Современные процессоры для настольных ПК

Сергей Пахомов

Характеристики современных процессоров

Производительность

Энергоэффективность

Функциональные возможности

Модельный ряд процессоров Intel

Процессоры Intel Core i7 900-й серии

Процессоры Intel Core i7 800-й серии

Процессоры Intel Core i5 700-й серии

Модельный ряд процессоров AMD

Процессоры AMD Phenom II X4

Процессоры AMD Phenom II X3

Процессоры AMD Phenom II X2

Процессоры AMD Athlon II X4

Процессоры AMD Athlon II X3

Процессоры AMD Athlon II X2

Заглядывая в будущее

 

В розничной сети сегодня предлагается очень широкий ассортимент процессоров Intel и AMD для настольных ПК. Изобилие процессоров, с одной стороны, радует глаз, а с другой — возникает проблема выбора процессора, тем более что разобраться в современных семействах и обозначениях процессоров не так-то просто. В данной статье мы рассмотрим современный модельный ряд процессоров Intel и AMD для настольных ПК.

Характеристики современных процессоров

Современный процессор для ПК — это сложнейшее устройство с множеством технических характеристик. И однозначного ответа на вопрос, какой процессор лучше, просто не существует в силу того, что невозможно все характеристики процессора свести к единому интегральному критерию, который мог бы служить показателем его качества.

Если попытаться классифицировать все характеристики современных процессоров с точки зрения пользователя, то можно выделить четыре основные группы:

  • производительность;
  • стоимость;
  • энергоэффективность;
  • функциональные возможности.

Если в отношении стоимости всё понятно, то остальные характеристики процессоров нуждаются в комментариях.

Производительность

Под производительностью процессора принято понимать скорость выполнения им той или иной задачи (какого-либо приложения), то есть чем меньше времени затрачивает процессор на ее реализацию, тем выше его производительность. Казалось бы, такой подход к понятию производительности процессора вполне логичен. Однако не всё так просто. Рассмотрим простой пример. Пусть имеются два процессора и два приложения. Первый процессор демонстрирует более высокую производительность в одном приложении, а второй — в другом. Возникает вопрос: какой из двух процессоров считать более производительным? Ответ здесь отнюдь не тривиален, и реальное положение дел таково, что какие-то процессоры демонстрируют более высокую производительность на одном наборе приложений, а какие-то — на другом. В этом смысле более корректно говорить не об абсолютной производительности процессора (как о некой безусловной истине), а о производительности на наборе приложений.

На производительность процессора оказывают непосредственное влияние его микроархитектура, размер кэша, тактовая частота и количество ядер процессора. В настоящее время существует широкий спектр двух-, трех- и четырехъядерных процессоров для ПК.

Энергоэффективность

Еще несколько лет назад такой характеристики процессора, как энергоэффективность, не существовало и всё сводилось лишь к производительности и стоимости процессора, причем на производительность процессора однозначно указывала его тактовая частота. Однако времена меняются, и уже сейчас сводить всё только к производительности и стоимости — значит сильно упрощать ситуацию. Кроме абсолютной производительности, процессор принято характеризовать энергоэффективностью, то есть производительностью в расчете на ватт потребляемой им электроэнергии. Ранее, когда потребляемая процессором мощность составляла всего несколько десятков ватт, на такую характеристику, как энергоэффективность, просто не обращали внимание. Однако по достижении потребляемой процессором мощности рубежа в 100 Вт энергоэффективность стала одной из важнейших характеристик процессора.

Дело даже не только (и не столько) в том, что чем выше потребляемая процессором мощность, тем больше приходится платить за электроэнергию (в России эта проблема не столь актуальна), а в том, что процессоры с высоким энергопотреблением трудно охлаждать. Приходится использовать массивные и шумные кулеры, что исключает возможность создания малошумных ПК. Естественно, оптимальным решением будет производительный процессор с низким энергопотреблением, что, собственно, и отражено в понятии «энергоэффективность».

Ясно, что энергоэффективность процессора, как и его производительность, не имеет численного выражения и в этом смысле не является технической характеристикой процессора. В то же время энергоэффективность зависит от таких характеристик, как микроархитектура процессора, технологический процесс производства, тактовая частота, потребляемая мощность и поддержка процессором функций энергосбережения. В какой-то степени об энергоэффективности процессора можно судить по его TDP (Thermal Design Package). TDP (термопакет) процессора часто путают с его энергопотреблением, хотя это не одно и то же. TDP — это величина, измеряемая в ваттах и показывающая, на отвод какой тепловой мощности должна быть рассчитана система охлаждения процессора. К примеру, если ТDP процессора составляет 95 Вт, то это означает, что кулер процессора должен быть в состоянии отвести 95 Вт тепла, при этом гарантируется, что максимальная рабочая температура процессора не будет превышена.

Функциональные возможности

Кроме производительности и энергоэффективности современные процессоры характеризуются набором поддерживаемых технологий.

Современные процессоры Intel поддерживают такие технологии, как виртуализация Intel Virtualization Technology (Intel VT), защита от вирусов Execute Disable Bit, поддержка 64-разрядных вычислений Intel Extended Memory 64 Technology (Intel EM64T), защита от перегрева Intel Thermal Monitor 2, технологии энергосбережения Enhanced Intel SpeedStep и Enhanced Halt State (C1E), технология многопоточности Hyper-Threading и динамический разгон Intel Turbo Boost.

Современные процессоры AMD поддерживают технологию виртуализации AMD Virtualization, технологию антивирусной защиты NX Bit, технологию 64-разрядных вычислений AMD64 и технологию энергосбережения AMD Cool ‘n’ Quiet.

