Основные этапы поколения развития процессоров intel. Процессоры. Последнее поколение процессоров intel: Atom и Quark

Летом 2018-го года компания Google официально запустила в России своего голосового помощника Гугл Ассистент с поддержкой русского языка. Google Assistant работает на основе искусственного интеллекта и встраивается в операционную систему Android подобно тому, как помощник встроен в iOS на айфонах. Ассистент активируется специальной фразой Ok Google (Окей Гугл), может и позволяет разблокировать Android вашим голосом. А с ноября 2018-го Ассистент заговорил на русском языке в умных .

Google регулярно добавляет новые команды для Google Ассистента. Мы сделали приложение со справкой по командам , которое регулярно обновляем. В приложении есть категории команд, которые не вошли в эту статью: Секретные команды, Звонки и сообщения, География, Физика и химия, История, Люди и другие. Установив это приложение, у вас всегда будет под рукой самый актуальный список команд:

Вот список команд, которыми можно пользоваться в русском Гугл Ассистенте:

Окей Гугл, стоп.
Остановить воспроизведение

Окей Гугл, поставь на паузу.
Окей Гугл, продолжи.
Пауза

Окей Гугл, увеличь громкость.
Окей Гугл, уменьши громкость.
Окей Гугл, установи громкость на 50%.
Окей Гугл, выключи звук.
Окей Гугл, включи звук.
Управление громкостью

Окей Гугл, включи музыку.
Окей Гугл, включи что-нибудь.
Окей Гугл, выключи музыку.
Включить музыку из Google Music

Окей Гугл, включи песню «Впусти музыку».
Окей Гугл, включи песню «Моряк».
Включить песню по названию

Окей Гугл, включи последний альбом Би-2.
Окей Гугл, включи альбом «Meteora» Linkin Park.
Включить альбом

Окей Гугл, следующий трек.
Окей Гугл, предыдущий трек.
Управление воспроизведением

Окей Гугл, что играет?
Окей Гугл, что за песня играет?
Узнать, какой трек играет, из какого альбома

Окей Гугл, какая сегодня погода?
Погода по вашему домашнему адресу

Окей Гугл, какая погода завтра?
Окей Гугл, погода на вторник.
Прогноз погоды на определённый день

Окей Гугл, какая погода завтра в Москве?
Окей Гугл, завтра в Санкт-Петербурге будет дождь?
Погода в другом городе

Окей Гугл, что в моём расписании?
Окей Гугл, покажи календарь.
Окей Гугл, что в моём расписании на пятницу?
Проверить ваш календарь

Окей Гугл, добавь событие в мой календарь.
Окей Гугл, добавь встречу сегодня на 15:00 в мой календарь.
Добавить запись в календарь

Окей Гугл, сколько дней до Нового Года?
Окей Гугл, сколько дней до Рождества?
Сколько дней до праздника

Окей Гугл, сколько времени?
Окей Гугл, какое сегодня число?
Текущее время и дата

Окей Гугл, установи таймер на 5 минут.
Окей Гугл, установи таймер на 10 минут для макарон.
Установить таймер

Окей Гугл, заведи будильник на 8 утра.
Окей Гугл, разбуди меня через 30 минут.
Установить будильник

Окей Гугл, добавь хлеб в мой список покупок.
Окей Гугл, добавь сыр и помидоры в список покупок.
Добавить в список покупок

Окей Гугл, переведи «Guten abend» на русский.
Перевод на русский

Окей Гугл, как сказать «Доброе утро» на английском?
Перевод на английский

Окей Гугл, как сказать «Добрый день» на немецком?
Перевод на немецкий

Окей Гугл, как сказать «Здравствуйте» на французском?
Перевод на французский

Окей Гугл, где поблизости заправка?
Окей Гугл, ближайший магазин?
Заведения поблизости

Окей Гугл, пробки на дорогах.
Окей Гугл, пробки в Москве.
Информация о пробках

Окей Гугл, как долго ехать до Красной Площади?
Окей Гугл, сколько ехать до Санкт-Петербурга?
Время в пути до места

Окей Гугл, 15 умножить на 16.
Окей Гугл, 420 разделить на 15.
Окей Гугл, квадратный корень из 68?
Арифметика

Окей Гугл, сколько киллометров в 1 миле?
Окей Гугл, сколько миллиметров в 1 метре?
Окей Гугл, сколько литров в галлоне?
Конвертер величин

Окей Гугл, курс доллара?
Окей Гугл, 20 долларов в рублях.
Курс валют

Окей Гугл, стоимость акций Apple?
Окей Гугл, сколько стоит биткойн?
Биржевые котировки

Окей Гугл, как сыграл Спартак Москва?
Результат последнего матча команды

Окей Гугл, какое место занимает Спартак?
Окей Гугл, на каком месте Челси?
Положение команды в лиге

Окей Гугл, где играет Овечкин?
Окей Гугл, где играет Месси?
Окей Гугл, какой рост у Криштиану Роналду?
Окей Гугл, где играет Дюрант?
Информация об игроке

Окей Гугл, что идет в кино?
Окей Гугл, расписание кинотеатров на завтра.
Прокат на сегодня

Окей Гугл, расскажи о фильме «Миссия невыполнима».
Окей Гугл, сколько серий в «Игре престолов»?
Окей Гугл, сколько идёт «Головоломка»?
Краткая информация о фильме

Окей Гугл, кто играет в фильме «Мстители»?
Окей Гугл, в каких фильмах снимался Джонни Депп?
Окей Гугл, кто играет доктора Кто?
Информация об актерах

Google Cast

Окей Гугл, включи телевизор.
Окей Гугл, выключи телевизор.
Окей Гугл, пауза.
Окей Гугл, возобнови.
Окей Гугл, дальше.
Окей Гугл, предыдущее видео.
Окей Гугл, сделай громче.
Окей Гугл, сделай тише.

