Наверное, каждый пользователь мало знакомый с компьютером сталкивался с кучей непонятных ему характеристик при выборе центрального процессора: техпроцесс, кэш, сокет; обращался за советом к друзьям и знакомым, компетентным в вопросе компьютерного железа. Давайте разберемся в многообразии всевозможных параметров, потому как процессор – это важнейшая часть вашего ПК, а понимание его характеристик подарит вам уверенность при покупке и дальнейшем использовании.

Центральный процессор

Процессор персонального компьютера представляет собой микросхему, которая отвечает за выполнение любых операций с данными и управляет периферийными устройствами. Он содержится в специальном кремниевом корпусе, называемом кристаллом. Для краткого обозначения используют аббревиатуру — ЦП (центральный процессор) или CPU (от англ. Central Processing Unit – центральное обрабатывающее устройство). На современном рынке компьютерных комплектующих присутствуют две конкурирующие корпорации, Intel и AMD , которые беспрестанно участвуют в гонке за производительность новых процессоров, постоянно совершенствуя технологический процесс.

Техпроцесс

Техпроцесс — это размер, используемый при производстве процессоров. Он определяет величину транзистора, единицей измерения которого является нм (нанометр). Транзисторы, в свою очередь, составляют внутреннюю основу ЦП. Суть заключается в том, что постоянное совершенствование методики изготовления позволяет уменьшать размер этих компонентов. В результате на кристалле процессора их размещается гораздо больше. Это способствует улучшению характеристик CPU, поэтому в его параметрах всегда указывают используемый техпроцесс. Например, Intel Core i5-760 выполнен по техпроцессу 45 нм, а Intel Core i5-2500K по 32 нм, исходя из этой информации, можно судить о том, насколько процессор современен и превосходит по производительности своего предшественника, но при выборе необходимо учитывать и ряд других параметров.

Архитектура

Также процессорам свойственно такая характеристика, как архитектура - набор свойств, присущий целому семейству процессоров, как правило, выпускаемому в течение многих лет. Говоря другими словами, архитектура – это их организация или внутренняя конструкция ЦП.

Количество ядер

Ядро – самый главный элемент центрального процессора. Оно представляет собой часть процессора, способное выполнять один поток команд. Ядра отличаются по размеру кэш памяти, частоте шины, технологии изготовления и т. д. Производители с каждым последующим техпроцессом присваивают им новые имена (к примеру, ядро процессора AMD – Zambezi, а Intel – Lynnfield). С развитием технологий производства процессоров появилась возможность размещать в одном корпусе более одного ядра, что значительно увеличивает производительность CPU и помогает выполнять несколько задач одновременно, а также использовать несколько ядер в работе программ. Многоядерные процессоры смогут быстрее справиться с архивацией, декодированием видео, работой современных видеоигр и т.д. Например, линейки процессоров Core 2 Duo и Core 2 Quad от Intel, в которых используются двухъядерные и четырехъядерные ЦП, соответственно. На данный момент массово доступны процессоры с 2, 3, 4 и 6 ядрами. Их большее количество используется в серверных решениях и не требуется рядовому пользователю ПК.

Частота

Помимо количества ядер на производительность влияет тактовая частота . Значение этой характеристики отражает производительность CPU в количестве тактов (операций) в секунду. Еще одной немаловажной характеристикой является частота шины (FSB – Front Side Bus) демонстрирующая скорость, с которой происходит обмен данных между процессором и периферией компьютера. Тактовая частота пропорциональна частоте шины.

Сокет

Чтобы будущий процессор при апгрейде был совместим с имеющейся материнской платой, необходимо знать его сокет. Сокетом называют разъем , в который устанавливается ЦП на материнскую плату компьютера. Тип сокета характеризуется количеством ножек и производителем процессора. Различные сокеты соответствуют определенным типам CPU, таким образом, каждый разъём допускает установку процессора определённого типа. Компания Intel использует сокет LGA1156, LGA1366 и LGA1155, а AMD — AM2+ и AM3.

Кэш

Кэш - объем памяти с очень большой скоростью доступа, необходимый для ускорения обращения к данным, постоянно находящимся в памяти с меньшей скоростью доступа (оперативной памяти). При выборе процессора, помните, что увеличение размера кэш-памяти положительно влияет на производительность большинства приложений. Кэш центрального процессора различается тремя уровнями (L1, L2 и L3 ), располагаясь непосредственно на ядре процессора. В него попадают данные из оперативной памяти для более высокой скорости обработки. Стоит также учесть, что для многоядерных CPU указывается объем кэш-памяти первого уровня для одного ядра. Кэш второго уровня выполняет аналогичные функции, отличаясь более низкой скоростью и большим объемом. Если вы предполагаете использовать процессор для ресурсоемких задач, то модель с большим объемом кэша второго уровня будет предпочтительнее, учитывая что для многоядерных процессоров указывается суммарный объем кэша L2. Кэшем L3 комплектуются самые производительные процессоры, такие как AMD Phenom, AMD Phenom II, Intel Core i3, Intel Core i5, Intel Core i7, Intel Xeon. Кэш третьего уровня наименее быстродействующий, но он может достигать 30 Мб.

Энергопотребление

Энергопотребление процессора тесно связано с технологией его производства. С уменьшением нанометров техпроцесса, увеличением количества транзисторов и повышением тактовой частоты процессоров происходит рост потребления электроэнергии CPU. Например, процессоры линейки Core i7 от Intel требуют до 130 и более ватт. Напряжение подающееся на ядро ярко характеризует энергопотребление процессора. Этот параметр особенно важен при выборе ЦП для использования в качестве мультимедиа центра. В современных моделях процессоров используются различные технологии, которые помогают бороться с излишним энергопотреблением: встраиваемые температурные датчики, системы автоматического контроля напряжения и частоты ядер процессора, энергосберегающие режимы при слабой нагрузке на ЦП.

Дополнительные возможности

Современные процессоры приобрели возможности работы в 2-х и 3-х канальных режимах с оперативной памятью, что значительно сказывается на ее производительности, а также поддерживают больший набор инструкций, поднимающий их функциональность на новый уровень. Графические процессоры обрабатывают видео своими силами, тем самым разгружая ЦП, благодаря технологии DXVA (от англ. DirectX Video Acceleration – ускорение видео компонентом DirectX). Компания Intel использует вышеупомянутую технологию Turbo Boost для динамического изменения тактовой частоты центрального процессора. Технология Speed Step управляет энергопотреблением CPU в зависимости от активности процессора, а Intel Virtualization Technology аппаратно создает виртуальную среду для использования нескольких операционных систем. Также современные процессоры могут делиться на виртуальные ядра с помощью технологии Hyper Threading . Например, двухъядерный процессор способен делить тактовую частоту одного ядра на два, что способствует высокой производительности обработки данных с помощью четырех виртуальных ядер.

Размышляя о конфигурации вашего будущего ПК, не забывайте про видеокарту и ее GPU (от англ. Graphics Processing Unit – графическое обрабатывающее устройство) – процессор вашей видеокарты, который отвечает за рендеринг (арифметические операции с геометрическими, физическими объектами и т.п.). Чем больше частота его ядра и частота памяти, тем меньше будет нагрузки на центральный процессор. Особенное внимание к графическому процессору должны проявить геймеры.

1. Технологический процесс
2. Частота процессора
3. Тепловыделение
4. Кэш память, уровни
5. Intel, AMD
6. Socket - способ крепления процессора
7. Как выбрать процессор?

Технологический процесс

Процесс развития процессоров, если увлекаться, интересное занятие. Начиналось всё с микросхем, у которых частота измерялась в килогерцах. Затем технологии совершенствовались, транзисторов становилось всё больше и больше, их размеры всё меньше и меньше, тем самым увеличивалась частота, уменьшалось энергопотребление и тепловыделение. В итоге сегодня у нас есть процессоры, частоты которых измеряются в несколько гигагерц, а благодаря уменьшению техпроцесса, есть возможность уместить несколько кристаллов (ядер) в одной подложке и разместить огромное количество транзисторов, плюс добавить память процессору (кэш).

В итоге имеем эффективные многоядерные процессоры с высокой частотой, несколько уровневой памятью, уменьшенным энергопотреблением и сравнительно небольшим тепловыделением.

Технологические процессы начинались от 10 микрометров (мкм - 10 -6) и сегодняшних процессов до 10 нанометров (нм - 10 -9)

В кратце процесс создания: Выплавляется кусок кремния в цилиндрическую форму, затем нарезается на тонкие пластины и на них наносятся микросхемы, затем монтируется это всё в корпус и герметизируется. Все этапы производства очень сложны и высокотехнологичны.

Вот как выглядит пластина с нанесёнными на неё микросхемами.


И немного увеличенный вариант пластины с готовыми кристаллами.

22 нм и 20 нм техпроцессы соответствуют производству сегодняшних процессоров: Intel Ivy Bridge, Intel Haswell (Celeron, Pentium, Core i3, Core i5, Core i7).

Celeron и Pentium из этой группы в современных модификациях. Немного улучшены для доступности в цене, добавлена поддержка 64-х битной разрядности, кэш - память, однако всё равно слабо справляются с современными задачами, особенно Celeron.

Количество транзисторов в процессорах, со времён создания, изменялось от пары тысячь до сегодняшних почти 2-х миллиардов!

Интересно существует ли предел?

Частота процессора

Можно было бы сказать что, чем больше частота тем лучше, но это совсем не так. Лучше, если процессоры сделаны по одной архитектуре. В остальных случаях производительность зависит от архитектуры процессора, уровней и объёма кэш памяти процессора, а так же от частоты системной шины. Если она меньше (она обычно меньше), то частота процессора будет понижаться до её частот и процессор будет простаивать пока данные будут переданы по систмной шине (материнской плате).

Первый процессор был представлен 15 ноября 1971 года и имел частоту 740 кГц. На сегодня самые можные процессоры могут достигать частоты до 5 ГГц.

