Не Intel, не AMD: альтернативные архитектуры CPU со всего мира
Очень легко вообразить себе мир процессоров для настольных ПК, как дуополию. С одной стороны Intel, которая наконец отказывается от обновления Skylake в пользу использования нового, 12-го поколения Alderlake. С другой — возродившаяся AMD, значительно улучшающая IPC и количество ядер в последовательных поколениях Ryzen.
В секторе процессоров для рядовых пользователей борьба действительно ведется на два фронта, но это не значит, что других процессоров для настольных ПК не существует. Посмотрите внимательнее и тогда вы быстро поймете, что рынок процессоров намного разнообразнее.
Подобных ПК от сторонних производителей существует множество — от высокопроизводительных ARM устройств до специализированных правительственных чипов России. В некоторых случаях, например, с линейкой Zhaoxin Kaixian, их даже можно получить, если иметь выход на нужные каналы.
ARM для ПК — от мобильных процессоров к будущему настольных
Яркий пример того, как ARM начинает бросать вызов классическим процессорам. В прошлом году Apple выпустила новые MacBook, которые внешне выглядят идентично предыдущему поколению с Intel, но фактически Apple незаметно произвела революцию в области ПК. Компьютеры Mac M1 оснащены 5-нм процессором Apple SoC с настраиваемыми ARM ядрами. С архитектурной точки зрения M1 имеет больше общего с процессором iPhone A14 Bionic, чем с мобильными компонентами x86 от AMD или Intel.
Для запуска приложений, которые созданы под архитектуру x86, M1 требует использования эмулятора Rosetta. При этом, несмотря на дополнительную трату ресурсов, M1 может превзойти Intel Comet Lake в некоторых нагрузках для х86, а в специализированных приложениях о наличии конкуренции можно даже не упоминать.
В течение следующих нескольких лет Apple планирует постепенно отказаться от чипов x86 в своих Mac. Доля macOS на мировом рынке ПК составляет менее 7%, а значит компоненты Apple Silicon не заменят волшебным образом Tiger Lake U. Однако переход Apple на M1 может побудить других производителей более серьезно отнестись к вопросу использования ARM-процессоров в ПК.
Еще в 2021 году был выпущен Microsoft Surface RT с Arm SoC под управлением Windows. К сожалению, скорость, совместимость приложений и множество других проблем привели к тому, что ARM процессоры оставались вне поля зрения для ПК рынка. M1 может стать вестником появления более широкого спектра устройств, например, Samsung Galaxy Book S с Qualcomm 8cx.
Да, сейчас ARM на ПК фактически только появились, но уже через 5 лет ситуация может измениться и процессоры не от Intel и AMD могут стать нормой для большинства ПК и ноутбуков.
Zhaoxin: китайский производитель процессоров х86 планирует ворваться в высшую лигу
Да, чипы ARM для ПК становятся более распространенными. Но как насчет альтернатив в пространстве х86? Лишь несколько производителей имеют лицензии х86: Intel, AMD, VIA и DMP Electronics. Intel и AMD не откажешь в известности и присутствии на рынке, DMP — тайваньский производитель без собственных фабрик, выпустивший линейку встраиваемых чипов Vortex86, которые используются в промышленном секторе и в ряде телевизионных приставок.
Остается VIA. В 2013 году эта компания вместе с муниципальным правительством Шанхая запустила Zhaoxin в рамках кампании по снижению зависимости Китая от иностранных технологий. VIA и сейчас продолжает владеть миноритарным пакетом акций Zhaoxin и, что очень важно, предоставляет лицензию x86, позволяющую Zhaoxin создавать собственные процессоры для настольных ПК.
Процессоры Zhaoxin Kaixian построены по 16-нм техпроцессу. KaiXian-U6880A, который является их топовым чипом, можно купить и установить в игровую систему, если вы живете в Китае. Это 8-ядерный процессор, работающий на относительно низкой частоте в 3,0 ГГц. U6880A не хватает гиперпоточности, тактовой частоты «Boost» и кеш-памяти третьего уровня. Тесты показывают, что U6880A работает примерно на одном уровне с четырехъядерным процессором AMD A10-9700 APU, чипом 2016 года от AMD, являющегося улучшенной версией Bulldozer.
U6880A — не совсем то, что можно назвать хорошим игровым процессором, ведь он часто уступает двухъядерному Athlon 200GE. Тем не менее, процессора Zhaoxin достаточно, чтобы обеспечить частоту кадров выше 30 кадров в секунду в играх уровня AAA, таких как Hitman 3 и Far Cry 5.
Предполагается, что серия KX-7000 нового поколения Zhaoxin будет построена на 7-нм техпроцессе. Так китайские процессоры могут получить более высокие тактовые частоты и стать более эффективными. Разумеется, пока не известно, как они будут работать в сравнении с Alder Lake и Zen 4, однако суть не в лидерстве по производительности. Китайские процессоры являются коммерчески доступной альтернативой х86, которая сможет легко справиться с большинством обычных рабочих нагрузок.
Эльбрус: серверная рабочая лошадка российского правительства
Архитектура Эльбрус, названная в честь самой высокой точки в РФ, является еще одной попыткой добиться технической самодостаточности. Однако, в отличие от чипов Zhaoxin, Эльбрус разработан исключительно для удовлетворения потребностей российского правительства в безопасных вычислениях — устройства на Эльбрусе не купить в московских магазинах.
