Вредоносное ПО (malware) - это назойливые или опасные программы,...
Компания Intel прошла очень длинный путь развития, от небольшого производителя микросхем до мирового лидера по производству процессоров. За это время было разработано множество технологий производства процессоров, очень сильно оптимизирован технологический процесс и характеристики устройств.
Множество показателей работы процессоров зависит от расположения транзисторов на кристалле кремния. Технологию расположения транзисторов называют микроархитектурой или просто архитектурой. В этой статье мы рассмотрим какие архитектуры процессора Intel использовались на протяжении развития компании и чем они отличаются друг от друга. Начнем с самых древних микроархитектур и рассмотрим весь путь до новых процессоров и планов на будущее.
Как я уже сказал, в этой статье мы не будем рассматривать разрядность процессоров. Под словом архитектура мы будем понимать микроархитектуру микросхемы, расположение транзисторов на печатной плате, их размер, расстояние, технологический процесс, все это охватывается этим понятием. Наборы инструкций RISC и CISC тоже трогать не будем.
Второе, на что нужно обратить внимание, это поколения процессора Intel. Наверное, вы уже много раз слышали - этот процессор пятого поколения, тот четвертого, а это седьмого. Многие думают что это обозначается i3, i5, i7. Но на самом деле нет i3, и так далее - это марки процессора. А поколение зависит от используемой архитектуры.
С каждым новым поколением улучшалась архитектура, процессоры становились быстрее, экономнее и меньше, они выделяли меньше тепла, но вместе с тем стоили дороже. В интернете мало статей, которые бы описывали все это полностью. А теперь рассмотрим с чего все начиналось.
Архитектуры процессора Intel
Сразу говорю, что вам не стоит ждать от статьи технических подробностей, мы рассмотрим только базовые отличия, которые будут интересны обычным пользователям.
Первые процессоры
Сначала кратко окунемся в историю чтобы понять с чего все началось. Не будем углубятся далеко и начнем с 32-битных процессоров. Первым был Intel 80386, он появился в 1986 году и мог работать на частоте до 40 МГц. Старые процессоры имели тоже отсчет поколений. Этот процессор относиться к третьему поколению, и тут использовался техпроцесс 1500 нм.
Следующим, четвертым поколением был 80486. Используемая в нем архитектура так и называлась 486. Процессор работал на частоте 50 МГц и мог выполнять 40 миллионов команд в секунду. Процессор имел 8 кб кэша первого уровня, а для изготовления использовался техпроцесс 1000 нм.
Следующей архитектурой была P5 или Pentium. Эти процессоры появились в 1993 году, здесь был увеличен кэш до 32 кб, частота до 60 МГц, а техпроцесс уменьшен до 800 нм. В шестом поколении P6 размер кэша составлял 32 кб, а частота достигла 450 МГц. Тех процесс был уменьшен до 180 нм.
Дальше компания начала выпускать процессоры на архитектуре NetBurst. Здесь использовалось 16 кб кэша первого уровня на каждое ядро, и до 2 Мб кэша второго уровня. Частота выросла до 3 ГГц, а техпроцесс остался на том же уровне - 180 нм. Уже здесь появились 64 битные процессоры, которые поддерживали адресацию большего количества памяти. Также было внесено множество расширений команд, а также добавлена технология Hyper-Threading, которая позволяла создавать два потока из одного ядра, что повышало производительность.
Естественно, каждая архитектура улучшалась со временем, увеличивалась частота и уменьшался техпроцесс. Также существовали и промежуточные архитектуры, но здесь все было немного упрощено, поскольку это не является нашей основной темой.
Intel Core
На смену NetBurst в 2006 году пришла архитектура Intel Core. Одной из причин разработки этой архитектуры была невозможность увеличения частоты в NetBrust, а также ее очень большое тепловыделение. Эта архитектура была рассчитана на разработку многоядерных процессоров, размер кэша первого уровня был увеличен до 64 Кб. Частота осталась на уровне 3 ГГц, но зато была сильно снижена потребляемая мощность, а также техпроцесс, до 60 нм.
Процессоры на архитектуре Core поддерживали аппаратную виртуализацию Intel-VT, а также некоторые расширения команд, но не поддерживали Hyper-Threading, поскольку были разработаны на основе архитектуры P6, где такой возможности еще не было.
Первое поколение - Nehalem
Дальше нумерация поколений была начата сначала, потому что все следующие архитектуры - это улучшенные версии Intel Core. Архитектура Nehalem пришла на смену Core, у которой были некоторые ограничения, такие как невозможность увеличить тактовую частоту. Она появилась в 2007 году. Здесь используется 45 нм тех процесс и была добавлена поддержка технологии Hyper-Therading.
Процессоры Nehalem имеют размер L1 кэша 64 Кб, 4 Мб L2 кэша и 12 Мб кєша L3. Кэш доступен для всех ядер процессора. Также появилась возможность встраивать графический ускоритель в процессор. Частота не изменилась, зато выросла производительность и размер печатной платы.
Второе поколение - Sandy Bridge
Sandy Bridge появилась в 2011 году для замены Nehalem. Здесь уже используется техпроцесс 32 нм, здесь используется столько же кэша первого уровня, 256 Мб кэша второго уровня и 8 Мб кэша третьего уровня. В экспериментальных моделях использовалось до 15 Мб общего кэша.
Также теперь все устройства выпускаются со встроенным графическим ускорителем. Была увеличена максимальная частота, а также общая производительность.
Третье поколение - Ivy Bridge
Процессоры Ivy Bridge работают быстрее чем Sandy Bridge, а для их изготовления используется техпроцесс 22 нм. Они потребляют на 50% меньше энергии чем предыдущие модели, а также дают на 25-60% высшую производительность. Также процессоры поддерживают технологию Intel Quick Sync, которая позволяет кодировать видео в несколько раз быстрее.
Четвертое поколение - Haswell
Поколение процессора Intel Haswell было разработано в 2012 году. Здесь использовался тот же техпроцесс - 22 нм, изменен дизайн кэша, улучшены механизмы энергопотребления и немного производительность. Но зато процессор поддерживает множество новых разъемов: LGA 1150, BGA 1364, LGA 2011-3, технологии DDR4 и так далее. Основное преимущество Haswell в том, что она может использоваться в портативных устройствах из-за очень низкого энергопотребления.
Пятое поколение - Broadwell
Это улучшенная версия архитектуры Haswell, которая использует техпроцесс 14 нм. Кроме того, в архитектуру было внесено несколько улучшений, которые позволили повысить производительность в среднем на 5%.
Шестое поколение - Skylake
Следующая архитектура процессоров intel core - шестое поколение Skylake вышла в 2015 году. Это одно из самых значительных обновлений архитектуры Core. Для установки процессора на материнскую плату используется сокет LGA 1151, теперь поддерживается память DDR4, но сохранилась поддержка DDR3. Поддерживается Thunderbolt 3.0, а также шина DMI 3.0, которая дает в два раза большую скорость. И уже по традиции была увеличенная производительность, а также снижено энергопотребление.
Седьмое поколение - Kaby Lake
Новое, седьмое поколение Core - Kaby Lake вышло в этом году, первые процессоры появились в середине января. Здесь было не так много изменений. Сохранен техпроцесс 14 нм, а также тот же сокет LGA 1151. Поддерживаются планки памяти DDR3L SDRAM и DDR4 SDRAM, шины PCI Express 3.0, USB 3.1. Кроме того, была немного увеличена частота, а также уменьшена плотность расположения транзисторов. Максимальная частота 4,2 ГГц.
Выводы
В этой статье мы рассмотрели архитектуры процессора Intel, которые использовались раньше, а также те, которые применяются сейчас. Дальше компания планирует переход на техпроцесс 10 нм и это поколение процессоров intel будет называться CanonLake. Но пока что Intel к этому не готова.
Поэтому в 2017 планируется еще выпустить улучшенную версию SkyLake под кодовым именем Coffe Lake. Также, возможно, будут и другие микроархитектуры процессора Intel пока компания полностью освоит новый техпроцесс. Но обо всем этом мы узнаем со временем. Надеюсь, эта информация была вам полезной.
