ВведениеЭтим летом компания Intel совершила странное: она умудрилась сменить целых два поколения процессоров, ориентированных на общеупотребительные персональные компьютеры. Сначала на смену Haswell пришли процессоры с микроархитектурой Broadwell, но затем в течение буквально пары месяцев они утратили свой статус новинки и уступили место процессорам Skylake, которые будут оставаться наиболее прогрессивными CPU как минимум ещё года полтора. Такая чехарда со сменой поколений произошла главным образом в связи с проблемами Intel, возникшими при внедрении нового 14-нм техпроцесса, который применяется при производстве и Broadwell, и Skylake. Производительные носители микроархитектуры Broadwell по пути в настольные системы сильно задержались, а их последователи вышли по заранее намеченному графику, что привело к скомканности анонса процессоров Core пятого поколения и серьёзному сокращению их жизненного цикла. В результате всех этих пертурбаций, в десктопном сегменте Broadwell заняли совсем узкую нишу экономичных процессоров с мощным графическим ядром и довольствуются теперь лишь небольшим уровнем продаж, свойственным узкоспециализированным продуктам. Внимание же передовой части пользователей переключилось на последователей Broadwell – процессоры Skylake.

Надо заметить, что в последние несколько лет компания Intel совсем не радует своих поклонников ростом производительности предлагаемых продуктов. Каждое новое поколение процессоров прибавляет в удельном быстродействии лишь по несколько процентов, что в конечном итоге приводит к отсутствию у пользователей явных стимулов к модернизации старых систем. Но выход Skylake – поколения CPU, по пути к которому Intel, фактически, перепрыгнула через ступеньку – внушал определённые надежды на то, что мы получим действительно стоящее обновление самой распространённой вычислительной платформы. Однако, ничего подобного так и не случилось: Intel выступила в своём привычном репертуаре. Broadwell был представлен общественности в качестве некого ответвления от основной линии процессоров для настольных систем, а Skylake оказались быстрее Haswell в большинстве приложений совсем незначительно .

Поэтому несмотря на все ожидания, появление Skylake в продаже вызвало у многих скептическое отношение. Ознакомившись с результатами реальных тестов, многие покупатели попросту не увидели реального смысла в переходе на процессоры Core шестого поколения. И действительно, главным козырем свежих CPU выступает прежде всего новая платформа с ускоренными внутренними интерфейсами, но не новая процессорная микроархитектура. И это значит, что реальных стимулов к обновлению основанных систем прошлых поколений Skylake предлагает немного.

Впрочем, мы бы всё-таки не стали отговаривать от перехода Skylake всех без исключения пользователей. Дело в том, что пусть Intel и наращивает производительность своих процессоров очень сдержанными темпами, с момента появления Sandy Bridge, которые всё ещё трудятся во многих системах, сменилось уже четыре поколения микроархитектуры. Каждый шаг по пути прогресса вносил свой вклад в увеличение производительности, и к сегодняшнему дню Skylake способен предложить достаточно существенный прирост в производительности по сравнению со своими более ранними предшественниками. Только чтобы увидеть это, сравнивать его надо не с Haswell, а с более ранними представителями семейства Core, появившимися до него.

Собственно, именно таким сравнением мы сегодня и займёмся. Учитывая всё сказанное, мы решили посмотреть, насколько выросла производительность процессоров Core i7 с 2011 года, и собрали в едином тесте старшие Core i7, относящиеся к поколениям Sandy Bridge, Ivy Bridge, Haswell, Broadwell и Skylake. Получив же результаты такого тестирования, мы постараемся понять, обладателям каких процессоров целесообразно затевать модернизацию старых систем, а кто из них может повременить до появления последующих поколений CPU. Попутно мы посмотрим и на уровень производительности новых процессоров Core i7-5775C и Core i7-6700K поколений Broadwell и Skylake, которые до настоящего момента в нашей лаборатории ещё не тестировались.

Сравнительные характеристики протестированных CPU

От Sandy Bridge до Skylake: сравнение удельной производительности

Для того, чтобы вспомнить, как же менялась удельная производительность интеловских процессоров в течение последней пятилетки, мы решили начать с простого теста, в котором сопоставили скорость работы Sandy Bridge, Ivy Bridge, Haswell, Broadwell и Skylake, приведённых к одной и той же частоте 4,0 ГГц. В этом сравнении нами были использованы процессоры линейки Core i7, то есть, четырёхъядерники, обладающие технологией Hyper-Threading.

В качестве основного тестового инструмента был взят комплексный тест SYSmark 2014 1.5, который хорош тем, что воспроизводит типичную пользовательскую активность в общеупотребительных приложениях офисного характера, при создании и обработке мультимедийного контента и при решении вычислительных задач. На следующих графиках отображены полученные результаты. Для удобства восприятия они нормированы, за 100 процентов принята производительность Sandy Bridge.

Интегральный показатель SYSmark 2014 1.5 позволяет сделать следующие наблюдения. Переход от Sandy Bridge к Ivy Bridge увеличил удельную производительность совсем незначительно – примерно на 3-4 процента. Дальнейший шаг к Haswell оказался гораздо более результативным, он вылился в 12-процентное улучшение производительности. И это – максимальный прирост, который можно наблюдать на приведённом графике. Ведь дальше Broadwell обгоняет Haswell всего лишь на 7 процентов, а переход от Broadwell к Skylake и вовсе наращивает удельную производительность лишь на 1-2 процента. Весь же прогресс от Sandy Bridge до Skylake выливается в 26-процентное увеличение производительности при постоянстве тактовых частот.

Более подробную расшифровку полученных показателей SYSmark 2014 1.5 можно посмотреть на трёх следующих графиках, где интегральный индекс производительности разложен по составляющим по типу приложений.

Обратите внимание, наиболее заметно с вводом новых версий микроархитектур прибавляют в скорости исполнения мультимедийные приложения. В них микроархитектура Skylake превосходит Sandy Bridge на целых 33 процента. А вот в счётных задачах, напротив, прогресс проявляется меньше всего. И более того, при такой нагрузке шаг от Broadwell к Skylake даже оборачивается небольшим снижением удельной производительности.

Теперь, когда мы представляем себе, что же происходило с удельной производительностью процессоров Intel в течение последних нескольких лет, давайте попробуем разобраться, чем наблюдаемые изменения были обусловлены.

