Процессоры. История создания процессоров

Facebook

Предыдущие части:

AMD K7

Дебют архитектуры AMD K7 и процессоров Athlon пришелся на август 1999 года. Американская компания ставила перед собой всё более и более серьезные задачи, поэтому ожидания пользователей от новой разработки были довольно высоки, особенно учитывая просачивающуюся в прессу информацию о технических характеристиках.

Еще задолго до того, как компания выпустила платформу K7, AMD и Motorola заключили партнерское соглашение, в рамках которого для производства новых процессоров могли использоваться фабрики Motorola. Результатом их сотрудничества стала технология производства кристаллов с применением медных соединений.

За разработку архитектуры K7 отвечал новичок AMD - Дирк Мейер. На то время будущий CEO AMD лишь недавно присоединился к компании. До этого он работал в компании DEC и непосредственно участвовал в разработке процессоров Alpha.

Дирк Мейер - будущий CEO AMD

Влияние DEC’овских процессоров на K7 чувствовалось сразу. Архитектура была разработана с прицелом на работу с высокой тактовой частотой. Для этого использовалась суперконвейерная суперскалярная модель. Платформу назвали суперконвейерной, поскольку число стадий конвейера увеличилось. Например, конвейер целочисленных операций состоял из 10 стадий, а модуль операций с плавающей запятой - из 17. Суперскалярность же заключалась в том, что Athlon умел обрабатывать до трех инструкций параллельно.

Ахиллесовой пятой архитектуры предыдущего поколения - K6 - была низкая производительность модуля вычислений с плавающей запятой (FPU). Так, процессоры AMD значительно уступали «Пентиумам». Не помогла тем «камням» и поддержка инструкций 3DNow!. Поэтому в K7 блок FPU был полностью переработан. Он стал трехконвейерным и содержал модули FMUL, FADD и FSTORE, которые могли работать как по отдельности, так и вместе. Блоки FMUL и FADD отвечали за выполнение инструкций MMX и 3DNow!. Первый модуль специализировался на операциях умножения, деления и вычисления квадратного корня из числа, а второй - на сложении и вычитании. Третий блок - FSTORE - обеспечивал доступ к оперативной памяти.

Раз уж мы упомянули инструкции 3DNow!, то стоит отметить, что в «Атлонах» этот набор команд был расширен. Новая версия 3DNow! получила 19 новых инструкций, предназначенных для обработки видеоданных и речи.

Еще одним нововведением в K7 стало использование шины данных EV6. Данный интерфейс являлся еще одной прямой отсылкой к процессорам компании DEC, поскольку он использовался в моделях Alpha. По сравнению с шиной GTL+, которая использовалась в архитектуре Intel P6, EV6 обладала несколькими преимуществами. Во-первых, использование технологии DDR (Double Data Rate) позволило передавать данные по обоим фронтам тактового сигнала. То есть при реальной частоте шины 100 МГц на выходе получалась вдвое большая эффективная частота - 200 МГц. Это позволило лучше использовать потенциал оперативной памяти. Во-вторых, благодаря поддержке протокола «точка-точка» EV6 идеально подходила для построения многопроцессорных систем.

Кэш-память «Атлонов» также претерпела определенные изменения. Прежде всего, нужно заметить, что процессорный кэш состоял из двух уровней. «Мозги» 1-го уровня подразделялась на блоки инструкций и данных. Объем каждого модуля составлял 64 Кбайт, что в сумме давало 128 Кбайт. Например, у Pentium III емкость кэша первого уровня составляла всего 32 Кбайт. Количество кэш-памяти 2-го уровня в архитектуре K7 равнялось 512 Кбайт, но он работал на вдвое или втрое меньшей частоте, нежели сам процессор. Это объяснялось тем, что SRAM-память была вынесена за пределы кристалла.

Процессор Athlon, Slot A

Первые процессоры Athlon базировались на ядре Pluto, которое производилось по 250-нм техпроцессу. «Камень» содержал порядка 22 миллиона транзисторов. «Атлоны» с ядром Pluto устанавливались в разъем Slot A. Несколько позже появились кристаллы, основанные на ядре Orion, которое производилось по 180-нм техпроцессу. И это было его единственным отличием от Pluto.

Интересные изменения процессоры получили после выхода 180-нм ядра Thunderbird. Во-первых, отныне продукты AMD были совместимы с разъемом Socket A. Во-вторых, они претерпели и существенные архитектурные изменения. Кэш-память 2-го уровня была перенесена непосредственно в процессорное ядро и работала на одинаковой с ним частоте. Несмотря на то, что ее объем уменьшился до 256 Кбайт, скорость ее работы возросла. Помимо этого, была увеличена тактовая частота системной шины. Теперь она функционировала с частотой 133 МГц, то есть ее эффективный показатель равнялся 266 МГц.

Кстати, AMD’шные процессоры первыми смогли преодолеть гигагерцевый рубеж. 6 марта 2000 года Athlon с ядром Thunderbird стал первым «камнем» в истории с рабочей частотой 1 ГГц. Но и это не стало пределом для архитектуры K7, так как чуть позже появились модели, которые функционировали на частоте 1400 МГц.

Гигагерцевый Athlon для разъема Slot A

Несмотря на коммерческий и технологический успех K7, архитектура была далеко не идеальна. Основной ее проблемой являлся медленный кэш 2-го уровня - даже после того, как он был перемещен в кристалл, его производительность оставляла желать лучшего. Также недостатком первых «Атлонов» считалось отсутствие поддержки «интеловского» набора инструкций SSE. Эти команды были своего рода аналогом инструкций 3DNow!, и подавляющее большинство приложений «затачивалось» именно под SSE. По этой причине процессоры Athlon зачастую уступали в производительности кристаллам Intel.

Эти недостатки были исправлены в новом ядре Palomino, на базе которого выпускались решения Athlon XP (eXtra Performance). Кроме поддержки SSE и более быстрого кэша 2-го уровня, кристаллы наконец-то обзавелись термодатчиком для отслеживания температуры. Ядро Palomino производилось по 180-нм техпроцессу, но в сравнении с предшественниками стало сложнее и содержало почти 38 миллионов транзисторов. Большинство моделей Athlon XP устанавливались в разъем Socket A, хотя существовали и переходные варианты для Slot A. Максимальная тактовая частота Palomino составляла 1733 МГц.

Процессор Athlon XP для Socket A

Отметим, что с выходом Athlon XP компания AMD ввела рейтинговую систему обозначения процессоров. Так, индекс любой модели отныне не отображал реальную тактовую частоту ядра. Например, Athlon XP 2000+ функционировал со скоростью 1667 МГц и был сопоставим по производительности с процессором Pentium 4 с частотой 2000 МГц.

Ядро Palomino было представлено в октябре 2001 года, и уже спустя 9 месяцев на смену ему пришли процессоры Thoroughbred (Tbred-A). Это решение представляло собой то же ядро Palomino, но выпущенное по 130-нм технологическим нормам. AMD неожиданно испытала проблемы с наращиванием тактовой частоты в новых процессорах, поэтому через два месяца появилась новая ревизия Thoroughbred - Tbred-B. По архитектурному дизайну Tbred-A немного отличалась от Tbred-B, но это позволило достичь обновленному ядру частоты 2200 МГц. В Thoroughbred также была увеличена до 166 МГц частота системной шины.

Последним пришествием архитектуры K7 стало ядро Barton, выпущенное в 2003 году. Процессоры отличались от Thoroughbred лишь увеличенным до 512 Кбайт кэшем 2-го уровня. Barton лишь незначительно превосходил в производительности Tbred-B, и компания AMD поспешила вывести на рынок свою новую архитектуру под названием K8.

Intel NetBurst

Вспоминая архитектуру Intel P6, нельзя сказать, что она окончательно исчерпала свой потенциал к концу своего жизненного цикла. Вполне возможно, что, внеся определенные изменения, можно было получить более производительные процессоры на ее базе. Но инженеры Intel думали иначе и создали абсолютно новую архитектуру под названием NetBurst, которая в 2000 году заменила P6.

Так же как и AMD K7, NetBurst разрабатывалась с расчетом на высокие тактовые частоты. Поэтому в основе архитектуры лежал принцип гиперконвейеризации, которая, грубо говоря, являлась аналогом технологии суперконвейера в K7. Поэтому процессоры NetBurst аналогично имели конвейер с большим количеством стадий. В первых ревизиях NetBurst - ядрах Willamette и Northwood - он имел глубину в 20 стадий. В более поздних версиях - Prescott и Cedar Mill - мог похвастать уже 31 стадией. Сюда не входили этапы декодирования инструкций, поскольку сам декодер был вынесен за пределы конвейера. И если раньше сложные операции декодировались на лету, то в NetBurst разбиение инструкций происходило на стадии копирования кода в кэш-память 1-го уровня.

