Планы анонсов процессоров компании AMD на 2011/2012 годы
Во время проведения ежегодного мероприятия Financial Analyst Day , компания AMD подвела итоги текущего года и поделилась планами на будущее. В частности, она обновила дорожную карту выхода процессоров для десктопного и мобильного сегментов рынка.
Итак, в классе настольных систем, в начале 2011 года нас ожидает дебют первых APU (accelerated processing unit) AMD«Zacate» и «Ontario» , ориентированных на использовании в мультимедийных компьютерах и десктопах бюджетного сегменту рынка. Обе новинки изготовляются с использованием норм 40-нм техпроцесса и поддерживают 1-2 ядра центрального процессора с архитектурой AMD «Bobcat» . В середине 2011 года будут дебютировать APU AMD «Llano» и процессоры AMD «Zambezi», которые будут использовать 32-нм техпроцесс. Отметим, что APU AMD «Llano» нацелены на средний класс продуктов и будут поддерживать 2-4 ядра центрального процессора архитектуры AMD «Stars». Процессор AMD «Zambezi» ориентированый на компьютерных энтузиастов и, в отличие от APU, он не поддерживает графический процессор. В состав его комплектации будет входить 4-8 ядер центрального процессора на базе архитектуры AMD «Bulldozer».
В 2012 компания AMD планирует перейти на еще тоньший 28-нм технологический процесс. Пионерами в нем станут новые APU AMD «Krishna», которые заменят на рынке бюджетных систем APU AMD «Zacate» и «Ontario». Главным их отличием от предшественников будет поддержка максимум 4 ядер центрального процессора на базе усовершенствованной архитектуры AMD «Bobcat».
В среднем классе моделей борьбу за благосклонность потребителей продолжат APU AMD «Trinity», которые будут использовать 2-4 ядра центрального процессора изготовленных на базе улучшенной архитектуры AMD «Bulldozer» по нормам 32-нм техпроцесса.
В конце концов, в Hi-End сегменте рынка десктопных систем, на смену процессору AMD «Zambezi» должен прийти восьмиядерный AMD «Komodo», который также будет использовать усовершенствованную 32-нм архитектуру AMD «Bulldozer». Отметим, что в отличие от своего предшественника, он будет оснащаться графическим ядром с поддержкой инструкций Microsoft DirectХ 11.
Рынок мобильных процессоров в 2011 / 2012 годах будет использовать те же самые решения. В частности, в 2011 году в сегменте бюджетных и ультратонких лептопов будут дебютировать 40-нм одно- и двухъядреные APU AMD «Zacate» и «Ontario» , которые в 2012 году будут заменены на 28-нм двух- и четырехъядерные APU AMD «Krishna». А класс средних и высокопроизводительных решений в 2011 году пополнят лишь 2-4 ядерные APU AMD «Llano», выполненные по нормам 32-нм техпроцесса. В 2012 году им на смену придут APU AMD «Trinity», которые будут использовать улучшенную архитектуру AMD «Bulldozer», но будут оснащаться аналогичным количеством ядер центрального процессора.
Еще в 2002 году я писал об ожидаемых проблемах
производителей процессоров при переходе на более тонкие тех.
процессы. Часть из них решена совершенно незаметно для широкой
компьютерной общественности, часть (например проблемы с током утечки
затвора) широко освещалась в прессе.
Движение к тонким тех. процессам это не только путь поиска новых
технических идей, но и путьфинансовых
затрати технологических компромиссов, которые
в свою очередь ограничивают успехи производителей процессоров
История развития процессоров
Это постоянное стремление повысить
его производительность, а для этого сделать основную ячейку
(ключ) - комплиментарную пару транзисторов как можно более
быстродействующей или как можно меньших размеров. Это достигалось применением
все более тонких технологических процессов.
Причем быстродействие ячейки тем выше
чем тоньше тех. процесс.
Развитие процессоров можно условно разделить на два этапа.
Первый это где-то 2005 года.
На первом этапе основной целью работы проектировщиков было, сделать как можно меньше размеры КМОП ключа, для того чтобы получить все более высокие тактовые частоты процессора и соответственно повысить его производительность. И только потом за счет малых размеров увеличить число ключей с целью получить более сложную структуру, оптимизация которой тоже дает некоторый прирост производительности.
И только потом шли снижение потребляемой ключом и соответственно процессором мощности и остальные преимущества тонких технологий.
Причем основной прирост производительности процессоров обеспечивался именно ростом тактовых частот.
Второй начался с 2005 года, с того момента как тактовая частота процессора перестала расти.
На втором этапе, гонка за уменьшением размера КМОП ключа, продолжается. Целью ее стало разместить как можно большее количество ключей на кристалле, для получения возможности усложнение структуры процессора (в том числе увеличение количества ядер и объема КЭШ"ей) что позволяет увеличить производительность. Вторая причина движения - снижение потребляемой ключом и соответственно процессором мощности. Рост тактовых частот остановился.
Именно этим путем повышалась производительность серверных процессоров ранее, когда даже более тонкий тех. процесс не давал возможности повысить производительность.
С этого момента производители перешли к так называемому рейтингу - эквивалентной производительности процессора.
На пути к тонким технологическим процессам возникало и решалось множество проблем. Часть из них решена совершенно незаметно для широкой компьютерной общественности, часть (например проблемы с током утечки затвора) широко освещалась в прессе. Это путь не только путь поиска новых технических идей, но и финансовых затрат и самое главное путь компромиссов, которые накладывали определенные ограничения на развитие технологии.
Вначале мая прошла информация
о решении Intel, дословно - «запустить программу по снятию с производства своих процессоров Core i7 940», причем как розничных моделей, так и OEM-продуктов.
Формула в стиле Intel , «запустить - по снятию» - неприятное действие, выглядит довольно позитивно! Совсем не как "снять с производства".
Отметим, с момента релиза первых чипов семейства Core i7 прошло уже почти полгода, а это достаточно небольшой срок для процессорной индустрии... и вот это решение!
За Core i7 940 последовал Core i7 965!
Что это означает?
Некоторые думают, что на фоне кризиса не проходит принцип работы Intel - «все возьмут, что мы предложим, с соответствующей рекламной компанией».
Есть мнение, что это попытка реализовать складские запасы наборов системной логики 4-й серии, спрос на которые упал вследствие мирового экономического кризиса. Но "реализовать за счет отказа от" это формула без выигрыша. Все равно потери там или тут.
Еще мнение, что затраты на производство Intel Core i7 940 оказались высоки и он не имеет того спроса который позволяет иметь рентабельное производство.
Другое мнение, на фоне кризиса у Intel обострились внутренние проблемы.
Пока можно только гадать, почему жизнь Core i7 940 и Core i7 965 оказалась такой короткой, но обычно причины прекращения производства должны быть достаточно весомые, ведь затрачены средства, а на дворе кризис. Тем более, что планируются к выпуску новые модели Core i7 975 и 950 - не сильно отличающиеся по производительности.
Но вероятнее всего это вся совокупность выше сказанного на которую наложилась проблемы освоения более тонких технологических процессов.
Тенденции развития процессоров
Каждый шаг в освоении тонких технологических процессов означает снижение линейных размеров транзистора примерно в 1,4 раза и его площади примерно в 2 раза.
Поэтому имеют место тенденции и факты:
|
Последние два пункта существенно влияют на экономическую целесообразность выпуска в продажу новых моделей, и на их цену.
Самые характерные точки в истории освоения новых технологических процессов показаны в табл.1.
| ГОД* | 1995 | 1997 | 1999 | 2001 | 2003 | 2005 | 2007 | 2009 | 2011 | 2012** | 2013** |
| Технология мкм | 0,35 | 0,25 | 0,18 | 0,13 | 0,09 | 0,065 | 0,045 | 0,045 | 0,032 | 0,022/0,024 | 0,01 |
| Длина канала нм | - | 120 | 90 | 70 | 45 | 38 | 35 | 35 | 20 | 15 | 7-8 |
| Макс. тактовая частота процессора МГц /Модель |
450/ Pentium Pro | 1000/ Pentium III | 2000/ Pentium 4 - 2,0 | 3400/ Pentium 4 - 3,4 | 3800/ Pentium 4 - 571 | 3800/ Pentiu m 4-673 | 3160*
/ Penryn Quad-Core Xeon DP X5460 |
2660 (план до 3300) Nehalem |
<
2500 Прогноз |
<
2200 Прогноз |
<
2000 Прогноз |
| Время переключения τ (псек) |
5,5 нс | 250 | 125 | 65 | 23 | 14 | 10 | 10 | 5-7 | 3-5 | 1-3 |
| Макс. частота генерируемой помехи
f макс ГГц |
0, 2 | 4 | 8 | 15 | 43 | 83 | >9 0 | >90 | >130 | >200 | >500 |
| Число контактов | 387 | 370 | 423 | 478 | 775 | 775 | 771, 940 AMD |
1 366 | 1366/ 1156 | >1400 | >1400 |
Таблица 1.