Правительство России использует процессоры Эльбрус по двум основным направлениям: серверы высокопроизводительных вычислений для академических и исследовательских целей, а также защищенные ПК для военных и других важных секторов.
МЦСТ, российский производитель полупроводников, созданный на базе ведущей исследовательской группы СССР в области информатики, уже почти 30 лет создает микросхемы на базе архитектуры Эльбрус. Это не чипы х86. Однако Эльбрус имеет двоичную трансляцию, как и Apple M1, что позволяет оборудованию на его основе запускать программы x86 и операционные системы вроде Windows.
Буквально несколько месяцев назад МЦСТ представила Эльбрус 16S. Это — 16-нанометровый чип, работающий на частоте 2,0 ГГц и обеспечивающий до 1,5 терафлопс вычислений. Примечательно, но Эльбрус-16S поддерживает четырехпроцессорные реализации с объемом оперативной памяти до 16 ТБ, что невозможно даже на топовом оборудовании серверов AMD и Intel.
SHAKTI: Интернет вещей и встроенная платформа из Индии
Исследователи из Индийского технологического института представили эту платформу на основе RISC-V в 2018 году. Индийские заводы все еще находятся в зачаточном состоянии, поэтому новейшие процессоры серии Shakti E построены по 180-нм техпроцессу и работают с тактовой частотой до 100 МГц. Эти процессоры созданы не под потребительские рабочие нагрузки, а ориентированы на маломощные IoT и контроллеры встроенных устройств, например, датчики.
В то время, как ядро Shakti IP было разработано при государственном финансировании, зарождающаяся индийская фабрика InCore Semiconductors производит отдельные чипы Shakti для ограниченной клиентуры из частного сектора.
Разумеется, пройдет некоторое время, прежде чем индийская полупроводниковая промышленность догонит таких гигантов как Intel (или даже Zhaoxin). Тем не менее, их Shakti тоже не стоит упускать из виду. Уже сейчас эти процессоры могут использоваться в широком спектре коммерческих и правительственных загрузок Интернета вещей.
Очевидно, что в ближайшие лет 5 мы не увидим процессоры с пометкой «Made in India», но фундамент для этого уже заложен.
Подведем итоги
Пока что Intel и AMD продолжают доминировать на рынке процессоров для настольных ПК. Если вы не живете в Китае или не работаете на правительство России, устройство Apple M1 — единственная альтернатива, обеспечивающая конкурентоспособную производительность. Тем не менее, благодаря усилиям различных правительств по всему миру, стремящихся к самообеспечению, и медленному развитию ARM для ПК, вскоре рынок настольных процессоров станет гораздо разнообразнее.
К концу десятилетия творения Intel и AMD останутся актуальными, но с той же вероятностью у вас может появиться ПК на основе ARM или что-то более экзотическое.
Диверсификация поставщика CPU: чем заменить Intel в условиях санкций
Держу пари, что большая часть наших читателей слыхом не слыхивали про такой термин, как «диверсификация поставщика CPU», и тем не менее, не важно, видите ли вы суслика или нет, а важно что он есть, а значит о нём нужно знать до того, «грянет гром».
Я думаю, все вы знаете о торговой войне США и Китая, и уж точно вам известно о санкционной войне, при которой какой-то стране запрещается поставка определённого оборудования. Если говорить совсем простыми словами, то сегодня все коммерческие и государственные компании спокойно сидят на Intel, и никуда переходить не собираются, потому что так было заведено с незапамятных времён, и «на переправе коней не меняют». Казалось бы, позиции Intel незыблимы, и пошатнуть их может только что-то такое же сильное, как очередной виток санкций или война (технологическая, торговая, ядерная — не важно). Важно то, что в один прекрасный день кто-то росчерком пера запретит поставлять в Россию процессоры Intel, и синий гигант вынужден будет уйти с нашего рынка.
Вы скажете, что я сгущаю краски, но как бы ни так: никто и никогда не сомневался в позициях Microsoft в наших государственных структурах, но в 2014 году я в статье «Импортозамещение в IT-отрасли: возможности и перспективы» предсказал плановый переход с Windows на Linux в среде госкомпаний. Сегодня об импортозамещении в плане софта говорят все, а особо дальновидные думают о процессорах.
Что могут отключить?
А. Техподдержку
Любой сервер или СХД — это не только груда железа плюс диск с софтом, а это ещё и техподдержка. Как минимум, это человек на том конце провода, который рассматривает вашу заявку на обслуживание и направляет вам ответ, а как максимум — это наличие запчастей на складе в вашем городе и команда специалистов, готовых прилететь в ваш ЦОД для решения задачи на месте. Этот сервис нужен, прежде всего, для того, чтобы IT-департамент компании мог переложить с себя ответственность на производителя оборудования. В стремлении прикрыть свою пятую точку, никто не станет эксплуатировать оборудование и софт, не имеющие техподдержки. И надо ли объяснять, что самая дорогая СХД, самый мощный сервер, без «человека на том конце провода» превратятся в токсичный актив, который срочно нужно будет выводить из эксплуатации.
Б. Содействие в разработках
Крупные производители процессоров, программного обеспечения, да и другого оборудования, как правило, находятся в тесном контакте с разработчиками решений. Например, Intel в своё время активно развивал направление HPC в России, организовывал центры компетенции, и если вы, например, создавали алгоритм для предсказания погоды на процессорах Intel Xeon, и у вас возникали вопросы его работы на этих самых CPU, вы могли обратиться в Intel. Возможно, новый компилятор вам бы и не прислали, но обратная связь существует, и я это знаю на примере некоторых институтов.
