Arhitecturile de procesoare Intel din toate timpurile. Segmentarea soluțiilor de procesor pe baza arhitecturii Kor

În 2010, Intel a introdus noi mărci comerciale procesoare - Core i3, i5, i7. Acest eveniment a derutat mulți utilizatori. Și totul pentru că scopul companiei a fost complet diferit - dorea să ofere o modalitate mai rapidă de identificare a modelelor de nivel scăzut, mediu și înalt. De asemenea, Intel a vrut să convingă utilizatorii că Intel Core i7 este mult mai bun decât același i5, iar acesta, la rândul său, este mai bun decât i3. Dar acest lucru nu oferă un răspuns exact la întrebarea, care procesor este mai bun sau care este diferența dintre procesoarele Intel Core i3, i5 și i7?

Dar mai sunt și alte diferențe despre care vom vorbi.

Puncte cheie

Unii utilizatori cred că denumirile i3, i5 și i7 sunt legate de numărul de nuclee din procesor, dar de fapt nu este așa. Aceste mărci au fost alese aleatoriu de Intel. Prin urmare, cipurile tuturor acestor procesoare pot avea fie două, fie patru nuclee. Există și modele mai puternice pentru computerele desktop, care au mai multe nuclee și sunt superioare altor procesoare în multe privințe.

Deci, care sunt diferențele dintre aceste trei modele?

Hyper-Threading

Când procesoarele tocmai se nasteau, toate aveau un nucleu care executa un singur set de instrucțiuni, și anume thread. Compania a reușit să crească numărul de operațiuni de calcul prin creșterea numărului de nuclee. În acest fel, procesorul ar putea lucra mai mult pe unitatea de timp.

Următorul obiectiv al companiei este să sporească optimizarea acestui proces. Ei au creat tehnologie pentru asta Hyper-Threading, permițând unui nucleu să execute mai multe fire simultan. De exemplu, avem un procesor cu cip cu 2 nuclee care suportă tehnologia Hyper-Threading, atunci putem considera acest procesor ca fiind unul quad-core.

Turbo Boost

Anterior, procesoarele lucrau la o frecvență de ceas, care era setată de producător pentru a schimba această frecvență la una mai mare, oamenii lucrau overclocking (overclocking) procesor. Acest tip de activitate necesită cunoștințe speciale, fără de care puteți provoca daune colosale procesorului sau altor componente ale computerului în câteva momente.

Astăzi, totul este complet diferit. Procesoarele moderne sunt echipate cu tehnologie Turbo Boost, care permite procesorului să funcționeze la o frecvență de ceas variabilă. Acest lucru crește eficiența energetică și timpul de funcționare, de exemplu, a unui laptop și a altor dispozitive mobile.

Mărimea cache-ului

Procesoarele lucrează de obicei cu cantități mari de date. Operațiunile efectuate pot varia ca dimensiune și complexitate, dar se întâmplă adesea ca procesorul să fie nevoit să prelucreze aceeași informație de mai multe ori. Pentru a accelera acest proces, și în special procesorul în sine, astfel de date sunt stocate într-un buffer special (memorie cache). Prin urmare, procesorul poate prelua astfel de date aproape instantaneu, fără încărcare inutilă.

Cantitatea de memorie cache din diferite procesoare este calculată diferit. De exemplu, într-un procesor low-end - 3-4 MB, iar în modelele high-end - 6-12 MB.

Desigur, cu cât mai multă memorie cache, cu atât mai bine și mai rapid va funcționa procesorul, dar această instrucțiune nu este potrivită pentru toate aplicațiile. De exemplu, aplicațiile de procesare foto și video vor folosi o cantitate mare de memorie cache. Prin urmare, cu cât dimensiunea memoriei cache este mai mare, cu atât aplicațiile vor rula mai eficiente.

Pentru a efectua sarcini simple, cum ar fi navigarea pe Internet sau lucrul în programe de birou, memoria cache nu este atât de semnificativă.

Tipuri de procesoare Intel

Acum să ne uităm la tipurile de procesoare, și anume descrierea fiecăruia dintre ele.

Intel Core i3

Pentru ce este potrivit?: lucru normal, de zi cu zi cu aplicații de birou, vizionarea de internet și filme la calitate înaltă. Pentru astfel de procese, Core i3 este cea mai bună opțiune.

Caracteristică: Acest procesor oferă până la 2 nuclee și acceptă tehnologia Hyper-Treading. Adevărat, nu acceptă Turbo Boost. De asemenea, procesorul are un consum de energie destul de mic, astfel încât acest procesor este, fără îndoială, potrivit pentru laptop-uri.

Intel Core i5

Pentru ce este potrivit?: Lucru mai intens, cum ar fi utilizarea programelor de procesare video și foto, multe jocuri moderne pot fi jucate la setări joase, medii și uneori înalte.

Caracteristică: Acest procesor este utilizat atât în ​​computerele desktop convenționale, cât și în laptopuri. Are de la 2 la 4 nuclee, dar nu acceptă Hyper-Treading, dar acceptă Turbo Boost.

Intel Core i7

Caracteristică: Pe acest moment, acest cip este cel mai înalt grad. Are atât 2, cât și 4 nuclee și suport pentru Hyper-Treading și Turbo Boost.

Am trecut în revistă pe scurt caracteristicile a 3 tipuri de procesoare, iar acum îl poți alege pe cel mai potrivit pentru tine.

Cu puțin peste 8 ani în urmă, Steve Jobs a prezentat Macbook Air - un dispozitiv care s-a deschis noua clasa laptopuri portabile - ultrabook-uri. De atunci, au fost lansate multe ultrabook-uri diferite, dar toate aveau un lucru în comun - procesoare de joasă tensiune cu o disipare termică (TDP) de 15-17 wați. Cu toate acestea, în 2015, odată cu trecerea la tehnologia de proces de 14 nm, Intel a decis să meargă și mai departe și a introdus o linie de procesoare Core m, care au un TDP de doar 4-5 W, dar ar trebui să fie mult mai puternice decât Intel. Linie atom cu un TDP similar. Caracteristica principală a noilor procesoare este că pot fi răcite pasiv, adică răcitorul poate fi scos din dispozitiv. Dar, din păcate, îndepărtarea răcitorului a adus destul de multe probleme noi, despre care vom discuta mai jos.

