Підсумки 2016 року: процесори для ПК

Значущих подій на процесорному ринку було дуже мало, а основний настрій можна описати однією фразою: «Чекаємо Zen». Це стосується як AMD, старі архітектури якої абсолютно втратили актуальність, так і Intel, яка майже перестала займатися поліпшенням своєї архітектури Core. Тим не менш дещо пригадати все-таки можна

Вже який раз поспіль підсумкову статтю про десктопні процесори доводиться починати зі слів про те, що минулий рік був дуже нудним і ніяких сенсацій нам не подарував. Все це в рівній мірі можна сказати і про 2016 рік, причому на цей раз ситуація додатково ускладнилася тим, що частка компанії AMD стиснулася до катастрофічних показників (за різними оцінками, від 12 до 17 відсотків). У цьому немає нічого дивного: AMD дійсно не виявляла в минулому році практично ніякої активності, віддаючи всі сили підготовки перспективної мікроархітектури Zen. Intel ж у відсутність конкуренції давно не робить ніяких різких рухів, вважаючи за краще плисти по шляху прогресу плавно й розслаблено. Однак два приводи для обговорення мікропроцесорний гігант все ж підніс. З одного боку, він офіційно оголосив про уповільнення розвитку своїх CPU, а з іншого – зробив (можливо, несвідомо) кілька реверансів у бік скучили по колишньому драйву ентузіастів.

Класичний розгін знову в моді

Компанія Intel разом зі своїми партнерами доклала чимало зусиль до того, щоб використовувати таке явище, як оверклокінг, для своєї користі. Спочатку розгін представляв собою відмінний спосіб економії, так як дозволяв вичавлювати флагманську продуктивність процесорів середньої або навіть нижньої цінової категорії. Але поступово ситуація змінилася: розгін недорогих процесорів був закритий, а доступ до зміни частоти залишився лише в спеціальних версіях CPU, які продаються дорожче за своїх побратимів. Тим не менш в 2016 році несподівано виявилось, що обмеження, збудовані Intel, насправді не настільки непорушними і старий добрий розгін, яким його пам'ятають старожили, знову актуальне.

У платформі LGA1151 знайшлося відразу кілька варіантів для значного нарощування швидкодії недорогих процесорів Skylake, і всі вони пов'язані з одним і тим же зміною в схемотехніці: виробники материнських плат отримали можливість використовувати незалежні тактові генератори для формування частоти процесора і всіх інших частот у системі. Саме такий крок компанії Intel і відкрив ящик Пандори, а далі понеслося...

Схема формування частот в платформі LGA1151: PCIe і DMI виведені в окремий домен

Спочатку планувалося, що розгін через збільшення частоти BCLK буде доступний лише для дорогих оверклокерських процесорів. Однак ніяких апаратних обмежень для збільшення частоти процесорів з заблокованим множником, як виявилося, немає, і вся интеловская захист носить лише програмний характер. Не дивно, що вже в кінці 2015 року виробники материнських плат навчилися її обходити, і це спровокувало масове поява версій BIOS, що дають доступ до збільшення робочих частот для абсолютно будь-яких LGA1151-процесорів. Згодом Intel спробувала зупинити розпочату вакханалію, але, як співається у відомій пісні, фарш неможливо провернути назад. Організаційними заходами Intel досягла лише того, що частина виробників перестала розвивати лінійки прошивок, що допускають розгін не-K-процесорів, але видалити з Інтернету, що вже вийшли версії BIOS їй, звісно, не вдалося. До того ж деякі, наприклад, ASRock і зовсім відмовилися йти на поводу у мікропроцесорного гіганта і досі продовжують робити для окремих своїх плат версії BIOS з повністю дозволеним розгоном заблокованих процесорів.