*Intel считает годом освоения тех. процесса, год представления потребителям образца чипа выполненного по данному тех. процессу. Раньше от представления чипа процессора до его выпуска в продажу проходило несколько недель. Начиная с 45 нм тех. процесса, после представления чипа памяти (на них теперь отрабатывается технология), проходит до полугода до представления первого процессора, а развертывание массового производства (многих моделей) занимает еще до полугода. Поэтому здесь указана дата серийного выпуска первой модели процессоров по этому тех. процессу. Поэтому эта строка может иметь значения отличные от принятых Intel.
** в планах Intel на 2009 год.
По мнению официальных представителей корпорации Intel, в 2012 г. производители микрочипов перейдут на 10-нм технологический процесс. Вице-президент Intel Digital Enterprise Group (подразделение Intel отвечающее за проектирование и производство дискретных чипов) Пэт Гелсингер считает, что фабрики Intel смогут делать транзисторы величиной 10 и менее нанометров.
Рассматривать такое лишенное логики заявление можно только как очередной рекламный трюк, поскольку такой диапазон изменения технологий ранее требовал от 4 до 7 лет. Поскольку каждый шаг связан с внедрением новых технологий, оборудования и их отладки.
Но в истории не только Intel, но и вообще, не было таких скачкообразных переходов на новые тех. процессы. Поэтому реально, по моему мнению, можно ожидать принятый Intel шаг тех. процессов, что даст ряд 32, 22, 16, 11 нм.
Даже не учитывая то неизведанное,что ждет разработчика.
См. Таблицу 1.
| ГОД* | 2009 | 2011 | > 2012 | >2014 | >2017 | |
| Конструктив | ||||||
| Стандарт | Другой | |||||
| Технология нм | 45 | 32 | 22 | 16 | 11 | 11 |
| Длина канала нм | 35 | 24 | 17 | 12 | 8-9 | 8-9 |
| Время переключения τ (псек) |
10 | 6-7 | 5-6 | 3-5 | 2-3 | 2-3 |
| Число контактов | 1366 | 1500 | 2000 | 3000 | 4000 | - |
| Число транзисторов до млн. | 731 | 1100 | 1600 | 2400 | 3600 | До 8000 |
| Макс. частота помехи, f макс ГГц |
>90 | >130 | >150 | >200 | >250 | >250 |
Таблица 2.
1. С переходом на более тонкие технологии,
укорачивается длина канала транзисторов составляющих дискретные структуры процессора, а это в свою очередь вызывает рост их быстродействия.
Специалистам известны зависимости, которые связывают длину канала МОП транзистора (размер технологического процесса) и его быстродействие. Посмотрите график описывающий данную зависимость на рис.3.
Рисунок 1.
Понятие быстродействие, до 90 нм тех. процесса, однозначно было связано с тактовой частотой процессора. Растет быстродействие транзистора - растет и тактовая частота ядра процессора.
Сейчас, быстродействие уже не значит - тактовая частота ядра.
Ограничения.
В существующих технологиях изготовления системных (материнских) плат применять для внешних шин времена переключения равные временам переключения транзисторов ядра нельзя.
Потому что, с ростом быстродействия, повышаются требования к точности времени прихода (синхронности) сигналов по параллельным шинам передачи информации и синхронизации.
Это не критическое ограничение, его можно обойти применив передачу информации по последовательным каналам.
2. Снижаются площади занимаемые транзистором в чипе,
примерно в два раза на каждый шаг снижения технологических норм, в результате должны снижаться его внутренние емкости.
Но применение high-k диэлектрика для изоляции затвора транзисторов выполненных по 45 нм тех. процессу, снижает емкость затвора незначительно. Это снижает удельную (на 1 ключ) потребляемую мощность меньше, чем раньше при переходе от одного тех. процесса к другому.
Не учитывая этот фактор (а может быть просто для отработки технологии на пользователях - структуры предназначенной для 22 нм тех процесса на тех.проц. 32 нм) компания Intel выпустила чипы Intel Core i7 940 в продажу с TDP равным 130 Вт. И вот, в начале мая, пошла информация о снятии их с производства (хотя возможно их появление на 32 нм тех. процессе).
Вообще-то мощности тепловыделения более 100 Вт требуют особого подхода к проблеме охлаждения процессора и системного блока. Малейшая неточность в этом вопросе, приводит к возникновению температурных градиентов на чипе, что не способствует его долговечности.
По моим данным, применение high-k диэлектрика в качестве изолятора привело к сохранению емкости (100-70%) транзистора при переходе от 65 к 45 нм. тех. процессу.
В результате роста числа транзисторов мощность и незначительного снижение емкости затвора транзистора потребляемая процессором растет. Пример тому Intel Core i7 940.
3. Не смотря на рост быстродействия
тактовые частоты ядра процессора перестали расти не достигнув 4 ГГц.
 Рис. 1 (мои данные). |
 Рис. 2 (данные http://ru.wikibooks.org/wiki/ поисковое слово Процессор) |
| На рис. 1 и 2 даны графики зависимости тактовой частоты процессора. Они не синхронизированы по горизонтальной оси, поскольку рис. 2 использован из другого источника. А рис. 1 показывает только характерную область. Но свою задачу показать изменение тактовой частоты во времени или при снижении норм тех. процессов они выполняют достаточно наглядно. |
|
Я не говорю здесь о:
- способности к разгону процессора, поскольку разогнанный режим это Ваш эксперимент - Ваш риск, в котором стабильная работа процессора не гарантируется.
- эквивалентной производительности процессора, которая определяется не только тактовой частотой ядра, а комплексом характеристик процессора.
Здесь идет речь только о тактовой частоте ядра определенной производителем.
Конечно можно оспаривать падение тактовой частоты ядра на 45 нм тех. процесса, но уже, никто не оспаривает отсутствие ее роста. А сравнение прироста тактовой частоты при переходе с 250 нм на 180 нм тех. процесс, явно не в пользу аналогичным ситуациям, после 90 нм.
Да и заявления некоторых «умельцев», о высокой тактовой частоте весьма спорны. Поскольку разогнав свой образец (как я уже говорил - не всякий образец процессора можно разогнать) процессора Intel до чуть более 4 ГГц, они так и не смогли перевести свое «ноу хау» в разряд стандартного решения для широкого круга хотя бы «умельцев», да и сами, насколько ч понимаю, не используют рекордные режимы постоянно.
А то бы по аналогии с заголовками « Процессор ХХХХХХ - превысил 4,2 ГГц!» появились и заголовки «Процессор ХХХХХХ - 3 года с частотой 4,2 ГГц!»
Есть мнение, что существует и другая причина ограничения тактовой частоты процессора - это ограничение пропускной способности шин для связи устройств ПК.
4. Уменьшение площади занимаемой транзистором
позволяет на подложке аналогичного размера разместить большее число транзисторов, усложнив структуру процессора. Это в некоторой степени положительно сказывается на общей скорости вычислений.
Этим и пользуются разработчики процессоров. Количество транзисторов на чипе постоянно растет.
Рисунок 2.
Рост числа транзисторов происходит за счет усложнения структуры процессора и размещения на чипе процессора большего числа ядер, кэшей увеличенного объема (которые к слову имеют тенденцию увеличения), контроллеров памяти, .....
Следует отметить, что наиболее тяжелые для чипа, с точки зрения тепловыделения, ядра которые работают на высоких тактовых частотах.
Чтобы не греть чип, существует идея, в многоядерных процессорах использовать дополнительные ядра заточенные под выполнение каких то узких (специализированных) задач. Это позволит отключать их при отсутствии задач и тем самым снизить потребляемую процессором мощность и тепловыделение.
