Итоги 2017 года: процессоры для ПК
Прошедший год вполне можно было бы объявить годом центральных процессоров. Анонсы свежих продуктов такого рода в 2017-м происходили часто как никогда. Причём, речь действительно идёт о появлении принципиально новых чипов, а не очередных косметических изменениях и небольшом приросте тактовых частот. В результате, в то время как на протяжении нескольких прошлых лет итоговые статьи про рынок процессоров для персональных компьютеров приходилось буквально вымучивать, с трудом пытаясь вспомнить хоть что-то заслуживающее внимания, прошлый год дал столько горячих тем, что попросту было непонятно, за что хвататься. Сюжеты сыпались как из рога изобилия.
Начался прошлый год с анонса семейства процессоров Kaby Lake, которые сложно назвать какой-то выдающейся новинкой. Но зато потом как прорвало. Задала тон компания AMD, которая стала штамповать друг за дружкой принципиально новые решения, построенные на микроархитектуре Zen. Ryzen 7, 5, 3, а потом и процессоры Threadripper стали тем ветром перемен, который смог всколыхнуть отрасль компьютерного рынка, давно считавшуюся стабильной или даже застойной.
В то же время прошлый год не стал бенефисом AMD. Много интересных продуктов представила и компания Intel. Микропроцессорный гигант полностью обновил свою высокопроизводительную HEDT-платформу и выпустил семейство процессоров Skylake-X, которое обрело не только стандартные для этого сегмента процессоры с 6-10 вычислительными ядрами, но и монстровидные чипы вроде Core i9-7980XE с числом ядер, достигающим 18 штук. Кроме того, эта платформа стала проще для «входа», так как для неё стали выпускаться и сравнительно недорогие процессоры с дизайном Kaby Lake-X. Претерпела серьёзные изменения и актуальная массовая платформа Intel. С прицелом на неё в ассортименте у компании появились шестиядерники Coffee Lake, которые дебютировали вместе с обновлённым процессорным разъёмом LGA1151 (второй версии) и чипсетами 300-й серии.
Таким образом, без особого труда нам удалось вспомнить как минимум шесть анонсов прошлого года, которые можно назвать краеугольными, а ведь только ими дело не ограничивается. Для сравнения: в 2016 году на рынок пришло лишь одно новое семейство CPU – Intel Broadwell-E, а в 2015-м единственным заметным событием на процессорном рынке стал выход процессоров Skylake и платформы LGA1151 (первой версии). AMD же в предыдущую пару лет смогла отметиться лишь тем, что запустила в тираж семейство гибридных процессоров Godawari, которое не только не привнесло ничего фундаментально нового, но и не смогло даже предложить лучший уровень производительности по сравнению с процессорами FX семейства Piledriver образца 2012 года.
Этот пример отлично показывает, насколько поменялась диспозиция на процессорном рынке. И если вас интересуют исключительно компьютерные игры, то произошедшие сдвиги ещё можно как-то игнорировать, поскольку многие старые процессоры пока способны обеспечивать приемлемое быстродействие в задачах такого типа. Но в случае работы с интенсивными нагрузками, в частности с созданием или обработкой цифрового контента, ситуация совершенно иная. Здесь пользователи в 2017 году получили возможности принципиально нового уровня: консервативный в прошлом процессорный рынок смог стать источником для заметного ускорения рабочих процессов.
Не будет преувеличением сказать, что для энтузиастов высокой производительности настали золотые времена. Компания Intel, которая претендует на удержание короны производителя самых быстродействующих процессоров для десктопов, теперь может предложить CPU класса Core i9-7980XE и Core i9-7960X с числом вычислительных ядер, почти вдвое превышающим количество ядер любых выпускавшихся до 2017 года десктопных чипов. AMD же имеет в своём арсенале Threadripper – процессор с похожими характеристиками, но продающийся по вдвое более низкой цене, что впечатляет само по себе.
Много интересных предложений появилось и в более приземлённых ценовых сегментах. Свежих вариантов для модернизации платформы ПК – несметное множество. Череда произошедших на процессорном рынке бурных событий подвела нас к тому, что сегодня при тех же затратах, что год назад, можно получить в своё распоряжение примерно в полтора раза более производительную конфигурацию. Думается, это – отличный повод для того, чтобы освежить в памяти, как всё происходило.
Вряд ли кто-то станет спорить с тем, что главным процессорным событием в прошедшем году стало появление построенного на микроархитектуре Zen семейства AMD Ryzen. Как теперь уже можно говорить с полной уверенностью, эти процессоры смогли вернуть компанию AMD в число поставщиков чипов для производительных компьютеров, что возродило конкуренцию и подтолкнуло прогресс в этой области. Принято считать, что именно благодаря AMD мы пришли к тому, что массовые процессоры верхнего ценового сегмента начали получать в своё распоряжение более четырёх процессорных ядер. И хотя это не совсем так, столь бурного развития событий без AMD, безусловно, не было бы.