Comparație cu cei mai apropiați concurenți

Și deși au ieșit deja procesoare Lacul Kaby, încă nu există teste ale acestora, așa că ne vom limita la linia anterioară, Skylake - din punct de vedere tehnic, diferența dintre ele este mică. Pentru comparație, să luăm trei procesoare - Intel Atom x7-Z8700, ca unul dintre cei mai puternici reprezentanți ai liniei Atom, Intel Core m3-6Y30 - cel mai slab Core m (mai târziu voi explica de ce nu ar trebui să luați altele mai puternice) și Intel Core i3-6100U - un reprezentant popular al celei mai slabe linii de procesoare de joasă tensiune „cu drepturi depline”:

Apare o imagine interesantă - din punct de vedere fizic, Core m3 și i3 sunt absolut identice, diferă doar frecvențele maxime de grafică și procesor, în timp ce pachetul termic diferă de trei ori, ceea ce în general nu poate fi cazul. Atom are același TDP ca Core m3, frecvențe comparabile, dar 4 nuclee fizice. În același timp, deși există mai multe nuclee, ele sunt mult reduse în capacitatea de a reduce disiparea căldurii: de exemplu, i5-6300HQ cu 4 nuclee fizice „cu drepturi depline” cu aceleași frecvențe are un TDP cu un ordin de mărime mai mare. - 45 W. Prin urmare, va fi interesant să comparăm capacitățile arhitecturilor reduse și complete cu aceeași disipare a căldurii.

Testele procesorului

După cum am descoperit deja mai sus, m3 este în esență i3, introdus de trei ori mai mic în pachetul termic. S-ar părea că diferența de performanță ar trebui să fie cel puțin dublă, dar aici există mai multe nuanțe: în primul rând, Intel permite Core m-ului să nu acorde atenție TDP până când temperatura acestuia ajunge la un anumit punct. Acest lucru este foarte clar vizibil atunci când rulați benchmark-ul Cinebench R15 de mai multe ori:

După cum puteți vedea, procesorul a obținut aproximativ 215 de puncte în primele 4 runde ale testului, iar apoi rezultatele s-au stabilizat la 185, adică pierderea de performanță din cauza unei astfel de înșelăciuni de către Intel a fost de aproximativ 15%. Prin urmare, luarea celor mai puternice Core m5 și m7 nu are sens - după 10 minute de încărcare vor reduce performanța la nivelul Core m3. Dar rezultatul i3-6100U, a cărui frecvență de operare este cu doar 100 MHz mai mare decât cea a m3-6Y30, este mult mai bun - 250 de puncte:

Adică, atunci când sarcina este doar pe procesor, diferența de performanță între m3 și i3 este de 35% - un rezultat destul de semnificativ. Dar Atom și-a arătat cea mai bună parte - deși nucleele au fost tăiate, numărul lor de două ori a permis procesorului să marcheze 140 de puncte. Da, rezultatul este încă cu 25% mai rău decât Core m3, dar nu uitați de diferența de preț de opt ori între ele.

A doua avertizare este că pachetul de căldură este proiectat atât pentru placa video, cât și pentru procesor în același timp, așa că să ne uităm la rezultatele testului de performanță 3Dmark 11: acesta este un test conceput pentru PC-uri de nivel mediu (pe care sistemele noastre aparțin), testând atât procesorul, cât și placa video în același timp. Și aici diferența finală se dovedește a fi aceeași, Core m3 se dovedește a fi cu 30% mai rău decât i3 (pentru că și Core i3 nu mai are suficient pachet termic - are nevoie de aproximativ 20 de wați pentru a funcționa la frecvențe maxime):
Intel Core m3-6Y30:

Intel Core i3-6100U:

Dar Intel Atom eșuează lamentabil - rezultatul este de 4-5 ori mai rău decât m3 și i3:

Și acest lucru, în principiu, este de așteptat - Cinebench testează performanța matematică goală a unui procesor și este numai bun pentru compararea procesoarelor cu aceeași arhitectură, dar 3Dmark oferă o sarcină versatilă care este mult mai apropiată de viața reală. Cu toate acestea, diferența de opt ori mai mare de preț îi permite Atom să rămână pe linia de plutire.

Consumul de energie

După cum se poate observa din testele de mai sus, o diferență de trei ori în TDP oferă o creștere a performanței de aproximativ 35%. Cu toate acestea, acest lucru este valabil doar în condiții de încărcare mare, ceea ce este destul de rar pentru ultrabook-uri. Pentru comoditate, să luăm două MacBook-uri, 12" și 13" 2016 - macOS pe diferite dispozitive este optimizat la fel de bine, iar acest lucru vă va permite să aflați diferența în consumul de energie al dispozitivelor fără a fi legat de sistemul de operare (da, consumul de energie al întregului sistem este testat mai jos, dar numai ecrane și procesoare, iar din moment ce primele sunt foarte asemănătoare, doar procesoarele contribuie semnificativ la diferența de consum de energie). Și aici diferența se dovedește a fi... doar un wați și jumătate în medie, 7,2 și 8,9 W (iar Macbook-ul de 13" are un procesor mai puternic decât i3-6100U):

concluzii

Ce se întâmplă până la urmă? Intel Atom - o alegere buna pentru o tabletă sau un netbook ieftin, pe care nimeni nu va rula ceva mai greu decât 1080p60 de pe YouTube. Procesorul este ieftin, iar pentru asta poți ierta diferența de performanță cu liniile Core. Intel Core m este o alegere bună pentru o tabletă productivă sau un ultrabook simplu. Din cauza absenței unui cooler, un astfel de dispozitiv va fi absolut silențios, iar în sarcinile normale nu va fi mai lent decât omologii săi mai puternici Core i. Cu toate acestea, în mod clar nu merită să-l luați pentru procesarea foto sau video și cu atât mai puțin pentru jocuri - performanța se confruntă rapid cu TDP-ul scăzut și scade destul de semnificativ chiar și în comparație cu un simplu i3. Ei bine, linia Core i este o alegere bună pentru un ultrabook productiv. Dacă sistemul are cel puțin o grafică discretă simplă, un astfel de dispozitiv este la nivelul laptopurilor de gaming de acum 5 ani și vă permite să procesați cu ușurință fotografii și videoclipuri ușoare, precum și să faceți posibil să jucați jocuri mainstream chiar și la cel mai scăzut nivel. setări grafice. Cu toate acestea, orice sarcină peste medie va duce la un zgomot vizibil de la un răcitor mic de mare viteză, care îi poate irita pe cei cărora le place să lucreze noaptea în tăcere.

