До наступления 2022 года остаются считанные дни, а потому самое время подвести итоги последних двенадцати месяцев в мире аппаратного обеспечения. Год назад мало кто ожидал, что «ковидный 2020-й» можно будет вспоминать с теплотой. Ведь, казалось бы, цены на новые видеокарты и процессоры должны становиться только ниже, а Sony и Microsoft в следующие несколько месяцев справятся с дефицитом игровых консолей нового поколения. Это сейчас известно, что в январе произойдёт рецидив «криптовалютной лихорадки», а глобальная нехватка полупроводников разыграется с новой силой и приведёт к нарушению цепочки поставок во многих отраслях.
Сегодня мы предлагаем вспомнить, как развивались события на рынке процессоров для персональных компьютеров. Безусловно, наиболее плодотворным 2021 год оказался для Intel, которая успела вывести на рынок сразу два поколения настольных чипов Core. К слову, в этом году Intel также отметила полувековой юбилей легендарного микропроцессора 4004.
Мобильный сегмент
Intel и AMD начали уходящий год с релиза новых мобильных процессоров. В частности, команда Лизы Су явила миру линейку гибридных чипов Ryzen 5000, куда вошли 7-нанометровые семейства Cezanne и Lucienne. Наибольший интерес представляют APU Cezanne, основанные на микроархитектуре Zen 3, тогда как Lucienne, грубо говоря, являются «рефрешем» прошлогодних процессоров Renoir с архитектурой Zen 2. На них сегодня останавливаться не будем.
В прошлом году архитектура Zen 3 дебютировала в настольном сегменте, обеспечив CPU Ryzen 5000 внушительный прирост быстродействия. Её ключевым новшеством стал переход от 4- к 8-ядерным блокам CCX, благодаря чему удалось снизить задержки межъядерного взаимодействия и доступа к общему кэшу третьего уровня. Мобильные решения в дополнение к этому вдвое нарастили максимальный объём L3-кэша: с 8 до 16 Мбайт.
Кристаллы гибридных процессоров AMD Renoir и Cezanne
Графический модуль на архитектуре Vega был унаследован от прошлогодних чипов Renoir. Он по-прежнему насчитывает до восьми Compute Units, так что на увеличение производительности iGPU рассчитывать не приходится. Впрочем, от семейства APU Cezanne оно и не требовалось. Их главной задачей являлось укрепление позиций AMD в сегменте мобильных процессоров, с чем они справились на отлично.
ASUS ROG Flow X13 на базе AMD Ryzen 9 5980HS
Сегодня гибридные процессоры AMD Ryzen 5000 используются в топовых игровых ноутбуках наравне с чипами Intel. Причём речь идёт как об условно массовых лэптопах для геймеров, например, серии Acer Nitro, так и о незаурядных флагманских моделях, вроде ASUS ROG Flow X13 с видеокартой GeForce RTX 3080 16GB в отдельной док-станции. Об успехе мобильных чипов Ryzen 5000 можно судить по рыночной доле AMD на рынке x86-процессоров для ноутбуков. В этом году она выросла до 22% — максимального показателя за всю историю фирмы.
В первом полугодии Intel была занята расширением ассортимента процессоров для игровых лэптопов. Зимой чипмейкер представил 35-ваттные CPU Core 11-го поколения (Tiger Lake-H). Их главной «фишкой» стали частоты boost-режима вплоть до 5,0 ГГц, что вкупе с 10-нм архитектурой Willow Cove обеспечило высокий уровень однопоточной производительности. Правда, по многопоточному быстродействию 35-ваттные Tiger Lake-H заметно уступают «красным» визави. Объясняется это наличием всего четырёх x86-ядер с поддержкой Hyper-Threading.
Полноценным ответом Intel на топовые APU Ryzen 5000H стали процессоры Core 11-го поколения с 45-ваттным уровнем TDP. Они дебютировали в конце весны, могут похвастаться высокими частотами Turbo Boost, встроенным контроллером PCI Express 4.0 на 20 линий (против PCI-E 3.0 у конкурентов) и содержат вплоть до восьми ядер. В конечном итоге Intel смогла вновь заявить о выпуске самых быстрых процессоров для ноутбуков, пусть и в большинстве задач CPU Core 11-го поколения идут практически нога в ногу с аналогами AMD.