Без этой связи вы не сможете «писать под Intel», и именно по этой причине сегодня никто не «пишет под AMD»: пишут «под Intel с поддержкой AMD», но прямым кодингом для процессоров EPYC или Ryzen, насколько я знаю, никто не занимается именно из-за отсутствия подобных «центров компетенций».
В. Прямые поставки
Поставщики серверов в Крым уже сталкивались с тем, что не всё и не всегда туда можно привезти, и хотя шила в мешке не утаишь, полноценный запрет на поставку определённых технологий может привести к тому, что вы просто не сможете масштабировать свой существующий кластер.
Вообще, в той или иной степени запрет на поставку высокотехнологичного оборудования был всегда: одно время говорили про интерфейсы для HPC, потом про системы охлаждения для суперкомпьютеров… Но пока что трудно даже представить во что выльется запрет на поставку хотя бы одного семейства процессоров Xeon.
Г. Программные библиотеки
Мы ещё как следует не сталкивались с возможностями ограничения доступа к Open-Source программному обеспечению. Компания, разрабатывающая библиотеку, запросто может запретить её использование в определённых странах, и хотя физических проблем скачать тот или иной софт не будет, юридические проблемы потянут за собой невозможность поставки целиковых отраслевых решений. И если тогда, в 2014-м, когда я мы только думали о переходе на Linux, мир IT был более «железным», сегодня при всех IoT, 5G, Edge, Agile и AI, это — исключительно «мир софта».
Д. Доступ к производственным мощностям
Для российских производителей процессоров отключат возможность заказывать производство на Тайваньских фабриках. Это касается МЦСТ Эльбрус, размещающей заказы на TSMC, да равно как и любых других разработчиков чипов. Так что даже самые патриотично-настроенные, народно-пролетарские российские процессоры не защищены от санкций со стороны «наших друзей».
Этот список можно продолжать бесконечно, и всё равно ты никогда не угадаешь, кто и что отключит. С одной стороны — санкции, с другой — Чебурнет, уж желающих что-то там вырубить / ограничить / запретить у нас в стране на 100 лет припасено. Другой вопрос, что делать?
Шаг 1 — переход к свободному ПО
Сегодня, благо, уже все понимают, что в мире корпоративного софта для компании Microsoft не остаётся места, и в 2019-2020 годах нет ни одной причины использовать Windows Server — у нас есть Linux, который можно скомпилировать для любой процессорной архитектуры, будь то x86, ARM, AMD64 или Raspberri Pi. Существуют достаточно успешные коммерческие дистрибутивы Linux с хорошим уровнем техподдержки. Поэтому первое, что нужно делать в рамках диверсификации CPU — это твёрдо сказать «Нет» продукции таких компаний как Microsoft, VMware, Oracle и переходить на свободное программное обеспечение. Аналогично следует отходить от аппаратных средств сетевой безопасности в пользу программных.
Начинать следует с определения архитектуры программного обеспечения: 32-битные или 64-битные приложения ли у вас используются? Под какую архитектуру они написаны, ведь например системы IBM Power имеют архитектуру RISC, а Intel Xeon — CISC. На уровне приложений следует иметь в виду различия в API и консольных командах между старыми и новыми версиями.
Нужно понять, какое средство администрирование будет установлено на новых серверах, потому что в AIX-системах используются такие инструменты как SMIT, а управлять Linux-ом можно через Webmin, YaST или другие пакеты. Собственно, ради того, чтобы набить руку на управлении новыми системами и производится плавная диверсификация ЦОДа.
Шаг 2 — начинаем резервировать наш ЦОД
В инфраструктуре любой компании всего около 30% виртуальных машин можно отнести к разряду «боевых», на которых крутятся жизненно-важные сервисы, чувствительные к задержкам и производительности. Среди остальных 70% — тестовые, отладочные, вспомогательные и «не пойми чьи», узнать назначение которых можно только при выключении ВМ. Из какого отдела прибегут ругаться — тех и виртуалка.
Совершенно понятно, что работать предстоит именно с этими 70% машин, которые плавно предстоит вывести в резервную часть ЦОДа.
Вся прелесть современного подхода к ЦОДу на свободном ПО состоит в том, что разные архитектуры могут работать одновременно в рамках одного бизнес-процесса. Вы можете использовать новые x86 серверы в одной среде со старыми IBM Power машинами, подключать в одну сеть программные и аппаратные хранилища, проводя тесты и распределяя нагрузку.
Шаг 3 — выбираем процессоры под резерв
Первое, что нужно ещё раз себе уяснить: в рамках диверсификации мы не должны задаваться вопросом, кто отключит рубильник в первую очередь, а кто во вторую, и какова вероятность этого события. Мы считаем все события равновероятными, и вернёмся к этому вопросу чуть дальше по тексту, а пока давайте составим хит-парад из систем, которые с радостью вытеснят Xeon из вашей сметы.
А. На первом месте нашего хит-парада — AMD EPYC, эти системы являются Drop-In заменой для Intel Xeon. Прежде всего, это единственное решение, максимально совместимое с процессорами Intel. Почти весь программный стек, написанный под Xeon, можно будет без проблем портировать на EPYC, что мы и делали в статье. Поддерживаются все современные дистрибутивы Linux, Windows и VMWare ESXi. Есть проблемы с установкой FreeBSD на «голое железо», но их можно обойти, запустив FreeBSD приложение под виртуалкой.
