Процессоры Intel Core i5 – среднеуровневые ЦП, пользующиеся большой популярностью. Они весьма сбалансированы, предлагают достаточно высокий уровень производительности за умеренные деньги, отличаясь от базовых i7 только отсутствием технологии HyperThreading.

Процессоры серии Core i5 впервые появились в 2009 году, после отказа компании от бренда Core 2 Duo, став наследниками этой линейки. С тех пор производитель регулярно обновлял модельный ряд, примерно раз в год выпуская новое поколение. Сейчас прогресс немного замедлился в связи с усложнением освоения новых техпроцессов, но на подходе уже 9-е поколение Core i5.

Анонс новой линейки чипов намечен, по предварительным данным, на 1 октября. А пока предлагаю ознакомиться с историей Core i5, поколениями чипов, их возможностями и особенностиями.

Первое поколение (2009, архитектура Nehalem)

Процессоры Intel Core i5 первого поколения на архитектуре Nehalem выпущены в конце 2009 года. Фактически они стали переходным звеном от серии Core 2 к чипам нового поколения и производились по старому техпроцессу 45 нм, но уже имели 4 ядра на одном кристалле (у C2Q было 2 кристалла по 2 ядра). В серии впущено три модели под номерами i5-750S (со сниженным потреблением), 750 и 760 .

Чипы первого поколения не имели встроенной графики, устанавливались в платы с сокетом 1156 и работали с памятью DDR3. Важным нововведением стал перенос части чипсета (контроллер памяти, шины PCI-E и т.д) в сам процессор, тогда как у предшественников он находился в северном мосте. Также первые Intel Core i5 впервые получили поддержку автоматического разгона Turbo Boost, позволяющую поднимать частоту при неравномерной нагрузке на ядра.

Первое поколение (2010, Westmere)

Архитектура Nehalem была переходной, но уже в 2010 свет увидели процессоры Core i5 Westmere, созданные по техпроцессу 32 нм. Однако они принадлежали к более низкому сегменту, имели по 2 ядра с поддержкой HT (HyperThreading – технология обработки 2 потоков вычислений на 1 ядре, позволяющая процессору работать в 4 потока) и имели нумерацию вида i5-6xx . В серии вышли чипы с номерами 650, 655K (с поддержкой разгона), 660, 661, 670 и 680 .

Особенностью Intel Core i5 этой серии стало появление встроенного GPU. Он не был частью кристалла ЦП, а исполнялся отдельно, по техпроцессу 45 нм. Это был еще один шаг по переносу функций чипсета материнки в процессор. Как и модели серии 700, чипы имели разъем s1156 и работали с памятью DDR3.

Второе поколение (2011, Sandy Bridge)

Архитектура Sandy Bridge – одна из важнейших страниц в истории Intel. Чипы на ней выпускались на старом техпроцессе 32 нм, но получили большие внутренние оптимизации. Это позволило им существенно превзойти предшественников по части удельной производительности: при равной частоте новый чип был намного быстрее старых.

Процессоры этой серии носят название вида Intel Core i5-2ххх . Одна модель под номером 2390T имела два ядра с поддержкой HT, остальные (от 2300 до 2550K) – 4 ядра без HT. Старшие чипы i5-2500K и 2550K имели разблокированный множитель и поддерживали разгон. Они и по сей день трудятся у многих людей, разогнанные до 4,5-5 ГГц, и не спешат уходить на пенсию.

Для процессоров Intel Core i5 второго поколения был создан новый сокет 1155, несовместимый со старым. Также новшеством стал перенос GPU на один кристалл с CPU. Контроллер памяти по-прежнему работал с планками DDR3.

Третье поколение (2012, Ivy Bridge)

Ivy Bridge – это вторая версия предыдущей архитектуры. Процессоры этой серии отличались от предшественников новым техпроцессом 22 нм. Однако их внутреннее устройство осталось прежним, поэтому небольшой прирост производительности (пресловутые «+5%») достигался только за счет поднятия частот. Номера моделей – от 3330 до 3570K .

Процессоры третьего поколения ставились во все те же платы с разъемом 1155, работали с памятью DDR3 и принципиально не отличались от предшественников. Зато для оверклокеров изменения стали существенными. Термоинтерфейс между кристаллом и крышкой ЦП заменили с «жидкого металла» (эвтектический сплав легкоплавких металлов) на термопасту, что снизило разгонный потенциал моделей с разблокированным множителем. I5-3470T имел 2 ядра с поддержкой HT, остальные – 4 ядра без HT.

Четвертое поколение (2013, Haswell)

Придерживаясь принципа «тик-так», процессоры Intel Core i5 четвертого поколения были выпущены на том же техпроцессе 22 нм, но получили архитектурные улучшения. Большого прироста производительности добиться не удалось (опять те же 5%), но ЦП стали немного энергоэффективнее. Процессоры Intel Core i5 4 поколения именовались в формате i5-4xxx, с номерами от 4430 до 4690 . Модели i5-4570T и TE были двухъядерными, остальные – четырехъядерные.

Несмотря на минимум изменений, чипы перевели на новый сокет 1150, несовместимый со старым. Работали они с памятью стандарта DDR3. Как и раньше, в серии выходили модели с разблокированным множителем (индекс К), но, из-за термопасты под крышкой, для максимального разгона их нужно было «скальпировать».

Две модели с индексом R (4570R и 4670R) имели улучшенную графику Iris Pro, пригодную для игр, и оснащались 128 МБ памяти eDRAM. Однако они не поставлялись в розницу, так как имели неразъемный сокет BGA (пайка шариками припоя) 1364, и продавались только в составе компактных ПК.

Пятое поколение (2015, Broadwell)

В рамках пятого поколения Intel Core i5 массовые настольные процессоры Intel не выходили. Линейка фактически была переходным этапом, а чипы представляли собой тот же Haswell, но переведенный на новый техпроцесс 14 нм. В серии вышло всего 3 четырехъядерных модели: i5-5575R, 5675C и 5675R .

Все десктопные i5-5xxx имели улучшенный графический процессор Iris Pro, 128 Мб eDRAM памяти. Модели с индексом R тоже распаивались на плате и продавались только в составе готовых компьютеров. i5-5675C, в отличие от них, устанавливался в обычный сокет 1150 и был совместим со старыми платами.

Шестое поколение (2015, Skylake)

Полноценным обновлением линейки процессоров Intel Core i5 стало шестое поколение. Чипы с архитектурой Skylake выпускались по техпроцессу 14 нм, имели 4 ядра. Модельные номера процессоров – от i5-6400 до 6600K , все ЦП четырехъядерные.

Большого прироста производительности новая архитектура не дала, но чипы имели ряд изменений. Во-первых, они устанавливались в новый сокет 1151, во-вторых – получили комбинированный контроллер памяти DDR3/DDR4.

В шестом поколении тоже выходили чипы с графикой Iris Pro – i5-6585R и 6685R . Они и сейчас позволяют запускать современные игры (пусть и на низких настройках графики) и сохраняют актуальность. Из-за BGA разъема ЦП с индексом R не продавались отдельно, только в составе готовых ПК.

Седьмое поколение (2017, Kaby Lake)

Седьмое поколение Intel Core i5 почти ничем не отличается от шестого. Техпроцесс остался тот же, 14 нм, архитектура получила лишь косметические улучшения, а небольшой прирост производительности достигнут только за счет повышения частот. Чипы этой серии носят индексы i5-7xxx, номера моделей – от 7400 до 7600K .

Разъем процессоров остался прежним (1151), контроллер памяти тоже не изменился, поэтому чипы сохранили совместимость с платами под шестое поколение. Исключение – модель i5-7640K, рассчитанная на сокет 2066 (платы Hi-End сегмента).

Восьмое поколение (2017, Coffee Lake)

После многочисленных «опять +5%» (о величине прироста красноречиво говорит тот факт, что разогнанный Core i5-2500K 2011 года почти не уступает какому-нибудь i5-7500 2011 года) в восьмом поколении Intel прогресс сдвинулся с места. Этому поспособствовала конкуренция со стороны AMD.

Процессоры Intel Core i5 на архитектуре Coffee Lake произведены по уже знакомому техпроцессу 14 нм, архитектурно минимально отличаются от Skylake и Kaby Lake, имеют примерно такую же производительность в расчете на ядро. Однако увеличение числа ядер с 4 до 6 подняло их быстродействие до 1,5 раз на фоне предшественников. В серии выпущены чипы с именами формата i5-8xxx, и номерами от 8400 до 8600K .

Несмотря на то, что сокет чипов остался прежним (1151), это новая версия разъема, и с платами прошлых поколений Intel Core i5 серии 8xxx не совместимы. Этот факт не позволяет проапгрейдить компьютер на условном i3-6100 или i5-6400, заменив ЦП на новый шестиядерник.

На момент написания статьи самыми современными являются Intel Core i5 восьмого поколения, хотя шестое и седьмое тоже сохраняют актуальность. Однако на подходе – девятое поколение с кодовым названием архитектуры Cannon Lake. К началу 2019 года в продажу поступят минимум 3 модели: i5-9400 , 9500 и 9600K .

