Я знаю: Мобільні процесори. Компанія Intel

Я знаю

Можна сказати, що на ринку мобільних процесорів зараз майже безроздільно панують чіпи, виконані по архітектурі ARM. Незважаючи на це, у компанії ARM Limited, яка займається розробкою і підтримкою цієї архітектури, з'явився серйозний конкурент - компанія Intel. Більшості людей відомо, що Intel є найбільшим виробником процесорів на архітектурі x86, широко використовуються в десктопах і лептопах. Зрозуміло, при випуску мобільних чіпів компанія буде продовжувати використовувати свої розробки, тому її процесори будуть відрізнятися від більш звичних ARM-процесорів. Що ж дає вибір гаджета на процесорі з архітектурою x86 звичайному користувачеві і якими перевагами або недоліками він буде володіти? Ми постараємося відповісти на це питання, але, перш ніж зробити це, пропонуємо ознайомитися з нашими попередніми статтями: Я знаю: мобільні процесори. Вступна частина і Я знаю: Мобільні процесори. Компанія Qualcomm.

Поява архітектури x86

Компанія Intel була заснована в 1968 році Гордоном Муром (впевнені, майже всі чули це ім'я й знають про Закон Мура) і Робертом Найсом, до яких пізніше приєднався Енді Гроув.

У 1971 році був випущений компанією чіп Intel 4004, який вважається першим комерційним мікропроцесором за всю історію існування комп'ютерів.

Наступною віхою в історії Intel, на якій ми зупинимося, став випуск у 1978 році процесора iAPX86, який пізніше отримав назву Intel 8086. Саме цей чіп першим отримав набір команд, який використовується до цих пір і, фактично, став першим процесором на архітектурі x86. З того часу набір команд архітектури постійно розширювався, але зберігав сумісність з попередніми процесорами. Це означає, що програмне забезпечення, яке працювало на старих чіпах, могло без проблем запускатися і працювати на нових. Що цікаво, сама назва архітектури x86 утворено від останніх двох цифр у назві деяких ранніх процесорів Intel - 8086, 80186, 80286 та інших. Пізніше випускати x86-процесори стали і деякі інші виробники, а в даний час для архітектури існує ще одна назва, яке можна іноді зустріти - IA-32 (Intel Architecture, тобто, 32-бітна архітектура Intel).

Мобільні процесори

З 1987 року було випущено безліч різних x86-процесорів (не тільки компанією Intel): в 1993 році з'явилася використовується і донині лінійка Pentium, а пізніше з'явилися перші чіпи з лінійок Celeron, Core, Core i3/i5/i7, Atom, а також, серверні Xeon.

Коли мова йде про сучасних мобільних гаджетах з сенсорними екранами, приміром, смартфонах, планшетах і ультрабуках, то з чіпів Intel в них використовуються процесори Atom і Core i3/i5/i7, які володіють певними перевагами, так і недоліками. Наприклад, процесори Atom мають досить низьке енергоспоживання, що дозволяє їх використовувати в смартфонах, а також невисока тепловиділення, що дає можливість встановлювати їх в планшети без активного охолодження, але значно поступаються в продуктивності процесорів Core i3/i5/i7. Останні, в свою чергу, придатні для виконання більшості завдань, що вимагають високої продуктивності (це стосується в тому числі і низьковольтних модифікацій для ультрабуків), але вимагають більше енергії і сильніше нагріваються, вимагаючи більш ємних акумуляторів і активне охолодження. Зупинимося на обох лінійках докладніше.

Intel Atom

Процесори Atom, крім інших пристроїв, зараз використовуються в смартфонах на Android OS і планшети на Windows. Почнемо, мабуть, зі смартфонів.