Логотип процессоров Pentium 4

К слову, о кэш-памяти. Она в NetBurst была другого типа. Так, на смену традиционной памяти пришел кэш последовательностей микроопераций (кэш трасс, Trace Cache), хранящий декодированные трассы инструкций, что позволяло декодеру не обрабатывать заново недавно выполненные операции. Такой подход позволил увеличить пропускную способность загрузки инструкций, а также снизить тепловыделение процессора. Объем кэша в NetBurst составлял 12 тысяч микроопераций. А сама память работала на уполовиненной (относительно тактовой) частоте.

Помимо всего прочего, была изменена конструкция арифметико-логических устройств. АЛУ было разделено на 3 блока. Одним из них являлось «медленное АЛУ», работающее с всеми целочисленными операциями. Два остальных - «2X АЛУ», выполняющие лишь элементарные операции (например, сложение). Блок предсказания ветвлений также был доработан. В сравнении с таким же модулем архитектуры P6, количество ошибок при вычислениях сократилось на 33%.

Первое ядро с архитектурой NetBurst, носившее название Willamette, работало на частоте до 2 ГГц с частотой системной шины 400 МГц. Жизненный цикл его был недолгим. В январе 2002 года ему на смену пришли процессоры Northwood. В отличие от 180-нм ядра Willamette, эти кристаллы изготавливались по 130-нм техпроцессу. Также они получили увеличенный до 512 Кбайт объем кэш-памяти 2-го уровня и поддержку технологии мультипоточности Hyper-Threading. Тактовая частота Northwood варьировалась от 1,6 ГГц до 3,4 ГГц.

Процессоры Northwood поддерживали технологию Hyper-Threading

Более существенные изменения получило следующее ядро в линейке - Prescott, выпущенное в 2004 году. Производство процессоров вновь было переведено на более тонкие технологические нормы - 90 нм. Но изменился и сам дизайн архитектуры. Так, объем кэш-памяти возрос до 1 Мбайт (а в ревизии Prescott 2M - до 2 Мбайт), а конвейер получил 31 стадию вместо 20 в Willamette и Northwood. Был улучшен блок предсказания ветвлений, добавилась поддержка инструкций SSE3, а чуть позже - 64-битного расширения набора команд x86. Несмотря на все доработки, процессоры Prescott умудрялись уступать в производительности Northwood в однопоточных приложениях при одинаковой тактовой частоте. Более того, они обладали огромным энергопотреблением и тепловыделением, из-за чего Prescott удостоился заслуженного звания самого горячего x86-процессора.

В 2005 году Intel представила свой первый двухъядерный процессор Pentium D на базе ядра Smithfield. Такой «пень» представлял собой два ядра Prescott, расположенных на одной подложке. Решение получилось не самым удачным, хотя бы потому, что Pentium D обладал всеми недостатками Prescott (в первую очередь высоким тепловыделением). Чтобы уложиться в 130-ваттный TDP, инженерам Intel пришлось ограничить тактовую частоту Smithfield планкой в размере 2,8 ГГц. Так как производительность архитектуры NetBurst сильно зависела от частоты, то скорость первых двухъядерных процессоров Intel оставляла желать лучшего. Свою роль сыграло использование медленной DDR2-памяти, а также неоптимизированность большинства приложений под работу с двумя ядрами.

Pentium D - первый двухъядерный процессор Intel

Последними процессорами с архитектурой NetBurst стали одноядерный Cedar Mill и двухъядерный Presler. Cedar Mill был полным аналогом Prescott 2M, за исключением технологии производства - он изготавливался по 65-нм технологическим нормам. Переход на новые «рельсы» позволил снизить энергопотребление ядра, но увеличить тактовые частоты. Что касается двухъядерной модели Presler, то в плане дизайна она повторяла Smithfield, то есть на одной подложке располагались два ядра, с единственным отличием: вместо Prescott использовались Cedar Mill.

В 2008 году выпуск последних процессоров с архитектурой NetBurst был остановлен. На смену NetBurst пришла более совершенная микроархитектура Core.

AMD K8

В конце 2003 года AMD выпустила новую архитектуру K8. На этот раз архитектурных изменений было не так много.

Ключевых нововведений было три: это 64-битная архитектура, встроенный контроллер памяти и шина HyperTransport. Новые продукты AMD получили название Athlon 64.

Действительно, именно в кристаллах K8 архитектура x86 впервые получила расширение и стала 64-битной. Само расширение официально именуется x86-64, но AMD назвала его по-своему - AMD64. Была получена и обратная совместимость с 16- и 32-разрядными приложениями, то есть 64-битные процессоры AMD без проблем работали со старыми программами.

Основной прирост производительности в сравнении с K7 обеспечил встроенный контроллер памяти. Если раньше данные проходили еще и через северный мост, который выступал связующим звеном между процессором и памятью, то теперь соединение осуществлялась напрямую. Вдобавок к этому был увеличен объем буфера ассоциативной трансляции и усовершенствован блок предсказания ветвлений.

Процессор Athlon 64

Для связи с чипсетом Athlon 64 и другие процессоры с архитектурой K8 использовали шину HyperTransport. Она работала на частоте 200 МГц. Благодаря поддержке DDR (Double Data Rate) за один такт она могла передавать сразу два пакета, обеспечивая пропускную способность, равную 3,2 Гбайт/с.

В остальном инновации K8 носили скорее количественный характер. Например, конвейер процессоров стал длиннее на две стадии. Для целочисленных операций их количество равно 12, а для чисел с плавающей запятой - 17. Блок FPU сохранил прежний дизайн. А вот кэш не изменился.

64-битные «Атлоны» поддерживали множество наборов команд, таких как MMX, 3DNow!, SSE, SSE2 и SSE3. Кроме этого, процессоры получили поддержку технологии энергосбережения Cool’n’Quiet и аппаратной защиты от ошибки переполнения буфера NX bit (No Execute bit).

Первые модели Athlon 64 были построены на 130-нм ядре Clawhammer и устанавливались как в разъем Socket 754 (одноканальный режим работы ОЗУ), так и в Socket 939 (двухканальный режим работы ОЗУ). Рейтинги процессоров варьировались от 2600+ до 4000+.

Самые производительные процессоры Athlon 64 имели приставку FX

За Clawhammer последовало ядро Newcastle, которое почти не имело отличий от предшественника. В нем было отключено 512 Кбайт кэш-памяти 2-го уровня и добавлена поддержка технологии NX Bit, которая отсутствовала в первых реализациях архитектуры K8.

В рамках следующего ядра, Winchester, выпущенного в сентябре 2004 года, все процессоры устанавливались исключительно в разъем Socket 939. Архитектурно же Winchester ничем не отличался от Newcastle.

В апреле 2005 года AMD выпустила следующее ядро архитектуры K8 - San Diego. Процессор получил поддержку набора инструкций SSE3, а также переработанный контроллер памяти, который научился работать с модулями DDR-433/466/500. Максимальный рейтинг «камней» San Diego составлял 4000+.

Заключительным аккордом в линейке одноядерных процессоров K8 было ядро Orleans, представленное во втором квартале 2006 года. Кристалл получил поддержку технологии виртуализации AMD-V, но главной его особенностью стала работа исключительно через новый разъем Socket AM2. Объем кэш-памяти 2-го уровня равнялся 512 Кбайт, а максимальный рейтинг кристаллов - 4000+. При этом уровень энергопотребления ограничился отметкой 62 Вт, тогда как все предыдущие ядра потребляли не менее 89 Вт.

В 2005 году AMD представила свои первые двухъядерные процессоры под маркой Athlon 64 X2. В основе таких моделей лежали два ядра, выполненных на одном кристалле. Они имели общий контроллер памяти, шину HyperTransport и очередь команд. Плюс в процессоре располагалась дополнительная логика управления. При этом кэш-память была индивидуальной для каждого ядра.

Athlon 64 X2 - конкурент линейки Pentium D

У Athlon 64 X2 присутствовали все «детские болячки», присущие первым двухъядерным процессорам. Во-первых, в сравнении с одноядерными моделями площадь чипа была значительно больше. Как и энергопотребление. Тем не менее, уровень TDP находился на вполне приемлемом уровне, особенно учитывая «прожорливость» конкурирующих решений в лице Pentium D. К примеру, тепловой пакет процессора Athlon 64 X2 3800+ составлял 89 Вт, тогда как аналогичный показатель модели Athlon 64 3800+ равнялся 65 Вт. Во-вторых, в приложениях, которые не задействовали многопоточность, одноядерные кристаллы были быстрее двухъядерных за счет более высокой тактовой частоты.