Ждать от них чего-то революционного не стоит. Как и в случае со Skylake и Kaby Lake, новое поколение является всего лишь косметически улучшенным предыдущим (Coffee Lake), которое, в свою очередь, тоже не было новинкой. Таким образом, все Intel Core i5 с 6 по 9 поколение отличаются между собой только числом ядер, частотами и сокетом.

В таблице кратко охарактеризованы основные ранние этапы развития процессоров Intel и их аналогов. Здесь же мы далее перейдем к рассмотрению процессоров Pentium.

Pentium - пятое поколение МП 22 марта 1993 года

Pentium представляет собой суперскалярный процессор с 32-битовой адресной шиной и 64-битовой шиной данных, изготовленный по субмикронной технологии с комплиментарной МОП структурой и состоящий из 3.1 миллионов транзисторов (на площади в 16.25 квадратных сантиметров). Процессор включает следующие блоки.

Таблица с характеристиками процессоров Intel, Cyrix, AMD

Тип процессора	Поколение	Год выпуска	Разрядность шины данных	Разрядность	Первичная кэш память, Кбайт
					Команды	Данные
8088	1	1979	8	20	Нет
8086	1	1978	16	20	Нет
80286	2	1982	16	24	Нет
80386DX	3	1985	32	32	Нет
80386SX	3	1988	16	32	8
80486DX	4	1989	32	32	8
80486SX	4	1989	32	32	8
80486DX2	4	1992	32	32	8
80486DX4	5	1994	32	32	8	8
Pentium	5	1993	64	32	8	8
Р-ММХ	5	1997	64	32	16	16
Pentium Pro	6	1995	64	32	8	8
Pentium ll	6	1997	64	32	16	16
Pentium ll Celeron	6	1998	64	32	16	16
Pentium Xeon	6-7	1998
Pentium lll	6	1999	64	32	16	16
Pentium lV	7	2000	64	32	12	8
	6	1997-1998	16-32-64	16-32-64	16-64
AMD K6, K6-2	6	1997-1999	16-64	16-64	32	32
AMD K6-3
AMD Athlon	7	1999	64	32	64	64
AMD Athlon 64	8	2003	64	64	64	64

Тип процессора	Тактовая частота шины, МГц
8088	4.77-8	4.77-8
8086	4.77-8	4.77-8	0.029	3.0
80286	6-20	6-20	0.130	1.5
80386DX	16-33	16-33	0.27	1.0
80386SX	16-33	16-33	0.27	1.0
80486DX	25-50	25-50	1.2	1.0-0.8
80486SX	25-50	25-50	1.1	0.8
80486DX2	25-40	50-80
80486DX4	25-40	75-120
Pentium	60-66	60-200	3.1-3.3	0.8-0.35
Р-ММХ	66	166-233	4.5	0.6-0.35
Pentium Pro	66	150-200	5.5	0.35
Pentium ll	66	233-300	7.5	0.35-0.25
Pentium ll Celeron	66/100	266-533	7.5-19	0.25
Pentium Xeon	100	400-1700		0.18
Pentium lll	106	450-1200	9.5-44	0.25-0.13
Pentium lV	400	1.4-3.4 ГГц	42-125	0.18-0.09
Cyrix 6 x 86, Media GX, MX, Mll	75	187-233-300-333	3.5	0.35-0.25-0.22-0.18
AMD K6, K6-2	100	166-233-	8.8	0.35-0.25
AMD K6 3		450-550
AMD Athlon	266	500-2200	22	0.25
AMD Athlon 64	400	2 ГГц	54-106	0.13-0.09

Таблица с характеристиками процессоров Intel

Тип процессора	Архитектура	Год выпуска	Кодовое наименование	Количество транзисторов, в миллионах	Ядро, мм	L1-кэш, Кбайт	L2-кэш, Кбайт
Pentium	P5	1993	Р5	3.1	294	2 x 8	Внешн.
		1994-1995	Р54	3.3	148	16	Внешн.
		1995-1996	Р54С	3.3	83-91	16	Внешн.
ММХ		1996-1997	Р55С	4.5	140-128	2 x 16	Внешн.
PRO	P6	1995-1997	Р6	5.5	306-195	2 x 8	256-1 Мбайт
Pentium 2		1997	Klamath	7.5	203	2 x 16	512
		1998	Deschutes	7.5	131-118	2 x 16	512
Pentium 2		1999	Katmai	9.5	123	32	512
		1999-2000	Coppermine	28.1	106-90	32	256
		2001-2002	Tualatin	44.0	95-80	32	256
Pentium IV	Netburst (IA-32e)	2000-2001	Willamette	42.0	217	8+12	256
		2002-2004	Northwood	55.0	146-131	8+12	512
		2004-2005	Prescott	125.0	122	16+12	1024
		2005	Prescott 2M	169	135	12+16	2048
		2005-2006	Cedar Mill	188.0	81	12+16	2048
Pentium D	Intel Core	2005	Smithfield (2xPrescott)	230.0	206	12+6 x 2	2 x 1.0 Мбайт
		2006	Presler (2xCedar Mill)	376.0	162	800	2 x 2.0 Мбайт
Core 2 Duo	Intel Core	2006	Alendale	167	111	32 x 2	2-4 Мбайт
Core 2 Extreme		2006	Conroe	291	143	32 x 2	4 Мбайт
Xeon	P5, P6, Netburst	1998	Ядро Pentium 2	Смотрите Pentium 2			512-1.0 Мбайт
		1999-2000	Tanner	Смотрите Pentium 3			512-2.0 Мбайт
		2001	Foster	Смотрите Pentium 4			512-1.0 Мбайт
Celeron	P5, P6, Netburst	1998	Covington	7.5	131	32	Нет
		1998-2000	Mendocino	19.0	154	32	128
		2000	Coppermine	28.1	105/90	32	128
		2002	Tualatin	44.0	80	32	256
		2002	Willamette	42.0	217	8	128
		2002-2004	Nordwood	55.0	131	8	128
Celeron D	Netburst	2004-2006	Prescott	140.0	120	16	256
		2004/2006	Cedar Mill	188.0	81	16	512
Itanium	IA-64	1999	Merced/Itanic	30.0-220		2-4 Мбайт L3
Itanium 2		2003	Madison	410.0		6.0 Мбайт L3
Itanium (двухъядерный)		2006	Montecito	1720.0	596	16+16 Кбайт L1 1 Мбайт+256 Кбайт L2 24 Мбайт L3

Тип процессора	Размер минимальной структуры, мкм	Тактовая частота шины, МГц	Тактовая частота процессора, МГц	Потребляемая мощность, Вт	Интерфейс
Pentium	0.8	60-66	60-66	14-16	Socket 4
	0.6	50-66	75-120	8-12	Socket 5.7
	0.35	66	133-200	11-15	Socket 7
ММХ	0.28	66	166-233	13-17	Socket 7
PRO	0.60-0.35	60-66	150-200	37.9	Socket 8
Pentium 2	0.35	66	233-300	34-43	Slot1
	0.25	66-100	266-450	18-27	Slot 1
Pentium 3	0.25	100-133	450-600	28-34	Slot 1
	0.18	100	650-1.33 ГГц	14-37	Slot 1/Socket 370
	0.13	133	1.0-1.4 ГГц	27-32	S 370
Pentium IV	0.18	400	1.3-2.0 ГГц	48-66	Socket 423/478
	0.13 Си	400-800	1.6-3.4 ГГц	38-109	Socket 478
	0.09	533-800	2.66-3.8 ГГц	89-115	Socket 478/LGA775
	0.09	800-1066	2.8-3.73	84-118	LGA775
	0.065	800	3.0-3.8	80-86	LGA775
Pentium D	0.09	533-800	2.8-3.2 ГГц	115-130	LGA775
	0.065	80-1066	3.4 ГГц	95-130	LGA775
Core 2 Duo	0.065	80-1066	1.8-2.66 ГГц	45-65	LGA775
Core 2 Extreme	0.065	1066	2.9-3.2 ГГц	75	LGA775
Xeon	0.18	100	400		Slot2
	0.13	100-133	500-733
	0.09-0.65		1.4-1.7 ГГц
Celeron	0.25	66	266-300	16-18	Slot 1
	0.25	66	300-533	19-26	Socket 370/Slot 1
	0.18	100	533-1.1 ГГц	11-33	Socket-370
	0.13	100	1.0-1.4	27-35	S 370
	0.18	400	1.7-1.8 ГГц	63-66	S478
	0.13	400	2.0-2.8 ГГц	59-68	S 478
Celeron D	0.09	533	2.133-3.33 ГГц	73-84	S478/LGA775
	0.065	533	3.33 ГГц	86	LGA775
Itanium	0.18	733-800	800-1.0 ГГц
Itanium 2	0.13		1.5 ГГц
Itanium (двухъядерный)	0.09	2 x 667	1.4-1.6 ГГц	75-104

Ядро Core

Основное исполнительное устройство. Производительность МП при тактовой частоте 66 МГц составляет около 112 миллионов команд в секунду (MIPS). Пятикратное повышение (по сравнению с 80486 DX) достигалось благодаря двум конвейерам, позволяющим выполнить одновременно несколько команд. Это два параллельных 5-ступенчатых конвейера обработки целых чисел, которые позволяют читать, интерпретировать, исполнять две команды одновременно.

