Процесорні війни: Intel проти AMD. Частина I – Як все починалося (2000 – 2006 рр.)

Цей матеріал відкриває цикл статей, присвячений протистоянню двох процесорних гігантів Intel і AMD. У першій частині ви дізнаєтеся про зародження таких відомих марок, як Pentium, Athlon, Celeron, Sempron і інших. Так само вас чекає опис і порівняння продуктивності лінійок процесорів на архітектурі Intel NetBurst, AMD К7 і K8.

Напевно для багатьох з вас не секрет, що обчислювальним центром будь-якого комп’ютера є мікропроцесор (центральний процесор або ЦПУ), від характеристик і можливостей якого безпосередньо залежить продуктивність ПК. Так склалося, що на протязі багатьох років, починаючи з найперших «персоналок», основними виробниками процесорів для настільних комп’ютерів є дві добре відомі компанії – Intel і AMD (Advanced Micro Devices).

Думаю, не помилюся, якщо скажу, що про протистояння цих процесорних гігантів відомо навіть самим недосвідченим користувачам, а одвічні суперечки, на базі чиїх рішень вигідніше купувати комп’ютер не вщухають ні на хвилину. Ось і ми не змогли обійти цю тему стороною, вирішивши присвятити кілька матеріалів даного питання і розповісти вам про те як же розвивався і розвивається ринок мікропроцесорів для настільних ПК.

У першій частині циклу ми коротко поговоримо про те як все починалося, і більш докладно про процесорах, які правили балом першу п’ятирічку нового століття. Здавалося б, а навіщо це потрібно, адже вони вже давно зняті з виробництва і багатьом екземплярам ЦПУ тих часів місце тільки на полицях колекціонерів? Але саме в цей час з’явилися на світ такі найвідоміші торгові марки як: Pentium, Celeron, Athlon і Sempron, які використовуються і до цього дня в назвах сучасних процесорів.

Як все починалося

Спочатку мови про будь-якої конкуренції між двома виробниками не йшло, так як AMD випускала чіпи, виготовлені за ліцензією Intel, які були функціональними аналогами їх процесорів сімейств 80×86 (286, 386 і 486). До слова сказати, в той час Intelне мала будь-яких прав власності на товарні знаки x86, що давало можливість іншим виробникам використовувати їх у власній продукції. Як правило, це були майже точні копії оригінальних процесорів Intel, але пропонувалися за меншу ціну.

У 1993 році відбулася знакова подія, яка згодом вплинуло на весь ринок мікропроцесорів. Щоб уникнути можливості в подальшому клонування своєї продукції, компанія Intel випустила перші чіпи під офіційно зареєстрованою власною торговою маркою Pentium. З того моменту дороги обох компаній розійшлися, так як AMD довелося зайнятися власними розробками для виробництва нових процесорів.

Досить довгий час AMD не вдавалося створити процесор, аналогічний по продуктивності Pentium. Випущений в 1996 році перший чіп власної розробки К5 виявився провальним через слабку інженерної реалізації і поганий сумісності з деякими програмами. Зрозумівши, що створити самостійно в найближчі терміни конкурентоспроможний процесор не вийти, AMD придбала компанію NexGen, вже мала в своєму арсеналі розроблений нею ж чіп, схожий по продуктивності з рішеннями Intel.

Результатом спільної розробки став новий процесор AMD K6, випущений в 1997 році. Компанія позиціонувала його як аналогічний Pentium, але із значно меншою вартістю. Наступні процесори К6-II і K6-III повинні були скласти конкуренцію Pentium II і Pentium III. І все ж не дивлячись на деякі цікаві технічні інновації, в повній мірі їм це зробити не вдалося, так як Intel випускала більш продуктивні рішення. Проте AMD вдалося втриматися на плаву за рахунок бюджетного ринку комп’ютерів, де її недорогі продукти користувалися високим попитом.

