Развитие процессоров Intel Core – эволюция ЦП от 1-го до 12-го поколения

Премьера архитектуры Intel Core стала прорывом на рынке процессоров и предшествовала дебюту Intel Core первого поколения (Nehalem). Каким был путь настольных процессоров до серии Intel Alder Lake-S?

Я приглашаю вас в сентиментальное путешествие, во время которого перенесу свои воспоминания о развитии процессоров Intel Core с 1-го по 12-е поколения.

Intel Nehalem (1 поколение), рождение Intel Core i3, i5 и i7

2006 год стал прорывом для Intel и всего рынка процессоров. По простой причине: наступила новая эра: архитектура Intel Core, которая также стала прощанием с брендом Pentium. Но, прошло несколько лет, заполненных Core 2 Duo и Core 2 Quad, прежде чем «синие» создали новое семейство: Intel Core Nehalem, поскольку он дебютировал в 2008 году, хотя сначала он шёл на системы Bloomfield (LGA 1366), предназначенные для платформы HEDT (High-End Desktop).

Первые потребительские процессоры Intel Core (Lynnfield), изготовленные по 45-нанометровому техпроцессу, появились менее чем через год (i5-750 и топовые Core i7-860 и i7-870). В 2010 году процессоры среднего уровня (Core i5) и высокого уровня (Core i7) были дополнены процессорами низкого уровня (Core i3). Таким образом, Intel четко определила сегменты своих процессоров, которые работают до сих пор.

Процессоры под кодовым названием Lynnfield предлагали значительно лучшую производительность, чем легендарные процессоры серии AMD Phenom. Несмотря на это, в первом поколении Intel не сказала последнего слова. В начале 2010 года компания подготовила более энергоэффективные процессоры с 32-нанометровой литографией (Westmere), впервые представив процессор под кодовым названием Clarkdale из ранее упомянутой серии Intel Core i3. Обновленные модели отличались ещё и тем, что были оснащены iGPU Intel HD Graphics.

Nehalem были первыми потребительскими процессорами Intel, которые поддерживали память DDR3 и технологию Turbo Boost (повышает тактовую частоту, например, в играх, и, таким образом, увеличивает производительность). Он получил дальнейшее развитие в процессорах Intel Core. Технология Hyper-Threading (HT) вернулась на избранные устройства. Вишенкой на торте стал кэш L3, который стал популярным благодаря Nehalem.

Intel Sandy Bridge (2 поколение) – шаг к повышению производительности

Возможности процессоров Sandy Bridge оправдали или даже превзошли ожидания. По производительности они явно превзошли Intel Core первого поколения и даже опередили конкурентов. Intel использовала 32-нанометровый процесс, известный по процессорам Westmere, но новый процессор использовал новый сокет, а значит, и новые материнские платы.

Процессоры Intel Core 2-го поколения имели встроенный графический чип, на этот раз развёрнутый в более крупном масштабе. Они отличались монолитной структурой, поэтому iGPU – в отличие от Westmere – размещался внутри одной матрицы. Графический чип поддерживал DirectX 10.1, OpenGL 3.1 и Shader Model 4.1.

В серии также впервые представлены процессоры, поддерживающие векторные инструкции AVX (Advanced Vector Extensions) и аппаратное ускорение обработки мультимедиа (для кодеков H.264, VC-1 и MPEG-2) благодаря технологии Intel Quick Sync Video. Более того, подсистемы процессора были внутренне связаны кольцевой шиной с очень высокой пропускной способностью, которая отвечала за связь между ядрами и остальными компонентами ЦП.

Intel Sandy Bridge предложил новую версию Turbo Boost (2.0). Сами тактовые частоты в новой серии также увеличились по сравнению с предыдущим поколением. Процессоры Intel Sandy Bridge стали огромным хитом и произвели даже лучшее впечатление, если учесть значительно меньшее энергопотребление и лучшие возможности OC, чем у Intel Core 1-го поколения.

Только версии K имели разблокированный множитель, что Intel делает до сих пор.

Intel Ivy Bridge (3 поколение) – небольшая эволюция

Ждать третьего поколения Intel Core пришлось меньше полутора лет. Вместе с улучшенной архитектурой «синяя команда» смогла перейти на более низкий технологический процесс (22 нм вместо 32 нм).

