История процессоров для ноутбука. Часть 1 - Intel

Компьютер стал неотъемлемым атрибутом современного человека с тех пор, когда социумом был по достоинству оценен его потенциал. Работа, развлечения, общение с новыми людьми – все это, а также многое другое, является плодом непосильного труда людей, связавших свою жизнь с It-индустрией. Путь развития компьютерных технологий чрезвычайно тернист и долог. Понадобилось немало лет, прежде чем первые ПК начали появляться в наших домах. Однако речь сегодня пойдет не о приятных воспоминаниях минувших дней, а, скорее, о «сухих» данных и фактах, по которым, Вы, уважаемые читатели, сумеете наглядно проследить историю становления портативного компьютера: от «печатной машинки» - до современного мощного ноутбука.

Объектом нашего исследования, как ни странно, станет самый важный компонент системы – ЦП. Именно ступени развития «мозга» мобильного компьютера будут описаны в данной статье. Все, что когда-нибудь появлялось на рынке и устанавливалось в Ваших ноутбуках – не ускользнуло от нашего взора.

Последующая информация тщательно систематизирована и представляется в виде иерархического списка конкретных продуктов.

 

Intel Core i3/i5/i7-4xxx (4-е поколение процессоров Intel Core - Haswell)

Релиз четвертого поколения линейки ядер под названием Haswell, от производителя Intel, состоялся в июне 2013-го года на выставке COMPUTEX. Являясь приемником Ivy Bridge, Haswell выпускается по нормам 22-нм техпроцесса с использованием FinFET-транзисторов. Процессор предоставляется в двух- или четырехъядерных вариантах. Несмотря на сходство с предшественницей, четвертое поколение имеет ряд преимущественных различий.

Таким образом, был осуществлен прирост производительности ~ 10 % на МГц. Уменьшено энергопотребление на 30 %. Haswell имеет интегрированный видеочип (в зависимости от модели:  Intel® HD Graphics 5000; Intel® HD Graphics 4400; Intel® Iris™ Graphics 5100; Intel® Iris™ Pro Graphics 5200; Intel® HD Graphics 4200; Intel® HD Graphics 4600). В массив кэш-памяти третьего уровня входит: двухканальный контроллер ОЗУ DDR3, трансмиттеры цифрового изображения, а также контроллеры шин DMI и PCI Express, имеется поддержка технологии Thunderbolt (это аппаратный интерфейс, созданный для подключения периферийных устройств). Специально для данного поколения был разработан процессорный разъем LGA 1150 (Socket H3).

Интегрирование преобразователя напряжение дало возможность увеличить TDP (отвод тепловой мощности на который ориентируется система охлаждения процессора) до 37, 47 или 57 Вт в зависимости от конфигурации.

 

Intel Core i3 / i5 / i7-3xxx (3-е поколение процессоров Intel Core – Ivy Bridge)

22-нм версия процессора на микроархитектуры Sandy Bridge. Продукт был показан 23 апреля 2012 года. Вообще, Ivy Bridge является, так называемым, этапом «Тик» в производственной линейке. Поясним, в далеком 2006 году компанией Intel была создана стратегия разработки микропроцессоров, функционирующая в два этапа: «Тик» и «Так». «Тик» - означает, что в процессор предыдущего поколения были внесены небольшие изменения микроархитектуры (т.е. иначе - улучшения), кардинальным решениям места не нашлось. Этап «Так» - абсолютно новая, заново созданная, архитектура.

Ivy Bridge – представитель фазы «Тик», преемник Sandy Bridge, однако уже с приставкой 3 (означающее 3-ее поколение ядра). В данную модель было внедрено большое количество новых функций, в первую очередь – это технология Try-Gate. Ее идея состоит в переходе от плоского затвора транзистора – к трехмерному. Подобное решение в значительной мере снижает  сопротивление тока, идущему по транзистору в открытом состоянии, а также практически исключает потери электричества, когда он закрыт. Это позволяет добиться увеличения производительности (прирост работоспособности ~ на 37 %, относительно предыдущих чипов ЦП). Благодаря применению новой геометрии в проектировании Ivy Bridge, удалось достичь большей плотности элементов на кристалле, поэтому площадь процессора стала еще меньше.

За графическую составляющую в 3-м поколении от Intel  по-прежнему отвечает интегрированная HD Graphics линейки Intel HD 400. GPU перекочевала с предыдущего поколения HD 3000, заимев при этом некие изменения: количество шейдеров увеличилось с 12 до 16, можно подключить одновременно три монитора, поддерживается DirectX 11.