Окей Гугл, включи ютуб.
Окей Гугл, включи трейлер Веном на телевизоре.
Окей Гугл, включи весёлое видео.
Окей Гугл, покажи клип Linkin Park.
Управление YouTube

Окей Гугл, включи новости.
Окей Гугл, расскажи новости.
Краткая сводка новостей

Окей Гугл, новости спорта.
Окей Гугл, новости политики.
Новости по теме

Окей Гугл, поставь таймер для курицы на 10 минут.
Именованный таймер

Окей Гугл, сколько калорий в говяжьем стейке?
Окей Гугл, как много калорий в стакане колы?
Калорийность блюд

Окей Гугл, сколько сахара в коле?
Окей Гугл, сколько витамина А в одной морковке?
Окей Гугл, сколько белка в грибах?
Состав продуктов

Дополнительные команды поисковиков Google и Yandex позволят вам добиться гораздо лучших результатов. С их помощью вы можете ограничить область поиска, а также указать поисковой машине, какие страницы нужно просматривать.

Команды Google записываются в строке для ввода поискового запроса перед параметром поиска, а перед некоторыми командами необходимо указать символ «-». После символа «-» пробел не ставится.

Вот некоторые:

• -allinlinks – эта команда проводит поиск только в названиях ссылок, а не в тексте или названии страницы, например, -allinlinks itua;
• -allintext – наоборот, ищет внутри текста на страницах, но не в ссылках или названии страницы, например, -allintext интернет-маркетинг;
• -allintittle - показывает результаты поиска в заголовке страницы;
• -allinurl: - показывает страницы, похожие на данный шаблон. Например, -allinurl:links.php;
• cache: - находит копию страницы, проиндексированной Google, даже если эта страница уже недоступна по адресу в Интернете или изменила свое содержание. Иными словами, эта команда проводит поиск в кэше Google. Она пригодится для просмотра страниц, контент которых часто меняется. Например, cache:www.news.com;
• filetype: - позволяет ограничить поиск только файлами с заданным расширением. Однако Google воспринимает как разные команды filetype:htm и filetype:html. Google поддерживает поиск в файлах наиболее популярных форматов ppt, pdf, xls и doc;
• info - покажет страницу, содержащую ссылки на варианты поиска: поиск по похожим страницам, обратные ссылки, и страницы, содержащие такую же ссылку. Эта команда означает то же самое, что и вписать в строку поиска данный адрес веб-страницы;
• intext -в этом случае при поиске не буду учитываться заголовки страниц и ссылки, а будет просматриваться только текст тела страницы (тега ). Это бывает полезно, когда вы ищите фрагмент текста и вам безразлично, какой у страницы заголовок и какие ссылки;
• intitle: - эта команда, наоборот, ограничивает поиск только заголовком страницы, то есть содержимым тега {title}. Например, intitle:первая полоса (пробелов между командой и параметром быть не должно) приведет к тому, что Google выдаст ссылки на первую полосу русскоязычных интернет-газет;
• inurl: - по этой команде поиск будет проводиться только в адресе страницы. Обычно эту команду используют не по одиночке, а вместе с другими, когда хотят отыскать страницу поиска. Например, команда inurl:search выведет список страниц, у которых в адресе встречается слово search, как в этих случаях: search.aol.com или home.netscape.com/home/internet-search.html;
• link: - возвращает список страниц, которые ссылаются на заданный сайт..ru;
• related: - с помощью этой команды вы сможете получить список страниц, похожих на данную. Например, указав related:lenta.ru вы получите список ссылок на другие онлайновые СМИ. Кроме этого, related: - удобное средство, если вы хотите узнать, к какой категории относит ваш сайт Google;
• site: - это, наверное, одна из самых часто используемых команд Google. Она позволяет ограничить поиск только на указанном сайте.

А сейчас мы рассмотрим дополнительные команды поисковой машины Yandex:

• $title (выражение) - позволяет провести поиск в заголовке страницы, например, $title (интернет-маркетинг);
• $anchor (выражение) - эта команда означает поиск в тексте ссылок, например, $anchor (itua) - находит ссылки, в которых есть слово itua;
• #keywords=(выражение) - с помощью этой команды можно провести поиск в ключевых словах, например, #keywords=(поисковая система);
• #abstract=(выражение) - эта команда означает поиск в описании страницы, например, #abstract=(искалка | поиск);
• #image="значение" - такой запрос позволит произвести поиск картинок с указанным названием, например, #image="nokia" - выберет ссылки на сайты, на которых есть картинки с названием nokia;
• #hint=(выражение) - а эта команда проведет поиск в подписях к изображениям, например, #hint=(lenin | ленин);
• #url="значение" - означает поиск на заданном сайте (странице), например, #url="www.сайт*";
• #link="значение" - таким образом вы можете задать поиск ссылок на заданный сайт, например, #link=”www.yandex.ru*;
• #mime="значение" - эта команда ограничивает тип найденных документов, например, в результате запроса концепция Web 2.0 #mime="pdf" вы найдете pdf-документы, в которых встречаются данные слова;
• host="www.host.ru" - оператор аналогичен url с именем хоста, но учитывает все зеркала сайта, например, host="www.yandex.ru";
• rhost="ru.url.*" или rhost="ru.url.www" – этот оператор аналогичен host, но имя хоста записывается в обратном порядке - вначале домен верхнего уровня, затем второго и т. д. Если в конце указано.*, то поиск идет по всем поддоменам заданного домена (но не включая домен ru.url!), например, rhost="ru.yandex.*";
• lang="язык" - такая команда отбирает для поиска страницы, написанные на определенном языке, например, на русском (ru), украинском (uk), белорусском (be), английском (en), французском (fr), немецком (de), например, lang="de";
• like="url.ru/file.html" - отбирает для поиска страницы, похожие на заданный адрес, например, like="www.yandex.ru";
• domain="домен" - с помощью такой записи можно произвести поиск по страницам, которые расположены в заданном домене: domain="yandex" /+1 domain="ru";
• date="ГГГГ{*|ММ{*|ДД}}" - в этом случае поиск производится только по страницам, дата которых удовлетворяет заданному условию, например, date="200310*";
• cat=(ID региона) или cat=(ID темы) - такой поиск включает только страницы сайтов, зарегистрированных в "

В 1995 году Intel выпустила на рынок микропроцессор Pentium Pro. Несмотря на название, он имел мало общего с обычным Pentium. Одним из главных нововведений в Pentium Pro стало то, что в нём инструкции x86 не исполнялись напрямую, а декодировались в последовательности простых внутренних микроопераций. Иными словами, Pentium Pro «внутри» был больше похож на современные ему RISC-процессоры, чем на предыдущие чипы семейства x86.