С точки зрения домашнего пользователя, далеко не все функциональные возможности процессоров реально востребованы. К примеру, не так много найдется домашних пользователей, которые действительно пользуются технологией виртуализации, а кроме того, как показывают тесты, ее аппаратная поддержка на уровне процессора сегодня малоэффективна по сравнению с программной реализацией виртуализации.

Еще одна сомнительная в плане востребованности технология — это процессорная технология защиты от вирусов. Сегодня она реализована во всех новых процессорах Intel и AMD, так что задумываться о ее наличии в процессоре не приходится. Другое дело, что, несмотря на поддержку этой технологии, подавляющее большинство домашних пользователей ее просто не используют и не активируют в операционной системе данной технологии поддержку.

Технология поддержки 64-разрядных вычислений также применяется во всех современных многоядерных процессорах. Однако не стоит забывать, что для ее реализации нужна 64-разрядная операционная система, реальную выгоду от которой можно получить при объеме оперативной памяти более 4 Гбайт.

А вот технологии AMD Cool ‘n’ Quiet для процессоров AMD, а также Enhanced Intel SpeedStep, Enhanced Halt State (C1E) и Intel Thermal Monitor 2 для процессоров Intel являются реально востребованными и позволяют не только снизить энергопотребление процессоров, но и, что более важно, создавать малошумные компьютеры. Технология Intel Turbo Boost, которая используется во всех процессорах Intel с микроархитектурой Nehalem, также является очень востребованной (о ней мы расскажем чуть позже).

Модельный ряд процессоров Intel

Модельный ряд процессоров Intel для ПК довольно широк и включает несколько семейств. Однако если говорить о современных процессорах, то имеет смысл ограничиться рассмотрением 45-нм процессоров на микроархитектуре Nehalem, которые представлены семействами Intel Core i7 (Core i7-975 EE, Core i7-965 EE, Core i7-950, Core i7-940, Core i7-920, Core i7 870, Core i7 860) и Intel Core i5 (Core i5 750). Это, конечно же, не означает, что в продаже нет процессоров Intel других семейств. Скорее, наоборот. Что касается процентной доли процессоров Intel Core i7 и Intel Core i5 в розничной торговле, то она отнюдь не доминирует. Основная масса продаваемых сегодня процессоров Intel — это двухъядерные процессоры семейства Intel Core 2 Duo и четырехъядерные процессоры семейства Intel Core 2 Quad. Если в вашем ПК используется процессор Intel Core 2 Duo или Intel Core 2 Quad, то менять его еще рановато, но если речь идет о приобретении нового ПК, то ориентироваться имеет смысл на более новые процессоры, то есть процессоры Intel Core i7 или Intel Core i5. Во всяком случае можно гарантировать, что конфигурация такого компьютера не устареет через два-три года, а вот компьютеры с процессором Intel Core 2 Duo или Intel Core 2 Quad морально устареют уже через год. А потому в дальнейшем мы сконцентрируемся исключительно на процессорах Intel Core i7 и Intel Core i5, то есть на процессорах на микроархитектуре Nehalem.

Вообще, классификация процессоров Intel на микроархитектуре Nehalem весьма нелогична. Дело в том, что процессоры Intel на микроархитектуре Nehalem имеют два несовместимых друг с другом процессорных разъема — LGA 1366 и LGA 1156. Логично было бы процессоры с разными разъемами отнести к различным семействам. Однако в семейство Intel Core i7 входят как процессоры с разъемом LGA 1366 (они носят кодовое название Bloomfield), так и процессоры с разъемом LGA 1156 (имеющие кодовое название Lynnfield). Семейство Intel Core i5 включает лишь процессоры Lynnfield с разъемом LGA 1156. Напомним, что первые процессоры Bloomfield появились на рынке в конце 2008 года, а процессоры Lynnfield — только осенью этого года.

Прежде чем переходить к рассмотрению конкретных моделей процессоров Intel, расскажем о том, что общего у всех процессоров на микроархитектуре Nehalem.

Итак, прежде всего и процессоры Bloomfield, и процессоры Lynnfield изготавливаются по 45-нанометровой технологии и являются четырехъядерными.

Отличительной особенностью процессоров Bloomfield и Lynnfield является наличие в них интегрированного контроллера памяти DDR3. В процессорах Bloomfield (Intel Core i7 9xx) применяется трехканальный контроллер памяти DDR3, а в процессорах Lynnfield (Intel Core i7 8xx и Intel Core i5 750), которые позиционируются классом ниже, — только двухканальный контроллер памяти.

В штатном режиме процессоры Bloomfield поддерживают память DDR3-1066, а процессоры Lynnfield — как память DDR3-1066, так и память DDR3-1333.

Структура кэш-памяти процессоров Bloomfield и Lynnfield абсолютно одинаковая. Кэш-память первого уровня (L1) делится на 8-канальный 32-килобайтный кэш данных и 4-канальный 32-килобайтный кэш инструкций. Каждое ядро процессора наделено унифицированным (единым для инструкций и данных) кэшем второго уровня (L2) размером 256 Кбайт. Кэш L2 также является 8-канальным, а размер его строки составляет 64 байт.

Кроме того, имеется разделяемый между всеми ядрами процессора кэш третьего уровня (L3) размером 8 Мбайт. Кэш L3 — 16-канальный. По своей архитектуре кэш L3 является инклюзивным (inclusive) по отношению к кэшам L1 и L2, то есть в нем всегда дублируется содержимое кэшей L1 и L2. Однако кэши L1 и L2 по отношению друг к другу не являются ни инклюзивными, ни эксклюзивными.