Об авторе
Основатель и администратор сайта сайт, увлекаюсь открытым программным обеспечением и операционной системой Linux. В качестве основной ОС сейчас использую Ubuntu. Кроме Linux интересуюсь всем, что связано с информационными технологиями и современной наукой.
С момента выхода первого ПК в 1981 году процессорные технологии развивались в четырех основных направлениях:
- увеличение количества транзисторов и плотности их размещения;
- увеличение тактовой частоты;
- увеличение размера внутренних регисторов (разрядности);
- увеличение количества ядер в одной микросхеме.
Компания Intel представила процессор 286 в 1982 году. Насчитывая 134 тыс. транзисторов он обеспечивал более чем в три раза более высокую производительность, нежели другие 16-разрядные процессоры того времени. Обладая встроенными средствами управления памятью, процессор 286 обеспечивал совместимость с предшественниками. Этот революционный процессор впервые использовался в производительной системе IBM PC-AT, на базе которой были созданы все современные ПК.
В 1985 году был выпущен процессор Intel 386. Он был построен на 32-разрядной архитектуре и содержал 275 тыс. транзисторов, обладал производительностью свыше пяти миллионов инструкций в секунду (MIPS). Первой системой на базе нового процессора стал компьютер Compaq Deskpro 386.
Следующим в 1989 году был представлен процессор Intel486. Он содержал 1,2 млн. транзисторов и был первым процессором со встроенным математическим сопроцессором. Его производительность была практически в пятьдесят раз выше производительности первого процессора 4004, что позволило ему соперничать с некоторыми моделями мэйнфреймов.
Затем, в 1993 году, компания Intel представила первое семейство процессоров Р5 (586), получившее название Pentium, тем самым определив новые стандарты производительности, в несколько раз превышающие производительность процессора 486 предыдущего поколения.
Процессор Pentium содержал 3,1 млн. транзисторов и обладал производительностью 90 MIPS, что в 1500 раз превышало производительность процессора 4004.
Примечание
Переход Intel от использования чисел (386/486) к именам (Pentium/Pentium Pro) своих процессоров был обусловлен тем фактом, что числа не могли быть зарегистрированными торговыми марками, а значит, у компании не было возможности предотвратить выпуск конкурирующими компаниями процессоров-клонов.
Первый процессор семейства Р6 (686), получивший название Pentium Pro, был представлен в 1995 году. Это был первый процессор, насчитывающий 5,5 млн. транзисторов и оснащенный производительной кэш-памятью второго уровня.
Пересмотрев архитектуру Р6 (686/Pentium Pro), в мае 1997 года компания Intel выпустила процессор Pentium II, который содержал 7,5 млн. транзисторов, упакованных в картридже, а не в привычной микросхеме, что позволило разместить кэш-память L2 непосредственно на модуле. В апреле 1998 года семейство Pentium II было расширено; были представлены процессор Celeron для компьютеров начального уровня, а также процессор Pentium II Xeon, предназначенный для серверов и рабочих станций. Добавив к архитектуре Pentium II новый набор инструкций Streaming SIMD Extensions (SSE), в 1999 году компания Intel представила процессор Pentium III.
В то время как процессор Pentium начал занимать доминирующее положение, компания AMD приобрела компанию NexGen, которая работала над процессором Nx686. AMD объединила архитектуру этого процессора с интерфейсом Pentium, что привело к созданию процессора, получившего название AMD К6. Процессор К6 был аппаратно и программно совместим с Pentium, что означало возможность установки в то же гнездо Socket 7, а также запуск идентичного набора программ. Хотя компания Intel прекратила выпуск Pentium, предпочитая более дорогостоящие Pentium II и III, AMD продолжала разрабатывать более производительные версии К6, стимулируя развитие рынка ПК начального уровня.
В 1998 году компания Intel впервые интегрировала кэш-память L2 непосредственно в кристалл процессора (при этом память работала на частоте ядра), что позволило кардинально увеличить производительность. Впервые это было реализовано во втором поколении процессоров Celeron (базирующихся на ядре Pentium II), а также в процессоре Pentium IIPE, который применялся в портативных системах. Первый производительный процессор с интегрированной кэш-памятью L2, работающей на частоте ядра, предназначенный для производительных ПК, был представлен в конце 1999 года. Это был процессор Pentium III второго поколения на ядре Coppermine. После этого уже все основные производители процессоров интегрировали кэш-память L2 (и даже L3) в кристалл процессора; данный подход применяется и в настоящее время.
В 1999 году компания AMD представила процессор Athlon, что позволило ей конкурировать с Intel на рынке производительных ПК. Процессор Athlon стал очень популярным создалось впечатление, что Intel впервые столкнулась с реальной конкуренцией на рынке производительных систем. Конечно, сейчас успех Athlon кажется безоговорочным, однако на момент анонса все казалось не так очевидно. В отличие от процессоров предыдущего поколения К6, которые были программно и аппаратно совместимы с процессорами Intel, процессор Athlon был совместим только программно; для него требовалась материнская плата со специальным гнездом, предназначенным для установки именно Athlon.
Очень важной вехой для обеих компаний оказался 2000 год. Intel и AMD представили процессоры с частотой 1 ГГц, которая еще недавно казалась недостижимой. В 2001 году компания Intel представила процессор Pentium 4 с тактовой частотой 2 ГГц — первый процессор с такой частотой. 15 ноября 2001 года индустрия отметила 30-летие микропроцессора; за эти годы производительность возросла более чем в 18500 (с 0,108 МГц до 2 ГГц) AMD также представила процессор Athlon ХР на обновленном ядре Palomino и процессор Athlon MP, предназначенный для многопроцессорных серверных систем.
В 2002 году Intel выпустила Pentium 4 с частотой 3,06 ГГц — первый процессор, преодолевший рубеж в 3 ГГц и поддерживающий технологию Intel Hyper-Threading (НТ), которая превращала процессор в виртуальную двухпроцессорную конфигурацию. Запуская два потока приложения одновременно, процессоры с поддержкой технологии НТ выполняли задания на 25-40% быстрее процессоров, которые не поддерживали данную технологию. Это явилось стимулом для программистов, которые начали создавать приложения с поддержкой многопоточности, что окажется кстати при выходе настоящих многоядерных процессоров, которые будут выпущены через некоторое время.
В 2003 году AMD выпустила первый 64-разрядный процессор для ПК — Athlon 64 (кодовое название ClawHammer или К8), который поддерживал разработанные компанией AMD 64-разрядные расширения х86-64 для архитектуры IA-32, на которой базировались Athlon, Pentium 4 и другие более ранние модели процессоров. В том же году Intel выпустила процессор Pentium 4 Extreme Edition, первый процессор для потребительского рынка с интегрированной кэш-памятью L3. Добавление кэш-памяти объемом 2 Мбайт привело к значительному увеличению количества транзисторов и, разумеется, производительности. В 2004 году компания Intel последовала за AMD и добавила разработанные AMD расширения х86-64 к процессору Pentium 4.
В 2005 году компании Intel и AMD выпустили свои первые двухъядерные процессоры фактически два процессора были интегрированы в одной микросхеме. Хотя системные платы с поддержкой двух или более процессоров широко использовались в серверах на протяжении многих лет, многоядерные конфигурации впервые стали доступны и в домашних компьютерах.
Вместо того чтобы пытаться и дальше наращивать тактовую частоту, как это делалось прежде, объединение двух или более процессоров в одной микросхеме позволило решать больше задач за меньшее время; при этом были снижены энергопотребление и тепловыделение.
В 2006 году компания Intel представила новое семейство процессоров — Core 2, базирующееся на модифицированной архитектуре мобильных процессоров Pentium M/Core Duo.
Первыми были представлены двухъядерные процессоры Core 2, а в конце года - и четырехъядерные (представляющие собой объединение двух двухядерных кристаллов в одной упаковке).
В 2007 году компания AMD выпустила Phenom - первый четырехъядерный процессор, у которого все четыре ядра содержатся в одном кристалле. В 2008 году Intel выпустила семейство процессоров Core i Series (ядро Nehalem) - четырехъядерные процессоры с поддержкой технологии Hyper-Threading (что позволит операционной системе видеть целых восемь ядер) с интегрированным контроллером памяти и даже с опциональным видеоконтроллером.