Запоздалая ракета
В этом году Intel поставила финальную точку на микроархитектуре Skylake, которая использовалась в пяти поколениях настольных процессоров. Весной ей на смену пришла Cypress Cove — адаптация 10-нанометровой архитектуры Sunny Cove под 14-нм техпроцесс. Она легла в основу чипов Core 11-го поколения для платформы LGA1200 и обеспечила им заметный прирост удельного быстродействия. В официальных материалах Intel говорится о 19% приросте IPC (числа выполняемых за такт инструкций) относительно прошлогодних CPU Core 10-го поколения.
К новшествам CPU Rocket Lake-S также относится графический модуль Iris Xe, обеспечивающий в полтора раза большую производительность по сравнению со старыми UHD Graphics, поддержка инструкций AVX-512 и 20 линий интерфейса PCI Express 4.0: 16 для графического адаптера и 4 под NVMe-накопитель. Вдобавок Intel обновила контроллер памяти, наделив его официальной поддержкой DDR4-3200 и режимами Gear 1 и Gear 2. Более подробная информация приведена в нашем обзоре Core i7-11700KF.
Миграция десктопных процессоров Intel на микроархитектуру Cypress Cove в рамках 14-нм техпроцесса привела к увеличению размеров кристалла. У чипов Rocket Lake-S он имеет площадь 270 мм², тогда как в случае прошлогодних Comet Lake-S этот параметр равен 206 мм². И это при том, что количество x86-ядер пришлось уменьшить с десяти до восьми штук.
«Скальпированный» Intel Core i9-11900K. Фото Der8auer
Как показали независимые тесты, с точки зрения игрового быстродействия чипы Core 11-го поколения не уступают аналогам AMD. Флагманский Core i9-11900K является кандидатом на звание лучшего процессора для геймерских компьютеров и успешно соперничает с 8-ядерными AMD Ryzen. Правда, за это он расплачивается выросшим энергопотреблением. Для раскрытия потенциала старших CPU Rocket Lake-S обязательно потребуется мощная система охлаждения.
Разумеется, вместе с новым поколением настольных процессоров Intel выпустила очередную линейку чипсетов. Материнские платы LGA1200 с наборами логики 500-й серии были представлены ещё в начале года, когда ассортимент CPU для них был ограничен решениями Core 10-го поколения. Если говорить о новшествах, то здесь можно выделить две особенности: старшие чипсеты удвоили число линий DMI 3.0, используемых для связи с процессором, а в платах на основе B560 и H570 появилась возможность разгона оперативной памяти.
Микросхема логики Intel Z590
Серверные гиганты
Весной состоялся дебют новых серверных платформ Intel и AMD. Первой отметилась компания AMD с процессорами EPYC третьего поколения, также известными под кодовым именем Milan. Их главным новшеством стал переход на 7-нм микроархитектуру Zen 3, что с попутным увеличением рабочих частот обеспечило неплохую прибавку к быстродействию. Другие черты, к примеру, многочиповый дизайн или конструктивное исполнение Socket SP3, были унаследованы от предыдущего поколения CPU EPYC на архитектуре Zen 2.
AMD EPYC 3-го поколения могут предложить от 8 до 64 ядер Zen 3 с поддержкой технологии SMT, до 256 Мбайт кэш-памяти третьего уровня, 128 линий интерфейса PCI Express 4.0 и 8-канальный контроллер памяти DDR4-3200. Что важно, новые процессоры способны работать в выпущенных ранее серверах.
Обратная совместимость является одним из главных достоинств как настольной, так и серверной платформы AMD. В следующем году на рынок поступит семейство процессоров EPYC Milan-X с технологией 3D V-Cache, которое тоже будет поддерживаться платами Socket SP3 (при условии обновления прошивки). На фоне вышеописанных EPYC Milan они выделяются рекордным объёмом кэш-памяти третьего уровня — 768 Мбайт.
В апреле Intel представила свой ответ на новые процессоры AMD EPYC в форме 10-нанометровых CPU Xeon Scalable семейства Ice Lake-SP. Изначально корпорация рассчитывала выпустить их на два года раньше, однако пресловутый 10-нм техпроцесс на то время годился только для небольших мобильных чипов. Следуя примеру конкурента, Intel нарастила максимальное число ядер в серверных процессорах: вместо 28 штук топовые чипы Ice Lake-SP предлагают 40 ядер. Вдобавок микроархитектура Sunny Cove обеспечила 20% прирост IPC.