С другой стороны - Увеличение общего числа транзисторов в чипе - как стремление Intel уложиться в «прокрустово ложе» ««Закона» Мура».
Это требует увеличения числа узлов на кристалле и как результат увеличения числа транзисторов. Но только не удвоения каждый год - два.
Если главное не оптимальная работа процессора, а Мур с его законом, есть простой способ соблюдать этот закон, просто увеличивать кэш. Ведь известно, каждый разряд кэша требует для хранения бита информации 6 транзисторов, а вместе с контроллерами - интерфейсами, обвязкой (практика показывает) на 1 разряд кэш 3 уровня приходится уже более 50 транзисторов. Это весомый вклад в торжество ««Закона» Мура».
Хотя существует опровержение ««Закона» Мура», это процессор:
I ntel Atom Z515 - 1,20 ГГц (512 КБ L2, 400 МГц FSB, 1,4 Вт TDP) - представлен 8 апреля 2009 года, Silverthorne - 45 нм технологический процесс и имеющий на кристалле 47 мил. транзисторов. Он позиционируется как микропроцессор для ультрамобильных систем/систем класса Netbook и Nettop .
Налицо падение количества транзисторов!
Другой существенный вклад в увеличение числа транзисторов - применение архитектур с несколькими ядрами.
Но количество узлов - ядер и размер кэша не могут быть бесконечны, начиная с некоторого уровня управление ими займет столько ресурсов, что прирост производительности процессора прекратится.
Поэтому разговоры о применении 100 и 1000 ядерных процессоров в ПК пока преждевременны.
Результатом этого является увеличение числа внешних связей (линий) процессора и рост числа контактов его соединителя - Soket"а.
5. Растет число ядер процессоров
количество которых в прогнозах приближается к сотне. Увеличение их количества вызвано стремлением увеличить производительность системы.
Понятно, что такое увеличение не может продолжаться бесконечно. Ведь синхронизация и управление параллельными вычисления тоже требует вычислительных ресурсов. Конец умножения количества ядер там, где их дальнейшее увеличение не дает прироста производительности.
Но, нельзя забывать, увеличение количества ядер, как и размеров КЭШей, кроме того требует еще и ресурсов.
Промелькнула информация, что Intel планирует заточить отдельные ядра многоядерного процессора под отдельные специализированные задачи, что позволит увеличить их производительность и отключать в случае отсутствия для них задач. Последнее позволит снизить потребляемую мощность. Например одно из ядер можно заточить под выполнение операций с графикой.
Но возникает впечатление, что крайней ситуацией такого развития является чип где размещены все основные узлы процессора, оставив за его пределами только те узлы которые не оказывают существенного влияния на скорость работы ПК.
Понятно, что развитие, совершенствование процессоров направлено на увеличение скорости его работы и скорости работы системы. Для этого оптимизируется его архитектура, в том числе и количество ядер, величина кэшей всех уровней, в процессор переносятся контроллеры памяти.
Это требует увеличения числа узлов на кристалле и как результат увеличения числа транзисторов.
6. Приближение TDP к предельной величине,
имеющей в современных конструкциях процессора в условиях оптимизированных корпусов величину порядка 130 - 150 Вт.
Это ограничение накладывает не наличие эффективных кулеров, а конструктивные особенности самого процессора, размеры кристалла, неоднородность тепловыделения на его поверхности.
Вы наверное обратили внимание, последнее время иногда появляются процессоры с TDP порядка 130 Вт. Чаще всего это процессоры предназначенные для выпуска на более тонком тех. процессе. Например процессор Intel Core i7 940 с архитектурой Nehalem выполненный по 45 нм тех. процессу имеет TDP порядка 130 Вт, будучи выполненным по 32 нм. ТП он будет иметь TDP от 65 до 95 Вт, в зависимости от тактовой частоты.
Обычно TDP не превышает 100 Вт.
130 Вт, это максимальная мощность, которая может отводиться от полупроводникового прибора с такими размерами теплопроводящих поверхностей и подобной конструкции.
Но она накладывает высокие требования к уровня технологии охлаждения полупроводникового прибора.
Это соединения кристалла с тепло распределительной пластиной на процессоре с тепловым сопротивлением порядка 0,01 °С/Вт, эффективных теплопроводящих материалов (паст), кулеров с тепловым сопротивлением менее 0,1 °С/Вт, и корпусов с эффективной вентиляцией.
При приближении TDP к 150 Вт грозит местными перегревами на кристалле, снижением его помехоустойчивости, чувствительности к внешним охлаждающим устройствам и соответственно, общей надежности.
Ограничения накладываемые -
TDP ограничивает число транзисторов на кристалле и тактовую частоту процессора.
7. Увеличение числа контактов процессорного разъема
(соединителя) - Soket"а.
3 фактора влияющие на увеличение числа контактов:
- Усложнение структуры процессора,
- Рост потребляемого тока,
- Увеличение частоты помехи.
1. Усложнение структуры процессора и увеличение его внешних связей создает потребность в увеличении числа контактов на Soket" е процессора. Но увеличение идет не только на количество внешних связей. Передача идет по парам проводников, поэтому число контактов увеличивается на удвоенное число внешних связей процессора.
Это логично и понятно.
Рисунок 4.
2. Как мы знаем, число контактов на Soket"е, для подачи питания на процессор превышает 150 пар. Этого требуют большие токи подаваемые для питания процессора. Причем снижение питающего напряжения требует приводит к росту подаваемого на процессор тока. Это происходит даже при сохранении потребляемой процессором мощности, потому что снижается величина напряжения питающего напряжения (пока до 1 В).
И при ограничении тока на уровне 0,5 А (0,5 А - предельном) на одну пару контактов можно прикинуть сколько контактов требуется для этого. (Коэф. запаса по току требует примерно 0,3А на контакт) Но число контактов в Soket" е отведенное для этих целей всегда больше. Рост числа контактов определяемый максимальным током, особенно при снижении напряжения питания, это не тенденция, а техническая необходимость. (При напряжении питания 1,1 В и потребляемой мощности 130 Вт требуется выделить для этого более 230 контактов.)
3. Параллельное соединение линий питания требует не только подача питания, но и вывод за пределы чипа и Soket"а широкополосных помех генерируемых процессором при работе. Для этого нужна низкая индуктивность линий распределения питания, что достигается, в применяемом конструктиве Soket" а, параллельным соединением множества контактов.
Это особенно важно на ТП 0,45 нм и менее, потому что верхняя частотная граница помех превышает 50 ГГц.
Но с переходом на более тонкие тех. процессы, растет ВЧ граница генерируемой помехи и требутся снижение индуктивности линий подачи питания на процессор и как результат увеличение числа контактов Soket"а.
Поэтому - у сложнение структуры процессора, рост потребляемого тока И необходимость вывести за пределы процессора генерируемую им помеху - все это требует увеличения числа контактов на Soket" е.
Увеличение числа контактов увеличивает размер Soket" а и соответственно индуктивность соединений на нем. При определенном размере Soket"
Но этот процесс не безграничен.
Увеличение числа контактов увеличивает размер Soket" а и соответственно индуктивность соединений на нем. При определенном размере Soket" а увеличение числа контактов на дает необходимого снижения их индуктивности.
8. Новые решения
Периодически появляются в печати. В основном они относятся к новым, более быстродействующим транзисторам.
Например:
- Так называемые транзисторы с вертикальной структурой,
- Двухзатворные транзисторы.
- Новые полупроводниковые материалы, ...... Список постоянно пополняется.
Конечно транзисторы новых структур с рабочими частотами (граничной частотой крутизны) 20, 50 ГГц вещь интересная и не только с точки зрения применения в цифровой (дискретной) технике.
Но не следует забывать:
Природа работы транзисторов в режиме переключения едина, всегда и всех структур с высоким скоростям переключения имеются сопутствующие отрицательные явления, ограничивающие их возможности.
Да и КМОП структуры выполненные по 45 нм. - имеют время переключения порядка 10 псек и рабочую частоту (граничную частоту крутизны - характеризующую его усилительные свойства в линейном режиме) около 16 ГГц. Это значит, что транзисторы современных процессоров выполненных по 45 нм. тех. процессу теоретически способны работать с тактовой частотой процессора 16 ГГц. Но, те самые, отрицательные явления не позволяют этого.