От Sandy Bridge до Skylake: что изменилось в процессорах Intel

Сделать точкой отсчёта в сравнении разных Core i7 представителя поколения Sandy Bridge мы решили не просто так. Именно данный дизайн подвёл крепкий фундамент под всё дальнейшее совершенствование производительных интеловских процессоров вплоть до сегодняшних Skylake. Так, представители семейства Sandy Bridge стали первыми высокоинтегрированными CPU, в которых в одном полупроводниковом кристалле были собраны и вычислительные, и графическое ядра, а также северный мост с L3-кешем и контроллером памяти. Кроме того, в них впервые стала использоваться внутренняя кольцевая шина, посредством которой была решена задача высокоэффективного взаимодействия всех структурных единиц, составляющих столь сложный процессор. Этим заложенным в микроархитектуре Sandy Bridge универсальным принципам построения продолжают следовать все последующие поколения CPU без каких бы то ни было серьёзных корректив.

Немалые изменения в Sandy Bridge претерпела внутренняя микроархитектура вычислительных ядер. В ней не только была реализована поддержка новых наборов команд AES-NI и AVX, но и нашли применение многочисленные крупные улучшения в недрах исполнительного конвейера. Именно в Sandy Bridge был добавлен отдельный кеш нулевого уровня для декодированных инструкций; появился абсолютно новый блок переупорядочивания команд, основанный на использовании физического регистрового файла; были заметно улучшены алгоритмы предсказания ветвлений; а кроме того, два из трёх исполнительных порта для работы с данными стали унифицированными. Такие разнородные реформы, проведённые сразу на всех этапах конвейера, позволили серьёзно увеличить удельную производительность Sandy Bridge, которая по сравнению с процессорами предыдущего поколения Nehalem сразу выросла почти на 15 процентов. К этому добавился 15-процентный рост номинальных тактовых частот и отличный разгонный потенциал, в результате чего в сумме получилось семейство процессоров, которое до сих пор ставится в пример Intel, как образцовое воплощение фазы «так» в принятой в компании маятниковой концепции разработки.

И правда, подобных по массовости и действенности улучшений в микроархитектуре после Sandy Bridge мы уже не видели. Все последующие поколения процессорных дизайнов проводят куда менее масштабные усовершенствования в вычислительных ядрах. Возможно, это является отражением отсутствия реальной конкуренции на процессорном рынке, возможно причина замедления прогресса кроется в желании Intel сосредоточить усилия на совершенствовании графических ядер, а может быть Sandy Bridge просто оказался настолько удачным проектом, что его дальнейшее развитие требует слишком больших трудозатрат.

Отлично иллюстрирует произошедший спад интенсивности инноваций переход от Sandy Bridge к Ivy Bridge. Несмотря на то, что следующее за Sandy Bridge поколение процессоров и было переведено на новую производственную технологию с 22-нм нормами, его тактовые частоты совсем не выросли. Сделанные же улучшения в дизайне в основном коснулись ставшего более гибким контроллера памяти и контроллера шины PCI Express, который получил совместимость с третьей версией данного стандарта. Что же касается непосредственно микроархитектуры вычислительных ядер, то отдельные косметические переделки позволили добиться ускорения выполнения операций деления и небольшого увеличения эффективности технологии Hyper-Threading, да и только. В результате, рост удельной производительности составил не более 5 процентов.

Вместе с тем, внедрение Ivy Bridge принесло и то, о чём теперь горько жалеет миллионная армия оверклокеров. Начиная с процессоров этого поколения, Intel отказалась от сопряжения полупроводникового кристалла CPU и закрывающей его крышки посредством бесфлюсовой пайки и перешла на заполнение пространства между ними полимерным термоинтерфейсным материалом с очень сомнительными теплопроводящими свойствами. Это искусственно ухудшило частотный потенциал и сделало процессоры Ivy Bridge, как и всех их последователей, заметно менее разгоняемыми по сравнению с очень бодрыми в этом плане «старичками» Sandy Bridge.

Впрочем, Ivy Bridge – это всего лишь «тик», а потому особых прорывов в этих процессорах никто и не обещал. Однако никакого воодушевляющего роста производительности не принесло и следующее поколение, Haswell, которое, в отличие от Ivy Bridge, относится уже к фазе «так». И это на самом деле немного странно, поскольку различных улучшений в микроархитектуре Haswell сделано немало, причём они рассредоточены по разным частям исполнительного конвейера, что в сумме вполне могло бы увеличить общий темп исполнения команд.

Например, во входной части конвейера была улучшена результативность предсказания переходов, а очередь декодированных инструкций стала делиться между параллельными потоками, сосуществующими в рамках технологии Hyper-Threading, динамически. Попутно произошло увеличение окна внеочередного исполнения команд, что в сумме должно было поднять долю параллельно выполняемого процессором кода. Непосредственно в исполнительном блоке были добавлены два дополнительных функциональных порта, нацеленных на обработку целочисленных команд, обслуживание ветвлений и сохранение данных. Благодаря этому Haswell стал способен обрабатывать до восьми микроопераций за такт – на треть больше предшественников. Более того, новая микроархитектура удвоила и пропускную способность кеш-памяти первого и второго уровней.

Таким образом, улучшения в микроархитектуре Haswell не затронули лишь скорость работы декодера, который, похоже, на данный момент стал самым узким местом в современных процессорах Core. Ведь несмотря на внушительный список улучшений, прирост удельной производительности у Haswell по сравнению с Ivy Bridge составил лишь около 5-10 процентов. Но справедливости ради нужно оговориться, что на векторных операциях ускорение заметно гораздо сильнее. А наибольший выигрыш можно увидеть в приложениях, использующих новые AVX2 и FMA-команды, поддержка которых также появилась в этой микроархитектуре.

Процессоры Haswell, как и Ivy Bridge, сперва тоже не особенно понравились энтузиастам. Особенно если учесть тот факт, что в первоначальной версии никакого увеличения тактовых частот они не предложили. Однако спустя год после своего дебюта Haswell стали казаться заметно привлекательнее. Во-первых, увеличилось количество приложений, обращающихся к наиболее сильным сторонам этой архитектуры и использующих векторные инструкции. Во-вторых, Intel смогла исправить ситуацию с частотами. Более поздние модификации Haswell, получившие собственное кодовое наименование Devil’s Canyon, смогли нарастить преимущество над предшественниками благодаря увеличению тактовой частоты, которая, наконец, пробила 4-гигагерцовый потолок. Кроме того, идя на поводу у оверклокеров, Intel улучшила полимерный термоинтерфейс под процессорной крышкой, что сделало Devil’s Canyon более подходящими объектами для разгона. Конечно, не такими податливыми, как Sandy Bridge, но тем не менее.