Оснащение процессоров Intel Ice Lake-SP включает 8-канальный контроллер памяти DDR4-3200, до 60 Мбайт кэша третьего уровня и 64 линии интерфейса PCI Express 4.0. В модельном ряду Xeon Scalable 3-го поколения нашлось место для самых разнообразных решений. Есть процессоры, оптимизированные для односокетных конфигураций, серверов с жидкостным охлаждением, работы с медиа и в виртуальных машинах. Intel также выпустила линейку Xeon W-3300 для рабочих станций, которую она противопоставляет чипам AMD Ryzen Threadripper Pro 3000-й серии.
Гейминг без видеокарты
В условиях, когда игровые видеокарты оказались не по карману рядовому геймеру (о «криптолихорадке» и дефиците видеокарт мы поговорим во второй части), процессоры с мощной встроенной графикой стали востребованы как никогда. Учитывая это, AMD решила выпустить гибридные процессоры Ryzen 5000G (Cezanne), изначально адресованные производителям готовых компьютеров, в розничную продажу.
«Скальпированный» AMD Ryzen 5 5600G. Фото Fritzchens Fritz
Основой гибридных чипов Ryzen 5000G для платформы AM4 послужил тот же 7-нм кристалл, используемый в мобильных APU Cezanne. Он содержит восемь ядер Zen 3, 16 Мбайт кэш-памяти третьего уровня, графический блок на восемь Compute Units с улучшенной архитектурой Vega и двухканальный контроллер DDR4-3200. В магазинах официально доступны Ryzen 7 5700G и Ryzen 5 5600G, которые дополняют модельный ряд выпущенных в прошлом году CPU Ryzen 5000.
По быстродействию x86-ядер AMD Ryzen 5000G проигрывают аналогам Zen 3 без встроенной графики, что, впрочем, отражено в их рекомендованной цене. С другой стороны, производительности графического ядра Vega достаточно, чтобы играть в большинство киберспортивных дисциплин или нетребовательных ААА-проектов и не задумываться о покупке видеокарты начального уровня, вроде Radeon RX 560 или GeForce GTX 1050 (Ti).
Ещё одной интересной новинкой AMD стала платформа 4700S Desktop Kit на базе однокристальной системы от игровой консоли Sony PlayStation 5. Она представляет собой материнскую плату формата Mini-ITX с распаянными 8 или 16 ГБ оперативной памяти GDDR6 и предустановленным кулером. Как обещал чипмейкер, она послужит основой более чем 80 моделей настольных компьютеров.
В платформе 4700S Desktop Kit компания применила дефектные SoC. Графический блок RDNA 2 в них полностью деактивирован, а использование дискретного видеоадаптера стало обязательным. Определённым недостатком также является отсутствие разъёма M.2 под NVMe-накопитель и работа слота PCI Express x16 в режиме PCI-E 2.0 x4. При этом сам процессор AMD 4700S предлагает восемь ядер Zen 2 с поддержкой SMT, 8-мегабайтный кэш третьего уровня и работает на частоте от 3,6 до 4,0 ГГц.
Рассказывая о процессорах AMD, будет уместным вспомнить выход обновлённых плат с топовым набором логики X570. Спустя два года после релиза он лишился активного охлаждения, что подтолкнуло производителей материнских плат дополнить ассортимент продуктов для платформы AM4. Определить их можно по суффиксу «S» в маркировке чипсета, к примеру, ASRock X570S PG Riptide. Кроме того, в этом году состоялся релиз первых материнских плат EVGA для процессоров AMD: X570 Dark и X570 FTW WiFi. Разумеется, микросхема логики X570 в них охлаждается пассивно.
Apple M1 «на максималках»
В середине 2020-го корпорация Apple объявила о планах в течение пары лет перевести все компьютеры Mac на процессоры собственной разработки, отказавшись от архитектуры x86 в пользу ARM. Серьёзность намерений компания затем подтвердила, выпустив однокристальную систему M1. В этом году купертиновцы явили миру более продвинутые SoC M1 Pro и M1 Max, а также 14- и 16-дюймовые ноутбуки MacBook Pro на их базе.