Ещё одно ошибочное мнение бытует (я сам слышал от некоторых), что если процессор многоядерный и у него частота допустим 2,6Ггц, то каждое ядро работает на этой частоте. Это абсолютно не верно! Это суммарная частота всех ядер. Эту максимальную частотe надо поделить на количество ядер и получится частота одного ядра.

Ниже приблизительный график изменения частоты процессоров (Ггц) и техпроцесса (нм).


Со временем техпроцесс становится меньше, а частота увеличивается и уменьшается энергопотребление.

Тепловыделение (TDP)


Процессоры выделяют большое количество тепла, без охлаждения буквально за четыре секунды могут нагреться до 90 градусов и естественно сгореть, а если есть система защиты от перегрева, то отключить систему.

Поэтому важно следить за состоянием радиатора с кулером, периодически очищать от пыли, при необходимости смазывать кулер или заменить. Перегрев так же может служить следствием торможения и зависания системы.

Если сравнивать тепловыделение между производителями процессоров Intel и AMD, то у последних оно гораздо выше. Что в общем то лично меня не устраивает. Так как процессор будет сильнее греться, следовательно охлаждение будет интенсивней работать, больше нагнетать воздуха и пыль вместе с ним, что приводит к скорейшему засорению радиатора и кулера, нарастанию пыльной корки, закупорки рёбер радиатора, препятствию прохождение воздуха и перегреву, а так же шум от интенсивного вращения кулера, ведь он будет с большей мощностью пытаться охладить систему.

Кэш - память (SRAM), уровни (L1, L2, L3)

Здесь опишу работу в кратце её работу. Обо всех типах памяти можете почитать в статье Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ).

У нас есть процессор, у него есть память первого уровня L1, она работает на частоте равной частоте процессора, то есть данные хранящиеся в этой памяти мгновенно поступят для обработки в процессор. Если этих данных в этой памяти нет, то идёт обращение к памяти уровня L2, которая чуть медленнее, но объём её немного больше. Далее, если данных нет в вышестоящей памяти, идёт обращение к памяти уровня L3, если таковая имеется, аналогично она медленнее, но больше. Ну и в последнюю очередь идёт обращение к оперативной памяти.


Пока идёт обращение к оперативной памяти, процессор простаивает. Простой занимает немного времени, какие то доли секунды, но в совокупности это может занять продолжительное время.

Intel, AMD

Именно Intel и AMD являются лидерами рынка по производству процессоров, особенно Intel с долей около 87%.


Не буду начинать с самых древних процессоров, а пробежимся с самых ходовых на сегодняшний день. Список общий, так как в микроархитектуру могут входить и другие техпроцессы под своими кодовыми названиями:

Nehalem (1-е поколение).

  • Intel Celeron; Сокеты: µPGA-988, BGA-1288
  • Intel Pentium; Сокеты: µPGA-988, BGA-1288
  • Intel Core i3; Сокет: LGA1156
  • Intel Core i5; Сокет: LGA1156
  • Intel Core i7; Сокет: LGA1156
  • Intel Core i7 Extreme Edition; LGA1366
  • Intel Xeon; Сокет: LGA1156

    • 64-битные процессоры: EM64T - Микроархитектура Sandy Bridge (2-е поколение)

  • Intel Celeron; Сокет: LGA1155
  • Intel Pentium; Сокет: LGA1155
  • Intel Core i3; Сокет: LGA1155
  • Intel Core i5; Сокет: LGA1155
  • Intel Core i7; Сокет: LGA1155
  • Intel Xeon E3; Сокет: LGA1155

    • 64-битные процессоры: EM64T - Микроархитектура Ivy Bridge (3-е поколение)

  • Intel Core i3; LGA1155
  • Intel Core i5; LGA1155
  • Intel Core i7; LGA1155
  • Intel Core i7 Extreme Edition; Сокет: LGA2011
  • Intel Xeon E7 v2; Сокет: LGA2011

    • 64-битные процессоры: EM64T - Микроархитектура Haswell (4-е поколение)

  • Intel Core i3; Сокет: LGA1150
  • Intel Core i5; Сокет: LGA1150
  • Intel Core i7; Сокет: LGA1150
  • Intel Xeon E5 v3; Сокет: LGA1150

    • В первом и втором поколении Intel Celeron и Intel Pentium не стоит даже рассматривать при покупке, они уже своё изжили, современные задачи не вытягивают.

    i3,i5,i7 разделяются по поколениям очень просто, по первой цифре в маркировке, например:

    Intel Core i3 2100T - 2.5 ГГц, первая цифра в 2100Т это 2, значит процессор второго поколения.

    Intel Core i5 3450 - 3.1 ГГц, первая цифра в 3450 это 3, значит процессор третьего поколения.

    Intel Core i7 4770 - 3.4 ГГц, первая цифра в 4770 это 4, значит процессор третьего поколения.

    Если в маркировке отсутствуют первые цифры 2,3,4, то скорее это процессор первого поколения.

    Рассмотрим линейку процессоров FX от AMD, актуальную на данный момент.

    Микроархитектура AMD для настольных ПК - Bulldozer

    Четырёхядерные процессоры:

  • FX-4100...4170; FX-4300...4350

    • Шестиядерные процессоры:

  • FX-6100...6200; FX-6300...6350

    • Восьмиядерные процессоры:

  • FX-8100...8170; FX-8300...9590

    • Общее отличие между всеми ними это поддержка каких-нибудь технологий, нам не нужных, количеством ядер и частотой процессора. Главное отличие является цена. Я всё же писал что недолюбливаю AMD за огромное тепловыделение, однако можно подобрать модель соизмеримую по мощности с Intel, но дешевле. Хотя если процессор сильнее греется нужно подходящее охлаждение, которое тоже в копеечку обойдётся, так может быть не стоит искать аналог по дешевле?

    Socket - способ крепления процессора

    Socket (Сокет) - специальный разъём на материнской плате, предназначенный для установки процессора. На материнских платах производители указывают какие типы процессоров они поддерживают, на коробке или в описании можно это почитать. И в описании процессоров тоже указывается какие сокеты они поддерживают. Так что будьте внимательны. Это относится и к креплениям радиатора процессора. Крепления радиатора могут быть универсальными, то есть подходить к нескольким сокетам.

    При установке процессора на материнскую плату имеются "ключи" (метки), для правильной установки. Например скошенный угол на процессоре и гнезде или выступы или углубления в подложке процессора и наоборот на разъёме.

    Пример как выглядят метки на Сокете AM3


    Пример Сокета 775

    И последний пример Сокетов LGA 1366, 1150, 1155, 1156. С виду вроде выглядят одинково, но при установке процессора увидите разницу и невозможность неправильной установки в разъём. Нужно читать описание или характеристики.

    Откуда такое разнообразие? Производство процессоров постоянно совершенствуется, меняется количество выводов и для того чтобы небыло путаницы в поддержке и установки процессора, придумывают разные способы крепления.

    Как выбрать процессор?

    Если для игр, то Вам всё равно придётся переплатить за встроенную графику, потому что топовые процессоры идут со встроенным видео, плюс раскошелится на мощную видеокарту. Здесь всё зависит от Ваших предпочтений. Для чего Вы будете использовать компьютер. Если для работы с документами, сёрфинга в интернете, просмотра видео, то подойдёт не самый мощный процессор. Я бы ещё приписал чтобы выбирали не со встроенной графикой, но тенденция такова что практически во все процессоры уже внедряют её. Даже наверное и к лучшему, не нужно отдельно покупать видеокарту.

    Наверное самым оптимальным вариантом на сегодняшний день было бы приобретение процессора i5 от Intel второго поколения, в крайнем случае i3 на сокете LGA1155, так как эти процессоры в более менее доступной категории цен. Процессоры на i7 уж больно дорогие и в будущем, когда цены спадут можно без проблем обновиться до более производительного процессора. По моему остальные модификации не стоит рассматривать, они на сокетах предыдущих поколений, без возможности обновления конфигурации.

    Например у меня до сих пор материнская плата на Socket LGA775 с процессором Intel Core 2Duo с 2008 года. Максимум как я могу его проапгрейдить это добавить оперативной памяти и например, поставить SSD диск. Если я захочу улучшить компьютер мне придётся обновлять весь компьютер, так как моя материнская плата уже не поддерживает процессоры нового поколения, поддержка оперативной памяти только DDR2, а в новых DDR3 или 4.

    Во всяком случае Вам стоит ориентироваться на процессоры, поддерживающими актуальный и распространённый Socket, чтобы с большей вероятностью обновить свою конфигурацию оборудования в будущем. Хотя есть вероятность того что появятся новые виды процессоров и разъёмов, так что покупайте что сейчас актуально на рынке. Ещё есть такой слух что процессоры от Intel будут поддерживать только операционную систему Windows 10 и выше, кому она не по душе, тоже стоит призадуматься.

    Есть такой замечательный сайт CPUBoss , в котором можно сравнить процессоры между собой по производительности, по параметрам и по цене. Так что вбивайте название процессоров и выбирайте лучший для Вас.

    Транзистор. Занимательные факты

    • Первый портативный радиоприемник располагал всего четырьмя транзисторами, первый микропроцессор Intel содержал 2300 транзисторов, а в новейших четырехъядерных процессорах Intel на базе 45-нанометровой производственной технологии, выпущенных на рынок в ноябре 2007 года, насчитывается до 820 миллионов транзисторов.
    • Размер 45-нанометрового транзистора в 2000 раз меньше диаметра человеческого волоса.
    • Более 30 миллионов 45-нанометровых транзисторов можно разместить на булавочной головке.
    • Первый транзистор, созданный сотрудниками научно-исследовательского центра Bell Labs в 1947 году, можно было взять в руки, тогда как сотни новейших 45-нанометровых транзисторов Intel способны разместиться на поверхности одной красной кровяной клетки человека.
    • Стоимость транзистора, интегрированного на кристалле новейшего процессора Intel, примерно в миллион раз ниже средней стоимости полупроводникового транзистора, ставшего основой интегральных микросхем в 1968 году. Если бы цены на автомобили снижались столь же стремительно, сегодня новый автомобиль стоил бы около 1 цента.
    • По оценкам аналитиков, ежегодно на планете отгружается такое количество процессоров, которое содержит примерно 10 19 транзисторов, что примерно в 100 раз больше всей популяции муравьев, живущих на Земле.