 

Intel Core i3 / i5 / i7-2xxx (2-е поколение процессоров Intel Core – Sandy Bridge)

Микроархитектура была анонсирована 3 января 2011 года, является преемником Clarksfield (4-х ядерного процессора) и Arrandale (двухъядерный). Основана Sandy Bridge на 32-нм версии технологического процесса. Частота ЦП  составляет 3.5 ГГц (оснащается 2-4 ядрами). Интегрированная графика «разгоняется» до частот 1.35 ГГц  (HD Graphics 3000). Энергопотребление не превышает планки в 130 Вт.

Sandy Bridge поддерживает новые SMID (принцип компьютерных вычислений), дополняющих расширения SSE (набор, увеличивающий разрядность регистров в два раза). Впервые введена технология Quick Sync , служащая для кодирования и декодирования видеоматериала. Функция vPro – возможность удаленного управление ПК для его блокирования или же очищения от определенной информации. В случае потери-кражи пользователь всегда сможет скрыть личные данные от посторонних глаз, связавшись через интернет-соединение с компьютером.

 

Intel Core i7 (Clarksfield)

Четырехъядерный мобильный процессор Clarksfield основан на 45 нм микроархитектуре Nehalem. Низкие значение тактовых частот (от 1.6 ГГц – до 2.13 Ггц), в данном случае, не являются показателем плохой производительности продукта. Напротив. Технология Turbo Boost от компании Intel, установленная в данном ЦП, позволяет добиться высоких рабочих результатов, не превышая максимально допустимый уровень температуры или же  установленное ограничение мощности. Turbo Boost автоматически разгоняет каждое из 4-х ядер ЦП, тем самым равняясь по производительности с топовой комплектацией процессора Intel Core 2 Duo.

В Clarksfield интегрирован контроллер памяти DDR3, а также комбинированная кэш-память L3. Арифметико-логическое устройство не претерпело значительных изменений по сравнению с архитектурой Core 2 Quad CPU, но монолитный дизайн чипа, позволил добиться лучшей производительности, нежели у предшественника.

 

Intel Core i3 / i5 / i7 (Arrandale)

Двухъядерный процессор, производящийся на микроархитектуре Westmere. ЦП – 32 нм; графический чип – 45 нм. Благодаря технологиям Hyper-Threading и Turbo Boost, процессоры Arrandale обладают более мощным потенциалом, нежели Core 2 Duo с той же тактовой частотой. Контроллеры памяти DDR 3 и видеокарта Intel HD Graphics интегрированы в ядро. Некоторые модели Arrandale пожертвовали производительностью, взамен на низкое энергопотребление. Их можно различить по приставкам в названии – UM или LM.

 

Intel Core 2 Duo (Merom & Penryn)

5 лет, с 2006 по 2011 года, компания Intel вела активный выпуск, ставшего уже легендарным - Intel  Core 2 Duo. Именно на этапе производства процессоров Core, Intel сумела вернуть себе лидерство в борьбе с AMD, которое было утеряно в период работы c Pentium.

Сore 2 Duo – это шестое поколение микропроцессоров на архитектуре x64-86. Из-за усиленного SSE-блока, дополнительного арифметическо-логического устройства и четвертого декодера, процессор был на 5-20 % быстрее Intel Core с аналогичной тактовой частотой.

Как можно догадаться по названию, данный ЦП - двухъядерный. В зависимости от модели, процессор имеет 2, 3, 4 или 6 уровней MB кэш-памяти (2 и 4 для Merom процессоров , 3 и 6 для Penryn).

Core 2 Duo оснащен расширенной поддержкой Speedstep (энергосберегающая технология от Intel) и SSSE3 (SSE4) (это четвертое расширение системы команд). В некоторых моделях есть визуализация Vanderpool.

Мобильное ядро Core 2 Duo практически полностью идентично своему настольному собрату, но есть различия в напряженности ядер (0,95 В мобильной версии, против 1,188 В для стационарных ПК) и медленнее FSB (шина, обеспечивающая соединение ЦП архитектуры x86 с внутренними устройствами компьютера) для сохранения мощности. В результате данных изменений, процессора, встраиваемые в лэптопы, работают медленнее.

