Итоги 2019 года: процессоры

⇡#Десктопные процессоры: смена лидера

После того как мы вспомнили про фундаментальные вещи, которые случились на процессорном рынке в 2019 году, самое время погрузиться в частности и сосредоточиться на том, что в конечном итоге получили потребители.

Если говорить о десктопном рыночном сегменте, то в нём, вне всяких сомнений, солировала AMD. Компании удалось полностью преобразить модельный ряд своих процессоров, переведя их на прогрессивную микроархитектуру Zen 2, благодаря чему у неё получилось не только догнать конкурента, но и заметно оторваться от него по производительности массовых предложений. Справедливости ради нужно сделать ремарку, что по быстродействию в играх процессоры Intel всё ещё остаются в лидерах за счёт высокоэффективных межъядерных соединений, а также низколатентной подсистемы памяти, но AMD на это отвечает заметно более высокой «грубой» производительностью в счётных задачах.

Ещё бы: в модельном ряду Ryzen 3000 появились процессоры с 12 и 16 вычислительными ядрами, аналогов которым среди решений Intel попросту не предусмотрено. Таким образом, AMD единолично вывела рынок десктопных решений на принципиально новый уровень: владельцы самых обычных систем получили возможность пользоваться процессорами, которые ранее было принято относить к классу HEDT. Получилось так, что за один только 2019 год AMD подняла быстродействие массовых систем более чем в два раза. Причём такие головокружительные перемены не повлекли за собой ни значительного роста стоимости новых флагманов, ни заметного увеличения их энергопотребления и тепловыделения. Даже самый старший десктопный Zen 2 – 16-ядерный Socket AM4-процессор Ryzen 9 3950X – благодаря новаторскому чиплетному дизайну и 7-нм техпроцессу вписывается в тепловой пакет 105 Вт и оценивается в $749.

AMD смогла внести заметное оживление и в нижней части десктопного сегмента. Компания не стала выпускать недорогие версии Ryzen 3000, сделав младшими моделями свежего семейства шестиядерные Ryzen 5 3600, Ryzen 5 3500X и Ryzen 5 3500, а для тех, кто хочет сэкономить, решила предложить существенно уценённые многоядерные процессоры прошлых поколений. Например, цена процессоров Ryzen 5 1600 и Ryzen 5 2600 к концу года стала вплотную приближаться к 100-долларовому порогу, причём для поддержания бесперебойных поставок компания даже перевела Ryzen 5 1600 на микроархитектуру Zen+.

Вместе с «чистокровными» Ryzen 3000 в 2019 году на рынке появились недорогие четырёхъядерники Ryzen 5 3400G и Ryzen 3 3200G, которые было бы справедливо отнести к прошлому поколению. Это 12-нм гибридные процессоры на микроархитектуре Zen+, снабжённые встроенным графическим ядром Vega. И хотя в их базовом дизайне нет существенных улучшений по сравнению с базирующимися на микроархитектуре Zen старыми процессорами Ryzen 5 2400G и Ryzen 3 2200G, AMD постаралась сделать их интереснее за счёт косвенных факторов. Ryzen 5 3400G и Ryzen 3 3200G стали доступнее по цене, получили увеличенные частоты, а также начали комплектоваться более мощными системами охлаждения.

Почти все прошлогодние манёвры AMD в настольном рыночном сегменте так и остались без симметричного ответа Intel. Микропроцессорный гигант целый год продолжал выжимать соки из своего 14-нм дизайна Coffee Lake Refresh, и всё его движение вперёд свелось к добавлению в уже имеющийся модельный ряд дополнительных промежуточных позиций.

Самым громким десктопным анонсом Intel стал, пожалуй, выход процессора Core i9-9900KS – отборного восьмиядерника, рассчитанного на работу на частоте 5,0 ГГц как при однопоточной, так и при многопоточной нагрузке. Этот процессор немного улучшил показатели производительности отноосительно прошлого флагмана, Core i9-9900K, и заслуженно получил звание наилучшего варианта для игровых систем. Но при этом стоит понимать, что в данном случае речь идёт лишь об ограниченной партии процессоров, которая, судя по всему, будет достаточно быстро распродана, ведь Intel назначила самому быстрому Coffee Lake Refresh сравнительно невысокую цену — $513. И это лишь в очередной раз даёт понять, что в плане частотного потенциала 14-нм техпроцесс себя уже исчерпал.