мікроархітектура Intel NetBurst (180-нм – 65-нм)

Здавалося, що встановилася розклад сил на процесорному ринку вже не змінити. Intel зі своїм могутнім досвідом і виробничими ресурсами мчала вперед, а AMD перебувала в стані вічно наздоганяючого. Але на рубежі століть обидва виробники з різницею в півроку представили на суд користувачів нові сімейства процесорів, які і поклали початок самої справжньої конкуренції на ринку ЦП.

В основі нової лінійки Intel Pentium 4 була покладена архітектура NetBurst, яка розроблялася компанією, в першу чергу, з метою досягнення чіпами високих тактових частот за рахунок довгого конвеєра обчислень (у старших моделей її значення досягало 3,8 ГГц). Треба сказати, що NetBurst не стала розвитком попередньої технології P6, що лежала в основі Pentium Pro, Pentium II і Pentium III, а була принципово новою розробкою.

Процесори Intel Pentium 4 для роз’ємів Socket 478 (зі штирями) і LGA 775 (без штирьків)

На той час процесори компанії Intel для настільних ПК поділялися на дві великі групи. Перша з них була розрахована на продуктивні системи і в її основі лежали одноядерні 32 і 64-бітові мікропроцесори Pentium 4. Друга базувалася на чіпах Celeron, які були, по суті, урізаним варіантом старшого брата і були розраховані на застосування в бюджетних і офісних комп’ютерах.

В цілому різні модифікації процесорів на базі мікроархітектури NetBurst випускалися 8 років, з 2000 по 2008 роки. Звичайно, за цей час інженери намагалися розвивати своє дітище, постійно вдосконалюючи сімейство Pentium 4, що в підсумку призвело до чотирьох знакових подій:

  • Зміна процесорного роз’єму Socket 478 (Pentium III) з мікроотверствіямі для процесорних ніжок на Socket 775 з мікроштирькамі для контактних майданчиків.
  • Перехід від 180-нанометрового технологічного процесу виробництва процесорних ядер до 65-нанометровому, що дозволив значно зменшити тепловиділення і збільшити тактові частоти (кодові назви ядер: Willamette – 180-нм, Northwood – 130-нм, Prescott – 90-нм, Smithfield – 90 нм і Presler – 65-нм).
  • Випуск перших 64-бітових процесорів з технологією EM64T (Intel Extended Memory 64 Technology) для настільних ПК навесні 2004 року.
  • Випуск перших в світі двоядерних процесорів Pentium D для настільних ПК в травні 2005 року.

Проте поява перших чіпів з двома ядрами під кодовою назвою Smithfield ознаменувався невдачею. Через дуже великого тепловиділення, розробниками було вирішено обмежити максимальну частоту до 3,2 ГГц. Але ж сама архітектура NetBurst була дуже залежна від частоти, тому її зниження неминуче негативно позначилося на швидкості обчислень. У підсумку, перші топові моделі двоядерних процесорів Intel не тільки відставали по продуктивності від своїх одноядерних побратимів, а й від конкуруючих з ними AMD Athlon 64 X2.

Трохи згладити несприятливу ситуацію в середині 2006 року допоміг вихід нових процесорів Pentium D на ядрі Presler, зроблених з використанням більш тонкого 65-нанометрового технологічного процесу, що дозволило знизити тепловиділення і підняти тактову частоту. Але мікроархітектура NetBurst вже доживала свої останні дні, так що вже в 2007 році процесори Pentium D були повністю зняті з виробництва.

На жаль нова архітектура для Intel виявилося тупиковим шляхом. Саме в цей час процесорний гігант став стрімко втрачати свої позиції на ринку домашніх ПК через те, що рішення від компанії AMD на той момент часто не тільки не програвали, але і в більшості поширених додатках стали вигравати в продуктивності, при цьому маючи набагато менше енергоспоживання і більш привабливу вартість.

мікроархітектура AMD К7 (250-нм – 180-нм)

В середині 1999 року компанією AMD були представлені перші процесори серії K7 під відомим тепер уже на весь світ назвою – Athlon. Спочатку дані чіпи були покликані конкурувати з Pentium III і треба сказати, що на момент анонса, нові рішення від AMD дійсно були найбільш продуктивними процесорами архітектури x86.