La sfârșitul anului trecut, Intel a introdus primul dintre procesoarele din a cincea generație (Broadwell), lansând trei modele din familia Intel® Core™ M. Acest articol, destinat dezvoltatorilor, descrie această arhitectură SoC multi-core pe 64 de biți implementări Dispune de tehnologii Intel®, inclusiv Intel® HD Graphics 5300.
Familia de procesoare Intel® Core™ M oferă performanțe mai rapide într-un factor de formă mai mic, cerințe mai mici de putere și răcire (excelent pentru dispozitive subțiri, fără ventilator) și o durată de viață mai lungă a bateriei. Procesoarele suportă următoarele tehnologii:

• Intel HD5300 Graphics și Intel® Wireless Display 5.0;
• Intel Wireless-AC 7265 și suport pentru andocare fără fir (în 2015) folosind WiGig;
• Tehnologia Intel® Smart Sound;
• Tehnologia Intel® Platform Protection și alte caracteristici de securitate.

Principalele caracteristici ale procesoarelor Intel Core M

Intel Core M sunt primele procesoare care sunt fabricate pe baza tehnologiei 14nm. Dimensiunea cipului de siliciu a fost redusă cu peste 30%, deși numărul de tranzistori a crescut cu peste 300 de milioane. Procesoarele Intel Core M au un consum redus de energie și generează mai puțină căldură. Cele trei modele ale acestei familii, a cărei producție a început în trimestrul IV 2014, au o putere termică de doar 4,5 W. Aceasta înseamnă că aceste procesoare nu au nevoie de un ventilator pentru a le răci. Aceste procesoare vă vor permite să obțineți performanțe ridicate în cele mai subțiri dispozitive (sub 9 mm grosime), inclusiv tablete și transformatoare.

Figura 1. Comparație între procesoarele Intel Core M cu consum redus de energie

În graficul din stânga din Fig. Figura 1 arată o scădere a puterii termice de la 18 W în 2010 la 4,5 W la procesorul Intel Core M Aceasta este o scădere de patru ori în 4 ani și o scădere de 60% față de 2013. În dreapta în Fig. Figura 1 arată o comparație între dimensiunea procesorului Intel® Core™ de a 4-a generație și noul procesor Intel Core M Prin reducerea amprentei procesorului cu aproximativ 50%, amprenta procesorului pe placă a fost redusă cu aproximativ 25%.

Procesoarele Intel Core M au dimensiuni mai mici decât procesoarele Intel Core din a patra generație. În același timp, două nuclee Intel Core M sunt prevăzute cu un cache de 4 MB. Tehnologia Intel® hyperthreading acceptă patru fire care rulează simultan. Cu tehnologia Intel® Turbo Boost 2.0, frecvențele de bază pot crește de la 0,8 GHz la 2 GHz,
iar pentru procesoarele Intel Core M 5Y70 - de la 1,1 GHz la 2,6 GHz.
Figura 2. Modele de procesoare Intel Core M din 2014

Cipul de tranzistori de 1,3 miliarde găzduiește procesorul, GPU-ul, controlerul de memorie, controlerul audio și interfețele de rețea, așa că nu vă așteptați la nicio degradare a performanței. Mai mult, comparația cu procesorul Intel® Core™ i5-4320Y din generația anterioară a arătat o creștere semnificativă a performanței.

Figura 3: Creșterea performanței procesorului Intel Core M 5y70 în comparație cu Intel Core i5-4302Y

Tehnologia puterii

• Tehnologia Intel® Turbo Boost 2.0 include un modul de detectare a puterii care calculează puterea nucleelor ​​CPU și GPU și un modul de gestionare a energiei care direcționează puterea acolo unde este nevoie.
• Tehnologia Intel SpeedStep® îmbunătățită acceptă C-States C0, 1, 1E, 3 și 6-10 pentru cel mai mic consum de energie atunci când este inactiv. Dacă este nevoie de mai multă putere de procesare, procesorul crește tensiunea pentru comutare rapidă. Când hyperthreading este activat, această comutare are loc la nivel de fir.
• Gestionarea întreruperilor este optimizată din perspectiva puterii prin utilizarea X2 APIC și PAIR (Power Aware Interrupt Routing): starea nucleelor ​​este verificată pentru a evita trezirea nucleelor ​​în somn profund.

Alte componente au, de asemenea, capabilități îmbunătățite de gestionare a energiei; consultați secțiunile relevante de mai jos pentru detalii.

Alte componente

Intel® HD Graphics 5300

Testele au arătat că conversia video HD folosind Cyberlink* MediaEsspresso* a fost cu 80% mai rapidă decât procesorul Core i5 din generația anterioară, iar performanța în jocuri (3DMark* IceStorm Unlimited v 1.2.) a crescut cu 40%. În același timp, sistemul cu procesor Intel Core M a funcționat pe baterie timp de 1,7 ore mai mult (cu redare video locală și o baterie de 35 Wh).

Figura 5. Intel® HD Graphics 5300

(Toate testele efectuate pe platforme de referință Intel cu 4 GB de memorie LPDDR3-1600 dual-channel (2 module x 2 GB) cu un SSD Intel de 160 GB cu sistem de operare Windows 8.1. Sistemul cu procesor Core M a folosit versiunea BIOS 80.1, iar sistemul cu procesor Core i5-4302Y (generația anterioară) a folosit versiunea BIOS WTM137. Ambele sisteme foloseau driverul Intel® HD Graphics versiunea 15.36.3650 și aveau un TDP de 4,5 W. Alte setări: Politica de alimentare a sistemului: Echilibrat, Adaptor wireless: Activat, Capacitate baterie: 35 Wh).

