Intel pentium последнего поколения. Поколения процессоров Intel: описание и характеристики моделей

01.04.2019

История процессоров Intel | Первенец – Intel 4004

Свой первый микропроцессор Intel продала в 1971 году. Это был 4-битный чип с кодовым названием 4004. Он предназначался для совместной работы с тремя другими микрочипами, ПЗУ 4001, ОЗУ 4002 и сдвиговым регистром 4003. 4004 выполнял непосредственно вычисления, а остальные компоненты имели критическое значение для работы процессора. Чипы 4004 главным образом использовались в калькуляторах и прочих подобных устройствах, и не предназначались для компьютеров. Его максимальная тактовая частота составляла 740 кГц.

За 4004 последовал похожий процессор под названием 4040, который, по сути, представлял улучшенную версию 4004 с расширенной системой команд и более высокой производительностью.

История процессоров Intel | 8008 и 8080

С помощью 4004 Intel заявила о себе на рынке микропроцессоров, и чтобы извлечь выгоду из ситуации представила новую серию 8-битных процессоров. Чипы 8008 появились в 1972 году, затем в 1974 году появились процессоры 8080, а в 1975 году – чипы 8085. Хотя 8008 является первым 8-битным микропроцессоров Intel, он был не так известен, как его предшественник или преемник – модель 8080. Благодаря возможности обрабатывать данные 8-битными блоками 8008 был быстрее, чем 4004, но имел довольно скромную тактовую частоту 200-800 кГц и не особо привлекал внимание проектировщиков систем. 8008 производился по 10-микрометровой технологии.

Intel 8080 оказался намного более успешным. Архитектурный дизайн чипов 8008 был изменен ввиду добавления новых инструкций и перехода к 6-микрометровым транзисторам. Это позволило Intel более чем вдвое повысить тактовые частоты, и самые быстрые процессоры 8080 в 1974 году работали при частоте 2 МГц. ЦП 8080 использовались в бесчисленном множестве устройств, в связи с чем несколько разработчиков программного обеспечения, например, недавно сформированная Microsoft, сосредоточились на программном обеспечении для процессоров Intel.

В конечном счете, появившиеся позже микрочипы 8086 имели общую архитектуру с 8080, чтобы сохранить обратную совместимость с ПО, написанным для них. В результате ключевые аппаратные блоки процессоров 8080 присутствовали во всех когда-либо произведенных процессорах на базе x86. Программное обеспечение для 8080 технически также может работать на любом процессоре с архитектурой x86.

Процессоры 8085, по сути, представляли удешевленный вариант 8080 с повышенной тактовой частой. Они были очень успешны, хотя оставили меньший след в истории.

История процессоров Intel | 8086: начало эры x86

Первым 16-битным процессором Intel был 8086. Он имел существенно большую производительность по сравнению с 8080. Кроме повышенной тактовой частоты процессор обладал 16-разрядной шиной данных и аппаратными исполнительными блоками, позволяющими 8086 одновременно выполнять две восьмибитные инструкции. Кроме того процессор мог выполнять более сложные 16-битные операции, но основная масса программ того времени была разработана для 8-битных процессоров, поэтому поддержка 16-битных операций была не так актуальна, как многозадачность процессора. Разрядность адресной шины была расширена до 20-бит, что дало процессору 8086 доступ к 1 Мбайт памяти и увеличило производительность.

8086 также стал первым процессором на архитектуре x86. Он использовал первую версию набора команд x86, на которой базируются почти все процессоры AMD и Intel с момента появления этого чипа.

Примерно в то же время Intel выпускала чип 8088. Он был построен на базе 8086, но у него была отключена половина адресной шины, и он ограничивался исполнением 8-битных операций. Тем не менее, он имел доступ к 1 Мбайт ОЗУ и работал при более высоких частотах, поэтому был быстрее предыдущих 8-битных процессоров Intel.

История процессоров Intel | 80186 и 80188

После 8086 Intel представила несколько других процессоров, все они использовали схожую 16-битную архитектуру. Первым был чип 80186. Он разрабатывался с целью упрощения проектирования готовых систем. Intel переместила некоторые аппаратные элементы, которые обычно располагались на системной плате, в ЦП, включая генератор тактовых импульсов, контроллер прерываний и таймер. Благодаря интеграции этих компонентов в ЦП 80186 стал во много раз быстрее, чем 8086. Intel также увеличила тактовую частоту чипа, чтобы еще больше повысить производительность.

Процессор 80188 также имел ряд аппаратных компонентов, интегрированных в чип, но обходился 8-битной шиной данных, как 8088, и предлагался в качестве бюджетного решения.

История процессоров Intel | 80286: больше памяти, больше производительности

После выхода 80186 в том же году появился 80286. Он имел почти идентичные характеристики, за исключением расширенной до 24-бит адресной шины, которая, в так называемом защищенном режиме работы процессора, позволяла ему работать с оперативной памятью объемом до 16 Мбайт.

История процессоров Intel | iAPX 432

iAPX 432 был ранней попыткой Intel уйти от архитектуры x86 в совершенно другую сторону. По расчетам Intel iAPX 432 должен быть в несколько раз быстрее, чем другие решения компании. Но, в конечном счете, процессор потерпел неудачу из-за существенных просчетов в архитектуре. Хотя процессоры x86 считались относительно сложными, iAPx 432 поднял сложность CISC на совершенно новый уровень. Конфигурация процессора была довольно громоздкой, что вынудило Intel выпускать ЦП на двух отдельных кристаллах. Процессор также был рассчитан на высокие нагрузки и не мог хорошо работать в условиях недостатка пропускной способности шин или поступления данных. iAPX 432 смог обогнать 8080 и 8086, но его быстро затмили более новые процессоры на архитектуре x86, и в итоге от него отказались.