Подобная архитектура позволила Intel реализовать множество мер, которые привели к росту производительности. В частности, Pentium Pro стал первым x86-процессором, который получил внеочередное исполнение. При внеочередном исполнении микрооперации сначала поступают в буфер операций, где сортируются и отправляются в вычислительные блоки не в порядке поступления, а в порядке готовности к исполнению. Подобный подход позволил практически исключить простой вычислительных блоков процессора. Разрядность шины адреса была увеличена до 36 бит, что в сочетании с технологией PAE позволило увеличить максимальный объём оперативной памяти до 64 ГБ. (Впрочем, эта функциональность была реализована только в серверных наборах системной логики, к тому же максимальный объём памяти, доступной одному процессу, по-прежнему был равен 4 ГБ.) Также Pentium Pro получил встроенную кеш-память второго уровня объёмом от 256 кБ до 1 МБ, которая работала на полной тактовой частоте процессора. В результате, на момент выхода на рынок Pentium Pro стал самым быстрым в мире 32-битным микропроцессором, опередив разработанные альянсом AIM (Apple-IBM-Motorola) чипы PowerPC.

Изначально планировалось, что Pentium Pro полностью заменит Pentium, но этого не произошло как раз из-за уже упомянутой кеш-памяти. Оказалось, что выход годных микросхем быстрой памяти SRAM, способной работать на полной частоте процессора, невысок, поэтому Pentium Pro имел очень высокую себестоимость. В результате, наследником Pentium стал вышедший в 1997 году Pentium II, получивший набор инструкций MMX и кеш-память, работающую на половинной частоте процессора. Кроме того, в Pentium II была улучшена производительность при работе с 16-битным кодом (на тот момент это было важно, поскольку Windows 95 и Windows 98, по-прежнему, содержали большое количество 16-битного кода).

Pentium III Tualatin: самый быстрый Pentium III

В 1999 году на смену Pentium II пришёл Pentium III, который был практически идентичен ему архитектурно, но получил новый набор дополнительных инструкций, известный как SSE. Pentium III пережил несколько итераций, поздние чипы этого семейства имели тактовую частоту выше 1 ГГц и 512 кБ кеш-памяти, работавшей на полной частоте процессора.

«Сетевой взрыв»

Несмотря на успешность микроархитектуры P6 (лежавшей в основе Pentium Pro, Pentium II и Pentium III), Pentium 4 был построен по совсем другому принципу. Вместо сложного ядра с высоким IPC (Instructions Per Clock - количеством исполняемых инструкций на такт) и относительно невысокой тактовой частотой было решено перейти к более простому ядру с длинным конвеером и более низким IPC, но более высокой тактовой частотой. Если поздние процессоры Pentium III имели конвеер длиной 10 ступеней, то в Pentium 4 длина конвеера составляла от 20 до 31 ступени (в зависимости от версии чипа). Чтобы компенсировать низкую производительность процессорного ядра, целочисленные вычислительные блоки (ALU) внутри процессора работали на удвоенной тактовой частоте. Например, в процессоре Pentium 4 с частотой 3 ГГц блоки ALU работали на частоте 6 ГГц. Изначально планировалось, что процессоры с микроархитектурой NetBurst достигнут тактовой частоты 4 ГГц, но на деле частота 3.8 ГГц оказалась предельной.

Микроархитектуру NetBurst можно считать относительно неудачной, но на счету процессоров на её базе сразу несколько достижений: Pentium 4 стал первым x86-процессором, достигшим тактовой частоты 3 ГГц, и первым 64-битным x86-процессором Intel. Кроме того, на базе Pentium 4 был создан процессор Pentium D, который стал первым двухъядерным процессором Intel.

Pentium M и его потомки

Практически сразу после появления мобильных Pentium 4 стало понятно, что архитектура NetBurst, в силу высокого тепловыделения и энергопотребления, не подходит для ноутбуков. Поэтому в 2003 году появился процессор Pentium M, который, по сути, был усовершенствованной и осовремененной версией ядра P6. Этот процессор стал основой крайне успешной мобильной платформы Intel Centrino, которая включала в себя процессор, чипсет и беспроводный адаптер Intel. Именно платформа Centrino сделала возможным создание первых тонких и лёгких ноутбуков. На это же время пришлись усилия Intel по продвижению беспроводных сетей, в частности, в Украине под эгидой компании в середине 2000-х годов были реализованы проекты по построению сетей Wi-Fi в Киевском национальном университете им. Т. Г. Шевченко и международном аэропорту «Киев-Борисполь».

Samsung X10: один из первых тонких и легких ноутбуков на базе Centrino

В 2004-2005 годах стало понятно, что процессоры Pentium M обеспечивают более высокую производительность, чем настольные процессоры на базе микроархитектуры NetBurst. Именно поэтому использованные в них архитектурные решения легли в основу микроархитектуры Core, которая использовалась как в настольных, так и в мобильных процессорах. В 2006 году был выпущен первый настольный 4-ядерный процессор Intel - им стал Core 2 Extreme QX6700 с тактовой частотой 2.67 ГГц и 8 МБ кеш-памяти второго уровня.

От Core"ки до Core"ки

В 2008 году Intel представила бренд Core i7, под которым продавались топовые процессоры на базе новой микроархитектуры Nehalem. Эти процессоры получили новую системную шину, интегрированную графику, а также встроенные контроллеры памяти и шины PCIe. В 2009-2010 годах были также представлены бренды Core i5 и Core i3, а процессоры Core 2 и их производные вытеснены из всех ценовых сегментов.