Ещё одной важной вехой в эволюции экосистемы LGA 1151v2 стало появление в ней процессоров без графического ядра – так называемой серии F. Продавать такие чипы Intel стала не от хорошей жизни, но пользователи могут быть вполне ими довольны. Во-первых, они так или иначе позволили ослабить бушующий дефицит. А во-вторых, те из покупателей, которые не нуждаются во встроенном GPU, получили возможность немного сэкономить: стоимость процессоров без графики примерно на 5-15 % ниже, чем у их полноценных собратьев.

Помимо этого, в итоги года стоит записать и то, что семейство Coffee Lake Refresh заметно разрослось, даже если не брать в зачёт процессоры без встроенного GPU. В начале года оно состояло лишь из трёх оверклокерских моделей, а теперь в него входит три с лишним десятка процессоров всех классов, начиная от Celeron и Pentium, включая процессоры с заблокированным и свободным множителем и даже процессоры серии T, имеющие сниженное до 35 или 25 Вт расчётное тепловыделение.

⇡#Серверные процессоры: эпичный EPYC

Заодно с настольными системами AMD удалось сделать очень серьёзную заявку на серверном рынке. Дело в том, что туда, где Intel традиционно предлагала 28 ядерные процессоры, AMD пришла с гораздо более производительным и функциональным вариантом – новыми процессорами EPYC поколения Rome. Их уникальность заключается в том, что благодаря многочиплетной конструкции и микроархитектуре Zen 2 они могут предложить до 64 вычислительных ядер, а также в три с лишним раза большее линий PCI Express, чем у чипов Intel, и на треть большее число каналов памяти. Надо сказать, что эти числа впечатлили даже саму Intel. Ещё в 2018 году, когда подробности о готовящихся EPYC только начинали появляться, высокопоставленные представители Intel уже говорили о том, что видят своей задачей не допустить увеличения доли AMD на серверном рынке выше 15-20 %. Теперь же, когда EPYC поколения Rome обрели реальные очертания, всё выглядит так, что кратный рост доли AMD в ближайшее время вполне может произойти.

Ключевое усовершенствование в дизайне Rome по сравнению с предыдущим поколением EPYC, Naples, если не считать новой микроархитектуры и удвоенного количества вычислительных ядер, заключается в применении единого централизованного чиплета ввода-вывода. Все восемь вычислительных чиплетов новых EPYC общаются со внешним миром через единого посредника, и это уравнивает задержки при обращении к памяти или PCIe-устройствам для каждого процессорного ядра. В прошлом поколении EPYC задержки могли сильно различаться, и это вызывало массу сложностей при эксплуатации систем на основе этих чипов. Теперь же данная проблема полностью ушла в прошлое, у тому же в новой версии серверных процессоров AMD реализовала массивный L3-кеш и ускоренную версию шины Infinity Fabric, что в конечном итоге дополнительно усилило всю подсистему памяти.

Старшей моделью в новом семействе стал EPYC 7742 – 64-ядерный процессор с поддержкой до 8 Тбайт восьмиканальной памяти, базовой частотой 2,25 ГГц и максимальной частотой 3,4 ГГц, работающий в рамках 225-Вт теплового пакета. Но самое интересное – цена такого процессора. Она была установлена в $6 950, в то время как старшие 28-ядерные Xeon оцениваются Intel в суммы порядка $10 тысяч. И это значит, что в сравнении с конкурентом AMD на серверном рынке предложила производительность на 50-100 % выше, а цену – на 40 % ниже, плюс добавила дополнительные бонусы в виде поддержки больших объёмов памяти, большего числа линий PCI Express, причём четвёртого поколения, и тому подобного.

Совершенно неудивительно, что такие заманчивые предложения вызвали огромный интерес. С выходом Rome объёмы заказов на серверные процессоры AMD выросли в два с лишним раза, а в числе клиентов компании оказались многие крупные компании, такие как Amazon, Microsoft, Google и Twitter.