И вот с таким багажом Intel подошла к Broadwell. Поскольку основной ключевой особенностью этих процессоров должна была стать новая технология производства с 14-нм нормами, никаких значительных нововведений в их микроархитектуре не планировалось – это должен был быть почти самый банальный «тик». Всё необходимое для успеха новинок вполне мог бы обеспечить один только тонкий техпроцесс с FinFET-транзисторами второго поколения, в теории позволяющий уменьшить энергопотребление и поднять частоты. Однако практическое внедрение новой технологии обернулось чередой неудач, в результате которых Broadwell досталась лишь экономичность, но не высокие частоты. В итоге те процессоры этого поколения, которые Intel представила для настольных систем, вышли больше похожими на мобильные CPU, чем на продолжателей дела Devil’s Canyon. Тем более, что кроме урезанных тепловых пакетов и откатившихся частот они отличаются от предшественников и уменьшившимся в объёме L3-кешем, что, правда, несколько компенсируется появлением расположенного на отдельном кристалле кэша четвёртого уровня.

На одинаковой с Haswell частоте процессоры Broadwell демонстрируют примерно 7-процентное преимущество, обеспечиваемое как добавлением дополнительного уровня кеширования данных, так и очередным улучшением алгоритма предсказания ветвлений вместе с увеличением основных внутренних буферов. Кроме того, в Broadwell реализованы новые и более быстрые схемы выполнения инструкций умножения и деления. Однако все эти небольшие улучшения перечёркиваются фиаско с тактовыми частотами, относящими нас в эпоху до Sandy Bridge. Так, например, старший оверклокерский Core i7-5775C поколения Broadwell уступает по частоте Core i7-4790K целых 700 МГц. Понятно, что ожидать какого-то роста производительности на этом фоне бессмысленно, лишь бы обошлось без её серьёзного падения.

Во многом именно из-за этого Broadwell и оказался непривлекательным для основной массы пользователей. Да, процессоры этого семейства отличаются высокой экономичностью и даже вписываются в тепловой пакет с 65-ваттными рамками, но кого это, по большому счёту, волнует? Разгонный же потенциал первого поколения 14-нм CPU оказался достаточно сдержанным. Ни о какой работе на частотах, приближающихся к 5-гигагерцовой планке речь не идёт. Максимум, которого можно добиться от Broadwell при использовании воздушного охлаждения пролегает в окрестности величины 4,2 ГГц. Иными словами, пятое поколение Core вышло у Intel, как минимум, странноватым. О чём, кстати, микропроцессорный гигант в итоге и пожалел: представители Intel отмечают, что поздний выход Broadwell для настольных компьютеров, его сокращённый жизненный цикл и нетипичные характеристики отрицательно сказались на уровне продаж, и больше компания на подобные эксперименты пускаться не планирует.

Новейший же Skylake на этом фоне представляется не столько как дальнейшее развитие интеловской микроархитектуры, сколько своего рода работа над ошибками. Несмотря на то, что при производстве этого поколения CPU используется тот же 14-нм техпроцесс, что и в случае Broadwell, никаких проблем с работой на высоких частотах у Skylake нет. Номинальные частоты процессоров Core шестого поколения вернулись к тем показателям, которые были свойственны их 22-нм предшественникам, а разгонный потенциал даже немного увеличился. На руку оверклокерам здесь сыграл тот факт, что в Skylake конвертер питания процессора вновь перекочевал на материнскую плату и снизил тем самым суммарное тепловыделение CPU при разгоне. Жаль только, что Intel так и не вернулась к использованию эффективного термоинтерфейса между кристаллом и процессорной крышкой.

Но вот что касается базовой микроархитектуры вычислительных ядер, то несмотря на то, что Skylake, как и Haswell, представляет собой воплощение фазы «так», нововведений в ней совсем немного. Причём большинство из них направлено на расширение входной части исполнительного конвейера, остальные же части конвейера остались без каких-либо существенных изменений. Перемены касаются улучшения результативности предсказания ветвлений и повышения эффективности блока предварительной выборки, да и только. При этом часть оптимизаций служит не столько для улучшения производительности, сколько направлена на очередное повышение энергоэффективности. Поэтому удивляться тому, что Skylake по своей удельной производительности почти не отличается от Broadwell, не следует.

Впрочем, существуют и исключения: в отдельных случаях Skylake могут превосходить предшественников в производительности и более заметно. Дело в том, что в этой микроархитектуре была усовершенствована подсистема памяти. Внутрипроцессорная кольцевая шина стала быстрее, и это в конечном итоге расширило полосу пропускания L3-кэша. Плюс к этому контроллер памяти получил поддержку работающей на высоких частотах памяти стандарта DDR4 SDRAM.

Но в итоге тем не менее получается, что бы там не говорила Intel о прогрессивности Skylake, с точки зрения обычных пользователей это – достаточно слабое обновление. Основные улучшения в Skylake сделаны в графическом ядре и в энергоэффективности, что открывает перед такими CPU путь в безвентиляторные системы планшетного форм-фактора. Десктопные же представители этого поколения отличаются от тех же Haswell не слишком заметно. Даже если закрыть глаза на существование промежуточного поколения Broadwell, и сопоставлять Skylake напрямую с Haswell, то наблюдаемый рост удельной производительности составит порядка 7-8 процентов, что вряд ли можно назвать впечатляющим проявлением технического прогресса.

Попутно стоит отметить, что не оправдывает ожиданий и совершенствование технологических производственных процессов. На пути от Sandy Bridge дo Skylake компания Intel сменила две полупроводниковых технологии и уменьшила толщину транзисторных затворов более чем вдвое. Однако современный 14-нм техпроцесс по сравнению с 32-нм технологией пятилетней давности так и не позволил нарастить рабочие частоты процессоров. Все процессоры Core последних пяти поколений имеют очень похожие тактовые частоты, которые если и превышают 4-гигагерцовую отметку, то совсем незначительно.

Для наглядной иллюстрации этого факта можно посмотреть на следующий график, на котором отображена тактовая частота старших оверклокерских процессоров Core i7 разных поколений.

Более того, пик тактовой частоты приходится даже не на Skylake. Максимальной частотой могут похвастать процессоры Haswell, относящиеся к подгруппе Devil’s Canyon. Их номинальная частота составляет 4,0 ГГц, но благодаря турбо-режиму в реальных условиях они способны разгоняться до 4,4 ГГц. Для современных же Skylake максимум частоты – всего лишь 4,2 ГГц.

Всё это, естественно, сказывается на итоговой производительности реальных представителей различных семейств CPU. И далее мы предлагаем посмотреть, как всё это отражается на быстродействии платформ, построенных на базе флагманских процессоров каждого из семейств Sandy Bridge, Ivy Bridge, Haswell, Broadwell и Skylake.