В 2011 году на рынок вышли процессоры на базе архитектуры Sandy Bridge, в 2012 году была представлена усовершенствованная версия Sandy Bridge под названием Ivy Bridge, которая стала первым процессором Intel, использующим техпроцесс 22 нм и 3D-процессоры. В 2013 году были представлены процессоры Haswell, а в 2014 и 2015 годах - Broadwell. Процессоры Broadwell производятся по техпроцессу 14 нм. К ним относится, в том числе, процессор Core M, который имеет расчётное тепловыделение всего 4.5 Вт, что позволяет использовать его в устройствах с пассивным охлаждением.

Можно отметить, что темпы роста чистой производительности процессоров в последнее время несколько снизились: в принципе, даже процессоров Core 2 (не говоря уже о Core i7/i5 первого поколения) достаточно практически для любых задач. Это связано с тем, что производители уделяют больше внимания повышению энергоэффективности процессоров и такому параметру, как «производительность на ватт». В результате, современные ноутбуки, построенные на энергоэффективных процессорах Intel, работают от аккумулятора по 9-12 часов и при этом обеспечивают производительность, достаточную практически для любых задач. Ещё 3-4 года назад такое было невозможно.

Atom: нетбуки, планшеты, смартфоны...

Параллельно с высокопроизводительными процессорами Core компания Intel развивает и линейку энергоэффективных процессоров Atom. Они впервые появились в 2008 году в качестве процессоров для нетбуков (то есть, низкопроизводительных и дешёвых ноутбуков), но с тех пор нашли применение в качестве чипов для смартфонов и планшетов на базе операционных систем Android и Windows. По сути Atom, на сегодняшний день, является единственным конкурентом различных чипов на базе архитектуры ARM. В 2014 году было выпущено 46 миллионов планшетов на базе процессоров Atom.

Quark: меньше, чем Atom

Intel Galileo: плата для разработки с процессором Quark

Новейшим семейством процессоров Intel является линейка Quark. Это совсем простые процессоры, архитектурно близкие к оригинальному Pentium. Каждый процессор также включает все контроллеры, необходимые для построения законченного устройства. Эти процессоры предназначены, в первую очередь, для создания встроенных решений, объединённых в «интернет вещей». Для энтузиастов и разработчиков Intel выпускает платы Intel Galileo с процессорами Quark, эти платы совместимы с Arduino и могут использоваться для создания собственных проектов и выполнения различных задач по автоматизации.

Сегодня мы настолько привыкли к современным реалиям, что воспринимаем их как данность. Смартфон в нашем кармане или ноутбук в сумке кажется нам не чудом технологий, а чем-то обыденным. Но всё начиналось с крошечного чипа, содержащего 2300 транзисторов и работавшего на тактовой частоте 740 кГц. Иногда стоит оглянуться назад, чтобы оценить масштабы проделанного пути.

Предыдущие части:

AMD K7

Дебют архитектуры AMD K7 и процессоров Athlon пришелся на август 1999 года. Американская компания ставила перед собой всё более и более серьезные задачи, поэтому ожидания пользователей от новой разработки были довольно высоки, особенно учитывая просачивающуюся в прессу информацию о технических характеристиках.

Еще задолго до того, как компания выпустила платформу K7, AMD и Motorola заключили партнерское соглашение, в рамках которого для производства новых процессоров могли использоваться фабрики Motorola. Результатом их сотрудничества стала технология производства кристаллов с применением медных соединений.

За разработку архитектуры K7 отвечал новичок AMD - Дирк Мейер. На то время будущий CEO AMD лишь недавно присоединился к компании. До этого он работал в компании DEC и непосредственно участвовал в разработке процессоров Alpha.

Дирк Мейер - будущий CEO AMD

Влияние DEC’овских процессоров на K7 чувствовалось сразу. Архитектура была разработана с прицелом на работу с высокой тактовой частотой. Для этого использовалась суперконвейерная суперскалярная модель. Платформу назвали суперконвейерной, поскольку число стадий конвейера увеличилось. Например, конвейер целочисленных операций состоял из 10 стадий, а модуль операций с плавающей запятой - из 17. Суперскалярность же заключалась в том, что Athlon умел обрабатывать до трех инструкций параллельно.

Ахиллесовой пятой архитектуры предыдущего поколения - K6 - была низкая производительность модуля вычислений с плавающей запятой (FPU). Так, процессоры AMD значительно уступали «Пентиумам». Не помогла тем «камням» и поддержка инструкций 3DNow!. Поэтому в K7 блок FPU был полностью переработан. Он стал трехконвейерным и содержал модули FMUL, FADD и FSTORE, которые могли работать как по отдельности, так и вместе. Блоки FMUL и FADD отвечали за выполнение инструкций MMX и 3DNow!. Первый модуль специализировался на операциях умножения, деления и вычисления квадратного корня из числа, а второй - на сложении и вычитании. Третий блок - FSTORE - обеспечивал доступ к оперативной памяти.

Раз уж мы упомянули инструкции 3DNow!, то стоит отметить, что в «Атлонах» этот набор команд был расширен. Новая версия 3DNow! получила 19 новых инструкций, предназначенных для обработки видеоданных и речи.

Еще одним нововведением в K7 стало использование шины данных EV6. Данный интерфейс являлся еще одной прямой отсылкой к процессорам компании DEC, поскольку он использовался в моделях Alpha. По сравнению с шиной GTL+, которая использовалась в архитектуре Intel P6, EV6 обладала несколькими преимуществами. Во-первых, использование технологии DDR (Double Data Rate) позволило передавать данные по обоим фронтам тактового сигнала. То есть при реальной частоте шины 100 МГц на выходе получалась вдвое большая эффективная частота - 200 МГц. Это позволило лучше использовать потенциал оперативной памяти. Во-вторых, благодаря поддержке протокола «точка-точка» EV6 идеально подходила для построения многопроцессорных систем.