После некоторой доработки конструкции и структуры процессора, работа МОП структур возможна на частотах приближающихся к граничной частоте крутизны. А значит процессор выполненный по 45 нм. тех. процессу способен работать на тактовых частотах ядра 7-10 ГГц.
Увеличение количества ядер процессоров продолжается 2, 4, 8 и в перспективе 60, 80, 100. Хотя последнее сомнительно для широкого применения.
Хотелось бы сказать несколько слов о новых полупроводниковых материалах которые оказывают существенное влияние на производительность и рабочую температуру процессора.
Сейчас появились новые полупроводниковые материалы , транзисторы выполненные на которых работают на более высокой частоте, при более высоких температурах.
| Материал | Ширина запрещенной зоны, эВ | Подвижность электронов, см 2 /В*с | Напряженность поля пробоя,МВ/см | Скорость электронов, 10 7 см/с | Теплопроводность, Вт/см*К | Рабочая температура, º С, макс |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Si | 1,1 | 1350 | 0,3 | 1 | 1,5 | 200 |
| GaAs | 1,4 | 8500 | 0,4 | 2 | 0,5 | 300 |
| GaN | 3,4 | 900 | 3,3 | 2,7 | 1,3 | 500 |
| AlN | 6,2 | 300 | 11,7 | 2,0 | 2,5 | 500 |
Таблица 3.
По данным [Л.1 ]
Полевые транзисторы на основе GaN уже поступили в продажу.
Intel проводит исследования по возможности применения полупроводников III группы (куда относится и GaN).
Существует несколько вариантов конструкций высокопроизводительных процессоров.
Сейчас на горизонте появились новые технологии
Какие они будут?
Предположить сложно, но явно не чисто оптической, которая пока находится на начальной стадии.
Но оптические технологии уже прорабатываются Intel и другими.
Пока не оптические процессоры, а только высокоскоростные оптические интерфейсы ввода/вывода для межкомпонентных соединений «кристалл-кристалл» .
По мнению Intel -
«применяемые в настоящее время технологии межкомпонентных
соединений на базе медных проводников скорости в 15-20 Гбит/с
являются предельными из-за неизбежного на сверхвысоких тактовых
частотах ухудшения характеристик сигнала, рассеивания мощности и
усиления негативного влияния электромагнитных помех.»
Рисунок 5.
Интел уже работает над оптическими системами передачи данных [ Л.4] .
И не только создает технологии позволяющие встраивать оптические системы передачи данных в чипы процессора, но и уже имеет опытные образцы таких трансиверов.
Такие трансиверы (электронные устройства сопряжения, используемые, в частности, для подключения компьютеров к сети) на КМОП - транзисторах смогут работать на тактовых частотах порядка 14 ГГц, что вполне достаточно для обеспечения скорости передачи данных на уровне 20 Гбит/с.[Л.2]
А самые последние модели способны обеспечивать обмен данными со скоростью 40 Гбит/с, а в ближайшее время ожидается появление 8 канального трансивера с пропускной способностью до 1 Гбит/с.
А модели компьютеров с подобными трансиверами (оптическими каналами связи) используемыми вместо внешних шин процессора уже испытываются в лабораториях Intel .
«Московский изобретатель - Вербовецкий Александр Александрович, смог изменить микросхему этой платы так, что удалось повысить производительность, помехозащищенность, надежность и живучесть персональных компьютеров, использующих оптоэлектронные системные платы.
Этот результат был достигнут благодаря использованию оптических методов ввода-вывода и передачи сигналов, позволяющих резко повысить скорость передачи данных, а также за счет применения групповой шинной архитектуры.
В блок-схему платы были введены дополнительные процессоры, блоки сопряжения процессоров, узлы оптической связи каждого блока схемы друг с другом (процессора с системной шиной, кэш-памяти с системной шиной, системного блока управления с системной шиной и тд.), блоки сопряжения системного блока управления.
Такая совокупность блоков и связей между ними позволила получить устройство, обладающее более чем в 100 раз большей производительностью, помехозащищенностью и надежностью, чем обычные современные материнские платы, выпускающиеся для персональных компьютеров.» (конец цитаты)
Эти два решения есть практическое создание единой скоростной оптической шины на которую могут быть посажены все его узлы обеспечивающие внутренние и внешние связи ПК.
Есть решения
Которые позволяют увеличить тактовую частоту без роста TDP , другие решения позволяют увеличить TDP процессора по крайней мере вдвое, что позволяет, ничего не меняя в современных подходах к проектированию, увеличить тактовую частоту процессора по крайней мере в 2 раза. Изменив организацию внутренней структуры процессоров и применив некоторые конструктивные решения еще в 2 раза.
Суммарно это дает возможность иметь тактовую частоту процессора более 10 ГГц. И тут вступают в силу проблемы синхронизации, .
Заключение
Это конечно не все тенденции и проблемы развития процессоров.
Нет конца глубине вопроса, по нему можно написать десятки глубоко научных трудов, но все равно пройдет время и возникнут новые проблемы, которые потребуется решать.
Я хотел здесь рассказать, что история развития процессоров это постоянные компромиссы, результатом которых часто является совсем не то что планируют вожди отрасли. И количество компромиссов и соответственно ограничений становится тем больше при приближении к физическим пределам основного элемента процессора КМОП транзистора. И тогда выполнять «Закон» Мура остается только за счет огромных КЭШей.
Примером такого компромисса является ограничение тактовой частоты процессора.
Накопление этих компромиссов в конце концов становится непреодолимым, и это тупик данной технологии.
Согласно информации Fujitsu , выполненный по 45 мкм тех. процессу, восьми ядерный процессор SPARC64 VIIIfx (Venus ) имеет скорость вычислений 128 GFLOPs, - 2.5 раз выше по сравнению с лучшим Intel , дв у х ядерным Itanium 2, тем не менее, даже с встроенным в Venus диспетчером памяти потребляет составляет только 33% от Itanium 2 , следовательно, около 35Вт.
Один из «специалистов» вычислил тактовую частоту этого процессора как 16 ГГц.
Это неверно уже потому что, при сходной структуре транзисторов, современных тех. процессах и TDP равном 35 Вт его тактовая частота не может превышать 4 ГГц.
Но уже скоро появятся процессоры нового поколения, где вместо шин для связи с внешними устройствами будут использоваться встроенные в процессор оптические системы передачи данных. Это шины обмена информацией с памятью, внешними устройствами (PCI-E , ...), и даже шины связи с HDD , SSD , ... .
И процессор, как и компьютер предстанут в новом виде и возможно качестве.
P.S.
Статья писалась в 2009 году, и вот на дворе середина 2013 (через год от прогноза) и вот после некоторого молчания появились сообщения обозревателей типа "10 нм техпроцесс - реальность 2015 года" а практики относят разработку процессора к 2018 году. А пока с начала 2012 года серийно производятся только процессоры по 22 нм техпроцессу.
С дальнейшим снижением технологических норм (уже с 45 нм техпроцесса) прогрессивно возрастают технологические трудности их освоения.
Пример тому 22 нм техпроцесс, который был продемонстрирован в 2008 году, а освоен в производстве процессоров только через 4 года (2012 год).
Поэтому даже если даже (совсем не 10 нм техпроцесс) 14 -18 нм процесс и будет продемонстрирован в 2015-2018 годах, то освоен он может быть не ранее 2020-2025 года.
Мне будет приятно ошибиться.
август 2013 года
Литература.
1.«Транзистор на GaN пока самый крепкий орешек» В.Данилин, Т.Жукова, Ю.Кузнецов, С.Тараканов, Н.Уваров ФГУП «НПП ПУЛЬСАР», http://www.electronics.ru/issue/2005/4/3
2. Корпорация Intel представляет прототип высокоскоростного оптического интерфейса ввода/вывода для межкомпонентных соединений «кристалл-кристалл», Йен Янг (Ian Young), http://www.intel.com/corporate/europe/emea/rus/country/update/contents/it04041.htm
3. Российским специалистом разработана оптоэлектронная системная плата нового поколения, превосходящая даже современные аналоги компании IBM. http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/5833.html
4. Оптическое будущее новость от Research@lntel Dау, Chip , сентябрь,2009 г.