• а - Pentium ММХ, интерфейс Socket 7;
• б - Celeron, упаковка Single Edge Processor Package (SEPP)/Slot 1;
• в - AMD Athlon (формат Slot А);
• г - основные компоненты процессора Pentium.

Команды над целыми числами могут выполняться за один такт синхронизации. Эти конвейеры неодинаковы: U-конвейер выполняет любую команду системы команд семейства 86; V-конвейер выполняет только «простые» команды, то есть команды, которые полностью встроены в схемы МП и не требуют микропрограммного управления (microcode) при выполнении.

Для постоянной загрузки этих конвейеров из кэш памяти требуется широкая полоса пропускания. Естественно, для отмеченного случая совмещенный буфер команд и данных не подходит. Pentium имеет разделенный буфер команд и данных - двухвходовые (атрибут RISC-процессоров). Обмен данными через кэш данных выполняется совершенно независимо от процессорного ядра, а буфер команд связан с ним через высокоскоростную 256-разрядную внутреннюю шину. Каждая кэш память имеет емкость 8 Кбайт, и они допускают одновременную адресацию. Поэтому программа в одном такте синхронизации может извлечь 32 байта (256: 8=32) команд и произвести два обращения к данным (32 х 2=64).

Предсказатель переходов (Branch Predictor)

Пытается угадать направление ветвления программы и заранее загрузить информацию в блоки предвыборки и декодирования команд.

Буфер адреса переходов (Branch Target Buffer ВТВ)

Буфер адреса переходов обеспечивает динамическое предсказание переходов. Он улучшает выполнение команд путем запоминания состоявшихся переходов (256 последних переходов) и с опережением выполняет наиболее вероятный переход при выборке команды ветвления. Если предсказание верно, то эффективность увеличивается, а если нет, то конвейер приходится сбрасывать полностью. Согласно данным Intel, вероятность правильного предсказания переходов в процессорах Pentium составляет 75-90 %.

Блок плавающей точки (Floating Point Unit)

Выполняет обработку чисел с плавающей точкой. Обработка графической информации, мультимедиа-приложений и интенсивное использование персонального компьютера для решения вычислительных задач требуют высокой производительности при выполнении операций с плавающей точкой. Аппаратная реализация (вместо микропрограммной) основных арифметических операций (+, х и /) выполняется автономными высокопроизводительными блоками, и 8-ступенчатый конвейер позволяет выдавать результаты через каждый такт.

Кэш память 1-го уровня (Level 1 cache)

Процессор имеет два банка памяти по 8 Кбайт, 1-й - для команд, 2-й - для Данных, которые обладают большим быстродействием, чем более емкая внешняя кэш память (L2 cache).

Интерфейс шины (Bus Interface

Передает в центральный процессор поток команд и данных, а также передает данные из центрального процессора.

В процессоре Pentium введен режим управления системой SMM (System Management Mode). Этот режим дает возможность реализовывать системные функции очень высокого уровня, включая управление питанием или защиту, прозрачные для операционной системы и выполняющихся приложений.

Pentium Pro (1 ноября 1995 года)

Pentium Pro (шестое поколение МП) имеет три конвейера, каждый из которых включает 14 ступеней. Для постоянной загрузки имеется высокоэффективный четырехвходовый кэш команд и высококачественная система предсказания ветвлений на 512 входов. Дополнительно для повышения производительности была применена буферная память (кэш) второго уровня емкостью 256 Кбайт, расположенная в отдельном чипе и смонтированная в корпусе центрального процессора. В результате стала возможной эффективная разгрузка пяти исполнительных устройств: два блока целочисленной арифметики; блок чтения (load); блок записи (store); FPU (Floating-Point Unit - устройство арифметических операций с плавающей точкой).

Pentium Р55 (Pentium ММХ)

8 января 1997 года Pentium ММХ -версия Pentium с дополнительными возможностями. Технология ММХ должна была добавить/расширить мультимедийные возможности компьютеров. ММХ объявлен в январе 1997 года, тактовая частота 166 и 200 МГц, в июне того же года появилась версия 233 МГц. Технологический 0.35-мкм процесс, 4.5 миллионов транзисторов.

Pentium 2 (7 мая 1997 года)

Процессор представляет собой модификацию Pentium Pro с поддержкой возможностей ММХ. Была изменена конструкция корпуса - кремниевую пластину с контактами заменили на картридж, увеличена частота шины и тактовая частота, расширены ММХ-команды. Первые модели (233-300 МГц) производились по 0.35-мкм технологии, следующие - по 0.25-мкм. Модели с частотой 333 МГц выпущены в январе 1998 года и содержали 7.5 миллионов транзисторов. В апреле того же года появились версии 350 и 400 МГц, а в августе - 450 МГц. Все Р2 имеют кэш второго уровня объемом 512 Кбайт. Есть также модель для ноутбуков - Pentium 2 РЕ, а для рабочих станций - Pentium 2 Хеоn 450 МГц.

Pentium 3 (26 февраля 1999 года)

РЗ - один из самых мощных и производительных процессоров Intel, но в своей конструкции он мало чем отличается от Р2, увеличена частота и добавлено около 70 новых команд (SSE). Первые модели объявлены в феврале 1999 года, тактовые частоты - 450.500, 550 и 600 МГц. Частота системной шины 100 МГц, 512 Кбайт кэша второго уровня, технологический 0.25-мкм процесс, 9.5 миллионов транзисторов. В октябре 1999 года также выпущена версия для мобильных компьютеров, выполненная по 0.18-мкм технологии с частотами 400.450, 500.550, 600.650, 700 и 733 МГц. Для рабочих станций и серверов существует РЗ Хеоn, ориентированный на системную логику GX с объемом кэша второго уровня 512 Кбайт, 1 Мбайт или 2 Мбайт.

Pentium 4 (Willamette, 2000 года; Northwood, 2002 года)

Семейства Pentium 2, Pentium 3 и Celeron имеют одинаковое строение ядра, отличаясь в основном размером и организацией кэша второго уровня и наличием набора команд SSE, появившегося в Pentium 3.

Достигнув частоты в 1 ГГц, Intel столкнулась с проблемами в дальнейшем наращивании частоты своих процессоров - Pentium 3 на 1.13 ГГц даже пришлось отзывать в связи с его нестабильностью.

• a - Willamette, 0.18 мкм;
• б - Northwood, 0.13 мкм;
• в - Prescott, 0.09 мкм;
• г - Smithfield (2 х Prescott 1М)

Проблема в том, что латентности (задержки), возникающие при обращении к тем или иным узлам процессора, в Р6 уже слишком велики. Таким образом появился Pentium IV - в его основе лежит архитектура, названная Intel NetBurst architecture.

Архитектура NetBurst имеет в своей основе несколько инноваций, в комплексе позволяющих добиться конечной цели - обеспечить запас быстродействия и будущую наращиваемость для процессоров семейства Pentium IV. В число основных технологий входят:

• Hyper Pipelined Technology - конвейер Pentium IV включает 20 стадий;
• Advanced Dynamic Execution - улучшенное предсказание переходов и исполнение команд с изменением порядка их следования (out of order execution);
• Trace Cache - для кэширования декодированных команд в Pentium IV используется специальный кэш;
• Rapid Execute Engine - ALU процессора Pentium IV работает на частоте, вдвое большей, чем сам процессор;
• SSE2 - расширенный набор команд для обработки потоковых данных;
• 400 МГц System Bus - новая системная шина.

Pentium IV Prescott (февраль 2004 года)

В начале февраля 2004 года Intel анонсировала четыре новых процессора Pentium IV (2.8; 3.0; 3.2 и 3.4 ГГц), основанных на ядре Prescott, которое включает ряд нововведений. Вместе с выпуском четырех новых процессоров Intel представила процессор Pentium IV 3.4 ЕЕ (Extreme Edition), основанный на ядре Northwood и имеющий 2 Мбайт кэш памяти третьего уровня, а также упрощенную версию Pentium IV 2.8 А, основанную на ядре Prescott с ограниченной частотой шины (533 МГц).

Prescott выполнен по технологии 90 нм, что позволило уменьшить площадь кристалла, причем число транзисторов было увеличено более чем в 2 раза. В то время как ядро Northwood имеет площадь 145 квадратных миллиметров и на нем размещено 55 миллионов транзисторов, ядро Prescott имеет площадь 122 квадратных миллиметров и содержит 125 миллионов транзисторов.

Перечислим некоторые отличительные особенности процессора.

Новые SSE-команд

Intel представила в Prescott новую технологию SSE3, которая включает 13 новых потоковых команд, которые увеличат производительность некоторых операций как только программы начнут их использовать. SSE3 является не просто расширением SSE2, так как добавляет новые команды, но и позволяет облегчить и автоматизировать процесс оптимизации готовых приложений средствами компилятора. Другими словами, разработчику программного обеспечения не надо будет переписывать код программы, необходимо будет только перекомпилировать ее.

Увеличенный объем кэш памят

Одним из важнейших (с точки зрения производительности) дополнений можно считать увеличенный до 1 Мбайт кэш второго уровня. Объем кэш памяти первого уровня также был увеличен до 16 Кбайт.

Улучшенная предвыборка данны

Ядро Prescott имеет улучшенный механизм предвыборки данных.