Как мы тестировали

В сравнении приняли участие пять процессоров Core i7 разных поколений: Core i7-2700K, Core i7-3770K, Core i7-4790K, Core i7-5775C и Core i7-6700K. Поэтому список комплектующих, задействованных в тестировании, получился достаточно обширным:

Процессоры:

Intel Core i7-2600K (Sandy Bridge, 4 ядра + HT, 3,4-3,8 ГГц, 8 Мбайт L3);
Intel Core i7-3770K (Ivy Bridge, 4 ядра + HT, 3,5-3,9 ГГц, 8 Мбайт L3);
Intel Core i7-4790K (Haswell Refresh, 4 ядра + HT, 4,0-4,4 ГГц, 8 Мбайт L3);
Intel Core i7-5775C (Broadwell, 4 ядра, 3,3-3,7 ГГц, 6 Мбайт L3, 128 Мбайт L4).
Intel Core i7-6700K (Skylake, 4 ядра, 4,0-4,2 ГГц, 8 Мбайт L3).

Процессорный кулер: Noctua NH-U14S.
Материнские платы:

ASUS Z170 Pro Gaming (LGA 1151, Intel Z170);
ASUS Z97-Pro (LGA 1150, Intel Z97);
ASUS P8Z77-V Deluxe (LGA1155, Intel Z77).

Память:

2x8 Гбайт DDR3-2133 SDRAM, 9-11-11-31 (G.Skill F3-2133C9D-16GTX);
2x8 Гбайт DDR4-2666 SDRAM, 15-15-15-35 (Corsair Vengeance LPX CMK16GX4M2A2666C16R).

Видеокарта: NVIDIA GeForce GTX 980 Ti (6 Гбайт/384-бит GDDR5, 1000-1076/7010 МГц).
Дисковая подсистема: Kingston HyperX Savage 480 GB (SHSS37A/480G).
Блок питания: Corsair RM850i (80 Plus Gold, 850 Вт).

Тестирование выполнялось в операционной системе Microsoft Windows 10 Enterprise Build 10240 с использованием следующего комплекта драйверов:

Intel Chipset Driver 10.1.1.8;
Intel Management Engine Interface Driver 11.0.0.1157;
NVIDIA GeForce 358.50 Driver.

Производительность

Общая производительность

Для оценки производительности процессоров в общеупотребительных задачах мы традиционно используем тестовый пакет Bapco SYSmark, моделирующий работу пользователя в реальных распространённых современных офисных программах и приложениях для создания и обработки цифрового контента. Идея теста очень проста: он выдаёт единственную метрику, характеризующую средневзвешенную скорость компьютера при повседневном использовании. После выхода операционной системы Windows 10 этот бенчмарк в очередной раз обновился, и теперь мы задействуем самую последнюю версию – SYSmark 2014 1.5.

При сравнении Core i7 разных поколений, когда они работают в своих номинальных режимах, результаты получаются совсем не такие, как при сопоставлении на единой тактовой частоте. Всё-таки реальная частота и особенности работы турбо-режима оказывает достаточно существенное влияние на производительность. Например, согласно полученным данным, Core i7-6700K быстрее Core i7-5775C на целых 11 процентов, но при этом его преимущество над Core i7-4790K совсем незначительно – оно составляет всего лишь порядка 3 процентов. При этом нельзя обойти вниманием и то, что новейший Skylake оказывается существенно быстрее процессоров поколений Sandy Bridge и Ivy Bridge. Его преимущество над Core i7-2700K и Core i7-3770K достигает 33 и 28 процентов соответственно.

Более глубокое понимание результатов SYSmark 2014 1.5 способно дать знакомство с оценками производительности, получаемое в различных сценариях использования системы. Сценарий Office Productivity моделирует типичную офисную работу: подготовку текстов, обработку электронных таблиц, работу с электронной почтой и посещение Интернет-сайтов. Сценарий задействует следующий набор приложений: Adobe Acrobat XI Pro, Google Chrome 32, Microsoft Excel 2013, Microsoft OneNote 2013, Microsoft Outlook 2013, Microsoft PowerPoint 2013, Microsoft Word 2013, WinZip Pro 17.5 Pro.

В сценарии Media Creation моделируется создание рекламного ролика с использованием предварительно отснятых цифровых изображений и видео. Для этой цели применяются популярные пакеты Adobe Photoshop CS6 Extended, Adobe Premiere Pro CS6 и Trimble SketchUp Pro 2013.

Сценарий Data/Financial Analysis посвящён статистическому анализу и прогнозированию инвестиций на основе некой финансовой модели. В сценарии используются большие объёмы численных данных и два приложения Microsoft Excel 2013 и WinZip Pro 17.5 Pro.

Результаты, полученные нами при различных сценариях нагрузки, качественно повторяют общие показатели SYSmark 2014 1.5. Обращает на себя внимание лишь тот факт, что процессор Core i7-4790K совсем не выглядит устаревшим. Он заметно проигрывает новейшему Core i7-6700K только в расчётном сценарии Data/Financial Analysis, а в остальных случаях либо уступает своему последователю на совсем малозаметную величину, либо вообще оказывается быстрее. Например, представитель семейства Haswell опережает новый Skylake в офисных приложениях. Но процессоры более старых годов выпуска, Core i7-2700K и Core i7-3770K, выглядят уже несколько устаревшими предложениями. Они проигрывают новинке в разных типах задач от 25 до 40 процентов, и это, пожалуй, является вполне достаточным основанием, чтобы Core i7-6700K можно было рассматривать в качестве достойной им замены.

Игровая производительность

Как известно, производительность платформ, оснащенных высокопроизводительными процессорами, в подавляющем большинстве современных игр определяется мощностью графической подсистемы. Именно поэтому при тестировании процессоров мы выбираем наиболее процессорозависимые игры, а измерение количества кадров выполняем дважды. Первым проходом тесты проводятся без включения сглаживания и с установкой далеко не самых высоких разрешений. Такие настройки позволяют оценить, насколько хорошо проявляют себя процессоры с игровой нагрузкой в принципе, а значит, позволяют строить догадки о том, как будут вести себя тестируемые вычислительные платформы в будущем, когда на рынке появятся более быстрые варианты графических ускорителей. Второй проход выполняется с реалистичными установками – при выборе FullHD-разрешения и максимального уровня полноэкранного сглаживания. На наш взгляд такие результаты не менее интересны, так как они отвечают на часто задаваемый вопрос о том, какой уровень игровой производительности могут обеспечить процессоры прямо сейчас – в современных условиях.

Впрочем, в этом тестировании мы собрали мощную графическую подсистему, основанную на флагманской видеокарте NVIDIA GeForce GTX 980 Ti. И в результате в части игр частота кадров продемонстрировала зависимость от процессорной производительности даже в FullHD-разрешении.