История процессоров Intel | i960: первый RISC-процессор Intel

В 1984 Intel создала свой первый RISC-процессор. Он не являлся прямым конкурентом процессорам на базе x86, поскольку предназначался для безопасных встраиваемых решений. В этих чипах использовалась 32-битная суперскалярная архитектура, в которой применялись концепция дизайна Berkeley RISC. Первые процессоры i960 имели относительно низкие тактовые частоты (младшая модель работала на 10 МГц), но со временем архитектура была улучшена и переведена на более тонкие техпроцессы, что позволило поднять частоту до 100 МГц. Также они поддерживали 4 Гбайт защищенной памяти.

i960 широко использовался в военных системах а также в корпоративном сегменте.

История процессоров Intel | 80386: переход x86 на 32-бита

Первым 32-битным процессором на архитектуре x86 от Intel стал 80386, который появился в 1985 году. Его ключевым преимуществом являлась 32-битная адресная шина, которая позволяла адресовать до 4 Гбайт системной памяти. Хотя в те времени столько памяти практически никто не использовал, ограничения ОЗУ часто вредили производительности предшествующих процессоров x86 и конкурирующих ЦП. В отличие от современных ЦП, на момент появления 80386 увеличение объема ОЗУ почти всегда означало увеличение производительности. Также Intel реализовала ряд архитектурных усовершенствований, которые помогали повысить производительность выше уровня 80286, даже когда обе системы использовали одинаковый объем ОЗУ.

Чтобы добавить в продуктовую линейку более доступные модели, Intel представила 80386SX. Этот процессор был практически идентичен 32-битному 80386, но ограничивался 16-битной шиной данных и поддерживал работу с ОЗУ объемом лишь до 16 Мбайт.

История процессоров Intel | i860

В 1989 году Intel предприняла еще одну попытку уйти от процессоров x86. Она создала новый ЦП с архитектурой RISC под названием i860. В отличие от i960 этот ЦП разрабатывался как модель с высокой производительностью для рынка настольных ПК, но процессорный дизайн имел некоторые недостатки. Главный из них заключался в том, что для достижения высокой производительности процессор полностью полагался на программные компиляторы, которые должны были размещать инструкции в порядке их выполнения в момент создания исполняемого файла. Это помогло Intel сохранить размер кристалла и уменьшить сложность чипа i860, но при компиляции программ было практически невозможно корректно расположить каждую инструкцию с начала и до конца. Это вынуждало ЦП тратить больше времени на обработку данных, что резко снижало его производительность.

История процессоров Intel | 80486: интеграция FPU

Процессор 80486 стал следующим большим шагом Intel с точки зрения производительности. Ключом к успеху являлась более плотная интеграция компонентов в ЦП. 80486 был первым процессором x86 с кэшем L1 (первого уровня). Первые образцы 80486 имели на кристалле 8 Кбайт кэш-памяти и изготавливались с применением техпроцесса 1000 нм. Но с переходом на 600 нм объем кэша L1 увеличился до 16 Кбайт.

Intel также включила в ЦП блок FPU, который до этого являлся отдельным функциональным блоком обработки данных. Переместив эти компоненты в центральный процессор, Intel заметно снизила задержку между ними. Чтобы увеличить пропускную способность процессоры 80486 также использовали более быстрый интерфейс FSB. Для повышения скорости обработки внешних данных было произведено множество усовершенствований в ядре и других компонентах. Эти изменения значительно подняли производительность процессоров 80486, которые в разы обгоняли старые 80386.

Первые процессоры 80486 достигали частоты 50 МГц, а более поздние модели, произведенные по техпроцессу 600 нм, могли работать на частоте до 100 МГц. Для покупателей с меньшим бюджетом Intel выпускала версию 80486SX, в которой был заблокирован блок FPU.

История процессоров Intel | P5: первый процессор Pentium

Pentium появился в 1993 году и был первым процессором x86 Intel, который не следовал системе нумерации 80x86. Pentium использовал архитектуру P5 – первую суперскалярную микроархитектуру x86 Intel. Хотя Pentium в целом был быстрее 80486, его главной особенностью был существенно улучшенный блок FPU. FPU оригинального Pentium был более чем в десять раз быстрее старого блока в 80486. Значение этого усовершенствования лишь усилилось, когда Intel выпустила Pentium MMX. В плане микроархитектуры этот процессор идентичен первому Pentium, но он поддерживал набор команд Intel MMX SIMD, который мог значительно повышать скорость отдельных операций.

По сравнению с 80486 Intel увеличила в новых процессорах Pentium объема кэша L1. Первые модели Pentium имели 16 Кбайт кэша первого уровня, а Pentium MMX получил уже 32 Кбайт. Естественно, эти чипы работали при более высоких тактовых частотах. Первые процессоры Pentium использовали транзисторы с техпроцессом 800 нм и достигали только 60 МГц, но последующие версии, созданные с использованием производственного процесса Intel 250 нм, достигали уже 300 МГц (ядро Tillamook).

История процессоров Intel | P6: Pentium Pro

Вскоре после первого Pentium Intel планировала выпустить Pentium Pro, основанный на архитектуре P6, но столкнулась с техническими трудностями. Pentium Pro выполнял 32-битные операции значительно быстрее оригинального Pentium благодаря внеочередному исполнению команд. Эти процессоры имели сильно переработанную внутреннюю архитектуру, которая декодировала инструкции в микрооперации, которые выполнялись на модулях общего назначения. В связи с дополнительными аппаратными средствами декодирования Pentium Pro также использовал значительно расширенный 14-уровневый конвейер.

Поскольку первые процессоры Pentium Pro были предназначены для рынка серверов, Intel снова расширила адресную шину до 36-бит и добавила технологию PAE, позволяющую адресовать до 64 Гбайт ОЗУ. Это гораздо больше, чем было нужно среднему пользователю, но возможность поддержки большого объема ОЗУ была крайне важна для заказчиков серверов.