В течение 2005 и 2006 годов AMD выпустила четыре поколения двухъядерных чипов: три 90-нм ядра Manchester, Toledo и Windsor, а также 65-нм ядро Brisbane. Процессоры отличались объемом кэш-памяти 2-го уровня и энергопотреблением. Так, Brisbane комплектовался 512 Кбайт кэша на каждое ядро и имел TDP, равный 89 Вт. Максимальный рейтинг Brisbane составлял 6000+ при частоте 3100 МГц, хотя на базе ядра Windsor выпускался процессор Athlon 64 X2 6400+ с тактовой частотой 3200 МГц.

Не стоит забывать, что архитектура K8 лежала в основе решений для других сегментов рынка - бюджетных кристаллов Sempron, серверных Opteron и мобильных Turion.

Intel Core и последователи

Неудача архитектуры NetBurst заставила Intel вновь обдумать стратегию на ближайшее будущее. Процессоры Pentium 4 показали, что NetBurst не может достойно конкурировать с AMD K8. Даже больше: с течением времени преимущество решений конкурента лишь возрастало. Поэтому в микроархитектуре следующего поколения, получившей имя Core и представленной в начале 2006 года, было решено вернуться к корням и позаимствовать лучшие черты архитектуры P6.

Список полученных изменений стоит начать с конвейера. Он получил «всего» 14 стадий - примерно столько же использовал конвейер P6, в отличие от 31-стадийного дизайна NetBurst. Процессор научился обрабатывать до четырех инструкций за такт. Архитектура Core изначально проектировалась под двухъядерность, поэтому для всех «голов» была предусмотрена общая кэш-память 2-го уровня. Такой подход обеспечивал большую скорость работы и меньшее энергопотребление. В Core была добавлена поддержка различных энергосберегающих технологий, суть которых заключалась во включении необходимой процессорной логики при необходимости. Положительно на производительности сказалась и улучшенная работа с подсистемой памяти. Помимо всего перечисленного, в Core был переработан алгоритм обработки 128-битных инструкций SSE, SSE2 и SSE3. Если раньше каждая команда обрабатывалась за два такта, то теперь для операции требовался лишь один такт.

Отметим, что архитектура Core отличалась от NetBurst отсутствием поддержки некоторых технологий: например, Hyper-Threading и кэш-памяти 3-го уровня.

На смену Pentium пришла торговая марка Core 2

Дебют микроархитектуры Core ознаменовали собой процессоры с кодовыми названиями Merom, Conroe, Allendale и Woodcrest. И если первый и последний предназначались для мобильных и серверных систем соответственно, то второй и третий были нацелены на настольный сегмент. Ядро Allendale было урезанной версией Conroe, в нем была уменьшена частота системной шины с 1066 МГц до 800 МГц, а также урезан объем кэш-памяти 2-го уровня с 4 Мбайт до 2 Мбайт. Плюс не было поддержки аппаратной виртуализации.

Новые «камни» получили оригинальные наименования. Intel ввела торговую марку Core 2, которая заменила Pentium в верхнем и среднем ценовом сегменте. Бренд остался, однако «пенечки» отныне перекочевали в бюджетный сегмент, где обитают и по сей день.

Core ознаменовала возвращение Intel на лидирующие позиции на рынке процессоров. В сравнении с кристаллами Pentium D, производительность Conroe выросла в среднем на 40%, а энергопотребление уменьшилось на те же 40%. Кроме этого, Conroe в целом уверенно превосходил в производительности AMD Athlon 64 X2.

В 2007 году на смену Core пришла 45-нм микроархитектура Penryn. Модификации были минимальны. В производстве новых кристаллов начали использоваться металлические затворы и материалы с высоким показателем диэлектрической константы. В архитектуру добавилась поддержка инструкций SSE4, а максимальный объем кэш-памяти 2-го уровня у двухъядерных процессоров увеличился с 4 Мбайт до 6 Мбайт. Поколение Penryn было представлено двухъядерными решениями Wolfdale и четырехъядерными Yorkfield.

Визуальное сравнение Conroe и Wolfdale

Nehalem, архитектура следующего поколения, была выпущена в 2008 году. В сравнении с Core и Penryn она получила множество улучшений. Как и AMD K8, процессоры обзавелись встроенным трехканальным контроллером памяти DDR3. Nehalem получила новую модульную структуру, которая позволила впоследствии добавить в процессор графическое ядро, да и вообще легче наращивать количество ядер в кристалле. Шина FSB окончательно ушла в прошлое - вместо нее в старших процессорах для разъема Socket LGA1366 использовался интерфейс QPI (QuickPath Interconnect), а в решениях для Socket LGA1156 - DMI (Direct Media Interface). Объем кэш-памяти 2-го уровня был уменьшен до 256 Кбайт на каждое ядро, однако добавилась поддержка L3. Решения поддерживали технологию SMT (Simultaneous Multithreading) - аналог Hyper-Threading. Подробнее о нововведениях Nehalem можно прочитать в этом обзоре .

Чуть больше чем через год Intel перевела архитектуру Nehalem на новый 32-нм техпроцесс. Эта линейка процессоров получила название Westmere. Были выпущены решения с интегрированным графическим ядром Clarkdale , а также десктопные шестиядерные модели Gulftown .

С тех пор Intel успела вывести на рынок 32-нм процессоры следующего поколения -

Тем не менее изменения коснулись практически всех процессорных блоков, и это не считая общей оптимизации архитектуры ядра. Если раньше на одном кристалле могли располагаться лишь два ядра, то теперь это число возросло до шести. В дополнение к кэшу 1-го и 2-го уровней модели K10 наконец получили «мозги» L3 объемом 2 Мбайт. Она являлась общей. При этом объем кэша данных и инструкций 1-го уровня составлял 64 Кбайт каждый, а кэш-памяти 2-го уровня - 512 Кбайт. Еще одним отличием от K8 стал контроллер памяти. В процессорах использовался один 128-битный контроллер, а в K10 их стало два - 64-битных. Во многом изменение архитектуры контроллера было вызвано многоядерностью процессоров. Кстати, каждый контроллер памяти получил свой буфер. Такой подход позволил снизить задержки при обращении к памяти. Доработка затронула и блоки FPU. Каждое процессорное ядро имело 128-битный модуль вычислений с плавающей запятой. Были улучшены алгоритмы предсказания переходов. В результате архитектура K10 научилась обрабатывать две 128-битные SSE-инструкции за такт. Вдобавок ко всему новые процессоры работали через интерфейс HyperTransport 3.0. В сравнении с предыдущими версиями, новое поколение шины обеспечивали более высокую скорость обмена данными за счет более высокой тактовой частоты (до 2,6 ГГц). Большую роль начала играть экономичность кристаллов, поэтому в K10 AMD поработала над различными технологиями энергосбережения (Cool’n’Quiet 2.0, CoolCore), которые позволяли отключать неработающие блоки процессоров или же автоматически снижать частоту незагруженных ядер.

В 2011 году на смену K10 пришла принципиально новая архитектура Bulldozer. Главное отличие «Бульдозера» от предшествующих платформ заключалось в самом строении ядра (а точнее модуля). Каждый модуль содержал два ядра, у каждого из которых был свой блок целочисленных вычислений и кэш-память 1-го уровня. При этом в рамках одного модуля у ядер был общий блок вычислений с плавающей запятой, 2 Мбайт кэша L2 и устройства выборки и декодирования инструкций. В плане работы «строительный блок» был похож на технологию Intel Hyper-Threading - можно даже сказать, что идеи «интеловской» технологии здесь были реализованы на аппаратном уровне. При этом по показателям производительности модуль Bulldozer приближался к полноценному двухъядерному процессору, имея при этом почти в два раза меньше транзисторов. Помимо перекроенной архитектуры, Bulldozer мог похвастаться исполнением четырех инструкций за такт. Среди других улучшений нужно отметить поддержку кэш-памяти 3-го уровня объемом 8 Мбайт, шины HyperTransport 3.1, технологии увеличения частоты ядер Turbo Core второго поколения и наборов инструкций AVX, SSE 4.1, SSE 4.2, AES. Также процессоры Bulldozer были наделены двухканальным контроллером памяти DDR3 с эффективной частотой 1866 МГц.

AMD FX-8350 .