Стремление к совершенству – пожалуй, именно так можно описать развитие человечества. Вот взять, к примеру, женскую красоту. Чего только не сделают девушки, чтобы оказаться самой красивой. А в итоге могут превратится в настоящих силиконовых кукол.
То же самое относится и к мужчинам. Причем данная мания проявляется в большей степени не только по отношению к себе любимым. Уже переходя к тематике этого материала, легко заметить, как эволюционировал оверклокинг – мужской вид стремления к идеалу. А вместе с оверклокингом – и энтузиасты, и компании, производящие «железо». Сегодня для мастеров разгона главное – продемонстрировать максимум, сиюминутный успех. Поэтому сейчас в ход идут нестандартные виды охлаждения в виде систем фазового перехода или же применения жидкого азота. Хотя все прекрасно понимают, что комплектующие постоянно работать при столь экстремальных нагрузках не будут – да и дорого это будет, хранить цистерну азота.
А вот раньше оверклокинг существовал исключительно ради выгоды. Ибо человеку хотелось получить больше производительности за меньшие деньги. Начиналось все с процессоров – они были первыми комплектующими, способными к разгону. Позже начались погони за мегагерцами в мире видеокарт и оперативной памяти.
Часть 2: Моддинг: История. Сложный путь Первые попытки
Началось все с освоения разгона тактового генератора. А именно, управление блоком осуществлялось за счет замыкания определенных FS-контактов. Набор из разных сигналов (высокого или низкого) позволял получать значения логического нуля и единицы. Вследствие чего составлялась таблица с определенными частотами процессора. Уже потом материнские платы начали снабжать джамперами, которые меняли сигнал тактового генератора. Как правило, средний контакт отвечал за номер FS-ноги, а остальные два – за землю и напряжение. Подобным образом и осуществлялся разгон CPU. Поначалу повышение частот не обещало больших дивидендов. Доисторические ядра удавалось раскочегарить на 5-10 лишних мегагерц.
Первым официальным свидетельством разгона на теперь уже легендарном ресурсе hwbot.org стал процессор AMD Am386, выпущенный в далеком 1991 году.
Данный «камень» был призван составить конкуренцию Intel 80386. Хотя слово «конкуренция» – слишком сильно сказано. Выполненный согласно 1000-нанометровому техпроцессу, «триста восемьдесят шестой» являлся полной копией кристалла наследников Гордона Мура. Впрочем, случись подобное заимствование идей в наши дни, Intel своими судебными делами съела бы «микродевайсеров» с потрохами. Как бы там ни было, AMD Am386 обладал 32-битной шиной данных, а также был снабжен 80387 FPU. И это при ресурсе в 275 000 транзисторов! Частота «камня» варьировалась в зависимости от тактового генератора, но не сильно – всего 12-40 МГц. Причем упомянутый ранее кристалл-соперник Intel 80386 работал с максимальной скоростью 33 МГц. Как видишь, вечным «друзьям» мериться причинными местами до сих пор не надоело.
Самым производительным среди процессоров AMD Am386 было устройство AMD Am386DX-40. Из названия видно, что кремниевый девайс функционировал с тактовой частотой 40 МГц. А вот португальскому оверклокеру WoOx3r в свое время удалось разогнать «камень» до 50 МГц!
Пусть сейчас предоставленный результат и звучит смешно, но тогда это был рекорд из рекордов. Кстати, на подобных характеристиках тест Super Pi с паттерном в один миллион знаков после запятой был пройден за какие-то 2 дня 21 час 36 минут и 32.992 секунды. Быстро, правда?
Оба представителя
Более производительными оказались CPU следующего поколения: AMD Am486 и AMD Am5x86. Первое семейство процессоров появилось в 1993 году. На кремниевом «горбу» новинки разместилось 1 185 000 транзисторов, благодаря переходу на 800-нанометровый техпроцесс. Естественно, поднялись и частоты. Если поначалу выходили модели с небольшой скоростью до 40 МГц, то потом тактовая частота «камня» выросла до 120 МГц. Энтузиасты не постеснялись разогнать новые процессоры. Например, оверклокер DrSwizz смог запустить AMD Am486DX-25 на частоте 33 МГц. Эталонный тест Super Pi рассчитал миллион знаков после запятой за 2 часа 4 минуты и 59 секунд (сравните с результатом Am386).
Уже в 1995 году энтузиасты вдоволь наигрались процессором AMD Am5x86-P75.
Так ядро под кодовым именем Х5 удалось разогнать до 162 МГц – более чем в два раза. В результате чешский оверклокер orange преодолел тест Super Pi всего за 36 минут ровно.
Время Intel
Одновременно с выходом чипа AMD Am5x86 появилась марка процессоров Intel Pentium, впоследствии ставшая культовой. Среди оверклокеров очень популярным стал чип серии Pro или P6.
На самом деле под этой маркой прятался кристалл с совершенно другой архитектурой, нежели обычный «пень». Во-первых, за счет применения архитектуры двойной независимой шины были сняты ограничения по пропускной способности памяти. Для чего пришлось разработать специальный слот – Socket 8. Также впервые применялась технология размещения двух чипов.
Один из них и был, собственно говоря, CPU с 5.5 миллионами транзисторов, выполненный согласно 250-нанометровому техпроцессу. А вторая микросхема играла роль кэша второго уровня. С течением времени выпускались модели Pentium Pro с 256, 512 и 1024 Кбайт SRAM-памяти. Работала конструкция за счет 387-контактного SPGA-корпуса при напряжении питания 3.3 вольт. Среди оверклокеров популярной стала модель Intel Pentium Pro c 256 Кбайт кэша второго уровня, функционирующая на частоте 200 МГц. Например, наш соотечественник Veld разогнал P6 до 245 МГц. А вот быстрее всех тест Super Pi прошел опять же россиянин frag_: Intel Pentium Pro при частоте 225 МГц рассчитал миллион знаков за 7 минут 44.700 секунды.
Интересная ситуация. Многие оверклокеры решают поиздеваться над «железом» спустя какое-то время. Ради забавы или в порыве ностальгических чувств. Неважно. Но в 2009 году украинцу RomanLV за счет пары Intel Pentium Pro, работающих на частоте 240 МГц, удалось пройти тест wPrime 32m за 6 минут и 41.190 секунды.
Имя, которое знает каждый ребенок
Наверняка многие интересовались, почему Intel решила выпустить линейку процессоров Pentium вместо привычных цифровых обозначений (586, 686)? Среди народа даже ходили интересные слухи, мол, культовый процессор «голубых» нарекли в честь некоего советского инженера Пентковского, создавшего серпом и молотом компьютер «Эльбрус», а потом благополучно свалившего за бугор. То бишь к американцам. На самом деле придумать название Pentium для своей продукции подтолкнули никто иные, как AMD и Cyrus.
Из-за плагиата в именах Intel решила зарегистрировать словесную торговую марку (цифры не могли быть зарегистрированной маркой). Так появился хорошо всем знакомый Pentium.
Хотя по логике вещей вслед за Intel 486 должен был появиться Intel 586, Intel 686 и так далее. Собственно говоря, Pentium в переводе с греческого и означает «пятый». Так что в какой-то степени традиция нумерации поколений продолжилась (вспомним сегодняшние Core i7).
Уже потом, когда данное слово ознаменовало суперизвестный бренд, его стали использовать вплоть до сегодняшних дней. К тому же названия наподобие Sexium звучат не так выразительно, хоть и соблазнительно.
И снова AMD
В следующем году после анонса Intel Pentium компания AMD разразилась очередным поколением своих процессоров. На этот раз обошлось без плагиата, и семейство кремниевых удальцов со звучным названием K5 обзавелось своими индивидуальными чертами. По сути этот CPU и есть первый обособленный продукт корпорации. Естественно, «камень» AMD позиционировал себя главным (а каким же еще?) конкурентом Intel Pentium. Именно тогда появилась интересная чехарда с названиями процессоров. Так AMD K5 PR133 с тактовой частотой 100 МГц считался аналогом чипа Intel Pentium, работающего со скоростью 133 МГц (с тех времен и по- шел так называемый PR-рейтинг). Всего же в модельном ряде «зеленых» присутствовали «камни» с сигналом 75, 90, 100 и 116 МГц. Были и комичные ситуации, когда выпускались абсолютно одинаковые чипы AMD K5 PR90 и AMD K5 PR120, действующие на частоте 90 МГц. Кристалл «обрамлялся» в соответствии с 350-нанометровым техпроцессом, что позволило разместить 4.3 миллиона транзисторов. Кэш первого уровня делился на 8 Кбайт для данных и 16 Кбайт для инструкций.