Также была переработана система кэш-памяти процессора. Кэш L1 был ограничен двумя сегментами по 8 Кбайт, один для инструкций и один для данных. Чтобы восполнить дефицит 16 Кбайт памяти по сравнению с Pentium MMX, Intel добавила от 256 Кбайт до 1 Мбайт кэша L2 на отдельной микросхеме, присоединенной к корпусу ЦП. Она соединялась с ЦП с помощью внутренней шины передачи данных (BSB).

Изначально Intel планировала продавать Pentium Pro простым пользователям, но, в конечном счете, ограничила его выпуск моделями для серверных систем. Pentium Pro имел несколько революционных функций, но продолжал конкурировать с Pentium и Pentium MMX в плане производительности. Два более старых процессора Pentium были значительно быстрее при выполнении 16-битных операций, а в то время 16-битное ПО было преобладающим. Процессору также нахватало поддержки набора команд MMX, в результате Pentium MMX обгонял Pentium Pro в оптимизированных под MMX программах.

У Pentium Pro был шанс удержаться на потребительском рынке, но он был довольно дорогим в производстве из-за отдельной микросхемы, содержащей кэш L2. Самый быстрый процессор Pentium Pro достигал тактовой частоты 200 МГц и производился по техпроцессам 500 и 350 нм.

История процессоров Intel | P6: Pentium II

Intel не отступилась от архитектуры P6 и в 1997 году представила Pentium II, в которым были исправлены почти все недостатки Pentium Pro. Лежащая в основе архитектура была похожа на Pentium Pro. Он также использовал 14-уровневый конвейер и имел некоторые улучшения ядра, повышающие скорость выполнения инструкций. Объем кэша L1 вырос – 16 Кбайт для данных плюс 16 Кбайт для инструкций.

Для снижения стоимости производства Intel также перешла к более дешевым чипам кэш-памяти, присоединенным к более крупному корпусу процессора. Это был эффективный способ сделать Pentium II дешевле, но модули памяти не могли работать на максимальной скорости ЦП. В результате частота работы кэша L2 составляла лишь половину от процессорной, но для ранних моделей ЦП этого было достаточно, чтобы увеличить производительность.

Intel также добавила набор команд MMX. Ядра ЦП в Pentium II под кодовым названием "Klamath" и "Deschutes" также продавалась под брендами Xeon и Pentium II Overdrive, ориентированными на сервера. Модели с самой высокой производительностью имели 512 Кбайт кэша L2 и тактовую частоту до 450 МГц.

История процессоров Intel | P6: Pentium III и схватка за 1 ГГц

После Pentium II Intel планировала выпустить процессор, основанный на архитектуре Netburst, но она была еще не готова. Поэтому в Pentium III компания снова использовала архитектуру P6.

Первый процессор Pentium III носил кодовое имя "Katmai" и был очень похож на Pentium II: он использовал упрощенный кэш L2, работающий лишь на половине скорости ЦП. Базовая архитектура получила существенные изменения, в частности, несколько частей 14-уровневого конвейера были объединены между собой до 10 ступеней. Благодаря обновленному конвейеру и увеличению тактовой частоты первые процессоры Pentium III, как правило, немного обгоняли Pentium II.

Katmai производился по технологии 250 нм. Однако, после перехода на производственный процесс 180 нм, Intel смогла значительно увеличить производительность Pentium III. В обновленной версии под кодовым названием "Coppermine" кэш L2 был перемещен в ЦП, а его объем был снижена наполовину (до 256 Кбайт). Но поскольку он мог работать на частоте процессора, уровень производительности все равно повысился.

Coppermine участвовал в гонке с AMD Athlon за частотой 1 ГГц и преуспел. Позднее Intel попыталась выпустить модель процессора 1,13 ГГц, но в конечном счете она была отозвана после того, как доктор Томас Пабст из Tom"s Hardware обнаружил нестабильности в его работе . В итоге чип с частотой 1 ГГц остался самым быстрым процессором Pentium III на базе Coppermine.

Последняя версия ядра Pentium III называлась "Tualatin". При ее создании использовался техпроцесс 130 нм, который позволил добиться тактовой частоты 1,4 ГГц. Кэш L2 был увеличен до 512 Кбайт, что также позволило немного повысить производительность.

История процессоров Intel | P5 и P6: Celeron и Xeon

Вместе с Pentium II Intel также представила линейки процессоров Celeron и Xeon. Они использовали ядро Pentium II или Pentium III, но с разным объемом кэш-памяти. У первых моделей процессоров под брендом Celeron, основанных на базе Pentium II, вообще не было кэша L2, и производительность была ужасной. Более поздние модели на базе Pentium III имели половину от его объема кэша L2. Таким образом мы получили процессоры Celeron, которые использовали ядро Coppermine и имели только 128 Кбайт кэша L2, а более поздние модели, на базе Tualatin уже 256 Кбайт.

Версии с половиной кэша также называли Coppermine-128 и Tualatin-256. Частота этих процессоров была сопоставима с Pentium III и позволяла конкурировать с процессорами AMD Duron. Microsoft использовала процессор Celeron Coppermine-128 с частотой 733 МГц в игровой консоли Xbox.

Первые процессоры Xeon тоже были основаны на Pentium II, но имели больше кэша второго уровня. У моделей начального уровня его объем составлял 512 Кбайт, тогда как у старших собратьев могло быть до 2 Мбайт.

История процессоров Intel | Netburst: премьера

Прежде чем обсуждать архитектуру Intel Netburst и Pentium 4, важно понимать, в чем преимущества и недостатки ее длинного конвейера. Под понятием конвейера подразумевается перемещение инструкций через ядро. На каждом этапе конвейера выполняется множество задач, но иногда может выполняться только одна единственная функция. Конвейер можно увеличить путем добавлением новых аппаратных блоков или разделением одного этапа на несколько. А также можно уменьшить за счет удаления аппаратных блоков или объединения нескольких этапов обработки в один.