Вообще-то, если смотреть серьёзно, то это единственная полноценная альтернатива Intel-у, и что приятно — ни в чём не уступающая: производительность такая же или выше, безопасность выше, цена — ниже, а число ядер на сокет — больше, так что там где у Intel было 2 сокета в сервере, с AMD вы можете обходиться 1 сокетом, экономя на лицензиях.
Б. Десктопные процессоры Intel и AMD как вариант «взломать систему / обойти злые санкции». Сегодня такие производители серверных плат и систем, как Tyan, Asrock Rack и Supermicro предлагают вам установить в сервер процессор для настольных компьютеров. Например, AMD ThreadRipper имеет тот же процессорный сокет, что и EPYC, но работает только на материнских платах с чипсетом, в то время как его серверный брат является полноценным SoC-ом. И всё же эти CPU предлагают до 32 ядер и 128 Мб кэша L3 — на уровне хорошего серверного CPU.
Даже в случае с топовыми десктопными процессорами вы можете устанавливать ECC память, а материнские платы произведены по серверным стандартам и имеют серверный BIOS. В случае, если санкции коснутся только профессионального оборудования, игровые комплектующие могут свободно поставляться к нам в страну. Использование десктопных CPU позволит сохранить программный стек без изменений.
В. Huawei Kunpeng (920). Добро пожаловать в мир ARM-архитектур, которому стало тесно на наших с вами смартфонах, и он отправился покорять серверные стойки. Процессор, созданный с нуля нашими «китайскими братьями», по тестам SPECint удостаивается 930 баллов. Компания-производитель рекомендует использовать серверы Huawei Taishan для облачных сервисов.
Учитывая размеры компании Huawei, не удивляешься их амбициям: не просто выставить на продажу ARM-серверы, а создать целую ARM-экосистему, включающую пресловутые «центры компетенции», обучение студентов в ВУЗах, вложения в НИОКР и исследовательскую работу, а так же тесное сотрудничество с разработчиками софта и интеграторами. Интересно, что в серверах Huawei Taishan даже сетевые чипы так же производства компании Huawei, то есть снижается риск появления аппаратных закладок.
Сегодня процессоры Kunpeng поддерживаются ARM-версиями дистрибутивов Linux, но не поддерживаются ни продукцией VMware, ни Microsoft.
Г. МЦСТ Эльбрус … он покупать себя заставил, и лучше выдумать не мог… На сегодня этот процессор поддерживается лишь несколькими Debian-based российскими дистрибутивами Linux, среди которых AstraLinux и собственная версия разработчиков, МЦСТ Linux. Учитывая сведения о производительности Эльбрусов, можно сказать, что сейчас для этих процессоров можно отвести нишу сетевых шлюзов или обработки данных IoT устройств.
Иметь на вооружении Эльбрус надо обязательно, чтобы хотя бы примерно представлять, с чем работать, если «жахнет по-взрослому».
Д. IBM Power8/9 — архитектура с самым сильным Vendor Lock-ом из всего, что создала IT-индустрия. Я не могу рассматривать архитектуру Power как средство для диверсификации, скорее это объект который нужно диверсифицировать для снижения рисков. Тем не менее, на процессорах Power8 (серия 8247) поддерживаются такие популярные дистрибутивы Linux, как Red Hat Enterprise Linux 7.2/8.0 for POWER8 и Ubuntu версий 14.04.5 / 16.04 / 18.04.
Я не хочу включать в наш хит-парад процессоры на архитектуре SPARC, потому что с моей точки зрения, пациент скорее мёртв, чем жив. Компания Oracle после покупки Sun, разработчика операционных систем Solaris для архитектуры SPARC, поувольняла оттуда большую часть сотрудников, и всё что касается SPARC сегодня выглядит крайне бесперспективно. Да, какие-то задачи типа баз данных определённо хорошо решаются на SPARC-серверах, но в то же время они распараллеливаются и переносятся на x86 или ARM архитектуру.
Как выбрать лучший процессор для ноутбука в 2023 году
Как и в случае с настольными компьютерами, в основе каждого ноутбука находится центральный процессор, обрабатывающий всю информацию. Процессоры современных ноутбуков выпускают компании AMD, Intel, Apple и Qualcomm. Моделей существует великое множество и в непонятных обозначениях легко запутаться. Однако, разобраться можно, если знать несколько основных правил касательно процессоров.
- Основные концепции процессора
- Архитектура процессора: кремниевые основы
- Количество ядер и потоков
- Тактовая частота: секундомер процессора
- Основы номинальной мощности процессора
- Кэш процессора
- GPU на чипе: что такое встроенная графика?
Данная статья поможет понять технический жаргон характеристик ноутбуков, от количества вычислительных ядер до гигагерц и от TDP до объёма кэш-памяти. Зная эти термины, вы сможете лучше подобрать подходящее для себя устройство. В ноутбуках процессоры менять нельзя, в отличие от настольных компьютеров, так что нужно с самого начала сделать правильный выбор.
Основные концепции процессора
Центральный процессор отвечает за главные логические операции компьютера. Он принимает участие во всём: когда вы щёлкаете мышью, смотрите видео с жёсткого диска или интернета, играете, редактируете фотографии и т.д. Это самая важная часть компьютера.