    Этапы большого пути

    Телевизоры, автомобили, радиоприемники, медицинские и бытовые приборы, компьютеры, космические «челноки» и даже программируемые дверные замки в гостиницах – наверное, сложно себе представить хоть один мало-мальски сложный электронный прибор из тех, что нас окружают, который не использовал бы транзисторы. Изобретение транзистора 60 лет назад сотрудниками научно-исследовательского центра Bell Labs стало важнейшим фактором, стимулировавшим внедрение многих замечательных инноваций и развитие технологий. Фактически, без транзистора было бы невозможно существование практически всей современной электронно-цифровой индустрии. Именно транзистор – крошечное устройство, элемент микросхемы, действующий подобно миниатюрному выключателю и тем самым позволяющий реализовывать алгоритмы обработки информации – обеспечил феноменальный триумф компьютеров.

    В чем же секрет успеха? Микроэлектроника неуклонно развивается, постоянно обогащая инновациями научно-техническое сообщество. Транзисторы с каждым новым поколением технологических процессов их изготовления становятся все более компактными, быстродействующими, все более экономно расходуют энергию. В ноябре 2007 г. инженеры Intel – впервые за многолетнюю историю существования полупроводниковых интегральных микросхем – нарушили кремниевую «монополию» при производстве транзисторов и ввели новые материалы в структуру полупроводниковых компонентов. Это позволило создать микропроцессоры на базе микроархитектуры Intel® Core™, использующие революционную 45-нанометровую производственную технологию с применением подзатворного изолятора (диэлектрика) на основе гафния с высоким коэффициентом диэлектрической проницаемости – high-k, а также металлического затвора, что обеспечивает рекордную производительность и эффективное энергопотребление.

    Что же дальше? Корпорация Intel намерена и впредь раздвигать границы возможного за счет технологических инноваций, чтобы создавать новые виды продукции, способные качественным образом изменить нашу жизнь – то, как мы работаем, отдыхаем, обмениваемся информацией.

    «Вкл» / «Выкл»

    Официальной датой появления на свет первого транзистора считается 23 декабря (по другим данным – 16 декабря) 1947 года, авторами этого замечательного изобретения стали американские физики Уильям Шокли (William Shockley), Джон Бардин (John Bardeen) и Уолтер Браттейн (Walter Brattain). Правда, первоначально ученая общественность встретила это изобретение достаточно прохладно, но уже в 1956 году все три американца были удостоены Нобелевской премии в области физики. Причем, впоследствии Джон Бардин стал единственным за всю историю «нобелевки» дважды лауреатом в одной и той же номинации: вторая премия в области физики была присуждена ему в 1972 году за создание теории сверхпроводимости.

    Ну а само название - «транзистор» придумал их коллега Джон Пирс (John R. Pierce). В мае 1948 года он победил во внутреннем конкурсе, организованном среди сотрудников лаборатории, на самое удачное название изобретения, которому на тот момент исполнилось всего несколько месяцев. Слово «transistor» образовано путем соединения двух терминов: «transconductance» (активная межэлектродная проводимость) и «variable resistor» или «varistor» (переменное сопротивление, варистор).

    Первыми, кто стал активно применять транзисторы, были радиолюбители, использовавшие эти элементарные приборы для усиления сигнала. Именно поэтому первые портативные беспроводные радиоприемники пятидесятых годов назывались транзисторными, или даже просто - «транзисторами». Однако со временем они стали использоваться в основном как элементы интегральных микросхем, что обеспечило транзистору важнейшую роль в технических достижениях человечества на протяжении последних сорока лет.

    Интересно отметить, что транзистор, по существу, делает то же, что и обычный выключатель: включает и выключает ток. Положение включено для транзистора означает «1», положение выключено – «0». Огромное количество транзисторов интегральной микросхемы генерирует единицы и нули, которые складываются в понятный компьютеру бинарный код – «язык», который компьютеры используют в процессе вычислений, обработки текста, воспроизведения фильмов и аудио, демонстрации изображений...

    Транзисторы и... рок’н’ролл

    Первый транзистор, ток в котором тек вдоль поверхности полупроводника, использовался для усиления проходившего через него электрического сигнала - транзисторы справлялись с этой задачей эффективнее, чем популярные в то время, но более громоздкие и хрупкие электронные лампы.

    Чтобы максимально ускорить популяризацию транзисторов, в научно-исследовательском центре Bell Labs было принято решение продать лицензию на транзисторные технологии. Лицензию стоимостью 25000 долларов США приобрели двадцать шесть компаний. Однако для коммерческого успеха транзисторных технологий нужно было привлечь внимание массовой аудитории. Это стало возможным благодаря транзисторным радиоприемникам. Первая модель такого устройства, содержавшая аж четыре транзистора, была представлена в октябре 1954 года. С появлением портативного радиоприемника радиоманы обрели возможность слушать музыку и получать информацию в любом месте – этим сразу же воспользовалась молодежь, получившая возможность вырваться из-под родительской опеки и самоутвердиться с помощью новой субкультуры. Так портативное радио стимулировало новую революцию... и в музыке – в эфире повсеместно зазвучал рок-н-ролл!

    Интегральная микросхема

    К концу 50-х годов транзистор «обосновался» в радиоприемниках, телефонах и ЭВМ, и хотя его размеры были намного меньше, чем у электронных ламп, для создания нового поколения электронных устройств этого было явно недостаточно. Чтобы реализовать огромный вычислительный потенциал транзисторов, приспособить их для массового производства и снизить стоимость, потребовалось еще одно изобретение.

    В 1958 году Джек Килби (Jack Kilby) из компании Texas Instruments и Роберт Нойс (Robert Noyce) из компании Fairchild Semiconductor, ставший впоследствии одним из отцов-основателей корпорации Intel, изобрели способ объединения большого числа полупроводниковых транзисторов в одну интегральную схему, или микросхему. Это был гигантский шаг вперед – ведь прежде отдельные компоненты электрической схемы приходилось соединять вручную.

    У микросхем было два преимущества: более низкая стоимость и более высокая производительность. Оба преимущества явились следствием миниатюризации, которая обеспечивала экспоненциальное сокращение размеров устройств и необычайную динамичность производственного процесса. Гордон Мур (Gordon Moore), который в 1968 году вместе с Нойсом основал процессорный гигант Intel, в одной из журнальных статей сформулировал прогноз, опубликованный в 1965 году и получивший название «закон Мура». Согласно этому закону число транзисторов в микросхеме должно было удваиваться каждые полтора-два года, что в свою очередь обеспечивало бы повышение вычислительной мощности и снижение конечной стоимости продукта при его массовом производстве. Возможность размещения множества компактных элементов на поверхности малого размера оказалась решающим фактором для успешного продвижения микросхем.

    Производителям микросхем удается поддерживать этот экспоненциальный рост плотности размещения транзисторов в микросхеме на протяжении десятков лет. Первый компьютерный микропроцессор корпорации Intel® 4004, выпущенный в 1971 году, содержал 2300 транзисторов. В 1989 году в процессоре Intel® 486 их было уже 1 200 000, а в 2000 году процессор Intel® Pentium® 4 преодолел рубеж в 42 миллиона. Новый четырехъядерный процессор Intel® Core™ 2 Extreme, созданный на базе 45-нанометровой производственной технологии, содержит 820 миллионов транзисторов.

    Игры атомов

    Закону Мура постоянно предсказывают кончину. Бесконечный экспоненциальный рост невозможен по определению – и все-таки производителям процессоров до сих пор удается обходить ограничение. В сентябре прошлого года Гордон Мур заявил, что у закона его имени есть все шансы оставаться в силе еще как минимум лет 10-15, но затем могут возникнуть новые фундаментальные барьеры на пути его реализации. Так или иначе, но этот самый известный закон компьютерного мира XXI века ждали трудные времена.

    Битва за миниатюризацию исчерпала возможности одного из наиболее критических компонентов транзистора: прослойки из диоксида кремния (SiO2), служившей изолирующим слоем между затвором транзистора и его каналом, по которому течет ток, когда транзистор включен. С каждым новым поколением процессоров этот изолирующий слой становился все более тонким – пока два поколения назад его толщина не достигла значения 1,2 нм, или 5 атомов. Инженеры Intel уже не смогли сделать этот слой тоньше хотя бы еще на один атом.

    По мере уменьшения толщины изолирующего слоя рос ток утечки. Изолирующий слой начал пропускать ток внутрь транзистора, поведение устройства изменилось, оно стало рассеивать все большее количество энергии. В результате выросло потребление тока процессором, при его работе выделялось дополнительное количество теплоты.

    Фундаментальный предел

    Утечка тока в транзисторе стала серьезнейшей проблемой полупроводниковой отрасли: без прорыва в этой области давно предсказанный фундаментальный предел становился непреодолимым. Причем, это означало не только конец закона Мура – цифровая революция последних десятилетий внезапно бы прекратилась. Компьютерные процессоры, практически удваивавшие свою производительность каждые 24 месяца, могли кануть в Лету.

    Чтобы найти выход из кризиса, нужно было увеличить толщину изолирующего слоя, но изготавливать этот более толстый слой из другого диэлектрического материала с более высоким коэффициентом диэлектрической проницаемости (high-k) для сохранения характера взаимодействия затвора и канала. В январе 2007 года корпорация Intel объявила, что впервые за сорок лет изолирующий слой будет состоять не из оксида кремния, а из материала на основе гафния, серебристо-серого металла, превосходящего кремний по электрическим свойствам и позволяющего снизить ток утечки в десять раз. Сам Гордон Мур назвал это крупное достижение «самым важным изменением транзисторных технологий с конца шестидесятых годов».

    Однако данный прорыв решал проблему лишь наполовину. Новый материал оказался несовместимым с важным компонентом транзистора – с затвором. Еще хуже то, что транзисторы с новым изолирующим материалом работали менее эффективно, чем со старым. Тогда было предложено заменить и материал затвора: корпорация Intel открыла уникальное сочетание металлов, состав которого держится в строгом секрете.