Длина или глубина конвейера имеет прямое влияние на задержку, IPC, тактовую частоту и пропускную способность. Более длинные конвейеры обычно требуют большей пропускной способности от других подсистем, и если конвейер постоянно получает необходимый объем данных, то каждый этап конвейера не будет простаивать вхолостую. Также процессоры с длинными конвейерами обычно могут работать при более высоких тактовых частотах.

Недостатком длинного конвейера является повышенная задержка исполнения, поскольку данные, проходящие через конвейер, вынуждены «останавливаться» на каждом этапе на определенное число тактов. Кроме того, процессоры, имеющие длинный конвейер, могут иметь более низкий показатель IPC, поэтому для повышения скорости работы они используют более высокие тактовые частоты. Со временем процессоры, использующие комбинированный подход, доказали свою эффективность без существенных недостатков.

История процессоров Intel | Netburst: Pentium 4 Willamette и Northwood

В 2000 году архитектура Intel Netburst, наконец, была готова и увидела свет в процессорах Pentium 4, доминировав в течение последующих шести лет. Первая версия ядра называлась "Willamette", под которой Netburst и Pentium 4 просуществовали два года. Однако это было трудное время для Intel, и новый процессор с трудом обгонял Pentium III. Микроархитектура Netburst позволяла использовать более высокие частоты, и процессоры на базе Willamette смогли достичь 2 ГГц, но в некоторых задачах Pentium III с частотой 1,4 ГГц оказывался быстрее. В этот период процессоры AMD Athlon имели большее преимущество в производительности.

Проблема Willamette состояла в том, что Intel расширила конвейер до 20 этапов и планировала побить планку частоты 2 ГГц, но из-за ограничений, накладываемых энергопотреблением и тепловыделением, она не смогла достигнуть поставленных целей. Ситуация улучшилась с появлением микроархитектуры Intel "Northwood" и использованием нового техпроцесса 130 нм, который позволил увеличить тактовую частоту до 3,2 ГГц и удвоить объем кэша L2 с 256 Кбайт до 512 Кбайт. Впрочем, проблемы с потребляемой мощностью и тепловыделением архитектуры Netburst никуда не делись. Однако производительность Northwood была значительно выше, и он мог конкурировать с новыми чипами AMD.

В процессорах класса high-end Intel внедрила технологию Hyper-Threading, увеличивающую эффективность использования ресурсов ядра в условиях многозадачности. Польза от Hyper-Threading в чипах Northwood была не так велика, как в современных процессорах Core i7 – прирост производительности составлял несколько процентов.

Ядра Willamette и Northwood также использовались в процессорах серии Celeron и Xeon. Как и в предыдущих поколениях ЦП Celeron и Xeon, Intel соответственно уменьшала и увеличивала размер кэша второго уровня, чтобы дифференцировать их по производительности.

История процессоров Intel | P6: Pentium-M

Микроархитектура Netburst разрабатывалась для высокопроизводительных процессоров Intel, поэтому она была довольно энергоемкой и не подходила для мобильных систем. Поэтому в 2003 году Intel создала свою первую архитектуру, разработанную исключительно для ноутбуков. Процессоры Pentium-M базировались на архитектуре P6, но с более длинными 12-14-уровневыми конвейерами. Кроме того в ней впервые был реализован конвейер переменной длины – если необходимая для команды информация уже была загружена в кэш, инструкции могли выполняться после прохождения 12 этапов. В противном случае им нужно было пройти еще два дополнительных этапа, чтобы загрузить данные.

Первый из таких процессоров выпускался по техпроцессу 130 нм и содержал 1 Мбайт кэш-памяти L2. Он достигал частоты 1,8 ГГц при потребляемой мощности всего 24,5 Вт. Более поздняя версия под именем "Dothan" с 90-нанометровыми транзисторами была выпущена в 2004 году. Переход на более тонкий производственный процесс позволял Intel увеличить кэш второго уровня L2 до 2 Мбайт, который в сочетании с некоторыми улучшениями ядра заметно увеличивал производительность из расчета на такт. Кроме того максимальная частота ЦП поднялась до 2,27 ГГц при небольшом повышении энергопотребления до 27 Вт.

Архитектура процессоров Pentium-M впоследствии использовалась в мобильных чипах Stealey A100, на замену которых пришли процессоры Intel Atom.

История процессоров Intel | Netburst: Prescott

Ядро Northwood с архитектурой Netburst продержалось на рынке с 2002 по 2004 год, после чего Intel представила ядро Prescott с многочисленными улучшениями. При производстве использовался техпроцесс 90 нм, позволивший Intel увеличить кэш L2 до 1 Мбайт. Также Intel представила новый процессорный интерфейс LGA 775, который обладал поддержкой памяти DDR2 и расширенной в четыре раза шиной FSB. Благодаря этим изменениям Prescott обладал большей пропускной способностью, чем Northwood, а это было необходимо для повышения производительности Netburst. Кроме того на базе Prescott Intel показала первый 64-битный процессор x86, имеющий доступ к ОЗУ большего объема.

Intel рассчитывала, что процессоры Prescott станут самыми успешными среди чипов на базе архитектуры Netburst, но вместо этого они потерпели фиаско. Intel снова расширила конвейер выполнения команд, на сей раз до 31 этапа. В компании надеялись, что увеличения тактовых частот будет достаточно, чтобы компенсировать наличие более длинного конвейера, но им удалось достичь только 3,8 ГГц. Процессоры Prescott были слишком горячими и потребляли слишком много энергии. В Intel рассчитывали, что переход на техпроцесс 90 нм устранит эту проблему, однако повышенная плотность транзисторов лишь усложнила охлаждение процессоров. Добиться более высокой частоты было невозможно, и изменения ядра Prescott негативно сказались на общей производительности.

Даже со всеми улучшениями и дополнительным кэшем Prescott, в лучшем случае, выходил на один уровень с Northwood по части произвольности на такт. В то же время процессоры AMD K8 также осуществили переход на более тонкий техпроцесс, что позволило повысить их частоты. AMD некоторое время доминировала на рынке ЦП для настольных компьютеров.