Иными словами, «эффект Ryzen» — это совершенно объективный факт и большой успех AMD, которая уже очень давно не радовала нас никакими заслуживающими внимания производительными новинками. В процессе разработки лежащей в основе процессоров Ryzen микроархитектуры Zen инженеры AMD отказались от всего своего прошлого наследия. Новые процессоры получили принципиально новый дизайн, не имеющий ничего общего с Bulldozer – оригинальной микроархитектурой, которая так и не сумела оправдать возложенные на неё надежды. В Zen инженеры решили вернуться к классическим «широким» ядрам, и это отражает кардинальное изменение представлений компании AMD о том, на какой базис должны опираться современные x86-процессоры.
Чипы, построенные на микроархитектуре Zen, перешли на использование современного 14-нм FinFET-техпроцесса, стали заметно более экономичными (до 3,5 раз) и за счёт полной переделки исполнительного конвейера получили способность исполнять большее число инструкций за такт (преимущество в IPC по сравнению с последними поколениями Bulldozer достигает 52 процентов). В ядрах Zen появилась поддержка технологии SMT, позволяющей исполнять два потока параллельно на одном ядре. Была полностью переделана подсистема кеш-памяти, а также внедрена поддержка DDR4 SDRAM.
При этом не располагающая такими ресурсами, как Intel, компания AMD заложила в проект Zen две очень важных вещи: высокую эффективность и модульность. Благодаря первой особенности микроархитектура Zen позволила создавать сравнительно компактные вычислительные ядра, выигрывающие по занимаемой на полупроводниковом кристалле площади у решений конкурента чуть ли не в полтора раза. По модульности же процессоры с микроархитектурой Zen чем-то напоминают Bulldozer. Однако в Zen базовый строительный блок CCX (Core Complex) состоит из четырёх, а не двух ядер, и при этом не имеет никаких разделяемых частей, кроме L3-кеша.
Именно эти заложенные в дизайн Zen свойства и позволили AMD обогнать Intel по числу вычислительных ядер, содержащихся в массовых процессорах. Однако нужно понимать, что восьмиядерные Ryzen появились отнюдь не от хорошей жизни. Увеличением числа ядер AMD компенсирует более низкую удельную производительность микроархитектуры, рассчитанной на исполнение четырех инструкций за такт, в то время как современные процессоры конкурента могут обрабатывать на одном ядре до пяти x86-инструкций параллельно. Есть в Zen и другие слабые места. Например, новые процессоры AMD значительно уступают интеловским при работе с векторными инструкциями из набора AVX2.
Кроме того, модульность Ryzen принесла с собой и изрядную долю негатива, поскольку выбранная инженерами AMD схема объединения четырёхъядерных модулей отличается не слишком высокой скоростью транзакций. Коммуникации между ядрами обеспечиваются 256-битной фирменной двухсторонней шиной Infinity Fabric, которая работает на единой частоте с контроллером памяти. И очень часто в тех задачах, которые предполагают интенсивное межъядерное взаимодействие, отзывчивости такой шины оказывается недостаточно. Именно поэтому существуют целые классы приложений, в которых у пользователей возникают вполне обоснованные претензии к производительности Ryzen. К одному из таких классов относятся процессорозависимые игры – в них показатели новых процессоров AMD оказываются в целом хуже, чем у интеловских конкурентов.
Но зато благодаря модульности компания AMD, пользуясь одним и тем же полупроводниковым кристаллом Zeppelin с двумя модулями и восемью ядрами, смогла подготовить и вывести на рынок обширное семейство потребительских продуктов: восьмиядерные Ryzen 7, шестиядерные и четырёхъядерные Ryzen 5, а также четырёхъядерные Ryzen 3 c отключённой технологией SMT и урезанной кеш-памятью. Причём распределение этих процессоров по ценовым сегментам было сделано таким образом, чтобы каждый из них по сравнению с интеловскими конкурентами предлагал более развитую многоядерность и многопоточность.
Выбранная стратегия дала весьма неплохие результаты. Кроме того, что про возвращение AMD на рынок настольных систем стали всерьёз говорить как эксперты, так и обычные пользователи, компания смогла начать постепенно отвоёвывать рыночную долю. Согласно последним опубликованным аналитическим данным, сейчас AMD контролирует примерно 13 процентов рынка десктопных процессоров, что на два с половиной – три процента больше, чем год назад. Если же перевести эти показатели в абсолютные числа, то можно говорить о том, что за прошлый год AMD смогла увеличить продажи по сравнению с показателем 2016 года где-то на полтора миллиона процессоров. При этом нужно подчеркнуть, что в верхнем ценовом сегменте, где Ryzen 7 и Ryzen 5 борются против процессоров серий Core i7 и Core i5, текущая доля AMD ещё больше и превышает 15 процентов.