Линейка процессоров Intel Core 2 Duo с ядром Merom увидела свет 27 июля 2006 года. Выпускался по нормам технологичного процесса 65-нм для сокета 478 (P) и сокета 479 (M). Буквально через год, летом 2007, вышло обновление под названием Santa Rosa, вносящее минимальные улучшения: ускорение 800 МГц FSB и динамическое ускорения для разгона одного ядра.

2008 год – появление Penryn 45-нм. Изменение архитектуры ядра благоприятно отразилась на энергопотреблении (оно стало значительно ниже), немного улучшился уровень производительности.

Intel Core 2 Extreme (Merom, Penryn)

Топовые версии процессоров Core 2 Duo, получили в свое время название Extreme. Технически, данные ЦП основаны на ядрах Merom / Penryn (X9000), как и остальные Core 2 Duo, но с более высоким TDP (отвод тепловой мощности), а также возможностью небольшого разгона.

 

Intel Core 2 Solo (Merom, Penryn)

Core 2 Solo фактически является преемником Core Solo. По существу, данный процессор – одноядерная версия Intel Core 2 Duo. Анонсирован в 2007 году. Технология производства чипа – 65 – 45 нм. Выпускался на микроархитектурах: Penryn-L и Merom-L. ЦП имеет крайне низкую производительность, но, в то же время, и низкое энергопотребление.

В принципе, имеет аналогичные характеристики, что и Pentium Dual-Core, Intel Atom CPU.

 

Intel Pentium Dual-Core

Производство версии для мобильных ПК началось в 2006 году (для настольных – в 2007). Они пользовались значительным успехом, ведь потребитель мог себе позволить компьютер по доступной цене, практически ни в чем не уступающий топовым моделям (кроме объема памяти). В простонародье, Pentium Dual-Core получил прозвище «Работяга». Наиболее подходящее комбинирование параметров, исходного материла и требований, позволили перевести эти ЦП из сегмента высокого класса, по сути, в бюджетную нишу, предназначающуюся для недорогих домашних системы.

Немного "сухих" данных:

Тактовая частота процессора варьируется в пределах от 1.6 ГГц до 3.3 ГГц (Е6800). Частота шины 800 МГц, 1 мб кэша второго уровня. Частота FSB 800-1600 ГГц. Основан на технологии производства 45 – 65 нм. Уровень потребляемой мощности – 65 В. Стоит знать, что различные модели выпускались на различных ядрах, таким образом: серия E2xxx базировалась на Allendale, E5xxx на Wolfdale-2M, E6xxx - Merom-2M.

Pentium Dual-Core имеет хороший потенциал для разгона. Прекрасно работает при увеличении частоты шины с 200 МГц – до 266. Многие представители E2xxx безукоризненно функционируют на частотах 400 МГц.

 

Intel Core Duo (Yonah)

Intel Core Duo (с ядром Yonah) является преемником Pentium M CPU. Это двухъядерный процессор, основанный на архитектуре Pentium Mobile c 1024 Мб кэш-памяти L2. Система охлаждения рассчитана на 31 Вт – это всего на 4 Вт больше, чем в одноядерном Pentium. Благодаря энергосберегающей технологии Speedstep, снижающий уровень потребления энергии при низкой нагрузке процессора, ЦП не расходует чрезмерно большое количество питания. Кроме того,  Core Duo «научился»  поддерживать третью версию SIMD-расширения – SSE3.

Производительность Yonah, по меньшей мере, аналогична тому же Pentium M с такой же тактовой частотой. При использовании специальных приложения для разгона ядер, производительность можно увеличить практически на 90% (выявлено с помощью теста CineBench).

Кстати, интересно знать, что ядра Yonah нашли повторное применение в других проектах Intel. Таким образом, их использовали в ранних версиях моделей Pentium Dual Core (T2060 и T2080).

 

Intel Core Solo

Core Solo – одноядерный вариант Core Dual и преемник Pentium Mobile. Хотя, нельзя в полной мере сказать, что ядро всего одно – на самом деле их два, только в рабочем состоянии находится лишь 1. Для компании Intel данное решение оказалось весьма и весьма прибыльным, ведь можно было сбывать процессора, у которых одно ядро было дефектным (его просто отключали).

Серия Intel Core Solo изготовлена на процессе 65 нм. Потребитель сразу оценил крайне хороший уровень энергосбережения, а также высокую производительность (превышающую быстродействие Pentium M из-за небольших архитектурных улучшений).