А.Сорокин
Подводя итоги произошедшим за 2012 год на рынке «настоящих» x86-процессоров событиям, невольно начинаешь завидовать тем авторам, которым досталось писать про планшетные компьютеры или смартфоны. Там-то жизнь бьёт ключом, а у нас, в классической десктопно-ноутбучной экосистеме год прошёл, а вспомнить нечего. То есть, конечно, не совсем нечего, но никакой феерией, как в былые времена, даже и не пахнет. Число ядер в процессорах не растёт, тактовые частоты не увеличиваются, да и микроархитектуры, если не брать в рассмотрение встраиваемую графику, развиваются черепашьими темпами.
То там, то тут проскальзывает мысль о том, что эра PC подходит к своему завершению и пользователи будут всё сильнее отдавать предпочтение носимым компьютерам — планшетам и смартфонам. Можно даже предположить, что уже существует целое поколение людей, которые с PC вообще не сталкивались, а сразу начали своё приобщение к миру современных технологий как пользователи разнообразных гаджетов. Всё это, естественно, сказывается и на продажах x86-процессоров, которые за минувший год упали примерно на 10 процентов. Вроде бы это не столь большая величина, но и она даёт повод погрустить о том, что будет дальше. Ведь те, кто подсел на «планшетную» иглу, уже вряд ли соскочат в сторону больших систем. Даже если глобальный экономический кризис, ставший одной из причин взлёта интереса к недорогим планшетам, и закончится, маловероятно, что спрос на PC традиционных форм-факторов вернётся на былой уровень.
Впрочем, замедление прогресса в развитии традиционных процессоров вызвано совсем не тем, что ветераны рынка в лице AMD и Intel разочаровались в архитектуре x86 с богатой 35-летней историей. Просто ситуация сложилась таким образом, что и тот и другой производитель вынуждены бросить все силы на немного другие задачи.
На текущем этапе AMD оказалась неспособна конкурировать с Intel в разработке высокопроизводительных и энергоэффективных микроархитектур, что привело не только к сокращению до 16 процентов её рыночной доли, но и к необходимости реализовывать продукцию с минимальной нормой прибыли. В результате компания вынуждена искать какие-то возможности по покорению тех рыночных сегментов, которые упустил из своего поля зрения основной соперник.
У Intel же ситуация совершенно иная. С одной стороны, ей нет совершенно никакой необходимости форсировать выход новых продуктов — конкурент отстал настолько, что ни о каком блицкриге с его стороны не может быть и речи. Но с другой — над Intel нависла иная угроза: компания может лишиться звания микропроцессорного гиганта не усилиями AMD, а по той причине, что её продукция просто потеряет актуальность. Всё идёт к тому, что высокопроизводительные PC могут стать нишевым продуктом, а к активному присутствию на рынке процессоров для планшетов и смартфонов компания оказалась не готова. Поэтому для Intel задача номер один — переориентация x86-архитектуры, которая бы позволила ей включиться в полноценную борьбу с многочисленными адептами секты ARM в лице Samsung, NVIDIA, Qualcomm и прочих.
Мы же в сухом остатке имеем лишь две x86-новинки, которые заслуживают особого упоминания в статье рубрики «Итоги года»: Ivy Bridge и Piledriver — микроархитектуры, внедрённые AMD и Intel на рынке процессоров для PC за 2012 год. Впрочем, подводя финальную черту под событиями процессорного рынка, можно вспомнить и массу других кодовых имён, перечислением которых с некоторыми пояснениями мы сейчас и займёмся.
⇡ Intel
Разработка процессоров для традиционных настольных компьютеров перестаёт быть самоцелью для Intel. Эта задача постепенно отходит на второй план, и в качестве прекрасной иллюстрации происходящих изменений можно привести историю с выходом процессоров поколения Ivy Bridge. Сначала их ждали в начале года, потом сроки анонса сдвинулись на апрель, а по факту свою экспансию процессоры на новой микроархитектуре начали лишь с середины лета. При этом причиной задержек были не какие-то проблемы с дизайном или производственной технологией, а отсутствие стимулов к быстрой смене поколений процессоров и банальное желание производителя подчистить складские запасы массовых продуктов Sandy Bridge.
К тому же с точки зрения энтузиастов микроархитектура Ivy Bridge оказалась лишь скучным эволюционным обновлением. Относясь к циклу разработки «тик», она изначально позиционировалась как простой перевод старого процессорного дизайна Sandy Bridge на новый техпроцесс с 22-нм нормами и применением трёхмерных транзисторов. В реальности же всё оказалось ещё хуже: рост вычислительной производительности при постоянстве тактовой частоты по сравнению с предыдущим поколением составил единицы процентов, а номинальные рабочие частоты новых процессоров поднялись всего лишь на сотню-другую мегагерц.
Ivy Bridge для десктопной платформы LGA1155
Разочарованными Ivy Bridge остались и оверклокеры. Несмотря на новую производственную технологию, уменьшившееся тепловыделение и более высокие предельные температуры, разгонный потенциал новинок оказался не лучше, чем у представителей поколения Sandy Bridge. Тут сыграло свою отрицательную роль уменьшение площади ядра и ухудшение теплопроводности скрытого под процессорной крышкой термоинтерфейса.
В итоге: вроде новый процессор и вышел, но реальное значение этого события для рынка традиционных десктопов стремится к нулю. Владельцы производительных систем, построенных на LGA1155-процессорах поколения Sandy Bridge, отреагировали на новинку вполне ожидаемо: они её проигнорировали. Так что сетованиям Intel на низкие темпы проникновения микроархитектуры Ivy Bridge в настольные компьютеры удивляться не приходится.
Однако не стоит думать, что Ivy Bridge — это совершенно никчёмный продукт. Сермяжная правда в том, что акцент при разработке этой микроархитектуры делался вовсе не на десктопы, а на более актуальные, по мнению Intel, мобильные применения. Настольные же воплощения Ivy Bridge — это побочный продукт, приспособленный производителем для таких систем без особых инженерных усилий и с минимальными затратами.
Если же посмотреть на новую микроархитектуру сквозь призму мобильных компьютеров, то у неё сразу находятся весьма привлекательные стороны. Во-первых, в ней существенно улучшилось графическое ядро. Его возможности пришли в соответствие с требованиями DirectX 11, а скорость выросла до приемлемого для современных 3D-ускорителей уровня. Во-вторых, в ней заметно понизилось тепловыделение и энергопотребление, что позволило многочисленным партнёрам Intel развернуть выпуск производительных и одновременно ультракомпактных ноутбуков широким фронтом. Например, частоты 17-ваттных процессоров, устанавливаемых в ультрабуки, с вводом новой микроархитектуры смогли возрасти примерно на 10 процентов, а быстродействие их графического ядра увеличилось почти вдвое. Не менее заметный прогресс с появлением Ivy Bridge произошёл и с мобильными процессорами прочих весовых категорий.
Четырёхъядерный Ivy Bridge в мобильном FCPGA988-исполнении
Но наилучшей иллюстраций энергетической эффективности новой микроархитектуры выступает свершившийся под конец года выпуск мобильных процессоров Ivy Bridge Y-серии . Имея пару ядер с поддержкой технологии Hyper-Threading, максимальную версию графического ядра и предельные тактовые частоты свыше 2,0 ГГц, такие CPU могут похвастать 13-ваттным тепловым пакетом и средним энергопотреблением порядка 7 Вт.
Кстати, такие экономичные процессоры Ivy Bridge служат отличным подтверждением и ещё одного явления. Как ни старалась Intel, но за прошедший год она так и не смогла своими специализированными SoC-системами заинтересовать производителей планшетов. Ведь именно для таких применений и позиционируется адаптированная Y-версия Ivy Bridge, которая призвана хоть как-то cкомпенсировать неудачи с пропихиванием на этот рынок процессоров Atom с дизайном Cloverview. Хотя атомная платформа и выглядит весьма неплохо с точки зрения формальных спецификаций, предлагая двухъядерный дизайн с поддержкой Hyper-Threading и частоты на уровне 1,8 ГГц, внедрениями в широком наборе реальных продуктов она похвастать не может. Архитектура x86 предполагает использование в планшетах операционных систем компании Microsoft, а это — специфический рыночный сегмент, где производительность центрального процессора имеет большое значение.