Durata suplimentară a bateriei este oferită de următoarele caracteristici ale Intel HD Graphics 5300.

• Tehnologia Intel® Display Power Savings (Intel DPST) 6.0 reduce nivelurile de iluminare din spate în timp ce mărește contrastul și luminozitatea.
• Tehnologia Intel® Automatic Display Brightness, care folosește un senzor din partea frontală a dispozitivului pentru a regla luminozitatea ecranului în funcție de nivelurile de lumină ambientală.
• Tehnologia Intel® SDRRS (Seamless Display Refresh Rate) reduce rata de reîmprospătare a ecranului atunci când bateria este scăzută.
• Tehnologia Intel® Rapid Memory Power Management (Intel® RMPM), care reîmprospătează automat memoria din stările de consum redus
• Stare C a modulului de redare grafică (RC6), care reduce tensiunea magistralei de alimentare atunci când nu există sarcină.
• Tehnologia Intel® Smart 2D Display (Intel® S2DDT), care reduce numărul de citiri de memorie necesare pentru actualizarea afișajului, funcționează numai în modul single-pipe și nu este potrivită pentru utilizare cu aplicații 3D).
• Tehnologia Intel® Graphics Dynamic Frequency, care crește dinamic frecvența și tensiunea GPU-ului după cum este necesar.

Adaptor wireless Intel® Wireless-AC7265 de a doua generație

Intel® Wireless-AC7265

Notă. Intel intenționează să introducă docking-ul wireless folosind WiGig în familia Intel Core M în 2015.

Tehnologia Intel® Smart Sound

Securitate, inclusiv tehnologia Intel® Platform Protection

• Tehnologia de virtualizare Intel® (Intel® VT-d și Intel® VT-x cu EPT) - optimizează utilizarea memoriei mașinilor virtuale, acceptă garanțiile calității serviciilor
• Instrucțiuni Intel® AES-NI (Intel® Advanced Encryption Standards - Noi instrucțiuni) - 6 instrucțiuni Intel® SSE pentru criptare de înaltă performanță
• Intel® Secure Key - Generator dinamic de numere aleatorii
• PCLMULQDQ (înmulțire pe jumătate) - adesea folosit în criptare
• Protecție OS
• Dezactivarea bitului de progres (ND)
• SMEP (Supervisor Mode Execution Protection) și SMAP (Supervisor Mode Access Protection)
• Protejarea dispozitivelor Intel® cu Boot Guard
• Tehnologia Intel® Active Management v10

• Când utilizați tehnologia Intel SpeedStep, utilizați instrucțiunea MWAIT și stările slave pentru majoritatea tranzițiilor în modul de alimentare, dar pentru stările C1/C1E utilizați instrucțiunea HLT. Pentru mai multe informații despre stările C nucleare, vezi

Unitatea centrală de procesare este o componentă cheie a oricărui computer personal. În acest material vom vorbi despre principalele caracteristici ale procesoarelor moderne, ale acestora caracteristici tehnologiceși funcționalitate de bază.

Introducere

Orice dispozitiv de calculator, fie că este un laptop, un computer desktop sau o tabletă, este format din mai multe componente importante care sunt responsabile pentru funcționalitatea și performanța sa generală. Dar poate cea mai importantă dintre ele este unitatea centrală de procesare (CPU, CPU sau CPU), dispozitivul care este responsabil pentru toate calculele de bază și execută instrucțiunile mașinii (codul programului). Nu fără motiv, procesorul este considerat creierul computerului și partea principală a hardware-ului acestuia.

De regulă, atunci când alegem un computer, în primul rând acordăm atenție ce tip de procesor se află în centrul său, deoarece capacitățile și funcționalitatea viitorului tău computer vor depinde direct de performanța acestuia. De aceea, o persoană care deține informații despre producătorii moderni de procesoare și tendințele de dezvoltare pe această piață va fi capabilă să determine în mod competent nu numai capacitățile unui anumit dispozitiv computer, ci și să evalueze perspectivele unei achiziții viitoare a unui PC nou sau al actualizării unui computer. unul vechi.

Este destul de evident că procesoarele instalate în toate tipurile de computere și dispozitive electronice diferă unele de altele nu numai prin performanță, ci și prin caracteristicile de proiectare, precum și prin principiile de funcționare. Ca parte a acestei serii, ne vom familiariza cu procesoarele construite pe bază arhitecturăx86, care formează baza celor mai moderne computere desktop, laptopuri și netbook-uri, precum și a unor tablete.

Cu siguranță, mulți cititori, în special cei care abia încep să se familiarizeze cu computerele, au o anumită prejudecată că înțelegerea tuturor acestor „complicații ale procesorului” este lotul utilizatorilor experimentați, deoarece este foarte dificil. Dar este totul atât de problematic?

Pe de o parte, desigur, un procesor este un dispozitiv foarte complex și chiar nu este ușor să studiezi în detaliu toate caracteristicile sale tehnice. Situația este agravată și mai mult de faptul că numărul de modele de procesoare pe care le puteți găsi acum pe piața modernă este foarte mare, deoarece mai multe generații de cipuri sunt la vânzare în același timp. Dar, pe de altă parte, procesoarele au doar câteva caracteristici cheie, pe care, după ce le-a înțeles, utilizatorul obișnuit va putea să evalueze în mod independent capacitățile unui anumit model de procesor și să facă alegerea corectă, fără a se confunda în toată diversitatea modelului.

Principalele caracteristici ale procesoarelor

Arhitectura x86 a fost implementată pentru prima dată în propriile procesoare de către Intel la sfârșitul anilor 70 și s-a bazat pe calcularea setului de instrucțiuni complexe (CISC). Această arhitectură și-a primit numele de la ultimele două cifre care termină numele de cod ale modelelor de produse Intel timpurii - utilizatorii experimentați își amintesc probabil că „calculatoarele personale” 286 (80286), 386 (80386) și 486 (80486) au fost visează la orice toci de computer la sfârșitul anilor 80 și începutul anilor 90.