А вот общей памяти второго левела даже не намечалось. Ее распаивали на материнской плате. Уровень потребления энергии пятого поколения процессоров перевалил за 10 психологических ватт. И для их охлаждения (процессоров, ну и ватт тоже) потребовалось применение не только пассивного, но и активного воздушного охлаждения. Тем не менее, это ничуть не отпугнуло оверклокеров. Итак, лучшим среди разгона AMD K5 PR133 стал бразильский паренек RIBEIROCROSS. Ему удалось запустить «пятерочку» на частоте 142.5 МГц и пройти бенчмарк Super Pi 1m за 12 минут и 48.640 секунд. Топовый процессор AMD K5 PR166 (@116 МГц) под пристальным вниманием хорошо нам знакомого ретрооверклокера orange покорил отметку 150.5 МГц. С помощью этого же девайса хорватский экстремал skydec прошел тест Super Pi 32m за 18 часов 52 минуты и 40.392 секунд.
Эволюционируем вместе
Седьмого мая 1997 года Intel анонсировала продолжение линейки процессоров Pentium. Второй «пень» являлся не чем иным, как переработкой ядра P6, о потенциале которого говорилось выше. Модернизация кристалла заключалась в увеличении кэша первого уровня с 16 Кбайт до 32 Кбайт, а также появлении блока SIMD-инструкций MMX. Поэтому Intel Pentium MMX не стоит считать первым процессором с эксклюзивными (в тот период времени) мультимедийными расширениями. Кстати, одновременно с реинкарнацией P6 большую популярность обрела память стандарта SDRAM и интерфейс AGP (Accelerated Graphics Port).Всего же второй «пенек» просуществовал в пяти ипостасях. Первым исконно считается ядро Klamath. Процессоры на его основе располагали шиной FSB с частотой 66 МГц, а сам CPU функционировал со скоростью 233-300 МГц. При этом внешний кэш второго уровня (512 Кбайт) трудился на уполовиненной частоте ядра. Сама конструкция устройства представляла собой картридж с распаянными на нем элементами. Позже от такого корпуса пришлось отказаться в пользу текстолитовой пластины, очень похожей на сегодняшние процессоры.
Следующее ядро Deschutes по-прежнему располагалось в картридже, устанавливаемом в Slot 1. Отличия от Klamath заключались в переходе на 250-нанометровый техпроцесс. Отсюда потребляемое напряжение процессора снизилось с трех вольт до двух, а частоты увеличились до 450 МГц. Очень популярным стал «камень» Pentium II 350 МГц. Оверклокеру Jonh"у из солнечной Аргентины даже удалось раскочегарить модельку до 601 МГц! Испытание в виде Super Pi 1m с такими характеристиками CPU в среднем преодолевалось за 200 секунд.
Имя, сестра, имя!
Среди Intel Pentium II позже появились ядра P6T (OverDrive) и мобильные Tonga/ Dixon. Впрочем, заоблачными тактовыми частотами они не радовали. Но не стал бы оверклокинг столь популярным делом, не появись 15 апреля 1998 года первый процессор семейства Celeron. Эти бюджетки без кэша второго уровня буквально покорили сердца оверклокеров всего мира.А некоторые ретробенчеры до сих пор ублажают себя разгоном «сельдерея» (так в простонародье называют Celeron из-за очень близкого сходства со словом Celery).
Производительность данного чипа находилась на очень низком уровне. Но вот разгон по абсолютной максимальной частоте не мог не радовать. Тогда же подобные результаты начали называть попкорном. Так словенцу Moonman’у удалось раскачать Intel Celeron 433 МГц (на базе ядра Mendocino) до 780 МГц. Для этого пришлось увеличить скорость шины до 120 МГц. Множитель «камня» держался на уровне х6.5 единиц.
Просто К6
Тем временем AMD отнюдь не бездействовала. В 1997 году корпорацией был представлен процессор К6 (Model 6).
Как обычно, новые процессоры позиционировали себя альтернативой Intel Pentium.
Поэтому названия кристаллов корректировались согласно частотному потенциалу конкурентов.
Ядро после перехода на 350-нанометровый техпроцесс обзавелось 8.8 миллионами транзисторов. А позже вышла вариация Little Foot (или Model 7), обработанная «напильником» до 250 нанометров. Кэш первого уровня составлял 64 Кбайт, поровну поделенные на данные и инструкции. Работал процессор с частотами 166, 200 и 233 МГц. «Лапа», как ее ласково величали, смогла достичь отметки 300 МГц. Почему седьмая модель оказалась невостребованной оверклокерами – загадка. Зато Model 6 отлично поддавалась разгону. Рекорд принадлежит австрийцу Turrican, запустившему 233-мегагерцовый чип на частоте 310 МГц.
Аналогично К6 новое семейство – K6-2 – было призвано составить конкуренцию Intel Pentium II. «Камень» состоял из 9.3 миллиона транзисторов, для чего площадь кристалла пришлось увеличить с 68 до 81 квадратного миллиметра. Поднялось и тепловыделение процессора, достигавшее отметки 28.4 ватта в зависимости от модели. Тем не менее, верный «солдат» Socket 7 не требовал активной системы охлаждения. А уже при помощи обычной 120-миллиметровой вертушки бельгийский ретроовер Massman разогнал AMD K6-2 (Model 8) до 720.5 МГц.
Наш соотечественник, qwerty84, заставил процессор пройти тест Super Pi 1m на частоте 650 МГц за 5 минут и 12.44 секунд.
Позже (16 ноября 1998 года) AMD выпустила ядро Chomper Extended. Правда, частоты подобных «камней» увеличились не сильно. Топовое устройство функционировало со скоростью 550 МГц. Лучший результат разгона принадлежит опять же Turrican’у: 744.6 МГц.
Наконец, эпоху заката линейки K6 ознаменовали процессоры микроархитектуры IA-32, представленные обществу в феврале 1999 года. Ядра Sharptooth и K6-III-P обзавелись полноскоростным кэшем второго уровня, вытравленным прямо на кристалле. Кстати, для 256 Кбайт быстрых «мозгов» чипа пришлось затратить 21.3 миллиона транзисторов, но без модернизации техпроцесса.
Частоты чипа не отличались от шестой, седьмой и восьмой моделей. К сожалению, разгонным потенциалом новые CPU не радовали. Оверклокеру GtaduS"у удалось выжать 575.1 МГц из модели AMD K6-III 450 МГц (Model 9).
На границе тысячелетий
Наверное, было бы не совсем логично, если бы на границе старого и нового времен процессоры Intel и AMD не сделали бы огромнейший скачок вперед. Со стороны первых этим скачком стал процессор Intel Pentium III. Вышедшее 26 февраля 1999 года ядро Katmai поначалу не обладало сверхъестественными характеристиками. Частоты так вообще находились на уровне 450-600 МГц. Одними из немногих отличий модифицированного кристалла Deschutes стали оптимизация работы с памятью да расширенный набор команд SSE.
Позже третий «пенек» обновился в виде чипа Coppermine. Частоты процессора наконец-то достигли гигагерца! Свершилось сие чудо 8 марта 2000 года. Правда, в среде оверклокеров покорение подобного рубежа отпраздновали чуть раньше. А если быть более точным, то еще в 1999 году (официально «камень» был представлен 25 октября), когда процессор Intel Pentium III с частотой 733 МГц за счет разгона покорил заветный рубеж.
На сегодняшний день рекорд принадлежит голландскому энтузиасту _Datura_: парню удалось снять валидацию при 1181.3 МГц по ядру. Примечательно, но для достижения подобного результата оверклокеру пришлось использовать систему фазового перехода (читай – фреонку). Память тестового стенда стандарта SDRAM функционировала на частоте 215 МГц, для чего пришлось водрузить на модуль водоблок.