Ну, а в начале этого года AMD представила третье поколение архитектуры Bulldozer - платформу Steamroller . Она не претерпела каких-либо кардинальных изменений в сравнении с Piledriver. Самое существенное нововведение - это интеграция для каждого модуля собственного независимого декодера, который может обрабатывать до четырех инструкций за такт. Была улучшена работа кэш-памяти, блока предсказания ветвлений и контроллера памяти.

Заключение

Вот и подошел к концу наш рассказ об истории развития центральных процессоров. Оглядываясь назад, можно увидеть, насколько современные «камни» отличаются хотя бы от тех решений, которые выпускались 15-20 лет назад. И удивительно, как при этом они могут иметь даже общие черты. Например, ту же архитектуру x86. А что касается ближайшего будущего, то нас непременно ждет много всего интересного. На конец этого года запланировал релиз 14-нм архитектуры Intel Broadwell, а на вторую половину 2015 года - новой платформы Skylake. В стане AMD готовятся к выходу в следующем году последнего поколения архитектуры Bulldozer под названием Excavator, после которой планируется запуск совершенно новых кристаллов. Очевидно, что Intel и AMD не дадут нам заскучать.

Компания Intel прошла очень длинный путь развития, от небольшого производителя микросхем до мирового лидера по производству процессоров. За это время было разработано множество технологий производства процессоров, очень сильно оптимизирован технологический процесс и характеристики устройств.

Множество показателей работы процессоров зависит от расположения транзисторов на кристалле кремния. Технологию расположения транзисторов называют микроархитектурой или просто архитектурой. В этой статье мы рассмотрим какие архитектуры процессора Intel использовались на протяжении развития компании и чем они отличаются друг от друга. Начнем с самых древних микроархитектур и рассмотрим весь путь до новых процессоров и планов на будущее.

Как я уже сказал, в этой статье мы не будем рассматривать разрядность процессоров. Под словом архитектура мы будем понимать микроархитектуру микросхемы, расположение транзисторов на печатной плате, их размер, расстояние, технологический процесс, все это охватывается этим понятием. Наборы инструкций RISC и CISC тоже трогать не будем.

Второе, на что нужно обратить внимание, это поколения процессора Intel. Наверное, вы уже много раз слышали - этот процессор пятого поколения, тот четвертого, а это седьмого. Многие думают что это обозначается i3, i5, i7. Но на самом деле нет i3, и так далее - это марки процессора. А поколение зависит от используемой архитектуры.

С каждым новым поколением улучшалась архитектура, процессоры становились быстрее, экономнее и меньше, они выделяли меньше тепла, но вместе с тем стоили дороже. В интернете мало статей, которые бы описывали все это полностью. А теперь рассмотрим с чего все начиналось.

Архитектуры процессора Intel

Сразу говорю, что вам не стоит ждать от статьи технических подробностей, мы рассмотрим только базовые отличия, которые будут интересны обычным пользователям.

Первые процессоры

Сначала кратко окунемся в историю чтобы понять с чего все началось. Не будем углубятся далеко и начнем с 32-битных процессоров. Первым был Intel 80386, он появился в 1986 году и мог работать на частоте до 40 МГц. Старые процессоры имели тоже отсчет поколений. Этот процессор относиться к третьему поколению, и тут использовался техпроцесс 1500 нм.

Следующим, четвертым поколением был 80486. Используемая в нем архитектура так и называлась 486. Процессор работал на частоте 50 МГц и мог выполнять 40 миллионов команд в секунду. Процессор имел 8 кб кэша первого уровня, а для изготовления использовался техпроцесс 1000 нм.

Следующей архитектурой была P5 или Pentium. Эти процессоры появились в 1993 году, здесь был увеличен кэш до 32 кб, частота до 60 МГц, а техпроцесс уменьшен до 800 нм. В шестом поколении P6 размер кэша составлял 32 кб, а частота достигла 450 МГц. Тех процесс был уменьшен до 180 нм.

Дальше компания начала выпускать процессоры на архитектуре NetBurst. Здесь использовалось 16 кб кэша первого уровня на каждое ядро, и до 2 Мб кэша второго уровня. Частота выросла до 3 ГГц, а техпроцесс остался на том же уровне - 180 нм. Уже здесь появились 64 битные процессоры, которые поддерживали адресацию большего количества памяти. Также было внесено множество расширений команд, а также добавлена технология Hyper-Threading, которая позволяла создавать два потока из одного ядра, что повышало производительность.

Естественно, каждая архитектура улучшалась со временем, увеличивалась частота и уменьшался техпроцесс. Также существовали и промежуточные архитектуры, но здесь все было немного упрощено, поскольку это не является нашей основной темой.

Intel Core

На смену NetBurst в 2006 году пришла архитектура Intel Core. Одной из причин разработки этой архитектуры была невозможность увеличения частоты в NetBrust, а также ее очень большое тепловыделение. Эта архитектура была рассчитана на разработку многоядерных процессоров, размер кэша первого уровня был увеличен до 64 Кб. Частота осталась на уровне 3 ГГц, но зато была сильно снижена потребляемая мощность, а также техпроцесс, до 60 нм.

Процессоры на архитектуре Core поддерживали аппаратную виртуализацию Intel-VT, а также некоторые расширения команд, но не поддерживали Hyper-Threading, поскольку были разработаны на основе архитектуры P6, где такой возможности еще не было.

Первое поколение - Nehalem

Дальше нумерация поколений была начата сначала, потому что все следующие архитектуры - это улучшенные версии Intel Core. Архитектура Nehalem пришла на смену Core, у которой были некоторые ограничения, такие как невозможность увеличить тактовую частоту. Она появилась в 2007 году. Здесь используется 45 нм тех процесс и была добавлена поддержка технологии Hyper-Therading.

Процессоры Nehalem имеют размер L1 кэша 64 Кб, 4 Мб L2 кэша и 12 Мб кєша L3. Кэш доступен для всех ядер процессора. Также появилась возможность встраивать графический ускоритель в процессор. Частота не изменилась, зато выросла производительность и размер печатной платы.

Второе поколение - Sandy Bridge

Sandy Bridge появилась в 2011 году для замены Nehalem. Здесь уже используется техпроцесс 32 нм, здесь используется столько же кэша первого уровня, 256 Мб кэша второго уровня и 8 Мб кэша третьего уровня. В экспериментальных моделях использовалось до 15 Мб общего кэша.

Также теперь все устройства выпускаются со встроенным графическим ускорителем. Была увеличена максимальная частота, а также общая производительность.

Третье поколение - Ivy Bridge

Процессоры Ivy Bridge работают быстрее чем Sandy Bridge, а для их изготовления используется техпроцесс 22 нм. Они потребляют на 50% меньше энергии чем предыдущие модели, а также дают на 25-60% высшую производительность. Также процессоры поддерживают технологию Intel Quick Sync, которая позволяет кодировать видео в несколько раз быстрее.

Четвертое поколение - Haswell

Поколение процессора Intel Haswell было разработано в 2012 году. Здесь использовался тот же техпроцесс - 22 нм, изменен дизайн кэша, улучшены механизмы энергопотребления и немного производительность. Но зато процессор поддерживает множество новых разъемов: LGA 1150, BGA 1364, LGA 2011-3, технологии DDR4 и так далее. Основное преимущество Haswell в том, что она может использоваться в портативных устройствах из-за очень низкого энергопотребления.

Пятое поколение - Broadwell

Это улучшенная версия архитектуры Haswell, которая использует техпроцесс 14 нм. Кроме того, в архитектуру было внесено несколько улучшений, которые позволили повысить производительность в среднем на 5%.

Шестое поколение - Skylake

Следующая архитектура процессоров intel core - шестое поколение Skylake вышла в 2015 году. Это одно из самых значительных обновлений архитектуры Core. Для установки процессора на материнскую плату используется сокет LGA 1151, теперь поддерживается память DDR4, но сохранилась поддержка DDR3. Поддерживается Thunderbolt 3.0, а также шина DMI 3.0, которая дает в два раза большую скорость. И уже по традиции была увеличенная производительность, а также снижено энергопотребление.

Седьмое поколение - Kaby Lake

Новое, седьмое поколение Core - Kaby Lake вышло в этом году, первые процессоры появились в середине января. Здесь было не так много изменений. Сохранен техпроцесс 14 нм, а также тот же сокет LGA 1151. Поддерживаются планки памяти DDR3L SDRAM и DDR4 SDRAM, шины PCI Express 3.0, USB 3.1. Кроме того, была немного увеличена частота, а также уменьшена плотность расположения транзисторов. Максимальная частота 4,2 ГГц.