Прежде чем давать рекомендации по процессорам, необходимо понимать, чем один процессор отличается от другого. Для этого рассмотрим общие черты всех процессоров для ноутбуков.
Архитектура процессора: кремниевые основы
Каждый процессор основан на определённом наборе инструкций, архитектуре. Этот каркас определяет, как процессор понимает компьютерный код. Поскольку операционные системы и приложения разрабатываются для наиболее эффективной работы на конкретной архитектуре (на других архитектурах они могут вообще не запускаться), это может быть самый важный момент при выборе процессора.
Современные процессоры для ноутбуков работают чаще всего на архитектуре x86 и реже на ARM. Первая была разработана компанией Intel в 1978 году и доминирует среди персональных компьютеров, где противостоят друг другу процессоры Intel и AMD. Процессоры на ARM выпускают сотни компаний по лицензии от британской корпорации ARM Limited, принадлежащей Softbank. Какое-то время Nvidia пыталась купить ARM, но не вышло.
Чипы ARM находят применение в миллиардах мобильных устройств, от смартфонов до суперкомпьютеров. Есть они и в некоторых хромбуках и небольшом количестве Windows-ноутбуков (на процессорах Qualcomm Snapdragon). В конце 2020 года Apple перестала применять в своих ноутбуках процессоры Intel и стала использовать разработанные самостоятельно чипы M1 на архитектуре ARM, а теперь выпущены новые чипы M2. Переход Apple стал главной причиной того, что чипы на ARM получают более широкое признание как альтернатива x86 в сфере массовых вычислений.
Apple MacBook Air
Если вы предпочитаете ноутбуки Apple, архитектуру выбирать не приходится, так как они теперь выпускаются только на процессорах M1 или M2. Зато системы Windows, ChromeOS и многие версии Linux совместимы как с ARM, так и с x86. В настоящее время x86 остаётся предпочтительной архитектурой для Windows, пока не появится больше приложений ARM.
Приложения под x86 способны работать на чипах ARM посредством программной эмуляции, но она сокращает производительность по сравнению с кодом, сразу написанным под ARM. Средние процессоры ARM производителей вроде MediaTek в недорогих хромбуках не такие быстрые, как процессоры Intel и AMD в хромбуках средней и верхней ценовых категорий.
Количество ядер и потоков
Современные процессоры для ноутбуков имеют два или больше физических ядер. Ядро можно считать логическим мозгом. Обычно чем больше ядер, тем лучше, хотя есть предел их применения при разных нагрузках в разных приложениях. Ядра можно сравнить с количеством цилиндров в двигателе автомобиля.
Для простых задач, таких как интернет-сёрфинг, работа с текстами, посещение социальных сетей и просмотр потокового видео, 2-ядерный процессор на сегодняшний день является минимально допустимым. Одноядерного ноутбука вы уже не найдёте, и 2-ядерные встречаются всё реже. Для многозадачной работы нужны 6-, 8- или лучше 10-ядерные процессоры. Такие содержат даже недорогие ноутбуки. Для игр, редактирования видео и остальных ресурсоёмких задач нужно от восьми ядер. Такие процессоры обычно ставятся в крупные ноутбуки, поскольку им нужно дополнительное охлаждение. Чаще всего это процессоры более высокого уровня, о чём сказано ниже.
Также следует иметь в виду количество потоков команд. Поток представляет собой задачу или часть задачи, над которой работает компьютер, а значит и процессор. Компьютеры обычно обрабатывают сотни или тысячи потоков, хотя процессор может работать лишь с ограниченным их количеством в один момент времени. Обычно число потоков вдвое больше числа ядер, то есть каждое ядро обрабатывает два потока команд.
Схема 8-ядерного процессора Intel
Раньше ядра процессоров могли работать только с одним потоком, но современные чипы зачастую обладают технологией дублирования потоков. Например, 8-ядерный процессор с такой технологией может одновременно обрабатывать 16 потоков. Intel называет технологию Hyper-Threading, а общим термином является одновременная многопоточность (SMT).
Вам нужен процессор, способный обрабатывать как минимум четыре потока. При работе с тяжёлыми задачами вроде создания и преобразования медиафайлов, нужно обрабатывать одновременно от восьми потоков. Число ядер больше числа потоков. При остальных равных условиях 8-ядерный процессор без многопоточности быстрее 4-ядерного процессора с многопоточностью. Правда, в реальности остальные характеристики не бывают одинаковыми, поскольку существует очень много отличающихся друг от друга моделей процессоров. Ниже рассматриваются новые типы ядер, которые Intel представила в прошлом году. С их появлением сравнивать ядра разных производителей стало ещё труднее.
Далее поговорим о тактовой частоте, которая тоже вносит вклад в различия между процессорами.
Тактовая частота: секундомер процессора
Измеряемая в мегагерцах (МГц) или гигагерцах (ГГц), тактовая частота процессора показывает, сколько инструкций (основных операций) процессор может выполнять в секунду. Чем выше частота, тем обычно лучше, хотя сравнивать тактовые частоты процессоров разных производителей или даже разных моделей одного производителя может быть непросто. Причина в том, что одни процессоры эффективнее других. Это значит, что они при более низкой частоте могут обрабатывать столько же инструкций за единицу времени, сколько и другие процессоры с более высокой частотой. И всё же, тактовая частота может играть главную роль при сравнении процессоров одного производителя.