Как всегда великолепный разгонный потенциал демонстрировали «камни» линейки Celeron. Основанные на все том же ядре Coppermine, процессоры обладали 128 Кбайт 4-канального кэша второго уровня и шиной FSB 66 МГц. В итоге латентность памяти увеличилась в два раза по сравнению с обычным Pentium III.
А вот разгонный потенциал кремниевого девайса не вызывал нареканий. Все благодаря высокому коэффициенту умножения х8. В результате модель с номинальной частотой 800 МГц запустилась при 1406 МГц. При этом выходцу из страны тюльпанов, оверклокеру DDC, не пришлось устанавливать ничего, кроме более мощного вентилятора на стоковый кулер.
Картриджи и иже с ними
По сути, процессор – это кусок кремния с вытравленными на нем транзисторами. Но обычный пользователь за время существования этих чудотворных устройств вряд ли лицезрел голый камень-полупроводник. Первые CPU изготавливались в корпусе DIP (Dual Inline Package). Процессор выглядел как прямоугольник с двумя рядами контактов. Самой популярной и известной «сороконожкой» является Intel 8088.
Позже чипы обзавелись четырьмя рядами контактов. Такой корпус получил логичное название QFP (Quad Flat Package). Обычно число контактов варьировалось от 64 до 304 единиц. Подобным образом работали кристаллы, облаченные в «броню» PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier). Только контакты располагались в так называемой «кроватке» куда необходимо было вставить чип. Со временем от пластика решили отказаться в пользу керамических корпусов.
Далее инженеры добрались до матрицы выводов PGA (Pin Grid Array). На базе корпуса со штырьковыми контактами (ножками) были построены практически все версии Intel Pentium, а также Athlon, Duron, Sempron и Opteron. Мобильные «пеньки» распаивались в блоке BGA (Ball Grid Array), где вместо штырьков использовались свинцовые шарики.
Наконец, Intel Pentium II/III, Celeron, Athlon, Itanium и Xeon производились в картриджах. Всего насчитывается 4 спецификации данного типа корпусов: SECC, SECC2, SEPP и MMC.
Вместе с ядром на такой картридж, как правило, распаивали память и кэш второго уровня. В последнее время Intel использует хорошо всем знакомый корпус LGA (Land Grid Array). Это тот же PGA, только вместо штырьков используются контактные площадки, а сами ножки установлены на материнской плате.
Не последнее слово
Летом 1999 года AMD обозначила линейку процессоров Athlon с микроархитектурой K7. Как обычно, кристаллы Argon, Pluto и Orion выпускались вдогонку «камням» Intel. И как обычно, позиционировали себя равнозначной заменой. Только поначалу у седьмого поколения не сложилось с разгоном. Потенциал первых Athlon находился на очень низком уровне. Когда 700-мегагерцовый «пень» легко покорял психологический гигагерц, аналогичный Orion еле-еле преодолевал отметку в 800 МГц.
Об этом свидетельствует результат оверклокера mafler, установленный 10 лет спустя: AMD Athlon 700 МГц запустился при частоте 889.15 МГц.
Больший ажиотаж вызвал выход процессоров на ядре Thunderbird. Модель AMD Athlon 1000 покорила небывалую отметку 2184 МГц! За что стоит сказать спасибо французскому оверклокеру cpulloverclock.
Именно на такой мажорной ноте оверклокерская тортуга встретила новое тысячелетие. Во многом ее успехи и указали, словно компас, направление развития центральных процессоров Intel и AMD. А впереди были двухтысячные. Впереди была интересная и интригующая дорога.
Новое тысячелетие
Индустрия встретила новое тысячелетие с энтузиазмом.В ноябре 2000 вышел Pentium 4. Работа над процессорами этой линейки началась еще в 1998 году, но, в связи со множеством трудностей, разработка продлилась до конца 2000 года. Новые процессоры создавались на микроархитектуре NetBurst, имевшей принципиальные отличия от микроархитектуре P6, на основе которой строились процессоры Pentium II и Pentium III, поэтому они получили новое название – Pentium 4.
Первые модификации процессоров Pentium 4 были не очень удачными. Они проигрывали в производительности топовым моделям Pentium III и конкурирующим процессорам компании AMD. И цены на эти процессоры были велики. Однако, со временем, когда появились более быстрые модификации процессоров этой линейки, Pentium 4 стал отвоевывать свою нишу на рынке вычислительной техники.
Но Pentium 4 вовсе не был плох и он поддерживал наборы инструкций SSE2 и SSE3. А в комбинации с HyperThreading, Pentium 4 превосходно справлялся как с мультимедийными и контентными задачами, так и с кодами, оптимизированными под новое ядро. А использование графических карт для 3D-графики еще больше улучшало производительность, таким образом, процессор Р4 заложил основу для развития игровых инструментов.
Оверклокеры проявили большой интерес к ядру Northwood, выпущенному в 2002 году. С подходящей системной платой и памятью даже начинающие оверклокеры могли поднять тактовую частоту на 1 ГГц при воздушном охлаждении.
Но чтобы Pentium 4 действительно заблистал, потребовалось поднять тактовую частоту до рекордных цифр. Intel предполагала, что этого удастся добиться с ядром Prescott - первым чипом, изготовленным по 90 нм технологии. Но Prescott дал лишь незначительное повышение производительности, в противовес громким рекламным обещаниям, а в игровых тестах значительно уступал процессорам AMD.
Pentium 4 стал первым процессором который во всех модификациях уже был в рамках понятия Socket. Socket 478 – надолго вошёл в обиход, система картриджей была забыта.
Знаете ли вы, что
разогнанный «Northwood» Pentium 4 был «существом» мало управляемым, так как даже незначительное превышение рабочего напряжения до 1.7 В могло привести к быстрому выходу процессора из строя. Этот феномен стал широко известен под названием Sudden Northwood Death Syndrome (синдром внезапной смерти «Northwood»).
Эра AMD
В это время AMD, с линейкой Athlon XP и новой системой описания тактовой частоты (1800+) вышла на рынок. Часть семейства Athlon, после ревизии XP и добавления инструкций SSE, стала еще одним агрессивным шагом в маркетинге AMD. XP поддерживал eXtreme Performance и прекрасно ладил с Windows XP. Кроме того, AMD вернулась к использованию системы Performance Rating (PR) для маркирования процессоров. Официально, PR от AMD должно было характеризовать производительность процессора XP по отношению к ядру Thunderbird, так что теоретически AMD Athlon XP 1800+ должен был иметь такую же производительность, как и Thunderbird на частоте 1.8 ГГц. Однако, на практике эта аббревиатура ошибочно использовалась гораздо шире, например, в качестве указателя на соответствующий интеловский процессор - во многом из-за совпадения аббревиатур «Pentium Rating» и «Performance Rating».
Самый популярный Socket A Athlon был создан на основе ядра Barton, появившегося в 2003 году и обещавшего огромные возможности разгона. В частности, интерес вызвала первая версия процессора - Barton 2500+, которая поставлялась с разблокированным множителем. При увеличении значения множителя большинство процессоров Barton 2500+ могли легко достигать производительности флагманской модели AMD 3200+.
Конечно же, инженеры AMD не могли позволить себе такую роскошь, как убрать защиту от разгона. Новый Athlon XP/MP на ядре Palomino – был прекрасным примером высококачественной работы, на какую только способен производитель чипов. До этого была возможность соединять дорожки для «превращения» процессора в более мощьную модель. Такой способ был весьма действенен на прошлых Athlon с ядром Thunderbird. Таким образом, рассеялись мечты крутых «разгонщиков», которые еще до покупки процессора строили планы насчет разгона. Но разгонный потанциал был феноминален и без этого!
На оверклокерской сцене
Athlon XP самой высокой была частота 2641,78 Мгц, от русского оверклокера michaelnm. Это было заметно выше предыдущего поколения Athlon.
Но по разгону Intel Pentium 4 мог разгоняться аж до 4455 Мгц!