Atom Z2760 — это и есть платформа Clover Trail
Да и вообще, весь 2012 год, пожалуй, следует назвать очень неудачным для микроархитектуры Atom. Выстрелив четыре года назад, сейчас она переживает кризис жанра. Привычная для этих процессоров среда обитания в виде неттопов и нетбуков стремительно сужается — о прекращении выпуска таких устройств заявили почти все ведущие производители. При этом о перерождении Atom в виде процессора для планшетных компьютеров и смартфонов говорить пока что рано. Конечно, у Intel есть и такие предложения: помимо Cloverview (платформа Clover Trail), это ещё и нацеленный на смартфоны Penwell (платформа Medfield), но широкого распространения не находит и он. Причины этого кроются как в недостаточной готовности принять архитектуру x86 со стороны типичной для смартфонов программной среды, так и в том, что разновидности SoC с микроархитектурой Atom, до сих пор выпускаемые по 32-нм техпроцессу, пока проигрывают ARM-конкурентам либо по энергопотреблению, либо по цене.
Впрочем, даже если у Intel и не получится популяризировать Atom в качестве SoC для гаджетов и бытовой электроники, для этого процессора остаётся ещё одна сфера применения — экономичные и компактные сервера. Выпущенные в 2012 году серверные Atom, известные также как Centerton, кажутся весьма многообещающими новинками. Имея тепловыделение, не превосходящее 6-8 Вт, они экономичнее любых традиционных серверных конфигураций. А это, в свою очередь, позволяет создавать на их основе приобретающие всё более высокую популярность «уплотнённые» системы для обработки данных, применяемые, в частности, при строительстве «облачных» сервисов. Кроме того, неплохие перспективы подобные специализированные Atom имеют в микросерверах и NAS, где их присутствие наметилось уже достаточно давно, и теперь оно постепенно укрепляется.
Atom S1200 — представитель рода Centerton
Как видите, подводя итоги деятельности Intel за истекший год, мы, сами того не желая, скатываемся к обсуждению маловаттных процессоров и платформ, на них построенных. И дело тут не в нашей симпатии к подобным дизайнам, а в том, что весь прогресс и все инновации на процессорном рынке крутятся вокруг миниатюризации и экономичности. Что же в этой ситуации получают те пользователи, которых энергоэффективность интересует во вторую очередь, а в первую — привлекает высокая производительность? От Intel — ничего принципиально нового. Почти все свежие предложения для быстродействующих настольных систем, серверов и рабочих станций — это очередные вариации на тему Sandy Bridge.
Так, высокопроизводительная десктопная платформа LGA2011 в прошлом году не претерпела никаких изменений. Для неё Intel продолжает поставлять четырёхъядерники и шестиядерники Sandy Bridge-E, выпускаемые по 32-нм технологии. Запланированный было на конец года анонс процессоров для этой экосистемы с дизайном Ivy Bridge-E отложился примерно на год, поэтому согреть душу энтузиастов может лишь незначительный прирост тактовой частоты старшей модели процессора Core i7 Extreme Edition.
Знакомый до боли Sandy Bridge-E для платформы LGA2011
Примерно в такой же ситуации оказался и серверный рынок, который в минувшем году также не получил от Intel «тяжёлых» 22-нм процессоров. Правда, к началу 2012 года на нём не было и носителей микроархитектуры Sandy Bridge (если не считать LGA1155-процессоров Xeon для односокетных систем), так что говорить об отсутствии прогресса в этой отрасли было бы неправомерно. Напротив, всю весну один за другим гремели анонсы серверных новинок. Вышли двух- и четырёхсокетные серверные платформы LGA1356 и LGA2011, а также большой набор четырёх-, шести- и восьмиядерных Xeon для них. Все они основываются на 32-нм полупроводниковых кристаллах Sandy Bridge-EP, базовый дизайн которых, очевидно, имеет неплохие шансы получить весьма продолжительную рыночную жизнь. Кстати, долгожителем может стать и платформа LGA2011 целиком. Никаких изменений в ней не предвидится не только в текущем году — Intel намерена оставаться в рамках этого процессорного разъема и в более отдалённом будущем, по меньшей мере на уровне механической совместимости.
Представитель семейства Xeon для LGA2011. Похож на Core i7 Extreme Edition и совместим с ними по выводам
Завершить же ретроспективный взгляд на деятельность микропроцессорного гиганта хочется напоминанием о том, что с его стапелей сходят не только x86-продукты. Так, в прошедшем году была анонсирована очередная версия процессора тяжёлой весовой категории — Itanium. Новинка под кодовым именем Poulson, служащая дальнейшим развитием архитектуры IA-64, предложила увеличение числа вычислительных ядер до восьми штук и более чем двукратный рост производительности. Получившийся гигантский чип объединил 3,1 млрд транзисторов и стал самым сложным процессором, выпускаемым Intel. При этом для его производства, как и в случае с остальными серверными продуктами, применяется достаточно зрелый 32-нм техпроцесс. Впрочем, процессоры семейства Itanium похожи на динозавров не только своей масштабностью. Как известно, в борьбе за выживание в изменчивом мире размер им совсем не помог, вот и гигантский Itanium постепенно теряет своих приверженцев вплоть до того, что добиваться поддержки программного обеспечения для этой экосистемы зачастую приходится со скандалами, как было, например, в случае с Oracle. Не скрывает охладевшие чувства к архитектуре IA-64 и сама Intel. Занимающаяся разработкой будущих Itanium инженерная команда постепенно сокращается, что неминуемо повлечёт постепенное замедление прогресса в этом направлении.
⇡ AMD
Если Intel провела минувший год в почти безмятежной обстановке, медленно, но верно наращивая своё лидерство в привычных для себя рыночных сегментах и потихоньку буксуя в непривычных, то AMD покой мог только сниться. Вступать в 2012-й ей пришлось с достаточно унылым багажом продуктов, не позволяющим компании расслабленно заниматься простыми продажами имеющихся линеек процессоров. Из всего многообразия предложений образца начала 2012 года высокой востребованностью могли похвастать лишь недорогие и экономичные процессоры, входящие в платформу Brazos, неплохо вписавшиеся в бюджетные мобильные и настольные системы. Однако для спокойной жизни этого явно не хватало: реализация недорогих процессоров приносит недостаточную прибыль.
В остальных же рыночных секторах положение AMD было очень шатким. Флагманским процессорам с микроархитектурой Bulldozer для настольных систем оказалась присуща разочаровывающая производительность, которую не смог исправить даже вышедший патч для операционных систем семейства Windows. Первое же поколение гибридных процессоров семейства Llano, хотя и позволило AMD проникнуть на рынок мобильных компьютеров средней ценовой категории более чем в гомеопатическом масштабе, тоже было далеко от совершенства. В его основе лежала микроархитектура пятилетней давности K10, которая не обладала достаточной экономичностью и сдерживала вычислительную производительность, не давая AMD полноценно противопоставлять свои процессоры предложениям конкурента.
В итоге AMD терпела значительные убытки, и было понятно, что нужно что-то менять. Поэтому весь 2012 год компания провела под флагом кардинальной перестройки бизнеса и смены приоритетов. Реструктуризация, массовые увольнения, изменение взаимоотношений с контрактными производителями полупроводников — про все эти перипетии, обрушившиеся на голову AMD, можно написать отдельный материал. Однако первостепенной темой данной статьи является анализ рынка x86-процессоров, и в этом свете главным событием стала глобальная корректировка стратегии. С самого начала прошлого года компания выделила для себя три основных направления (мы говорим сейчас только про процессоры), где она может быть наиболее удачливой: серверные платформы, процессоры с низким энергопотреблением и встраиваемые (в том числе и игровые) решения.
Самым же значимым продуктом, выпущенным AMD в течение прошлого года, стало второе поколение гибридных процессоров с кодовым именем Trinity. Объединив в себе до четырёх ядер с микроархитектурой Piledriver, представляющей собой дальнейшее развитие заложенных в Bulldozer идей, и графическое ядро класса Radeon HD 7000, получившийся APU оказался весьма востребован рынком. По сравнению со своим предшественником, Llano, он смог поднять вычислительную производительность примерно на 25 процентов, а графическую — более чем на 50 процентов. Вместе с тем переход на более совершенный дизайн сделал Trinity вполне экономичными даже для установки в ультракомпактные ноутбуки без перевода их производства на новые технологические процессы. В итоге в ассортименте AMD появились многочисленные варианты мобильных четырёхъядерных APU с тепловыми пакетами 35, 25, 17 и даже 15 Вт, обладающие вполне достойными характеристиками для того, чтобы начать активное завоевание мобильного сегмента.