Випуском смартфонів на чіпах Intel займаються різні компанії, починаючи від досить маловідомих виробників, на зразок індійської компанії Lava, до великих міжнародних компаній, наприклад, Lenovo. На момент написання статті, чіпи Atom використовуються, переважно, в недорогих смартфонах, але у згаданій Lenovo є досвід випуску топового смартфона з процесором Intel - ним став Lenovo K900 (на зображенні вище). На прикладі цього гаджета можна сказати, що чіпи Atom можуть забезпечити пристойну продуктивність (порівнянну з досить потужними процесорами ARM) і помірне енергоспоживання, але поки вони володіють певними недоліками, наприклад, прилад може некоректно працювати при запуску деяких оптимізованих додатків, насамперед, “важких” тривимірних ігор.

Що стосується планшетів на Windows 8, то процесори Intel Atom для них, навпаки, мають велику перевагу - аж до теперішнього моменту (хоча скоро це має змінитися) вони є єдиними чіпами, які встановлюються в пристрої такого класу (вище його типовий представник - HP ElitePad 900) з повноцінної ОС Windows 8, які не використовують активне охолодження. Процесори Intel Atom, як ми вже сказали, належать до архітектури x86, а, значить, на планшети з їх використанням встановлюються звичні всім нам версії Windows 8 з можливістю запуску класичних програм в режимі робочого столу.

Системи-на-кристалі

Важливо відзначити, що, говорячи “процесор”, ми не завжди маємо на увазі центральний процесор як окремий компонент на системній платі пристрою. Тим не менш, зараз ми хочемо розмежувати поняття: в даному розділі мова надалі піде про системи-на-кристалі (SoC), які об'єднують на одному чіпі набір системних компонентів. Такий формат добре підходить для використання в мобільних пристроях, особливо смартфонах і планшетах, тому, на додаток до процесорів Atom, в минулому році компанія Intel стала випускати і однойменні SoC. Такі чіпи спочатку призначені для роботи під управлінням Android OS.

У таблиці нижче продемонстровано розвиток чіпсетів Atom і відмінності між їх різними моделями та платформами.

Назва чіпсету (платформа)

Техпроцес

Архітектура

Процесор

Графічний прискорювач

Вихід на ринок

Atom Z2420 (Lexington)

32 нм

x86

одноядерний Saltwell, 1,2 ГГц

PowerVR SGX 540

25 січня 2013

Atom Z2460 (Medfield)

32 нм

x86

одноядерний Saltwell, 1,5 ГГц

PowerVR SGX 540 (400 МГц)

2 квартал 2012

Atom Z2480 (Medfield)

32 нм

x86

одноядерний Saltwell, 2 ГГц

PowerVR SGX 540 (400 МГц)

2012

Atom Z2760 (Clover Trail)

32 нм

x86

двоядерний Saltwell, 1,8 ГГц

PowerVR SGX 545 (533 МГц)

4 квартал 2012

Atom Z2520 (Clover Trail+)

32 нм

x86

двоядерний Saltwell, 1,2 ГГц

PowerVR SGX 544 MP2 (300 МГц)

2013

Atom Z2560 (Clover Trail+)

32 нм

x86

двоядерний Saltwell, 1,6 ГГц

PowerVR SGX 544 MP2 (400 МГц)

2013

Atom Z2580 (Clover Trail+)

32 нм

x86

двоядерний Saltwell, 2 ГГц

PowerVR SGX 544 MP2 (533 МГц)

2013

Atom Z3000 (Bay Trail)

22 нм

x86-64

чотирьохядерний Silvermont, 2,1 ГГц

Intel Gen 7

4 квартал 2013

Як ми вже згадали, сімейство Intel Atom SoC - досить молоде і з'явилося тільки в 2012 році. Порівнюючи табличні значення характеристик чіпів можна також помітити, що майже всі вони мало чим різняться між собою і є досить схожими, хоча й розраховані на мобільні пристрої різних цінових категорій (за рахунок використання різних ПРОЦЕСОРІВ і графічних прискорювачів). Значно від них відрізняється тільки представлений на початку вересня Intel Atom Z3000, який виконаний по 22-нанометровому техпроцесу (на відміну від інших чіпсетів, що використовують 32-нм техпроцес) і підтримує набір інструкцій x64, тобто, фактично, є 64-бітним. Atom Z3000 на новій платформі Bay Trail оснащений ще і більш ніж потужною графікою (таке ж графічне ядро, що і в процесорах на базі мікроархітектури Ivy Bridge).