Результаты в FullHD-разрешении с максимальными настройками качества

Обычно влияние процессоров на игровую производительность, особенно если речь идёт о мощных представителях серии Core i7, оказывается незначительным. Однако при сопоставлении пяти Core i7 разных поколений результаты получаются совсем не однородными. Даже при установке максимальных настроек качества графики Core i7-6700K и Core i7-5775C демонстрируют наивысшую игровую производительность, в то время как более старые Core i7 от них отстают. Так, частота кадров, которая получена в системе с Core i7-6700K превышает производительность системы на базе Core i7-4770K на малозаметный один процент, но процессоры Core i7-2700K и Core i7-3770K представляются уже ощутимо худшей основой геймерской системы. Переход с Core i7-2700K или Core i7-3770K на новейший Core i7-6700K даёт прибавку в числе fps величиной в 5-7 процентов, что способно оказать вполне заметное влияние на качество игрового процесса.

Увидеть всё это гораздо нагляднее можно в том случае, если на игровую производительность процессоров посмотреть при сниженном качестве изображения, когда частота кадров не упирается в мощность графической подсистемы.

Результаты при сниженном разрешении

Новейшему процессору Core i7-6700K вновь удаётся показать наивысшую производительность среди всех Core i7 последних поколений. Его превосходство над Core i7-5775C составляет порядка 5 процентов, а над Core i7-4690K – около 10 процентов. В этом нет ничего странного: игры достаточно чутко реагируют на скорость подсистемы памяти, а именно по этому направлению в Skylake были сделаны серьёзные улучшения. Но гораздо заметнее превосходство Core i7-6700K над Core i7-2700K и Core i7-3770K. Старший Sandy Bridge отстаёт от новинки на 30-35 процентов, а Ivy Bridge проигрывает ей в районе 20-30 процентов. Иными словами, как бы ни ругали Intel за слишком медленное совершенствование собственных процессоров, компания смогла за прошедшие пять лет на треть повысить скорость работы своих CPU, а это – очень даже ощутимый результат.

Тестирование в реальных играх завершают результаты популярного синтетического бенчмарка Futuremark 3DMark.

Вторят игровым показателям и те результаты, которые выдаёт Futuremark 3DMark. При переводе микроархитектуры процессоров Core i7 c Sandy Bridge на Ivy Bridge показатели 3DMark выросли на величину от 2 до 7 процентов. Внедрение дизайна Haswell и выпуск процессоров Devil’s Canyon добавил к производительности старших Core i7 дополнительные 7-14 процентов. Однако потом появление Core i7-5775C, обладающего сравнительно невысокой тактовой частотой, несколько откатило быстродействие назад. И новейшему Core i7-6700K, фактически, пришлось отдуваться сразу за два поколения микроархитектуры. Прирост в итоговом рейтинге 3DMark у нового процессора семейства Skylake по сравнению с Core i7-4790K составил до 7 процентов. И на самом деле это не так много: всё-таки самое заметное улучшение производительности за последние пять лет смогли привнести процессоры Haswell. Последние же поколения десктопных процессоров, действительно, несколько разочаровывают.

Тесты в приложениях

В Autodesk 3ds max 2016 мы тестируем скорость финального рендеринга. Измеряется время, затрачиваемое на рендеринг в разрешении 1920x1080 с применением рендерера mental ray одного кадра стандартной сцены Hummer.

Ещё один тест финального рендеринга проводится нами с использованием популярного свободного пакета построения трёхмерной графики Blender 2.75a. В нём мы измеряем продолжительность построения финальной модели из Blender Cycles Benchmark rev4.

Для измерения скорости фотореалистичного трёхмерного рендеринга мы воспользовались тестом Cinebench R15. Maxon недавно обновила свой бенчмарк, и теперь он вновь позволяет оценить скорость работы различных платформ при рендеринге в актуальных версиях анимационного пакета Cinema 4D.

Производительность при работе веб-сайтов и интернет-приложений, построенных с использованием современных технологий, измеряется нами в новом браузере Microsoft Edge 20.10240.16384.0. Для этого применяется специализированный тест WebXPRT 2015, реализующий на HTML5 и JavaScript реально использующиеся в интернет-приложениях алгоритмы.

Тестирование производительности при обработке графических изображений происходит в Adobe Photoshop CC 2015. Измеряется среднее время выполнения тестового скрипта, представляющего собой творчески переработанный Retouch Artists Photoshop Speed Test, который включает типичную обработку четырёх 24-мегапиксельных изображений, сделанных цифровой камерой.

По многочисленным просьбам фотолюбителей мы провели тестирование производительности в графической программе Adobe Photoshop Lightroom 6.1. Тестовый сценарий включает пост-обработку и экспорт в JPEG с разрешением 1920x1080 и максимальным качеством двухсот 12-мегапиксельных изображений в RAW-формате, сделанных цифровой камерой Nikon D300.

В Adobe Premiere Pro CC 2015 тестируется производительность при нелинейном видеомонтаже. Измеряется время рендеринга в формат H.264 Blu-Ray проекта, содержащего HDV 1080p25 видеоряд с наложением различных эффектов.

Для измерения быстродействия процессоров при компрессии информации мы пользуемся архиватором WinRAR 5.3, при помощи которого с максимальной степенью сжатия архивируем папку с различными файлами общим объёмом 1,7 Гбайт.

Для оценки скорости перекодирования видео в формат H.264 используется тест x264 FHD Benchmark 1.0.1 (64bit), основанный на измерении времени кодирования кодером x264 исходного видео в формат MPEG-4/AVC с разрешением 1920x1080@50fps и настройками по умолчанию. Следует отметить, что результаты этого бенчмарка имеют огромное практическое значение, так как кодер x264 лежит в основе многочисленных популярных утилит для перекодирования, например, HandBrake, MeGUI, VirtualDub и проч. Мы периодически обновляем кодер, используемый для измерений производительности, и в данном тестировании приняла участие версия r2538, в которой реализована поддержка всех современных наборов инструкций, включая и AVX2.

Кроме того, мы добавили в список тестовых приложений и новый кодер x265, предназначенный для транскодирования видео в перспективный формат H.265/HEVC, который является логическим продолжением H.264 и характеризуется более эффективными алгоритмами сжатия. Для оценки производительности используется исходный 1080p@50FPS Y4M-видеофайл, который перекодируется в формат H.265 с профилем medium. В этом тестировании принял участие релиз кодера версии 1.7.

Преимущество Core i7-6700K над ранними предшественниками в различных приложениях не подлежит сомнению. Однако больше всего выиграли от произошедшей эволюции два типа задач. Во-первых, связанные с обработкой мультимедийного контента, будь то видео или изображения. Во-вторых, финальный рендеринг в пакетах трёхмерного моделирования и проектирования. В целом, в таких случаях Core i7-6700K превосходит Core i7-2700K не менее, чем на 40-50 процентов. А иногда можно наблюдать и гораздо более впечатляющее улучшение скорости. Так, при перекодировании видео кодеком x265 новейший Core i7-6700K выдаёт ровно вдвое более высокую производительность, чем старичок Core i7-2700K.

