Архітектури процесора intel за весь час

Компанія Intel пройшла дуже довгий шлях розвитку, від невеликого виробника мікросхем до світового лідера з виробництва процесорів. За цей час було розроблено безліч технологій виробництва процесорів, дуже сильно оптимізований технологічний процес і характеристики пристроїв.

Безліч показників роботи процесорів залежить від розташування транзисторів на кристалі кремнію. Технологію розташування транзисторів називають мікроархітектури або просто архітектурою. У цій статті ми розглянемо які архітектури процесора Intel використовувалися протягом розвитку компанії і чим вони відрізняються один від одного. Почнемо з найдавніших мікроархітектури і розглянемо весь шлях до нових процесорів і планів на майбутнє.

Архітектура процесора і покоління

Як я вже сказав, у цій статті ми не будемо розглядати розрядність процесорів. Під словом архітектура ми будемо розуміти микроархитектуру мікросхеми, розташування транзисторів на друкованій платі, їх розмір, відстань, технологічний процес, все це охоплюється цим поняттям. Набори інструкцій RISC і CISC теж чіпати не будемо.

Друге, на що потрібно звернути увагу, це покоління процесора Intel. Напевно, ви вже багато разів чули - цей процесор п`ятого покоління, той четвертого, а це сьомого. Багато хто думає що це позначається i3, i5, i7. Але насправді немає i3, і так далі - це марки процесора. А покоління залежить від використовуваної архітектури.

З кожним новим поколінням поліпшувалася архітектура, процесори ставали швидше, економніше і менше, вони виділяли менше тепла, але разом з тим коштували дорожче. В інтернеті мало статей, які б описували все це повністю. А тепер розглянемо з чого все починалося.

Архітектури процесора Intel

Відразу кажу, що вам не варто чекати від статті технічних подробиць, ми розглянемо тільки базові відмінності, які будуть цікаві звичайним користувачам.

перші процесори

Спочатку коротко зануримося в історію щоб зрозуміти з чого все почалося. Не будемо поглибиться далеко і почнемо з 32-бітових процесорів. Першим був Intel 80386, він з`явився в 1986 році і міг працювати на частоті до 40 МГц. Старі процесори мали теж відлік поколінь. Цей процесор ставитися до третього покоління, і тут використовувався техпроцес 1500 нм.

Наступним, четвертим поколінням був 80486. Використовувана в ньому архітектура так і називалася 486. Процесор працював на частоті 50 МГц і міг виконувати 40 мільйонів команд в секунду. Процесор мав 8 кб кеша першого рівня, а для виготовлення використовувався техпроцес 1000 Нм.

Наступною архітектурою була P5 або Pentium. Ці процесори з`явилися в 1993 році, тут був збільшений кеш до 32 кб, частота до 60 МГц, а техпроцес зменшений до 800 нм. У шостому поколінні P6 розмір кешу становив 32 кб, а частота досягла 450 МГц. Тих процес був зменшений до 180 нм.

Далі компанія почала випускати процесори на архітектурі NetBurst. Тут використовувалося 16 кб кеша першого рівня на кожне ядро, і до 2 Мб кеша другого рівня. Частота зросла до 3 ГГц, а техпроцес залишився на тому ж рівні - 180 нм. Вже тут з`явилися 64 бітні процесори, які підтримували адресацію більшої кількості пам`яті. Також було внесено безліч розширень команд, а також додана технологія Hyper-Threading, яка дозволяла створювати два потоки з одного ядра, що підвищувало продуктивність.

Природно, кожна архітектура поліпшувалася згодом, збільшувалася частота і зменшувався техпроцес. Також існували і проміжні архітектури, але тут все було трохи спрощено, оскільки це не є нашою основною темою.

Intel Core

На зміну NetBurst в 2006 році прийшла архітектура Intel Core. Однією з причин розробки цієї архітектури була неможливість збільшення частоти в NetBrust, а також її дуже велике тепловиділення. Ця архітектура була розрахована на розробку багатоядерних процесорів, розмір кеша першого рівня був збільшений до 64 Кб. Частота залишилася на рівні 3 ГГц, але зате була сильно знижена споживана потужність, а також техпроцес, до 60 нм.