Trinity в мобильном исполнении
Иными словами, процессоры Trinity стали весьма успешным продуктом AMD для мобильного рынка. С каждым новым кварталом их поставки заметно растут, и к сегодняшнему моменту почти каждый третий поставляемый AMD процессор имеет дизайн Trinity. Их востребованность заметна и по прилавкам магазинов: ноутбуки на базе новых гибридных процессоров AMD попадаются на глаза всё чаще, причём среди них есть даже и аналоги интеловских ультрабуков, продающиеся при этом по очень привлекательной цене. Конечно, Trinity проигрывают старшим мобильным процессорам конкурента с точки зрения вычислительной производительности, но зато графика в этих APU просто отменная. Она не только заметно быстрее интеловской, она лучше на качественном уровне, так как допускает полноценное игровое использование мобильного компьютера.
Но, как мы уже видели на примере Ivy Bridge, что хорошо для пользователей ноутбуков, то не всегда хорошо для пользователей настольных систем. Поэтому успех Trinity в мобильном сегменте не трансформировался в столь же благосклонное отношение к этому процессору со стороны пользователей десктопов. Здесь невысокая производительность вычислительных ядер, построенных на микроархитектуре Piledriver, позволяет этим гибридным процессорам соперничать только с Pentium или младшими Core i3. Так что в десктопах новые APU смогли лишь занять привычное для продуктов компании AMD место сугубо бюджетных предложений.
Все десктопные процессоры AMD сверху выглядят почти одинаково. Это, возможно, Trinity для FM2
Микроархитектура Piledriver попробовала свои силы и в более производительных процессорах для настольных систем. Вслед за десктопными двух- и четырёхъядерными Trinity были выпущены и Vishera — обновлённые процессоры серии FX, имеющие до восьми ядер Piledriver. Но по итогам этого анонса мы можем сказать, что обновление Bulldozer получилось у AMD не слишком удачным. Производительность новых FX возросла лишь на 10-15 процентов, причём главным образом за счёт тактовых частот, а не за счёт каких-то внутренних улучшений. В итоге, как и Bulldozer, микроархитектура Piledriver не дала AMD возможности заявить о себе как о серьезном участнике на рынке высокопроизводительных процессоров для десктопов. Новые FX способны лишь на противопоставление конкурирующим процессорам класса Core i5, но при этом они удручающе неэкономичны.
Процессор AMD FX для платформы Socket AM3+
К сожалению, с каждым днём ситуация всё сильнее выглядит так, как будто AMD собирается окончательно сдать своему конкуренту сегмент производительных процессоров для настольных систем. Конечно, компания обещает продолжать работу над улучшением своей микроархитектуры и даже имеет отчётливые идеи, как это можно сделать, но появление процессоров FX следующего поколения отодвинуто на неопределённый срок.
К тому же производительные настольные системы не входят в число выбранных AMD «точек роста»: их развитие происходит лишь попутно с серверными платформами. А на этом рынке позиции AMD достаточно сильны и без того. Потребители довольны имеющимися процессорами Opteron, так как они предлагают большое количество вычислительных ядер по сравнительно невысокой цене. Например, с вводом в строй микроархитектуры Piledriver в ряду серверных процессоров AMD появились Opteron для платформы G34 с дизайном Abu Dhabi, число x86-ядер в которых доходит до 16. А это — уникальное для отрасли предложение. В дальнейшем же в развитии серверной линейки компании приоритет будет отдаваться не совершенствованию микроархитектуры, а встраиванию в процессоры Opteron 64-битных ядер с архитектурой ARM.
Процессоры Opteron с дизайном Abu Dhabi. Под крышкой скрыта сплотка из двух восьмиядерных кристаллов
И это вообще удивительная метаморфоза. Имея планы по продвижению архитектуры ARM в серверный сегмент, AMD собирается атаковать рынок процессоров для планшетных компьютеров с носителями архитектуры x86. Логика компании такова, что планшетных ARM-процессоров слишком много и без неё, поэтому она хочет сделать более оригинальную ставку. И первым предложением такого рода стал выпущенный в конце 2012 года двухъядерный гибридный процессор Hondo, построенный на энергоэффективной микроархитектуре Bobcat. Тепловыделение такого CPU не превышает 5 Вт, но при этом он располагает достаточно производительным для своего класса графическим ядром Radeon HD 6250. AMD считает, что такое соотношение характеристик хорошо подходит для Windows-планшетов, доля которых на рынке должна увеличиться до 20 процентов в течение ближайших трёх-пяти лет.
AMD Z-60 — Hondo собственной персоной
Для подобных же применений AMD готовит и масштабное обновление своей экономичной микроархитектуры, которое должно произойти уже в начале этого года. На смену успешному проекту Bobcat придёт Jaguar, который должен дать начало двум линейкам процессоров: Temash, нацеленным на планшетные компьютеры, и Kabini, ориентированным на недорогие и экономичные десктопные и мобильные системы. Впрочем, в течение 2012 года показал себя очень неплохо и Bobcat. За счёт модернизации графического ядра и увеличения тактовых частот эта микроархитектура позволила обновить платформу Brazos до версии 2.0, обеспечив тем самым постоянство продаж соответствующих продуктов. Хотя это и кажется удивительным, доля носителей микроархитектуры Bobcat в общей массе отгружаемых AMD процессоров доходит до 40 процентов.
Это число хорошо иллюстрирует тот багаж, с которым AMD вступила в 2013 год. Три четверти продаваемых компанией процессоров — это недорогие гибридные продукты. Причём, если учесть имеющийся в распоряжении AMD потенциал, ждать какого-то изменения в такой картине в ближайшее время не приходится. Предпринимаемые руководством компании меры по оптимизации бизнеса направлены на сокращение номенклатуры разрабатываемых и поставляемых продуктов, поэтому AMD вряд ли станет источником каких-то сюрпризов.
Подводя общий итог, 2012 год можно оценить как достаточно скучный период в сегменте традиционных настольных систем и как год бурных событий на рынке мобильных платформ, в первую очередь энергоэффективных. Всё это отражает глобальную тенденцию, по этой причине никаких особенных изменений в структуре выкатываемых новинок не предвидится и в году наступившем. Тем не менее есть несколько ожидаемых видов процессоров, которые смогут порадовать и пользователей традиционных настольных систем. В первую очередь это CPU с микроархитектурой Intel Haswell , которая располагает критической массой улучшений в вычислительных ядрах, способной поднять производительность перспективных десктопных процессоров на более высокий уровень. Также на 2013 год запланировано и обновление настольной платформы LGA2011, для которой должны будут выйти шести- и восьмиядерные процессоры с микроархитектурой Ivy Bridge-E. Так что если Intel не сорвёт запланированные сроки выхода этих новинок, наша следующая итоговая статья может оказаться куда интереснее для тех читателей, которые пока не готовы окончательно предать десктопы забвению.
Основной конкурент Intel – AMD на прошедшей выставке Financial Analyst Day огласил свои планы по выпуску на рынок своих настольных продуктов. В итоге можно утверждать, что в нынешнем и следующем году нас ожидают много интересных новинок.
Выход Radeon HD 7900 был лишь началом появления целого семейства графических ускорителей Southern Islands : еще в этом году мы увидим настольные акселераторы среднего и производительного уровней, а также, кроме этого, появятся мощные мобильные видеокарты. В году 2013 AMD планирует обновление своих видеокарт релизом новой линейки Sea Islands. Данные чипы будут производиться по 28-нм техпроцессу, как и Southern Islands, однако будут предлагать новую архитектуру с увеличенной производительностью в сфере гетерогенных вычислений.
Говоря о развитии традиционного модельного ряда процессоров FX от AMD, можно сказать, что нас ожидает появление на рынке более усовершенствованной архитектуры Bulldozer под кодовым именем Piledriver. В компании обещают релиз чипов Vishera с данной архитектурой уже в текущем году. На 2013 год обновлять линейку FX компания, похоже, не планирует, хотя работа над архитектурой Steamroller идет активными темпами.
В этом году самое сильное обновление ожидается в области APU среднего класса. В этой сфере компания AMD подготавливает чипы Trinity, которые заменят собой процессоры Llano. Они будут двух- и четырехъядерные с архитектурой Piledriver и графикой нового поколения, за счет чего станут прекрасным выбором в создании недорогих настольных ПК и ноутбуков. А в секторе мобильных устройств появятся APU Trinity с энергопотреблением лишь 17 Вт - это указывает на то, что AMD не намерена отдавать конкурентам в лице Intel нишу ультрабуков. На рынке также будут присутствовать и мобильные APU Trinity со «стандартным» энергопотреблением, которое не превышает 35 Вт.