Если же говорить о том приросте в скорости выполнения ресурсоёмких задач, которую может обеспечить Core i7-6700K по сравнению с Core i7-4790K, то тут уже столь впечатляющих иллюстраций к результатам работы интеловских инженеров привести нельзя. Максимальное преимущество новинки наблюдается в Lightroom, здесь Skylake оказался лучше в полтора раза. Но это скорее – исключение из правила. В большинстве же мультимедийных задач Core i7-6700K по сравнению с Core i7-4790K предлагает лишь 10-процентное улучшение производительности. А при нагрузке иного характера разница в быстродействии и того меньше или же вообще отсутствует.

Отдельно нужно сказать пару слов и о результате, показанном Core i7-5775C. Из-за небольшой тактовой частоты этот процессор медленнее, чем Core i7-4790K и Core i7-6700K. Но не стоит забывать о том, что его ключевой характеристикой является экономичность. И он вполне способен стать одним из лучших вариантов с точки зрения удельной производительности на каждый ватт затраченной электроэнергии. В этом мы легко убедимся в следующем разделе.

Энергопотребление

Процессоры Skylake производятся по современному 14-нм технологическому процессу с трёхмерными транзисторами второго поколения, однако, несмотря на это, их тепловой пакет вырос до 91 Вт. Иными словами, новые CPU не только «горячее» 65-ваттных Broadwell, но и превосходят по расчётному тепловыделению Haswell, выпускаемые по 22-нм технологии и уживающиеся в рамках 88-ваттного теплового пакета. Причина, очевидно, состоит в том, что изначально архитектура Skylake оптимизировалась с прицелом не на высокие частоты, а на энергоэффективность и возможность использования в мобильных устройствах. Поэтому для того, чтобы десктопные Skylake получили приемлемые тактовые частоты, лежащие в окрестности 4-гигагерцевой отметки, пришлось задирать напряжение питания, что неминуемо отразилось на энергопотреблении и тепловыделении.

Впрочем, процессоры Broadwell низкими рабочими напряжениями тоже не отличались, поэтому существует надежда на то, что 91-ваттный тепловой пакет Skylake получили по каким-то формальным обстоятельствам и, на самом деле, они окажутся не прожорливее предшественников. Проверим!

Используемый нами в тестовой системе новый цифровой блок питания Corsair RM850i позволяет осуществлять мониторинг потребляемой и выдаваемой электрической мощности, чем мы и пользуемся для измерений. На следующем ниже графике приводится полное потребление систем (без монитора), измеренное «после» блока питания и представляющее собой сумму энергопотребления всех задействованных в системе компонентов. КПД самого блока питания в данном случае не учитывается. Для правильной оценки энергопотребления мы активировали турборежим и все имеющиеся энергосберегающие технологии.

В состоянии простоя качественный скачок в экономичности настольных платформ произошёл с выходом Broadwell. Core i7-5775C и Core i7-6700K отличаются заметно более низким потреблением в простое.

Зато под нагрузкой в виде перекодирования видео самыми экономичными вариантами CPU оказываются Core i7-5775C и Core i7-3770K. Новейший же Core i7-6700K потребляет больше. Его энергетические аппетиты находятся на уровне старшего Sandy Bridge. Правда, в новинке, в отличие от Sandy Bridge, есть поддержка инструкций AVX2, которые требуют достаточно серьёзных энергетических затрат.

На следующей диаграмме приводится максимальное потребление при нагрузке, создаваемой 64-битной версией утилиты LinX 0.6.5 с поддержкой набора инструкций AVX2, которая базируется на пакете Linpack, отличающемся непомерными энергетическими аппетитами.

И вновь процессор поколения Broadwell показывает чудеса энергетической эффективности. Однако если смотреть на то, сколько электроэнергии потребляет Core i7-6700K, то становится понятно, что прогресс в микроархитектурах обошёл стороной энергетическую эффективность настольных CPU. Да, в мобильном сегменте с выходом Skylake появились новые предложения с чрезвычайно соблазнительным соотношением производительности и энергопотребления, однако новейшие процессоры для десктопов продолжают потреблять примерно столько же, сколько потребляли их предшественники за пять лет до сегодняшнего дня.

Выводы

Проведя тестирование новейшего Core i7-6700K и сравнив его с несколькими поколениями предшествующих CPU, мы вновь приходим к неутешительному выводу о том, что компания Intel продолжает следовать своим негласным принципам и не слишком стремится наращивать быстродействие десктопных процессоров, ориентированных на высокопроизводительные системы. И если по сравнению со старшим Broadwell новинка предлагает примерно 15-процентное улучшение производительности, обусловленное существенно лучшими тактовыми частотами, то в сравнении с более старым, но более быстрым Haswell она уже не кажется столь же прогрессивной. Разница в производительности Core i7-6700K и Core i7-4790K, несмотря на то, что эти процессоры разделяет два поколения микроархитектуры, не превышает 5-10 процентов. И это очень мало для того, чтобы старший десктопный Skylake можно было бы однозначно рекомендовать для обновления имеющихся LGA 1150-систем.

Впрочем, к столь незначительным шагам Intel в деле повышения скорости работы процессоров для настольных систем стоило бы давно привыкнуть. Прирост быстродействия новых решений, лежащий примерно в таких пределах, – давно сложившаяся традиция. Никаких революционных изменений в вычислительной производительности интеловских CPU, ориентированных на настольные ПК, не происходит уже очень давно. И причины этого вполне понятны: инженеры компании заняты оптимизацией разрабатываемых микроархитектур для мобильных применений и в первую очередь думают об энергоэффективности. Успехи Intel в адаптации собственных архитектур для использования в тонких и лёгких устройствах несомненны, но адептам классических десктопов при этом только и остаётся, что довольствоваться небольшими прибавками быстродействия, которые, к счастью, пока ещё не совсем сошли на нет.

Однако это совсем не значит, что Core i7-6700K можно рекомендовать лишь для новых систем. Задуматься о модернизации своих компьютеров вполне могут обладатели конфигураций, в основе которых лежит платформа LGA 1155 с процессорами поколений Sandy Bridge и Ivy Bridge. В сравнении с Core i7-2700K и Core i7-3770K новый Core i7-6700K выглядит очень неплохо – его средневзвешенное превосходство над такими предшественниками оценивается в 30-40 процентов. Кроме того, процессоры с микроархитектурой Skylake могут похвастать поддержкой набора инструкций AVX2, который к настоящему моменту нашел достаточно широкое применение в мультимедийных приложениях, и благодаря этому в некоторых случаях Core i7-6700K оказывается быстрее гораздо сильнее. Так, при перекодировании видео мы даже видели случаи, когда Core i7-6700K превосходил Core i7-2700K в скорости работы более чем в два раза!