Следующий важный момент заключается в том, что все процессоры семейства Intel Core i7 поддерживают технологию многопоточной обработки данных Hyper-Threading (в результате чего операционная система видит четырехъядерный процессор как восемь отдельных логических процессоров или ядер). Процессоры семейства Lynnfield лишены поддержки технологии Hyper-Threading. Собственно, деление процессоров Lynnfield на Core i7 и Сore i5 как раз и связано с поддержкой режима Hyper-Threading. Все процессоры Lynnfield семейства Core i7 (Core i7 870, Core i7 860) являются четырехъядерными и поддерживают режим Hyper-Threading, а четырехъядерные процессоры семейства Сore i5 (Сore i5 750) не поддерживают режим Hyper-Threading.

Также все процессоры семейств Intel Core i7 и Intel Core i5 поддерживают такие технологии, как Enhanced Intel SpeedStep Technology, Intel EM64T, Intel Virtualization Technology, Enhanced Halt State (C1E) и Execute Disable Bit. Впрочем, эти технологии достаточно хорошо известны, поскольку поддерживаются также процессорами Intel предыдущего поколения.

Еще одна общая особенность процессоров семейства Intel Core i7 и Intel Core i5 заключается в том, что все они поддерживают режим Intel Turbo Boost, смысл которого заключается в динамической подстройке тактовых частот ядер процессора.

Для реализации технологии Intel Turbo Boost в процессоре предусмотрен специальный функциональный блок PCU (Power Control Unit), который отслеживает уровень загрузки ядер процессора, температуру процессора, а также отвечает за энергопитание каждого ядра и регулирование его тактовой частоты.

Составной частью PCU является так называемый Power Gate (затвор), который применяется для перевода каждого ядра процессора по отдельности в режим энергопотребления C6 (фактически Power Gate отключает или подключает ядра процессора к линии питания VCC).

В том случае, если какие-то ядра процессора оказываются незагруженными, они попросту отключаются от линии питания с использованием блока Power Gate (их энергопотребление при этом равно нулю). Соответственно тактовую частоту и напряжение питания оставшихся загруженных ядер можно динамически увеличить, но так, чтобы энергопотребление процессора не превысило его TDP. То есть фактически сэкономленное за счет отключения нескольких ядер энергопотребление применяется для разгона оставшихся ядер, но так, чтобы увеличение энергопотребления в результате разгона не превышало сэкономленного энергопотребления.

Более того, режим Intel Turbo Boost реализуется и в том случае, когда изначально загружаются все ядра процессора, но при этом его энергопотребление не превышает значение TDP. В этом случае частота каждого ядра может динамически увеличиваться, но так, чтобы энергопотребление процессора не превышало заданного в BIOS значения. Увеличение частоты в режиме Intel Turbo Boost производится скачкообразно, порциями по 133 МГц (частота системной шины в процессорах составляет 133 МГц).

Режим Intel Turbo Boost нельзя как-то настраивать. Его можно лишь разрешить или запретить (исключение составляют только процессоры серии Extreme Edition и то далеко не на всех платах).

Заметим, что режим Intel Turbo Boost реализуется только в том случае, если в настройках BIOS коэффициент умножения задан как Auto. То есть если жестко задать коэффициент умножения процессора, то режим Intel Turbo Boost работать не будет. И не важно, увеличиваем ли мы коэффициент умножения выше номинального или, наоборот, понижаем его. Более того, даже если коэффициент умножения устанавливается равным номинальному, но не в режиме его автоопределения, то режим Intel Turbo Boost работать не будет.

Важно отметить, что в процессорах Bloomfield и Lynnfield режим Intel Turbo Boost реализован немного по-разному.

В процессорах Bloomfield семейства Intel Core i7 9xx режим Intel Turbo Boost реализован следующим образом. Если активны четыре, три или два ядра процессора, то в режиме Intel Turbo Boost их тактовая частота (если энергопотребление процессора не превышает 130 Вт) может быть повышена на одну ступень (133 МГц). Если же активно только одно ядро процессора и его энергопотребление не превышает 130 Вт, то тактовая частота этого ядра может быть повышена на две ступени (266 МГц).

В процессорах Lynnfield 8-й серии (Core i7 870/860) реализация режима Intel Turbo Boost следующая. Если активны четыре или три ядра процессора, то в режиме Intel Turbo Boost их тактовая частота может быть повышена на две ступени (266 МГц), но только при условии, что энергопотребление процессора не превышает 95 Вт (TDP всех процессоров Lynnfield составляет 95 Вт). Если активны только два ядра процессора и его энергопотребление не превышает 95 Вт, то их тактовая частота может быть увеличена на четыре ступени (533 МГц). Если же активно только одно ядро процессора и его энергопотребление не превышает 95 Вт, то тактовая частота этого ядра может быть увеличена на пять ступеней (667 МГц).

Именно поэтому для процессора Intel Core i7 870, чья номинальная тактовая частота составляет 2,93 ГГц, указывают также тактовую частоту в режиме Intel Turbo Boost, равную 3,6 ГГц. Но еще раз подчеркнем, что частота 3,6 ГГц относится к случаю, когда активно только одно ядро процессора.

Аналогично для процессора Intel Core i7 860 с номинальной тактовой частотой 2,79 ГГц максимальная тактовая частота в режиме Intel Turbo Boost составляет 3,33 ГГц.

В процессоре Intel Core i5 750 c номинальной тактовой частотой 2,66 ГГц реализация режима Intel Turbo Boost немного иная. Если активны четыре или три ядра и энергопотребление процессора не превышает 95 Вт, то в режиме Intel Turbo Boost их тактовая частота может быть повышена на одну ступень, то есть до 2,8 ГГц. Если же активны одно или два ядра и энергопотребление процессора не превышает 95 Вт, то в режиме Intel Turbo Boost их тактовая частота может быть повышена на четыре ступени, то есть до 3,2 ГГц.