Гибридные процессоры среднего класса в 2013 году будут усовершенствованы еще более серьезно. 32-нм чипы Trinity заменят на 28-нм APU Kaveri. Эти системы будут основываться на чипе с новыми ядрами CPU архитектуры Steamroller (два или четыре ядра, зависимо от модели) и графикой архитектуры GCN с поддержкой более совершенных гетерогенных вычислений HSA (Heterogeneous Systems Architecture).
Сегмент APU начального уровня в 2012 году не пополнится никакими особенными новинками. Платформа Brazos (серия С и E) получит обновление в лице 40-нм платформы «Brazos 2.0», привнесущей поддержку USB 3.0 и Turbo Core. В этом плане 2013 год куда интереснее: нам обещают 28-нм платформу Kabini. Эти системы будут иметь чип с новыми ядрами Jaguar (эволюция Bobcat) и новой графической составляющей архитектуры GCN и HSA, придущей на смену VLIW5. SoC-подход и более тонкий техпроцесс, следует полагать, позволят существенно повысить производительность при сокращении энергопотребления.
Кроме прочего, AMD официально заявила о запуске в нынешнем 2012 году новых энергоэффективных APU для планшетных ПК под кодовым названием Hondo. Эти гибридные процессоры будут производить по прежнему 40-нм техпроцессу, однако при этом предложат некоторые оптимизации относительно современного чипа Z-01 (Desna).
Сколько процессорных ядер вам действительно нужно? Два? Четыре? Шесть? Во многих отношениях, ответ зависит от того, для чего вы используете ваш ПК. Обнаружено, что большинство игр будет хорошо работать на машинах, по крайней мере, с тремя ядрами. Также известно, что многие ресурсоемкие приложения, например, для редактирования видео, будут использовать столько «лошадиных сил», сколько вы им даете. А еще до сих пор существуют приложения, которые вообще не используют многопоточность.
На самом деле, ключ к оптимальности – . Увидев, как мировой гигант рынка микропроцессоров и графических решений – AMD – готовит новую линейку решений для настольных компьютеров с абсолютно новой архитектурой, сразу же представляешь себе невероятно мощную систему по такой же невероятно высокой цене.
Но когда маркетинговые слайды подробным образом представляют настольный флагманский процессор компании как решение для сравнительно дешевых ПК, остается ожидать процессор предназначенный именно для этого сегмента рынка. Конечно, не верится, что это что-то большее, чем рекламный спойлер, но энтузиастам, которые надеялись увидеть Бульдозер от AMD, с архитектурой, которая уничтожит Sandy Bridge и сразится с Sandy Bridge-E, придется подкорректировать свои ожидания. Вместо этого, компания явно не собирается тратить большие средства на оборудование, как они это делали в прошлом. Во всяком случае, пока.
Это странно, не так ли? Хотя с другой стороны опыт Intel с Sandy Bridge показал, что обществу опытных пользователей не нужны процессоры за $1000, чтобы получить невероятную производительность. Разблокированные чипы за $200 от AMD способны держать частоту 4,5 ГГц, а также выглядят предпочтительнее в ряде тестов (в том числе в игровых тестах). Если AMD может предложить еще лучшее соотношение цены-качества на этом рынке, тут, как говорится, вперед и без раздумий.
По крайней мере на бумаге, линейка процессоров AMD выглядит всеобъемлюще и конкурентоспособно. Линейка процессоров AMD имеет семь моделей в семействе FX, начиная от FX-8150 до FX-4100. Все они основаны на дизайне Zambezi от AMD, изготовлены корпорацией Globalfoundries по 32-нм техпроцессу и состоят из примерно 1200000000 транзисторов (AMD недавно пересмотрели оценки своих транзисторов в сторону увеличения). 315 мм² головки меньше, чем в процессорах Thuban (346 мм²), но больше, чем в Deneb (258 мм²). Для сравнения процессоры Sandy Bridge – 216 мм².
Процессоры AMD FX имеют восемь, шесть и четыре ядра в зависимости от модели (соответственно четыре, три, и два модуля Bulldozer). Цифры вначале обозначения модельного ряда помогут вам определить количество ядер: FX-8xxx – восемь, FX-4xxx – четыре. Три цифры, которые следуют за основными, указывают на уровень производительности. Они не согласуются с тактовой частотой, TDP, или кэш-памятью L2. Вы просто должны помнить, что в сегменте FX-8xxx – модель 8150 лучше, чем 8120, которая лучше, чем 8100.
Все процессоры линейки FX поставляются с разблокированным множителем, что может сделать их лакомым кусочком для любителей оверклокинга, в зависимости от того, насколько агрессивно в AMD настроены на скоростной потенциал своих процессоров. Когда-то в 2008 году, один энтузиаст перепрыгнул всем известные 4 ГГц с помощью Core i7-920, потому что это сделать позволял сам чип. Остается догадываться, возможно ли с помощью 32-нм чипа Globalfoundries достичь того же успеха.
Ясно одно – за приемлемую цену (сравнительно с предложениями конкурента в лице Intel) AMD предлагает не вычислительного монстра, но вполне серьезное решение для домашнего компьютера способное решать абсолютно любые по сложности задачи.
За последнее время положение AMD в плане десктопных процессоров на рынке немного пошатнулось. Сперва, за неимением прогрессивных архитектур компании пришлось снизить цены на свою продукцию. По прошествии некоторого времени AMD полностью покинула позиции производительных CPU верхней ценовой политики. И все это подпряглось еще одним провалом, связанным с выпуском процессоров на основе архитектуры Bulldozer, на которые были возложены большие надежды. Предполагалось, что Bulldozer создаст конкуренцию старшим процессорам Intel (LGA 2011 и LGA 1155). Однако новая архитектура сильно разочаровала своей медлительностью и высоким энергопотреблением. В итоге Bulldozer способен лишь конкурировать с процессорами Intel среднего уровня за счет вдвое увеличенного количества ядер.
Но, к счастью, череда неудач не лишила энтузиазма инженеров компании и уже через год после выпуска Bulldozer была запущена новая усовершенствованная версия данной микроархитектуры под названием Piledriver. Результаты тестирования процессоров AMD FX-8350 показали, что время, потраченное на улучшение линейки, не было потеряно зря . Старший представитель линейки процессоров Vishera, предназначенных для настольных систем, позволил заметно повысить производительность платформы AMD. Из тестирования стало понятно, что показатели выросли приблизительно на 15% , поэтому для закрепления своей успешной разработки и усиления эффекта AMD установила весьма демократичную цену. Все эти события заставили заговорить о процессорах Vishera в положительном ключе.
Флагманский FX-8350 обладает еще более увеличенным быстродействием по сравнению с процессорами AMD прошлого поколения . Учитывая демократическую ценовую политику компании, FX-8350 можно посоветовать установить на недорогую настольную систему, предполагающую решение ресурсоемких задач в виде создания и обработки контента высокого разрешения либо финального рендеринга. Однако прежде чем принять окончательное решение, стоит учесть и его недостатки. На первом плане – высокий уровень энергопотребления. Следующее, что нужно отметить – несовершенное распределение нагрузки на восемь ядер.
Также стоит обратить внимание на FX-8320. Эта модель практически ни в чем не уступает FX-8350, однако она на порядок ниже по ценовому критерию. В профессиональных приложениях скорость работы FX-8320 находится на высоте. А учитывая тот факт, что современные процессоры AMD линейки FX наделены незафиксированными коэффициентами умножения, то FX-8320 не составит большого труда разогнать до флагманского уровня и даже выше .
Шестиядерная модификация Vishera, на первый взгляд, не выделяется из всех представленных моделей. Из-за деактивации в FX-6300 одного из 2-ядерных модулей его пиковая производительность довольно низкая по сравнению с 4-ядерниками Intel. Однако AMD дальновидно использовала ценовую тактику для FX-6300, составляющего в этом плане конкуренцию не Core i5, а Core i3. Такой подход открывает большие перспективы перед шестиядерными Vishera, тем более что в отличие от разработок линейки Core i3, FX-6300 можно разгонять.