Розгін LGA1151-процесорів з заблокованим множником придбав особливу популярність у трьох випадках. По-перше, хорошим вибором для «нелегального» нарощування продуктивності виявився процесор Core i5-6400. При ціні на 25 відсотків нижче, ніж у справжнього оверклокерського Core i5-6600K, ця модель може бути розігнана як мінімум не гірше. Для тих, кому позбавлений підтримки технології Hyper-Threading процесор Core i5 здається занадто слабким навіть в розгоні, є інший цікавий варіант – Xeon E3-1230 v5. Цей чіп з точки зору базових характеристик є аналогом Core i7 покоління Skylake, але коштує приблизно на чверть дешевше, ніж справжній Core i7-6700K. Правда, для розгону Xeon E3 v5 потрібна спеціальна материнська плата на чіпсеті Intel C232, але покупка такої плати не є проблемою. Третій, самий цікавий варіант, відкрився лише в середині минулого року. Це – розгін інженерних зразків Skylake перших степпингов, які в масових масштабах зливаються через китайські онлайн-майданчики. І нехай цей варіант трохи складніше перших двох до реалізації, зате саме він пропонує максимальну віддачу на кожен вкладений рубль.

Легендарний інженерний Skylake aka Core i7-6400T

Таке багатство шляхів для розгону недорогих процесорів стало відмінною новиною для багатьох ентузіастів. Платформа LGA1151 вперше за довгий час отримала повне право стати справжнім оверклокерським рішенням, і це багато в чому стимулювало її популярність. Але на жаль, сказати напевно, увійдуть такі подарунки в традицію, ми поки не маємо ніякої можливості.

«Тік-так» наперекосяк

Ще одна резонансна новина 2016 року – офіційне визнання Intel в тому, що вона змушена відмовитися від дворічного циклічного оновлення мікроархітектур і технологічних процесів на емпіричному правилу «тік-так». Новий принцип, якому тепер збирається слідувати Intel, звучить як «процес — архітектура — оптимізація», і це означає, що за одним і тим же виробничим нормам компанія планує випускати не за два, як раніше, а за три покоління процесорів. Таким чином, час життя найближчих техпроцесів розтягнеться щонайменше на два з половиною чи навіть на три роки. Закон Мура під загрозою?

Терміни життя техпроцесів будуть зростати, але Intel обіцяє зберігати технологічне лідерство

Те, що впровадження нових виробничих норм дається мікропроцесорному гіганту з дедалі більшим працею, стало ясно ще при появі 14-нм технології: випуск чіпів покоління Broadwell довелося навіть зрушувати на більш пізній термін. З таким же техпроцесом Intel не чекає нічого хорошого вже заздалегідь — саме тому в планах компанії і з'явився Kaby Lake, третє покоління процесорів, для виробництва яких використовуються 14-нм норми. Вони втілили в собі новоявлену стадію «оптимізація», і, судячи з того, як вона була здійснена на практиці, поліпшення на цьому такті циклу розробки стосуються головним чином техпроцесу.

Очевидно, що подібним чином справа йде і з наступним техпроцесом з 10-нм норм. Вже зараз у його рамках Intel збирається випустити як мінімум три покоління чіпів (Cannonlake, Icelake і Tigerlake), але як воно вийде насправді – взагалі передбачити дуже складно. Згідно з поточними планами, переходу до більш тонким, 7-нм виробничим нормам варто чекати від Intel лише в 2020-2021 роках, після того як 10-нм технологія пробуде на озброєнні три або навіть чотири роки.

Чотири процесора по 14-нм технології і п'ять 10-нм — так виглядає план Intel сьогодні

Втім, оптимізму в Intel не втрачають. Як каже керівництво компанії, з введенням в дію 7-нм технології буде зроблена спроба повернутися до виконання закону Мура в його традиційному трактуванні, тобто тривалість циклу розробки спробують знову скоротити до двох років. Допомогти в цьому має заплановане впровадження в техпроцес елементів літографії з понаджорстким ультрафіолетовим випромінюванням (EUV), так що певні шанси на успіх у Intel, схоже, є.

⇡#Запасний варіант: Kaby Lake

У зв'язку з тим, що з-за передбачуваних труднощів з освоєнням 10-нм технології анонс Cannonlake відсунувся на 2017 рік, компанії Intel довелося терміново готувати ще один «проміжний» процесор, який міг би бути випущений в 2016-м. Саме таким «запасним варіантом» став Kaby Lake. Вперше про нього ми почули в середині 2015-го, а вже через рік перші представники цього сімейства стали поставлятися виробникам мобільних пристроїв з числа найближчих партнерів Intel. З цієї причини чекати від Kaby Lake якихось помітних поліпшень в порівнянні з Skylake не доводиться. Ці процесори втілюють у собі лише поверхневу оптимізацію, виконану на швидку руку.