Процесори на архітектурі Core підтримували апаратну віртуалізацію Intel-VT, а також деякі розширення команд, але не підтримували Hyper-Threading, оскільки були розроблені на основі архітектури P6, де такої можливості ще не було.

Перше покоління - Nehalem

Далі нумерація поколінь була розпочата спочатку, тому що все наступні архітектури - це поліпшені версії Intel Core. Архітектура Nehalem прийшла на зміну Core, у якій були деякі обмеження, такі як неможливість збільшити тактову частоту. Вона з`явилася в 2007 році. Тут використовується 45 нм тих процес і була додана підтримка технології Hyper-Therading.

Процесори Nehalem мають розмір L1 кешу 64 Кб, 4 Мб L2 кешу і 12 Мб кєша L3. Кеш доступний для всіх ядер процесора. Також з`явилася можливість вбудовувати графічний прискорювач в процесор. Частота не змінилася, зате зросла продуктивність і розмір друкованої плати.

Друге покоління - Sandy Bridge

Sandy Bridge з`явилася в 2011 році для заміни Nehalem. Тут вже використовується техпроцес 32 нм, тут використовується стільки ж кеша першого рівня, 256 Мб кеша другого рівня і 8 Мб кеша третього рівня. В експериментальних моделях використовувалося до 15 Мб загального кеша.

Також тепер всі пристрої випускаються з вбудованим графічним прискорювачем. Була збільшена максимальна частота, а також загальна продуктивність.

Третє покоління - Ivy Bridge

Процесори Ivy Bridge працюють швидше ніж Sandy Bridge, а для їх виготовлення використовується техпроцес 22 нм. Вони споживають на 50% менше енергії ніж попередні моделі, а також дають на 25-60% вищу продуктивність. Також процесори підтримують технологію Intel Quick Sync, яка дозволяє кодувати відео в кілька разів швидше.

Четверте покоління - Haswell

Покоління процесора Intel Haswell було розроблено в 2012 році. Тут використовувався той же техпроцес - 22 нм, змінений дизайн кешу, поліпшені механізми енергоспоживання і трохи продуктивність. Але зате процесор підтримує безліч нових роз`ємів: LGA 1 150, BGA 1364, LGA 2011-3, технології DDR4 і так далі. Основна перевага Haswell в тому, що вона може використовуватися в портативних пристроях через дуже низького енергоспоживання.

П`яте покоління - Broadwell

Це покращена версія архітектури Haswell, яка використовує техпроцес 14 нм. Крім того, в архітектуру було внесено кілька поліпшень, які дозволили підвищити продуктивність в середньому на 5%.

Шосте покоління - Skylake

Наступна архітектура процесорів intel core - шосте покоління Skylake вийшла в 2015 році. Це одне з найбільш значних оновлень архітектури Core. Для установки процесора на материнську плату використовується сокет LGA 1151, тепер підтримується пам`ять DDR4, але збереглася підтримка DDR3. Підтримується Thunderbolt 3.0, а також шина DMI 3.0, яка дає в два рази більшу швидкість. І вже за традицією була збільшена продуктивність, а також знижено енергоспоживання.

Сьоме покоління - Kaby Lake

Нове, сьоме покоління Core - Kaby Lake вийшло в цьому році, перші процесори з`явилися в середині січня. Тут було не так багато змін. Збережений техпроцес 14 нм, а також той же сокет LGA 1151. Підтримуються планки пам`яті DDR3L SDRAM і DDR4 SDRAM, шини PCI Express 3.0, USB 3.1. Крім того, була трохи збільшена частота, а також зменшена щільність розташування транзисторів. Максимальна частота 4,2 ГГц.

висновки

У цій статті ми розглянули архітектури процесора Intel, які використовувалися раніше, а також ті, які застосовуються зараз. Далі компанія планує перехід на техпроцес 10 нм і це покоління процесорів intel буде називатися CanonLake. Але поки що Intel до цього не готова.

Тому в 2017 планується ще випустити поліпшену версію SkyLake під кодовим ім`ям Coffe Lake. Також, можливо, будуть і інші мікроархітектури процесора Intel поки компанія повністю освоїть новий техпроцес. Але про все це ми дізнаємося з часом. Сподіваюся, ця інформація була вам корисною.