Ещё сильнее усложняет ситуацию наличие у современных процессоров двух тактовых частот: базовой (минимальной) и разогнанной (максимальной), иногда называемой турбо (Intel называет свою технологию Turbo Boost). При слабых рабочих нагрузках процессор работает на базовой частоте, обычно между 1-2 ГГц у ноутбуков, иногда выше, в зависимости от номинальной мощности процессора. В последних процессорах Intel могут быть рейтинги нескольких возможных пиковых тактовых частот, в зависимости от того, сколько ядер в процессоре ускоряются одновременно.
Когда нужна более высокая скорость, процессор временно ускоряется до частот вроде 3,5 ГГц или около 5 ГГц, пока задача не будет решена. Процессоры не работают на максимальных частотах постоянно, чтобы не перегреться. Иногда может увеличиваться частота всего одного ядра. В прочих ситуациях ускоряется несколько ядер. Эти ядра могут быть разработаны специально под разгон, в зависимости от особенностей конструкции процессора. Все зависит от модели процессора и рабочей нагрузки. С каждым годом сравнивать разгон процессоров становится всё сложнее.
Пластина для процессоров Intel
Некоторые недорогие процессоры для ноутбуков не имеют тактовой частоты Boost, что ограничивает их скорость при нагрузках. Частоты процессоров для ноутбуков часто такие же, как в процессорах для настольных ПК. Однако, высокие значения поддерживаются не так долго по причине ограничений по мощности или нагреву. Это называется «троттлинг» и представляет собой встроенный в процессор механизм безопасности, поддерживающий работу чипа в пределах номинальных характеристик.
Основы номинальной мощности процессора
Номинальная мощность процессора является хорошим показателем его общей производительности. Большинство процессоров в ноутбуках описываются параметром расчётная тепловая мощность (TDP). Это не столько энергопотребление, сколько ориентир для производителей компьютеров. Это количество тепловой энергии, которое должна рассеивать система охлаждения, чтобы процессор не перегревался.
Процессоры Intel Alder Lake 12-го поколения и Raptor Lake 13-го поколения поменяли терминологию на показатель «Базовая мощность», но суть осталась такой же, как у TDP. Чтобы упростить выбор ноутбуков, TDP и базовая мощность процессора будут называться номинальная мощность процессора.
Номинальная мощность процессоров ноутбуков бывает разная, от нескольких ватт в ультракомпактных ноутбуках до 65 Вт в лучших игровых ноутбуках. Выбор процессора для ноутбука представляет собой нечто большее, чем номинальная мощность. Однако, чем выше значение этого параметра, тем лучше должна быть относительная производительность.
Вентиляционные отверстия ноутбуков
Большинство распространённых процессоров для ноутбуков имеют мощность 15-28 Вт. У них достаточно низкий тепловой профиль, чтобы входить в состав тонких ноутбуков, но мощности хватает, чтобы показывать тактовые частоты как в настольных компьютерах, хотя бы ненадолго. Ноутбуки с такими процессорами обычно обладают активным охлаждением, то есть вентиляторами. Ноутбуки с пассивным охлаждением не имеют вентиляторов и потому бесшумные. У них мощность процессоров только несколько ватт, чего хватает для повседневных задач, но может не хватать для тяжёлых задач с постоянной нагрузкой на процессор, таких как редактирование видео.
Несколько вентиляторов в высокопроизводительном ноутбуке
AMD и Intel ставят букву «H» в конце номеров моделей находящихся в верхней части списка TDP мобильных процессоров, с показателем 45-65 Вт. Эти процессоры применяются в игровых ноутбуках, мобильных рабочих станциях и других заменах настольных ПК. Они подходят для наиболее требовательных приложений и самой тяжёлой многозадачности.
Кэш процессора
Кэш процессора представляет собой небольшой пул памяти, обычно объёмом несколько мегабайт, отделённый от оперативной памяти компьютера (ОЗУ). Он помогает процессору обрабатывать данные, давая более быстрый доступ к ним.
Чем больше кэша (есть разделение на кэш уровня 1-3 (L1-L3), в зависимости от близости к обрабатывающей данные части процессора), тем выше производительность. Однако, сейчас на эту характеристику можно не обращать особого внимания. Времена, когда процессоры получали слишком малый объём кэша для эффективной работы, остались в прошлом. Здесь этот параметр упомянут только потому, что он указывается в характеристиках процессора.
GPU на чипе: что такое встроенная графика?
Игровые ноутбуки и мобильные рабочие станции зависят от отдельных (дискретных) видеокарт (GPU) для ускорения 2D или 3D-рендеринга. Ещё высокопроизводительные настольные компьютеры работают с видеокартами AMD Radeon RX, Nvidia GeForce или Intel Arc, которые устанавливаются на материнскую плату в слот PCI Express. Ноутбуки для повседневной офисной работы зачастую не нуждаются в выделенной видеокарте, поскольку могут обрабатывать выводимое на экран изображение посредством встроенного графического процессора (IGP). IGP входит в состав большинства современных процессоров для ноутбуков.
Чуть ниже будет сказано о производительности интегрированной графики. Пока достаточно сказать, что современные процессоры могут справляться с лёгкими и казуальными играми, особенно процессоры Intel. Однако, требовательным геймерам нужен ноутбук с дискретной видеокартой.
Какой процессор выбрать: Intel или AMD?