Ядро Kaby Lake: дуже схоже на Skylake

Тим не менш певний крок вперед Intel зробити все-таки вдалося. Компанія удосконалила свій 14-нм технологічний процес, причому мова йде не тільки про те, що він досяг зрілості і став видавати гарний рівень виходу придатних кристалів. Такі формальні результати, природно, теж є, але до них додані важливі зміни на мікрорівні. Intel скоригувала профіль своїх 3D tri-gate-транзисторів, і завдяки цьому 14-нм напівпровідникові кристали змогли отримати кращий частотний потенціал. Саме так і вийшов Kaby Lake, який у світлі сказаного цілком справедливо було б назвати Skylake Refresh, адже тоді було б абсолютно ясно, що ніяких удосконалень на рівні мікроархітектури очікувати не слід.

Поліпшення продуктивності на 12 % – результат зростання частоти на 12 %

А це саме так. У Kaby Lake порівняно з Skylake немає навіть звичних трьох-п'яти відсотків надбавки у швидкодії. На рівних з Skylake тактових частотах нові процесори видають абсолютно ідентичну продуктивність, і всі їх перевага пояснюється лише збільшилися на 200-300 МГц робочими частотами.

Втім, руки интеловских інженерів все-таки змогли дотягтися до вбудованого в процесор графічного ядра, а точніше його медиадвижка, який відповідає за апаратного кодування і декодування відео. В ньому була додана отсутствовавшая раніше повна підтримка форматів HEVC і VP9 як з 8-, так і з 10-бітної кольоровістю, що повинно позитивно позначитися на автономності мобільних пристроїв при відтворенні відео.

Всі поліпшення архітектури Kaby Lake на одній картинці

Однак було б несправедливим сказати, що не представляють ніякого інтересу і десктопні Kaby Lake. Ентузіасти, швидше за все, теж залишаться задоволені новими интеловскими пропозиціями. Справа в тому, що поліпшення в техпроцесі дозволили не тільки підняти тактові частоти, але і збільшили розгінний потенціал. В результаті оверклокерські процесори Core i7-7700K і Core i7-7600K, а також примкнув до них недорогий розблокований двоядерний Core i7-7350K здатні брати 5-гигагерцевую висоту з звичайним повітряним охолодженням. Чим вони в першу чергу і привертають.

10 ядер для десктопа

Стався у Intel і ще один цікавий для ентузіастів анонс. Платформа LGA2011-v3, призначена для найбільш високорівневих настільних систем, отримала в минулому році оновлення у вигляді процесорів Broadwell-E, які прийшли на зміну анонсованим ще в 2014-му Haswell-E. Оскільки в микроархитектурах Broadwell і Haswell відмінностей не так вже й багато, це могло б стати абсолютно ординарною подією, але Intel вирішила зробити додатковий акцент на орієнтованості платформи LGA2011-v3 під створення цифрового контенту, і тому нове сімейство процесорів стало ще більш багатоядерним.

Багатоядерність в процесорах настає. Чи встигне за нею програмне забезпечення?

У той час як старша модель процесора покоління Haswell-E мала вісім обчислювальних ядер, в лінійці Broadwell-E з'явився безпрецедентний десктопний чіп з десятьма ядрами. Втім, якщо згадати про те, що LGA2011-v3 являє собою адаптацію під настільні комп'ютери серверної платформи, це досягнення не здається чимось з ряду геть вихідним. Серверні родичі Broadwell-E, які, до речі, теж вийшли торік, можуть розташовувати масивом, що налічує 22-24 ядра. Так що десятиядерник Core i7-6950X ставить рекорд лише в своїй ваговій категорії. Причому Intel встановила на нього небувало високу ціну $1 723, яка робить його практично штучним продуктом, виконують швидше представницькі, ніж якісь утилітарні функції. Тим більше що номінальну тактову частоту процесора з 10 ядрами, щоб він зміг увійти до 140-ватний тепловий пакет, довелося знизити до 3,0 ГГц.