Кэш-память «Атлонов» также претерпела определенные изменения. Прежде всего, нужно заметить, что процессорный кэш состоял из двух уровней. «Мозги» 1-го уровня подразделялась на блоки инструкций и данных. Объем каждого модуля составлял 64 Кбайт, что в сумме давало 128 Кбайт. Например, у Pentium III емкость кэша первого уровня составляла всего 32 Кбайт. Количество кэш-памяти 2-го уровня в архитектуре K7 равнялось 512 Кбайт, но он работал на вдвое или втрое меньшей частоте, нежели сам процессор. Это объяснялось тем, что SRAM-память была вынесена за пределы кристалла.

Процессор Athlon, Slot A

Первые процессоры Athlon базировались на ядре Pluto, которое производилось по 250-нм техпроцессу. «Камень» содержал порядка 22 миллиона транзисторов. «Атлоны» с ядром Pluto устанавливались в разъем Slot A. Несколько позже появились кристаллы, основанные на ядре Orion, которое производилось по 180-нм техпроцессу. И это было его единственным отличием от Pluto.

Интересные изменения процессоры получили после выхода 180-нм ядра Thunderbird. Во-первых, отныне продукты AMD были совместимы с разъемом Socket A. Во-вторых, они претерпели и существенные архитектурные изменения. Кэш-память 2-го уровня была перенесена непосредственно в процессорное ядро и работала на одинаковой с ним частоте. Несмотря на то, что ее объем уменьшился до 256 Кбайт, скорость ее работы возросла. Помимо этого, была увеличена тактовая частота системной шины. Теперь она функционировала с частотой 133 МГц, то есть ее эффективный показатель равнялся 266 МГц.

Кстати, AMD’шные процессоры первыми смогли преодолеть гигагерцевый рубеж. 6 марта 2000 года Athlon с ядром Thunderbird стал первым «камнем» в истории с рабочей частотой 1 ГГц. Но и это не стало пределом для архитектуры K7, так как чуть позже появились модели, которые функционировали на частоте 1400 МГц.

Гигагерцевый Athlon для разъема Slot A

Несмотря на коммерческий и технологический успех K7, архитектура была далеко не идеальна. Основной ее проблемой являлся медленный кэш 2-го уровня - даже после того, как он был перемещен в кристалл, его производительность оставляла желать лучшего. Также недостатком первых «Атлонов» считалось отсутствие поддержки «интеловского» набора инструкций SSE. Эти команды были своего рода аналогом инструкций 3DNow!, и подавляющее большинство приложений «затачивалось» именно под SSE. По этой причине процессоры Athlon зачастую уступали в производительности кристаллам Intel.

Эти недостатки были исправлены в новом ядре Palomino, на базе которого выпускались решения Athlon XP (eXtra Performance). Кроме поддержки SSE и более быстрого кэша 2-го уровня, кристаллы наконец-то обзавелись термодатчиком для отслеживания температуры. Ядро Palomino производилось по 180-нм техпроцессу, но в сравнении с предшественниками стало сложнее и содержало почти 38 миллионов транзисторов. Большинство моделей Athlon XP устанавливались в разъем Socket A, хотя существовали и переходные варианты для Slot A. Максимальная тактовая частота Palomino составляла 1733 МГц.

Процессор Athlon XP для Socket A

Отметим, что с выходом Athlon XP компания AMD ввела рейтинговую систему обозначения процессоров. Так, индекс любой модели отныне не отображал реальную тактовую частоту ядра. Например, Athlon XP 2000+ функционировал со скоростью 1667 МГц и был сопоставим по производительности с процессором Pentium 4 с частотой 2000 МГц.

Ядро Palomino было представлено в октябре 2001 года, и уже спустя 9 месяцев на смену ему пришли процессоры Thoroughbred (Tbred-A). Это решение представляло собой то же ядро Palomino, но выпущенное по 130-нм технологическим нормам. AMD неожиданно испытала проблемы с наращиванием тактовой частоты в новых процессорах, поэтому через два месяца появилась новая ревизия Thoroughbred - Tbred-B. По архитектурному дизайну Tbred-A немного отличалась от Tbred-B, но это позволило достичь обновленному ядру частоты 2200 МГц. В Thoroughbred также была увеличена до 166 МГц частота системной шины.

Последним пришествием архитектуры K7 стало ядро Barton, выпущенное в 2003 году. Процессоры отличались от Thoroughbred лишь увеличенным до 512 Кбайт кэшем 2-го уровня. Barton лишь незначительно превосходил в производительности Tbred-B, и компания AMD поспешила вывести на рынок свою новую архитектуру под названием K8.

Intel NetBurst

Вспоминая архитектуру Intel P6, нельзя сказать, что она окончательно исчерпала свой потенциал к концу своего жизненного цикла. Вполне возможно, что, внеся определенные изменения, можно было получить более производительные процессоры на ее базе. Но инженеры Intel думали иначе и создали абсолютно новую архитектуру под названием NetBurst, которая в 2000 году заменила P6.

Так же как и AMD K7, NetBurst разрабатывалась с расчетом на высокие тактовые частоты. Поэтому в основе архитектуры лежал принцип гиперконвейеризации, которая, грубо говоря, являлась аналогом технологии суперконвейера в K7. Поэтому процессоры NetBurst аналогично имели конвейер с большим количеством стадий. В первых ревизиях NetBurst - ядрах Willamette и Northwood - он имел глубину в 20 стадий. В более поздних версиях - Prescott и Cedar Mill - мог похвастать уже 31 стадией. Сюда не входили этапы декодирования инструкций, поскольку сам декодер был вынесен за пределы конвейера. И если раньше сложные операции декодировались на лету, то в NetBurst разбиение инструкций происходило на стадии копирования кода в кэш-память 1-го уровня.