Ознакомившись с основами, пора поговорить о конкретных моделях процессоров. В этом разделе описываются чипы AMD и Intel на архитектуре x86, а Apple MacBook перешли на собственные процессоры на ARM.
AMD и Intel не первое десятилетие противостоят друг другу на рынке процессоров. В 2010-х годах Intel доминировала, предлагая более производительные и энергоэффективные процессоры. Тогда AMD оставалось довольствоваться выпуском процессоров для недорогих ноутбуков.
Последние поколения мобильных процессоров Ryzen вернули AMD в игру. Процессоры Intel Alder Lake недавно стали лидерами по производительности, но и чипы серии AMD Ryzen 6000 отлично проявляют себя. Однако, Intel по привычке выбирают многие производители устройств и корпоративные ИТ-менеджеры. С другой стороны, и чипы Ryzen встречаются даже в надёжных бизнес-компьютерах, таких как Lenovo ThinkPad.
Названия семейств процессоров: Pentium, Core, Ryzen и другие
AMD и Intel выпускают следующие основные семейства процессоров:
Следует с осторожностью классифицировать процессоры по числу ядер. Начиная с 12-го поколения, многие (но не все) мобильные процессоры Intel содержат два типа ядер: производительные (P-ядра) и эффективные (E-ядра). Именно поэтому почти невозможно сравнивать эти процессоры с процессорами AMD по ядрам. К тому же, маломощные ядра Intel Efficient не поддерживают многопоточность.
Число ядер обычно растёт с ростом номинальной мощности. Процессоры Intel U-серии имеют до 10 ядер, а AMD — до 8. Количество потоков различается: чипы AMD Ryzen поддерживают многопоточность на всех ядрах, как и Intel Core 10-го и 11-го поколений. Процессоры Intel 12-го и 13-го поколений не поддерживают многопоточность на ядрах E. Процессоры Intel Celeron, серия N и некоторые ранние процессоры AMD Ryzen 3 не поддерживают многопоточность вообще.
Производительные и экономичные ядра Intel
Следует сказать про ядра P и Е кое-что ещё. Выпущенные в 2022 году процессоры Intel Alder Lake затруднили сравнение количества ядер и потоков, поскольку в их состав входят два разных типа ядер, а конструкция чипа называется «big.LITTLE». Ядра P тяжёлые, а E предназначаются для слабых нагрузок. Этот дизайн используется и процессорами Raptor Lake 13-го поколения. Многопоточность есть только у ядер P. Например, 14-ядерный Core i7-13700H: у него 6 ядер P и 8 ядер E. Количество потоков 6*2+8= 20.
Специальные соглашения Intel об именах
Как сказано выше, процессоры Intel 10-го и 11-го поколений заканчивались буквой G и цифрой; чем больше цифра, тем быстрее встроенная графика. Это поменялось с выходом процессоров Core 12-го и 13-го поколений. В них Intel вернулась к традиционным суффиксам U и H (для самых слабых и самых мощных процессоров соответственно) и добавила промежуточную серию P.
Некоторые недорогие процессоры Intel, вроде Pentium Gold 7505 и Intel Processor U300, не имеют суффикса, так что их характеристики следует смотреть на сайте Intel.
Оценка производительности интегрированной графики
Большинство ноутбуков, за исключением игровых моделей и рабочих станций, используют встроенную в процессоры графику. Большинство систем с дискретными видеокартами тоже могут применять встроенную графику для экономии заряда батареи, когда высокая производительность 3D не нужна. Это переключение происходит автоматически.
До некоторых пор большинство мобильных процессоров Intel получали интегрированную графику UHD. Иногда у неё был рейтинг производительности, такой как UHD Graphics 600 или UHD Graphics 620. Эта графика давала достаточную скорость для подключения к монитору, плавной картинки на экране, потоковой трансляции видео и игр в браузере. При этом производительности обычно не хватало для полноценных компьютерных игр, даже относительно лёгких вроде Fortnite.
Но графические чипы нужны не только в играх. Они способны повысить скорость при редактировании фото, видео, в прямых трансляциях. Последние интегрированные графические процессоры AMD и Intel с повышенной производительностью поддерживают даже некоторые игры на разрешении 720p или 1080p. Нынешние Intel IGP называются Iris Xe и Iris Xe Max. Последний с технической точки зрения представляет собой дискретную видеокарту. У AMD сейчас используется название AMD Radeon Graphics.
Графика AMD Radeon в современных процессорах Ryzen заметно превосходит Intel UHD. Ответом Intel стала графика Iris Xe в составе более дорогих чипов, от Core i5 и выше, 12-го и 13-го поколения, а также в чипах Core 11-го поколения с суффиксом G7. Процессоры 11-го поколения с суффиксом G4 и некоторые более дешёвые процессоры продолжают довольствоваться графикой Intel UHD Graphics.
Процессоры для корпоративного применения: Intel vPro и AMD Pro
Пользователи домашних ПК могут пропустить этот раздел, но корпоративные пользователи должны знать, что x86 поддерживает технологии удалённого управления. AMD Pro и Intel vPro помогают ИТ-персоналу развёртывать и управлять множеством компьютеров, включая удалённое обновление, ремонт и расширенные опции безопасности. Функциональность может быть разная в разных поколения процессоров.
AMD указывает такую поддержку, давая название Pro, как у модели Ryzen 7 Pro 5850U. Intel не упоминает vPro в названиях продуктов, хотя она указана на страницах характеристик процессоров.