Ну, а вот все «подводные камни» передались Core Solo от родственников по наследству. Хоть архитектура и была улучшена, все же она осталась прежней (от Pentium Mobile). Поэтому такие недочеты, как высокие задержки при обращении к памяти из-за отсутствия интегрированного контроллера памяти на ядре, остались неизменными.

Пример моделей:

T1200 по 1,50 ГГц, FSB 667 МГц, 2 Мб кэш-памяти L2

T1300 на 1,66 ГГц, 2 Мб кэш-памяти L2

T1350 на 1,86 ГГц, FSB 533 МГц, 2 Мб кэш-памяти L2 (по аналогии с Pentium M 750)

T1400 на 1,83 ГГц, FSB 667 МГц, 2 Мб кэш-памяти L2

 

Ультра модели низкого напряжения (максимальная 5,5 Вт):

U1300 1,06 ГГц, FSB 667 МГц, 2 Мб кэш-памяти L2

U1400 на 1,20 ГГц, FSB 667 МГц, 2 Мб кэш-памяти L2

U1500 на 1,33 ГГц, FSB 667 МГц, 2 Мб кэш-памяти L2

 

Intel Pentium M

Процессор был представлен в марте 2003 года. Работает на архитектуре  x86 и имеет только одно ядро, изначально предназначался для функционирования на платформе Intel Centrino. В действительности, Pentium M – сильно измененный Pentium 3. В итоге, доведенное до ума ядро (с тактовой частотой от 900 МГц – до 2.26 ГГц) сумело обогнать по производительности Pentium 4 M.

 Процессор оптимизирован, в первую очередь, на хорошую энергетическую эффективность, необходимую для работы ноутбука в автономном режиме. Для данных целей используются методы по отключению неиспользуемых энергоемких блоков кэша или же снижению тактовой частоты ядра, а также напряжения, в том случае, если система «простаивает». Технология Speedstep (ставшая на тот момент последней инновацией в данном сегменте) позволяет процессору самостоятельно выбирать частоту в зависимости от нагрузки и того объема работы, которой он выполняет. Простой пример: 1.6 ГГц Pentium M, анализируя процессы, способен поменять тактовую частоту на 600 МГц, 800 МГц, 1000 МГц, 1200 МГц, 1400 МГц и 1600 МГц. Благодаря вышеперечисленным решениям, ЦП  выдает показатель энергопотребления 5-27 Вт, будучи при этом в 100% загрузке.

Pentium M может работать в частотах от 900 МГц до 2260 МГц (в зависимости от модели), с 1 до 2 Мбайт кэша L2 и 400 или 533 МГц FSB. Ранние модели были изготовлены по техническому процессу 130 нм, но более поздние единицы производились уже по технологиям 90 нм.  

 

Intel Celeron Dual-Core

Двухъядерный процессор Intel Celeron Dual-Core Familiy предназначался для ноутбуков бюджетной линейки. В отличие от Celeron Mobile с одним ядром, данная модель использует технологию энергосбережения  Enhanced SpeedStep. Тем не менее, серия Celeron Dual-Core демонстрирует меньшие возможности кэша L2, нежели те же Core 2 Duo и Pentium Dual-Core, что негативно сказывается на производительности процессора.

Текущие ЦП имеют поддержку опции Disable Bit (технология, предотвращающая возможность выполнения данных как кода) и 64-разрядных операционных систем. Т.к. технологический процесс переехал на более новые 45-нм, мощность была значительно улучшена.

Примеры моделей:

T1400, 65-нм, 1660 МГц, 512 Кб кэша L2, FSB 533

T1500, 65-нм, 1866 МГц, 512 Кб кэша L2, FSB 533

T1600, 65-нм, 1660 МГц, 1024 Кб кэша L2, FSB 667

T1700, 65-нм, 1830 МГц, 1024 Кб кэша L2, FSB 667

 

Intel Celeron M

Процессор изначально создавался для использования сугубо в мобильных ПК. Основан на ядрах Pentium M, однако с уменьшенным кэшем L2 (с 512 кб до 1 мб), на более низких тактовых частотах (800 МГц – 1500 МГц) и отсутствием технологии SpeedStep, поэтому время работы лэптопа от аккумулятора существенно сократилось. Также были некие недочеты с теплоотводом.

Общие тесты, касающиеся производительности и уровня автономной работы, были немногим меньше, чем у процессора Intel Core Solo.