О том, что старшие процессоры Ryzen привлекают внимание энтузиастов, свидетельствуют и весьма позитивные для AMD данные продаж, которыми делятся крупные розничные продавцы. Например, немецкий ретейлер Mindfactory.de утверждает, что самым популярным десктопным CPU вот уже несколько месяцев подряд остаётся Ryzen 5 1600. А американский онлайн-магазин Amazon.com ставит Ryzen 5 1600 в статистике продаж на четвёртое место, сразу после оверклокерских Core i7 и Core i5 последних поколений.
Изящный подход AMD к масштабированию своих решений, когда единый полупроводниковый кристалл с двумя четырёхъядерными модулями Zen можно обнаружить в любом из десктопных процессоров, позволил компании добиться минимизации отбраковки. Большинство заготовок, получаемых AMD от производственного партнёра, компании GlobalFoundries, так или иначе находят применение в каких-либо процессорах. Например, частично неработоспособные кристаллы могут использоваться в младших Ryzen 3, где предполагается отключение половины ядер и половины кеш-памяти.
Похожая унификация работает и в другую сторону. Полупроводниковые кристаллы Zeppelin можно использовать не только в CPU с восемью или меньшим числом вычислительных ядер. Их также возможно объединять в кластеры для формирования процессоров с числом ядер более восьми. По такому принципу построены серверные процессоры EPYC: в них устанавливается сразу по четыре кристалла Zeppelin, что позволяет AMD выпускать на базе микроархитектуры Zen решения с числом ядер, достигающим 32. Связывание кристаллов в единое целое на логическом уровне выполняется ровно по тому же принципу, что и объединение модулей в одном кристалле, – посредством шины Infinity Fabric. Физически же кристаллы собраны в единое целое в рамках одной процессорной упаковки – под процессорной крышкой в EPYC находится сразу четыре кристалла.
Хотя серверные процессоры не являются прямой темой данного материала, завести о них речь нам пришлось потому, что AMD решила перенять у Intel подход к выпуску высокопроизводительных десктопных решений и, основываясь на дизайне EPYC, подготовить отдельную HEDT-платформу Ryzen Threadripper. Однако в отличие от интеловских HEDT-процессоров, которые обычно являются близкими аналогами продуктов для серверов и рабочих станций, Ryzen Threadripper – это несколько обособленный продукт. Для него предусматривается собственная инфраструктура (платформа Socket TR4), а по конструкции такие процессоры серьёзно отличаются от серверных собратьев. В то время как EPYC представляют собой объединение четырёх кристаллов Zeppelin, Ryzen Threadripper на логическом уровне формируется лишь из пары таких строительных блоков. В результате максимальное число ядер в Ryzen Threadripper – шестнадцать, но и это – отличный рабочий инструмент для тех пользователей, которые заняты созданием цифрового контента.
Использование для Ryzen Threadripper двух кристаллов Zeppelin удваивает возможности этого процессора не только в смысле поддержки многопоточных вычислений, но и в части расширяемости. В результате платформа на базе таких процессоров приобретает все необходимые для производительных рабочих станций черты. В системах c Ryzen Threadripper может использоваться четырёхканальная DDR4 SDRAM, а число процессорных линий PCI Express 3.0 возрастает до 60, что позволяет формировать мощные мульти-GPU-конфигурации или дисковые массивы, составленные из NVMe-накопителей. С этой позиции Ryzen Threadripper оказывается даже лучше интеловских предложений HEDT-сегмента.
Но самое главное преимущество Ryzen Threadripper кроется в цене. Компания AMD сделала свою HEDT-платформу гораздо доступнее аналогичных вариантов Intel и предлагает 16-ядерный процессор на 40 процентов дешевле 16-ядерника конкурента. Именно благодаря выгодной цене Ryzen Threadripper и пользуется среди профессионалов хорошим спросом. Как показывает статистика продаж, старший 16-ядерный Ryzen Treadripper 1950X реализуется сейчас в заметно больших количествах, чем старшие многоядерные процессоры семейства Core i9.
Любопытно, что, несмотря на всё сказанное, изначально компания AMD выпускать Ryzen Threadripper не собиралась. Такие процессоры появились благодаря частной инициативе отдельных сотрудников компании, которые занимались разработкой многоядерного потребительского решения на базе микроархитектуры Zen в свободное от основной работы время. Впрочем, его создание в конечном итоге не потребовало слишком больших усилий. С точки зрения аппаратного дизайна Ryzen Threadripper максимально унифицирован с серверными процессорами EPYC. Например, процессорная упаковка Ryzen Threadripper аналогична EPYC: в действительности она содержит внутри себя четвёрку полупроводниковых кристаллов, пара из которых блокируется на этапе производства.