История процессоров Intel | Netburst: Pentium D

В 2005 году два основных производителя соревновались за первенство в анонсе двухъядерного процессора для потребительского рынка. AMD первой анонсировала двухъядерный Athlon 64, но он долго отсутствовал в продаже. Intel стремилась обойти AMD, используя многоядерный модуль (MCM), содержащий два ядра Prescott. Компания окрестила свой двухъядерный процессор Pentium D, а первая модель носила кодовое имя "Smithfield".

Однако Pentium D подвергся критике, поскольку имел те же проблемы, что и оригинальные чипы Prescott. Тепловыделение и энергопотребление двух ядер на базе Netburst ограничивали таковую частоту на уровне 3,2 ГГц (в лучшем случае). И поскольку эффективность архитектуры сильно зависела от загруженности конвейера и скорости поступления данных, показатель IPC у Smithfield заметно снизился, поскольку пропускная способность канала делилась между двумя ядрами. Кроме того физическая реализация двухъядерного процессора не отличалась изящностью (по сути это два кристалла под одной крышкой). И два ядра на одном кристалле в ЦП AMD считались более продвинутым решением.

После Smithfield появился Presler, который был переведен на 65 нм техпроцесс. Многоядерный модуль содержал два кристалла Ceder Mill. Это помогло уменьшить тепловыделение и потребляемую мощность процессора, а также поднять таковую частоту до 3,8 ГГц.

Существовало две основных версии Presler. Первая имела более высокий тепловой пакет 125 Вт, а более поздняя модель ограничивалась значением 95 Вт. Благодаря уменьшенному размеру кристалла Intel также смогла удвоить объема кэша L2, в итоге каждый кристалл имел по 2 Мбайт памяти. Некоторые модели для энтузиастов также поддерживали технологию Hyper-Threading, позволяющую ЦП выполнять задачи в четыре потока одновременно.

Все процессоры Pentium D поддерживали 64-битное ПО и ОЗУ объемом более 4 Гбайт.

Во второй части: процессоры Core 2 Duo, Core i3, i5, i7 вплоть до Skylake.

С момента выхода первого ПК в 1981 году процессорные технологии развивались в четырех основных направлениях:

увеличение количества транзисторов и плотности их размещения;
увеличение тактовой частоты;
увеличение размера внутренних регисторов (разрядности);
увеличение количества ядер в одной микросхеме.

Компания Intel представила процессор 286 в 1982 году. Насчитывая 134 тыс. транзисторов он обеспечивал более чем в три раза более высокую производительность, нежели другие 16-разрядные процессоры того времени. Обладая встроенными средствами управления памятью, процессор 286 обеспечивал совместимость с предшественниками. Этот революционный процессор впервые использовался в производительной системе IBM PC-AT, на базе которой были созданы все современные ПК.
В 1985 году был выпущен процессор Intel 386. Он был построен на 32-разрядной архитектуре и содержал 275 тыс. транзисторов, обладал производительностью свыше пяти миллионов инструкций в секунду (MIPS). Первой системой на базе нового процессора стал компьютер Compaq Deskpro 386.
Следующим в 1989 году был представлен процессор Intel486. Он содержал 1,2 млн. транзисторов и был первым процессором со встроенным математическим сопроцессором. Его производительность была практически в пятьдесят раз выше производительности первого процессора 4004, что позволило ему соперничать с некоторыми моделями мэйнфреймов.
Затем, в 1993 году, компания Intel представила первое семейство процессоров Р5 (586), получившее название Pentium, тем самым определив новые стандарты производительности, в несколько раз превышающие производительность процессора 486 предыдущего поколения.

Процессор Pentium содержал 3,1 млн. транзисторов и обладал производительностью 90 MIPS, что в 1500 раз превышало производительность процессора 4004.
Примечание
Переход Intel от использования чисел (386/486) к именам (Pentium/Pentium Pro) своих процессоров был обусловлен тем фактом, что числа не могли быть зарегистрированными торговыми марками, а значит, у компании не было возможности предотвратить выпуск конкурирующими компаниями процессоров-клонов.
Первый процессор семейства Р6 (686), получивший название Pentium Pro, был представлен в 1995 году. Это был первый процессор, насчитывающий 5,5 млн. транзисторов и оснащенный производительной кэш-памятью второго уровня.
Пересмотрев архитектуру Р6 (686/Pentium Pro), в мае 1997 года компания Intel выпустила процессор Pentium II, который содержал 7,5 млн. транзисторов, упакованных в картридже, а не в привычной микросхеме, что позволило разместить кэш-память L2 непосредственно на модуле. В апреле 1998 года семейство Pentium II было расширено; были представлены процессор Celeron для компьютеров начального уровня, а также процессор Pentium II Xeon, предназначенный для серверов и рабочих станций. Добавив к архитектуре Pentium II новый набор инструкций Streaming SIMD Extensions (SSE), в 1999 году компания Intel представила процессор Pentium III.
В то время как процессор Pentium начал занимать доминирующее положение, компания AMD приобрела компанию NexGen, которая работала над процессором Nx686. AMD объединила архитектуру этого процессора с интерфейсом Pentium, что привело к созданию процессора, получившего название AMD К6. Процессор К6 был аппаратно и программно совместим с Pentium, что означало возможность установки в то же гнездо Socket 7, а также запуск идентичного набора программ. Хотя компания Intel прекратила выпуск Pentium, предпочитая более дорогостоящие Pentium II и III, AMD продолжала разрабатывать более производительные версии К6, стимулируя развитие рынка ПК начального уровня.