Несмотря на то что в процессорах Bloomfield и Lynnfield много общего, различий в них тоже достаточно. В частности, процессоры Bloomfield ориентированы на использование двухчипового набора микросхем Intel X58 Express и для связи с чипсетом применяют высокоскоростную шину QPI (QuickPath Interconnect), которая пришла на смену шине FSB. Шина QPI увеличивает скорость передачи данных в 4-8 раз по сравнению с шиной FSB. Соответственно на кристалле процессора располагается и контроллер шины QPI.

QPI является последовательной высокоскоростной двунаправленной шиной. Ее ширина в каждую сторону (передача и прием) составляет по 20 бит (20 отдельных пар линий), при этом 16 бит отводится для передачи данных, две линии зарезервированы для передачи служебных сигналов и еще две — для передачи кодов коррекции ошибок CRC. C учетом еще двух пар линий, используемых для синхронизации сигналов (одна на прием и одна на передачу), получаем, что шина QPI состоит из 42 пар линий, то есть является 84-контактной. Теоретическая пропускная способность шины QPI составляет 25,6 Гбайт/с, хотя такая единица измерения, как гигабайт в секунду (Гбайт/с), не используется в качестве характеристики QPI-шины. Вместо этого применяется термин «трансферы в секунду» — количество передач запакетированных данных по шине в секунду. В таких единицах измерения максимальная пропускная способность шины QPI составляет 6,4 GT/s.

Процессоры Lynnfield ориентированы на использование одночипового чипсета Intel P55 Express (он называется PCH — Platform Controller Hub), и в них отсутствует шина QPI. Дело в том, что во всех процессорах Lynnfield интегрирован контроллер PCI Express 2.0 (данный интерфейс отсутствует в процессорах Bloomfield). Все процессоры Lynnfield поддерживают 16 линий PCI Express 2.0, которые могут быть реализованы как один порт PCI Express 2.0 x16 или два порта PCI Express 2.0 x8 для установки видеокарт. То есть если в процессорах Bloomfield взаимодействие между процессором и видеокартой происходит через северный мост чипсета по высокоскоростной шине QPI, то в процессорах Lynnfield оно осуществляется напрямую, минуя чипсет. Ну а поскольку контроллер памяти также интегрирован непосредственно в процессор, то необходимость в высокоскоростной шине для взаимодействия с чипсетом у процессоров Lynnfield просто отсутствует. Соответственно все процессоры Lynnfield не поддерживают шины QPI для связи с чипсетом. В процессорах Lynnfield вместо шины QPI применяется хорошо известная двунаправленная (full duplex) шина DMI (Direct Media Interface) с пропускной способностью 20 Гбит/с (по 10 Гбит/с в каждую сторону), которая ранее использовалась для связи северного и южного мостов чипсетов. Отметим, что пропускной способности шины QPI в ряде случаев может оказаться недостаточно. Дело в том, что чипсет Intel P55 Express поддерживает восемь линий PCI Express 2.0, а пропускная способность каждой линии составляет 5 Гбит/с (по 2,5 Гбит/с в каждом направлении). Соответственно, если предположить, что используются все восемь линий PCI Express 2.0, то пиковая нагрузка составит 40 Гбит/с, а пропускная способность шины DMII — только 20 Гбит/с. В данной ситуации именно шина DMI станет тем самым узким местом в системе, в которое упрется производительность. Именно поэтому на платах с чипсетом Intel P55 Express не рекомендуется задействовать все свободные слоты PCI Express 2.0, несмотря на их наличие.

Итак, после краткого описания особенностей процессоров Bloomfield и Lynnfield рассмотрим каждое из семейств Intel Core i7 и Core i5 в отдельности. Сводные характеристики процессоров Intel представлены в табл. 1.

Процессоры Intel Core i7 900-й серии

Семейство процессоров Intel Core i7 логично разделить на три серии: Core i7-9хх Extreme Edition (EE) (процессоры серии Extreme Edition), Core i7-9xx (процессоры 900-й серии) и Core i7-8xx (процессоры 800-й серии).

Процессоры серии Extreme Edition (модели Core i7-975 EE и Core i7-965 EE) — это топовые модели процессоров Intel. От остальных процессоров 900-й серии они отличаются более высокой пропускной способностью шины QPI, которая составляет 6,4 GT/s. Кроме того, эти процессоры имеют разблокированный коэффициент умножения и могут быть легко разогнаны до более высокой тактовой частоты. Различие между моделями Core i7-975 EE и Core i7-965 EE минимально и заключается в том, что модель Core i7-975 EE имеет штатную (без режима Turbo Boost) тактовую частоту 3,33 ГГц, а модель Core i7-965 EE — 3,2 ГГц, то есть эти процессоры отличаются по частоте на одну ступень (133 МГц).

Естественно, процессоры серии Extreme Edition являются рекордсменами в плане производительности, однако они и стоят больше: порядка 1000 долл. — и отнюдь не оптимальны для покупки в том смысле, что их стоимость не адекватна их производительности. Выпускаются эти процессоры в малом объеме и не столько для продажи, сколько для демонстрации возможностей компании Intel. Скорее это имиджевые процессоры, причем имиджевые не для конечных пользователей, а для самой компании Intel. Покупать эти процессоры мы не рекомендуем, даже если бюджет позволяет делать такие траты.

Процессоры Intel Core i7 900-й серии (Core i7-960, Core i7-950, Core i7-940, Core i7-920), учитывая их стоимость, куда более привлекательны для покупки. Они отличаются от процессоров серии Extreme Edition меньшей пропускной способностью шины QPI, которая составляет 4,8 GT/s, а не 6,4 GT/s, как в процессорах серии Extreme Edition.

В остальном же (за исключением тактовой частоты) характеристики процессоров Intel Core i7 900-й серии совпадают с характеристиками процессоров серии Extreme Edition.