Так виглядає самий потужний процесор для десктопів

Втім, компанія підібрала відповідний милицю, здатний компенсувати низькі частоти при малопоточной навантаженні, – технологію Turbo Boost Max 3.0. Суть цього рішення полягає в тому, що у кожного процесора визначається найбільш вдале ядро, яким дозволяється збільшувати свою частоту під час роботи значно сильніше, ніж усім іншим. Наприклад, в Core i7-6950X стандартна технологія Turbo Boost 2.0 може розганяти процесор до 3,5 ГГц, але «особливе ядро» при активації Turbo Boost Max 3.0 може досягати частоти 4,0 ГГц.

Отримали процесори Broadwell-E і деякі експериментальні оверклокерські функції, які повинні поступово дійти і на інші платформи, наприклад в LGA1151. Особливо цікаві серед них можливість призначати різні множники для різних ядер і встановлювати знижений коефіцієнт множення для випадків, коли процесор виконує складні і теплоємні AVX-інструкції. Остання можливість, до речі, вже мігрувала в LGA1151 – її можна знайти в свіжих десктопних процесорах покоління Kaby Lake.

AMD: в бій ідуть одні кулера

На жаль, компанія AMD за минулий рік дала дуже мало приводів для згадки у підсумковій статті про процесори для ПК. І як би курйозно це не звучало, найзначніший з них пов'язаний зовсім не з основною темою цього матеріалу. Головна процесорна новинка AMD 2016 року – це новий кулер Wraith, який компанія стала пропонувати в якості «коробкового рішення зі своїми старшими CPU. Кулер цей зовсім не поганий: завдяки збільшеним габаритам його розробникам вдалося помітно збільшити площу поверхні радіатора і продуктивність вентилятора. Тому в кінцевому результаті він отримав можливість без зайвого шуму відводити до 125 Вт теплової енергії. Однак навряд чи нова комплектна система охолодження може задовольнити шанувальників процесорної продукції AMD, адже так?

Скільки уваги, адже це всього лише кулер!

А в частині того, до чого цей кулер можна було б застосувати, у AMD в 2016 році все було зовсім погано. Мікроархітектура Bulldozer в кінцевому підсумку заїхала у глухий кут, і компанія відмовилася від її подальшого розвитку. Тому ніяких нових процесорів в минулому році від AMD ми так і не дочекалися, а ті деякі анонси десктопних чіпів, які все-таки мали місце, фактично були пов'язані лише з незначним збільшенням частот в давно представленої лінійки APU з дизайном Godavari. Що ж стосується серії FX, то в ній в 2014 році був представлений фінальний процесор FX-8370, так з тих пір ніякого руху більше і не відбувалося.

Іншими словами, AMD весь рік присвятила підготовці перспективних процесорів з новою мікроархітектурою Zen. І незважаючи на те, що нічого конкретного поки вона так не представила, пошуміти AMD все-таки вдалося на славу: були розкриті основні відомості про будову Zen, проведена пара демонстрацій попередніх зразків і здійснено багато-багато словесних інтервенцій різного ступеня амбіційності. Реальні результати роботи інженерів компанії ми зможемо оцінити лише в році, що наступив.

Втім, створювати заділ для появи принципово нових чіпів AMD все ж початку. Саме так можна розцінювати початок поставок гібридних процесорів Bristol Ridge в мобільному ринковому сегменті. З точки зору архітектури в Bristol Ridge (і його молодшому варіанті Stoney Ridge) немає ніяких суттєвих оновлень в порівнянні з процесорами Carrizo, які були анонсовані ще в 2015 році, але до десктопного сегмента так і не дісталися. Але зате в нових APU з'явилася підтримка DDR4-пам'яті, що робить їх сумісними з тієї перспективної екосистемою, в рамках якої будуть існувати процесори на мікроархітектурі Zen. І більше того, десктопні варіанти Bristol Ridge для єдиної з Zen платформи Socket AM4 компанія AMD вже поширює серед своїх OEM-партнерів.

