Процесорні війни: Intel проти AMD. Частина III – Архітектури Nehalem і K10.5 (2009 – 2011 рр.)

У третій частині циклу матеріалів «Процесорні війни» ми познайомимося з архітектурою Intel Nehalem і першими процесорами сімейств Core i7, Core i5 і Core i3, а так само мікроархітектури AMD K10.5, що лягла в основу таких чіпів як Phenom II і Athlon II.

 

Так як це вже третя частина циклу про розвиток процесорної індустрії для настільних комп’ютерів, в якій розповідь почнеться з кінця 2008 року, давайте коротко згадаємо, який же розклад сил на той час був на процесорному ринку.

Intel на той момент в своєму арсеналі мала процесори сімейств: Core 2 Quad, Core 2 Duo, Pentium Dual Core і Celeron Dual Core. В їх основі лежала дуже вдала мікроархітектура Core, перекладена на початку 2008 року на прогресивний 45-нанометровий технологічний процес.

Компанія AMD для виробництва своїх процесорів використовувала в той час архітектуру К10. В її асортимент входили процесори Phenom X4, Phenom X3 і Athlon X2. Правда, на відміну від конкурентів, всі вони виготовлялися ще по 65-нм техпроцесу. Звичайно, на ринку можна було зустріти чіпи і старіших поколінь, але згадувати їх в рамках даного матеріалу немає ніякого сенсу.

Якщо ж говорити про швидкодію, то тут пальма першості була у Intel. Її рішення в загальній масі були продуктивніше, ніж у AMD. Особливо це стосувалося топового сегмента, де балом правили чотириядерні процесори Core 2 Quad серії Q9000 на базі ядра Yorkfield. Хоча, в середньому і нижчому сегментах AMD все ще могла нав’язувати боротьбу, і в першу чергу, за рахунок низьких цін, що встановлюються на свою продукцію. Але загальної картини це не змінювало, «зелені» перебували в ролі наздоганяючих, що напевно їх зовсім не влаштовувало.

мікроархітектура AMD К10.5 (техпроцес 45-нм)

Було зрозуміло, що для того щоб далеко не відпустити конкурента і залишитися ключовим гравцем на процесорному ринку, AMD архітектури К10 в її поточному варіанті було мало. Тому вже в кінці 2008 року дебютувала оновлена ​​архітектура AMD K10.5, в основі якої лежав, нарешті освоєний компанією, 45-нанометровий техпроцес. В цілому це дозволило підвищити тактові частоти процесорів AMD, збільшити кількість ядер до 6, а так само знизити тепловиділення і собівартість нових продуктів.

При цьому чіпи, вироблені за більш тонкому технологічному процесу, отримали назву Phenom II. Так само в рамках оновленої архітектури побачило світ нове сімейство процесорів Athlon II і модифіковані бюджетні рішення Sempron.

Ще одним нововведенням для процесорів Phenom II і Athlon II стала інтеграція контролера пам’яті, що підтримує відразу два її типу – DDR2 і DDR3. При цьому для роботи з ОЗУ DDR3 був розроблений новий роз’єм Socket AM3, який зберіг зворотну сумісність з попереднім Socket AM2 +. Це означало, що нові ЦП могли встановлюватися в старі материнські плати і працювати з пам’яттю попереднього покоління DDR2.

Що б краще зрозуміти еволюцію процесорів AMD для настільних ПК на базі мікроархітектури К10.5, розглянемо трохи докладніше їх основні характеристики і хронологію появи на ринку.

Phenom II X4 800/900 (Deneb). Перші чотириядерні процесори AMD виготовлені на базі оновленої архітектури К10 з використанням 45-нанометрового техпроцесу були представлені на початку січня 2009 року. Початкові версії Phenom II X4 були побудовані на ядрі Deneb і мали кеш-пам’ять L2 для кожного ядра дорівнює 512 Кб. Кеш третього рівня, загальний для всіх ядер, різнився, і у 800-ої серії становив 4 Мб, а в 900 другий – 6 Мб. Частотний потенціал X4 знаходився в досить широкому діапазоні від 2.5 ГГц до 3.7 ГГц.