Однокристальные системы M1 Pro и M1 Max, грубо говоря, являются версиями M1 «на стероидах». В них Apple нарастила число ARM-ядер до десяти штук (8 производительных + 2 энергоэффективных), повысила вычислительную мощность графического блока соответственно до 5,2 и 10,4 Тфлопс и увеличила шину памяти до 256 и 512 разрядов. Процессор M1 Pro оснащается максимум 32 ГБ памяти LPDDR5, а M1 Max благодаря удвоенной шине памяти получил до 64 Гбайт ОЗУ. Обе SoC изготавливаются по 5-нм технологии TSMC.
Однокристальная система Apple M1 показала, что яблочные компьютеры могут обойтись и без x86-процессоров Intel, оставаясь мощными и энергоэффективными. Выпущенные в этом году M1 Pro и M1 Max закрепили результат. Процессорная часть в них не уступает топовым 8-ядерным решениям Intel и AMD, а быстродействия графики достаточно, чтобы Apple полностью забыла о GPU Radeon. Причём отсутствие оптимизаций под ARM-версию macOS не мешает им обеспечивать комфортную частоту кадров в графически насыщенных играх.
Alder Lake
Главным релизом осени, безусловно, является массовая платформа Intel LGA1700 и процессоры Core 12-го поколения. Это не только первые 10-нанометровые CPU Intel для настольных ПК, но и первые чипы с поддержкой оперативной памяти DDR5, которые зададут тренд развития x86-совместимых процессоров на годы вперёд. «Фишка» семейства Alder Lake-S кроется в использовании разнородных ядер, такой себе аналог концепции big.LITTLE, знакомой по мобильным чипам на архитектуре ARM. Если верить утечкам, в этом же направлении сейчас работает компания AMD.
В процессорах Core 12-го поколения объединены два типа ядер: высокопроизводительные на микроархитектуре Golden Cove и энергоэффективные ядра Gracemont. Согласно задумке Intel, малые ядра будут выполнять различные фоновые задачи, тем самым освободив большие ядра для приложений переднего плана, чувствительных к однопоточному быстродействию. Разумеется, в многопоточных нагрузках оба вида ядер работают сообща.
Кристалл Intel Alder Lake-S содержит максимум по восемь высокопроизводительных и энергоэффективных ядер. Добавим, что технологию Hyper-Threading поддерживают только большие ядра, а флагманский «камень» Core i9-12900K представляет собой 16-ядерный/24-поточный CPU. Задача распределения нагрузки между большими и малыми ядрами возложена на технологию Intel Thread Director, причём наилучший результат демонстрируется в операционной системе Windows 11.
В перечень новшеств CPU Alder Lake-S также входит контроллер оперативной памяти DDR4-3200/DDR5-4800, графический блок с архитектурой Xe-LP, 16 линий интерфейса PCI Express 5.0 для подключения видеокарты и четыре PCI-E 4.0 для NVMe-накопителя. Вдобавок в спецификации настольных процессоров теперь приведено два показателя энергопотребления: Processor Base Power и Maximum Turbo Power. Первый указывает, сколько CPU потребляет на номинальных частотах, а второй — в турборежиме.
Флагманский Core i9-12900K корпорация Intel с гордостью называет лучшим процессором для игр, что трудно оспорить. Глава семейства Alder Lake-S в большинстве задач оказывается быстрее 16-ядерного/32-поточного AMD Ryzen 9 5950X, и это несмотря на наличие 24 потоков. Неприятной особенностью топового процессора Intel опять стало высокое энергопотребление. Оно хоть и меньше, чем у Core i9-11900K, но до показателей «красного» визави ещё далеко.
Несколько слов стоит уделить и самой платформе LGA1700. С переходом на новый сокет процессоры Intel Core утратили обратную совместимость с кулерами для LGA115x/LGA1200, что потребовало от производителей систем охлаждения выпустить новые наборы креплений. Линейка чипсетов Intel 600-й серии на сегодня представлена топовым Z690, однако в обозримом будущем к нему примкнут модели H670, B660 и H610. Узнать об особенностях логики Z690 можно, к примеру, из нашего материала о плате ASUS Prime Z690-A.
Обзор главных событий 2021 года. Видеокарты
Обзор главных событий 2021 года. DDR5, Windows 11 и новые тенденции