Улучшенный Hyperthreadin

В новую версию включено множество новых особенностей, способных оптимизировать многопоточное выполнение различных операций. Единственный недостаток новой версии заключается в необходимости перекомпиляции программного обеспечения и обновления операционной системы.

Увеличенная длина конвейер

Для увеличения рабочей частоты будущих процессоров ядро Prescott имеет увеличенную с 20 до 31 ступени длину конвейера. Увеличение длины конвейера негативно сказывается на производительности в случае неправильного предсказания ветвлений. Для компенсации увеличения длины конвейера была улучшена технология предсказания ветвлений.

Проблемы архитектуры NetBurst

Выпуск ядра Prescott, для которого Intel использовала технологический 90 нанометровый процесс, вскрыл ряд труднопреодолимых проблем. Первоначально NetBurst была объявлена специалистами Intel как архитектура с существенным запасом производительности, который со временем можно будет реализовать посредством постепенного наращивания тактовой частоты. Однако на практике оказалось, что увеличение тактовой частоты процессора влечет за собой неприемлемое возрастание тепловыделения и энергопотребления. Причем происходящее параллельно развитие технологии производства полупроводниковых транзисторов не позволяло эффективно бороться с ростом электрических и тепловых характеристик. В результате третье поколение процессоров с архитектурой NetBurst (Prescott) осталось в истории процессоров как одно из самых «горячих» (процессоры, построенные на этом ядре, могли потреблять и соответственно выделять до 160 Вт, получив кличку «кофеварки»), при том, что их тактовая частота не поднялась выше 3.8 ГГц. Высокое тепловыделение и энергопотребление вызвали множество смежных проблем. Процессоры Prescott требовали использования специальных материнских плат с усиленным стабилизатором напряжения и особых систем охлаждения с повышенной эффективностью.

Проблемы с высоким тепловыделением и энергопотреблением были бы не столь заметны, если бы не то обстоятельство, что при всем при этом процессоры Prescott не смогли продемонстрировать высокой производительности, благодаря которой можно было бы закрыть глаза на упомянутые недостатки. Заданный конкурирующими процессорами AMD Athlon 64 уровень быстродействия оказался для Prescott практически недостижимым, в результате этого данные центрального процессора стали восприниматься как провал Intel.

Поэтому не вызвало особого удивления, когда оказалось, что преемники NetBurst будут основываться на принципе эффективного энергопотребления, принятом в мобильной микроархитектуре Intel и воплощенном в семействе процессоров Pentium М.

Smithfield

По существу, ядро центрального процессора Smithfield - не более чем пара кристаллов Prescott 1М (90 нм), связанных вместе. Каждое ядро имеет собственную кэш память L2 (1 Мбайт), к которой может обратиться другое ядро через специальную интерфейсную шину. Результат - кристалл 206 квадратных миллиметров, содержащий 230 миллионов транзисторов.

Все двухъядерные чипы настольных персональных компьютеров, как ожидается, будут поддерживать технологии, введенные в последние месяцы 2004 года как инновации Pentium 4 Extreme Edition - ЕМ64Т, E1ST, XD bit и Vandepool:

• технология «Увеличенная Память 64» (Enhanced Memory 64 - EM64T) обеспечивает расширения на 64 бита архитектуры х86; Enhanced Intel SpeedSTep (EIST) идентичен механизму, осуществленному в процессорах Intel мобильных персональных компьютеров, который позволяет процессору уменьшать его тактовую частоту, когда не требуется высокая загрузка, таким образом значительно сокращая нагрев центрального процессора и потребление мощности; XD bit - технология «невыполнимых битов» EXecute Disable Bit - NX-битов;
• Vandepool-технология Intel (также известна как технология виртуализации - VT) позволяет одновременно выполнять несколько операционных систем и приложений в независимых разделах памяти, при этом единственная компьютерная система функционирует как несколько виртуальных машин.

В мае 2005 года вышли три чипа Pentium D Smithfield со скоростями 2.8, 3.0 и 3.2 ГГц и номерами моделей 820.830 и 840 соответственно.

Pentium D. Первые чипы Pentium D, представленные в мае 2005 года были построены на 90 нанометровой технологии Intel и имели номера моделей в ряду 800. Самый быстрый из выпущенных центральных процессоров имел скорость 3.2 ГГц. В начале 2006 года был выпущен образец Pentium D с номерами 900 и кодовым наименованием «Presler», изготовленный на технологическом 65 нанометров процессе Intel.

Чипы Presler включают пару ядер Cedar Mill. Однако, в отличие от предыдущего Pentium D Smithfield, здесь два ядра физически разделены. Включение двух дискретных кристаллов в единый пакет обеспечивает гибкость производства, позволяя использовать тот же самый кристалл как для одноядерного Cedar Mill, так и для двухядерного центрального процессора Presler. Кроме того, производственные расходы улучшаются, поскольку при обнаружении дефекта выбраковывается только один кристалл, а не двухядерный пакет.

• а - Smithfield;
• 6 - Presler.

Новая технология позволила увеличить не только тактовую частоту, но также и число транзисторов на кристалле. Как следствие, Presler имеет 376 миллионов транзисторов сравнительно с 230 миллионов для Smithfield. В то же самое время размер кристалла был уменьшен c 206 до 162 квадратных миллиметров. В результате удалось увеличить кэш память L2 Presler. В то время как его предшественник использовал две кэш памяти L2 по 1 Мбайт, процессоры Presler включают модули кэш памяти L2 по 2 Мбайта. Размещение нескольких ядер центрального процессора на одном кристалле имеет преимущество - кэш память может работать при намного более высокой частоте.

К весне 2006 года самый быстрый объявленный чип основного направления Pentium D был моделью 950 с частотой 3.4 ГГц. Считается, что Pentium D будет последним процессором, несущим фирменный знак Pentium, основного изделия Intel с 1993 года

Процессоры Pentium Хеоn

В июне 1998 года Intel начинает выпускать центральный процессор Pentium 11 Хеоn, работающий на частоте 400 МГц. Технически Хеоn представлял собой комбинацию технологий Pentium Pro и Pentium 2 и был разработан, чтобы предложить повышенную эффективность, требуемую в критических приложениях для рабочих станций и серверов. Используя интерфейс Slot 2, Хеоn имели почти вдвое больший размер, чем Pentium 2, прежде всего из-за увеличенной кэш памяти L2.

В ранних образцах чип снабжался кэш памятью L2 на 512 Кбайт или 1 Мбайт. Первый вариант был предназначен для рынка рабочих станций, второй - для серверов. Версия на 2 Мбайт вышла позже, в 1999 году Подобно центральному процессору Pentium 2 на 350-400 МГц, FSB (первичная шина) работала на частоте 100 МГц.

Основное усовершенствование сравнительно с Pentium 2 - кэш память L2 работала на частоте ядра центрального процессора, в отличие от конфигураций на основе Slot 1, которые ограничивали кэш L2 половиной частоты центрального процессора, что позволяло Intel использовать более дешевую память Burst SRAM в качестве кэша, вместо того чтобы применять обычную SRAM.

Другое ограничение, которое удалось преодолеть посредством Slot 2, был «двухпроцессорный предел». При использовании архитектуры SMP (симметрический мультипроцессор) процессор Pentium 2 оказался неспособен поддерживать системы с более чем двумя центральными процессорами, в то время как системы, основанные на Pentium 2 Хеоn, могли объединять четыре, восемь или более процессоров.

В дальнейшем были разработаны различные системные платы и чипсеты для АРМ и серверов - 440GX был построен на базе основной архитектуры чипсета 440ВС и предназначен для рабочих станций, a 450NX, с другой стороны, был разработан в основном для рынка серверных применений.

Вскоре после выхода Pentium 3 весной 1999 года был выпущен Pentium 3 Хеоn (кодовое имя Tanner). Это был базовый Pentium Хеоп с добавлением нового набора команд Streaming SIMD Extensions (SSE). Нацеленный на рынок серверов и рабочих станций, Pentium 3 Хеоп первоначально выпускался на 500 МГц и с кэш памятью L2 512 Кбайт (или 1.0-2.0 Мбайт). Осенью 1999 года Хеоn начал выпускаться с ядром «Cascade» (0.18 мкм), со скоростями, увеличивающимися от начальных 667 МГц до 1 ГГц к концу 2000 года

Весной 2001 года выпущен первый Хеоn на основе Pentium IV со скоростями 1.4, 1.5 и 1.7 ГГц. Базирующийся на ядре Foster, он был идентичен стандарту Pentium IV, за исключением разъема microPGA Socket 603.

Itanium (архитектура IA-64)

Данная архитектура была объявлена Intel в мае 1999 года Типичным представителем архитектуры является центральный процессор Itanium. Процессоры IA-64 располагают мощными вычислительными ресурсами, включая 128 регистров для целых чисел, 128 регистров с плавающей запятой, и 64 регистра предикации наряду с множеством регистров специального назначения. Команды должны группироваться для параллельного выполнения различными функциональными модулями. Набор команд оптимизирован, чтобы обеспечить вычислительные потребности криптографии, видеокодирования и других функций, которые все более необходимы следующим поколениям серверов и рабочих станций. В процессорах IA-64 также поддерживаются и развиваются ММХ-технологии и SIMD-расширения.