Phenom II X3 700 (Heka). За вже усталеною традицією, слідом за чотирьохядерний лінійкою, в лютому 2009-ого компанія AMD випускає трьохядерні процесори зі схожими характеристиками 900-ої серії, але тільки з одним відключеним ядром. На відміну від чіпів з чотирма робочими ядрами, тут максимальна тактова частота була обмежена трьома гигагерцами.

Phenom II X2 500 (Callisto). У червні 2009 року слід і ще один передбачуваний крок – випуск двоядерного процесора Phenom II. Як нескладно здогадатися це був той же X4 900-ої серії тільки з двома відключеними ядрами, у яких з тих чи інших причин при роботі виникали помилки. Діапазон тактових частот цих чіпів становив від 2,8 ГГц до 3,4 ГГц. Кілька відірваним від серії виявився випущений в травні 2011 року Phenom II X2 570 з тактовою частотою 3.5 ГГц.

Athlon II X2 200 (Regor). У червні 2009 року компанія AMD приступила до випуску нового сімейства процесорів під назвою Athlon II. Першим з них став двоядерний чіп, який мав на відміну від Phenom II X2, два ядра на кристалі, а не чотири з яких половина була відключена. Це дозволив знизити собівартість Athlon II і відповідно його кінцеву роздрібну ціну.

Ще однією відмінною особливістю Athlon II від Phenom II стала відсутність кеш-пам’яті третього рівня L3 у всіх процесорів цього сімейства і подвоєний обсяг кеша L2 для кожного ядра до 1 Мб у чіпів 200-ої серії. Виняток становила лише молодша модель з індексом 215, яка мала колишні 512 Кб кеша другого рівня. Діапазон тактових частот модельного ряду 200-ої серії становив від 2,7 ГГц до 3,3 ГГц.

Sempron 100 (Sargas /Regor). В кінці літа 2009 року, AMD вирішила згадати про своє самому бюджетному сімействі Sempron, представивши громадськості одноядерний процесор (ядро Sargas) з індексом 140, тактовою частотою 2,7 ГГц і кешем другого рівня 1 Мб. Наступні ж чіпи з цієї серії з частотами 2,8 і 2,9 ГГц дебютували тільки восени 2010 року. Так само в третьому кварталі 2010 року побачив світ і перший двоядерний Sempron 180 на ядрі Regor. Його тактова частота була нижчою, ніж у одноядерного побратима і дорівнювала 2,4 ГГц. Загальним обсяг L2-кеша залишився тим же, хоча в перерахунку на кожне ядро, було зменшено в два рази до 512 Кб.

Athlon II X4 600 (Propus) – можна назвати самими бюджетними чотирьохядерними процесорами того часу. Будучи анонсованими у вересні 2009 року мав тактові частоти 2.2 – 3.1 ГГц і розмір L2-кеша 512 Кб для кожного ядра.

Athlon II X3 400 (Rana). Логічним завершенням формування модельного ряду лінійки Athlon II в листопаді 2009 року стали трьохядерні процесори 400-ої серії, що були тими ж X4, але мали одне відключене ядро ​​і дещо більший частотний діапазон від 2.2 до 3.4 ГГц.

Athlon II 100 (Sargas). Ще однією осінньої новинкою 2009-ого року стало нечисленне малопотужне сімейство одноядерних процесорів зі зниженим енергоспоживанням, яке практично не використовувалося для домашніх настільних систем. По суті, це стало ще одним прикладом безвідходного виробництва. Адже для даної серії можна було використовувати не тільки усічені ядра Regor з одним відбраковані обчислювальним ядром, а й чіпи з низьким частотним потенціалом (1.8 ГГц – 2 ГГц).