Очередной скачок произошёл опять в рядах AMD. Вершиной успеха AMD стал 64-разрядный процессор Athlon 64, предназначенный для основной массы пользователей. В то время как инженеры Intel пытались создать процессор Р4 на базе NetBurst, AMD занялась производством чипов с более эффективной архитектурой и интегрированным контроллером памяти.
Хотя А64 предложил собственную 64-разрядную основу, он был также полностью совместим с 32-битной кодировкой без какой-либо заметной потери в производительности. Это было очень важно для пользователей Windows, которые все еще жили в 32-разрядном мире.
Intel всё не унималась. Невезучая архитектура NetBurst окончательно сдала свои позиции в последнем бренде Intel Pentium D. Процессоры Pentium D, содержащие два одноядерных процессора, трансформировались впоследствии в многоядерные модули. Не столь элегантный, как двуядерная разработка AMD, Pentium D предлагал приличную многозадачную производительность, хорошие возможности для разгона по сравнительно невысокой цене. Pentium D обеспечил приверженцам Intel уверенную альтернативу AMD.
Продолжая доминировать на рынке настольных ПК, серия процессоров Athlon 64 X2 от AMD содержала два ядра в одном кристалле, совместно использующих интегрированный контроллер памяти. Эта внутренняя структура обмена данными обеспечивала огромное преимущество в производительности по сравнению с интеловской двуядерной конфигурацией, у которой ядра осуществляли коммуникацию через общую шину. В серии X2 были добавлены SSE3 команды.
Intel против AMD
Пробудившись от «спячки», Intel начинает штурмовать процессорный мир со своей новой архитектурой Core 2.Вместо концентрации на достижении максимальной тактовой частоты, Intel сфокусировался на более высокой производительности его процессорного конвейера. Это означало возврат к более низким тактовым частотам, но с другой стороны, повышало производительность процессоров. Но после того, как обнаружилась несостоятельность Prescott, средства массовой информации с осторожностью отнеслись к обещаниям Intel по поводу производительности Core 2. Но, к глубокому разочарованию AMD, Core 2 полностью соответствовал заявленным возможностям.
Первый Core 2 Duo буквально взорвал рынок. Несмотря на дебют с невысокими частотами 1.86 ГГц и 2.13 ГГц (Е6300 и Е6400 соответственно), производительность, а также агрессивная ценовая политика сделали Core 2 желанным и популярным.
Позднее Core 2 был переведен на 45 нм технологию изготовления. Так появилась версия Penryn, в которой 820 млн транзисторов было упаковано в четырехядерный процессор, работающий с частотой, достигающей 3.2 ГГц. Минус был в температурах работы процессора.
AMD передав пальму первенства в производительности интеловской архитектуре Core 2, тем не менее, надеялась осуществить рывок на рынке с будущим процессором Barcelona, который был впоследствии переименован в Phenom. Но ранние версии Phenom содержали баги и часто давали сбои в работе. А в затылок ему уже дышала интеловская архитектура Nehalem.
Нельзя сказать, чтобы Phenom был такой уж плохой архитектурой – у него, несомненно, имелись и собственные достоинства: несколько SIMD инструкций, включая MMX, Enhanced 3DNow!, SSE, SSE2, SSE3 и SSE4a, 4-ядерный процессор и неплохая производительность. Но все это несравнимо уступало уровню последних процессоров Intel, к тому же, AMD проиграл Intel в ценовой политике.
Процессор Core i7, вышедший в 2008 году еще больше укрепил беспокойство AMD, которая все еще надеялась побороться за создание архитектуры, способной конкурировать с Core 2. Тем временем Core i7 (ранее известный под именем Nehalem) остался вне конкуренции.
А Intel тем временем окончательно отошел от традиционной шины в пользу QuickPath Interconnect, которая являлась аналогом HyperTransport от AMD. Это двухточечное межкомпонентное соединение (point-to-point interconnect) позволяет намного быстрее осуществлять связь между процессором и различными подсистемами. Правда, из-за этого оверклокерам пришлось «повышать квалификацию», в том числе осваивать несколько новых терминов, чтобы научиться грамотно осуществлять разгон.
По началу это были сложные для разгона процессоры, а также Intel впервые начала блокировать разгон из «коробки». После этих процессоров начали появляться специальные модификации для оверклокеров – серии с пометками (K - для оверклокинга с разблокированным множителями), остальные же были уже урезаны.
Многие считают, что Phenom II - это то, чем должен был стать оригинальный Phenom. Вместе с утроенным объемом кэш-памяти третьего уровня (6 МБ вместо 2 МБ), поддержкой DDR3 и удалением «холодных багов», которые отравляли жизнь оверклокерам, Phenom II закрыл брешь в производительности с интеловской линейкой Core 2. Но у AMD по-прежнему оставалась проблема: Intel уже осуществил следующий шаг, а AMD пока нечего было предложить пользователям в качестве конкурента Core i7.
Будучи не в состоянии конкурировать с Intel в производительности, AMD пришлось снизить цены на свои процессоры значительно больше, чем того хотелось бы. Тогда как Athlon 64 X2 имели тенденцию к высоким ценам, Phenom II X4 940 имел розничную цену всего $215 – ощутимо ниже $1000, которую обычно просили за флагманские процессоры.
Intel: ЗА и ПРОТИВ
С момента появления Corei7 началась новая эпоха, количество оверклокеров и групп после пика первых процессоров на Bloomfield начал падать. А Intel активно стал продвигать идею встроенного видеоядра в процессор. Блокированная частота на всех версиях кроме K серий не прибавляла популярности к оверклокингу процессоров, в итоге главные частотные рекорды тех лет завоевал AMD PHENOM II X2.Но энтузиасты всё равно остались, всё также используется азот, но с появление i7 это совсем другая эпоха, заслуживающая отдельной статьи.
Вместо послесловия
Огромное спасибо журналу «Железо», которого ныне не существует, на его статьях и информации росло моё видение мира Hardware. Overclocking, моддерская сцена – вообще остаются одним из самых незабываемых вещей.Моддерская сцена к сожалению не так известна, даже в ИТ кругах, хотя Российских моддеров делающих разные переделки от киберпанка и стим-панка до разных фанфиков огромное колличество.
Продолжение следует, если вам, конечно, интересно.
UPD:
Исправлены ошибки.
Только зарегистрированные пользователи могут участвовать в опросе. Войдите , пожалуйста.
Процессоры на персональные компьютеры получились свое распространение в семидесятых годах прошлого столетия. Они выпускались большим количеством производителей. Практически каждой компании в то время, как собственно говоря и сейчас, хотелось использовать для их производства только самые новые технологии. Однако не у всех компаний получилось получить свое развитие настолько же сильно, как у Intel и AMD. Одни производители полностью пропали с рынка, другие же перешли в другую сферу деятельности. Однако следует рассказать обо всем поэтапно.
Как началось создание процессора
Впервые мир услышал о процессорах в пятидесятых годах прошлого столетия. Они функционировали на механическом реле. Впоследствии стали появляться модели, которые работали при помощи электронных ламп и транзисторов. В те времена компьютерные устройства, на которые они устанавливались, были похожи на сложное и очень крупногабаритное оборудование. Их стоимость была очень высокой.
Все компоненты процессоров отвечали за процесс вычисления. Нужно было разобраться с тем, каким образом, их можно было соединить в единую микросхему. Данная задумка воплотилась в жизнь практически сразу после появления схем полупроводникового типа. В те времена разработчики процессоров даже предположить не могли, что данные схемы окажутся полезными в их деле. Именно по этой причине еще несколько лет они разрабатывали процессоры на нескольких микросхемах.
В конце шестидесятых годов компания Busicom начала разработку своего нового настольного калькулятора. Ей потребовалось 12 микросхем и она заказала их у компании Intel. В то время у разработчиков данной компании появились идеи соединения нескольких микросхем в одно целое. Данная идея пришлась по душе руководителю фирмы. Ее преимущество заключалось в том, что при этом была возможность значительно сэкономить. Ведь не нужно было производить сразу несколько микросхем. Кроме того благодаря расположению элементов процессора на одной микросхеме можно было создать устройство, которое подходило бы для использования на самых разных видах оборудования, применяемых для совершения вычислительных процессов.