В основі перших процесорів Athlon знаходилося ядро ​​Argon, яке працювало на тактових частотах 500 – 700 МГц і виготовляються із застосуванням 250-нм техпроцесу. Досить скоро на зміну йому прийшли Pluto, Oreon і Thunderbird. Всі ці ядра виготовлялися вже за допомогою 180-нм технологічного процесу, а останнє було наділене кешем другого рівня і мало максимальну частоту рівну 1,4 ГГц.

Відповіддю Intel на похитнулося лідерство став випуск в листопаді двохтисячного року мікропроцесорів Pentium 4 з використанням архітектури NetBurst. Як вже було зазначено раніше, новий процесор при однакових тактових частотах все одно поступався в продуктивності не тільки конкурентам, а й Pentium III, однак за рахунок більш високого частотного потенціалу в деяких завданнях опинявся в лідерах.

Процесори Athlon і Athlon XP для роз’єму Socket A

У 2001 AMD анонсувала новий процесор Athlon XP, побудований на модернізованій архітектурі K7 з підтримкою інструкцій SSE, яка до цього була реалізована тільки в чіпах Intel. Перші процесори були побудовані на ядрі Palomino (180-нм), на зміну якому досить скоро прийшли чіпи Thoroughbred і Barton, побудовані по більш тонкому 130-нм техпроцесу.

Одночасно з появою Athlon XP сталося і ще одна важлива подія – введення системи маркування процесорів з використанням рейтингу продуктивності (PR). Ідея полягала в тому, що різні моделі процесорів Athlon XP отримували числові позначення, що показують їх продуктивність щодо ядра Thunderbird (найпізніші версії Athlon), а в наслідок щодо конкуруючих Pentium 4. Наприклад, індекс в моделі Athlon XP 2000+ не означав, що даний процесор має тактову частоту 2 ГГц, а вказував на те, що цей чіп має однакову продуктивність в наборі офісних, мультимедійних, графічних і інших програм з процесором Intel Pentium 4 – 2ГГц.

Вся модельна лінійка процесорів Athlon XP мала індекси продуктивності в діапазоні від 1500 + до 3400.

Крім продуктивних рішень Athlon і Athlon XP, AMD в ті часи випускала і більш бюджетні чіпи під назвою Duron, що складали конкуренцію процесорам Intel Celeron і орієнтовані на початковий ціновий сегмент ринку комп’ютерів. Основною відмінністю ядра Duron від більш дорогих побратимів був зменшений обсяг кеша другого рівня (64 Кб проти 256 Кб і 512 Кб).

Процесори, побудовані на архітектурі K7, в більшості своїй встановлювалися в роз’єм Socket A, що мали 462-контакту і пішли в історію в 2005 році, разом із закінченням випуску цієї серії.

мікроархітектура AMD К8 (180-нм – 90-нм)

Ще до закінчення виробництва чіпів на базі K7, в 2003 році була представлена ​​нова 64-бітова архітектура К8 з підтримкою набору інструкцій AMD64. Основною її відмінністю від попередниці, крім розрядності, стала змінена система обміну даними між процесором і оперативною пам’яттю.

Вперше контролер пам’яті (одноканальний або двоканальний) був перенесений з чіпсета (точніше з його північного моста) в ядро ​​ЦПУ. По ідеї це повинно було істотно зменшити затримки при зверненні до ОЗУ за рахунок того, що контролер тепер працював на частоті ядра процесора. Забігаючи наперед, скажемо, що дане нововведення AMD виявилося дуже перспективним і всі сучасні процесори, включаючи продукцію Intel, використовують це рішення.

процесор Athlon 64 для роз’єму Socket 754

Першим 64-бітовим процесором компанії AMD для домашніх ПК став Athlon 64, випущений на півроку раніше конкуруючих рішень Intel тієї ж розрядності, що з’явилися на ринку тільки навесні 2004 року. Спочатку існувало три версії даного чіпа: одноядерний Athlon 64, двоядерний Athlon 64 X2 і Athlon 64 FX – продукт, орієнтований на ентузіастів з розблокованим множником для полегшення підвищення тактової частоти (розгону) процесора.