⇡#AMD Raven Ridge (Ryzen Mobile)
Несмотря на то, что процессоры для мобильных компьютеров не являются темой этого материала (про них можно прочитать в других «итогах»), обойти стороной Ryzen Mobile мы не могли. Дело в том, что это принципиально отличный от имеющихся десктопных Ryzen продукт, который имеет заметные архитектурные особенности. Кроме того, в течение ближайших месяцев у Ryzen Mobile появятся и десктопные близнецы – APU, известные под кодовым именем Raven Ridge.
На данный момент компания AMD представила два процессора Ryzen, отнесённые к классу мобильных. Они имеют похожие на десктопные модельные имена Ryzen 7 2700U и Ryzen 5 2500U, но при этом серьёзно отличаются от привычных представителей серей Ryzen 7 и Ryzen 5. Причин для таких отличий две. Во-первых, Ryzen Mobile – это APU, оборудованные встроенным графическим ядром, которое основано на самой передовой архитектуре Vega. Во-вторых, мобильные носители микроархитектуры Zen вписаны в узкие 15-ваттные рамки. Когда AMD только собиралась выпустить новое поколение своих процессоров, её представители утверждали, что микроархитектура Zen обладает завидной универсальностью и без особых проблем сможет использоваться в процессорах разных классов. Ryzen Mobile ярко иллюстрируют это: как видите, с внедрением Zen в энергоэффективные процессоры для ноутбуков никаких проблем не возникло.
Впрочем, нужно иметь в виду, что мобильные Ryzen обладают лишь четырьмя ядрами с поддержкой Hyper-Threading, то есть основываются на одном модуле CCX. Причём CCX в данном случае несколько иной, чем в Zeppelin. Кеш-память третьего уровня в нём урезана вдвое – до 4 Мбайт. Однако из-за того, что в мобильных процессорах в кристалл встроен графический процессор Vega c 11 вычислительными блоками (часть из них в Ryzen 7 2700U и Ryzen 5 2500U деактивирована), его площадь примерно соответствует площади восьмиядерного Zeppelin. А это значит, что по себестоимости четырёхъядерные мобильные APU не выгоднее, чем десктопные процессоры.
Несмотря на невысокое энергопотребление и тепловыделение, Ryzen Mobile могут похвастать неплохими тактовыми частотами. База установлена на уровне 2,0-2,2 ГГц, однако турборежим очень агрессивен и может поднимать частоту до типичных для десктопов 3,8 ГГц. Графическое же ядро работает на частоте 1,1-1,3 ГГц.
Описанные характеристики позволяют примерно представить, какие возможности получат десктопные APU на базе микроархитектуры Zen. Очевидно, что их тепловой пакет будет расширен до 35-65 Вт, что позволит увеличить базовую частоту таких процессоров до уровня 3 ГГц и выше, но вот что касается размеров кеш-памяти и параметров графического ядра, то здесь изменения вряд ли возможны. А это значит, что по уровню процессорной производительности десктопные Raven Ridge будут представлять собой нечто среднее между Ryzen 3 и Ryzen 5. Впрочем, для того, чтобы APU нового поколения для настольных компьютеров по сравнению с существующими решениями смогли нарастить производительность в несколько раз, вполне хватит и этого.
Процессоры Raven Ridge для десктопного сегмента пока официально не анонсированы, и ожидать данное событие стоит лишь грядущей весной. Однако это совсем не значит, что выпущенная в этом году платформа Socket AM4 пока не получила своих APU. В виду лишь надо иметь, что предлагаемые в настоящее время на эту роль процессоры Bristol Ridge с интегрированным GPU, хотя и выпущены совсем недавно, основываются на устаревшем дизайне: их вычислительные ядра имеют микроархитектуру Excavator, а графика относится к поколению GCN 1.3 (то есть Fury).
Таким образом, первое поколение APU, появившееся в свежей десктопной платформе Socket AM4, представляет собой перевыпуск гибридных процессоров Carrizo, которые AMD предлагала в качестве мобильных решений начиная с середины 2015 года. Единственное значимое отличие новых гибридных процессоров от их прообраза из прошлого связано с реализацией совместимости с более современной платформой. Для этого в Bristol Ridge добавлен новый контроллер памяти, поддерживающий DDR4 SDRAM.
Получается, что гибридные процессоры с дизайном Bristol Ridge вряд ли способны привлечь энтузиастов. Достаточно лишь упомянуть о том, что такие APU – это последнее пристанище архитектуры Bulldozer. И хотя в ядрах Excavator сделаны определённые минорные оптимизации, по уровню производительности от предыдущих версий этой микроархитектуры они ушли совсем недалеко. К этому нужно добавить, что количество вычислительных ядер в Bristol Ridge ограничено четырьмя, плюс такие процессоры вообще не имеют кеш-памяти третьего уровня. Чтобы наглядно представить себе, насколько удручающую производительность может выдать такая конфигурация, стоит напомнить, что, говоря о 52-процентном преимуществе Zen перед прошлыми микроархитектурами, AMD имела в виду как раз сравнение с Excavator.