Архитектура IA-64 не является ни 64-битовой версией архитектуры Intel IA-32, ни адаптацией предложенной Hewlett-Packard архитектуры PA-RISC на 64 бита, а представляет собой полностью оригинальную разработку. IA-64 - это компромисс между CISC и RISC, попытка сделать их совместимыми - существуют два режима декодирования команд - VLIW и CISC. Программы автоматически переключаются в необходимый режим исполнения.

Основные инновационные технологии IA-64: длинные слова команд (long instruction words - LIW), предикаты команд (instruction predication), устранение ветвлений (branch elimination), предварительное чтение данных (speculative loading) и другие ухищрения для того, чтобы «извлечь больше параллелизма» из кода программ.

Таблица основных различий архитектур IA-32 и IA-64

Основная проблема архитектуры IА-64 заключается в отсутствии встроенной совместимости с х86 кодом, что не позволяет процессорам IA-64 эффективно работать с программным обеспечением, разработанным за последние 20-30 лет. Intel оборудует свои процессоры IA-64 (Itanium, Itanium 2 и так далее) декодером, который преобразует инструкции х86 в команды IA-64.

Процессоры Intel уже несколько лет делятся по сериям, исходя из названий которых, можно понять его особенности и назначение. Основных серий шесть – Intel Core i9, Intel Core i7, Intel Core i5, Intel Core i3, Intel Pentium и Intel Celeron. Обратите внимание, что в списке используется сортировка по уменьшению производительности в рамках одного поколения, то есть Core i7 быстрее Core i5, но медленнее Core i9.

Intel Core i9 – самая «молодая» серия процессоров Intel, появившаяся во второй половине 2017 года. Процессоры данной серии обладают максимальным быстродействием среди массовых моделей, и относятся к классу HPC (High Performance Computing, высокопроизводительные вычисления). Их отличает максимальное количество вычислительных ядер и потоков (до 18 ядер и 36 потоков в модельном ряду 2017 года), максимальный объём кэш памяти (до 24.75 МБ) и четырехканальный режим работы памяти. К недостаткам можно отнести высокое тепловыделение (TDP до 165 Вт) и очень высокую цену. Основное назначение таких процессоров – высокопроизводительные рабочие станции, системы для сложных математических вычислений, редактирование 4K видео, так же такие процессоры популярны среди компьютерных энтузиастов и оверклокеров профессионалов.

Intel Core i7 – серия процессоров Intel, считавшаяся самой быстрой до появления Core i9. Процессоры данной серии существуют в двух модификациях – HPC с четырехканальным, или трехканальным в старых моделях, контроллером памяти, а так же в более массовых версиях с двухканальной памятью. Если рассматривать старшие версии Core i7, то от Core i9 их отличает меньшее количество вычислительных ядер и потоков (до 8 ядер и 16 потоков) и меньший кэш (до 11 МБ). За счет этого снижается производительность, TDP и, разумеется, цена. Младшие Core i7 с двухканальным контроллером памяти до сих пор остаются самыми производительными процессорами в сегменте массовых устройств. Они содержат 6 ядер и 12 вычислительных потоков (данные для восьмого поколения процессоров, у более ранних было 4 и 8 соответственно), до 12 МБ кэш памяти и высокие тактовые частоты с поддержкой TurboBoost. Несмотря на меньшую по сравнению с Core i9 производительностью, Core i7 все равно имеют высочайший уровень быстродействия, поэтому назначение данных процессоров совпадает, но для последних так же имеет смысл добавить геймеров, особенно тем, кто предпочитает вести трансляции своих игр на сервисы подобные Twitch,Youtube или их аналоги.

Intel Core i5 – так же как и Core i7 процессоры данной серии встречаются в двух версиях – с четырехканальным контроллером памяти и двухканальным. В целом две эти серии очень похожи между собой, поэтому различия кроются в отсутствии поддержки технологии Hyper-Threading, то есть количество ядер совпадает с количеством вычислительных потоков. Процессоры серии Core i5 являются наилучшим выбором для игровых компьютеров, так же они отлично подходят для редактирования HD видео, обработки фотографий в формате RAW, музыки и других требовательных задач.

Intel Core i3 – младшая серия процессоров Intel Core. До появления восьмого поколения абсолютно все процессоры данной серии имели два ядра, причем старшие модели таких процессоров могли поддерживать технологию Hyper-Threading, таким образом, существовали процессоры с двумя ядрами и двумя или четырьмя вычислительными потоками. В процессорах Intel Core i3 восьмого поколения используется четыре вычислительных ядра и столько же вычислительных потоков. В отличие от старших Core i5, i3 не поддерживают технологию TurboBoost, автоматически увеличивающую тактовые частоты процессора, а так же имеют кэш меньшего объема, например у Core i5 восьмого поколения минимальный кэш 9 МБ, а у Core i3 максимальный объем 8 МБ. Что касается назначения данных процессоров, то оно довольно обширно. Термин «младшая серия» в начале абзаца не должна вызывать ассоциации с низкой производительностью. Да, она ниже? чем у старших, но все равно достаточна для большей части повседневных задач, таких как игры, фильмы, интернет, простое редактирование изображений и фотографий в формате JPG, а так же для офисных задач любой сложности.

– самые слабые процессоры Intel, они проигрываются по всем параметрам, и их основным назначением являются офисные ПК, домашние кинотеатры и другие не требовательные по современным меркам задачи.

В августе 2017 года компания Intel порадовала нас анонсом процессоров Intel Core 8 поколения. Пользователи, скорее всего уже давно перестали ориентироваться в отличиях одних поколений от других, их особенностях, а главное, преимуществах. Ведь маркировка у них более-менее одинаковая. Так есть ли смысл в переходе с одного поколения на другое?

Несколько лет назад мы опубликовали , которая покрывала вопросы развития архитектуры процессоров Intel. Там мы рассказали о том, что развитие архитектур ядер подчиняется двухэтапной концепции «Тик-Так»: развитие каждый тик - это появление нового техпроцесса и выпуск процессоров на нем, используя имеющуюся архитектуру, а каждый так - это появление новой архитектуры (второе поколение, если хотите). Весь цикл длится примерно 2 года, по году на каждую стадию.

Существующая нумерация поколений процессоров Core начинается с 2009 года, когда было представлено ядро Westmere, пришедшая на смену Nahalem.

• 1-е поколение «Westmere » и 2-е поколение «Sandy Bridge » (2011 г.). Технологический процесс в этом случае был идентичным - 32 нм, а вот изменения в плане архитектуры чипа существенные - северный мост материнской платы и встроенный графический ускоритель перенесены в ядро CPU.
• 3-е поколение «Ivy Bridge » (2012 г.) и 4-е поколение «Haswell » (2013 г.) — техпроцесс 22 нм. Уменьшено энергопотребление процессоров на 30-50% благодаря внедрению множества новых технологических особенностей в производство, таких как 3D трехзатворные транзисторы, повышены тактовые частоты чипов, при этом производмтельность возросла незначительно. Процессоры Haswell потребовали переход на новый сокет в связи с изменением системной шины и новой шины памяти.
• 5-е поколение «Broadwell » (2014 г.) и 6-е поколение «Skylake » (2015 г.) – техпроцесс 14 нм. Снова повышены частота, еще более улучшено энергопотребление (улучшение автономной работы на 10-30%) и добавлены несколько новых инструкций, которые улучшают быстродействие. Однако, 5-е поколение подкупает не только автономной работой. Помимо этого, такие процессоры способны укладывать загрузку в не более чем 3 секунды, проводить конвертацию видео до 8 раз быстрей, а также работать с некоторыми 3D играми в 12 раз эффективней своих предшественников Haswell. Также новые процессоры поддерживают самые последние технологии, среди которых особенно хочется выделить 4К, беспроводной экран Wi-Di и встроенную опцию безопасности с возможностью быстрого шифрования передаваемых данных.
  А вот Skylake стал самым серьезным обновлением микроархитектуры за последние 10 лет: выделим поддержку DDR4 и одновременно DDR3L с пониженным напряжением питания памяти, USB3.1 первого поколения, беспроводной зарядки и работу с Thunderbolt 3. Однако, стоит обратить внимание, что здесь поддержка Thunderbolt 3 требует отдельного Thunderbolt контроллера, который по умолчанию не входит в состав чипсета. Помимо этого в ядро интегрировали достаточно мощное графическое ядро Intel HD 520/530. Надо сказать, что процессор стал удачным маркетинговым решениям, предлагая не только привычное небольшое увлечение производительности за счет оптимизации архитектуры, но и привнес поддержку ряда технологических решений. Это привело к необходимости редизайна материнских плат и переписывая BIOS для поддержки новых возможностей. По признанию HP, их ноутбуки Elitebook имели массу проблем со стабильностью именно из-за включения множества новых необкатанных технологий, включая Thunderbolt 3. Пропатченные версии BIOS сменяли один другого каждый месяц.