Есть у процессоров Skylake и целый ряд других преимуществ, связанных с внедрением сопутствующей им новой платформы LGA 1151. И дело даже не столько в появившейся в ней поддержке DDR4-памяти, сколько в том, что новые наборы логики сотой серии наконец-то получили действительно скоростное соединение с процессором и поддержку большого количества линий PCI Express 3.0. В результате, передовые LGA 1151-системы могут похвастать наличием многочисленных быстрых интерфейсов для подключения накопителей и внешних устройств, которые лишены каких-либо искусственных ограничений по пропускной способности.

Плюс к тому, оценивая перспективы платформы LGA 1151 и процессоров Skylake, в виду нужно иметь и ещё один момент. Intel не будет спешить с выводом на рынок процессоров следующего поколения, известных как Kaby Lake. Если верить имеющейся информации, представители этой серии процессоров в вариантах для настольных компьютеров появятся на рынке только в 2017 году. Так что Skylake будет с нами ещё долго, и система, построенная на нём, сможет оставаться актуальной в течение очень продолжительного промежутка времени.

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.

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

Pentium - пятое поколение МП 22 марта 1993 года

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

Таблица с характеристиками процессоров Intel, Cyrix, AMD

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

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

Таблица с характеристиками процессоров Intel

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

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

Ядро Core

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

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

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

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

Предсказатель переходов (Branch Predictor)

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

Буфер адреса переходов (Branch Target Buffer ВТВ)

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

Блок плавающей точки (Floating Point Unit)

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

Кэш память 1-го уровня (Level 1 cache)

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

Интерфейс шины (Bus Interface

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

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

Pentium Pro (1 ноября 1995 года)

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

Pentium Р55 (Pentium ММХ)

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

Pentium 2 (7 мая 1997 года)

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

Pentium 3 (26 февраля 1999 года)

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

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

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

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

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

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

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

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

Pentium IV Prescott (февраль 2004 года)

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

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

Перечислим некоторые отличительные особенности процессора.

Новые SSE-команд

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

Увеличенный объем кэш памят

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

Улучшенная предвыборка данны

Ядро Prescott имеет улучшенный механизм предвыборки данных.

Улучшенный Hyperthreadin

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

Увеличенная длина конвейер

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

Проблемы архитектуры NetBurst

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

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

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

Smithfield

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

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

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

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

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

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

• а - Smithfield;
• 6 - Presler.

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

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

Процессоры Pentium Хеоn

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

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

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

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

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

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

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

Itanium (архитектура IA-64)

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

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

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

Таблица основных различий архитектур IA-32 и IA-64

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

В процессе сборки или покупки нового компьютера перед пользователями обязательно встает вопрос . В данной статье мы рассмотрим процессоры Intel Core i3, i5 и i7, а также расскажем в чем разница между этими чипами и что лучше выбрать для своего компьютера.

Отличие № 1. Количество ядер и поддержка Hyper-threading.

Пожалуй, основное отличие процессоров Intel Core i3, i5 и i7 это количество физических ядер и поддержка технологии Hyper-threading , которая создает по два потока вычислений на каждое реально существующее физическое ядро. Создание двух потоков вычислений на каждое ядро позволяет более эффективно использовать вычислительную мощность процессорного ядра. Поэтому процессоры с поддержкой Hyper-threading имеет некоторый плюс в производительности.

Количество ядер и поддержку технологии Hyper-threading для большинства процессоров Intel Core i3, i5 и i7 можно свести к следующей таблице.

	Количество физических ядер	Поддержка технологии Hyper-threading	Количество потоков
Intel Core i3	2	Да	4
Intel Core i5	4	Нет	4
Intel Core i7	4	Да	8

Но, из этой таблицы есть исключения . Во-первых, это процессоры Intel Core i7 их линейки «Extreme». Эти процессоры могут иметь по 6 или 8 физических вычислительных ядер. При этом у них, как и у всех процессоров Core i7, есть поддержка технологии Hyper-threading, а значит количество потоков в два раза больше количества ядер. Во-вторых, к исключениям относятся некоторые мобильные процессоры (процессоры для ноутбуков). Так некоторые мобильные процессоры Intel Core i5 имеют только 2 физических ядра, но при этом имеют поддержку Hyper-threading.

Также нужно отметить, что компания Intel уже запланировала увеличение количества ядер в своих процессорах . Согласно последним новостям, процессоры Intel Core i5 и i7 с архитектурой Coffee Lake, релиз которых запланирован на 2018 год, будут иметь по 6 физических ядер и 12 потоков.

Поэтому не стоит полностью доверять приведенной таблице. Если вас интересует количество ядер в каком-то конкретном процессоре Intel, то лучше свериться с официальной информацией на сайте .

Отличие № 2. Объем кэш памяти.

Также процессоры Intel Core i3, i5 и i7 отличаются по объему кэш памяти. Чем выше класс процессора, тем больший объем кэш памяти он получает. Процессоры Intel Core i7 получают больше всего кэш памяти, Intel Core i5 немного меньше, а Intel Core i3 еще меньше. Конкретные значения нужно смотреть в характеристиках процессоров. Но для примера можно сравнить несколько процессоров из 6 поколения.

	Кэш 1 уровня	Кэш 2 уровня	Кэш 3 уровня
Intel Core i7-6700	4 x 32 KБ	4 x 256 KБ	8 МБ
Intel Core i5-6500	4 x 32 KБ	4 x 256 KБ	6 МБ
Intel Core i3-6100	2 x 32 KБ	2 x 256 KБ	3 МБ

Нужно понимать, что уменьшение объема кэш памяти связано с уменьшением количества ядер и потоков. Но, тем не менее, такое отличие есть.

Отличие № 3. Тактовые частоты.

Обычно процессоры более высокого класса выпускаются с более высокими тактовыми частотами. Но, здесь не все так однозначно. Не редко Intel Core i3 могут иметь более высокие частоты чем Intel Core i7. Для примера приведем 3 процессора из линейки 6 поколения.

	Тактовая частота
Intel Core i7-6700	3.4 GHz
Intel Core i5-6500	3.2 GHz
Intel Core i3-6100	3.7 GHz

Таким образом компания Intel пытается поддерживать производительность процессоров Intel Core i3 на нужном уровне.

Отличие № 4. Тепловыделение.

Еще одно важное отличие между процессорами Intel Core i3, i5 и i7 это уровень тепловыделения. За это отвечает характеристика известная как TDP или thermal design power. Данная характеристика сообщает, какое количество тепла должна отводить система охлаждения процессора. Для примера приведем TDP трех процессоров Intel 6 поколения. Как видно из таблицы чем выше класс процессора, тем больше тепла он производит и, тем более мощная система охлаждения нужна.