Выводы

В этой статье мы рассмотрели архитектуры процессора Intel, которые использовались раньше, а также те, которые применяются сейчас. Дальше компания планирует переход на техпроцесс 10 нм и это поколение процессоров intel будет называться CanonLake. Но пока что Intel к этому не готова.

Поэтому в 2017 планируется еще выпустить улучшенную версию SkyLake под кодовым именем Coffe Lake. Также, возможно, будут и другие микроархитектуры процессора Intel пока компания полностью освоит новый техпроцесс. Но обо всем этом мы узнаем со временем. Надеюсь, эта информация была вам полезной.

Об авторе

Основатель и администратор сайта сайт, увлекаюсь открытым программным обеспечением и операционной системой Linux. В качестве основной ОС сейчас использую Ubuntu. Кроме Linux интересуюсь всем, что связано с информационными технологиями и современной наукой.

Процессоры на персональные компьютеры получились свое распространение в семидесятых годах прошлого столетия. Они выпускались большим количеством производителей. Практически каждой компании в то время, как собственно говоря и сейчас, хотелось использовать для их производства только самые новые технологии. Однако не у всех компаний получилось получить свое развитие настолько же сильно, как у Intel и AMD. Одни производители полностью пропали с рынка, другие же перешли в другую сферу деятельности. Однако следует рассказать обо всем поэтапно.

Как началось создание процессора

Впервые мир услышал о процессорах в пятидесятых годах прошлого столетия. Они функционировали на механическом реле. Впоследствии стали появляться модели, которые работали при помощи электронных ламп и транзисторов. В те времена компьютерные устройства, на которые они устанавливались, были похожи на сложное и очень крупногабаритное оборудование. Их стоимость была очень высокой.

Все компоненты процессоров отвечали за процесс вычисления. Нужно было разобраться с тем, каким образом, их можно было соединить в единую микросхему. Данная задумка воплотилась в жизнь практически сразу после появления схем полупроводникового типа. В те времена разработчики процессоров даже предположить не могли, что данные схемы окажутся полезными в их деле. Именно по этой причине еще несколько лет они разрабатывали процессоры на нескольких микросхемах.

В конце шестидесятых годов компания Busicom начала разработку своего нового настольного калькулятора. Ей потребовалось 12 микросхем и она заказала их у компании Intel. В то время у разработчиков данной компании появились идеи соединения нескольких микросхем в одно целое. Данная идея пришлась по душе руководителю фирмы. Ее преимущество заключалось в том, что при этом была возможность значительно сэкономить. Ведь не нужно было производить сразу несколько микросхем. Кроме того благодаря расположению элементов процессора на одной микросхеме можно было создать устройство, которое подходило бы для использования на самых разных видах оборудования, применяемых для совершения вычислительных процессов.

В итоге проведенной специалистами корпорации работы появился первый в мире микропроцессор под названием Intel 4004. У него была способность совершать сразу шесть десятков тысяч операций всего за одну секунду. Он даже обрабатывал двоичные числа. Однако данный вид процессора не было возможности использовать для компьютеров, потому что для него еще не было создано таких устройств.

Самый первый персональный компьютер

Первым компьютер был создан студентом из Америки Джонатаном Титусом. В журнале «Электроника» он получил название Марк 2. В нем кроме всего прочего было дано описание данного устройства. Данное изобретение не помогло студенту заработать большие деньги. Изначально Титус планировал зарабатывать при помощи своего изобретения. Он планировал распространять за определенную стоимость печатные платы для создания собственных компьютеров. Потребителям приходилось остальные детали приобретать в магазинах. Конечно же у него не получилось заработать много, но он внес большой вклад в развитие компьютерной техники.

История развития процессоров Intel

Первым процессором компании Intel был 4004. Позже данный разработчик представил пользователям модель 8008. Она отличалась от предыдущей модели тем, что частота работы данного процессора составляла от 600 до 800 килогерц. В нем было более трех тысяч транзисторов. Его активно использовали на всевозможных вычислительных машинах.

В то же самое время в мире стали появляться первые персональные компьютерные устройства и компания Intel приняла решение осуществлять производство процессоров, подходящих для них. Спустя короткий срок времени компания разработала процессор 8080, который в десятки раз был более производительным, чем его предшественник.

Стоимость данной модели процессора была очень высокой по тем меркам. Однако производители полагали, что стоимость является совершенно оправданной для процессора, который обладает высоким уровнем производительности и способен отлично вписаться в любое компьютерное устройство. Он пользовался огромным спросом. Именно благодаря этому доходы компании только росли.

Спустя несколько лет на свет появился компьютер Altair – 8800. Его производителем стала компания MITS. Данная модель персонального компьютерного устройства осуществляла свою деятельность на процессоре от компании Intel модели 8800. Именно благодаря нему многочисленные компании стали осуществлять производство собственных микропроцессоров.

В то же самое время в СССР

В СССР стремительно развивалось производство различных видов вычислительных механизмов. Самый пик развития ЭВМ пришелся на семидесятые годы прошлого столетия. Они могли по своему уровню производительности вполне сравниться со своими зарубежными аналогами.

В 1970 году появился указ от отечественного руководства о том, что были разработаны стандарты совместимости программ и аппаратуры ЭВМ. В это время образовалась новая концепция вычислительной техники. В ее основу легли разработки IBM. Отечественные специалисты использовали технологию IBM 360.

Отечественные технологии, которые были разработаны в советские времена, потеряли свою актуальность. Вместо них стали использовать технологии импортного происхождения. Постепенно отечественная электронная отрасль стала значительно отставать от той, которая существовала на Западе. Все компьютерные устройства, которые были разработаны после восьмидесятых годов прошлого столетия осуществляли свою деятельность при помощи процессоров Zilog или Intel. Россия стала отставать по своим технологиям от Америки почти на десятилетний период.

Эволюция процессоров

В середине семидесятых годов прошлого столетия компания Motorola представила суд пользователе свой первый процессор, который получил название MC6800. Он обладал высоким уровнем производительности. У него была возможность работать с шестнадцати битными числами. Его стоимость составляла столько же, что у процессора Intel 8080. Его потребители не очень то стремились покупать. Именно по этой причине он так и не стал использоваться для персональных компьютеров. Компании пришлось расстаться с четырьмя тысячами сотрудников из-за финансовых трудностей.

В 1975 году бывшими сотрудниками Motorola была создана новая компания под названием MOS Technology. Они разработали процессор MOS Technology 6501. Он по своим характеристикам напоминал разработку Motorola, которая обвинила компанию в плагиате. Позже сотрудники MOS постарались кардинально переделать свое детище и выпустили чип 6502. Его стоимость была гораздо приемлемей, и он начал пользоваться огромным спросом. Его даже использовали для компьютерной техники Apple. Он имел принципиальное отличие от своего предшественника. У него уровень частоты работы был гораздо выше.

По пути уволенных сотрудников Motorola пошли и те, которые потеряли свое место в компании Intel. Они тоже создали компанию и запустили в производство свой процессор Zilog Z80. Он обладал не сильными отличиями от продукта Intel 8080. Он обладал единственной линией питания, и у него была приемлемая стоимость. Он мог функционировать с такими же программами. К тому же производительность данного устройства можно было сделать выше, и при этом не нужно было влияние оперативной памяти. Таким образом, Zilog начал пользоваться огромным спросом среди потребителей.

В России данная модель процессора применялась преимущественно в военной технике, в различных контроллерах и на многих других устройствах. Его даже использовали на разнообразных игровых приставках. В девяностых и восьмидесятых годах он пользовался огромной популярностью среди потребителей российского рынка.

Процессоры в фильме «Терминатор»

Фильм «Терминатор» полон моментов, когда робот сканирует все происходящее перед ним. Перед его глазами образуются странные для зрителей коды. Через несколько лет становится очевидным тот факт, что появлению таких кодов создатели фильма обязаны компании MOS с ее процессором версии 6502. Это заставляет повеселиться разработчиков, которым кажется забавным ситуация, при которой в фильме про далекое будущее используется процессор семидесятых годов.

Эволюция процессоров Intel, Zilog, Motorola

В конце семидесятых годов компания Intel представила свою очередную новинку. Она получила название Intel 8086. Благодаря этому чипу все ближайшие преследователи компании на рынке остались далеко позади. Он обладал высоким уровнем мощности, но это дало ему возможности стать популярным. В нем использовалась 16 разрядная шина, которая обладал высоким уровнем стоимости. Для этого процессора необходимо было использовать специальные микросхемы и переделывать материнскую плату.

Затем компания выпустила свой более успешный продукт Intel 8088. В нем имелось более тридцати тысяч транзисторов.