7 поколение Core — наше настоящее

Седьмое поколение, носящее кодовое наименование «Kaby Lake », было представлено в 2016 году, а устройства на нем выпускаются до сих пор. Эта платформа удивила использование техпроцесса 14 нм. Да, на этом ядре традиционный цикл обновления ядер Intel сломался – перехода на техпроцесс 10 нм не произошло. Не хватило времени для технологической подготовки к еще большему увеличению плотности чипов за счет уменьшения транзисторов. Kaby Lake - это всего лишь «доработанная» версия Skylake, но она приносит с собой некоторые важные новые функции:

1. Новый встроенный видеоадаптер Intel HD 630, обеспечивающий производительность на целых 30% в синтетических тестах выше по сравнению с предыдущим Intel HD 620.
2. В новой микроархитектуре существенно улучшено энергопотребление, составляющее 7.5 Вт у Kaby Lake, чего не скажешь о Skylake с его 15-ти ваттным потреблением.
3. В Kaby Lake была реализована нативная поддержка портов USB 3.1 в отличие от Skylake, где для этого требовались дополнительные контроллеры на материнской плате.

Поддержка чипсетов

Важный момент заключается в том, что Kaby Lake используют тот же разъем LGA 1151, поэтому вы можете использовать Kaby Lake на материнской плате, на которой был установлен чип Skylake. Однако, материнские платы для Skylake 100-й серии не поддерживают ряд новых функций, поэтому рекомендуется переход на чипсеты 200-й серии. Изменилась системная шина, связывающая процессор и чипсет. Несмотря на то, что оба поколения процессоров имеют 6 PCIe 3.0 линий от CPU, Kaby Lake использует 24 линии PCIe линиями от PCH (Platform Controller Hub), в то время как Skylake обладает только 20-ю линиями.

Я напомню, что процессоры на сокете LGA1150 использовали системную шину DMI 2.0, в то время как начиная со Skylake с разъема LGA1150 стала применяться шина DMI 3.0, имеющая пропускную способность 8 Гигатранзакций в секунду (32 Гбит/с или 4 ГБ/с в каждом направлении). DMI 3.0, по сути, является эквивалентом четырем линиями PCIe 3.0. Все данные с интерфейсов ввода-вывода, включая USB флеш-накопители, SATA SSD и гигабитную сеть Ethernet, проходят сначала через PCH, и уже потом через DMI попадают в системную память, после чего достигают ЦП. Строго говоря, шина DMI 3.0 никогда не загружается на полную, однако при наличии большого числа быстрой периферии типа массива SSD, она имеет смысл. Интересно, что бюджетные чипсеты как 100-го, так и 200-го семейства (например, H110 и С226) использовали DMI 2.0, в то время как более производительные чипсеты в то же время используют DMI 3.0.

Топовый чипсет 100-го семейства Z170 имеет в общей сложности 26 линий шины HSIO (High-Speed Input-Output), шесть из которых выделены под шесть постоянных портов USB 3.0. Таким образом, на чипсете остается 20 конфигурируемых линий HSIO, которые можно назначить для работы с тем или иным устройством или шиной. Каждый порт SATA также использует линию HSIO, если он не подключен через сторонний контроллер (хотя контроллеру также нужна, по крайней мере, одна линия для связи с PCH). На схеме видно, что контроллеры GbE и SSD с интерфейсом PCIe также используют доступные линии HSIO.

А вот скромный чипсет H110 начального уровня использует только 14 линий HSIO. Lkя интересующихся тонкостями того, как производитель вводит нас в заблуждение, я приведу сводную таблицу, описывающую реальное число линий, которые позволяют подключить то или иное число периферии. Именно с этим числом может играть производитель материнских плат, устанавливая то или иное количество нужным ему интерфейсов.

Так выглядит структурная схема топового чипсета Intel Z270 :

Kaby Lake процессоры также обладают широким диапазоном требований по теплоотводу, варьирующимся от 3.5Вт и до 95 Вт . Среди общих характеристик, можно выделить поддержку до 4-х ядер в главных процессорах, кеш-память L4 от 64 до 128 Мб. Это самая масштабируемая линейка процессоров за 10 лет, отсюда и множественные индексы в названиях процессоров – Y (ультранизкое энергопотребление 4,5 Вт), U (15 Вт), H и S (десктопные процессоры).

С точки зрения главных фишек для пользователя наиболее значительно, что обновленный графический чип поддерживает аппаратное кодирование и декодирование 4K видео. Для этого применяется кодек HEVC (High Efficiency Video Coding – H.265). Кодек HEVC при высоком качестве изображения позволяет менять на ходу и уменьшить битрейт, а соответственно, и размер файла. Экономия места в сравнении со стандартом H.264 может достигать 25-50% при сохранении качества, кроме того он поддерживает параллельное кодирование! Вычисления на себя берет GPU, что разгружает основное ядро, чем страдал Skylake. Это же привело и к увеличению времени автономной работы.

В целом же производительность во всех остальных приложениях осталось почти прежней: прирост составил несколько процентов за счет увеличения базовой частоты моделей на 100 МГц. Здесь также слегка обновлена технология Turbo Boost.

Turbo Boost - технология компании Intel для автоматического увеличения тактовой частоты процессора свыше номинальной, если при этом не превышаются ограничения мощности, температуры и тока в составе расчетной мощности (TDP). Это приводит к увеличению производительности однопоточных и многопоточных приложений. Фактически, это технология «саморазгона» процессора. Доступность технологии Turbo Boost зависит от наличия одного или нескольких ядер, работающих с мощностью ниже расчетной. Время работы системы в режиме Turbo Boost зависит от рабочей нагрузки. Включается и выключается эта опция через BIOS.

Так вот, Turbo Boost в Kaby Lake усовершенствована за счет более быстрого переключения между частотами ядер.

В 7-ом поколении Intel решила поменять названия моделей процессоров, и если в линейке Skylake у нас были три модели с именами m3, m5 и m7, то Kaby Lake назвала свои модели m3, i5 и i7. Теперь, чтобы не ввести себя в заблуждение, и разобраться, какие перед вами i5 и i7 процессоры – маломощные Kaby Lake или же более мощные Skylake — придется обращать внимание на полное название процессора. Модели «m» содержат букву «Y» в своем названии, тогда как у более мощных процессоров вместо нее будет присутствовать буква «U».

Thunderbolt 3 – раскат грома в платформостроении

Внедрение Thunderbolt 3 на уровне чипсета в Kaby Lake стало важной вехой в развитии интересов и платформостроении. Это до сих пор пока еще странная и малопонятная вещь, которая имеет большие перспективы на рынке. Это универсальный интерфейс, который в себе объединяет совершенно различные порты в одно единое целое. В основе его лежит шина PCI Express, которая и позволяет перекоммутировать все современные последовательные интерфейсы между собой.

Контроллер Thunderbolt 3 обеспечивает подключение со скоростью до 40 Гбит, удвоив скорость предыдущего поколения, он же поддерживает USB 3.1 второго поколения (Gen2) на 10 Гб/с (а не 5 Гб/с как у Skylake) и DisplayPort 1.2, HDMI 2.0, что позволяет подключить два 4К дисплея, выводить видео и аудио сигналы одновременно. Кроме того, Thunderbolt 3 обратно совместим с Thunderbolt 2. Сам же интерфейс Thunderbolt 3 использует разъем на базе USB Type-C как основной.

Вы, наверное, обратили внимание, что многие ноутбуки с 2016 года имеют многие из этих интерфейсов сразу на борту, а заявленная поддержка USB 3.1 как раз реализована новыми портами USB Type-C. Через этот порт, например, происходит, и зарядка планшетных компьютеров, и подключение док-станций, имеющих и видео, и аудио интерфейсы в одном. Так, например, таблетка HP Elite x2 1012 имеет два порта USB-C, к которым подключается док Elite USB-C dock, а все дисплеи, локальная сеть и аудиоустройства уже подключаются к доку. USB Type-C позволяет заряжать ваши устройства до 100 Вт, которых достаточно для зарядки большинства ноутбуков. Это значит, что вы можете использовать один кабель с разъемом USB Type-C для передачи данных в тот момент, когда вы заряжаете его.

На USB Type-C перешла и компания Apple, оставив только такие порты на своих MacBook. Кстати, MacBook 2016 года как раз целиком выполнен на Kaby Lake. Помимо ноутбков MacBook Pro, многие ноутбуки ведущих брендов поддерживают Thunderbolt 3: ASUS Transformer 3 и Transformer 3 Pro, Alienware 13, Dell XPS 13, HP Elite X2 и Folio, HP Spectre и Spectre x360, Razer Blade Stealth, Lenovo ThinkPad Y900, а также ещё несколько десятков других с портами Thunderbolt 3.

Однако нужно понимать, что не все USB Type-C порты поддерживают Thunderbolt 3 – это могут быть и обычные контроллеры USB 3.1. Электрически они совместимы, но функции Thunderbolt контроллера работать не будут. Это означает, что Thunderbolt устройство можно подключить в обычный порт USB-C и наоборот, работать они будут только как обычный USB порт для передачи данных.

Thunderbolt 3 также поддерживает функции безопасности портов, защищая от подключения неавторизованных устройств. Эти функции заложены в прошивке BIOS, однако их можно отключить. Можно настроить различные политики безопасности портов – блокировать порты, спрашивать пользователя при подключении нового устройства, или же подключать без лишних вопросов.

Подводя итоги тому, что мы сейчас имеем на рынке – это весьма удачные с точки зрения графического ядра и тепловыделения процессоры Kaby Lake, можно сказать, идеальные для ноутбуков различного класса, но не сильно отличающиеся по производительности от предшественников. В целом, для тех, кому все перечисленные выше фишки не нужны, и кто пользуется внешней видеокартой, данная покупка в плане апгрейда не имеет смысла.