В 1998 году компания Intel впервые интегрировала кэш-память L2 непосредственно в кристалл процессора (при этом память работала на частоте ядра), что позволило кардинально увеличить производительность. Впервые это было реализовано во втором поколении процессоров Celeron (базирующихся на ядре Pentium II), а также в процессоре Pentium IIPE, который применялся в портативных системах. Первый производительный процессор с интегрированной кэш-памятью L2, работающей на частоте ядра, предназначенный для производительных ПК, был представлен в конце 1999 года. Это был процессор Pentium III второго поколения на ядре Coppermine. После этого уже все основные производители процессоров интегрировали кэш-память L2 (и даже L3) в кристалл процессора; данный подход применяется и в настоящее время.
В 1999 году компания AMD представила процессор Athlon, что позволило ей конкурировать с Intel на рынке производительных ПК. Процессор Athlon стал очень популярным создалось впечатление, что Intel впервые столкнулась с реальной конкуренцией на рынке производительных систем. Конечно, сейчас успех Athlon кажется безоговорочным, однако на момент анонса все казалось не так очевидно. В отличие от процессоров предыдущего поколения К6, которые были программно и аппаратно совместимы с процессорами Intel, процессор Athlon был совместим только программно; для него требовалась материнская плата со специальным гнездом, предназначенным для установки именно Athlon.
Очень важной вехой для обеих компаний оказался 2000 год. Intel и AMD представили процессоры с частотой 1 ГГц, которая еще недавно казалась недостижимой. В 2001 году компания Intel представила процессор Pentium 4 с тактовой частотой 2 ГГц — первый процессор с такой частотой. 15 ноября 2001 года индустрия отметила 30-летие микропроцессора; за эти годы производительность возросла более чем в 18500 (с 0,108 МГц до 2 ГГц) AMD также представила процессор Athlon ХР на обновленном ядре Palomino и процессор Athlon MP, предназначенный для многопроцессорных серверных систем.
В 2002 году Intel выпустила Pentium 4 с частотой 3,06 ГГц — первый процессор, преодолевший рубеж в 3 ГГц и поддерживающий технологию Intel Hyper-Threading (НТ), которая превращала процессор в виртуальную двухпроцессорную конфигурацию. Запуская два потока приложения одновременно, процессоры с поддержкой технологии НТ выполняли задания на 25-40% быстрее процессоров, которые не поддерживали данную технологию. Это явилось стимулом для программистов, которые начали создавать приложения с поддержкой многопоточности, что окажется кстати при выходе настоящих многоядерных процессоров, которые будут выпущены через некоторое время.
В 2003 году AMD выпустила первый 64-разрядный процессор для ПК — Athlon 64 (кодовое название ClawHammer или К8), который поддерживал разработанные компанией AMD 64-разрядные расширения х86-64 для архитектуры IA-32, на которой базировались Athlon, Pentium 4 и другие более ранние модели процессоров. В том же году Intel выпустила процессор Pentium 4 Extreme Edition, первый процессор для потребительского рынка с интегрированной кэш-памятью L3. Добавление кэш-памяти объемом 2 Мбайт привело к значительному увеличению количества транзисторов и, разумеется, производительности. В 2004 году компания Intel последовала за AMD и добавила разработанные AMD расширения х86-64 к процессору Pentium 4.
В 2005 году компании Intel и AMD выпустили свои первые двухъядерные процессоры фактически два процессора были интегрированы в одной микросхеме. Хотя системные платы с поддержкой двух или более процессоров широко использовались в серверах на протяжении многих лет, многоядерные конфигурации впервые стали доступны и в домашних компьютерах.
Вместо того чтобы пытаться и дальше наращивать тактовую частоту, как это делалось прежде, объединение двух или более процессоров в одной микросхеме позволило решать больше задач за меньшее время; при этом были снижены энергопотребление и тепловыделение.
В 2006 году компания Intel представила новое семейство процессоров — Core 2, базирующееся на модифицированной архитектуре мобильных процессоров Pentium M/Core Duo.

Первыми были представлены двухъядерные процессоры Core 2, а в конце года - и четырехъядерные (представляющие собой объединение двух двухядерных кристаллов в одной упаковке).
В 2007 году компания AMD выпустила Phenom - первый четырехъядерный процессор, у которого все четыре ядра содержатся в одном кристалле. В 2008 году Intel выпустила семейство процессоров Core i Series (ядро Nehalem) - четырехъядерные процессоры с поддержкой технологии Hyper-Threading (что позволит операционной системе видеть целых восемь ядер) с интегрированным контроллером памяти и даже с опциональным видеоконтроллером.

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

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

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

В число подопытных вошли следующие процессоры:

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

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

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

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

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

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

Тестовая конфигурация

Тесты проводились на следующем стенде:

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

Процессоры

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

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

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

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

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

Программное обеспечение

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

Инструментарий и методика тестирования

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

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

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

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

Разгон процессоров

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

Core i7-4770К

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

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

Core i5-4670К

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

Core i5-4430

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

Core i3-4340

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

Pentium G3430

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

Pentium G3220

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

Core i7-3770К

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

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

Core i5-3570К

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

Core i5-3450

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

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

Core i3-3250

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

Pentium G2140

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

Pentium G2010

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

Core i7-2600K

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

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

Core i5-2500K

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

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

Core i5-2320

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

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

Pentium G860

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

Pentium G620

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

Core i7-960

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

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

Core i7-930

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

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

Core i7-880

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

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

Core i5-760

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

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

Core i5-670

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

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

Core i3-560

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

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

Pentium G6960

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

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

Core 2 Quad Q9550

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

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

Core 2 Quad Q9400

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

Core 2 Quad Q8400

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

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

Core 2 Duo E8600

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

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

Core 2 Duo E8400

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

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

Core 2 Duo E7600

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

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

Pentium E6800

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

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

Pentium E5800

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

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

Перейдем непосредственно к тестам.

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

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

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

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

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

Архитектуры процессора Intel

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

Первые процессоры

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

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

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

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

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

Intel Core

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

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

Первое поколение - Nehalem

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

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

Второе поколение - Sandy Bridge

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

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

Третье поколение - Ivy Bridge

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

Четвертое поколение - Haswell

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

Пятое поколение - Broadwell

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

Шестое поколение - Skylake

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

Седьмое поколение - Kaby Lake

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

Выводы

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

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

Об авторе

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

В этой статье будут детально рассмотрены последние поколения процессоров Intelна основе архитектуры «Кор». Эта компания занимает ведущее положение на рынке компьютерных систем, и большинство ПК на текущий момент собираются именно на ее полупроводниковых чипах.