Până în prezent, arhitectura x86 a fost implementată și în procesoarele de la AMD, VIA, SiS, Cyrix și multe altele.

Principalele caracteristici ale procesoarelor după care sunt de obicei împărțiți pe piața modernă sunt:

• producator companie
• serie
• numărul de nuclee de calcul
• tip de conector de instalare (priză)
• frecvența ceasului.

Producator (marca) . Astăzi, toate procesoarele centrale pentru desktop și laptop sunt împărțite în două tabere mari sub mărcile Intel și AMD, care împreună acoperă aproximativ 92% din piața globală totală a microprocesoarelor. În ciuda faptului că cota Intel este de aproximativ 80%, aceste două companii concurează de mulți ani între ele, cu succes variabil, încercând să atragă cumpărătorii sub bannerele lor.

Serie - este una dintre caracteristicile cheie ale procesorului central. De regulă, ambii producători își împart produsele în mai multe grupuri în funcție de performanța lor, pe care se concentrează diferite categorii utilizatori și diverse segmente de piață. Fiecare dintre aceste grupuri constituie o familie sau o serie cu nume distinctiv propriu, prin care se poate înțelege nu numai nișa de preț a produsului, ci și, în general, funcționalitatea acestuia.

Astăzi, produsele Intel se bazează pe cinci familii principale - Pentium (dublu nucleu), Celeron (dublu nucleu), Core i3, Core i5Și Core i7. Primele trei sunt destinate soluțiilor bugetare pentru casă și birou, ultimele două stau la baza sistemelor productive.

CPUIntel Core i7

Linia de jetoane se deosebește oarecum de familiile principale Atom, care se deosebește de celelalte prin consum redus de energie și cost redus. Aceste procesoare sunt proiectate pentru instalarea în sisteme bugetare în care nu este necesară performanță ridicată, dar este necesar un consum redus de energie. Acestea includ netbook-uri, nettop-uri, tablete PC-uri și comunicatoare.

Este imposibil să nu menționăm o altă familie de procesoare de la compania din Santa Clara - Miezul 2. În ciuda faptului că nu mai este produsă și poate fi găsită spre vânzare doar la diferite piețe de vechituri, această familie este încă pe merit populară printre utilizatori, iar multe computere actuale de acasă sunt echipate cu procesoare din această serie specială.

AMD, fanilor produselor sale, oferă procesoare de serie Athlon II, Fenomul II, O serieȘi Seria FX. Calea primelor două familii se apropie de o concluzie logică, în timp ce ultimele două doar capătă amploare. În unele locuri încă mai găsești cele mai ieftine procesoare la vânzare Sempron, deși zilele lor sunt practic numărate.

CPUSeria AMD FX

La fel ca Intel, AMD are, de asemenea, propria sa serie „mobile” numită E-serie, ale căror microprocesoare se caracterizează printr-un consum redus de energie și sunt proiectate pentru instalare în computere desktop și laptopuri ieftine.

Numărul de nuclee de calcul . Chiar și în ultimul deceniu, nu a existat deloc o împărțire a procesoarelor după numărul de nuclee, deoarece toate erau cu un singur nucleu. Dar vremurile se schimbă, iar astăzi procesoarele cu un singur nucleu pot fi numite anacronism și au fost înlocuite cu omologi multi-core. Cele mai comune dintre ele sunt cipurile dual și quad-core. Procesoarele cu trei, șase și opt nuclee de calcul sunt oarecum mai puțin comune.

Prezența mai multor nuclee într-un procesor simultan este concepută pentru a crește performanța acestuia și, după cum înțelegeți, cu cât sunt mai multe, cu atât este mai mare. Adevărat, atunci când lucrați cu software vechi care nu este optimizat pentru calcularea cu mai multe nuclee, este posibil ca această regulă să nu funcționeze.

Tip conector . Orice procesor este instalat pe o placă de bază, pe care există un conector special (socket) sau, cu alte cuvinte, un socket (Socket). Sunt instalate procesoare de diferiți producători, serii și generații tipuri diferite conectori. Acum, pentru computerele desktop, există șapte dintre ele - patru pentru cipuri Intel și trei pentru AMD.

Priza principală și cea mai comună pentru procesoarele centrale Intel este LGA 1155. Cele mai productive și avansate soluții ale acestei companii sunt instalate în socket-ul LGA 2011 Celelalte două tipuri de socluri - LGA 775 și LGA 1156 își trăiesc ultimele zile. producția de procesoare pentru aceste tipuri de prize este aproape întreruptă.

Dintre produsele AMD, astăzi cel mai folosit tip de conector poate fi numit Socket AM3. De regulă, în ea sunt instalate majoritatea bugetului companiei și cele mai populare produse. Adevărat, această situație este probabil să se schimbe în viitorul apropiat, deoarece toate cele mai recente procesoare și soluții productive au conectori Socket AM3+ și Socket FM1.

Apropo, procesoarele Intel și AMD pot fi distinse foarte ușor printr-o trăsătură caracteristică, pe care poate ați observat-o deja când vă uitați la fotografii. Produsele AMD au multi pini pe spate cu care sunt conectate la placa de baza (introduse in conector). Intel folosește o soluție fundamental diferită, deoarece pinii de contact nu sunt localizați pe procesor în sine, ci în interiorul conectorului plăcii de bază.

Vizualizați conectorii aici pentru soluții mobile nu o vom face, deoarece nu are niciun sens practic. La urma urmei, tipul de priză este important pentru utilizator numai dacă intenționați să înlocuiți (upgrade) independent procesorul din computerul dvs. În dispozitivele portabile, acest lucru este destul de dificil de făcut, iar versiunile mobile ale procesoarelor în sine sunt aproape imposibil de cumpărat la retail.