Компания Motorola в то же время выпустила свой продукт MC68000. Он был одним из самых мощных на то время. Для его использования необходимо было иметь специальные микросхемы. Однако он все равно пользовался большим спросом среди потребителей. Он предлагал пользователям огромные возможности для его использования.

В это же время компания Zilog тоже представила пользователям свою новую разработку. Она создала процессор Z8000. Данная новинка до сих пор вызывает большое количество споров. По своим техническим параметрам она была приемлемой и ее стоимость была низкой. Однако не многие пользователи хотели использовать ее на своих компьютерных устройствах.

Процессоры нового поколения от компании Intel

В начале 1993 года компания Intel представила свой процессор P5. Сегодня он известен под названием Pentium. Компании удалось усовершенствовать технологии, которые она раньше использовала для создания своих продуктов. Теперь их новинка обладала способностью справляться сразу с двумя задачами одновременно. Пропускная разрядность шины стала больше практически в два раза. Однако пользоваться данным процессором пользователи в полной мере не имели возможности, потому что для него необходимо было иметь специальную материнскую плату. Однако после выхода следующей модели процессора Pentium, ситуация стала совершенно другой.

Именно благодаря высоким технологиям чипы от производителя Intel стали пользоваться огромной популярностью у потребителей. Они занимали длительное время первые места в мире.

Недорогие разработки Intel

Для того чтобы в полной мере соперничать с компанией AMD в области доступных по цене процессоров разработчики Intel приняли решение не уменьшать стоимость своих товаров, а стали создавать не очень мощные процессоры, которые в скором времени стали называться Celeron. В 1998 году появилась первая такая маломощная модель процессора Celeron, работающая на ядре процессора Pentium второго поколения. Она не отличалась высоки уровнем производительности. Однако она вполне могла работать с технологическими новинками.

В данном обзоре будут рассмотрены процессоры Intel, выпускавшиеся на протяжении последних лет. За этот период индустрия игровых развлечений шагнула далеко вперед, в том числе и в технологическом плане. Помимо внедрения множества новых графических технологий, произошел качественный скачок в оптимизации игр под многоядерные ЦП. Если несколько лет назад они эффективно использовали в лучшем случае два процессорных ядра, то современные проекты по полной нагружают четырех-, шести- и даже восьмиядерные ЦП.

В ходе исследования будет изучен прирост производительности при переходе от двухъядерных к многоядерным CPU, а также насколько эффективно развивались разные поколения процессоров.

Для реализации поставленных задач были отобраны игры, хорошо оптимизированные под многоядерные ЦП. Вдобавок, чтобы уменьшить влияние графической подсистемы на результаты испытуемых, они будут протестированы в разрешении 1280х1024.

В число подопытных вошли следующие процессоры:

Core i7-4770K;
Core i5-4670K;
Core i5-4430;
Core i3-4340;
Pentium G3430;
Pentium G3220;

Core i7-3770К;
Core i5-3570К;
Core i5-3450;
Core i3-3250;
Pentium G2140;
Pentium G2010;

Core i7-2600К;
Core i5-2500К;
Core i5-2320;
Core i3-2130;
Pentium G860;
Pentium G620;

Core i7-960;
Core i7-930;
Core i7-880;
Core i5-760;
Core i5-670;
Core i3-560;
Pentium G6960;

Core 2 Quad Q9550;
Core 2 Quad Q9400;
Core 2 Quad Q8400;
Core 2 Duo E8600;
Core 2 Duo E8400;
Core 2 Duo E7600;
Pentium E6800;
Pentium E5800.

Данный обзор носит справочный характер. Комментариев в нем нет – каждый читатель может самостоятельно изучить нужную ему информацию.

Тестовая конфигурация

Тесты проводились на следующем стенде:

Материнская плата №1: GigaByte GA-Z87X-UD5H, LGA 1150, BIOS F7;
Материнская плата №2: GigaByte GA-Z77X-UD5H, LGA 1155, BIOS F14;
Материнская плата №3: GigaByte GA-EX58-UD5, LGA 1366, BIOS F12
Материнская плата №4: ASRock P55 Extreme, LGA 1156, BIOS v2.70
Материнская плата №5: GigaByte GA-EX38-DS4, LGA 775, BIOS F6с
Видеокарта: GeForce GTX 780 3072 Мбайт - 863/6008 МГц (Palit);
Система охлаждения CPU: Corsair Hydro Series H100 (~1300 об/мин);
Оперативная память №1: 2 x 4096 Мбайт DDR3 Geil BLACK DRAGON GB38GB2133C10ADC (Spec: 2133 МГц / 10-11-11-30-1t / 1.5 В) , X.M.P. - off;
Оперативная память №2: 4 x 2048 Мбайт DDR2 Hynix (Spec: 800 МГц / 5-5-5-15-2t / 1.9 В)
Дисковая подсистема: 64 Гбайта, SSD ADATA SX900;
Блок питания: Corsair HX850 850 Ватт (штатный вентилятор: 140 мм на вдув);
Корпус: открытый тестовый стенд;
Монитор: 27" ASUS PB278Q BK (Wide LCD, 2560x1440 / 60 Гц).

Процессоры

Core i7-4770K - 3500 @ 4500 МГц;
Core i5-4670K - 3400 @ 4500 МГц;
Core i5-4430 - 3000 МГц;
Core i3-4340 - 3600 МГц;
Pentium G3430 - 3300 МГц;
Pentium G3220 - 3000 МГц;

Core i7-3770К - 3500 @ 4600 МГц;
Core i5-3570К - 3400 @ 4600 МГц;
Core i5-3450 - 3100 @ 3900 МГц;
Core i3-3250 - 3500 МГц;
Pentium G2140 - 3300 МГц;
Pentium G2010 - 2800 МГц;

Core i7-2600К - 3400 @ 5000 МГц;
Core i5-2500К - 3300 @ 5000 МГц;
Core i5-2320 - 3000 @ 3600 МГц;
Core i3-2130 - 3400 МГц;
Pentium G860 - 3000 МГц;
Pentium G620 - 2600 МГц;

Core i7-960 - 3200 @ 4300 МГц;
Core i7-930 - 2800 @ 4200 МГц;
Core i7-880 - 3066 @ 4200 МГц;
Core i5-760 - 2800 @ 4200 МГц;
Core i5-670 - 3466 @ 4400 МГц;
Core i3-560 - 3330 @ 4300 МГц;
Pentium G6960 - 2930 @ 4200 МГц;

Core 2 Quad Q9550 - 2830 @ 4000 МГц;
Core 2 Quad Q9400 - 2660 @ 3700 МГц;
Core 2 Quad Q8400 - 2660 @ 3500 МГц;
Core 2 Duo E8600 - 3330 @ 4300 МГц;
Core 2 Duo E8400 - 3000 @ 4200 МГц;
Core 2 Duo E7600 - 3060 @ 4000 МГц;
Pentium E6800 - 3330 @ 4200 МГц;
Pentium E5800 - 3200 @ 4100 МГц.

Программное обеспечение

Операционная система: Windows 7 x64 SP1;
Драйверы видеокарты: NVIDIA GeForce 334.67 Beta.
Утилиты: FRAPS 3.5.9 Build 15586, AutoHotkey v1.0.48.05, MSI Afterburner 3.0.0 Beta 18.

Инструментарий и методика тестирования

Для более наглядного сравнения процессоров все игры, используемые в качестве тестовых приложений, запускались в разрешении 1280х1024.

В качестве средств измерения быстродействия применялись встроенные бенчмарки, утилиты FRAPS 3.5.9 Build 15586 и AutoHotkey v1.0.48.05. Список игровых приложений:

Assassin"s Creed 3 (Бостонский порт).
Batman Arkham City (Бенчмарк).
Call of Duty: Black Ops 2 (Ангола).
Crysis 3 (Добро пожаловать в джунгли).
Far Cry 3 (Глава 2. Охотники).
Formula 1 2012 (Бенчмарк).
Hard Reset (Бенчмарк).
Hitman: Absolution (Бенчмарк).
Medal of Honor: Warfighter (Сомали).
Saints Row IV (Начало игры).
Sleeping Dogs (Бенчмарк).
The Elder Scrolls V: Skyrim (Солитьюд).

Во всех играх замерялись минимальные и средние значения FPS. В тестах, в которых отсутствовала возможность замера минимального FPS , это значение измерялось утилитой FRAPS. VSync при проведении тестов был отключен.