Между собой процессоры Intel Core i7 900-й серии различаются лишь тактовой частотой (коэффициентом умножения). Так, для младшей модели Core i7-920 коэффициент умножения равен 20, а для старшей модели Core i7-960 — 24.

Процессоры Intel Core i7 800-й серии

Процессоры Core i7 800-й серии, которые ориентированы на массовый сегмент рынка, немного уступают в производительности процессорам Intel Core i7 900-й серии, зато более привлекательны по стоимости, особенно если учитывать стоимость не только процессора, но и системной платы. Дело в том, что системные платы на базе чипсета Intel X58 Express, ориентированные на высокопроизводительные ПК, дороже плат на базе чипсета Intel P55 Express.

Всего в 800-ю серию входят две модели процессоров — Core i7-870 и Core i7-860. Различия между ними минимальны: процессор Core i7-870 имеет коэффициент умножения 22, а Core i7-860 — 21, то есть по тактовой частоте они различаются на одну ступень. Как мы уже отмечали, отличия процессоров Core i7 800-й серии от процессоров Core i7 900-й серии, или процессоров Bloomfield от процессоров Lynnfield, довольно существенны. Главное отличие процессора Lynnfield от процессора Bloomfield — это использование шины DMI вместо шины QPI и наличие интерфейса PCI Express 2.0 (16 линий) в самом процессоре.

Процессоры Intel Core i5 700-й серии

Семейство процессоров Intel Core i5 представлено всего одной моделью — Intel Core i5-750. Этот процессор отличается от процессоров Core i7 800-й серии лишь тактовой частотой и отсутствием поддержки технологии Hyper-Threading. То есть если с точки зрения операционной системы четырехъядерные процессоры 800-й и 900-й серий воспринимаются как восьмиядерные, то процессор Intel Core i5-750 — как четырехъядерный.

Модельный ряд процессоров AMD

Модельный ряд процессоров AMD для настольных ПК более чем разнообразен. Однако если говорить о современных процессорах, на которые имеет смысл ориентироваться, то можно ограничиться рассмотрением лишь процессоров с разъемами Socket AM2+/AM3 семейств Phenom II и Athlon II (табл. 2 и табл. 3).

В каждом из семейств, Phenom II и Athlon II, имеются серии четырехъядерных (Phenom II X4, Athlon II X4), трехъядерных (Phenom II X3, Athlon II X3) и двухъядерных (Phenom II X2, Athlon II X2) процессоров. Ну а главное различие между семействами Phenom II и Athlon II заключается в том, что в процессорах семейства Phenom II есть кэш L3, а в процессорах семейства Athlon II он отсутствует.

Каждое ядро процессора AMD Phenom II и Athlon II имеет кэш-память первого уровня (L1) размером 128 Кбайт, которая делится на двухканальный 64-килобайтный кэш данных и двухканальный 64-килобайтный кэш инструкций (размер строки составляет 64 байт). Кроме того, каждое ядро процессора имеет выделенный кэш L2 размером 512 Кбайт. Кэш-память второго уровня (L2) является 16-канальной (размер строки — 64 байт). В процессорах семейства AMD Phenom II присутствует также кэш-память третьего уровня (L3), которая является 48-канальной (размер строки — 64 байт).

Во всех процессорах AMD этих семейств реализована технология AMD 64 (поддержка 64-разрядных вычислений). Кроме того, все процессоры AMD снабжены наборами команд MMX, SSE, SSE2, SSE3 и Extended 3DNow!, технологиями энергосбережения Cool’n’Quiet, защиты от вирусов NX Bit и технологией виртуализации AMD Virtualization.

Также все процессоры семейств AMD Phenom II и Athlon II поддерживают шину HyperTransport 3.0, связывающую процессор с чипсетом.

Понятие частоты шины HyperTransport, пожалуй, нуждается в комментариях. Дело в том, что в приводимых характеристиках нового семейства процессоров частота шины HyperTransport , как правило, часто указывается неверно — это связано с тем, что она имеет несколько параметров, которые часто путают.

Первый из них — это ширина, которая может составлять 2, 4, 8, 16 или 32 бита. Второй — максимальная частота работы. Для ревизии HyperTransport 1.0 (HT 1.0) максимальная частота составляла 800 МГц, для ревизии HT 2.0 (используется в современных процессорах) она равна 1,4 ГГц, для HT 3.0 максимальная частота шины увеличена до 2,6 ГГц, а для HT 3.1 — до 3,2 ГГц.

Шина HyperTransport является двунаправленной, поэтому, кроме частоты работы, ее также часто характеризуют скоростью и пропускной способностью. Скорость шины определяется в гигатрансферах в секунду (GT/s). Пропускная способность шины зависит от ее скорости (частоты) и ширины.

Говоря о максимальной частоте шины, нужно иметь в виду, что шина HyperTransport 3.0 имеет динамическую рабочую частоту, которая зависит от тактовой частоты процессора. Связь между тактовой частотой процессора и частотой шины HyperTransport 3.0 определяется коэффициентом пропорциональности 3/4. К примеру, если тактовая частота процессора составляет 2,0 ГГц, то частота шины HyperTransport 3.0 — 1,5 ГГц, а максимальная частота шины HyperTransport 3.0, равная 2,6 ГГц, должна соответствовать тактовой частоте процессора 3,5 ГГц, но пока таких процессоров просто не существует.

Все процессоры AMD Phenom II и Athlon II используют шину HyperTransport шириной 16 бит в каждую сторону. В спецификациях на процессоры семейства AMD Phenom II указывается, что эти процессоры поддерживают шину HyperTransport со скоростью до 4000 MT/s, или с пропускной способностью 16 Гбайт/с.