Frecvența ceasului - o caracteristică care determină performanța unui procesor, măsurată în megaherți (MHz) sau gigaherți (GHz) și care arată numărul de operații pe care le poate efectua pe secundă. Adevărat, compararea performanței diferitelor modele de procesoare numai după viteza de ceas este fundamental greșită.

Faptul este că pentru a efectua o singură operație, diferite cipuri pot necesita un număr diferit de cicluri de ceas. În plus, sistemele moderne utilizează procesarea pipeline și paralelă atunci când calculează și pot efectua mai multe operații simultan într-un singur ciclu de ceas. Toate acestea duc la faptul că diferite modele de procesoare cu aceeași viteză de ceas pot prezenta performanțe complet diferite.

Tabel rezumat al familiilor de procesoare desktop

Proces tehnologic(tehnologie de producție)

În producția de microcircuite și, în special, de cipuri de microprocesor în condiții industriale, se utilizează fotolitografia - o metodă prin care, folosind echipamente litografice, conductorii, izolatorii și semiconductorii sunt aplicați pe un substrat subțire de siliciu, care formează miezul procesorului. La rândul său, echipamentul litografic folosit are o anumită rezoluție, ceea ce determină denumirea procesului tehnologic utilizat.

Intel

De ce este atât de important proces tehnologic, cu ce procesoare sunt realizate? Îmbunătățirea constantă a tehnologiei face posibilă reducerea proporțională a dimensiunii structurilor semiconductoare, ceea ce ajută la reducerea dimensiunii nucleelor ​​procesorului și a consumului lor de energie, precum și la reducerea costului acestora. La rândul său, reducerea consumului de energie reduce disiparea căldurii procesorului, ceea ce vă permite să creșteți frecvența de ceas a acestora și, prin urmare, puterea de calcul. De asemenea, generarea scăzută de căldură permite utilizarea unor soluții mai productive în computerele mobile (laptop-uri, netbook-uri, tablete).

Vafer de siliciu cu cipuri de procesorAMD

Primul procesor Intel cu arhitectură x86, care este încă baza tuturor procesoarelor moderne, a fost produs la sfârșitul anilor 70 folosind o tehnologie de proces de 3 micrometri (micrometru). Până la începutul anilor 2000, aproape toți producătorii de cipuri de top, inclusiv AMD și Intel, stăpâniseră tehnologia de proces de 0,13 microni sau 130 nm. Cele mai multe procesoare moderne sunt fabricate folosind tehnologia 32 nm, iar de la mijlocul anului 2012, tehnologia 22 nm.

Trecerea la un proces tehnic mai fin este întotdeauna eveniment semnificativ pentru producătorii de microprocesoare. La urma urmei, acest lucru, după cum s-a menționat mai devreme, duce la o reducere a costului de producere a cipurilor și la o îmbunătățire a caracteristicilor cheie ale acestora, ceea ce înseamnă că face produsele dezvoltatorului mai competitive pe piață.

Consumul de energie și disiparea căldurii

Pe stadiu timpuriuÎn timpul dezvoltării lor, microprocesoarele au consumat foarte puțină energie. Dar odată cu creșterea frecvențelor de ceas și a numărului de tranzistori din miezul cipurilor, această cifră a început să crească rapid. Factorul consum de energie, care practic nu a fost luat în calcul la început, are astăzi o influență colosală asupra evoluției procesoarelor.

Cu cât este mai mare consumul de energie al procesorului, cu atât generează mai multă căldură, ceea ce poate duce la supraîncălzirea și defectarea atât a procesorului în sine, cât și a cipurilor din jur. Pentru a elimina căldura, se folosesc sisteme speciale de răcire, a căror dimensiune depinde direct de cantitatea de căldură generată de procesor.

La începutul anilor 2000, disiparea căldurii unor procesoare a crescut peste 150 W și a trebuit să fie folosite ventilatoare masive și zgomotoase pentru a le răci. Mai mult, puterea medie a surselor de alimentare din acea vreme era de 300 W, ceea ce înseamnă că mai mult de jumătate din ea trebuia cheltuită pentru întreținerea procesorului „lacom”.

Atunci a devenit clar că creșterea în continuare a puterii de calcul a procesoarelor era imposibilă fără reducerea consumului lor de energie. Dezvoltatorii au fost forțați să reconsidere radical arhitecturile procesoarelor și să înceapă să implementeze în mod activ tehnologii care ajută la reducerea disipării căldurii.

Procesoarele care funcționează la frecvențe de ceas ultra-înalte trebuie să fie răcite cu astfel de sisteme de răcire gigantice.

Pentru a evalua disiparea căldurii procesoarelor, a fost introdusă o valoare care caracterizează cerințele de performanță ale sistemelor de răcire și a fost numită TDP. TDP arată cât de multă căldură ar trebui să fie proiectat să disipeze un anumit sistem de răcire atunci când este utilizat cu un anumit model de procesor. De exemplu, TDP-ul procesoarelor pentru computerele mobile ar trebui să fie mai mic de 45 W, deoarece utilizarea sistemelor de răcire mari și grele în laptopuri sau netbook-uri este imposibilă.

Astăzi, în epoca de glorie a dispozitivelor portabile (laptop-uri, netop-uri, tablete), dezvoltatorii au reușit să obțină rezultate extraordinare în domeniul reducerii consumului de energie. Acest lucru a fost facilitat de: trecerea la un proces tehnologic mai rafinat în producția de cristale, introducerea de noi materiale pentru a reduce curenții de scurgere, modificări în configurația procesoarelor, utilizarea diverșilor senzori și sisteme inteligente care monitorizează temperatura și tensiunea, precum și introducerea altor tehnologii de economisire a energiei. Toate aceste măsuri permit dezvoltatorilor să continue să crească puterea de procesare a procesoarelor și să utilizeze soluții mai puternice în dispozitive compacte.

În practică, merită să țineți cont de caracteristicile termice ale procesorului atunci când cumpărați, dacă doriți să construiți un sistem silentios, compact sau, de exemplu, dacă doriți ca viitorul laptop să funcționeze cât mai mult timp cu baterie.