В итоге проведенной специалистами корпорации работы появился первый в мире микропроцессор под названием Intel 4004. У него была способность совершать сразу шесть десятков тысяч операций всего за одну секунду. Он даже обрабатывал двоичные числа. Однако данный вид процессора не было возможности использовать для компьютеров, потому что для него еще не было создано таких устройств.
Самый первый персональный компьютер
Первым компьютер был создан студентом из Америки Джонатаном Титусом. В журнале «Электроника» он получил название Марк 2. В нем кроме всего прочего было дано описание данного устройства. Данное изобретение не помогло студенту заработать большие деньги. Изначально Титус планировал зарабатывать при помощи своего изобретения. Он планировал распространять за определенную стоимость печатные платы для создания собственных компьютеров. Потребителям приходилось остальные детали приобретать в магазинах. Конечно же у него не получилось заработать много, но он внес большой вклад в развитие компьютерной техники.
История развития процессоров Intel
Первым процессором компании Intel был 4004. Позже данный разработчик представил пользователям модель 8008. Она отличалась от предыдущей модели тем, что частота работы данного процессора составляла от 600 до 800 килогерц. В нем было более трех тысяч транзисторов. Его активно использовали на всевозможных вычислительных машинах.
В то же самое время в мире стали появляться первые персональные компьютерные устройства и компания Intel приняла решение осуществлять производство процессоров, подходящих для них. Спустя короткий срок времени компания разработала процессор 8080, который в десятки раз был более производительным, чем его предшественник.
Стоимость данной модели процессора была очень высокой по тем меркам. Однако производители полагали, что стоимость является совершенно оправданной для процессора, который обладает высоким уровнем производительности и способен отлично вписаться в любое компьютерное устройство. Он пользовался огромным спросом. Именно благодаря этому доходы компании только росли.
Спустя несколько лет на свет появился компьютер Altair – 8800. Его производителем стала компания MITS. Данная модель персонального компьютерного устройства осуществляла свою деятельность на процессоре от компании Intel модели 8800. Именно благодаря нему многочисленные компании стали осуществлять производство собственных микропроцессоров.
В то же самое время в СССР
В СССР стремительно развивалось производство различных видов вычислительных механизмов. Самый пик развития ЭВМ пришелся на семидесятые годы прошлого столетия. Они могли по своему уровню производительности вполне сравниться со своими зарубежными аналогами.
В 1970 году появился указ от отечественного руководства о том, что были разработаны стандарты совместимости программ и аппаратуры ЭВМ. В это время образовалась новая концепция вычислительной техники. В ее основу легли разработки IBM. Отечественные специалисты использовали технологию IBM 360.
Отечественные технологии, которые были разработаны в советские времена, потеряли свою актуальность. Вместо них стали использовать технологии импортного происхождения. Постепенно отечественная электронная отрасль стала значительно отставать от той, которая существовала на Западе. Все компьютерные устройства, которые были разработаны после восьмидесятых годов прошлого столетия осуществляли свою деятельность при помощи процессоров Zilog или Intel. Россия стала отставать по своим технологиям от Америки почти на десятилетний период.
Эволюция процессоров
В середине семидесятых годов прошлого столетия компания Motorola представила суд пользователе свой первый процессор, который получил название MC6800. Он обладал высоким уровнем производительности. У него была возможность работать с шестнадцати битными числами. Его стоимость составляла столько же, что у процессора Intel 8080. Его потребители не очень то стремились покупать. Именно по этой причине он так и не стал использоваться для персональных компьютеров. Компании пришлось расстаться с четырьмя тысячами сотрудников из-за финансовых трудностей.
В 1975 году бывшими сотрудниками Motorola была создана новая компания под названием MOS Technology. Они разработали процессор MOS Technology 6501. Он по своим характеристикам напоминал разработку Motorola, которая обвинила компанию в плагиате. Позже сотрудники MOS постарались кардинально переделать свое детище и выпустили чип 6502. Его стоимость была гораздо приемлемей, и он начал пользоваться огромным спросом. Его даже использовали для компьютерной техники Apple. Он имел принципиальное отличие от своего предшественника. У него уровень частоты работы был гораздо выше.
По пути уволенных сотрудников Motorola пошли и те, которые потеряли свое место в компании Intel. Они тоже создали компанию и запустили в производство свой процессор Zilog Z80. Он обладал не сильными отличиями от продукта Intel 8080. Он обладал единственной линией питания, и у него была приемлемая стоимость. Он мог функционировать с такими же программами. К тому же производительность данного устройства можно было сделать выше, и при этом не нужно было влияние оперативной памяти. Таким образом, Zilog начал пользоваться огромным спросом среди потребителей.
В России данная модель процессора применялась преимущественно в военной технике, в различных контроллерах и на многих других устройствах. Его даже использовали на разнообразных игровых приставках. В девяностых и восьмидесятых годах он пользовался огромной популярностью среди потребителей российского рынка.
Процессоры в фильме «Терминатор»
Фильм «Терминатор» полон моментов, когда робот сканирует все происходящее перед ним. Перед его глазами образуются странные для зрителей коды. Через несколько лет становится очевидным тот факт, что появлению таких кодов создатели фильма обязаны компании MOS с ее процессором версии 6502. Это заставляет повеселиться разработчиков, которым кажется забавным ситуация, при которой в фильме про далекое будущее используется процессор семидесятых годов.
Эволюция процессоров Intel, Zilog, Motorola
В конце семидесятых годов компания Intel представила свою очередную новинку. Она получила название Intel 8086. Благодаря этому чипу все ближайшие преследователи компании на рынке остались далеко позади. Он обладал высоким уровнем мощности, но это дало ему возможности стать популярным. В нем использовалась 16 разрядная шина, которая обладал высоким уровнем стоимости. Для этого процессора необходимо было использовать специальные микросхемы и переделывать материнскую плату.
Затем компания выпустила свой более успешный продукт Intel 8088. В нем имелось более тридцати тысяч транзисторов.
Компания Motorola в то же время выпустила свой продукт MC68000. Он был одним из самых мощных на то время. Для его использования необходимо было иметь специальные микросхемы. Однако он все равно пользовался большим спросом среди потребителей. Он предлагал пользователям огромные возможности для его использования.
В это же время компания Zilog тоже представила пользователям свою новую разработку. Она создала процессор Z8000. Данная новинка до сих пор вызывает большое количество споров. По своим техническим параметрам она была приемлемой и ее стоимость была низкой. Однако не многие пользователи хотели использовать ее на своих компьютерных устройствах.
Процессоры нового поколения от компании Intel
В начале 1993 года компания Intel представила свой процессор P5. Сегодня он известен под названием Pentium. Компании удалось усовершенствовать технологии, которые она раньше использовала для создания своих продуктов. Теперь их новинка обладала способностью справляться сразу с двумя задачами одновременно. Пропускная разрядность шины стала больше практически в два раза. Однако пользоваться данным процессором пользователи в полной мере не имели возможности, потому что для него необходимо было иметь специальную материнскую плату. Однако после выхода следующей модели процессора Pentium, ситуация стала совершенно другой.
Именно благодаря высоким технологиям чипы от производителя Intel стали пользоваться огромной популярностью у потребителей. Они занимали длительное время первые места в мире.
Недорогие разработки Intel
Для того чтобы в полной мере соперничать с компанией AMD в области доступных по цене процессоров разработчики Intel приняли решение не уменьшать стоимость своих товаров, а стали создавать не очень мощные процессоры, которые в скором времени стали называться Celeron. В 1998 году появилась первая такая маломощная модель процессора Celeron, работающая на ядре процессора Pentium второго поколения. Она не отличалась высоки уровнем производительности. Однако она вполне могла работать с технологическими новинками.
В 1995 году Intel выпустила на рынок микропроцессор Pentium Pro. Несмотря на название, он имел мало общего с обычным Pentium. Одним из главных нововведений в Pentium Pro стало то, что в нём инструкции x86 не исполнялись напрямую, а декодировались в последовательности простых внутренних микроопераций. Иными словами, Pentium Pro «внутри» был больше похож на современные ему RISC-процессоры, чем на предыдущие чипы семейства x86.