Ядро Bristol Ridge: дуже схоже на Carrizo

Що далі?

На щастя, дуже нудний для процесорного ринку 2016 рік підійшов до кінця, а нинішній рік повинен виявитися не в приклад цікавішим і насиченішим. Щоб уявити собі, яких змін варто очікувати протягом наступних 12 місяців, ми спробуємо накидати приблизну картину майбутніх анонсів, благо їх очікується достатня кількість для того, щоб грунтовно струсити платформу ПК. Однак майте на увазі: вся наведена в цьому розділі інформація носить неофіційний характер, тому не варто вважати істиною в останній інстанції.

Плани AMD на цей рік, як правило, складаються з двох частин. Одна частина – це гібридні процесори або APU, які виявилися особливо затребувані в мобільному сегменті, а друга – високопродуктивні CPU, які повинні прийти на зміну віджилої своє серії FX. В обидва види процесорів в новому році повинна прийти нова мікроархітектура Zen, однак вона почне свою експансію з процесорів верхнього цінового сегмента.

Цими процесорами стануть Ridge Summit, яким зовсім недавно була присвоєна торгова марка Ryzen. Вони для AMD повинні будуть стати свого роду новим початком, тому разом з ними до вживання увійде і нова платформа AM4 з підтримкою DDR4-пам'яті. Дизайн Zen розроблявся з нуля і не має нічого спільного з Bulldozer, прості ядра і модульна конструкція яких себе абсолютно не виправдали. В Zen відтворена широка «мікроархітектура, здатна обробляти по чотири команди за такт – стільки ж, скільки обробляють сучасні процесори Intel. При цьому її створенням займався один з кращих фахівців в області дизайну процесорного Джим Келлер, який спеціально заради Zen у 2012 році повертався з Apple в компанію AMD. Підсумком минулого етапу діяльності Келлера на благо AMD була розробка процесорів Athlon XP і Athlon 64, які вдалися на славу. Тому від Zen очікують чогось подібного: ця мікроархітектура повинна повернути AMD в число серйозних гравців процесорного ринку.

AMD Ryzen: чекати залишилося зовсім трохи

Поки AMD не розкриває дату виходу Ryzen, прикриваючись розпливчастим формулюванням про перший квартал, але офіційний анонс, швидше за все, відбудеться на початку березня, в рамках популярної виставки CeBIT. Пріоритетними для AMD моделями в новому сімействі, по всій видимості, стануть старші восьмиядерники, які завдяки технології SMT зможуть обробляти до 16 потоків одночасно. Частоти новинок будуть починатися з 3,4 ГГц, але крім моделей з вісьмома ядрами AMD планує випустити також більш доступні шестиядерні і чотирьохядерні Ryzen.

Що ж до другої частини планів, тієї, яка стосується гібридних процесорів, то тут поряд з Zen багато простору залишилося і для старої мікроархітектури Excavator (четвертого покоління Bulldozer). Зараз AMD пропонує засновані на ній процесори Bristol Ridge і Stoney Ridge для мобільного ринкового сегмента. На початку нинішнього року ці процесори повинні, нарешті, знайти і загальнодоступні десктопні втілення. Торкнеться це в першу чергу Bristol Ridge, які прийдуть на зміну вийшов півтора роки тому Godavari. Втім, від десктопних Bristol Ridge, як і від їх мобільних побратимів, не варто очікувати ніяких особливих технологічних проривів. Дана серія APU отримає в максимальному варіанті пару процесорних модулів Excavator (чотири ядра) і вісім шейдерних кластерів (512 шейдерів) з архітектурою Volcanic Islands, тобто, по суті, стане лише невеликим кроком уперед. Тому основний зміст випуску Bristol Ridge полягає не в підкоренні якихось нових рубежів продуктивності, а в перекладі настільних APU на єдину з Ryzen платформу AM4 з підтримкою DDR4-пам'яті.