Стратегия развития компании «Интел»

Все предыдущие поколения процессоров Intel были подчинены двухлетнему циклу. Подобная стратегия выпуска обновлений от данной компании получила название «Тик-Так». Первый этап, называемый «Тик», заключался в переводе ЦПУ на новый технологический процесс. Например, в плане архитектуры поколения «Санди Бридж» (2-е поколение) и «Иви Бридж» (3-е поколение) были практически идентичными. Но технология производства первых базировалась на нормах 32 нм, а вторых — 22 нм. То же самое можно сказать и про «ХасВелл» (4-е поколение, 22 нм) и «БроадВелл» (5-е поколение, 14 нм). В свою очередь, этап «Так» означает кардинальное изменение архитектуры полупроводниковых кристаллов и существенный прирост производительности. В качестве примера можно привести такие переходы:

1-е поколение Westmere и 2-е поколение «Санди Бридж». 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 на ЦПУ.

3-е поколение «Иви Бридж» и 4-е поколение «ХасВелл». Оптимизировано энергопотребление компьютерной системы, повышены тактовые частоты чипов.

5-е поколение «БроадВелл» и 6-е поколение «СкайЛайк». Снова повышены частота, еще более улучшено энергопотребление и добавлены несколько новых инструкций, которые улучшают быстродействие.

Сегментация процессорных решений на базе архитектуры «Кор»

Центральные процессорные устройства компании «Интел» имеют следующее позиционирование:

Наиболее доступные решения — это чипы «Целерон». Они подходят для сборки офисных компьютеров, которые предназначены для решения наиболее простых задач.

На ступеньку выше расположились ЦПУ серии «Пентиум». В архитектурном плане они практически полностью идентичны младшим моделям «Целерон». Но вот увеличенный кэш 3-го уровня и более высокие частоты дают им определенное преимущество в плане производительности. Ниша этого ЦПУ — игровые ПК начального уровня.

Средний сегмент ЦПУ от «Интел» занимают решения на основе «Кор Ай3». Предыдущие два вида процессоров, как правило, имеют всего 2 вычислительных блока. То же самое можно сказать и про «Кор Ай3». Но вот у первых двух семейств чипов отсутствует поддержка технологии «ГиперТрейдинг», а у «Кор Ай3» - она есть. В результате на уровне софта 2 физических модуля преобразуются в 4 потока обработки программы. Это обеспечивает существенный прирост быстродействия. На базе таких продуктов уже можно собрать игровой ПК среднего уровня, или даже сервер начального уровня.

Нишу решений выше среднего уровня, но ниже премиум-сегмента заполняют чипы занимают решения на базе «Кор Ай5». Этот полупроводниковый кристалл может похвастаться наличием сразу 4 физических ядер. Именно этот архитектурный нюанс и обеспечивает преимущество в плане производительности над «Кор Ай3». Более свежие поколения процессоров Intel i5 имеют более высокие тактовые частоты и это позволяет постоянно получать прирост производительности.

Нишу премиум-сегмента занимают продукты на основе «Кор Ай7». Количество вычислительных блоков у них точно такое же, как и у «Кор Ай5». Но вот у них, точно также, как и у «Кор Ай3», есть поддержка технологии с кодовым названием «Гипер Трейдинг». Поэтому на программном уровне 4 ядра преобразуются в 8 обрабатываемых потоков. Именно этот нюанс и обеспечивает феноменальный уровень производительности, которым может похвастаться любой Цена у этих чипов соответствующая.

Процессорные разъемы

Поколения устанавливаются в разные типы сокетов. Поэтому установить первые чипы на этой архитектуре в материнскую плату для ЦПУ 6-го поколения не получится. Или, наоборот, чип с кодовым названием «СкайЛайк» физически не получится поставить в системную плату для 1-го или 2-го поколения процессоров. Первый процессорный разъем назывался «Сокет Н», или LGA 1156 (1156 - это количество контактов). Выпущен он был в 2009 году для первых ЦПУ, изготовленных по нормам допуска 45 нм (2008 год) и 32 нм (2009 год), на базе данной архитектуры. На сегодняшний день он устарел как морально, так и физически. В 2010 году на смену приходит LGA 1155, или «Сокет Н1». Материнские платы данной серии поддерживают чипы «Кор» 2-го и 3-го поколений. Кодовые названия у них, соответственно, «Санди Бридж» и «Иви Бридж». 2013 год ознаменовался выходом уже третьего сокета для чипов на основе архитектуры «Кор» - « LGA 1150», или «Сокет Н2». В этот процессорный разъем можно было установить ЦПУ уже 4-го и 5-го поколений. Ну а в сентябре 2015 года на смену LGA 1150 пришел последний актуальный сокет - LGA 1151.

Первое поколение чипов

Наиболее доступными процессорными продуктами этой платформы являлись «Целерон G1101»(2,27 ГГц), «Пентиум G6950» (2,8 ГГц) и «Пентиум G6990»(2,9 ГГц). Все они имели всего 2 ядра. Нишу решений среднего уровня занимали «Кор Ай3» с обозначением 5ХХ (2 ядра/4 логических потока обработки информации). На ступеньку выше находились «Кор Ай5» с маркировкой 6ХХ (у них параметры идентичные «Кор Ай3», но частоты выше) и 7ХХ с 4-мя реальными ядрами. Наиболее производительные компьютерные системы собирались на базе «Кор Ай7». Их модели имели обозначение 8ХХ. Наиболее скоростной чип в этом случае имел маркировку 875К. За счет разблокированного множителя можно было разогнать такой Цена же у него была соответствующая. Соответственно можно было получить внушительный прирост быстродействия. Кстати, наличие приставки «К» в обозначении модели ЦПУ означало то, что множитель разблокирован и эту модель можно разгонять. Ну а приставка «S» добавлялась в обозначении энергоэффективных чипов.