8 поколение – Озеро Кофе

Текущий 2017 год получился очень насыщенным в процессорном мире. AMD выпустила очень удачные процессоры Ryzen и Threadripper , которые наконец пришлись ко двору, так сказать, в нужное время и за нужную цену, отчего они стали так популярны среди простых покупателей. Intel же, выпустила Core X с 14, 16 и даже 18 ядрами так сказать, с прицелом на будущее. Но мы ждем чуда – реализации продолжения закона Мура, то есть перехода на 10 нанометровый техпроцесс. И это опять не произошло.

Хорошо это или плохо? Наверное, с маркетинговой точки зрения, это грамотный шаг, оставить новый техпроцесс про запас, на вырост. Но что-то же надо выпустить. И Intel выстрелила – наконец, впервые, последовав идеологии AMD, пошли на увеличение числа ядер. И теперь у Core i7 6 ядер/12 потоков, у Core i5 их также 6, а у i3 теперь 4 полноценных ядра, теперь он вообще как целый i5 раньше!

Итак, новый топовый Intel Core i7-8700 имеет в два раза больше ядер на одном кристалле, что стало возможным за счет очередной оптимизации компоновки ядра, более равномерного расположения транзисторов по кристаллу. Площадь кристалла увеличилась на 16% до 150 мм 2 . Чуть-чуть вырос кэш L1, кэш L2 стал 1,5 Мбайт, а L3 – 12 Мбайт. Эти изменения логичны для обслуживания вычислительной работы ядер. Однако, это все меньше, чем у Ryzen, у которых 4 и 16 Мбайт кэши второго и третьего уровня соответственно при значительно меньшей цене. Хотя это ни о чем напрямую не говорит, ведь эффективность работы с кэшем зависит от длины конвейера и точности попадания при ветвлениях. Но потенциально это проигрыш.

Новый процессор теперь поддерживает только память DDR4, а встроенный контроллер памяти увеличил частот до 2666 МГц, что является рекордом работы с памятью. Уровень TDP увеличился с 91 до 95 Вт в режиме без разгона и до 145 Вт в турборежиме, что потребует очень хорошей системы охлаждения. Частота поднята за счет высокого множителя – максимальный множительный частоты шины – 43x.

Несмотря на то, что количество потоков увеличилось до 12 за счет Hyper-Threading, количество инструкций выполняемых за такт (IPC) осталось таким же, как и у Skylake и Kaby Lake. А это означает, что архитектура вычислительного устройства (ALU), конвейера и блока предвыборки инструкций не изменилась. Иначе говоря, это та же архитектура с тем же набором инструкций.

Графическое ядро не изменилось — Intel UHD Graphics 630 , однако слегка увеличена частота GPU. Структурно там все также 24 вычислительных блока. Графика занимает примерно треть всего кристалла.

Что стало неприятной, но ожидаемой новостью – это то, что новые процессоры не смогут работать со старыми чипсетами. И дело даже не разъеме – будет использоваться прежний LGA1151 . Дело в том, что из-за новой компоновки ядра, изменится и обвязка питания кристалла, что приводит к иной распиновке выводов. Появилось большее число выводов Vcc (питание) и Vss (заземление). Как результат, Intel следом представила и 300-е семейство чипсетов, топовая модель которого – Z370 . На удивление, Z370 ничем не отличается от предшественника Z270, даже имея USB 3.1 первого поколения. Все это в купе создает не слишком приятное впечатление о новинке.

Пожалуй, самая лучшая новость заключается в том, что некогда младшенький Core i3 стал, наконец, полноценным четырехядерным процессором. Вероятнее всего, он и получит наибольшую популярность в своем сегменте.

Говоря о производительности, можно констатировать, что отличия по сравнению с предыдущим поколением по большей части будут заметны только при работе с видео (особенно 4К до 30%), графикой (в Adobe Photoshop до 60%) и играх (до 25%). Средневзвешенная производительность увеличится не более чем на 15%.

Процессоры Intel с момента своего первого появления около 50 лет назад, и до сих пор являются самыми передовыми разработками на рынке микроэлектроники. Именно Intel задаёт общие тенденции развития отрасли и определяет её будущее на десятки лет вперёд.

Быстродействие персонального компьютера (ПК) зависит в первую очередь от центрального процессора (ЦП). Существующие в настоящее время ЦП позволяют операционным системам не просто работать в режиме многозадачности, но и осуществлять его практически на аппаратном уровне. Новые ЦП, имеющие на своём кристалле несколько ядер, могут распределять выполнение программы среди них безо всяких проблем. Это существенно ускоряет быстродействие ПК в сравнении с теми показателями производительности, которые были у одноядерных систем.

В последнее время развитие электроники идёт очень быстрыми темпами. Фактически каждый год появляется новое поколение процессоров, существенно отличающееся от предыдущего. Столь высокая частота смены поколений ЦП многим очень не нравится, поскольку фактические различия в производительности иногда могут быть весьма незначительны, однако часто при этом изменяется аппаратная база всего ПК и приходится, чтобы поддерживать свое «железо» в актуальном состоянии, постоянно делать апгрейды с радикальной сменой всей начинки ЭВМ.

С другой стороны, с выходом каждого нового поколения совершенствуются методы обработки информации. Поэтому, если сравнить прогресс в отрасли за последние 10 лет, то он будет не меньше, чем за десятилетие, предшествующее ему, когда от конвейерной архитектуры перешли к полноценной потоковой поддержке и ЦП с реальной многоядерностью.

Важно! Не всегда новое поколение будет быстрее старого. В некоторых случаях представители более ранних поколений (например, Haswell) будут на уровне, а то и быстрее, представителей поколений более новых. Преимущества могут заключаться в более корректной работе с периферией, реализации каких-то новых концепций, вопросов совместимости или оптимизации и т.д.

В статье будут рассмотрены существующие в настоящее время ЦП для ПК, описаны самые новые процессоры, выпущенные Intel в 2018 году, а также указан мощнейший на сегодняшний момент ЦП от этой компании. И несмотря на то, что в настоящий момент на рынке ЦП самый мощный процессор не является продукцией Intel, у них есть все шансы вернуть себе лидерство в самое ближайшее время.

Классификация новейших ЦП полностью вписывается в стандартную маркировку, используемую Intel уже не протяжении почти 10 лет, с момента выхода в начале 2011 года второго поколения процессоров, известного под именем Sandy Bridge.

В этой маркировке обозначение каждого ЦП имеет следующий вид:

Intel Core XY – ABCD EF

Теперь рассмотрим расшифровку этой надписи подробнее:

Intel Core – название марки процессоров. Характерная особенность – ядер больше 1. Марка существует уже более 12 лет, первый многоядерник под ней был выпущен в ноябре 2006 г.

1. XY – серия ЦП; состоит из буквы и цифры. Может быть i3, i5, i7 или i9 для стационарных ПК, или m5, x5 и т.д. для мобильных ПК; часто серия может вообще состоять из одной буквы, например, E или N. Как правило, такие обозначения также используются для мобильных решений.
2. A – Номер поколения. Принимает значения от 2 до 8 (несмотря на то, что уже официально существует девятое).
3. BCD – трёхзначный код артикула процессора. Грубо говоря, его модель в рамках того или иного поколения. Индексы могут принимать как числовые, так и буквенные обозначения.
4. ЕF – Версия. Также может быть одно- или двухбуквенной. Описывает особенности процессора.

Рассмотрим данную маркировку на примере процессора Intel Core 6-го поколения:

Артикул 920 означает, что этот процессор Intel используется для мобильных ПК. Несмотря на то, что это i7, в нём используются решения для мобильных устройств. Частота ЦП составляет от 2.9 до 3.8 ГГц,

Суффикс НQ означает, что на кристалле процессора присутствуют 4 ядра, а также имеется высокоскоростное графическое решение.

Другой пример, типичный представитель седьмого поколения Intel:

Intel Core i7 – 7700 K

Это обычный представитель архитектуры Kaby Lake, ничем особо не выделяющийся, однако, имеющий разблокированный множитель, позволяющий ему разгоняться до 4.6 ГГц. Число ядер у данной модели равно 4, число потоков – 8. Энергопотребление стандартное для десктоповых решений 7 поколения – 65 Ватт.

Процессоры Intel могут обладать серьёзными отличиями даже в рамках одного поколения, а в некоторых случаях и одной серии. Поскольку этот разработчик всегда любил экспериментировать и выпускать на рынок множество пробных решений (хоть и достаточно хорошего качества), в некоторых случаях получались совсем интересные ситуации.

Так, например, младший представитель семейства процессоров Intel 8 поколения i3-8350 оказывался производительнее лучших топовых моделей шестого и почти всех «середнячков» седьмого поколения. При том, что он всего лишь 4-х поточный и стоит примерно в 1.5-2.5 раза меньше своих конкурентов.

Отдельно следует сказать о мобильных процессорах Intel. Несмотря на их пониженное энергопотребление и отсутствие различных овердрайв-функций, они, фактически, не так уж и существенно отстают по быстродействию от стационарных решений. И это понятно, почему: многоядерность и много поточность позволяет не особо беспокоиться по поводу используемой тактовой частоты, величина которой, собственно и определяет энергопотребление.