    12 ноября 2007 года корпорация Intel представила новое поколение процессоров на основе этих материалов и 45-нанометровой производственной технологии. Новая производственная технология, более тонкая, чем предыдущая 65-нанометровая, позволила Intel почти вдвое увеличить число транзисторов, размещаемых на той же площади кристалла – теперь можно было выбирать между увеличением общего числа транзисторов и уменьшением размеров процессора. Новым транзисторам требуется на 30% меньше энергии для включения и выключения. В итоге новое поколение процессоров Intel, изготовленных по 45-нанометровой производственной технологии, не только демонстрирует рекордную производительность, но и знаменует прорыв в области энергопотребления.

    Повышение вычислительной мощности, являющееся следствием закона Мура, позволяет человечеству эффективнее просчитывать пути разрешения важнейших стоящих перед ним проблем: изменение климата, наследственные болезни, тайны генетики и др. Современные пути и темпы решения подобных проблем еще пять лет назад трудно было себе даже представить. Новые приложения помогают изменить нашу жизнь и сделать ее еще более безопасной...

    Количество транзисторов в процессоре:

    Процессоры и производственная технология:

    Современного потребителя электроники очень сложно удивить. Мы уже привыкли к тому, что наш карман законно занимает смартфон, в сумке лежит ноутбук, на руке послушно отсчитывают шаги «умные» часы, а слух ласкают наушники с активной системой шумоподавления.

    Забавная штука, но мы привыкли носить с собой не один, а сразу два, три и более компьютеров. Ведь именно так можно назвать устройство, у которого есть процессор . И вовсе неважно, как выглядит конкретный девайс. За его работу отвечает миниатюрный чип, преодолевший бурный и стремительный путь развития.

    Почему мы подняли тему процессоров? Все просто. За последние десять лет произошла настоящая революция в мире мобильных устройств.

    Между этими устройствами всего 10 лет разницы. Но Nokia N95 тогда нам казалась космическим девайсом, а на ARKit сегодня мы смотрим с определенным недоверием

    А ведь все могло бы сложиться иначе и потрепанный Pentium IV так бы и остался пределом мечтаний рядового покупателя.

    Мы постарались обойтись без сложных технических терминов и рассказать, как работает процессор, и выяснить, за какой архитектурой будущее.

    1. С чего все началось

    Первые процессоры были абсолютно не похожи на то, что вы можете видеть, приоткрыв крышку системного блока вашего ПК.

    Вместо микросхем в 40-е годы XX века использовались электромеханические реле , дополненные вакуумными лампами. Лампы выполняли роль диода, регулировать состояние которого можно было за счет понижения или повышения напряжения в цепи. Выглядели такие конструкции так:

    Для работы одного исполинского компьютера нужны были сотни, иногда тысячи процессоров. Но, при этом, вы не смогли бы запустить на таком компьютере даже простенький редактор, как NotePad или TextEdit из штатного набора Windows и macOS. Компьютеру банально не хватило бы мощности.

    2. Появление транзисторов

    Первые полевые транзисторы появились еще в 1928 году. Но мир изменился лишь после появления так называемых биполярных транзисторов , открытых в 1947-м.

    В конце 40-х физик-экспериментатор Уолтер Браттейн и теоретик Джон Бардин разработали первый точечный транзистор. В 1950 его заменил первый плоскостной транзистор, а в 1954 году небезызвестный производитель Texas Instruments анонсировал уже кремниевый транзистор.

    Но настоящая революция наступила в 1959 году, когда ученый Жан Энри разработал первый кремниевый планарный (плоский) транзистор, который стал основой для монолитных интегральных схем.

    Да, это немного сложно, поэтому давайте копнем немного глубже и разберемся с теоретической частью.

    3. Как работает транзистор

    Итак, задача такого электрического компонента как транзистор заключается в управлении током. Проще говоря, этот немного хитрый переключатель, контролирует подачу электричества.

    Основное преимущество транзистора перед обычным переключателем в том, что он не требует присутствия человека. Т.е. управлять током такой элемент способен самостоятельно. К тому же, он работает намного быстрее, чем вы бы самостоятельно включали или отключали электрическую цепь.

    Из школьного курса информатики вы, наверняка, помните, что компьютер «понимает» человеческий язык за счет комбинаций всего двух состояний: «включено» и «выключено». В понимании машины это состояние "0" или "1".

    Задача компьютера заключается в том, чтобы представить электрический ток в виде чисел.

    И если раньше задачу переключения состояний выполняли неповоротливые, громоздкие и малоэффективные электрические реле, то теперь эту рутинную работу взял на себя транзистор.

    С начала 60-х транзисторы стали изготавливать из кремния, что позволило не только делать процессоры компактнее, но и существенно повысить их надежность.

    Но сначала разберемся с диодом

    Кремний (он же Si – "silicium" в таблице Менделеева) относится к категории полупроводников, а значит он, с одной стороны, пропускает ток лучше диэлектрика, с другой, – делает это хуже, чем металл.

    Хочется нам того или нет, но для понимания работы и дальнейшей история развития процессоров придется окунуться в строение одного атома кремния. Не бойтесь, сделаем это кратко и очень понятно.

    Задача транзистора заключается в усилении слабого сигнала за счет дополнительного источника питания.

    У атома кремния есть четыре электрона, благодаря которым он образует связи (а если быть точным – ковалентные связи) с такими же близлежащими тремя атомами, формируя кристаллическую решетку. Пока большинство электронов находятся в связи, незначительная их часть способна двигаться через кристаллическую решетку. Именно из-за такого частичного перехода электронов кремний отнесли к полупроводникам.

    Но столь слабое движение электронов не позволило бы использовать транзистор на практике, поэтому ученые решили повысить производительность транзисторов за счет легирования , а проще говоря – дополнения кристаллической решетки кремния атомами элементов с характерным размещением электронов.

    Так стали использовать 5-валентную примесь фосфора, за счет чего получили транзисторы n-типа . Наличие дополнительного электрона позволило ускорить их движение, повысив пропуск тока.

    При легировании транзисторов p-типа таким катализатором стал бор, в который входят три электрона. Из-за отсутствия одного электрона, в кристаллической решетке возникают дырки (выполняют роль положительного заряда), но за счет того, что электроны способны заполнять эти дырки, проводимость кремния повышается в разы.

    Предположим, мы взяли кремниевую пластину и легировали одну ее часть при помощи примеси p-типа, а другую – при помощи n-типа. Так мы получили диод – базовый элемент транзистора.

    Теперь электроны, находящиеся в n-части, будут стремится перейти в дырки, расположенные в p-части. При этом n-сторона будет иметь незначительный отрицательный, а p-сторона – положительный заряды. Образованное в результате этого «тяготения» электрическое поле –барьер, будет препятствовать дальнейшему перемещению электронов.

    Если к диоду подключить источник питания таким образом, чтобы "–" касался p-стороны пластины, а "+" – n-стороны, протекание тока будет невозможно из-за того, что дырки притянутся в минусовому контакту источника питания, а электроны – к плюсовому, и связь между электронами p и n стороны будет утеряна за счет расширения объединенного слоя.

    Но если подключить питание с достаточным напряжением наоборот, т.е. "+" от источника к p-стороне, а "–" – к n-стороне, размещенные на n-стороне электроны будут отталкиваться отрицательным полюсом и выталкиваться на p-сторону, занимая дырки в p-области.

    Но теперь электроны притягивает к положительному полюсу источника питания и они продолжаются перемещаться по p-дыркам. Это явление назвали прямым смещением диода .

    Диод + диод = транзистор

    Сам по себе транзистор можно представить как два, состыкованных друг к другу диода. При этом p-область (та, где размещены дырки) у них становится общей и именуется «базой».

    У N-P-N транзистора две n-области с дополнительными электронами – они же «эмиттер» и «коллектор» и одна, слабая область с дырками – p-область, именуемая «базой».

    Если подключить источник питания (назовем его V1) к n-областям транзистора (независимо от полюса), один диод получит обратное смещение и транзистор будет находиться в закрытом состоянии .

    Но, как только мы подключим еще один источник питания (назовем его V2), установив "+" контакт на «центральную» p-область (базу), а "–" контакт на n-область (эмиттер), часть электронов потечет по вновь образованной цепи (V2), а часть будет притягиваться положительной n-областью. В результате, электроны потекут в область коллектора, а слабый электрический ток будет усилен.

    Выдыхаем!

    4. Так как все-таки работает компьютер?

    А теперь самое главное .

    В зависимости от подаваемого напряжения, транзистор может быть либо открыт , либо закрыт . Если напряжение недостаточное для преодоления потенциального барьера (того самого на стыке p и n пластин) – транзистор будет находится в закрытом состоянии – в состоянии «выключен» или, говоря языком двоичной системы – "0".

    При достаточно напряжении транзистор открывается, а мы получаем значение «включен» или "1" в двоичной системе.

    Такое состояние, 0 или 1, в компьютерной индустрии назвали «битом».

    Т.е. мы получаем главное свойство того самого переключателя, который открыл человечеству путь к компьютерам!

    В первом электронном цифровом вычислителе ЭНИАК, а проще говоря – первом компьютере, использовалось около 18 тысяч ламп-триодов. Размер компьютера был сопоставим с теннисным кортом, а его вес составлял 30 тонн.

    Для понимания работы процессора нужно понять еще два ключевых момента.

    Момент 1 . Итак, мы определились с тем, что такое бит . Но с его помощью мы можем лишь получить две характеристики чего-либо: или «да» или «нет». Для того, чтобы компьютер научился понимать нас лучше, придумали комбинацию из 8 битов (0 или 1), которую прозвали байтом .

    Используя байт можно закодировать число от нуля до 255. Используя эти 255 чисел – комбинаций нулей и единиц, можно закодировать все что угодно.

    Момент 2. Наличие чисел и букв без какой-либо логики нам бы ничего не дало. Именно поэтому появилось понятие логических операторов .