Логотип процессоров Pentium 4

К слову, о кэш-памяти. Она в NetBurst была другого типа. Так, на смену традиционной памяти пришел кэш последовательностей микроопераций (кэш трасс, Trace Cache), хранящий декодированные трассы инструкций, что позволяло декодеру не обрабатывать заново недавно выполненные операции. Такой подход позволил увеличить пропускную способность загрузки инструкций, а также снизить тепловыделение процессора. Объем кэша в NetBurst составлял 12 тысяч микроопераций. А сама память работала на уполовиненной (относительно тактовой) частоте.

Помимо всего прочего, была изменена конструкция арифметико-логических устройств. АЛУ было разделено на 3 блока. Одним из них являлось «медленное АЛУ», работающее с всеми целочисленными операциями. Два остальных - «2X АЛУ», выполняющие лишь элементарные операции (например, сложение). Блок предсказания ветвлений также был доработан. В сравнении с таким же модулем архитектуры P6, количество ошибок при вычислениях сократилось на 33%.

Первое ядро с архитектурой NetBurst, носившее название Willamette, работало на частоте до 2 ГГц с частотой системной шины 400 МГц. Жизненный цикл его был недолгим. В январе 2002 года ему на смену пришли процессоры Northwood. В отличие от 180-нм ядра Willamette, эти кристаллы изготавливались по 130-нм техпроцессу. Также они получили увеличенный до 512 Кбайт объем кэш-памяти 2-го уровня и поддержку технологии мультипоточности Hyper-Threading. Тактовая частота Northwood варьировалась от 1,6 ГГц до 3,4 ГГц.

Процессоры Northwood поддерживали технологию Hyper-Threading

Более существенные изменения получило следующее ядро в линейке - Prescott, выпущенное в 2004 году. Производство процессоров вновь было переведено на более тонкие технологические нормы - 90 нм. Но изменился и сам дизайн архитектуры. Так, объем кэш-памяти возрос до 1 Мбайт (а в ревизии Prescott 2M - до 2 Мбайт), а конвейер получил 31 стадию вместо 20 в Willamette и Northwood. Был улучшен блок предсказания ветвлений, добавилась поддержка инструкций SSE3, а чуть позже - 64-битного расширения набора команд x86. Несмотря на все доработки, процессоры Prescott умудрялись уступать в производительности Northwood в однопоточных приложениях при одинаковой тактовой частоте. Более того, они обладали огромным энергопотреблением и тепловыделением, из-за чего Prescott удостоился заслуженного звания самого горячего x86-процессора.

В 2005 году Intel представила свой первый двухъядерный процессор Pentium D на базе ядра Smithfield. Такой «пень» представлял собой два ядра Prescott, расположенных на одной подложке. Решение получилось не самым удачным, хотя бы потому, что Pentium D обладал всеми недостатками Prescott (в первую очередь высоким тепловыделением). Чтобы уложиться в 130-ваттный TDP, инженерам Intel пришлось ограничить тактовую частоту Smithfield планкой в размере 2,8 ГГц. Так как производительность архитектуры NetBurst сильно зависела от частоты, то скорость первых двухъядерных процессоров Intel оставляла желать лучшего. Свою роль сыграло использование медленной DDR2-памяти, а также неоптимизированность большинства приложений под работу с двумя ядрами.

Pentium D - первый двухъядерный процессор Intel

Последними процессорами с архитектурой NetBurst стали одноядерный Cedar Mill и двухъядерный Presler. Cedar Mill был полным аналогом Prescott 2M, за исключением технологии производства - он изготавливался по 65-нм технологическим нормам. Переход на новые «рельсы» позволил снизить энергопотребление ядра, но увеличить тактовые частоты. Что касается двухъядерной модели Presler, то в плане дизайна она повторяла Smithfield, то есть на одной подложке располагались два ядра, с единственным отличием: вместо Prescott использовались Cedar Mill.

В 2008 году выпуск последних процессоров с архитектурой NetBurst был остановлен. На смену NetBurst пришла более совершенная микроархитектура Core.

AMD K8

В конце 2003 года AMD выпустила новую архитектуру K8. На этот раз архитектурных изменений было не так много.

Ключевых нововведений было три: это 64-битная архитектура, встроенный контроллер памяти и шина HyperTransport. Новые продукты AMD получили название Athlon 64.

Действительно, именно в кристаллах K8 архитектура x86 впервые получила расширение и стала 64-битной. Само расширение официально именуется x86-64, но AMD назвала его по-своему - AMD64. Была получена и обратная совместимость с 16- и 32-разрядными приложениями, то есть 64-битные процессоры AMD без проблем работали со старыми программами.

Основной прирост производительности в сравнении с K7 обеспечил встроенный контроллер памяти. Если раньше данные проходили еще и через северный мост, который выступал связующим звеном между процессором и памятью, то теперь соединение осуществлялась напрямую. Вдобавок к этому был увеличен объем буфера ассоциативной трансляции и усовершенствован блок предсказания ветвлений.

Процессор Athlon 64

Для связи с чипсетом Athlon 64 и другие процессоры с архитектурой K8 использовали шину HyperTransport. Она работала на частоте 200 МГц. Благодаря поддержке DDR (Double Data Rate) за один такт она могла передавать сразу два пакета, обеспечивая пропускную способность, равную 3,2 Гбайт/с.

В остальном инновации K8 носили скорее количественный характер. Например, конвейер процессоров стал длиннее на две стадии. Для целочисленных операций их количество равно 12, а для чисел с плавающей запятой - 17. Блок FPU сохранил прежний дизайн. А вот кэш не изменился.

64-битные «Атлоны» поддерживали множество наборов команд, таких как MMX, 3DNow!, SSE, SSE2 и SSE3. Кроме этого, процессоры получили поддержку технологии энергосбережения Cool’n’Quiet и аппаратной защиты от ошибки переполнения буфера NX bit (No Execute bit).

Первые модели Athlon 64 были построены на 130-нм ядре Clawhammer и устанавливались как в разъем Socket 754 (одноканальный режим работы ОЗУ), так и в Socket 939 (двухканальный режим работы ОЗУ). Рейтинги процессоров варьировались от 2600+ до 4000+.