В списке топ-процессоров для ПК большинство позиций в настоящее время принадлежать фирме Intel, однако, возглавляют рейтинги продукция компании AMD. Их детище, модель Thread Ripper пока что по производительности не досягаем даже топовыми моделями Intel, типа i9-9900K.

Основные характеристики процессоров и информация о производительности

К основным характеристикам процессоров относят:

1. используемую технологию производства, выражающуюся в размере минимального элемента микросхемы; измеряется в нанометрах или нм; чем она меньше, тем меньшие размеры имеет кристалл и тем меньше его энергопотребление;
2. тактовую частоту процессора, фактически определяющую быстродействие одного ядра;
3. количество ядер и потоков в процессоре;
4. объём кэш-памяти 2 и 3 уровней для хранения исполняемой программы для быстрого доступа к ней;
5. применяемых технологий по взаимодействию ЦП и периферии (наличия контроллера прямого доступа к памяти, контроллера шины PCIE и т.п.).

Важно! Все эти характеристики влияют на производительность ЦП, однако однозначной зависимости или какой-то универсальной методики, способной оценить производительность того или иного ЦП не существует. Всё будет определяться результатами тестов на базе различных конфигураций ПК.

И далеко не факт, что производительность «топов» 8-го поколения превысит производительность, например, «топов» 4-го. Хотя, возможны и обратные варианты, когда представитель среднего сегмента 8-го поколения существенно опережал топов из 6-го (как, например, описанный ранее i3-8350).

Процессоры для настольных, мобильных ПК и серверов

Основные отличия ЦП для стационарных, мобильных и серверных ПК заключаются в продолжительности их непрерывной работы. ЦП для серверных решений рассчитываются на непрерывную работу в течение многих лет в режиме 24/7. При этом на первый план выходят именно параметры надёжности процессора. Поэтому серверные ЦП не всегда используют самые передовые технологии; лучше воспользоваться менее современной, зато хорошо проверенной архитектурой для обеспечения постоянной и стабильной работы сервера.

Мобильные системы рассчитываются на самое короткое время работы, при этом они должны обладать и минимальным энергопотреблением. В таких устройствах на первый план входит мобильность и энергетическая независимость.

ЦП для стационарных ПК, как правило, являются самыми совершенными устройствами, обладающими множеством дополнительных возможностей. Именно на них производится обкатка всех новых технологий и нестандартных решений. По производительности они часто обходят серверные ЦП.

В процессе разработки и производства микросхем от ошибок не застрахован никто, даже мировые лидеры. По мере эксплуатации тех или иных моделей ЦП накапливается база данных по ошибкам, содержащихся в них.

Результатом анализа этих ошибок является перевыпуск фирмой Intel документации на ЦП с указанием возможных случаев их проявления. Как правило, производители также выпускают исправления кода драйверов и программ BIOS для ПК, использующих эти процессоры.

Качественные и количественные изменения в поколениях

Анонсируя саму идею поколений процессоров, сменяющих друг друга, Intel заявили о том, что процесс перехода от одного поколения к другому будет относительно плавным. Стратегия перехода между поколениями (так называемая схема выпуска «Тик-Так») состояла из двух этапов:

• Шаг «Тик» — при этом производится переход на новый технологический процесс (то есть уменьшаются размеры элементарных ячеек микрочипов), архитектурные изменения минимальны. В основном на этом этапе и происходили количественные изменения: увеличивалась частота, возрастал объём кэша 2 и 3 уровней и т.д.
• Шаг «Так» — когда новый техпроцесс освоен, можно переходить на изменения качественные. Именно на этом шаге меняется архитектура процессора: происходит добавление или убирание ядер, встраивается поддержка другой памяти, устанавливается графическое ядро и т.д.

Однако, фактически, всё оказалось совсем не таким радужным, как представлялось инженерам Intel. От схемы «Тик-Так» пришлось перейти к схеме «Тик-Так-Так», то есть, вносить качественные изменения в два этапа.

Рассмотрим, как менялись количественные и качественные изменения в ЦП Intel за последние 10 лет:

1. Первое поколение, Westmere. Осуществлён переход на техпроцесс 32 нм (с 65 или 45 нм). Частота возросла до 3.47 ГГц. Начало использования памяти DDR3-1333. Процессоры имеют 4 ядра, 8 потоков.
2. Второе поколение, Sandy Bridge. Изменений техпроцесса нет. Частота увеличилась до 3.6 ГГц, осуществлён переход на DDR3-1600. В некоторых моделях использовалось 6 ядер. Интеграция первого графического чипа – Intel HD 2000.
3. Третье поколение, Ivy Bridge. Переход на 22 нм. Используется DDR3-1833, максимальная частота ЦП 3.7 ГГц. 6 ядер и 12 потоков. Видеосистема меняется на HD 4000.
4. Четвёртое поколение, Haswell. Техпроцесс – без изменений. Ранние модели использовали DDR3, более поздние DDR4-2133. Частота преодолела рубеж в 4.0 ГГц. Появились первые 8 ядерные ЦП. Используемое графическое ядро Iris Pro 5200.
5. Пятое поколение, Broadwell. Переход на 14 нм. Использование памяти DDR4-2400. Максимальная частота ЦП – 4.5 ГГц. Количество ядер в топовых моделях возрастет до 10. Графика – Iris Pro 6200.
6. Шестое поколение, Skylake. Техпроцесс без изменений. Используется память DDR4-2666. Частоты на тех же 4.0 ГГц, максимальное число ядер – 8, число потоков увеличено до 16. Графика – HD 530 и Iris Pro 580.
7. Седьмое поколение, Kaby Lake. Техпроцесс не поменялся. Тактовая частота в режиме Тurbo осталась 4.5 GHz. Используются 4 ядра и 8 потоков. Поддержка памяти DDR4. Реализована полная аппаратная поддержка USB 3.1 без дополнительных контроллеров на материнке. Используемая графика – HD 630.
8. Процессоры 8-го поколения, Coffee Lake. Технология производства – 14 нм. Используются 6 ядер и 12 потоков. Используемая память DDR4-2666. Частота в режиме Turbo до 5.0 ГГц.
9. Девятое поколение, Coffee Lake Refresh. Изменения минимальны. Увеличено число ядер/потоков до 8/16.

Обзор новинок 2018 года

Основные события, относящиеся к выходу новинок в 2018 году, происходили во второй половине года. И самым главным из этих событий был вовсе не анонс 10 нм Cannon Lake, обещанный Intel.

В августе 2018 г AMD выпустила свой лучший и самый быстродействующий ЦП в настоящее время – ThreadRipper 2990WX. Этот «монстр» состоит из 32 ядер и работает с 64 потоками. Он выполнен по переходной технологии в 12 нм. На кристалле реализована поддержка 40 линий PCIE и 8 каналов DDR4-2933. Правда, стоимость этого «топа» также оказалась немалой – 1800 долларов США.

Помимо него были выпущены и более простые модели, имеющие меньшее количество ядер и меньшую стоимость:

• TR 2970 WX – 24 ядра/48 потоков, 1300 долларов;
• TR 2950 X – 16 ядер/32 потока, 900 долл.
• TR 2920 X – 12 ядер/24 потока, 650 долл.

К сожалению, Intel не смог дать адекватный ответ своему основному конкуренту. Заявленный выход 8 октября девятого поколения оказался всего лишь обновлённым 8 поколением процессоров Intel, обладающим слегка улучшенными характеристиками.

Лучшим процессором Intel в данной линейке является процессор i9-9900К, работающий на частотах от 3.6 до 5.0 ГГц. Он содержит 8 ядер и работает в 16 потоками. Его стоимость составляет 488 долларов. Также в этой линейке интерес представляют два ЦП:

• I7-9700K, 8 ядер/8 потоков, частота 3.6-4.9 ГГц, 373 долл.
• I5-9600К, 6 ядер/6 потоков, частота 3.7-4.6 ГГц, 262 долл.

Все указанные процессоры Intel поддерживают 40 линий PCIE и память DDR4-2666.

С точки зрения коммерческой выгоды в сравнении с конкурентами AMD, продукция Intel выглядит также менее привлекательной, поскольку цена потока составляет 30,5 долларов/поток в сравнении с 27 долл./поток от AMD. Подсластить пилюлю может разве что большая частота продукции Intel, составляющая в турборежиме 4.6-5.0 ГГц в сравнении с максимальной частотой AMD в 3.5 ГГц.

Тем не менее, проведенные энтузиастами тесты производительности и обзоры лучших процессоров, выпущенных в 2018 году, показывают большую привлекательность продукции AMD перед продукцией от Intel в расчёте на единицу стоимости. Подобного не происходило уже более 15 лет, когда AMD вырвалась в лидеры на рынке ЦП, выпустив в 2003 году первый 64-битный процессор Athlon 64.

Ожидается, что новые процессоры, 10 поколения, построенные на 10 нм архитектуре Cannon Lake, выйдут в 2019 году. Выход новых процессоров намечен на первое полугодие. Пока что неизвестно, будет ли существенное изменение характеристик, однако, появление в 2018 году у основного конкурента, фирмы AMD процессора с 32 ядрами/64 потоками, не оставляет для Intel выбора, кроме как сделать как минимум аналог такого ЦП.