Не вызывают оптимизма и реализованные в процессорах Bristol Ridge внешние интерфейсы. Контроллер DDR4-памяти в них применяется весьма медлительный, серьёзно проигрывающий по латентности контроллеру процессоров Ryzen и не умеющий работать со сколь-нибудь скоростными модулями DDR4 SDRAM. Шина же для подключения дискретных графических ускорителей в Bristol Ridge представлена лишь в урезанном до PCI Express 3.0 x8 виде.
Единственное светлое пятно в конструкции Bristol Ridge – это встроенная графика, которая в старших версиях этих процессоров располагает 512 потоковыми процессорами с архитектурой GCN 1.3 и работает на частотах, превышающих 1 ГГц. Благодаря этому Bristol Ridge превосходят носителей дизайна Kaveri (Godavari) и могут похвастать званием десктопного APU с самым производительным на данный момент графическим ядром. Однако очевидно, что этот титул будет у них отнят, как только на рынок придут процессоры Raven Ridge в Socket AM4-исполнении.
По всей видимости, изначально AMD вообще не собиралась запускать Bristol Ridge в открытую продажу из-за явной отсталости их архитектуры. Такие процессоры должны были распространяться по спецзаказам среди OEM-партнёров. Но позднее компания всё же решилась представить на суд общественности ограниченный модельный ряд десктопных Bristol Ridge, чтобы как-то оправдать наличие на большинстве Socket AM4-плат видеовыходов. Тем не менее сколь-нибудь заметного внимания к себе они не привлекли, что, впрочем, совершенно закономерно.
Прошлый год компания Intel начинала с выпуска семейства массовых процессоров Kaby Lake, однако событие это привлекло к себе не слишком много внимания. Всё дело в том, что Kaby Lake стоило бы назвать Skylake Refresh, ведь новое семейство оказалось не таким уж и новым, а стало лишь косметическим обновлением предыдущего дизайна, нацеленного на общеупотребительные настольные системы. Однако не уделить внимание этому шагу в итоговой статье мы не можем. Несмотря на то, что технических усовершенствований в Kaby Lake раз-два и обчёлся, с организационной точки зрения эти процессоры значат очень многое.
Во-первых, появление Kaby Lake ознаменовало безвременную кончину интеловского принципа «тик-так», согласно которому переход на новые производственные технологии чередовался с обновлением микроархитектуры. В Kaby Lake не случилось ни того, ни другого, и Intel объявила о переходе на новую последовательность этапов развития своих CPU: «процесс — архитектура — оптимизация». Впрочем, как стало понятно позднее, компания не в состоянии выдерживать и такой ритм, и к настоящему моменту всё скатилось к итерационной оптимизации без ввода новых техпроцессов и представления новых микроархитектур, конца и края которой пока не просматривается. Но об этом мы ещё поговорим.
Что же касается оптимизации в Kaby Lake, то для производства этих процессоров Intel запустила улучшенный производственный процесс с разрешением 14+ нм, который за счёт изменений в полупроводниковой структуре транзисторов немного отодвинул частотный потенциал чипов. В результате представители семейства Kaby Lake по сравнению с Skylake смогли получить примерно на 200 МГц более высокие тактовые частоты и пропорционально увеличившуюся производительность. Примерно в таких же пределах выросли и достижения оверклокерских моделей, хотя, как и раньше, Intel добавила энтузиастам головной боли, продолжая использовать под процессорной крышкой свой фирменный полимерный термоинтерфейс.
Второй принципиальный момент заключается в том, что при выводе на рынок модельного ряда Kaby Lake, Intel сделала серьёзный акцент на дополнительном улучшении характеристик недорогих процессоров. В серии Core i3 впервые в истории микропроцессорного гиганта появилась оверклокерская модель, обладающая свободным множителем. А серия Pentium неожиданно обрела поддержку технологии Hyper-Threading, что в глазах подавляющего большинства пользователей поставило её на одну ступень с Core i3. И действительно, разница между этими вариациями чипов стёрлась почти полностью: Core i3 по сравнению с обновлёнными Pentium поколения Kaby Lake могли предложить лишь чуть более высокие частоты и поддержку AVX-инструкций, которой нет в Pentium. В результате новые двухъядерные четырёхпоточные Pentium сразу же сделались на редкость удачными процессорами для недорогих игровых систем.