Одним з перших пристроїв на платформі Bay Trail став недорогий планшет Toshiba Encore на Windows 8.1, отримав 8-дюймовий дисплей з роздільною здатністю 1280 х 800 пікселів, 32 ГБ внутрішньої пам'яті і стандартний набір бездротових з'єднань. Очікується, що більше гаджетів з новими чіпами з'явиться на виставці CES в самому початку 2014 року.

Android-IA

Раз вже мова зайшла про смартфонах на платформах Intel, не можна не сказати і про такий проект, як Android-IA. Спочатку мобільна операційна система Android створювалася Google з розрахунком на архітектуру ARM, але, так як вихідний код операційної системи відкритий, ніщо не заважає створювати її модифікації (неважливо, рядовим розробникам-ентузіастам або великим міжнародним компаніям), такі, як дистрибутив, призначений для запуску на архітектурі x86.

Слідуючи з того, що звичайні комп'ютери і ноутбуки використовують цю архітектуру, на них також можна встановлювати цю версію Android, причому працювати вона буде на пристроях як повноцінна операційна система з підтримкою апаратного графічного прискорення, а не як віртуальна машина.

Core i3/i5/i7 в мобільних пристроях

Незважаючи на вищесказане, продуктивності чіпів Atom часто буває в планшетах недостатньо, тому в Intel вважають, що майбутнє в мобільних пристроях за чіпами Core i3/i5/i7, які прийдуть на заміну Atom і, завдяки останнім розробкам Intel, виправлять його недоліки. Приміром, у 2013 році компанією було представлено четверте покоління процесорів Core i3/i5/i7 (Haswell), що зробила, можливим випуск ультрабуків з набагато більш тривалим часом автономної роботи (до 10 годин) і планшетів без активного охолодження (кулерів), на відміну від третього покоління (Ivy Bridge). На зображенні нижче: “класичний” ультрабук ASUS Zenbook Infinity.

Крім того, процесори Core i3/i5/i7 володіють досить високою продуктивністю, що дозволяє виконувати на ультрабуках більшість повсякденних завдань, у тому числі що вимагають високої продуктивності (наприклад, робота в професійних графічних редакторах або навіть тривимірні ігри), навіть незважаючи на те, що в пристроях такого класу використовуються низьковольтні модифікації чіпсетів зі зниженим енергоспоживанням і тепловиділенням.

Позначення процесорів Core i3/i5/i7

Само собою, маркетингові назви Intel Core i3/i5/i7 нічого не скажуть про поколінні процесора і його властивості, тому, щоб дізнатися про чіпі більше, необхідно знайти його повний номер. Ми не будемо говорити про всі позначеннях, які Inte присвоює своїм чіпів, а зупинимося докладніше саме на мобільних процесорах.

Це краще зробити на конкретному прикладі: Intel Core i7-4900MQ. Отже, що є що:

“Intel Core” - торгова марка
“i7” - лінійка процесорів (або, як виражається Intel, “модифікатор торгової марки”). Приймає значення “i3”, “i5” і “i7” в залежності від продуктивності процесора і його можливостей.
Цифра “4” у номері “4900” - покоління процесора. На даний момент приймає значення “3” і “4” для третього (Ivy Bridge) і четвертого (Haswell) поколінь відповідно.
Цифри “900” у номері “4900” - номер процесора або числове позначення конфігурації.
Суфікс “MQ” - мобільний (M) чотириядерний (Q) процесор. Використовуються наступні позначення:
- M - мобільний процесор
- X - “екстремальні” процесори Intel Core i7 Extreme Edition з розблокованим множником (можливістю розгону - підвищення тактової частоти)
- Q - чотириядерні процесори
- U - TDP знижений (15-28 Вт) (такі процесори іноді називаються низьковольтними)
- Y - наднизький TDP (до 11,5 Вт)
- E - варіант для вбудованих систем