Phenom II Х6 1000T (Thuban). У квітні 2010-ого року AMD пускає в бій важку артилерію і випускає свою першу лінійку шестиядерних процесорів, що стала вінцем всієї архітектури K10. Флагманський чіп з індексом 1100Т мав тактову частоту 3,3 ГГц, яка в турборежимі автоматично могла підвищуватися до 3,7 ГГц, а так само на радість любителям розгону – розблокований множник (BlackEdition). Наймолодша модель працювала на частоті 2,6 ГГц (3,1 ГГц в режимі Turbo). Величини кеша другого і третього рівнів залишилися такими ж, як і у всій серії Phenom II – 512 Кб на кожне ядро ​​(L2) і 6 Мб для всіх ядер (L3).

Phenom II X4 840/850 (Propus). Одними з останніх представників архітектури K10.5 стали дві нові моделі процесорів Phenom II X4 800-ої серії, випущені на початку 2011 року. Їх відмітною особливістю стало повна відсутність в чіпах кеш-пам’яті третього рівня.

Ну а тепер давайте подивимося в наочному вигляді, як позиціонуються один щодо одного все сімейства процесорів, побудованих на архітектурі К10.5, виходячи з їх продуктивності. Для цього ми побудуємо діаграму на основі інформації, взятої з відкритої бази даних проекту PassMark, що нараховує більше 200 тисяч результатів перевірки різних процесорів тестовим пакетом CPU Benchmark PassMark Performance Test.

В результуючої діаграмі все сімейства процесорів будуть представлені старшими моделями. Більш того, що б краще зрозуміти, наскільки ефективною виявилася оновлена ​​архітектура К10, сюди ж ми помістимо результати чіпів AMD попереднього покоління, а так само їх основних конкурентів – процесорів Intel на архітектурі Core.

Отже, як видно з діаграми, перехід AMD до нового 45-нанометровим техпроцесом і оновленої архітектури позитивно позначився на загальній продуктивності процесорів компанії. При цьому ми бачимо, що від колишньої переваги Intel не залишилося і сліду. Звичайно, тут варто зробити невелику поправку з урахуванням хронології виходу конкретних моделей за часом, так як виробництво найбільш продуктивних рішень довелося вже на кінець 2010, початок 2011 року, через майже два роки з моменту анонса K10.5. Але головне, що нова архітектура дозволила AMD все ж зробити крок вперед і знову нав’язати боротьбу на ринку своєму основному конкурентові.

мікроархітектура Intel Nehalem (Техпроцес 45-нм – 32-нм)

Після успіху процесорів побудованих на базі архітектури Core першого покоління, Intel не стала довго спочивати на лаврах і через два роки, в 4-му кварталі 2008-ого, представила на суд громадськості наступну мікропроцесорну архітектуру – Nehalem. В її основу лягла все та ж Core, але при цьому в нову розробку було внесено стільки кардинальних змін, що навіть дивно, чому Intel не стала називати Nehalem архітектурою Core другого покоління.

Але перш ніж говорити безпосередньо про ключові інновації, які принесла нова архітектура, кілька забігаючи вперед звернемо увагу на один важливий факт. У цей момент компанія Intel вирішила поміняти систему поділу процесорів на сімейства і їх позиціонування на ринку, що в свою чергу спричинило за собою зміну назв чіпів. Примітно, що розроблена в ті часи система найменування процесорів, використовується Intel, і до цього дня.

Отже, було вирішено розділити процесори з назвою Core на три сімейства замість двох в той час існували Core 2 Duo і Core 2 Quad. З найменувань прибрали двійку і позначення кількості ядер, замінивши їх, на індекси: i7, i5 і i3. Сімейство Core i7 мало включати найпередовіші рішення компанії. Процесори Core i5 були націлені на масовий сектор продуктивних комп’ютерів. І нарешті, Core i3 мали зайняти нішу в бюджетному секторі систем середнього рівня. При цьому бренди Pentium і Celeron продовжили своє існування в самих бюджетних секторах ринку.