Процессоры семейства AMD Athlon II поддерживают шину HyperTransport шириной 16 бит в каждом направлении с частотой 2,0 ГГц.

Итак, рассмотрим семейства современных процессоров AMD более подробно. И начнем мы, естественно, с рассмотрения семейства четырехъядерных процессоров AMD Phenom II X4 (см. табл. 2).

Процессоры AMD Phenom II X4

Все процессоры семейства AMD Phenom II X4 имеют кодовое название Deneb и отличаются друг от друга лишь тактовой частотой.

Семейство процессоров AMD Phenom II X4 было анонсировано компанией 8 января 2009 года. Эти процессоры стали составной частью новой аппаратной платформы компании, получившей название AMD Dragon, которая, кроме процессора AMD Phenom II X4, включает чипсет AMD 7-й серии и дискретную видеокарту с графическим процессором серии ATI Radeon HD 4800. Причем первоначально (8 января) компания AMD анонсировала всего две модели четырехъядерных процессоров: AMD Phenom II X4 940 с тактовой частотой 3,0 ГГц и AMD Phenom II X4 920 с тактовой частотой 2,8 ГГц. Главное отличие новых процессоров AMD Phenom II X4 от процессоров AMD Phenom X4 заключалось в том, что они стали производиться по 45-нм техпроцессу с применением технологии SOI, в то время как процессоры семейства AMD Phenom X4 изготавливались по 65-нм техпроцессу. Уменьшение нормы техпроцесса позволило увеличить размер L3-кэша. Так, если в процессорах семейства AMD Phenom X4 размер L3-кэша составлял 2 Мбайт, то в процессорах AMD Phenom II X4 он увеличен до 6 Мбайт (за исключением моделей 800-й серии).

Новые процессоры AMD Phenom II X4, точно так же как и процессоры семейства AMD Phenom X4, представляют собой истинно четырехъядерные процессоры, то есть все четыре ядра процессора выполнены на одном кристалле.

Первые процессоры семейства AMD Phenom II X4, как и процессоры AMD Phenom X4, были совместимы с разъемами Socket AM2+ и AM2. Эти процессоры имеют интегрированный двухканальный контроллер памяти DDR2 и поддерживают память DDR2-667/800/1066.

Несколько позднее компания AMD стала выпускать процессоры семейства AMD Phenom II с поддержкой нового разъема AM3+, в котором был реализован уже контроллер памяти DDR3/DDR2. Эти новые модели процессоров были обратно совместимы с разъемом AM2+ и поддерживали как работу с памятью DDR2-1066 и ниже (при использовании материнской платы с разъемом AM2+), так и работу с памятью DDR3-1333 и ниже (при применении материнской платы с разъемом AM3). Отметим, что в семействе AMD Phenom II X4 только процессоры AMD Phenom II X4 940 и AMD Phenom II X4 920 имеют разъем AM2+ и не поддерживают работу с памятью DDR3. Все остальные процессоры этого семейства имеют разъем AM3 и поддерживают память DDR3.

Среди нововведений, реализованных в новых процессорах AMD Phenom II X4, можно также отметить усовершенствованную технологию AMD Cool’&’Quiet 3.0. Она объединяет в себе ряд функций, позволяющих снизить энергопотребление процессора в те моменты, когда он недозагружен, а также предотвратить перегрев процессора.

Возглавляет семейство четырехъядерных процессоров AMD Phenom II X4 топовый процессор AMD Phenom II X4 965 Black Edition (BE). Термин Black Edition в применении к процессорам AMD означает, что в процессоре разблокирован коэффициент умножения. Вообще, процессоры серии Black Edition — это своего рода аналог серии Extreme Edition у процессоров Intel.

Процессор AMD Phenom II X4 965 Black Edition имеет рекордно высокую для процессоров AMD тактовую частоту, которая составляет 3,4 ГГц. Также у процессора AMD Phenom II X4 965 Black Edition рекордно высокое значение TDP — 140 Вт. Данный процессор совместим с разъемом AM3 и имеет интегрированный контроллер памяти DDR3/DDR2.

Кроме того, в семействе AMD Phenom II X4 имеется модель AMD Phenom II X4 955 Black Edition с тактовой частотой 3,2 ГГц. Различия между процессорами AMD Phenom II X4 965 Black Edition и AMD Phenom II X4 955 Black Edition минимальны. По сути AMD Phenom II X4 965 Black Edition — это разогнанный вариант AMD Phenom II X4 955 Black Edition. Кроме тактовой частоты, эти процессоры различаются также TDP. Для процессора AMD Phenom II X4 955 Black Edition значение TDP несколько ниже и составляет 125 Вт.

Следующей по тактовой частоте моделью в семействе AMD Phenom II X4 является модель AMD Phenom II X4 945. Тактовая частота этого процессора составляет 3,0 ГГц. Отметим, что данный процессор производится в двух вариантах — с TDP 125 и 95 Вт.

Пропуская модели AMD Phenom II X4 940 BE и Phenom II X4 920, о которых мы уже говорили, следующей по тактовой частоте в семействе AMD Phenom II X4 является модель процессора Phenom II X4 910. Тактовая частота этого процессора составляет 2,6 ГГц, а TDP — 125 Вт. Все остальные характеристики ничем не отличаются от процессора Phenom II X4 945.

В семействе AMD Phenom II X4 также имеются две модели процессора с пониженным энергопотреблением — Phenom II X4 905e и Phenom II X4 900e. О пониженном энергопотреблении говорит буква «e» в их названиях. TDP этих процессоров составляет 65 Вт. При этом тактовая частота процессора Phenom II X4 905e составляет 2,5 ГГц, а процессора Phenom II X4 900e — 2,4 ГГц. По остальным характеристикам эти процессоры не отличаются от других процессоров данного семейства.