Ivy Bridge также был первым процессором, отказавшимся от 2D-транзисторной архитектуры (небольшой электрический переключатель) в пользу транзисторов 3D Tri-Gate. Эти изменения позволили эффективно снизить энергопотребление за счёт повышения эффективности или получить на 50% меньшее потребление энергии при той же эффективности.

Более того, процессорам не требовался новый сокет – Intel осталась с LGA 1155, что было хорошей новостью. В конце концов, пользователи хотели – и всё ещё хотят – менять материнские платы как можно реже (на старых чипах требовалось обновление BIOS).

Я с сожалением добавляю, что это поколение, в котором Intel на долгое время отказалась от паяных теплообменников (IHS), которые обеспечивали лучшие тепловые свойства.

В конечном итоге, в процессорах Intel Core 3-го поколения кардинальных изменений не произошло. Это не значит, что их там вообще не было. В дополнение к более низкой литографии и технологии Tri-Gate, Ivy Bridge обеспечил поддержку PCI-Express 3.0 и более быстрой памяти DDR3, а также более мощных iGPU. Фактически, процессоры оказались лишь незначительным развитием очень удачного Sandy Bridge.

Intel Haswell (4 поколение) – чертовски эффективный процессор

Следующее поколение, Haswell, не изменило литографию, и мы остались с 22-нм процессорами. Тем не менее, потребовался новый сокет. В самой архитектуре Intel внесла небольшие изменения. Улучшили механизмы энергосбережения и расширили поддержку инструкций за счёт 256-битного AVX2, FMA (Fused Multiply-Add), который ускоряет обработку данных, или TSX (Transactional Synchronization Extensions), который отвечает за масштабирование производительности при многопоточной обработке. Последние были позже отключены Intel для повышения безопасности.

Новые ЦП также поддерживали аппаратное шифрование AES-NI (наконец-то!). Графические чипы в Haswell были первыми, кто поддерживал API DirectX 12.0 в «синих» модулях (первоначально упоминался DX 11.1).

Год спустя Intel обновила процессоры. Haswell Refresh, или Devil's Canyon, был (очень) небольшим улучшением (i5-4690K и i7-4790K). Intel добавила конденсаторы и использовала новый теплопроводящий материал (NGPTIM – полимерный термоинтерфейсный материал нового поколения). Более высокие тактовые частоты и немного больше потенциала разгона, которые были ответом на несколько ограниченные возможности разгона Haswells, было недостаточно. Процессоры не всколыхнули умы компьютерных энтузиастов, хотя в то время они были самыми быстрыми на рынке.

Intel Broadwell (5 поколение) – процессоры, которые (почти) никто не помнит

Intel Broadwell – это особые и забытые процессоры, которыми воспользовалось очень мало обычных пользователей ПК. Это неудивительно, поскольку они даже не заменили весь ассортимент процессоров предыдущего поколения. Intel полностью исключила настольные модели с полки недорогой производительности, сосредоточившись на рынке мобильных устройств. Фактически в продажу поступило всего две потребительские модели: Intel Core i5-5675C и Core i7-5775C.

Процессоры Intel Broadwell для настольных ПК были разработаны с более низким технологическим процессом, чем серия Haswell, и предназначались для материнских плат с тем же сокетом.

Запомните: не SkyLake, а Broadwell был первым 14-нм процессором Intel для настольных ПК.

Время их внедрения было неподходящим, потому что нас ждал дебют более современной платформы – Intel Skylake. Между 5-м и 6-м поколениями Intel Core прошло всего... два месяца! Точно так же процессоры серии Intel Broadwell могли не появиться, и мало кто их заметил бы. Просто они вышли слишком поздно. Позже Intel пожалела и признала ошибку.

Broadwell представили кэш-память L4 большой емкости (128 МБ eDRAM), которая особенно повышает производительность в играх. Это можно увидеть на тестах в требовательных и относительно свежих играх, таких как RDR 2. Intel Core i7-5775C, несмотря на устаревшую архитектуру, работает с ними на удивление хорошо, иногда предлагая даже более высокую производительность, чем гораздо более новый Ryzen 5 3600.

Процессоры Intel Broadwell также предлагали мощную интегрированную графику Intel Iris Pro (6200). У них было значительно увеличенное количество исполнительных блоков по сравнению с серией Intel Graphics HD 4000, известной по Haswell (48 вместо 20).