Крім інших імен, нові процесори отримали і інші роз’єми. Перші чіпи з сімейства Core i7 були розраховані на установку в власний сокет LGA 1366. Для всіх же інших представників нової архітектури, включаючи і деякі моделі Core i7, був призначений сокет LGA 1156.

Ну а тепер давайте подивимося, які ж новаторства принесла з собою нова архітектура. Одним з головних змін в Nehalem стало те, що контролер оперативної пам’яті DDR3 був перенесений з північного моста чіпсета безпосередньо в сам процесор, що мало підвищити ефективність обміну даними в цій ключовій зв’язці. При цьому шина FSB, яка забезпечувала багато років з’єднання центрального процесора з головним системним контролером була скасована, а на зміну їй прийшли нова шина QPI (QuickPath Interconnect) для LGA 1366 і модифікована DMI (Direct Media Interface) для LGA 1156. До речі, варто відзначити, що компанія AMD пішла на цей крок трохи раніше свого конкурента.

Не менш важливим став і той факт, що в рамках архітектури Nehalem, компанія Intel здійснила черговий перехід на більш тонкий літографічний процес. Таким чином, в січні 2010 року побачило світ нове покоління процесорів, виготовлених за допомогою 32-нанометрового техпроцесу, в які були інтегровані графічне ядро, і контролер шини PCI-E x16. Таким чином, ключовою до цього компонент в системній логіці Intel – північний міст, розпаювати на материнських платах у вигляді окремої мікросхеми, перестав існувати.

Крім цього в нове процесорний ядро ​​був доданий кеш третього рівня і повернута підтримка технології Hyper-Threading, що дозволяє створювати 2 віртуальних ядра на базі одного фізичного. Тобто чотирьохядерний процесор визначався системою, як восьміядерний.

Ну і нарешті, в рамках архітектури Nehalem дебютувала і ще одна процесорна технологія – Turbo Boost, яка активно застосовується і в нинішній час. Turbo Boost, по суті є технологією «саморозгону» процесора і дозволяє збільшувати тактову частоту активних ядер вище номінальної в автоматичному режимі. При цьому частотний стелю розраховується виходячи з допустимих показників температури і енергоспоживання. Наприклад, чотирьохядерний процесор з номінальною частотою 2.8 ГГц, при двох невикористовуваних ядрах може бути розігнаний до 3,33 ГГц.

Ну а тепер давайте подивимося в хронологічному порядку, як формувався модельний ряд процесорів, побудованих на архітектурі Nehalem.

Core i7 900 (Bloomfield). Перші процесори з вбудованим трьохканальним контролером пам’яті на архітектурі Nehalem (техпроцес 45-нм) були анонсовані публіці 16 листопада 2008 року. Ними стали чіпи, які стосуються флагманської лінійки Core i7. Всі вони мали по чотири обчислювальних ядра, розташованих на одному кристалі, 256 Кб кеша другого рівня для кожного ядра, 8 Мб нерозривного кеша третього рівня і підтримку технології Hyper-Threading. Тактові частоти знаходилися в діапазоні від 2,66 ГГц до 3,2 ГГц.

Всі процесори даного сімейства встановлювалися в роз’єм LGA 1366, а для обміну даними між обчислювальними ядрами і пам’яттю, використовували високошвидкісну шину QPI, що прийшла на заміну FSB. При цьому всі чіпи на базі Bloomfield не мали вбудованого графічного ядра.

Варто відзначити, що рішення на базі Bloomfield в першу чергу були орієнтовані на преміум-сектор продуктивних систем і мали досить високу вартість. Причому це стосувалося не тільки самих процесорів, але і системних плат для них.