Справедливости ради упомянуть нужно и об одной добавке на уровне архитектуры, которая всё-таки нашла место в Kaby Lake. Правда, речь идёт всего лишь о графическом ядре этих процессоров. В них Intel смогла расширить мультимедийные возможности: новый GPU, отнесённый разработчиками к поколению 9.5, получил полную поддержку аппаратного ускорения кодирования и декодирования 4K-видео в формате HEVC с профилем Main10. В процессорах Skylake такая поддержка была частично реализована драйвером и задействовала вычислительные ядра, теперь же всё стало работать вообще без какой-либо нагрузки на процессорные ресурсы.
За 2017 год Intel успела провести и второй «акт оптимизации» процессорного дизайна Skylake. Спустя всего лишь девять месяцев после выхода Kaby Lake на рынок были выведено следующее поколение массовых чипов – Coffee Lake. Так же как и на предыдущем шаге, никаких микроархитектурных улучшений при этом сделано не было, и с точки зрения строения вычислительных ядер Coffee Lake продолжают оставаться полными аналогами Skylake. Вновь изменился лишь техпроцесс. Он всё ещё использует 14-нм разрешение, но очередная «подтяжка» структуры транзисторов дала ещё одно увеличение эффективности их работы. В результате у Intel появилось право говорить о повторно улучшенном техпроцессе с нормами 14++ нм, который открыл путь к ещё одному экстенсивному шагу в увеличении производительности предлагаемых массовых решений.
Но на этот раз разработчики не стали делать акцент на росте тактовых частот. Развитие пошло по другому пути – по пути увеличения параллелизма и многопоточности, для чего в Coffee Lake были добавлены дополнительные вычислительные ядра. Intel полностью пересмотрела весь свой модельный ряд и решила, что, начиная со второй половины 2017 года, основной ударной силой, которая будет брошена на массовый рыночный сегмент, должны стать процессоры с шестью вычислительными ядрами, ранее предлагавшиеся компанией лишь для платформы HEDT.
В результате серия Core i7, которая до сих пор включала процессоры с четырьмя ядрами и поддержкой исполнения до восьми потоков одновременно, стала шестиядерной и благодаря сохранению технологии Hyper-Threading двенадцатипоточной. Серия Core i5, ранее объединявшая четырёхъядерники без Hyper-Threading, теперь стала включать простые шестиядерники без поддержки многопоточности. А имя Core i3 с внедрением дизайна Coffee Lake было отдано четырёхъядерным процессорам без Hyper-Threading, полностью аналогичным представителям серии Core i5 поколения Kaby Lake. Немаловажно, что реальные тактовые частоты обновлённых процессоров почти не снизились, чему немало поспособствовали как новый 14++ нм техпроцесс, так и агрессивная технология Turbo Boost 2.0.
В конечном итоге Coffee Lake смогли обеспечить очень заметный скачок в производительности. В то время как обычно при смене поколений массовых интеловских процессоров прирост быстродействия находился на уровне 5-10 процентов, Coffee Lake оказались способны предложить примерно 40-процентное превосходство над предшественниками семейства Kaby Lake. Считается, что пойти на такой беспрецедентный шаг микропроцессорного гиганта вынудила компания AMD. И действительно, процессоры Ryzen, которые она начала предлагать в массовом сегменте, имеют от четырёх до восьми ядер, поэтому какой-то ответ на это от Intel должен был бы последовать. Однако в действительности разработка шестиядерных Coffee Lake началась задолго до прихода на рынок Ryzen, и, скорее всего, решение о назревшей необходимости добавить в массовые процессоры ядер Intel принимала самостоятельно. Но вот на что «эффект Ryzen» повлиял уж абсолютно точно, так это на те сроки, в которые Coffee Lake были выведены на рынок.
Анонс Coffee Lake был сдвинут на несколько месяцев вперёд, и это создало для новинок немало проблем. Самая главная из них заключается в том, что Intel не смогла организовать поставки Coffee Lake в необходимых объёмах. Новые процессоры до сих пор остаются в дефиците: в продаже доступен далеко не полный модельный ряд, причём чипы, добирающиеся до прилавков, реализуются по завышенным ценам. Это заметно сдерживает рост популярности и распространения Coffee Lake, которые, несмотря на всю свою привлекательность, пока проигрывают по продажам предложениям AMD.
Есть и ещё одна проблема. Одновременно с анонсом Coffee Lake компания Intel собиралась провести обновление всей платформы, для чего был запланирован выпуск нового модельного ряда наборов логики с улучшенными возможностями вроде поддержки USB 3.1 Gen 2 и наличия встроенного контроллера WiFi 802.11ac канального уровня. Однако разработка этих чипсетов затянулась, и Intel пришлось в срочном порядке конструировать «времянку» – сделанный из Z270 новый чипсет Z370. Этот набор системной логики – пока единственный совместимый с Coffee Lake вариант. По этой причине спектр материнских плат для новых процессоров сильно ограничен, причём все они имеют достаточно высокую стоимость. Данный фактор наряду с дефицитом CPU серьёзно сдерживает распространение недорогих модификаций Coffee Lake: материнки под бюджетные процессоры других семейств можно приобрести чуть ли ни вдвое дешевле.