Intel SkyLake (6 поколение) – прощай eDRAM, здравствуй DDR4

Intel SkyLake – это архитектура, которая быстро заменила не очень популярные процессоры Broadwell. Они были изготовлены в том же технологическом размере 14 нанометров. Самым большим нововведением стало введение в потребительский ЦП поддержки памяти DDR4, которой не хватало в Broadwell. Здесь использовался двухканальный контроллер памяти. Поддержка оперативной памяти включала не только более высокие частоты DDR4, но и низковольтную DDR3L.

Интересно, что в Intel SkyLake производитель избавился от большой кеш-памяти L4, которая сильно помогала процессорам Broadwell в играх.

В серии SkyLake также отсутствует система питания на основе встроенного регулятора напряжения (FIVR), представленная в сериях Haswell и Broadwell. Это увеличило температуру процессора и ограничило возможности разгона.

В конце концов, премьера процессоров Intel SkyLake стала периодом значительных изменений – не только новой архитектуры, но и новой оперативной памяти, сокета и iGPU. Тем не менее, они не привели к резкому повышению производительности – как в приложениях, так и в играх. В последних они даже проигрывали Intel Broadwell из-за отсутствия модуля eDRAM.

Intel Kaby Lake (7 поколение) – большое разочарование

Серия Intel Kaby Lake укрепила сильные позиции Intel на рынке процессоров. Поскольку у этих процессоров не было большой конкуренции, Intel почила на лаврах. Они оказались относительно незначительным улучшением архитектуры SkyLake.

Однако, более высокие тактовые частоты или аппаратная поддержка (де)кодирования видео H.265 / HEVC-10-bit и VP9 в iGPU были немного похожи на новое поколение. В свою очередь, улучшения в архитектуре привели к увеличению производительности, примерно, на 10% по сравнению с Intel SkyLake. После полутора лет все ждали чего-то большего.

Intel Coffee Lake (8 поколение) – больше ядер

Intel Coffee Lake – это ещё один процессор, основанный на улучшенной 14-нм архитектуре (просто ещё одно обновление «вечно живого» SkyLake), они внесли небольшое количество, но довольно важные изменения. В играх всё большее значение имела не только мощность, но и количество ядер. Intel Core 8-го поколения стал ответом на растущий спрос игроков. Кроме того, увеличенная кэш-память положительно сказалась на производительности.

В этой серии наконец отказались от альтернативной поддержки памяти DDR3L. Несмотря на отсутствие изменений, для сокетов Intel Coffee Lake требовались – по крайней мере, официально – материнские платы на базе нового чипсета (300-я серия).

Особенно хорошо работает процессор Intel Core i7-8700(K) с 6 ядрами и 12 потоками в современных играх AAA. Это доза ядер, которой всё ещё достаточно в 2021 году, особенно по сравнению с Intel Core i7-7700K (Kaby Lake) с 4 ядрами и 8 потоками.

Intel Coffee Lake Refresh (9 поколение) – начало эры Core i9

В то время как серия Intel Coffee Lake-S привнесла глоток свежего воздуха в немного затхлую архитектуру, модели Refresh 9-го поколения снова внесли незначительные изменения. В некоторых отношениях они даже регрессировали в своём развитии. Возможно, Intel осознала, что иногда нужно сделать один шаг назад, чтобы сделать два шага вперёд. И поэтому серия Intel Coffee Lake Refresh в глазах некоторых была шагом назад.

По какой причине и заслужено ли это? Технология Hyper-Threading поддерживалась только топовыми устройствами (Intel Core i9-9900), но погодите-ка, то же самое было и с Intel Core 8-го поколения. Разница в том, что в случае с Coffee Lake-S не было моделей из серии Intel Core i9. Он только вошел в потребительские процессоры на Coffee Lake Refresh.

Intel просто добавила одну (лучшую) полку повыше. Поэтому, для сравнения, Intel Core i7-8700, хотя и имеет на 2 физических ядра меньше, чем его преемник, Intel Core i7-9700, предлагал больше потоков (12 вместо 8). На практике было подтверждено, что лучше иметь больше (более сильных) физических ядер, чем логических. Поэтому говорить о регрессе в строгом смысле слова сложно.

Это последние настольные процессоры под сокет LGA 1151. Также стоит отметить, что в отдельных моделях из серии Intel Core 9-го поколения удалось восстановить распаянный радиатор.