Core i7 800 (Lynnfield). Наступна хвиля нових процесорів на базі нової архітектури з’явилася тільки через майже рік, на початку вересня 2009-ого. Пояснювалося це тим, що в основі нової лінійки Core i7 лежало вже інше ядро ​​- Lynnfield, який приніс цілий ряд кардинальних відмінностей від 900-ої серії, покликаних знизити вартість продуктивних процесорів і зробити їх більш доступними для масового сектора.

У новому ядрі трьохканальний контролер пам’яті був замінений на двоканальний, а шина QPI, на DMI. Так само процесори отримали новий роз’єм LGA 1156 і технологію Turbo Boost. Зате без змін залишилося кількість ядер, як і раніше у всіх процесорах лінійки Core i7 їх було по чотири штуки, а так же обсяги кешей L2 і L3, які дорівнювали 4х256 Кб і 8 Мб відповідно. Так само практично не змінився і частотний потенціал нових чіпів, який варіювався від 2.66 ГГц до 3.07 ГГц. Правда, завдяки технології Turbo Boost, в певних режимах ядра процесора могли розганятися до 3,6 – 3,73 ГГц.

Будучи виготовленими ще по 45-нм технології, чіпи 800-ої серії так само не мали вбудованого відеоядра.

Core i5 700 (Lynnfield). Одночасно разом з сімейством Core i7 800 у вересні 2009 року компанія Intel анонсувала нові мікропроцесори для настільних систем середнього рівня – Core i5. У стартову лінійку увійшли три чотириядерні моделі з тактовою частотою 2,4 ГГц, 2,66 ГГц і 2,8 ГГц. Всіх їх характеристики були такими ж, як і у старших побратимів з 800-ої серії за винятком однієї деталі – процесори Core i5 не мали підтримки технології Hyper-Threading.

Corei5 600 (Clarkdale). 4 січня 2010 року компанія Intel представила свої перші процесори, виготовлені по 32-нм технологічному процесу. Як і слід було очікувати, нове ядро ​​Clarkdale принесло з собою кардинальні зміни для сімейства Core i5. Всі процесори 600-ої серії стали двоядерними, але при цьому їм було повернуто підтримка технології Hyper-Threading. Але головне, що з цього моменту в процесорах Intel з’явилося вбудоване відеоядро, яке працювало на частоті 733 МГц (Core i5 661 – 900 МГц).

Частотні характеристики самих процесорів, за рахунок меншої кількості ядер і більш тонкого техпроцесу зросли. Наймолодша модель мала номінальну частоту 3,2 ГГц (в режимі Turbo Boost – 3,46 ГГц), а старша – 3,6 ГГц (в режимі Turbo Boost- 3,8 ГГц). Кеш другого рівня залишився колишнім і склав 256 Кб на кожне ядро, а ось L3, як і кількість ядер, був урізаний наполовину до 4 Мб.

Core i3 500 (Clarkdale). Разом з Core i5 600, того ж 4 січня 2010 року, дебютувало нове сімейство процесорів Intel Core i3 молодшого рівня, орієнтоване на бюджетний сектор ПК. Головним їх відмінністю від рішень 600-ої серії стали знижені тактові частоти (2.93 ГГц – 3.33 ГГц) і відсутність режиму Turbo Boost. В іншому основні характеристики процесорів Core i3 практично не відрізнялися від Core i5.

Pentium G6900 (Clarkdale) – нечисленне сімейство двоядерних процесорів початкового рівня, анонсоване разом з лінійками Core i5 600 і Core i3 500 на початку січня 2010-ого і включало в себе всього два процесори з тактовою частотою 2,8 ГГц і 2,93 ГГц. На відміну від Core i3, у чіпів G6900 був урізаний кеш третього рівня до 3 Мб, знижена частота вбудованого графічного ядра до 533 МГц і була відсутня підтримка технології Hyper-Threading.

Celeron G1101 (Clarkdale) став єдиним процесором цього сімейства, виготовленим на базі архітектури Nehalem. G1101 мав два обчислювальних ядра, які працювали на частоті 2,26 ГГц, кеш L2 по 256 Кб на кожне ядро, кеш L3 урізаний до 2 Мб, а так само відеоядро, яке функціонує на частоті 533 МГц. З характеристик ясно, що це надбюджетний процесор, орієнтований на комп’ютери самого початкового рівня.