Подобная архитектура позволила Intel реализовать множество мер, которые привели к росту производительности. В частности, Pentium Pro стал первым x86-процессором, который получил внеочередное исполнение. При внеочередном исполнении микрооперации сначала поступают в буфер операций, где сортируются и отправляются в вычислительные блоки не в порядке поступления, а в порядке готовности к исполнению. Подобный подход позволил практически исключить простой вычислительных блоков процессора. Разрядность шины адреса была увеличена до 36 бит, что в сочетании с технологией PAE позволило увеличить максимальный объём оперативной памяти до 64 ГБ. (Впрочем, эта функциональность была реализована только в серверных наборах системной логики, к тому же максимальный объём памяти, доступной одному процессу, по-прежнему был равен 4 ГБ.) Также Pentium Pro получил встроенную кеш-память второго уровня объёмом от 256 кБ до 1 МБ, которая работала на полной тактовой частоте процессора. В результате, на момент выхода на рынок Pentium Pro стал самым быстрым в мире 32-битным микропроцессором, опередив разработанные альянсом AIM (Apple-IBM-Motorola) чипы PowerPC.
Изначально планировалось, что Pentium Pro полностью заменит Pentium, но этого не произошло как раз из-за уже упомянутой кеш-памяти. Оказалось, что выход годных микросхем быстрой памяти SRAM, способной работать на полной частоте процессора, невысок, поэтому Pentium Pro имел очень высокую себестоимость. В результате, наследником Pentium стал вышедший в 1997 году Pentium II, получивший набор инструкций MMX и кеш-память, работающую на половинной частоте процессора. Кроме того, в Pentium II была улучшена производительность при работе с 16-битным кодом (на тот момент это было важно, поскольку Windows 95 и Windows 98, по-прежнему, содержали большое количество 16-битного кода).
Pentium III Tualatin: самый быстрый Pentium III
В 1999 году на смену Pentium II пришёл Pentium III, который был практически идентичен ему архитектурно, но получил новый набор дополнительных инструкций, известный как SSE. Pentium III пережил несколько итераций, поздние чипы этого семейства имели тактовую частоту выше 1 ГГц и 512 кБ кеш-памяти, работавшей на полной частоте процессора.
«Сетевой взрыв»
Несмотря на успешность микроархитектуры P6 (лежавшей в основе Pentium Pro, Pentium II и Pentium III), Pentium 4 был построен по совсем другому принципу. Вместо сложного ядра с высоким IPC (Instructions Per Clock - количеством исполняемых инструкций на такт) и относительно невысокой тактовой частотой было решено перейти к более простому ядру с длинным конвеером и более низким IPC, но более высокой тактовой частотой. Если поздние процессоры Pentium III имели конвеер длиной 10 ступеней, то в Pentium 4 длина конвеера составляла от 20 до 31 ступени (в зависимости от версии чипа). Чтобы компенсировать низкую производительность процессорного ядра, целочисленные вычислительные блоки (ALU) внутри процессора работали на удвоенной тактовой частоте. Например, в процессоре Pentium 4 с частотой 3 ГГц блоки ALU работали на частоте 6 ГГц. Изначально планировалось, что процессоры с микроархитектурой NetBurst достигнут тактовой частоты 4 ГГц, но на деле частота 3.8 ГГц оказалась предельной.
Микроархитектуру NetBurst можно считать относительно неудачной, но на счету процессоров на её базе сразу несколько достижений: Pentium 4 стал первым x86-процессором, достигшим тактовой частоты 3 ГГц, и первым 64-битным x86-процессором Intel. Кроме того, на базе Pentium 4 был создан процессор Pentium D, который стал первым двухъядерным процессором Intel.
Pentium M и его потомки
Практически сразу после появления мобильных Pentium 4 стало понятно, что архитектура NetBurst, в силу высокого тепловыделения и энергопотребления, не подходит для ноутбуков. Поэтому в 2003 году появился процессор Pentium M, который, по сути, был усовершенствованной и осовремененной версией ядра P6. Этот процессор стал основой крайне успешной мобильной платформы Intel Centrino, которая включала в себя процессор, чипсет и беспроводный адаптер Intel. Именно платформа Centrino сделала возможным создание первых тонких и лёгких ноутбуков. На это же время пришлись усилия Intel по продвижению беспроводных сетей, в частности, в Украине под эгидой компании в середине 2000-х годов были реализованы проекты по построению сетей Wi-Fi в Киевском национальном университете им. Т. Г. Шевченко и международном аэропорту «Киев-Борисполь».
Samsung X10: один из первых тонких и легких ноутбуков на базе Centrino
В 2004-2005 годах стало понятно, что процессоры Pentium M обеспечивают более высокую производительность, чем настольные процессоры на базе микроархитектуры NetBurst. Именно поэтому использованные в них архитектурные решения легли в основу микроархитектуры Core, которая использовалась как в настольных, так и в мобильных процессорах. В 2006 году был выпущен первый настольный 4-ядерный процессор Intel - им стал Core 2 Extreme QX6700 с тактовой частотой 2.67 ГГц и 8 МБ кеш-памяти второго уровня.
От Core"ки до Core"ки
В 2008 году Intel представила бренд Core i7, под которым продавались топовые процессоры на базе новой микроархитектуры Nehalem. Эти процессоры получили новую системную шину, интегрированную графику, а также встроенные контроллеры памяти и шины PCIe. В 2009-2010 годах были также представлены бренды Core i5 и Core i3, а процессоры Core 2 и их производные вытеснены из всех ценовых сегментов.
В 2011 году на рынок вышли процессоры на базе архитектуры Sandy Bridge, в 2012 году была представлена усовершенствованная версия Sandy Bridge под названием Ivy Bridge, которая стала первым процессором Intel, использующим техпроцесс 22 нм и 3D-процессоры. В 2013 году были представлены процессоры Haswell, а в 2014 и 2015 годах - Broadwell. Процессоры Broadwell производятся по техпроцессу 14 нм. К ним относится, в том числе, процессор Core M, который имеет расчётное тепловыделение всего 4.5 Вт, что позволяет использовать его в устройствах с пассивным охлаждением.
Можно отметить, что темпы роста чистой производительности процессоров в последнее время несколько снизились: в принципе, даже процессоров Core 2 (не говоря уже о Core i7/i5 первого поколения) достаточно практически для любых задач. Это связано с тем, что производители уделяют больше внимания повышению энергоэффективности процессоров и такому параметру, как «производительность на ватт». В результате, современные ноутбуки, построенные на энергоэффективных процессорах Intel, работают от аккумулятора по 9-12 часов и при этом обеспечивают производительность, достаточную практически для любых задач. Ещё 3-4 года назад такое было невозможно.
Atom: нетбуки, планшеты, смартфоны...
Параллельно с высокопроизводительными процессорами Core компания Intel развивает и линейку энергоэффективных процессоров Atom. Они впервые появились в 2008 году в качестве процессоров для нетбуков (то есть, низкопроизводительных и дешёвых ноутбуков), но с тех пор нашли применение в качестве чипов для смартфонов и планшетов на базе операционных систем Android и Windows. По сути Atom, на сегодняшний день, является единственным конкурентом различных чипов на базе архитектуры ARM. В 2014 году было выпущено 46 миллионов планшетов на базе процессоров Atom.
Quark: меньше, чем Atom
Intel Galileo: плата для разработки с процессором Quark
Новейшим семейством процессоров Intel является линейка Quark. Это совсем простые процессоры, архитектурно близкие к оригинальному Pentium. Каждый процессор также включает все контроллеры, необходимые для построения законченного устройства. Эти процессоры предназначены, в первую очередь, для создания встроенных решений, объединённых в «интернет вещей». Для энтузиастов и разработчиков Intel выпускает платы Intel Galileo с процессорами Quark, эти платы совместимы с Arduino и могут использоваться для создания собственных проектов и выполнения различных задач по автоматизации.
Сегодня мы настолько привыкли к современным реалиям, что воспринимаем их как данность. Смартфон в нашем кармане или ноутбук в сумке кажется нам не чудом технологий, а чем-то обыденным. Но всё начиналось с крошечного чипа, содержащего 2300 транзисторов и работавшего на тактовой частоте 740 кГц. Иногда стоит оглянуться назад, чтобы оценить масштабы проделанного пути.