Разгон процессора ноутбука
Почти все процессоры для ноутбуков не поддерживают разгон. На них нельзя поднимать тактовую частоту выше установленных на заводе значений, как это бывает в процессорах на настольных компьютерах. Исключениями являются мобильные процессоры Intel Core с суффиксами HK и HX, серия AMD Ryzen HX.
Эти суффиксы означают, что процессор имеет разблокированные множители. Их можно использовать для изменения тактовой частоты. Самым современным подобным процессором является Intel Core i9-13900HK. Все чипы класса HX поддерживают разгон. У AMD все чипы Ryzen HX поддерживают разгон.
Почему не разрешить разгонять процессоры на всех ноутбуках? Основная причина в том, что ноутбуки проектируют с учётом строгих тепловых ограничений. Увеличение частоты поднимает потребляемую мощность и выделяется больше тепла. Это может стать причиной перегрева, нестабильной работы, нежелательного троттлинга. Разгон ноутбуков стал возможным недавно, в нескольких современных игровых моделях на процессорах Intel серии K с серьёзным охлаждением.
Заключение: какой процессор выбрать?
Хорошая новость состоит в том, что сейчас удачное время для покупки ноутбуков. В очень дешёвых ноутбуках могут применяться медленные процессоры начального уровня, а почти во всех моделях ценой от $500 процессор быстрый, достаточный для повседневной работы. В играх, при создании контента и в рабочих станциях дефицита мощности не наблюдается благодаря процессорам Apple, AMD и Intel.
Если брать ноутбук Apple, то у вас будет процессор на архитектуре ARM. MacBook M1 способны противостоять Windows-ноутбукам на AMD и Intel, а в специализированных приложениях они могут быть даже быстрее. 16-дюймовый Apple MacBook Pro на процессоре M2 Max является самым мощным ноутбуком этого производителя.
Покупатели ноутбуков на Windows и ChromeOS имеют намного больший выбор процессоров AMD и Intel, есть даже на ARM. Хромбуки обычно плавно работают на любом процессоре, хотя ARM медленнее, чем x86. Если брать хромбук на AMD, это должен быть один из последних процессоров Ryzen C, а не из устаревшей серии A. Процессоры Intel Core в хромбуках лучше, чем Pentium, Celeron или серии N, если вы держите открытыми несколько вкладок браузера.
Серии процессоров AMD Ryzen и Intel Core являются основой Windows-компьютеров для дома и работы. Они отличаются функциональностью и низким энергопотреблением. В последние годы AMD зачастую выигрывает в борьбе за производительность в требовательных к ядрам и потокам программах, таких как приложения для создания контента. Однако с появлением ядер P и E два последних поколения мобильных процессоров Intel сокращают отставание. Следует ознакомиться с результатами тестирования конкретных ноутбуков, прежде чем делать выбор.
Китайцы представили полностью свои процессоры на замену Intel и AMD
Пару лет назад компания Intel заявила, что китайские компании активно наращивают свое влияние на рынке процессоров и в будущем могут сместить ее с лидерских позиций. Этот прогноз, похоже, начинает сбываться. 1 ноября фирма из Поднебесной Zhaoxin сообщила о поступлении в продажу пользовательских и серверных процессоров, предназначенных для реализации на внутреннем рынке.
Для серверов Zhaoxin подготовила платформу Kaisheng KH-40000, выполненную по 16-нанометровму техпроцессу. Для нее доступно три конфигурации: на 12, 16 и 32 ядра. При этом пользователь может использовать на одной материнке сразу два процессора, поскольку необходимая поддержка сокетов присутствует. По итогу можно собрать систему из 64 ядер на частоте 2 ГГц. При этом в пике чипсет может разогнаться до 2.7 ГГц. Для серверной платформы это очень даже неплохо.
Среди других преимуществ Kaisheng KH-40000 отмечают поддержку до 4 ТБ оперативной памяти DDR4 ECC и 128 линий PCIe, совместимость с набором инструкций x86, поддержку ускорения SM2, SM3 и SM4. Кроме того, заявлена поддержка виртуализации и безопасной загрузки.
Представители компании заявляют, что платформа готова для использования в любых сферах. В том числе для облачных хранилищ и потоковой передачи данных. Однако, пока результатов тестирования процессора еще не было, поэтому непонятно, насколько правдивы эти слова.
Для пользовательских ПК Zhaoxin выпустила Kaixian KX-60000G – 4-ядерный процессор с частотой 3.3 ГГц и встроенной графикой, выполненный по 16-нанометровому техпроцессу. Последняя поддерживает DX12, OpenCL1.2, OpenGL 4.6 и может транслировать изображение на 4К-экраны. В Zhaoxin отмечают, что производительность графики Kaixian KX-6000G выросла четыре раза, а энергоэффективность процессора увеличилась на 60 % по сравнению с предыдущим поколением.
Вместе с новым чипом Zhaoxin анонсировала первый ноутбук на его основе – Boyue G43 от Haier. Он имеет 14-дюймовый FullHD дисплей, 8 ГБ оперативной памяти и NVMe-накопитель на 512 ГБ. Также заявлены разъем USB 3.1, два порта USB 2.0, один Type-C и выход HDMI. Поддерживаются современные беспроводные стандарты Wi-Fi 6 и Bluetooth 5.0
Информации о цене и дате выхода представленных чипов и лэптопа пока нет.
Подписывайтесь на наш Telegram, чтобы не пропустить крутые статьи