Разгон процессоров

Испытуемые ЦП тестировались следующим образом. Стабильность разгона проверялась утилитой ОССТ 3.1.0 «Perestroika» путем получасового прогона процессора на максимальной матрице с принудительной 100% нагрузкой. Соглашусь с тем, что разгон тестируемых CPU не является абсолютно стабильным, но для любой современной игры он подходит на все сто.

Core i7-4770К

Штатный режим. Тактовая частота 3500 МГц, базовая частота 100 МГц (100х35), частота DDR3 – 1600 МГц (100х16), напряжение питания 1.08 В, напряжение питания DDR3 – 1.5 В, Turbo Boost – включен, Hyper Threading – включен.

Процессор удалось разогнать до частоты 4500 МГц. Для этого множитель был поднят до 45 (100х45), частота DDR3 – 2133 МГц (100х21.33), напряжение питания – до 1.25 В, напряжение питания DDR3 – 1.5 В, Turbo Boost – выключен, Hyper Threading – выключен.

Core i5-4670К

Штатный режим. Тактовая частота 3400 МГц, базовая частота 100 МГц (100х34), частота DDR3 – 1600 МГц (100х16), напряжение питания 1.07 В, напряжение питания DDR3 – 1.5 В, Turbo Boost – включен.

Core i5-4430

Штатный режим. Тактовая частота 3000 МГц, базовая частота 100 МГц (100х30), частота DDR3 – 1600 МГц (100х16), напряжение питания 1.06 В, напряжение питания DDR3 – 1.5 В, Turbo Boost – включен.

Core i3-4340

Штатный режим. Тактовая частота 3600 МГц, базовая частота 100 МГц (100х36), частота DDR3 – 1600 МГц (100х16), напряжение питания 1.05 В, напряжение питания DDR3 – 1.5 В, Hyper Threading – включен.

Pentium G3430

Штатный режим. Тактовая частота 3200 МГц, базовая частота 100 МГц (100х32), частота DDR3 – 1600 МГц (100х16), напряжение питания 1.0 В, напряжение питания DDR3 – 1.5 В.

Pentium G3220

Штатный режим. Тактовая частота 3000 МГц, базовая частота 100 МГц (100х30), частота DDR3 – 1333 МГц (100х13.3), напряжение питания 1.0 В, напряжение питания DDR3 – 1.5 В.

Core i7-3770К

Штатный режим. Тактовая частота 3500 МГц, базовая частота 100 МГц (100х35), частота DDR3 – 1600 МГц (100х16), напряжение питания 1.11 В, напряжение питания DDR3 – 1.5 В, Turbo Boost – включен, Hyper Threading – включен.

Процессор удалось разогнать до частоты 4600 МГц. Для этого множитель был поднят до 46 (100х46), частота DDR3 – 2133 МГц (100х21.33), напряжение питания – до 1.2 В, напряжение питания DDR3 – 1.5 В, Turbo Boost – выключен, Hyper Threading – выключен.

Core i5-3570К

Штатный режим. Тактовая частота 3400 МГц, базовая частота 100 МГц (100х34), частота DDR3 – 1600 МГц (100х16), напряжение питания 1.08 В, напряжение питания DDR3 – 1.5 В, Turbo Boost – включен.

Core i5-3450

Штатный режим. Тактовая частота 3100 МГц, базовая частота 100 МГц (100х31), частота DDR3 – 1600 МГц (100х16), напряжение питания 1.09 В, напряжение питания DDR3 – 1.5 В, Turbo Boost – включен.

Процессор удалось разогнать до частоты 3900 МГц. Для этого множитель был поднят до 37 (105х37), частота DDR3 – 2240 МГц (105х21.33), напряжение питания – до 1.125 В, напряжение питания DDR3 – 1.5 В, Turbo Boost – включен.

Core i3-3250

Штатный режим. Тактовая частота 3500 МГц, базовая частота 100 МГц (100х35), частота DDR3 – 1333 МГц (100х13.3), напряжение питания 1.1 В, напряжение питания DDR3 – 1.5 В, Hyper Threading – включен.

Pentium G2140

Штатный режим. Тактовая частота 3300 МГц, базовая частота 100 МГц (100х33), частота DDR3 – 1600 МГц (100х16), напряжение питания 1.03 В, напряжение питания DDR3 – 1.5 В.

Pentium G2010

Штатный режим. Тактовая частота 2800 МГц, базовая частота 100 МГц (100х28), частота DDR3 – 1333 МГц (100х13.3), напряжение питания 1.0 В, напряжение питания DDR3 – 1.5 В.

Core i7-2600K

Штатный режим. Тактовая частота 3400 МГц, базовая частота 100 МГц (100х34), частота DDR3 – 1333 МГц (100х13.3), напряжение питания 1.18 В, напряжение питания DDR3 – 1.5 В, Turbo Boost – включен, Hyper Threading – включен.

Процессор удалось разогнать до частоты 5000 МГц. Для этого множитель был поднят до 50 (100х50), частота DDR3 – 2133 МГц (100х21.33), напряжение питания – до 1.44 В, напряжение питания DDR3 – 1.5 В, Turbo Boost – выключен, Hyper Threading – выключен.

Core i5-2500K

Штатный режим. Тактовая частота 3300 МГц, базовая частота 100 МГц (100х33), частота DDR3 – 1333 МГц (100х13.3), напряжение питания 1.2 В, напряжение питания DDR3 – 1.5 В, Turbo Boost – включен.

Процессор удалось разогнать до частоты 5000 МГц. Для этого множитель был поднят до 50 (100х50), частота DDR3 – 2133 МГц (100х21.33), напряжение питания – до 1.43 В, напряжение питания DDR3 – 1.5 В, Turbo Boost – выключен.

Core i5-2320

Штатный режим. Тактовая частота 3000 МГц, базовая частота 100 МГц (100х30), частота DDR3 – 1333 МГц (100х13.3), напряжение питания 1.18 В, напряжение питания DDR3 – 1.5 В, Turbo Boost – включен.

Процессор удалось разогнать до частоты 3600 МГц. Для этого множитель был поднят до 34 (105х34), частота DDR3 – 2240 МГц (105х21.33), напряжение питания – до 1.2 В, напряжение питания DDR3 – 1.5 В, Turbo Boost – включен.

Pentium G860

Штатный режим. Тактовая частота 3000 МГц, базовая частота 100 МГц (100х30), частота DDR3 – 1333 МГц (100х13.3), напряжение питания 1.13 В, напряжение питания DDR3 – 1.5 В.

Pentium G620

Штатный режим. Тактовая частота 2600 МГц, базовая частота 100 МГц (100х26), частота DDR3 – 1066 МГц (100х10.66), напряжение питания 1.11 В, напряжение питания DDR3 – 1.5 В.

Core i7-960

Штатный режим. Тактовая частота 3200 МГц, базовая частота 133 МГц (133х24), частота DDR3 – 1600 МГц (133х12), напряжение питания 1.19 В, напряжение питания DDR3 – 1.65 В, Turbo Boost – включен.

Процессор удалось разогнать до частоты 4300 МГц. Для этого базовая частота была поднята до 179 МГц (179х24), частота DDR3 – 1790 МГц (179х10), напряжение питания – до 1.45 В, напряжение питания DDR3 – 1.65 В, Turbo Boost – выключен, Hyper Threading – выключен.

Core i7-930

Штатный режим. Тактовая частота 2800 МГц, базовая частота 133 МГц (133х21), частота DDR3 – 1600 МГц (133х12), напряжение питания 1.18 В, напряжение питания DDR3 – 1.65 В, Turbo Boost – выключен.

Процессор удалось разогнать до частоты 4200 МГц. Для этого базовая частота была поднята до 200 МГц (200х21), частота DDR3 – 1600 МГц (200х8), напряжение питания – до 1.45 В, напряжение питания DDR3 – 1.65 В, Turbo Boost – выключен, Hyper Threading – выключен.

Core i7-880

Штатный режим. Тактовая частота 3060 МГц, базовая частота 133 МГц (133х23), частота DDR3 – 1600 МГц (133х12), напряжение питания 1.11 В, напряжение питания DDR3 – 1.65 В, Turbo Boost – включен.

Процессор удалось разогнать до частоты 4200 МГц. Для этого базовая частота была поднята до 183 МГц (183х23), частота DDR3 – 1830 МГц (183х10), напряжение питания – до 1.45 В, напряжение питания DDR3 – 1.65 В, Turbo Boost – выключен, Hyper Threading – выключен.

Core i5-760

Штатный режим. Тактовая частота 2800 МГц, базовая частота 133 МГц (133х21), частота DDR3 – 1333 МГц (133х10), напряжение питания 1.11 В, напряжение питания DDR3 – 1.65 В, Turbo Boost – включен.