    Подключив всего два транзистора определенным образом, можно добиться выполнения сразу нескольких логических действий: «и», «или». Комбинация величины напряжения на каждом транзисторе и тип их подключения позволяет получить разные комбинации нулей и единиц.

    Стараниями программистов значения нулей и единиц, двоичной системы, стали переводить в десятичную для того, чтобы мы могли понять, что именно «говорит» компьютер. А для ввода команд привычные нами действия, вроде ввода букв с клавиатуры, представлять в виде двоичной цепи команд.

    Проще говоря, представьте, что есть таблица соответствия, скажем, ASCII, в которой каждой букве соответствует комбинация 0 и 1. Вы нажали кнопку на клавиатуре, и в этот момент на процессоре, благодаря программе, транзисторы переключились таким образом, чтобы на экране появилась та самая, написанная на клавише буква.

    Это довольно примитивное объяснение принципа работы процессора и компьютера, но именно понимание этого позволяет нам двигаться дальше.

    5. И началась транзисторная гонка

    После того, как в 1952 году британский радиотехник Джеффри Дамер предложил размещать простейшие электронные компоненты в монолитном кристалле полупроводника, компьютерная индустрия сделал семимильный шаг вперед.

    От интегральных схем, предложенных Дамером, инженеры быстро перешли на микрочипы , в основе которых использовались транзисторы. В свою очередь, нескольких таких чипов уже образовывали сам процессор .

    Разумеется, что размеры таких процессоров мало чем схожи с современными. К тому же, вплоть до 1964 года у всех процессоров была одна проблема. Они требовали индивидуального подхода – свой язык программирования для каждого процессора.

    • 1964 год IBM System/360. Компьютер, совместимый с универсальным программным кодом. Набор инструкций для одной модели процессора мог использоваться и для другой.
    • 70-e годы. Появление первых микропроцессоров. Однокристальный процессор от Intel. Intel 4004 – 10 мкм ТП, 2 300 транзисторов, 740 КГц.
    • 1973 год Intel 4040 и Intel 8008. 3 000 транзисторов, 740 КГц у Intel 4040 и 3 500 транзисторов при 500 кГц у Intel 8008.
    • 1974 год Intel 8080. 6 мкм ТП и 6000 транзисторов. Тактовая частота около 5 000 кГц. Именно этот процессор использовался в компьютере Altair-8800. Отечетсвенная копия Intel 8080 – процессор КР580ВМ80А, разработанный Киевским НИИ микроприборов. 8 бит.
    • 1976 год Intel 8080 . 3 мкм ТП и 6500 транзисторов. Тактовая частота 6 МГц. 8 бит.
    • 1976 год Zilog Z80. 3 мкм ТП и 8500 транзисторов. Тактовая частота до 8 МГц. 8 бит.
    • 1978 год Intel 8086 . 3 мкм ТП и 29 000 транзисторов. Тактовая частота около 25 МГц. Система команд x86, которая используется и сегодня. 16 бит.
    • 1980 год Intel 80186 . 3 мкм ТП и 134 000 транзисторов. Тактовая частота – до 25 МГц. 16 бит.
    • 1982 год Intel 80286. 1,5 мкм ТП и 134 000 транзисторов. Частота – до 12,5 МГц. 16 бит.
    • 1982 год Motorola 68000 . 3 мкм и 84 000 транзисторов. Этот процессор использовался в компьютере Apple Lisa.
    • 1985 год Intel 80386 . 1,5 мкм тп и 275 000 транзисторов.Частота – до 33 МГц в версии 386SX.

    Казалось бы, продолжать список можно было бы до бесконечности, но тут инженеры Intel столкнулись с серьезной проблемой.

    6. Закон Мура или как чипмейкерам жить дальше

    На дворе конец 80-х. Еще в начале 60-х один из основателей компании Intel Гордон Мур формулировал так называемый «Закон Мура». Звучит он так:

    Каждые 24 месяца количество транзисторов, размещенных на кристалле интегральной схемы, удваивается.

    Назвать этот закон законом сложно. Вернее будет окрестить его эмпирическим наблюдением. Сопоставив темпы развития технологий, Мур сделал вывод, что может сформироваться подобная тенденция.

    Но уже во время разработки четвертого поколения процессоров Intel i486 инженеры столкнулись с тем, что уже достигли потолка производительности и больше не могут разместить большее количество процессоров на той же площади. На тот момент технологии не позволяли этого.

    В качестве решения был найден вариант с использованием рядом дополнительных элементов:

    • кэш-памяти;
    • конвейера;
    • встроенного сопроцессора;
    • множителя.

    Часть вычислительной нагрузки ложилась на плечи этих четырех узлов. В результате, появление кэш-памяти с одной стороны усложнило конструкцию процессора, с другой – он стал значительно мощнее.

    Процессор Intel i486 состоял уже из 1,2 млн транзисторов, а максимальная частота его работы достигла 50 МГц.

    В 1995 году к разработке присоединяется компания AMD и выпускает самый быстрый на тот момент i486-совместимый процессор Am5x86 на 32-битной архитектуре. Изготавливался он уже по 350 нанометровому техпроцессу, а количество установленных процессоров достигло 1,6 млн штук. Тактовая частота повысилась до 133 МГц.

    Но гнаться за дальнейшим наращиванием количества установленных на кристалле процессоров и развитии уже утопической архитектуры CISC (Complex Instruction Set Computing) чипмейкеры не решились. Вместо этого американский инженер Дэвид Паттерсон предложил оптимизировать работу процессоров, оставив лишь самые необходимые вычислительные инструкции.

    Так производители процессоров перешли на платформу RISC (Reduced Instruction Set Computing]. Но и этого оказалось мало.

    В 1991 году выходит 64-битный процессор R4000, работающий на частоте 100 МГц. Через три года появляется процессор R8000, а еще через два года – R10000 с тактовой частотой вплоть до 195 МГц. Параллельно развивался рынок SPARC-процессоров, особенностью архитектуры которых стало отсутствие инструкций умножения и деления.

    Вместо борьбы за количество транзисторов, производители чипов стали пересматривать архитектуру их работы . Отказ от «ненужных» команд, выполнение инструкций в один такт, наличие регистров общего значения и конвейеризация позволили оперативно наращивать тактовую частоту и мощность процессоров, не извращаясь с количеством транзисторов.

    Вот лишь некоторые из появившихся с период с 1980 по 1995 год архитектур:

    • SPARC;
    • ARM ;
    • PowerPC;
    • Intel P5;
    • AMD K5;
    • Intel P6.

    В их основе лежала платформа RISC, а в некоторых случаях и частичное, совмещенное использование CISC-платформы. Но развитие технологий вновь подталкивало чипмейкеров продолжить наращивание процессоров.

    В августе 1999 года на рынок выходе AMD K7 Athlon, изготовленный по 250 нанометровому техпроцессу и включающий 22 млн транзисторов. Позднее планку подняли до 38 млн процессоров. Потом до 250 млн.

    Увеличивался технологический процессор, росла тактовая частота. Но, как гласит физика, всему есть предел.

    7. Конец транзисторных соревнований близко

    В 2007 году Гордон Мур выступил с весьма резким заявлением:

    Закон Мура скоро перестанет действовать. Устанавливать неограниченное количество процессоров до бесконечности невозможно. Причина тому - атомарная природа вещества.

    Невооруженным глазом заметно, что два ведущих производителям чипов AMD и Intel последние несколько лет явно замедлили темпы развития процессоров. Точность технологического процесса выросла всего до нескольких нанометров, но размещать еще больше процессоров невозможно.

    И пока производители полупроводников грозятся запустить многослойные транзисторы, проводя параллель с 3DNand памятью, у упершейся в стену архитектуры x86 еще 30 лет назад появился серьезный конкурент.

    8. Что ждет «обычные» процессоры

    «Закон Мура» признан недействительным еще с 2016 года. Об этом официально заявил крупнейший производитель процессоров Intel. Удваивать вычислительную мощность на 100% каждые два года чипмейкеры больше не состоянии.

    И теперь у производителей процессоров есть несколько малоперспективных вариантов.

    Первый вариант – квантовые компьютеры . Попытки построить компьютер, который использует для представления информации частицы, уже были. В мире существует несколько подобных квантовых устройств, но они способны справляться лишь с алгоритмами небольшой сложности.

    К тому же, о серийном запуске подобных устройств в ближайшие десятилетия не может идти и речи. Дорого, неэффективно и… медленно!

    Да, квантовые компьютеры потребляют намного меньше энергии, чем их современные коллеги, но при этом работать они будут медленнее до тех пор, пока разработчики и производители комплектующих не перейдут на новую технологию.

    Второй вариант – процессоры со слоями транзисторов . О данной технологии всерьез задумались и в Intel, и в AMD. Вместо одного слоя транзисторов планируют использовать несколько. Похоже, что в ближайшие годы вполне могут появится процессоры, в которых будут важны не только количество ядер и тактовая частота, но и количество транзисторных слоев.

    Решение вполне имеет право на жизнь, и таким образом монополистам удастся доить потребителя еще пару десятков лет, но, в конце концов, технология опять-таки упрется в потолок.

    Сегодня же, понимая стремительное развитие ARM-архитектуры, Intel провела негромкий анонс чипов семейства Ice Lake. Процессоры будут изготавливаться по 10-нанометровому технологическому процессу и станут основой для смартфонов, планшетов и мобильных устройств. Но произойдет это в 2019 году.

    9. Будущее за ARM

    Итак, архитектура x86 появилась в 1978 году и относится к типу платформы CISC. Т.е. сама по себе она предполагает наличие инструкций на все случаи жизни. Универсальность – главный конек x86.

    Но, в тоже время, универсальность сыграла с этими процессорами и злую шутку. У x86 есть несколько ключевых недостатков:

    • сложность команд и откровенная их запутанность;
    • высокое потребление энергии и выделение теплоты.