	TDP
Intel Core i7-6700	65 Вт
Intel Core i5-6500	65 Вт
Intel Core i3-6100	51 Вт

Нужно отметить, что TDP имеет тенденцию к снижению. С каждым поколением процессоров TDP становится все ниже. Например, TDP процессора Intel Core i5 2 поколения составлял 95 Вт. Сейчас же, как видим, всего 65 Вт.

Что лучше Intel Core i3, i5 или i7?

Ответ на этот вопрос зависит от того, какая производительность вам нужна. Разница в количестве ядер, потоков, кэш памяти и тактовых частотах создает заметную разницу в производительности между Core i3, i5 и i7.

• Процессор Intel Core i3 – отличный вариант для офисного или для бюджетного домашнего компьютера. При наличии видеокарты соответствующего уровня, на компьютере с процессором Intel Core i3 вполне можно играть в компьютерные игры.
• Процессор Intel Core i5 – подойдет для мощного рабочего или игрового компьютера. Современный Intel Core i5 без проблем справится с любой видеокартой, поэтому на компьютере с таким процессором можно играть в любые игры даже на максимальных настройках.
• Процессор Intel Core i7 – вариант для тех, кто точно знает зачем ему такая производительность. Компьютер с таким процессором подойдет, например, для монтирования видео или проведения игровых стримов.

Практически вся современная техника не может существовать без процессора - ядра электронной составляющей. Несмотря на достаточное многообразие современных производителей - наиболее популярными являются процессоры Intel, история которых насчитывает уже почти полвека.

Первые CPU появились еще в 40-х годах прошлого века, но лишь в 1964 году с выходом на рынок вычислительных устройств IBM System/360 можно было утверждать о начале эпохи компьютеров.

4-х битные процессоры

В 1971 году Intel представила первый 4-битный процессор, имеющий маркировку 4004 и изготовленный с применением 10 мкм технологии. Количество транзисторов в составе чипа составляло 2300, а тактовая частота - 740 кГц.

В 1974 году был произведен апгрейд до модели 4040. При этом количество транзисторов выросло до 3000 с сохранением максимальной тактовой частоты.

Обе модели применялись фирмой Nippon при изготовлении калькуляторов.

8-битные процессоры

Пришли на смену 4-х битным процессорам и имели маркировку 8008, 8080, 8085. Выпуск был начат в 1972 году, а последняя модель появилась на рынке в 1976 году. С появлением этих моделей началось заметное повышение тактовой частоты процессора от 500 кГц до 5 МГц. При этом, количество транзисторов увеличилось с 3500 до 6500. При производстве применялись 3, 6 и 10 мкм технологии.

16-битные процессоры

Производство 16-битных процессоров началось в 1978 году и изначально рассматривалась как промежуточный этап перед началом разработки и запуском в производство 32-битной архитектуры, как наиболее полно отвечающей современным требованиям, тем более, что возрастающая конкуренция требовала более новые и мощные модели процессоров для производителей электроники.

Выпуск 16-битных процессоров начался с модели 8086, созданной при помощи 3мкм технологии и имеющей тактовую частоту до 10МГц. Разработка этого типа процессоров закончилась в 1982 году с выпуском модели 80286, имеющей максимальную тактовую частоту 16МГц. Из особенностей можно отметить возможность использования аппаратной защиты для многозадачных систем.

32-битные процессоры

Старт разработки 32-битных процессоров положил началу разработки и широкому внедрению ЭВМ. Именно они послужили основой для создания персональных компьютеров, так широко используемых в настоящее время. Стоит также отметить, что еще имеется достаточно большое количество рабочих компьютеров, работающих под управлением процессоров 32-битной архитектуры.

В состав 32-битной архитектуры входят несколько линеек и микроархитектур:

• He-x86 процессоры
• линии 80386 и 80486
• архитектура и микроархитектура Pentium, Celeron и Xeon
• микроархитектура NetBurst

В 1981 годы впервые был представлен iAPX 432 как первый 32-битный He-x86 процессор от компании Intel. Обладал рабочей частотой до 8МГц. Дальнейшее развитие этой линейки включает в себя процессоры i860 и i960, выпущенные в 1988-89 годах. В эту же линейку входила и серия процессоров XScale, представленная на суд покупателей в 2000 году. Широкое распространение процессоры XScale получили в производстве карманных компьютеров.

Линии 80386 и 80486 были представлены в 1985 и в 1989 годах соответственно. Чаще всего обозначались как 386 и 486 процессоры. Тактовые частоты начинались с 20МГц, а в производстве использовалась 1мкм технология.

Впервые Pentium был представлен в 1993 году и представлял собой процессор с тактовой частотой от 75 Мгц, изготовленный по 0,6мкм процессу. Производство всех Pentium, а также более простых моделей Celeron продолжалось вплоть до 2006 года. Последней моделью представленной линейки является Pentium Dual-Core, изготовленный по 65нм технологии и обладающий тактовой частотой 1,86ГГц.

Микроархитектура NetBurst впервые была представлена в 2000 году моделью Pentium 4 с тактовой частотой 1,3МГц. В результате дальнейшей модернизации частота поднялась до 3,6ГГц, а используемый технологический процесс от 0,18 до 0,13 мкм.

64-битные процессоры

Включает в свой состав несколько микроархитектур:

• NetBurst
• IntelCore
• Intel Atom
• Nehalem
• Sandy Bridge
• Ivy Bridge
• Haswell
• Broadwell
• Skylake
• Kaby Lake

Начало производства 64-битных процессоров в Intel началось в 2004 году, а в 2005 году был выпущен Pentium 4D, предназначенный для широкого применения. При его производстве использовался 90нм процесс, а частота составляла 2,66ГГц. Дальнейшее развитие включает в себя модели 955 EE и 965 EE с частотами 3,46 и 3,73ГГц.

IntelCore включает в себя процессоры, изготовленные по 65нм технологическому процессу. Впервые представлены в 2006 году и обладают частотами от 1,86 ГГц до 3,33 ГГц с разными размерами кеша и частотой шины.

Серия IntelAtom производится с 2008 года и выполнена по 45нм технологическому процессу. Обладает частотой от 800Мгц до 2,13ГГц. Достаточно простые и дешевые процессоры, используемые в производстве нетбуков.

Серия Nehalem представлена на суд покупателей в 2010 году. Процессоры серии обладают тактовыми частотами от 1,07ГГц до 3,6ГГц и включает в себя процессоры с 2, 4 и 6 ядрами.

SandyBridge и IvyBridge выпускаются с 2011 года и включают в себя модели от 1-ядерных до 15-ядерных с частотами от 1,6ГГц до 3,6ГГц.

Haswell, Broadwell, Skylake и Kaby Lake включают в себя модели с 2, 4 и 6 ядрами с частотами от 3 ГГц до 4,4 ГГц.