Самые производительные процессоры Athlon 64 имели приставку FX

За Clawhammer последовало ядро Newcastle, которое почти не имело отличий от предшественника. В нем было отключено 512 Кбайт кэш-памяти 2-го уровня и добавлена поддержка технологии NX Bit, которая отсутствовала в первых реализациях архитектуры K8.

В рамках следующего ядра, Winchester, выпущенного в сентябре 2004 года, все процессоры устанавливались исключительно в разъем Socket 939. Архитектурно же Winchester ничем не отличался от Newcastle.

В апреле 2005 года AMD выпустила следующее ядро архитектуры K8 - San Diego. Процессор получил поддержку набора инструкций SSE3, а также переработанный контроллер памяти, который научился работать с модулями DDR-433/466/500. Максимальный рейтинг «камней» San Diego составлял 4000+.

Заключительным аккордом в линейке одноядерных процессоров K8 было ядро Orleans, представленное во втором квартале 2006 года. Кристалл получил поддержку технологии виртуализации AMD-V, но главной его особенностью стала работа исключительно через новый разъем Socket AM2. Объем кэш-памяти 2-го уровня равнялся 512 Кбайт, а максимальный рейтинг кристаллов - 4000+. При этом уровень энергопотребления ограничился отметкой 62 Вт, тогда как все предыдущие ядра потребляли не менее 89 Вт.

В 2005 году AMD представила свои первые двухъядерные процессоры под маркой Athlon 64 X2. В основе таких моделей лежали два ядра, выполненных на одном кристалле. Они имели общий контроллер памяти, шину HyperTransport и очередь команд. Плюс в процессоре располагалась дополнительная логика управления. При этом кэш-память была индивидуальной для каждого ядра.

Athlon 64 X2 - конкурент линейки Pentium D

У Athlon 64 X2 присутствовали все «детские болячки», присущие первым двухъядерным процессорам. Во-первых, в сравнении с одноядерными моделями площадь чипа была значительно больше. Как и энергопотребление. Тем не менее, уровень TDP находился на вполне приемлемом уровне, особенно учитывая «прожорливость» конкурирующих решений в лице Pentium D. К примеру, тепловой пакет процессора Athlon 64 X2 3800+ составлял 89 Вт, тогда как аналогичный показатель модели Athlon 64 3800+ равнялся 65 Вт. Во-вторых, в приложениях, которые не задействовали многопоточность, одноядерные кристаллы были быстрее двухъядерных за счет более высокой тактовой частоты.

В течение 2005 и 2006 годов AMD выпустила четыре поколения двухъядерных чипов: три 90-нм ядра Manchester, Toledo и Windsor, а также 65-нм ядро Brisbane. Процессоры отличались объемом кэш-памяти 2-го уровня и энергопотреблением. Так, Brisbane комплектовался 512 Кбайт кэша на каждое ядро и имел TDP, равный 89 Вт. Максимальный рейтинг Brisbane составлял 6000+ при частоте 3100 МГц, хотя на базе ядра Windsor выпускался процессор Athlon 64 X2 6400+ с тактовой частотой 3200 МГц.

Не стоит забывать, что архитектура K8 лежала в основе решений для других сегментов рынка - бюджетных кристаллов Sempron, серверных Opteron и мобильных Turion.

Intel Core и последователи

Неудача архитектуры NetBurst заставила Intel вновь обдумать стратегию на ближайшее будущее. Процессоры Pentium 4 показали, что NetBurst не может достойно конкурировать с AMD K8. Даже больше: с течением времени преимущество решений конкурента лишь возрастало. Поэтому в микроархитектуре следующего поколения, получившей имя Core и представленной в начале 2006 года, было решено вернуться к корням и позаимствовать лучшие черты архитектуры P6.

Список полученных изменений стоит начать с конвейера. Он получил «всего» 14 стадий - примерно столько же использовал конвейер P6, в отличие от 31-стадийного дизайна NetBurst. Процессор научился обрабатывать до четырех инструкций за такт. Архитектура Core изначально проектировалась под двухъядерность, поэтому для всех «голов» была предусмотрена общая кэш-память 2-го уровня. Такой подход обеспечивал большую скорость работы и меньшее энергопотребление. В Core была добавлена поддержка различных энергосберегающих технологий, суть которых заключалась во включении необходимой процессорной логики при необходимости. Положительно на производительности сказалась и улучшенная работа с подсистемой памяти. Помимо всего перечисленного, в Core был переработан алгоритм обработки 128-битных инструкций SSE, SSE2 и SSE3. Если раньше каждая команда обрабатывалась за два такта, то теперь для операции требовался лишь один такт.

Отметим, что архитектура Core отличалась от NetBurst отсутствием поддержки некоторых технологий: например, Hyper-Threading и кэш-памяти 3-го уровня.

На смену Pentium пришла торговая марка Core 2

Дебют микроархитектуры Core ознаменовали собой процессоры с кодовыми названиями Merom, Conroe, Allendale и Woodcrest. И если первый и последний предназначались для мобильных и серверных систем соответственно, то второй и третий были нацелены на настольный сегмент. Ядро Allendale было урезанной версией Conroe, в нем была уменьшена частота системной шины с 1066 МГц до 800 МГц, а также урезан объем кэш-памяти 2-го уровня с 4 Мбайт до 2 Мбайт. Плюс не было поддержки аппаратной виртуализации.

Новые «камни» получили оригинальные наименования. Intel ввела торговую марку Core 2, которая заменила Pentium в верхнем и среднем ценовом сегменте. Бренд остался, однако «пенечки» отныне перекочевали в бюджетный сегмент, где обитают и по сей день.

Core ознаменовала возвращение Intel на лидирующие позиции на рынке процессоров. В сравнении с кристаллами Pentium D, производительность Conroe выросла в среднем на 40%, а энергопотребление уменьшилось на те же 40%. Кроме этого, Conroe в целом уверенно превосходил в производительности AMD Athlon 64 X2.