    За высокую производительность пришлось попрощаться с энергоэффективностью. Более того, над архитектурой x86 сейчас трудятся две компании, которых можно смело отнести к монополистам. Это Intel и AMD. Производить x86-процессоры могут только они, а значит и правят развитием технологий только они.

    В тоже время разработкой ARM (Arcon Risk Machine) занимаются сразу несколько компания. Еще в 1985 году в качестве основы для дальнейшего развития архитектуры разработчики выбрали платформу RISC.

    В отличие от CISC, RISC предполагает разработку процессора с минимально необходимым количеством команд, но максимальной оптимизацией. Процессоры RISC намного меньше CISC, более энергоэффективны и просты.

    Более того, ARM изначально создавался исключительно как конкурент x86. Разработчики ставили задачу построить архитектуру, более эффективную чем x86.

    Еще с 40-х годов инженеры понимали, что одной из приоритетных задач остается работа над уменьшением габаритов компьютеров, а, в первую очередь - самих процессоров. Но вряд ли почти 80 лет назад кто-либо мог предположить, что полноценный компьютер будет меньше спичечного коробка.

    Архитектуру ARM в свое время поддержала компания Apple, запустив производство планшетов Newton на базе семейства ARM-процессоров ARM6.

    Продажи стационарных компьютеров стремительно падают, в то время как количество ежегодно реализуемых мобильных устройств уже исчисляется миллиардами. Зачастую, помимо производительности, при выборе электронного гаджета пользователя интересуют еще несколько критериев:

    • мобильность;
    • автономность.

    x86 архитектура сильна в производительности, но стоит вам отказаться от активного охлаждения, как мощный процессор покажется жалким на фоне архитектуры ARM.

    10. Почему ARM – неоспоримый лидер

    Вряд ли вы будете удивлены, что ваш смартфон, будь то простенький Android или флагман Apple 2016 года в десятки раз мощнее полноценных компьютеров эпохи конца 90-х.

    Но во сколько мощнее тот же айфон?

    Само по себе сравнение двух разных архитектур – штука очень сложная. Замеры здесь можно выполнить лишь приблизительно, но понять то колоссальное преимущество, что дает построенные на ARM-архитектуре процессоры смартфона, можно.

    Универсальный помощник в таком вопросе – искусственный тест производительности Geekbench. Утилита доступна как на стационарных компьютерах, так и на Android и iOS платформах.

    Средний и начальный класс ноутбуков явно отстает от производительности iPhone 7. В топовом сегменте все немного сложнее, но в 2017 году Apple выпускает iPhone X на новом чипе A11 Bionic.

    Там, уже знакомая вам архитектура ARM, но показатели в Geekbench выросли почти вдвое. Ноутбуки из «высшего эшелона» напряглись.

    А ведь прошел всего один год.

    Развитие ARM идет семимильными шагами. Пока Intel и AMD год за годом демонстрируют 5 – 10% прирост производительности, за тот же период производители смартфонов умудряются повысить мощность процессоров в два – два с половиной раза.

    Скептически настроенным пользователям, которые пройдутся по топовым строчкам Geekbench лишь хочется напомнить: в мобильных технологиях размер – это то, что прежде всего имеет значение.

    Установите на стол моноблок с мощным 18-ядерный процессором, который «в клочья разрывает ARM-архитектуру», а затем положите рядом iPhone. Чувствуете разницу?

    11. Вместо вывода

    Объять 80-летнюю историю развития компьютеров в одном материале невозможно. Но, прочитав данную статью, вы сможете понять как устроен главный элемент любого компьютера – процессор, и чего стоит ждать от рынка в последующие годы.

    Безусловно, Intel и AMD буду работать над дальнейшим наращиванием количества транзисторов на одном кристалле и продвигать идею многослойных элементов.

    Но нужна ли вам как покупателю такая мощность?

    Вряд ли вас не устраивает производительность iPad Pro или флагманского iPhone X. Не думаю, что вы недовольны производительностью расположившейся на кухне мультиварки или качеством картинки на 65-дюймовом 4K-телевизоре. А ведь во всех этих устройствах используются процессоры на ARM-архитектуре.

    Windows уже официально заявила, что с интересом смотрит в сторону ARM. Поддержку этой архитектуры компания включила еще в Windows 8.1, а ныне активно работает над тандемом с ведущим ARM-чипмейкером Qualcomm.

    На ARM успела посмотреть и Google – операционная система Chrome OS поддерживает эту архитектуру. Появились сразу несколько дистрибутивов Linux, которые также совместимы с данной архитектурой. И это только начало.

    И лишь попробуйте на минутку представить, каким приятным будет сочетание энергоэффективного ARM-процессора с графеновым аккумулятором. Именно эта архитектура позволит получить мобильные эргономичные гаджеты, которые смогут диктовать будущее.

    Часть 1

    29 августа корпорация Intel представила три новых процессора для настольных систем на базе чипсета Intel X99, которые составили семейство Haswell-E. Это семейство процессоров ориентировано на самые высокопроизводительные системы. На сегодняшний день семейство процессоров Haswell-E составляют три модели: Intel Core i7-5960X, Core i7-5930K и Core i7-5820K.

    В этой статье мы подробно рассмотрим восьмиядерный процессор Intel Core i7-5960X и сравним его с процессорами Ivy Bridge-E и Sandy Bridge-E.

    Коротко о новом семействе Haswell-E

    Новое семейство процессоров с кодовым наименованием Haswell-E является преемником семейств Sandy Bridge-E и Ivy Bridge-E. Однако если процессоры Sandy Bridge-E и Ivy Bridge-E были совместимы друг с другом в плане разъема и платформы, то процессоры Haswell-E требуют уже абсолютно новой платформы.

    Если говорить точнее, то 32-нанометровые процессоры Sandy Bridge-E, анонсированные компанией в ноябре 2011 года и пришедшие на смену шестиядерным процессорам Gulftown, были совместимы только с чипсетом Intel X79 и имели разъем LGA2011. Далее, в сентябре 2013 года, компания Intel анонсировала семейство 22-нанометровых процессоров Ivy Bridge-E, которые имели точно такой же разъем LGA2011 и были совместимы только с платами на базе того же чипсета Intel X79. Новые же 22-нанометровые процессоры семейства Haswell-E уже имеют новый разъем, получивший название LGA2011-3 и совместимы только с платами на базе нового чипсета Intel X99.

    В качестве исторической справки напомним, что семейство Sandy Bridge-E первоначально составляли три модели: шестиядерные процессоры Core i7-3960X и Core i7-3930K, а также четырехъядерный Core i7-3820. Core i7-3960X и Core i7-3930K имели полностью разблокированный коэффициент умножения, а Core i7-3820 - частично разблокированный. Немного позднее появился и еще один представитель данного семейства - шестиядерный процессор Core i7-3970X, который отличался от Core i7-3960X лишь более высокой тактовой частотой (и более высоким энергопотреблением). Все процессоры семейства Sandy Bridge-E были основаны на микроархитектуре Sandy Bridge и не имели интегрированного графического ядра. Кроме того, все процессоры были оснащены четырехканальным контроллером памяти и поддерживали память DDR3-1600. Топовые процессоры семейства Sandy Bridge-E - модели Core i7-3970X и Core i7-3960X - относились к серии Extreme Edition. Эти процессоры имели разделяемый между всеми ядрами кэш L3 размером 15 МБ. Процессор Core i7-3930K был наделен кэшем L3 размером 12 МБ, а процессор Core i7-3820 - размером 10 МБ. Все процессоры семейства Sandy Bridge-E имели интегрированный контроллер PCI Express 3.0 на 40 линий, которые могли быть сгруппированы в два порта PCI Express 3.0 x16 и один порт PCI Express 3.0 x8, в один порт PCI Express 3.0 x16 и три порта PCI Express 3.0 x8 или в один порт PCI Express 3.0 x16, два порта PCI Express 3.0 x8 и два порта PCI Express 3.0 x4.

    Технические характеристики процессоров семейства Sandy Bridge-E приводятся далее.

    Характеристики
    Техпроцесс 32 нм 32 нм 32 нм 32 нм
    Разъем LGA2011 LGA2011 LGA2011 LGA2011
    Совместимость с чипсетом Intel X79 Intel X79 Intel X79 Intel X79
    Кол-во ядер/потоков 6/12 6/12 6/12 4/8
    32+32 32+32 32+32 32+32
    256 256 256 256
    Размер L3-кэша, МБ 15 15 12 10
    3,5 3,3 3,2 3,6
    4,4 3,9 3,8 3,9
    Кол-во каналов памяти 4 4 4 4
    Поддерживаемая память DDR3-1600 DDR3-1600 DDR3-1600 DDR3-1600
    40 40 40 40
    TDP, Вт 150 130 130 130

    Семейство 22-нанометровых процессоров Ivy Bridge-E включает лишь три модели: Core i7-4960X, Core i7-4930K и Core i7-4820K. Первые две модели - это шестиядерные процессоры, а последняя - четырехъядерный. Все процессоры семейства Ivy Bridge-E полностью разблокированные. Естественно, ядра этих процессоров основаны на микроархитектуре Ivy Bridge, графического ядра в них нет. Все процессоры Ivy Bridge-E оснащены четырехканальным контроллером памяти и поддерживают память DDR3-1866. Топовая модель Core i7-4960X относится к серии Extreme Edition, этот процессор наделен кэшем L3 размером 15 МБ. Процессор Core i7-4930K имеет кэш L3 размером 12 МБ, а Core i7-4820K - размером 10 МБ. Все процессоры семейства Ivy Bridge-E имеют интегрированный контроллер PCI Express 3.0 на 40 линий, которые могут группироваться точно так же, как в процессорах Sandy Bridge-E.

    Технические характеристики процессоров семейства Ivy Bridge-E приводятся далее.