Core i7 970 (Gulftown). У третьому кварталі 2010 року Intel випустила на ринок свій перший шестиядерний процесор для настільних комп’ютерів, який став відповіддю на вже існуючу на той час лінійку AMD Phenom II Х6 1000T, так само включала в себе процесори з 6 обчислювальними ядрами. Core i7 970 мав тактову частоту 3.20 ГГц, здатну підвищуватися в режимі Turbo Boost до 3.46 ГГц. Кеш другого рівня склав ті ж 256 Кб на кожне ядро, а ось L3 підріс до чималих 12 Мб. Процесор був розрахований на установку в роз’єм LGA1366 і використовував шину QPI.

висновок

Тепер, після того як ми познайомилися з усіма лінійками процесорів Intel і AMD того часу, давайте подивимося на їх продуктивність, і найголовніше, порівняємо рішення, побудовані на базі архітектур Nehalem, яка конкурує К10.5 і колишнього лідера Core. Для цього, як і в попередньому випадку, скористаємося опублікованими на ресурсі cpubenchmark.net, результатами тестування процесорів, отриманими за допомогою бенчмарка CPU PassMark Performance Test. У порівнянні беруть участь старші моделі серій.

З підсумкової діаграми наочно видно, яким був розклад сил на процесорному ринку до кінця 2011 року. Однозначно можна сказати, що процесори на архітектурі Nehalem вийшли швидше своїх попередників і дозволили Intel зберегти лідируючі позиції в секторі продуктивних рішень.

Так ми бачимо, що шестиядерний Core i7 970 виявився просто поза конкуренцією, залишивши шестиядерний Phenom II X6 далеко позаду. При цьому для того, що б добитися такої ж продуктивності, як у флагманського чіпа AMD, процесорам Intel виявилося досить на два обчислювальних ядра менше. Так чотириядерні Core i7 з більш низькими тактовими частотами показують практично такі ж результати, що і Phenom II X6. Правда тут варто зробити одне застереження. Все таки Core i7 970 був дуже нішевим продуктом, орієнтованим на ентузіастів, готових платити великі гроші за таку високу продуктивність і не був розрахований на масовий ринок.

Ту ж саму картину ми спостерігаємо і в середньому сегменті. Двоядерний Core i5 нав’язує боротьбу Athlon II X4 і Phenom II X4, що мають по чотири ядра. Таким чином, видно, що AMD через менш ефективною архітектури доводиться домагатися прийнятної продуктивності за рахунок збільшення в процесорах кількості ядер. Саме тому всі двоядерні рішення від AMD безнадійно застрягли в самому низу рейтингу, склавши конкуренцію застарілому на той час Core 2 Duo E7600 і сильно урізаному Pentium G6960.

Отже, ми бачимо, що до кінця 2011 року паритет на процесорному ринку залишився колишнім. Intel продовжувала домінувати і випускати найпродуктивніші рішення. AMD же вдалося добре закріпитися в середньому і бюджетному сегменті за рахунок недорогих чотириядерних і трех’ядерних рішень. Але це й не дивно, так як на протязі останніх декількох років саме невисокі ціни на свою продукцію дозволяли AMD триматися на плаву і протистояти більш швидких рішень Intel.

Правда, вже до кінця року все могло змінитися, так як в третьому кварталі 2011-ого обидві компанії приступили до випуску процесорів, в основі яких лежали нові архітектури: AMD Bulldozer (К11) і Intel Sandy Bridge (Core другого покоління). Але про них ми вам розповімо вже в наступному матеріалі.

Читайте також:

Рейтинг: 0.67
| Переглядів: 12253
Сподобалася стаття? Підпишіться на

Ссылка на основную публикацию