Процессор удалось разогнать до частоты 4200 МГц. Для этого базовая частота была поднята до 200 МГц (200х21), частота DDR3 – 1600 МГц (200х8), напряжение питания – до 1.43 В, напряжение питания DDR3 – 1.65 В, Turbo Boost – выключен.

Core i5-670

Штатный режим. Тактовая частота 3460 МГц, базовая частота 133 МГц (133х26), частота DDR3 – 1333 МГц (133х10), напряжение питания 1.15 В, напряжение питания DDR3 – 1.65 В, Turbo Boost – включен.

Процессор удалось разогнать до частоты 4400 МГц. Для этого базовая частота была поднята до 169 МГц (169х26), частота DDR3 – 1690 МГц (169х10), напряжение питания – до 1.37 В, напряжение питания DDR3 – 1.65 В, Turbo Boost – выключен.

Core i3-560

Штатный режим. Тактовая частота 3330 МГц, базовая частота 133 МГц (133х25), частота DDR3 – 1333 МГц (133х10), напряжение питания 1.15 В, напряжение питания DDR3 – 1.65 В.

Процессор удалось разогнать до частоты 4300 МГц. Для этого базовая частота была поднята до 172 МГц (172х25), частота DDR3 – 1720 МГц (172х10), напряжение питания – до 1.35 В, напряжение питания DDR3 – 1.65 В.

Pentium G6960

Штатный режим. Тактовая частота 2930 МГц, базовая частота 133 МГц (133х22), частота DDR3 – 1066 МГц (133х8), напряжение питания 1.21 В, напряжение питания DDR3 – 1.65 В.

Процессор удалось разогнать до частоты 4200 МГц. Для этого базовая частота была поднята до 191 МГц (191х22), частота DDR3 – 1528 МГц (191х8), напряжение питания – до 1.35 В, напряжение питания DDR3 – 1.65 В.

Core 2 Quad Q9550

Штатный режим. Тактовая частота 2830 МГц, частота системной шины 333 МГц (333х8.5), частота DDR2 – 1066 МГц (333х3.2), напряжение питания ядра 1.29 В, напряжение питания DDR2 – 2.1 В.

Процессор удалось разогнать до частоты 4000 МГц. Для этого частота системной шины была поднята до 471 МГц (471х8.5), частота DDR2 – 942 МГц (471х2), напряжение питания ядра – до 1.45 В, напряжение питания DDR2 – 2.1 В.

Core 2 Quad Q9400

Процессор удалось разогнать до частоты 3700 МГц. Для этого частота системной шины была поднята до 463 МГц (463х8), частота DDR2 – 1111 МГц (463х2.4), напряжение питания ядра – до 1.45 В, напряжение питания DDR2 – 2.1 В.

Core 2 Quad Q8400

Штатный режим. Тактовая частота 2660 МГц, частота системной шины 333 МГц (333х8), частота DDR2 – 1066 МГц (333х3.2), напряжение питания ядра 1.29 В, напряжение питания DDR2 – 2.1 В.

Процессор удалось разогнать до частоты 3500 МГц. Для этого частота системной шины была поднята до 438 МГц (438х8), частота DDR2 – 1051 МГц (438х2.4), напряжение питания ядра – до 1.45 В, напряжение питания DDR2 – 2.1 В.

Core 2 Duo E8600

Штатный режим. Тактовая частота 3330 МГц, частота системной шины 333 МГц (333х10), частота DDR2 – 1066 МГц (333х3.2), напряжение питания ядра 1.28 В, напряжение питания DDR2 – 2.1 В.

Процессор удалось разогнать до частоты 4300 МГц. Для этого частота системной шины была поднята до 433 МГц (433х10), частота DDR2 – 1083 МГц (433х2.5), напряжение питания ядра – до 1.45 В, напряжение питания DDR2 – 2.1 В.

Core 2 Duo E8400

Штатный режим. Тактовая частота 3000 МГц, частота системной шины 333 МГц (333х9), частота DDR2 – 1066 МГц (333х3.2), напряжение питания ядра 1.275 В, напряжение питания DDR2 – 2.1 В.

Процессор удалось разогнать до частоты 4200 МГц. Для этого частота системной шины была поднята до 467 МГц (467х9), частота DDR2 – 1121 МГц (467х2.4), напряжение питания ядра – до 1.45 В, напряжение питания DDR2 – 2.1 В.

Core 2 Duo E7600

Штатный режим. Тактовая частота 3060 МГц, частота системной шины 266 МГц (266х11.5), частота DDR2 – 1066 МГц (266х4), напряжение питания ядра 1.275 В, напряжение питания DDR2 – 2.1 В.

Процессор удалось разогнать до частоты 4000 МГц. Для этого частота системной шины была поднята до 348 МГц (348х11.5), частота DDR2 – 1044 МГц (348х3), напряжение питания ядра – до 1.45 В, напряжение питания DDR2 – 2.1 В.

Pentium E6800

Штатный режим. Тактовая частота 3330 МГц, частота системной шины 266 МГц (266х12.5), частота DDR2 – 1066 МГц (266х4), напряжение питания ядра 1.29 В, напряжение питания DDR2 – 2.1 В.

Процессор удалось разогнать до частоты 4200 МГц. Для этого частота системной шины была поднята до 336 МГц (336х12.5), частота DDR2 – 1008 МГц (336х3), напряжение питания ядра – до 1.45 В, напряжение питания DDR2 – 2.1 В.

Pentium E5800

Штатный режим. Тактовая частота 3200 МГц, частота системной шины 200 МГц (200х16), частота DDR2 – 800 МГц (200х4), напряжение питания 1.26 В.

Процессор удалось разогнать до частоты 4100 МГц. Для этого частота системной шины была поднята до 256 МГц (256х16), частота DDR2 – 1024 МГц (256х4), напряжение питания ядра – до 1.45 В, напряжение питания DDR2 – 2.1 В.

Перейдем непосредственно к тестам.

В наши дни невозможно представить хороший компьютер без мощного многоядерного процессора. Все операции, вычисления проходят через него. Процессор одновременно является мозгом и сердцем ПК. Эволюция процессоров в компьютерных технологиях протекает очень стремительно. Для любителя новых изобретений и заядлого игромана в этом заключается большой минус. Никто не сможет иметь компьютер, оснащенный по последнему слову техники каждые 6 месяцев, если вы, конечно же, не миллионер.

Теперь вернемся к основной теме статьи - процессорам, точнее к их эволюции.
Раньше процессор называли камнем и неспроста, ведь по размерам и по своей форме он действительно напоминал небольшой камень.
Первые процессоры появились в 50-60 годах. Тогда в ходу были ЕВМ , а сам процессор мог иметь размеры комнаты и при этом очень сильно нагревался. Возможности такой машины были минимальные, но во многих сферам техники была необходимость в сложных вычислительных операция и было создано множество таких машин.

Следующим шагом стало создание System/360 . Размеры сильно уменьшились, но эффективность работы практически не выросла. Всё последующее десятилетие ушло на то, чтобы уменьшить размеры компьютеров и создать им более-менее приятный для глаза вид.

Следующим шагом стала 32-х разрядная архитектура и новые мощности в сфере вычислений открыли людям новые горизонты. Intel 386 одна из самых популярных моделей 80-х. Такой процессор содержал около 800 тыс. транзисторов.

Через пару лет Intel выпустила в мир процессоры Р5 и на протяжении последующих 5-ти лет весь мир охватила компьютерная лихорадка. Каждый уважающий себя отец, считал необходимостью купить ребенку комп и не важно, что он большую часть времени использовался не для работы, а для игр.

Следующим звеном стала борьба двух фирм - Intel и AMD, которая длится по сей день. Именно активная конкуренция управляет эволюцией процессоров, микросхем, чипов и других радиоэлектронных элементов, заставляет технику перейти на совершенно новый уровень. Благодаря ей управляющие элементы с метровых размеров перешли на нанометровые.
Наверняка все помнят Pentium , сначала вторые, потом 3-и и 4-е. Одно ядро, работающее на частотах 1-2 Ггц уже много о чем говорило. Но с выходом таких игр как Far Cry этого уже было недостаточно.

В 2006 г. внутри компов появились 2-х ядерные «двигатели», а цены на них снова взлетели до небес. Но так было недолго и вскоре мир увидел множество семейств многоядерных процессоров. Тогда в ходу был 775 сокет .

На данный момент новейшей линейкой процов является Intel Core i7 . Intel Core i7 - это гарантированный запуск игр на максимальных настройках.