Intel Comet Lake (10 поколениt) – HT для Core i3

Процессоры Intel Comet Lake показали, что известная по SkyLake архитектура нерушима, несмотря на то, что это была уже четвертая итерация. Несмотря на прошедшие годы и постоянное совершенствование 14-нанометрового технологического процесса, «синие» процессоры по-прежнему доминировали в диаграммах производительности. Intel Comet Lake-S после нескольких лет существования сокетов LGA 1151 потребовал нового сокета – LGA 1200.

В процессорах серии Comet Lake-S добавлено больше ядер и/или потоков, а также увеличен кэш L3. «Синие» представил технологию HT во всей серии, не только в более эффективных блоках, а в отдельных моделях – Turbo Boost Max 3.0 и поддержку более быстрой оперативной памяти (Core i7 и i9), а также Thermal Velocity Boost (только Core i9).

Процессоры не имели большого значения по сравнению с предыдущим поколением – речь идёт о преимуществе в несколько (десять) процентов над Intel Coffee Lake Refresh.

Intel Rocket Lake (11 поколение) – неизбежное прощание с 14 нм

Серия Rocket Lake-S – это последняя разработка Intel в эпоху 14-нм процессоров. Наконец! – хочется кричать. Многие пользователи, включая меня, терпеливо ждали конца этой литографии настольных процессоров. Это оказались не стоящими обновления Intel Comet Lake-S. Скорее всего, согласитесь со мной, что надежды на большие изменения вызывали слухи и сплетни об Intel Alder Lake-S.

Серия Rocket Lake показалась нежелательной деткой, хотя это и не слабые процессоры. Они перешли на новую архитектуру – Cypress Cove, вариант Sunny Cove, известного по мобильным процессорам Ice Lake. Они соревновались с AMD Ryzen 5000 и вышли из этого столкновения, возможно, не невредимыми, но часто победившими. Между младшими моделями борьбы не было. Intel полностью исключила Core i3, как и «красные» Ryzen 3 в последней серии.

Хотя Intel Core i9 имел урезанное количество ядер и, следовательно, кэш L3, по сравнению с его аналогом из серии Comet Lake-S (8/16 вместо конфигурации 10/20), он компенсировал кое-чем другим. Intel Core 11-го поколения – это 19%-ное увеличение IPC (инструкций за такт) и более быстрый контроллер памяти (DDR4-3200), в котором Intel изменила механизм работы. Он усложнил жизнь, введя два режима: синхронный (Gear 1) и асинхронный (Gear 2, характеризующиеся снижением производительности).

Что ещё принесло «ракетное озеро»? Поддержка PCIe 4.0 (с 20 строками вместо 16) и инструкций AVX-512, а также графический чип предлагал лучшую производительность и поддержку HDMI 2.0 (HBR3), 10-битное кодирование AV1 и 12-битное HEVC. Вишенкой на торте стала поддержка метода Resizable BAR (ЦП имеет полный доступ к VRAM) и Intel Deep Learning Boost, который ускоряет вычисления, связанные с ИИ. Последняя особенность известна по (полупрофессиональным) процессорам Intel.

Несмотря на архитектурные изменения, пользователи материнских плат LGA 1200 могли легко переключиться на Rocket Lake-S (требовалось только обновление BIOS), и эта серия должна была стать последней, поддерживающей эту платформу Intel.

Это поколение, в целом, можно рассматривать как переходное. Энтузиасты ждали Intel Alder Lake-S, с нетерпением кусая ногти...

Intel Alder Lake (12 поколение) – гибридная структура и DDR5

27 октября 2021 года стартовала предпродажа процессоров Intel Alder Lake-S. 4 ноября Intel объявила о долгожданном выпуске 10-нанометрового процессора для персональных компьютеров. Дебют на рынке Intel Alder Lake-S – большое событие не только для «синей» команды, но и для всего рынка настольных процессоров, хотя они выходят всего через полгода после выхода серии Rocket Lake-S.

Что даёт Intel Core 12-го поколения, помимо более низкого технологического процесса и гетерогенной архитектуры (гибридное построение ядер на основе двух разных архитектур)? Intel Alder Lake-S требует материнских плат с новым разъёмом (LGA 1700) и является первой серией настольных процессоров с поддержкой памяти DDR5 и интерфейса PCI-Express 5.0.

Вы хотите знать больше? Изучите нашу публикацию, благодаря которой вы узнаете самую важную информацию о революционной серии Intel Core 12-го поколения: Intel Alder Lake-S – премьера, технические характеристики и производительность