Celeron M 4xx серии основан на Core Solo с Front Side Bus 533 МГц, с 1 Мб кэш-памяти L2 вместо 2 МБ. Как и предыдущая серия 3xx, 4xx линейки вполне хватало для операций в офисных приложениях и для решения несложных задач.

Более новая серия 9xx основана на Core Solo архитектуры Core 2 (Penryn) и, следовательно, немного быстрее, чем Merom на базе Celeron M.

 

Intel Atom

Весьма интересный продукт тем, что продолжает использоваться в новых устройствах по нынешний день вот уже на протяжении 6 лет. Микропроцессор Intel Atom, на архитектуре x86, x86-64, впервые представили в 2008 году. В то время он производился по 45-нм техпроцессу. С конца 2011 года, Atom перешел на 32-нм, а еще немного погодя, с 2013 – 22-нм технологии. С чем связаны подобные метаморфозы? Поколения сменяли друг друга, т.к. находили применение и в ноутбуках, и в нетбуках, планшетах, мобильных телефонах.

Линейка Intel Atom запущена сразу в нескольких вариациях: серия Atom Z (Silverthorne) предназначалась для простых переносных устройств, типа планшетов и ультрамобильных ПК; Atom N (Diamondville) устанавливался в неттопах и нетбуках. Оба были произведены по 45-нм техпроцессу и имеют обычную MMX, SSE , SSE2 , SSE3, SSSE3 , Intel 64, XD –Bit, а также поддержку IVT . Некоторые модели также оснащены Hyper-Threading.

Что же касается производительности, то тут все хорошо. Atom CPU обладает большим быстродействием работы, нежели тот же Celeron.

Ближе к концу 2009 года, корпорация Intel представила второе поколение Pineview Atom, в комплекте с GMA 3150 графикой и контроллером памяти DDR2. 45-нм Atom N450 и N470 являются одними из наиболее популярных процессоров поколения Pineview. В конце концов, в более поздние модели добавил встроенную поддержку памяти DDR3 (например,N455 ), появились двухъядерные вариации.

Платформа Atom Oak Trail увидела свет в 2011 году и является прямым преемником архитектуры Silverthorne . Новая платформа была разработана для планшетов и нетбуков (Z600) .

 

Intel Mobile A-Series (Stealey)

Мобильные процессора A100 и А110 (под кодовым названием Stealey), являются наработками специально для ультрамобильных компьютеров. Т.е. на первое место выносилось время автономной работы, а уже потом работоспособность. Stealey является предшественником Atom и основан на архитектуре Dothan от Intel Celeron Mobile.

A100 и A110 изготовлены по 90-нм техпроцессу и имеют кэш L2 с объемом памяти 512 кб, с максимальным потреблением энергии всего в 3 Вт. Процессор функционирует  в сочетании с чипсетом 945GU (ULV-версия 945GM) и интегрированным графическим ядром GMA 950. Шина рассчитана на 400 МГц. A100 и A110 работают на частоте 600 МГц и 800 МГц, соответственно.

Как и ожидалось, процессоры серии имеют низкую производительность обработки. Воспроизведение файла формата MPEG-4 достаточно для полной загрузки ЦП.

 

Intel Mobile Pentium 4 M

В действительности, это самый настоящий Pentium 4, но с оптимизированным энергопотреблением и встроенной функцией Enhanced SpeedStep. Несмотря на улучшение энергетической эффективности, Mobile Pentium 4 M требовал больше энергии, нежели модель Pentium 4 M. Он был введен наряду с FSB533-связи и доступен с тактовой частотой от 2,4 ГГц до 3,06 ГГц.

Процессоры Mobile Pentium 4 представляли собой Pentium 4 на ядрах Northwood или Prescott и работали на более высоких по сравнению с Pentium 4-M тактовых частотах — от 2,4 до 3,466 ГГц. Некоторые процессоры Mobile Pentium 4 поддерживали технологию Hyper-threading.

 

Intel Mobile Celeron 4 M

По сути - Pentium 4 M без ступеней скорости. Мобильный Celeron 4 М включает в себя урезанные уровни кэша L2. Процессор при работе выделял весьма большое количества тепла и не мог выжать должный уровень производительности, что делало его уязвимым среди конкурентов. 

 

Смотреть: История процессоров для ноутбука. Часть 2 - AMD  

Отправить комментарий

Содержимое этого поля является приватным и не будет отображаться публично.

Железо