Arhitectura procesorului și nume de cod

Fiecare procesor se bazează pe așa-numita arhitectură a procesorului - un set de calități și proprietăți inerente unei întregi familii de microcipuri. Arhitectura determină direct designul intern și organizarea procesoarelor.

În mod tradițional, Intel și AMD dau nume de cod diferitelor arhitecturi de procesoare. Acest lucru vă permite să sistematizați mai precis soluțiile moderne de procesoare. De exemplu, procesoarele din aceeași familie cu aceeași viteză de ceas și același număr de nuclee pot fi fabricate folosind procese tehnologice diferite și, prin urmare, au arhitectură și performanță diferite. De asemenea, utilizarea numelor sonore în numele arhitecturilor face posibil ca producătorii să ne prezinte mai eficient noile dezvoltări către noi utilizatorii.

Dezvoltarile Intel poartă denumiri geografice ale locurilor (munti, râuri, orașe etc.) situate în apropierea locațiilor structurilor sale de producție responsabile de dezvoltarea arhitecturii corespunzătoare. De exemplu, primele procesoare Core 2 Duo au fost construite pe arhitectura Conroe, care a fost numită după un oraș situat în statul american Texas.

AMD nu are nicio tendință clară de a forma nume pentru evoluțiile sale. Focalizarea tematică se poate schimba de la o generație la alta. De exemplu, noile procesoare ale companiei poartă numele de cod Liano și Trinity.

Cache pe mai multe niveluri

În timpul efectuării calculelor, microprocesorul trebuie să acceseze în mod constant memoria pentru a citi sau scrie date. În computerele moderne, principala funcție de stocare a datelor și de interacțiune cu procesorul este îndeplinită de RAM.

În ciuda vitezei mari de schimb de date între aceste două componente, procesorul trebuie adesea să rămână inactiv în timp ce așteaptă informațiile solicitate din memorie. La rândul său, acest lucru duce la o scădere a vitezei de calcul și a performanței generale a sistemului.

Pentru a îmbunătăți această situație, toate procesoarele moderne au un cache - un mic buffer de memorie intermediar cu acces foarte rapid, folosit pentru a stoca datele cel mai frecvent accesate. Când procesorul are nevoie de unele date, mai întâi caută copii ale acestora în cache, deoarece de acolo informațiile necesare vor fi preluate mult mai repede decât din RAM.

Majoritatea microprocesoarelor pentru computerele moderne au un cache pe mai multe niveluri, constând din două sau trei tampoane de memorie independente, fiecare dintre ele fiind responsabilă pentru accelerarea anumitor procese. De exemplu, primul nivel cache (L1) poate fi responsabil pentru accelerarea încărcării instrucțiunilor mașinii, al doilea (L2) - accelerarea scrierii și citirii datelor, iar al treilea (L3) - accelerarea traducerii adreselor virtuale în fișiere fizice. cele.

Una dintre cele mai fundamentale probleme cu care se confruntă dezvoltatorii este găsirea dimensiunilor optime de cache. Pe de o parte, un cache mare poate conține mai multe date, ceea ce înseamnă că procentul procesorului care găsește ceea ce are nevoie printre ele este mai mare. Pe de altă parte, cu cât dimensiunea memoriei cache este mai mare, cu atât întârziere mai mare la preluarea datelor din acesta.

Prin urmare, cache-urile de diferite niveluri au dimensiuni diferite, cache-ul de primul nivel fiind cel mai mic, dar și cel mai rapid, iar al treilea nivel fiind cel mai mare, dar și cel mai lent. Căutarea datelor în ele are loc după principiul de la cel mai mic la cel mai mare. Adică, procesorul încearcă mai întâi să găsească informațiile de care are nevoie în cache-ul L1, apoi în L2 și apoi în L3 (dacă este disponibil). Dacă nu există date necesare în toate bufferele, se accesează memoria RAM.

În general, eficiența cache-ului, în special nivelul 3, depinde de natura accesului programului la memorie și de arhitectura procesorului. De exemplu, în unele aplicații prezența unui cache L3 poate aduce o creștere a performanței cu 20%, în timp ce în altele poate să nu aibă deloc efect. Prin urmare, în practică, nu merită să vă ghidați după caracteristicile unui cache cu mai multe niveluri atunci când alegeți un procesor pentru computer.

Grafică integrată

Odată cu dezvoltarea tehnologiilor de producție și reducerea rezultată a dimensiunilor cipurilor, producătorii au posibilitatea de a plasa cipuri suplimentare în interiorul procesorului. Primul dintre acestea a fost nucleul grafic, care este responsabil pentru afișarea imaginilor pe monitor.

Această soluție vă permite să reduceți costul total al computerului, deoarece în acest caz nu este nevoie să utilizați o placă video dedicată. Este evident că procesoarele hibride sunt destinate utilizării în sistemele bugetare și în sectorul corporativ, unde performanța grafică este secundară.

Primul exemplu de integrare a unui procesor video într-un procesor „normal” a fost demonstrat de Intel la începutul anului 2010. Desigur, acest lucru nu a adus nicio revoluție, deoarece până în acest moment grafica fusese mult timp integrată cu succes în chipset-urile plăcii de bază.

Pe vremuri, diferența de funcționalitate dintre grafica integrată și cea discretă era fundamentală. Astăzi, putem vorbi doar despre performanța diferită a acestor soluții, deoarece cipurile video încorporate sunt capabile să afișeze imagini pe mai multe monitoare în orice rezoluție disponibilă, efectuând accelerare 3D și codificare video hardware. De fapt, în ceea ce privește performanța și capabilitățile, soluțiile integrate pot fi comparate cu modelele de plăci video low-end.

Intel integrează un nucleu grafic cu design propriu în procesoarele sale sub numele simplu IntelHDGraphics. În același timp, procesoarele Core 2, Celeron și modelele mai vechi Core i7 nu au nuclee grafice încorporate.

AMD, care a fuzionat în 2006 cu gigantul producator de plăci video, compania canadiană ATI, integrează în soluțiile sale cipuri video din familia Radeon HD. Mai mult, unele dintre noile procesoare ale companiei combină nuclee de procesor x86 și nuclee grafice Radeon pe un singur cip. Un singur element creat prin îmbinarea procesoarelor centrale (CPU) și a celui grafic (GPU) se numește APU, Accelerated Processor Unit. Este exact ceea ce (APU) se numește acum procesoare din seriile A și E.