Попутно серьёзные вопросы возникли и относительно причин несовместимости Coffee Lake с более ранними платформами. Intel утверждает, что необходимость в новых платах вызвана возросшими требованиями процессоров с увеличенным числом ядер к схемам питания. Однако производители материнских плат опровергают это и ссылаются на то, что несовместимость носит полностью искусственный характер. И более того, существуют даже примеры успешного запуска новых процессоров на старых материнских платах. Из-за этого репутация Coffee Lake оказалась несколько подмочена с самого начала.
Тем не менее со временем ситуация должна измениться. В теории Coffee Lake действительно выглядят очень соблазнительно, и, как только проблемы с доступностью процессоров и материнских плат будут решены, покупатели наверняка оценят столь интересное по сочетанию цены и производительности предложение. Судя по всему, произойдёт это где-то в марте. По крайней мере, именно на этот срок выпуск Coffee Lake и сопутствующей платформы был запланирован изначально.
Помимо усиленного развития базовой десктопной платформы, которая в отсутствие явного прогресса во внедрении новых технологических процессов и без ввода каких-либо микроархитектурных усовершенствований была в прошедшем году обновлена целых два раза, Intel вывела на рынок и новую премиальную платформу LGA2066, относящуюся к классу HEDT. Как и раньше, процессоры для неё были спроектированы по серверным лекалам, но в новом дизайне Skylake-X при переносе серверных наработок в десктопную платформу компания зашла значительно дальше обычного.
До сих пор для HEDT-процессоров было принято использовать лишь самый простой вариант полупроводникового кристалла Xeon, который обладал наименьшим числом вычислительных ядер. Поэтому старшие процессоры для высокопроизводительных настольных систем до 2017 года могли предложить своим обладателям не более 8 или 10 вычислительных ядер. В прошлом же году всё изменилось. Теперь Intel посчитала возможным допустить пользователей десктопов не только к младшему (LCC), но и к среднему (HCC) варианту полупроводникового кристалла Xeon. Это сразу же поставило новую интеловскую HEDT-платформу в особое положение, ведь в модельный ряд процессоров Skylake-X попали не только восьми- и десятиядерники, но и более серьёзные чипы с числом ядер вплоть до 18.
В ознаменование этого события Intel запустила даже новую процессорную линию Core i9, в которую как раз и вошли предложения с более чем десятью ядрами. Но появление нового названия – не единственная неожиданность, которую маркетологи Intel решили приурочить к выходу многоядерных процессоров. Второй сюрприз проявился в ценовой политике. Планка максимальной стоимости десктопного CPU с выходом Skylake-X отодвинулась до отметки в две тысячи долларов. Учитывая серьёзное увеличение количества ядер, такое изменение трудно назвать безосновательным, но столь высоких чисел на ценниках у десктопных процессоров мы до сих пор не видели.
Название Skylake-X однозначно указывает, на какой микроархитектуре основываются такие чипы. Действительно, в платформу HEDT, которая по темпам развития традиционно отстаёт от массовых решений, только-только пришёл дизайн, который в потребительском сегменте появился в 2015 году вместе с первоначальным внедрением компанией Intel технологического процесса с 14-нм нормами. Однако это не помешало инженерам внедрить в Skylake-X ряд уникальных инноваций на уровне общей структуры процессора. Правда, следует иметь в виду, что инновации эти сделаны для удовлетворения потребностей серверных клиентов, и их эффект в десктопном сегменте далеко неоднозначный.
В качестве примера можно привести изменение схемы объединения ядер в одно целое. Если ранее ядра подключались к внутрипроцессорной кольцевой шине (Ring Bus), коих в многоядерных процессорах могло сосуществовать сразу две, в Skylake-X для межъядерного взаимодействия стала применяться наложенная на массив ядер ячеистая сетевая структура. В теории такой подход позволяет упростить маршруты передачи данных при межъядерных взаимодействиях в многоядерных чипах. Однако на практике польза от новой схемы соединений проявляется лишь в процессорах на кристалле HCC, а в десятиядерниках или ещё более простых CPU она, напротив, увеличивает задержки.
Второе важное изменение касается подсистемы кеш-памяти. Размер индивидуального для каждого ядра L2-кеша в Skylake-X увеличен с привычных 256 Кбайт до 1 Мбайт, но взамен единый на весь процессор L3-кеш уменьшился примерно вдвое – теперь его объём исчисляется из расчёта 1,375 Мбайт на каждое ядро. Вместе с этим сменился и алгоритм работы кеша третьего уровня: он стал неинклюзивным и виктимным, что в конечном итоге должно повысить эффективность системы кеширования без увеличения размеров полупроводникового кристалла.