В 2007 году на смену Core пришла 45-нм микроархитектура Penryn. Модификации были минимальны. В производстве новых кристаллов начали использоваться металлические затворы и материалы с высоким показателем диэлектрической константы. В архитектуру добавилась поддержка инструкций SSE4, а максимальный объем кэш-памяти 2-го уровня у двухъядерных процессоров увеличился с 4 Мбайт до 6 Мбайт. Поколение Penryn было представлено двухъядерными решениями Wolfdale и четырехъядерными Yorkfield.

Визуальное сравнение Conroe и Wolfdale

Nehalem, архитектура следующего поколения, была выпущена в 2008 году. В сравнении с Core и Penryn она получила множество улучшений. Как и AMD K8, процессоры обзавелись встроенным трехканальным контроллером памяти DDR3. Nehalem получила новую модульную структуру, которая позволила впоследствии добавить в процессор графическое ядро, да и вообще легче наращивать количество ядер в кристалле. Шина FSB окончательно ушла в прошлое - вместо нее в старших процессорах для разъема Socket LGA1366 использовался интерфейс QPI (QuickPath Interconnect), а в решениях для Socket LGA1156 - DMI (Direct Media Interface). Объем кэш-памяти 2-го уровня был уменьшен до 256 Кбайт на каждое ядро, однако добавилась поддержка L3. Решения поддерживали технологию SMT (Simultaneous Multithreading) - аналог Hyper-Threading. Подробнее о нововведениях Nehalem можно прочитать в этом обзоре .

Чуть больше чем через год Intel перевела архитектуру Nehalem на новый 32-нм техпроцесс. Эта линейка процессоров получила название Westmere. Были выпущены решения с интегрированным графическим ядром Clarkdale , а также десктопные шестиядерные модели Gulftown .

С тех пор Intel успела вывести на рынок 32-нм процессоры следующего поколения -

Тем не менее изменения коснулись практически всех процессорных блоков, и это не считая общей оптимизации архитектуры ядра. Если раньше на одном кристалле могли располагаться лишь два ядра, то теперь это число возросло до шести. В дополнение к кэшу 1-го и 2-го уровней модели K10 наконец получили «мозги» L3 объемом 2 Мбайт. Она являлась общей. При этом объем кэша данных и инструкций 1-го уровня составлял 64 Кбайт каждый, а кэш-памяти 2-го уровня - 512 Кбайт. Еще одним отличием от K8 стал контроллер памяти. В процессорах использовался один 128-битный контроллер, а в K10 их стало два - 64-битных. Во многом изменение архитектуры контроллера было вызвано многоядерностью процессоров. Кстати, каждый контроллер памяти получил свой буфер. Такой подход позволил снизить задержки при обращении к памяти. Доработка затронула и блоки FPU. Каждое процессорное ядро имело 128-битный модуль вычислений с плавающей запятой. Были улучшены алгоритмы предсказания переходов. В результате архитектура K10 научилась обрабатывать две 128-битные SSE-инструкции за такт. Вдобавок ко всему новые процессоры работали через интерфейс HyperTransport 3.0. В сравнении с предыдущими версиями, новое поколение шины обеспечивали более высокую скорость обмена данными за счет более высокой тактовой частоты (до 2,6 ГГц). Большую роль начала играть экономичность кристаллов, поэтому в K10 AMD поработала над различными технологиями энергосбережения (Cool’n’Quiet 2.0, CoolCore), которые позволяли отключать неработающие блоки процессоров или же автоматически снижать частоту незагруженных ядер.

В 2011 году на смену K10 пришла принципиально новая архитектура Bulldozer. Главное отличие «Бульдозера» от предшествующих платформ заключалось в самом строении ядра (а точнее модуля). Каждый модуль содержал два ядра, у каждого из которых был свой блок целочисленных вычислений и кэш-память 1-го уровня. При этом в рамках одного модуля у ядер был общий блок вычислений с плавающей запятой, 2 Мбайт кэша L2 и устройства выборки и декодирования инструкций. В плане работы «строительный блок» был похож на технологию Intel Hyper-Threading - можно даже сказать, что идеи «интеловской» технологии здесь были реализованы на аппаратном уровне. При этом по показателям производительности модуль Bulldozer приближался к полноценному двухъядерному процессору, имея при этом почти в два раза меньше транзисторов. Помимо перекроенной архитектуры, Bulldozer мог похвастаться исполнением четырех инструкций за такт. Среди других улучшений нужно отметить поддержку кэш-памяти 3-го уровня объемом 8 Мбайт, шины HyperTransport 3.1, технологии увеличения частоты ядер Turbo Core второго поколения и наборов инструкций AVX, SSE 4.1, SSE 4.2, AES. Также процессоры Bulldozer были наделены двухканальным контроллером памяти DDR3 с эффективной частотой 1866 МГц.

AMD FX-8350 .

Ну, а в начале этого года AMD представила третье поколение архитектуры Bulldozer - платформу Steamroller . Она не претерпела каких-либо кардинальных изменений в сравнении с Piledriver. Самое существенное нововведение - это интеграция для каждого модуля собственного независимого декодера, который может обрабатывать до четырех инструкций за такт. Была улучшена работа кэш-памяти, блока предсказания ветвлений и контроллера памяти.

Заключение

Вот и подошел к концу наш рассказ об истории развития центральных процессоров. Оглядываясь назад, можно увидеть, насколько современные «камни» отличаются хотя бы от тех решений, которые выпускались 15-20 лет назад. И удивительно, как при этом они могут иметь даже общие черты. Например, ту же архитектуру x86. А что касается ближайшего будущего, то нас непременно ждет много всего интересного. На конец этого года запланировал релиз 14-нм архитектуры Intel Broadwell, а на вторую половину 2015 года - новой платформы Skylake. В стане AMD готовятся к выходу в следующем году последнего поколения архитектуры Bulldozer под названием Excavator, после которой планируется запуск совершенно новых кристаллов. Очевидно, что Intel и AMD не дадут нам заскучать.