Завершают семейство четырехъядерных процессоров AMD Phenom II X4 две модели 800-й серии — AMD Phenom II X4 810 и Phenom II X4 805. Особенность этих процессоров в том, что если для процессоров AMD Phenom II X4 900-й серии размер L3-кэша составляет 6 Мбайт, то для процессоров AMD Phenom II X4 800-й серии — 4 Мбайт. Кроме того, TDP этих процессоров равно 95 Вт.

Процессоры AMD Phenom II X3

Как уже отмечалось, кроме четырехъядерных процессоров AMD Phenom II X4, в семействе AMD Phenom II присутствуют и трехъядерные процессоры AMD Phenom II X3 700-й серии.

Собственно, все трехъядерные процессоры AMD — это побочный продукт в производстве полноценных четырехъядерных процессоров. То есть любой трехъядерный процессор изначально является четырехъядерным, но с одним отключенным ядром. Естественно, в категорию трехъядерных процессоров прежде всего попадают те образцы четырехъядерных кристаллов, которые не проходят внутреннего тестирования при задействовании всех ядер, однако с запасом укладываются в норму, если одно ядро отключить. По сути дела, трехъядерные процессоры — это отбракованные варианты четырехъядерных моделей, которые, тем не менее, вполне работоспособны при отключении одного из ядер. Однако вряд ли при производстве четырехъядерных процессоров AMD процент отбраковки столь велик, что позволяет полностью покрыть все потребности в трехъядерных процессорах. Поэтому логично предположить, что трехъядерные процессоры изготавливают не только из отбракованных четырехъядерных кристаллов, но и из нормальных, полностью работоспособных четырехъядерных кристаллов, в которых просто блокируется одно ядро. Это предположение подтверждается тем фактом, что в ряде случаев (на некоторых моделях материнских плат) на первых моделях трехъядерных процессоров AMD Phenom II X3 700-й серии четвертое ядро удавалось включить «обратно», превратив трехъядерный процессор в четырехъядерный.

Итак, 700-ю серию процессоров AMD Phenom II X3 составляют четыре модели: Phenom II X3 720 BE, Phenom II X3 710, Phenom II X3 705e и Phenom II X3 700e. Все эти процессоры имеют кодовое наименование Heka, выполняются по 45-нм техпроцессу, совместимы с разъемами AM3/AM2+ и поддерживают работу с памятью DDR3 и DDR2. Кроме того, все процессоры данной серии имеют кэш L3 размером 6 Мбайт. Собственно, характеристики этих процессоров (за исключением количества ядер и тактовой частоты) подобны процессорам Phenom II X4, что естественно, поскольку именно четырехъядерные процессоры Phenom II X4 являются «сырьем» для производства трехъядерных процессоров Phenom II X3.

Возглавляет данное семейство процессор Phenom II X3 720 Black Edition с разблокированным множителем и тактовой частотой 2,8 ГГц. Ну а младшая модель данного семейства — процессор Phenom II X3 700e — имеет тактовую частоту 2,4 ГГц. Отметим, что TDP для моделей Phenom II X3 720 BE и Phenom II X3 710 составляет 95 Вт, а для моделей Phenom II X3 705e и Phenom II X3 700e (процессоры с пониженным энергопотреблением) — 65 Вт. Понятно, что модели процессоров данного семейства отличаются друг от друга лишь тактовой частотой и значением TDP.

Процессоры AMD Phenom II X2

Если говорить о семействе двухъядерных процессоров AMD Phenom II X2, то оно представлено всего двумя моделями — Phenom II X2 550 BE и Phenom II X2 545. Эти процессоры имеют кодовое наименование Callisto. Понятно, что «сырьем» для двухъядерных процессоров AMD Phenom II X2 являются все те же четырехъядерные процессоры, а потому и характеристики этих процессоров (за исключением количества ядер, тактовой частоты и TDP) совпадают. Так, двухъядерные процессоры имеют кэш L3 размером 6 Мбайт.

Обе модели процессора (Phenom II X2 550 BE и Phenom II X2 545) имеют TDP 80 Вт и различаются лишь тактовой частотой, причем всего на 100 МГц. Так, для модели AMD Phenom II X2 550 BE тактовая частота составляет 3,1 ГГц, а для модели AMD Phenom II X2 545 — 3,0 ГГц. Правда, модель AMD Phenom II X2 550 BE относится к серии Black Edition и имеет разблокированный коэффициент умножения, что позволяет легко разгонять этот процессор.

Процессоры AMD Athlon II X4

Точно так же, как процессоры AMD Phenom II X3 и Phenom II X2 получаются из четырехъядерных процессоров Phenom II X4 путем отключения одного или двух ядер, процессоры AMD Athlon II X4 создают из процессоров AMD Phenom II X4 путем отключения L3-кэша. Собственно, это могут быть как отбракованные кристаллы Phenom II X4, которые, тем не менее, полностью работоспособны при отключении кэша L3, так и абсолютно нормальные процессоры Phenom II X4 с отключенным L3-кэшем.

Всего в семейство четырехъядерных процессоров AMD Athlon II X4 входят четыре модели: Athlon II X4 630, Athlon II X4 620, Athlon II X4 605e и Athlon II X4 600e (процессоры 600-й серии). Эти процессоры имеют кодовое наименование Propus. Модели Athlon II X4 630 и Athlon II X4 620 имеют TDP 95 Вт, а модели Athlon II X4 605e и Athlon II X4 600e — 45 Вт. Кроме того, процессоры семейства AMD Athlon II X4 отличаются друг от друга лишь тактовой частотой.