Стоит добавить, что, наряду с многоядерными процессорами Skylake-X, для платформы LGA 2066 была выпущена и пара четырёхъядерных процессоров с дизайном Kaby Lake-X. По характеристикам они представляют собой близкие аналоги обычных оверклокерских Kaby Lake для массовых систем и потому не имеют возможности использовать преимущества платформы HEDT вроде четырёхканальной памяти и увеличенного числа линий PCI Express. Поэтому после появления Coffee Lake носители дизайна Kaby Lake-X потеряли всякую привлекательность и так и не смогли завоевать сколь-нибудь заметную популярность.
Прошедший год был необычайно богат на процессорные новинки. Причём совсем не формальные и не про «плюс пять процентов»: в 2017 году чипы для настольных компьютеров совершили очень заметный шаг вперёд как в смысле архитектуры, так и в смысле быстродействия и возможностей. Вполне закономерно, что столь высокий темп и столь высокую концентрацию инноваций разработчики процессоров вряд ли сумеют продлить ещё на один год. Поэтому от 2018-го вряд ли стоит ждать такого же насыщенного круговорота событий. В предстоящие двенадцать месяцев всё, скорее всего, ограничится лишь эволюционными изменениями.
В первой половине наступившего года компания AMD должна, наконец, перенести процессоры Raven Ridge в десктопный сегмент и дать возможность платформе Socket AM4 стать действительно универсальной. Те APU, которые AMD предлагает для этой платформы сейчас, не выдерживают никакой критики. Перспективные же Raven Ridge основываются на современной микроархитектуре Zen, и это должно позволить им стать достойной альтернативой интеловским Core i3 и Pentium в тех применениях, где производительный видеоускоритель не требуется. Благодаря этому платформа AMD должна вернуть себе право применения в офисных и мультимедийных компьютерах, что вполне способно стать ещё одним толчком к увеличению этим производителем рыночной доли.
Кроме того, примерно в районе марта мы ожидаем увидеть и обновлённые версии процессоров Ryzen, которые пока мелькают в новостях под кодовым именем Pinnacle Ridge. Главным обстоятельством, обуславливающим их появление, станет перевод микроархитектуры Zen на 12-нм техпроцесс, который весной прошлого года в варианте 12LP (Leading-Performance) был запущен производственным партнёром AMD, компанией GlobalFoundries. Принято считать, что вместе с этим процессоры Ryzen смогут получить более высокие тактовые частоты и некие дополнительные оптимизации, например усовершенствованный контроллер памяти.
Что же касается компании Intel, то за первую половину года она должна решить все проблемы, присущие Coffee Lake. Модельный ряд должен быть расширен, регулярные поставки – стабилизированы, а цены – приведены в соответствие с официальным прайс-листом. Кроме того, в этот же период ожидается анонс полного множества наборов системной логики трёхсотой серии, что должно будет дать зелёный свет появлению недорогих системных плат с поддержкой Coffee Lake.
Относительно дальнейшего обновления массовых интеловских процессоров для настольного сегмента ясности пока нет. Текущие версии планов Intel никакой замены дизайну Coffee Lake на протяжении 2018 года не обещают, но в то же время известно, что во второй половине года в мобильные компьютеры должны будут прийти процессоры Whiskey Lake, которые станут третьей по счёту оптимизацией Skylake, производимой по техпроцессу 14+++ нм. При этом новая 10-нм технология, которая изначально была запланирована микропроцессорным гигантом к внедрению ещё в конце 2015 года, вместе с процессорами Ice Lake сможет появиться в чипах десктопного предназначения не ранее 2019 года.
Следовательно, единственной десктопной интеловской новинкой в 2018 году могут оказаться процессоры Cascade Lake-X для высокопроизводительной платформы HEDT. Их Intel планирует выпустить в четвёртом квартале. Однако и они не должны принести с собой никаких особых перемен, ведь дизайн Cascade Lake-X представляет собой простую оптимизацию Skylake, произведённую путём перехода на технологический процесс 14+ нм.
Впрочем, о чём полемизировать в течение 2018 года, нам наверняка найдётся. Например, в первом квартале микропроцессорный гигант обещает представить невероятные процессоры Core H, в которых четыре ядра с дизайном Kaby Lake будут соседствовать с интегрированным графическим ускорителем AMD Vega и HBM2-памятью. Пока про эти неожиданные решения известно не слишком много, и максимум, что мы знаем наверняка, это то, что они ориентированы на игровые ноутбуки и компактные системы класса NUC. Однако пример такого сотрудничества AMD и Intel сам по себе выглядит очень воодушевляющим и показывает, что ради прогресса технологические компании могут образовывать самые неожиданные альянсы. В общем, скучно точно не будет.