За наведеним вище списком цілком зрозуміло, на які пункти варто орієнтуватися при виборі пристрою. Перше - лінійка процесорів. Якщо вам потрібна “друкарська машинка” для роботи з офісними додатками, швидкого і комфортного веб-серфінгу, а також запуску більшості програм, то вистачить і процесора Core i3, але якщо необхідний запуск “важких” додатків на зразок графічних редакторів або CAD-систем, краще вибрати більш потужні Core i5 або Core i7.

Друге покоління процесорів. Безсумнівно, при придбанні нового пристрою краще відразу брати останнє покоління, тим більше, в плані енергоспоживання Haswell отримав дійсно великі переваги перед Ivy Bridge.

Нарешті, літера суфікса: у більшості ультрабуків і планшетів встановлюються чіпи з суфіксом U, в більш потужних ноутбуках чіпи з позначенням QM або XM, а в нових планшетах також з'являться процесори з наднизьким тепловиділенням і суфіксом Y (само собою, в таких чіпах буде і менш висока продуктивність у порівнянні з іншими моделями).

На всяк випадок пояснимо використаний нами термін TDP: ця абревіатура буквально розшифровується як thermal design power, але в російській мові зазвичай використовується слово “термопакет”. TDP вимірюється у ватах (Вт), але не показує загальне тепловиділення процесора, як це можна було подумати, а необхідність для системи охолодження відводити вказану кількість тепла. Очевидно, TDP це характеристика самого процесора, а не системи охолодження, але саме від нього залежить її тип. Тобто, при низьких TDP (яких саме - сильно залежить від зовнішніх факторів, але для планшетів ця величина прийнята рівною 4,5 Вт і зустрічається в процесорах Intel Core i3/i5 з суфіксами Y) система охолодження може бути пасивної, але при високих - тільки активної (з використанням кулерів).

Стратегія тік-так

Лінійка процесорів Core i3/i5/i7 є пріоритетною для Intel на ринку споживчих пристроїв - еволюція і розвиток чіпів цього сімейства підпорядковуються чіткими правилами, які отримали назву “стратегія тік-так”. “Тік” і “так” змінюють один одного разу в рік разом з анонсом Intel чергового покоління процесорів Core i3/i5/i7.

“Тік” означає істотну зміну мікроархітектури, а “так” - зменшення технологічного процесу, причому ці два параметри ніколи не поєднані разом в одному оновленні чіпсетів - ця стратегія дозволить Intel до пори до часу планомірно покращувати свої процесори. Чому “до пори до часу”? Все просто: на жаль, фізично закони непохитні і постійно зменшувати техпроцес не вийде з тієї причини, що рано чи пізно буде досягнуто мінімально можливий розмір транзисторів. Тоді чіпмейкерам доведеться шукати інші способи збільшити продуктивність або енергоефективність процесорів, але в подробиці цього ми не станемо заглиблюватися.

Замість цього, для наочності наведемо таблицю розвитку процесорів Intel в останні роки відповідно до цієї стратегії:

Ядра

Процесори

Мікроархітектура

Техпроцес

Рік випуску

Твк

Cedar Mill, Dempsey та ін.

Intel Core, Pentium 4, Pentium D, Xeon

Intel P6, NetBurst

65 нм

2006

Так

Allendale, Clovertown, Conroe та ін.

Intel Core 2, Xeon

Intel Core

65 нм

2006

Твк

Dunnington, Harpertown, Penryn і ін.

Intel Core 2, Xeon

Penryn

45 нм

2008

Так

Beckton, Bloomfield, Clarksfield та ін.