Во всем остальном характеристики процессоров AMD Athlon II X4 не отличаются от характеристик процессоров AMD Phenom II X4. Так, все процессоры AMD Athlon II X4 имеют разъем AM3 и поддерживают работу с памятью DDR3 и DDR2. Каждое ядро процессора AMD Phenom II X4 серии имеет кэш L1 размером 128 Кбайт и кэш L2 размером 512 Кбайт.

Процессоры AMD Athlon II X3

Трехъядерная версия кристалла AMD Athlon II X3 получила кодовое название Rana. Всего в семейство AMD Athlon II X3 входит четыре модели: Athlon II X3 435, Athlon II X3 425, Athlon II X3 405e и Athlon II X3 400e (процессоры 400-й серии).

Как нетрудно заметить, спецификации процессоров Athlon II X3 400-й серии подобны спецификациям процессоров Athlon II X4 600-й серии (за исключением количества ядер). Если говорить о различиях между моделями AMD Athlon II X3 400-й серии, то они заключаются в тактовой частоте и TDP. В частности, TDP для процессоров Athlon II X3 425 и Athlon II X3 435 составляет 95 Вт, а для процессоров Athlon II X3 405e и Athlon II X3 400e (процессоров с пониженным энергопотреблением) — 45 Вт.

Тактовая частота процессора Athlon II X3 435 составляет 2,9 ГГц (коэффициент умножения — 14,5, частота системной шины — 200 МГц), а тактовая частота процессора Athlon II X3 425 — 2,7 ГГц (коэффициент умножения 13,5). Что касается тактовой частоты процессоров с пониженным энергопотреблением, то для модели Athlon II X3 405e она равна 2,3 ГГц, а для модели Athlon II X3 400e — 2,2 ГГц.

Процессоры AMD Athlon II X2

Трехъядерная версия кристалла AMD Athlon II X2 получила кодовое название Regor. Всего в семейство AMD Athlon II X2 входит шесть моделей: Athlon II X2 250, Athlon II X2 245, Athlon II X2 240, Athlon II X2 240e, Athlon II X2 235e и Athlon II X2 215 (процессоры 200-й серии).

Модели с пониженным энергопотреблением (Athlon II X2 240e и Athlon II X2 235e) имеют TDP 45 Вт, а для всех остальных процессоров 200-й серии TPD составляет 45 Вт.

Все остальные различия между процессорами 200-й серии заключаются лишь в тактовой частоте. Так, для старшей модели Athlon II X2 250 она составляет 3,0 ГГц, а для младшей модели Athlon II X2 215 — 2,7 ГГц.

Заглядывая в будущее

Итак, мы ознакомились с современными модельными рядами процессоров Intel и AMD. Как нетрудно заметить, ассортимент процессоров AMD более разнообразный. Если компания Intel не разменивается на мелочи и предлагает только четырехъядерные процессоры семейств Intel Core i7 и Intel Core i5, то компания AMD, помимо четырехъядерных, выпускает трех- и двухъядерные процессоры. Казалось бы, что мешает компании Intel расширить ассортимент своих процессоров? Ведь, даже манипулируя коэффициентом умножения в семействах Intel Core i7 и Intel Core i5, можно было бы наклепать еще немало моделей!

По всей видимости, проблема заключается в том, что дальнейшее расширение модельного ряда процессоров семейств Intel Core i7 и Intel Core i5 за счет коэффициента умножения приведет к тому, что по производительности эти семейства будут пересекаться, во-первых, между собой, а во-вторых — с семействами процессоров Intel Core 2 Duo и Intel Core 2 Quad. Дабы не допустить такой ситуации, компания Intel не спешит выпускать менее производительные процессоры семейств Intel Core i7 и Intel Core i5.

В то же время нужно отметить, что уже в начале следующего года компания Intel планирует расширить ассортимент своих процессоров. Это будет связано с освоением нового техпроцесса производства с топологической нормой 32 нм. Собственно, новые 32-нм процессоры будут иметь всё ту же микроархитектуру Nehalem, однако она получит новое название — Westmere.

Известно, что серию процессоров Core i7 пополнит шестиядерный процессор Gainestown с L3-кэшем 12 Мбайт. Кроме того, существенно расширится и серия процессоров Intel Core i5, которая дополнится двухъядерными моделями Core i5-670, Core i5-661, Core i5-660 и Core i5-650 с L3-кэшем размером 4 Мбайт и поддержкой технологии Hyper-Threading. Эти процессоры имеют кодовое наименование Clarkdale. Их отличительная особенность заключается в том, что все процессоры Clarkdale будут иметь интегрированное графическое ядро.

Кроме того, появится новое семейство процессоров Intel Core i3, которое также составят двухъядерные модели процессоров Clarkdale с интегрированным графическим ядром (модели Core i3 540 и Core i3 530).

Так что в недалеком будущем ассортимент процессоров компании Intel на базе микроархитектуры Nehalem/Westmere существенно расширится.

Если же говорить о процессорах компании AMD, то в будущем году ожидается относительное затишье. Нет, конечно же, компания AMD не собирается останавливаться на достигнутом, однако освоение 32-нм техпроцесса, а также новой микроархитектуры намечено лишь на 2011 год, ну а потенциал 45-нм техпроцесса себя уже практически исчерпал. А потому новинок будет не так уж и много. Ожидается, что в 2010 году компания AMD выпустит шестиядерный процессор с кодовым наименованием Thuban. В процессоре Thuban будут использоваться модифицированные кристаллы серверных процессоров Istambul. Процессор Thuban будет производиться по 45-нм техпроцессу и поддерживать память DDR3-1333. Понятно, что процессор Thuban будет ориентирован на высокопроизводительные ПК, ну а в сегменте недорогих процессоров для массовых ПК будет относительное затишье. Во всяком случае, в планах компании AMD новых моделей процессоров в этом сегменте не значится.

 

В начало В начало

КомпьютерПресс 12'2009