Скоро на прилавках: AMD A12-9800 і Socket AM4-плати

Першим же APU, який дійсно можна буде віднести до нового покоління, стане Raven Ridge – завдяки йому мікроархітектура Zen добереться і до гібридних процесорів. Треба сказати, що Raven Ridge цікавий не тільки процесорної частиною: є відомості, що у частини таких моделей APU компанія AMD спробує використовувати інтегровану багатошарову HBM2-пам'ять. Кількість обчислювальних ядер в перспективних гібридних процесорах залишиться рівним чотирьом, але мікроархітектура Zen з технологією SMT все одно помітно збільшить продуктивність. Покращиться і графічна частина: число шейдерів складе як мінімум 704 штуки, а їх архітектура буде успадкована від Polaris або навіть Vega. Втім, відомості про конкретних характеристиках Raven Ridge залишаються дуже розпливчастими, так як AMD планує вивести їх на ринок лише на початку 2018 року.

Після того, як Intel скасувала звичний цикл розробки «тік-так» і перейшла до принципу «процес — архітектура — оптимізація», час життя технологічних процесорів у мікропроцесорного гіганта розтягнулося. Це означає, що 10-нм процесорів Cannonlake до другої половини 2017 року можна не чекати, причому їх впровадження в першу чергу почнеться з ультрамобільного сегмента, а наступне оновлення настільних процесорів відбудеться лише в 2018 році. Іншими словами, весь наступний рік пройде під знаком Kaby Lake – дизайну, який прийшов в масові процесори буквально кілька днів тому.

Kaby Lake являє собою оптимізацію Skylake, яка зачіпає головним чином технологічний процес. Однак якщо говорити про процесори для настільних систем, то життя 14-нм техпроцесу на Kaby Lake ще не закінчується. Попереду маячить ще один крок оптимізації – Coffee Lake. Такі процесори будуть виступати мікроархітектурнимі близнюками 10-нм Cannonlake, але випущеними з використанням налагодженого до блиску 14-нм техпроцесу. Це дозволить Intel створювати масові десктопні CPU з порівняно великим напівпровідниковим кристалом, на якому зможе розташовуватися не тільки чотири, але і шість обчислювальних ядер. Тобто в першій половині 2018 року, а саме тоді очікується впровадження Coffee Lake, платформа LGA1151 вперше зможе взяти шість обчислювальних ядер – подія справді епічного масштабу. Втім, цей план Intel наводить на не надто приємні роздуми про те, що ніяких значимих микроархитектурных проривів у наступному за Kaby Lake поколінні процесорів чекати не доводиться, а підвищення продуктивності буде здійснюватися банальним додаванням ядер.

Шість ядер у Intel в масовому сегменті: реальність 2018 року

Вагомі зміни Coffee Lake повинен привнести і в мобільному сегменті. Судячи з наявної інформації, цей дизайн дозволить створювати процесори U-класу з чотирма обчислювальними ядрами і графічним ядром GT3e, яке буде посилюватися додаткової eDRAM-пам'яттю. Що ж стосується перспективних 10-нм процесорів Cannonlake, то, щоб уникнути різних казусів, по настільки тонкому технологічному процесу Intel ризикне робити в найближчий рік-два лише порівняно прості двоядерники. Саме тому ареал проживання Cannonlake обмежиться процесорами Y - і U-класів.

Взагалі, здається, що поява у конкурента нової мікроархітектури Zen сильно турбує мікропроцесорного гіганта. І одними посиленнями масових процесорів Intel в 2017 році обмежуватися не збирається. Так, в середині року компанія планує ввести в гру нову продуктивну платформу для ентузіастів – LGA2066. Причому ця платформа буде мати не зовсім елітарний статус. Для неї планується випуск відразу двох класів процесорів: дорогих Skylake-X, які отримають від шести до десяти ядер, і більш дешевих чотириядерників Kaby Lake-X, які за своїми характеристиками будуть схожі на Core i7-7700K для LGA1151, але з поправкою на використання припою під кришкою, велику свободу у тепловому пакеті і чотириканальну DDR4-пам'ять.

Платформа LGA 2066 – найближчий великий анонс Intel, який повинен стати відповіддю на Zen

Іншими словами, дуже схоже, що реальна конкуренція «AMD проти Intel» дійсно повертається. І це стане відмінним стимулом для розвитку процесорного ринку в новому році.