    Характеристики
    Техпроцесс 22 нм 22 нм 22 нм
    Разъем LGA2011 LGA2011 LGA2011
    Совместимость с чипсетом Intel X79 Intel X79 Intel X79
    Кол-во ядер/потоков 6/12 6/12 4/8
    Размер L1-кэша (кэш данных + кэш инструкций), КБ 32+32 32+32 32+32
    Размер L2-кэша на каждое ядро процессора, КБ 256 256 256
    Размер L3-кэша, МБ 15 12 10
    Штатная тактовая частота, ГГц 3,6 3,4 3,7
    Максимальная частота в режиме Turbo Boost, ГГц 4,0 3,9 3,9
    Кол-во каналов памяти 4 4 4
    Поддерживаемая память DDR3-1866 DDR3-1866 DDR3-1866
    Количество линий PCI Express 3.0 40 40 40
    TDP, Вт 130 130 130

    Собственно, если сопоставить характеристики процессоров Ivy Bridge-E и Sandy Bridge-E, то видно, что между ними много общего. Модели Core i7-3970X/3960X заменяет Core i7-4960X, модель Core i7-3930K замещает процессор Core i7-4930K, ну а на смену младшей модели Core i7-3820 пришла модель Core i7-4820K. И еще раз подчеркнем, что процессоры Sandy Bridge-E и Ivy Bridge-E совместимы друг с другом по платформе.

    А вот с новыми процессорами Haswell-E ситуация обстоит несколько иначе. Как уже отмечалось, это абсолютно новая платформа на базе чипсета Intel X99, это новый сокет LGA2011-v3 и это новая память DDR4. Кстати, несмотря на тот факт, что сокет называется LGA2011-v3, количество контактов в нем больше, чем в сокете LGA2011. А вот система для крепления кулера осталась прежней, то есть кулер для сокета LGA2011 подойдет и для сокета LGA2011-v3.


    Итак, на сегодняшний день семейство 22-нанометровых процессоров Haswell-E включает три модели: Core i7-5960X, Core i7-5930K и Core i7-5820K. Все процессоры этого семейства полностью разблокированные. Естественно, ядра этих процессоров основаны на микроархитектуре Haswell, графического ядра в них по-прежнему нет. Топовая модель Core i7-5960X относится к серии Extreme Edition, этот восьмиядерный процессор имеет кэш L3 размером 20 МБ. Процессоры Core i7-5930K и Core i7-5820K шестиядерные и имеют кэш L3 размером 15 МБ. Все процессоры семейства Haswell-E имеют четырехканальный контроллер памяти DDR4 и поддерживают память DDR4-2133 (в штатном режиме работы). Кроме того, процессоры семейства Haswell-E имеют интегрированный контроллер PCI Express 3.0, причем старшие модели Core i7-5960X и Core i7-5930K имеют контроллер PCI Express 3.0 на 40 линий, а вот в младшей модели Core i7-5820K имеется лишь 28 линий PCI Express 3.0

    Технические характеристики процессоров семейства Haswell-E приводятся далее.

    Характеристики
    Техпроцесс 22 нм 22 нм 22 нм
    Разъем LGA2011-v3 LGA2011-v3 LGA2011-v3
    Совместимость с чипсетом Intel X99 Intel X99 Intel X99
    Кол-во ядер/потоков 8/16 6/12 6/12
    Размер L1-кэша (кэш данных + кэш инструкций), КБ 32+32 32+32 32+32
    Размер L2-кэша на каждое ядро процессора, КБ 256 256 256
    Размер L3-кэша, МБ 20 15 15
    Штатная тактовая частота, ГГц 3,0 3,5 3,3
    Максимальная частота в режиме Turbo Boost, ГГц 3,5 3,7 3,6
    Кол-во каналов памяти 4 4 4
    Поддерживаемая память DDR4-2133 DDR4-2133 DDR4-2133
    Количество линий PCI Express 3.0 40 40 28
    TDP, Вт 140 140 140
    Рекомендуемая стоимость $999 $583 $389

    Восьмиядерный процессор Core i7-5960X имеет кристалл с площадью 356 мм² и числом транзисторов 2,6 млрд. Если сравнивать эти показатели с аналогичными показателями для обычных процессоров Haswell, то они впечатляют. Действительно, у четырехъядерных процессоров Haswell площадь кристалла составляет всего 177 мм², а количество транзисторов - 1,4 млрд.

    Еще одна особенность процессоров семейства Haswell-E заключается в том, что теплорассеивающая крышка процессора для улучшения теплоотвода припаивается к кристаллу. Напомним, что в процессорах Sandy Bridge-E в качестве термоинтерфейса между кристаллом и крышкой использовался припой, а вот в процессорах семейства Ivy Bridge-E стали использовать термопасту, которая по своим теплопроводящим свойствам была хуже припоя. Это вызвало немало критики со стороны оверклокеров, поскольку процессоры перегревались при разгоне. В процессорах Haswell-E компания Intel опять перешла на использование припоя, что, по идее, должно улучшить разгонный потенциал этих процессоров. Однако не стоит забывать, что TDP этих процессоров составляет 140 Вт, и их разгон требует весьма мощной системы охлаждения.

    Если говорить о тактовых частотах процессоров Haswell-E, то они даже ниже, чем у процессоров Ivy Bridge-E. К примеру, у топового восьмиядерного Core i7-5960X (Haswell-E) номинальная частота составляет 3,0 ГГц, а максимальная - 3,5 ГГц, в то время как у шестиядерного Core i7-4960X (Ivy Bridge-E) номинальная частота составляла 3,6 ГГц, а максимальная - 4,0 ГГц. Таким образом, ставка в новых процессорах делается не на тактовую частоту, а на количество ядер. Правда, далеко не все пользовательские приложения оптимизированы под такое количество ядер, и вполне вероятно, что в некоторых приложениях новый восьмиядерный процессор Core i7-5960X не превзойдет шестиядерный Core i7-4960X или даже четырехъядерный Core i7-4790K. Впрочем, посмотрим.

    Работа под нагрузкой и разгонный потенциал

    Для тестирования восьмиядерного процессора Core i7-5960X мы использовали стенд следующей конфигурации:

    • материнская плата: Asus X99-Deluxe ,
    • оперативная память: четыре модуля по 4 ГБ AData DDR4-2133,
    • режим работы памяти: DDR4-2133 (четырехканальный),




    Итак, рассмотрим результаты тестирования процессора Core i7-5960X в разных режимах загрузки. Для стрессовой загрузки процессора мы использовали утилиту AIDA64.

    В штатном режиме работы (без разгона и при частоте BCLK 100 МГц) минимальная частота процессора составляет 1,2 ГГц (коэффициент умножения 12). В состоянии простоя напряжение питания ядра процессора - всего 0,688 В, а энергопотребление составляет 15 Вт (по данным утилиты AIDA64).


    Заметим, что максимальная частота процессора (в режиме Turbo Boost) определяется утилитой CPU-Z 1.70 как 3,3 ГГц, а не 3,5 ГГц, как указано в документации. Дело тут в том, что максимальная частота ядер зависит от количества активных ядер: если загружено одно или два ядра процессора, то их частота может составлять 3,5 ГГц, а при загрузке большего числа ядер процессора их максимальная частота составляет 3,3 ГГц.

    При загрузке тестом Stress CPU из пакета AIDA64 частота ядер процессора Core i7-5960X составляет 3,3 ГГц, а потребляемая мощность - 75 Вт. Отметим, что напряжение питания ядер процессора в данном режиме составляет 1,022 В. Температура ядер процессора в этом режиме поднимается примерно до 60 °C при использовании штатной системы охлаждения.



    При загрузке тестом Stress FPU, который значительно сильнее нагревает процессор, частота ядер Core i7-5960X составляет 3,2 ГГц, а их температура поднимается до 90 °C. Потребляемая мощность процессора при этом составляет уже 125 Вт. В данном режиме загрузки процессора при охлаждении штатным кулером может наблюдаться троттлинг. Напряжение питания ядер процессора в данном режиме составляет 1,027 В.



    Теперь посмотрим на особенности работы Core i7-5960X в состоянии разгона. Сразу оговоримся, что в состоянии разгона утилита AIDA64 (мы использовали версию 4.60) не способна определить энергопотребление процессора. Причем на это не способна не только AIDA64, но и другие утилиты (например, HWiNFO64 v4.40). По всей видимости, это особенность платы Asus X99-Deluxe: для того чтобы разогнать процессор, в UEFI BIOS необходимо сначала на вкладке Ai Tweaker изменить параметр Ai Overclocker Tuner, задав ему значение Manual. И сразу после этого (даже без фактического разгона) определение энергопотребления процессора с использованием программных утилит становится невозможным.

    Мы разгоняли процессор Core i7-5960X при частоте BCLK 100 МГц путем изменения коэффициента умножения синхронно для всех ядер процессора. Напряжение питания и остальные параметры не изменялись. На плате Asus X99-Deluxe нам удалось разогнать Core i7-5960X до частоты 4,4 ГГц. При этой частоте система запускалась и даже проходила тест Stress CPU, причем без ухода в троттлинг.


    А вот тест Stress FPU на данной частоте уже не проходил, его удалось запустить только при частоте 4,2 ГГц. Естественно, как и при работе на номинальной максимальной частоте, при этом включался режим троттлинга и частота процессора снижалась до 3,8 ГГц. Но, тем не менее, в этом режиме процессор функционировал стабильно.


    Тестирование

    Ну а теперь, после краткого знакомства с процессором Intel Core i7-5960X, ознакомимся с результатами его тестирования в играх и реальных приложениях.

    Для оценки производительности процессора Core i7-5960X мы использовали нашу стандартную методику тестирования с применением бенчмарков iXBT Notebook Benchmark v.1.0 и iXBT Game Benchmark v.1.0 . Единственное, что мы изменили - убрали тест скорости загрузки приложений и контента в бенчмарке iXBT Notebook Benchmark v.1.0. Дело в том, что результаты данного теста зависят в первую очередь от производительности подсистемы хранения данных и скорости оперативной памяти, а поскольку мы тестировали непосредственно процессоры, то смысла в этом тесте просто нет. И естественно, интегральный результат рассчитывался без учета теста скорости загрузки приложений и контента.