Плановое обновление архитектуры и «Санди Бридж»

На смену первому поколению чипов на основе архитектуры «Кор» в 2010 году пришли решения под кодовым названием «Санди Бридж». Ключевыми «фишками» их были перенос северного моста и встроенного графического ускорителя на кремниевый кристалл кремниевого процессора. Нишу наиболее бюджетных решений занимали «Целероны» серий G4XX и G5XX. В первом случае был урезан кэш 3-го уровня и присутствовало всего одно ядро. Вторая серия, в свою очередь, могла похвастаться наличием сразу двух вычислительных блоков. Еще на ступеньку выше расположились «Пентиумы» моделей G6XX и G8XX. В этом случае разница в производительности обеспечивалась более высокими частотами. Именно G8XX из-за этой важной характеристики выглядели предпочтительнее в глазах конечного пользователя. Линейка «Кор Ай3» была представлена моделями 21ХХ (именно цифра «2» и указывает на то, что чип относится ко второму поколению архитектуры «Кор»). У некоторых из них в конце добавлялся индекс «Т» - более энергоэффективные решения с уменьшенной производительностью.

В свою очередь решения «Кор Ай5» имели обозначения 23ХХ, 24ХХ и 25ХХ. Чем выше маркировка модели, тем более высокий уровень производительности ЦПУ. Индекс «Т» в конце - это наиболее энергоэффективное решение. Если добавлена в конце наименования буква «S» - промежуточный вариант по энергопотреблению между «Т» - версией чипа и штатным кристаллом. Индекс «Р» - в чипе отключен графический ускоритель. Ну и чипы с буквой «К» имели разблокированный множитель. Подобная маркировка актуальна также и для 3-го поколения этой архитектуры.

Появления нового более прогрессивного технологического процесса

В 2013 году свет увидело уже 3-е поколение ЦПУ на основе данной архитектуры. Ключевое его нововведение — это обновленный техпроцесс. В остальном же не было введено в них каких-либо существенных нововведений. Физически они были совместимы со предыдущим поколением ЦПУ и их можно было ставить в те же самые материнские платы. Структура обозначений у них осталась идентичной. «Целероны» имели обозначение G12XX, а «Пентиумы» - G22XX. Только в начале вместо «2» была уже «3», которая и указывала на принадлежность к 3-му поколению. Линейка «Кор Ай3» имела индексы 32ХХ. Более продвинутые «Кор Ай5» обозначались 33ХХ, 34ХХ и 35ХХ. Ну флагманские решения «Кор Ай7» имели маркировку 37ХХ.

Четвертая ревизия архитектуры «Кор»

Следующим этапом стало 4 поколение процессоров Intel на основе архитектуры «Кор». Маркировка в этом случае была такая:

ЦПУ экономкласса «Целероны» обозначались G18XX.

«Пентиумы» же имели индексы G32XX и G34XX.

За «Кор Ай3» были закреплены такие обозначения - 41ХХ и 43ХХ.

«Кор Ай5» можно было узнать по аббревиатуре 44ХХ, 45ХХ и 46ХХ.

Ну и для обозначения «Кор Ай7» были выделены 47ХХ.

Пятое поколения чипов

на базе данной архитектуры в основном было ориентировано на использование в мобильных устройствах. Для десктопных же ПК были выпущены лишь чипы линеек «Ай 5» и «Ай 7». Причем лишь весьма ограниченное количество моделей. Первые из них обозначались 56ХХ, а вторые — 57ХХ.

Наиболее свежие и перспективные решения

6 поколение процессоров Intel дебютировало в начале осени 2015 года. Это наиболее актуальная процессорная архитектура на текущий момент. Чипы начального уровня обозначаются в этом случае G39XX («Целерон»), G44XX и G45XX (так маркируются «Пентиумы»). Процессоры «Кор Ай3» имеют обозначение 61ХХ и 63ХХ. В свою очередь, «Кор Ай5» - это 64ХХ, 65ХХ и 66ХХ. Ну на обозначение флагманских решений выделено лишь маркировка 67ХХ. Новое поколение процессоров Intelпребываетлишь только в начале своего жизненного цикла и такие чипы будут актуальными еще достаточно длительное время.

Особенности разгона

Практически все чипы на основе данной архитектуры имеют заблокированный множитель. Поэтому разгон в этом случае возможен лишь за счет увеличения частоты В последнем, 6-м поколении, даже эту возможность увеличения быстродействия должны будут отключить в БИОСе производители материнских плат. Исключением в этом плане являются процессоры серий «Кор Ай5» и «Кор Ай7» с индексом «К». У них множитель разблокирован и это позволяет существенно увеличивать производительность компьютерных систем на баз таких полупроводниковых продуктов.

Мнение владельцев

Все перечисленные в этом материале поколения процессоров Intel имеют высокую степень энергоэффективность и феноменальный уровень быстродействия. Единственный их недостаток — это высокая стоимость. Но причина здесь кроется в том, что прямой конкурент «Интела» в лице компании «АМД», не может противопоставить ей более или менее стоящие решения. Поэтому «Интел» уже исходя из своих собственных соображений и устанавливает ценник на свою продукцию.

Итоги

В этой статье были детально рассмотрены поколения процессоров Intel лишь для настольных ПК. Даже этого перечня достаточно для того, чтобы потеряться в обозначениях и наименованиях. Кроме этого, есть также варианты для компьютерных энтузиастов (платформа 2011) и различные мобильные сокеты. Все это сделано лишь для того, чтобы конечный пользователь мог выбрать наиболее оптимальный для решения своих задач. Ну а наиболее актуальным сейчас из рассмотренных вариантов являются чипы 6-го поколения. Именно на них и нужно обращать внимание при покупке или сборке нового ПК.