În general, soluțiile grafice integrate de la AMD sunt mai puternice decât Intel HD și apar de preferat în aplicațiile de gaming.

ModulTurbo

Multe procesoare moderne sunt echipate cu tehnologie care le permite să-și mărească automat viteza ceasului peste viteza nominală în unele cazuri, ceea ce duce la creșterea performanței aplicației. De fapt această tehnologie este „auto-overclockarea” procesorului. Timpul de funcționare a sistemului în modul Turbo variază în funcție de condițiile de funcționare, volumul de lucru și designul platformei.

Intel folosește propria tehnologie inteligentă de overclocking numită Turbo Boost în procesoarele sale. Este folosit în familiile productive Core i5 și Core i7.

Prin monitorizarea parametrilor legați de sarcina CPU (tensiune și curent, temperatură, putere), sistemul de control încorporat crește viteza de ceas a nucleelor ​​atunci când pachetul termic maxim (TDP) al procesorului nu a fost încă atins. Dacă există nuclee descărcate, acestea sunt dezactivate și își eliberează potențialul pentru cele care sunt utilizate de aplicații. Cu cât sunt mai puține nuclee implicate în calcule, cu atât viteza de ceas a cipurilor implicate în calcule crește. Pentru aplicațiile cu un singur fir, accelerația poate fi de până la 667 MHz.

AMD are, de asemenea, propria tehnologie pentru overclockarea dinamică a celor mai încărcate nuclee și o folosește doar în cipurile sale cu 6 și 8 nuclee, care includ Seria Phenom II X6 și FX. Se numește Turbo Core și este capabil să funcționeze numai dacă în timpul procesului de calcul numărul de nuclee încărcate este mai mic de jumătate din numărul lor. numărul total. Adică, în cazul procesoarelor cu 6 nuclee, numărul de nuclee inactive trebuie să fie de cel puțin trei, iar pentru procesoarele cu 8 nuclee - patru. Spre deosebire de Intel Turbo Boost, în această tehnologie creșterea frecvenței nu este afectată de numărul de nuclee libere și este întotdeauna aceeași. Valoarea acestuia depinde de modelul procesorului și variază de la 300 la 600 MHz.

Concluzie

În concluzie, să încercăm să punem în valoare cunoștințele dobândite practic. De exemplu, un magazin popular de electronice pentru computere vinde două procesoare Intel Core i5 cu aceeași frecvență de ceas de 2,8 GHz. Să ne uităm la descrierile lor preluate de pe site-ul magazinului și să încercăm să înțelegem diferențele dintre ele.

Dacă te uiți îndeaproape la capturile de ecran, în ciuda faptului că ambele procesoare aparțin aceleiași familii, ele nu au prea multe în comun: viteza de ceas și numărul de nuclee. Restul caracteristicilor variază, dar primul lucru la care ar trebui să acordați atenție sunt tipurile de conectori în care sunt instalate ambele procesoare.

Intel Core i5 760 are un conector Socket 1156, ceea ce înseamnă că aparține unei generații învechite de procesoare. Cumpărarea acestuia va fi justificată doar dacă aveți deja o placă de bază cu o astfel de priză în computer și nu doriți să o schimbați.

Noul Core i5 2300 este produs folosind o tehnologie de proces mai subțire (32 nm față de 45 nm), ceea ce înseamnă că are o arhitectură mai avansată. În ciuda cache-ului L3 puțin mai mic și a auto-overclockării, acest procesor cu siguranță nu va fi inferior ca performanță față de predecesorul său, iar prezența graficii integrate vă va permite să faceți fără a cumpăra o placă video separată.

În ciuda faptului că ambele procesoare au aceeași disipare a căldurii (95 W), Core i5 2300 va fi mai rece decât predecesorul său în condiții egale, deoarece știm deja că un proces tehnologic mai modern asigură un consum mai mic de energie. La rândul său, acest lucru crește potențialul său de overclocking, care nu poate decât să mulțumească pasionaților de computere.

Acum să ne uităm la un exemplu bazat pe procesoare AMD. Aici am selectat în mod special procesoare din două familii diferite - Athlon II X4 și Phenom II X4. În teorie, linia Phenom este mai productivă decât Athlon, dar să ne uităm la caracteristicile lor și să decidem dacă totul este atât de clar.

Din caracteristici este clar că ambele procesoare au aceeași viteză de ceas și număr de nuclee de procesare, disipare a căldurii aproape identică și ambele nu au un nucleu grafic încorporat.

Prima diferență care vă atrage imediat atenția este că procesoarele sunt instalate în socluri diferite. În ciuda faptului că ambele (socket-uri) sunt susținute în mod activ de producătorii de plăci de bază, din această pereche, Socket FM1 pare oarecum de preferat din punctul de vedere al upgrade-urilor viitoare, deoarece acolo pot fi instalate noi procesoare din seria A (APU).

Un alt avantaj al lui Athlon II X4 651 este procesul tehnologic mai subțire și mai modern prin care a fost produs. Phenom II răspunde cu un mod Turbo și un cache de nivel al treilea.

Ca urmare, situația este ambiguă și factorul cheie aici poate fi prețul de vânzare cu amănuntul, care pentru un procesor din linia Athlon II este cu 20-25% mai mic decât pentru Phenom II. Și ținând cont de platforma mai promițătoare (Socket FM1), achiziționarea lui Athlon II X4 651 pare mai atractivă.

Desigur, pentru a vorbi mai clar despre avantajele anumitor modele de procesoare, trebuie să știți pe ce arhitectură se bazează acestea, precum și performanța lor reală în diverse aplicații, măsurată în practică. În materialul următor, vom analiza în detaliu gamele de modele moderne de microprocesoare Intel și AMD pentru computere desktop, ne vom familiariza cu caracteristicile diferitelor familii de procesoare și, de asemenea, vom oferi rezultate comparative ale performanței acestora.