    Процессор Core i7-5960X мы протестировали в двух режимах: штатном и в разгоне. Кроме того, для сравнения мы также протестировали шестиядерные процессоры Cоre i7-4960X (Ivy Bridge-E) и Сore i7-3970X (Sandy Bridge-E). И для полноты картины мы добавили четырехъядерный процессор Core i7-4790K (Devil’s Canyon) , который был протестирован в штатном режиме и в режиме разгона до частоты 4,5 ГГц. Результаты всех тестов нормировались относительно процессора Core i7-4790K в штатном режиме работы, при этом результаты Core i7-4790K для удобства принимались за 100 баллов.

    Стенд для тестирования процессоров Cоre i7-4960X и Сore i7-3970X имел следующую конфигурацию:

    • материнская плата: Asus Sabertooth X79,
    • видеокарта: AMD Radeon R9 295X2,
    • режим работы памяти: DDR3-2133 (четырехканальный),
    • накопитель: Intel SSD 520 Series 240 ГБ.

    Более подробные данные по конфигурации тестового стенда:




    Стенд для тестирования процессора Core i7-4790K имел следующую конфигурацию:

    • материнская плата: Asus H97-Pro Gamer,
    • видеокарта: AMD Radeon R9 295X2,
    • оперативная память: четыре модуля по 4 ГБ Corsair DDR3-2666 (CMD16GX3M4A2666С10),
    • режим работы памяти: DDR3-1600 (двухканальный),
    • накопитель: Intel SSD 520 Series 240 ГБ.

    Обратите внимание, что во всех тестовых стендах мы использовали одну и ту же видеокарту, один и тот же SSD-накопитель и один и тот же объем памяти. Причем для процессоров Cоre i7-4960X и Сore i7-3970X мы специально использовали память DDR3 на частоте 2133 МГц. А вот для процессора Core i7-4790K использование памяти Corsair DDR3-2666 в режиме DDR3-2133 оказалось невозможно, поскольку чипсет Intel H97, примененный в материнской плате стенда, не позволяет разгонять память. Так что Core i7-4790K тестировался с памятью, которая работала в режиме DDR3-1600. Впрочем, в случае двухканального режима и достаточно высокой частоты работы памяти (и при использовании дискретной графики) снижение результатов должно быть чисто номинальным.

    Итак, обратимся к результатам тестирования наших процессоров c бенчмарке iXBT Notebook Benchmark v.1.0.

    В тесте транскодирования с использованием утилиты MediaCoder x64 восьмиядерный процессор Core i7-5960X имеет явное преимущество над всеми соперниками. В штатном режиме работы скорость транскодирования у него на 51% выше скорости транскодирования с использованием четырехъядерного процессора Core i7-4790K.

    В тесте с использованием приложения Adobe Premiere Pro CC восьмиядерный процессор Core i7-5960X также является явным лидером и в штатном режиме работы обгоняет четырехъядерный процессор Core i7-4790K на 47%. Как видим, приложение Adobe Premiere Pro CC тоже неплохо оптимизировано под многоядерные процессоры.

    Немного более скромный результат получается в тесте с использованием приложения Adobe After Effects CC. Тем не менее, и в этом тесте в штатном режиме работы результат у восьмиядерного процессора Core i7-5960X на 22% лучше, чем у четырехъядерного процессора Core i7-4790K. А вот шестиядерный процессор Core i7-4960X демонстрирует в этом тесте практически такой же результат, что и процессор Core i7-5960X, то есть здесь разница в числе ядер искупается их повышенной частотой работы.

    Ну а в тесте c использованием приложения Photodex ProShow Gold (создание фильма из фотографий) процессор Core i7-5960X в штатном режиме работы уступает всем остальным. Похоже, что в этом тесте не задействуются все ядра процессора, и результат в большей степени зависит от частоты, нежели от количества ядер.

    В тесте пакетной обработки фотографий c использованием приложения Adobe Photoshop CC процессор Core i7-5960X в штатном режиме работы хотя и имеет небольшое преимущество (15%) над Core i7-4790K, тем не менее, уступает и процессору Core i7-3970X, и процессору Core i7-4960X. И только разгон Core i7-5960X до тактовой частоты 4,2 ГГц позволяет получить уровень производительности, который демонстрируют Core i7-3970X и Core i7-4960X в штатном режиме работы.

    В тесте c использованием приложения Adobe Audition восьмиядерный процессор Core i7-5960X потерпел фиаско. В штатном режиме работы он продемонстрировал производительность на 25% ниже, чем Core i7-4790K, и даже разгон до частоты 4,2 ГГц не смог поднять уровень его производительности в этом тесте до уровня процессора Core i7-4790K.

    В тесте по распознаванию текста c использованием приложения Abbyy FineReader 11 восьмиядерный процессор Core i7-5960X продемонстрировал неплохой результат, опередив на 23% (в штатном режиме) четырехъядерный Core i7-4790K. Причем в этом тесте Core i7-5960X незначительно опережает и шестиядерные процессоры Core i7-4960Х и Core i7-3970X.

    А вот в тесте c использованием приложения WinRAR 5.0 ситуация довольно интересная. При создании архива восьмиядерный процессор Core i7-5960X (в штатном режиме работы) почти на 50% обгоняет четырехъядерный Core i7-4790K и имеет небольшое преимущество над шестиядерными Core i7-3970X и Core i7-4960X. Здесь активно задействованы многопоточные вычисления. Однако при разархивировании данных Core i7-5960X, наоборот, проигрывает четырехъядерному Core i7-4790K почти 26% и уступает процессорам Core i7-3970X и Core i7-4960X.


    В целом, интегрально, получаются следующие результаты. В штатном режиме работы восьмиядерный процессор Core i7-5960X оказывается быстрее четырехъядерного процессора с более высокой тактовой частотой всего на 12,6%, при этом уступая и процессору Core i7-4960X (7%), и процессору Core i7-3970X (1,2%), имеющим шесть ядер и более высокую тактовую частоту. Безусловно, есть отдельные приложения, где Core i7-5960X является лидером, но есть и приложения, где этот процессор проигрывает всем остальным или демонстрирует примерно ту же производительность. В целом все не так хорошо, как хотелось бы: ведь если систему на этом процессоре купит (или соберет) человек, просто желающий, не вдаваясь в детали, получить максимум возможного от десктопа, то выбор его окажется далек от оптимального и по абсолютной производительности, и с учетом цены. С другой стороны, если такую систему приобретет человек понимающий, имеющий, чем загрузить 8 процессорных ядер, Core i7-5960X своего владельца не разочарует, обеспечив действительно максимальную производительность в своем классе.

    Теперь рассмотрим результаты тестирования в играх (бенчмарк iXBT Game Benchmark v.1.0). Тестирование проводилось при разрешении экрана 1920×1080.


    То, что даже при настройках на максимальное качество все игры продемонстрируют комфортный уровень производительности (выше 40 FPS), было очевидно изначально - все-таки речь идет о самых мощных процессорах и самой мощной видеокарте. Показательным в данном случае является тот факт, что в играх восьмиядерный процессор Core i7-5960X не имеет никакого превосходства над шестиядерными процессорами и даже над четырехъядерным Соrе i7-4790K. Более того, без разгона Core i7-5960X обеспечивает даже более низкий уровень производительности в играх (при настройках на максимальное качество) в сравнении с конкурентами. (Исключение составляет лишь игра Metro LL, где при настройках на максимальное качество результаты для всех процессоров практически одинаковы.)

    Полученные результаты наглядно демонстрируют, что, во-первых, современные игры не оптимизированы под 8 (и даже 6) ядер процессора, так что четырехъядерного процессора вполне достаточно для игрового ПК. Во-вторых, для игр большее значение имеет производительность видеокарты, нежели процессора, но только в том случае, когда производительности процессора достаточно, чтобы загрузить видеокарту. Именно поэтому разгон процессора по частоте практически не приводит к увеличению производительности в играх.

    Выводы

    Итак, давайте попытаемся подвести итог нашему тестированию нового восьмиядерного процессора Core i7-5960X (Haswell-E).

    Прежде всего, нужно констатировать, что увеличение числа ядер процессора до восьми штук в рамках TDP 150 Вт стало возможным только за счет снижения номинальной тактовой частоты процессора до 3 ГГц. Понятно, что далеко не все пользовательские приложения оптимизированы под многоядерность, и снижение тактовой частоты процессора может негативно отразиться на производительности в таких приложениях. Примерами таких приложений являются Adobe Audition CC, Photodex ProShow Gold и даже операция разархивирования в WinRAR 5.0.

    С другой стороны, как выяснилось, процессор Core i7-5960X очень неплохо разгоняется, что позволяет частично скомпенсировать низкое значение номинальной тактовой частоты.

    В целом, если рассматривать восьмиядерный процессор Core i7-5960X без привязки к специфическим серверным приложениям, оптимизированным под многопроцессорность и многоядерность, то в сравнении с процессорами Core i7-3970X, Core i7-4960X и даже Core i7-4790K ни о каком прорыве в плане производительности говорить не приходится. В штатном режиме работы, без разгона, этот процессор имеет интегральную производительность даже немного ниже, чем шестиядерные Core i7-3970X и Core i7-4960X. Однако еще раз подчеркнем, что речь идет о стандартных пользовательских приложениях, многие из которых в большей степени чувствительны к частоте процессора, нежели к количеству ядер.

    Впрочем, даже с учетом того, что по интегральной производительности в стандартных пользовательских приложениях новый восьмиядерный процессор Core i7-5960X не имеет превосходства над процессорами Core i7-3970X и Core i7-4960X, сама по себе новая платформа на базе чипсета Intel X99 с процессором Haswell-E более функциональна, нежели платформа на базе чипсета Intel X79 с процессором Ivy Bridge-E или Sandy Bridge-E.

    В продолжении данной статьи мы рассмотрим еще один любопытный аспект функционирования процессоров Haswell-E. Как мы уже отмечали, далеко не все пользовательские приложения оптимизированы под многоядерность. Идея заключается в том, чтобы проанализировать производительность Core i7-5960X в зависимости от числа активных ядер. Благо материнская плата Asus X99-Deluxe позволяет отключать ядра процессора.