметили, что я не упоминал i3, при рассказе о втором поколении, связано это с тем, что процессоры подобной мощности не особенно пользовались популярностью. Все всегда хотели i5, у кого были деньги брали конечно же i7.

В 3 поколении, о котором мы сейчас поговорим, ситуация кардинально не изменилась.
Успешными среди этого поколения, можно выделить i5 3340 и i5 3570К, по производительности они не отличались, тут все упиралось в частоту, кэш был всё те же — 6 Мб, 3340 не имел возможности разгона, потому 3570К был желаннее, но что один, что второй – обеспечивали хорошую производительность в играх. Из i7 на 1155 это был единственный 3770 с индексом К с кэшем 8 Мб и частотой 3.5-3.9 ГГц. В бусте разгоняли его обычно до 4,2 — 4,5 ГГц. Интересно, что в том же 2011, вышел новый сокет LGA 2011, для которого вышли два супер-процессора i7 4820K (4 ядра, 8 потоков, с L3 кэшем – 10 Мб) и i7 4930K (6 ядер, 12 потоков, L3 кэш был равен целых 12 Мб), что это были за монстры – сказать трудно, такой проц стоил 1000 баксов и был мечтой многих школьников в то время, хотя для игр, конечно, он был слишком мощным, больше подходил под профессиональные задачи.

В 2013 выходит Haswell, да-да, ещё один год, ещё одно поколение, по традиции чуть мощнее предыдущего, потому как AMD снова не смогла. Известно как самое горячее поколение. Однако i5 этого поколения были довольно таки успешными. Связано это с тем, на мой взгляд, что ребята с «Сендика», побежали менять свои, как они думали, устаревшие процы на новую «революцию» от Intel, с чего потом горели все «интернеты». Процессоры разгонялись даже хуже предыдущего поколения, из-за чего многие до сих пор недолюбливают это поколение. Производительность этого поколение была немного выше предыдущего (процентов на 15, что не много, но монополия делает свое дело), а ограничение по разгону — хорошая опция для Intel, чтобы давать меньше «халявной» производительности пользователю.

Все i5-ые по традиции были без гипертрединга. Работали на частоте от 3 до 3,9 ГГц в бусте, брать можно были любой с индексом «К», так как это гарантировало хорошую производительность, пусть и с не очень высоким разгоном. i7 тут был поначалу всего один, это 4770К — 4 ядра 8 потоков, 3,5 — 3,9 ГГц, рабочая лошадка, но греется без хорошего охлада очень сильно, не скажу что был популярен у скальперов, но люди, которые скальпировали крышку, говорят что результат намного лучше, на воде берет порядка 5 гигагерц, если повезет. Это касалось любого процессора со времен «Сендика». Однако это не конец, в этом поколении был такой себе Xeon E3-1231V3, который, по сути, был тем же i7 4770, только без интегрированной графики и разгона. Интересен тем, что вставлялся в обычную мать с сокетом 1150 и стоил гораздо дешевле ай седьмого. Чуть позже выходит i7 4790K и он, обладает уже улучшенным термоинтерфейсом, но это все ещё не тот припой что был раньше. Тем не менее, процессор разгоняется больше, чем 4770. Поговаривали даже о случаях разгона в 4,7 ГГц на воздухе, конечно на хорошем охладе.

Так же существуют «Монстры» этого поколения (Haswell-E): i7-5960X Extreme Edition, i7-5930K и 5820К, адаптированные под десктопный рынок серверные решения. Это были самые напичканные по самое не балуй процессоры на тот момент. Они базируются на новом 2011 v3 сокете и стоят кучу денег, но и производительность у них исключительная, что не мудрено, ведь у старшего процессора в линейке целых 16 потоков и 20 Мб кэша. Подбирайте челюсть и идем дальше.

В 2015 выходит Skylake, на сокете 1151 и все бы ничего и вроде почти та же самая производительность, однако это поколение отличается от всех предыдущих: во-первых, уменьшенными размерами теплораспределительной крышки, для улучшенного теплообмена с системой охлаждения на процессоре, во-вторых, поддержкой памяти DDR4 и программной поддержкой DirectX 12, Open GL 4.4, Open CL 2.0, что говорит о лучшей производительности в современных играх, в которых будут использоваться эти АПУ. Так же оказалось, что даже процессоры без индекса K можно разгонять, делалось это при помощи шины памяти, однако это дело быстро прикрыли. Работает ли этот метод через костыли – нам не известно.

Процессоров тут было немного, Intel опять улучшили бизнес модель, зачем выпускать 6 процессоров, если из всей линейки популярны 3-4? Значит будем выпускать 4 процессора среднего и 2 дорогого сегмента. Лично по моим наблюдениям, чаще всего берут i5 6500 или 6600К, все те же 4 ядра с 6 Мб кэша и турбобустом.

В 2016 году Intel представила пятое поколение процессоров – Broadwell-E. Core i7-6950X был первый в истории десктопный десятиядерный процессор в мире. Цена такого процессора на момент старта продаж составляла 1723 доллара. Многим показался очень странным такой ход со стороны Intel.

2 марта 2017-го года в продажу поступили новые процессоры старшей линейки AMD Ryzen 7, включавшие в себя 3 модели: 1800Х, 1700Х и 1700. Как вы уже знаете, 22 февраля этого года проходила официальная презентация Ryzen, на которой Лиза Су заявила, что инженеры перевыполнили прогноз 40%. По факту Ryzen опережает Excavator на 52%, а с учётом того, что прошло уже более полугода с момента начала продаж Ryzen, выход новых обновлений биос, повышающих производительность и фиксящих мелкие баги в архитектуре Zen, можно сказать, что эта цифра выросла до 60%. На сегодня старший Ryzen – самый быстрый восьмиядерный процессор в мире. И здесь подтвердилось ещё одно предположение. Насчёт десятиядерного Intel. На самом деле это и был настоящий и единственный ответ Ryzen. Intel заранее украла победу у AMD, типо, что бы вы там не выпустили, самый быстрый процессор в любом случае останется у нас. И тогда на презентации Лиза Су не смогла назвать Ryzen абсолютным чемпионом, а всего лишь лучшим из восьмиядерных. Такой вот тонкий троллинг со стороны Intel.

image

image

Сейчас компании AMD и Intel представляют новые флагманские процессоры. У AMD это Ryzen Threadripper, у Intel – Core i9. Цена восемнадцати ядерного тридцати шести поточного флагмана Intel Core i9-7980XE составляет порядка двух тысяч долларов. Цена шестнадцати ядерного тридцати двух поточного процессора Intel Core i9-7960X составляет 1700 долларов, тогда как у аналогичного шестнадцати ядерного тридцати двух поточного AMD Ryzen Threadripper 1950X цена составляет порядка тысячи долларов. Делайте разумные выводы сами, господа.

Авторы статьи:
RiddleRider
Александр Лис
Blabber_mouth

Автор: Василий

Источник

Поделиться

* - обязательные к заполнению поля