Для бюджетного сектора призначався чіп Sempron, що прийшов на заміну Duron. З технічної точки зору, основними відмінностями цього ядра від старших побратимів служили зменшений кеш L2 і відсутність у ранніх екземплярів підтримки інструкцій AMD64.

На відміну від компанії Intel, яка обрала для всього сімейства Pentium 4 один процесорний роз’єм LGA 775, в AMD все було набагато заплутаніше. Для бюджетної лінійки Athlon 64 і чіпів Sempron призначалося гніздо Socket 754. Більш швидкі Athlon 64, а так же Athlon 64 FX і Athlon 64 X2 встановлювалися в роз’єм Socket 939. Практично всі останні моделі чотирьох видів процесорів AMD на архітектурі K8 (включаючи Sempron) встановлювалися в нове гнідий Socket AM2.

процесор AMD 64 X2 для роз’єму Socket 939

Перші процесори сімейства Athlon 64 були засновані на ядрі Clawhammer (130-нм) з кешем другого рівня 1 Мб і його дещо модифікованому варіанті Newcastle, з кешем L2 рівним 512 Кб. У вересні 2004 року були представлені перші моделі, виготовлені по 90-нм техпроцесу з кодовою назвою Winchester (кеш L2 512 Кб), а в 2005-му їх модифікація – San Diego (кеш L2 1 Мб) з оновленим контролером пам’яті. Надалі у San Diego з’явилася і спрощена модифікація Venice з урізаним вдвічі кешем другого рівня.

Чіпи двоядерних процесорів Athlon 64 X2 мали назви Toledo і Manchester, хоча насправді по функціональності це були ті ж San Diego та Venice.

Як і у випадку з сімейством К7, в маркуванні процесорів побудованих на архітектурі К8, вказують не тактова частота, а PR-рейтинг, присваивавшийся чіпам в залежності від їх продуктивності в порівнянні з Pentium 4. Виняток становила лише «екстремальна» серія Athlon 64 FX, мала двозначний індекс.

В цілому процесори на архітектурі К8 були випущені з рейтингами продуктивності від 2600 (1,6 ГГц) до 4000+ (2.4 ГГц) для одноядерних рішень і від 3800 (2 ГГц) до 4800 (2.4 ГГц).

Висновок (Підсумки)

Треба сказати, що до початку 2006 року індекси продуктивності деяких одноядерних моделей Athlon 64 підійшли до позначки 4000+, а двоядерних і зовсім 4800+ і це при тому, що найшвидший серійний процесор Pentium 4 мав тактову частоту 3.8 ГГц.

Тепер давайте подивимося, яким був розклад сил на процесорному ринку до середини 2006 року. Для цього візьмемо найпродуктивніші рішення з існуючих на той час актуальних модельних рядів обох компаній і зведемо в підсумкову діаграму.

Як видно з діаграми, вдалі архітектури K7 і К8 дозволили AMD не тільки наздогнати основного конкурента, а й перегнати, а майбутнє їх процесорів здавалося безхмарним. Адже вони перевершували рішення Intel не тільки по продуктивності, але ще і пропонували користувачам більш привабливі ціни. Лише двоядерний Pentium D був швидше одноядерних Athlon 64 і XP, але при цьому з тріском програвав Athlon 64 X2, який мав таку ж кількість ядер.

Але найголовніше, що ставка Intel на високу тактову частоту не спрацювала, адже процесори AMD маючи набагато більш низькі частоти були швидше. Це означало, що вся мікроархітектура NetBurst виявилося неефективною, що і призвело до повної відмови від неї і повернення до розвитку, начебто забутої P6. Результатом цього став вихід нового покоління чіпів Intel Core 2 на базі мікроархітектури Core, що запустив новий виток процесорних воєн, але про це ми поговоримо вже в наступному матеріалі.

Ссылка на основную публикацию