Стоит упомянуть и о том, что чуть позднее AMD решила дополнительно усилить ассортимент своих передовых серверных процессоров и добавила в него EPYC 7H12 – высокочастотную многоядерную модель с увеличенным до 280 Вт TDP, ориентированную на клиентов, которые особенно требовательны к производительности. Этот процессор получил базовую частоту 2,6 ГГц с максимальной частотой в турборежиме 3,3 ГГц. Использовать такой процессор допускается исключительно с жидкостным охлаждением, кроме того, он поставляется по спецзаказам и не имеет официальной цены.

Что же касается Intel, то она тоже обновила модельный ряд процессоров для серверов, представив второе поколение Xeon Scalable, известное ранее по кодовому имени Cascade Lake-SP, однако его анонс получился далеко не таким впечатляющим. Ключевые обновления почти не коснулись базовых характеристик, а в основном затронули только цены. Фактически всё свелось к тому, что новинки по сравнению с предшественниками стали на 25 % дешевле, получили первый пакет аппаратных заплаток против уязвимостей Spectre/Meltdown, а также обрели поддержку модулей энергонезависимой памяти Optane DC Persistent Memory, но больше никаких заметных улучшений не предложили. При этом они продолжили базироваться на 14-нм техпроцессе и микроархитектуре Skylake, совсем незначительно увеличили тактовую частоту и так и не смогли получить более 28 вычислительных ядер.

Однако чтобы второе поколение Xeon Scalable на фоне куда более мощных EPYC не выглядело совсем бледно, Intel придумала нечто особенное – серию Xeon Platinum 9200. Это максимальное и принципиально новое предложение на базе кремния Cascade Lake, которое объединяет в одной процессорной упаковке сразу два 28-ядерных кристалла. В итоге получаются процессоры с максимальным числом ядер, достигающим 56, однако тут есть целый ряд но. Во-первых, это фактически двухпроцессорная система в одной упаковке — со всеми вытекающими из этого последствиями. Во-вторых, TDP таких «сплоток» доходит до 400 Вт. В-третьих, Xeon Platinum 9200 не допускают установки в какой-либо привычный разъём, а предполагают непосредственную пайку на материнскую плату и потому поставляются исключительно в составе вычислительных модулей Intel S9200WK с недекларируемой производителем ценой. Иными словами, речь в данном случае идёт главным образом о имиджевом и нишевом решении, интереса к которому, честно говоря, пока не выразил ни один из крупных производителей серверного оборудования.

⇡#Процессоры HEDT и рабочие станции: полный AMD

Ещё одной сферой, где свои условия начала самым убедительным образом диктовать AMD, стал сегмент процессоров для высокопроизводительных десктопов (HEDT) и рабочих станций. Ещё бы: здесь производители традиционно применяют дизайны серверных процессоров, и коль скоро AMD смогла встряхнуть консервативный рынок серверов, то совсем неудивительно, что с рабочими станциями, пользователи которых гораздо менее инерционны, у компании вышло совершить самый настоящий переворот.

Причём всё это было сделано, что называется, «одной левой», ведь AMD в прошлом году даже не задействовала своё главное убер-орудие – 64-ядерный дизайн. Пока компания выпустила лишь две основанные на четырёх чиплетах Zen 2 модели Ryzen Threadripper с 24 и 32 ядрами, но и этого с лихвой хватило для того, чтобы полностью нокаутировать Intel в данном рыночном сегменте. В то же время 64-ядерный Threadripper тоже запланирован к выходу в наступившем году, и он в конечном итоге станет совершенно исключительным предложением для профессиональных создателей контента, сопоставить которое с чем-то другим будет попросту невозможно.

Говоря о Threadripper третьего поколения, стоит подчеркнуть, что чиплетный дизайн сильно изменил их к лучшему. Централизованный чиплет ввода-вывода, в котором находится контроллер четырёхканальной памяти, позволил AMD отказаться от архитектуры NUMA, которая в процессорах для рабочих станций была не очень-то уместна. Поэтому, несмотря на то, что среди предложений AMD для профессионалов 24- и 32-ядерные процессоры существовали и до Threadripper 3960X и 3970X, новинки оказались гораздо более производительными не только благодаря микроархитектуре Zen 2, но и за счёт более правильной организации подсистемы памяти. Попутно AMD в который раз не стала сильно злоупотреблять накруткой цен, несмотря на уникальность своих предложений. Даже старший 32-ядерный HEDT-процессор, имеющий достаточно высокие рабочие частоты — 3,7-4,5 ГГц, получил официальную стоимость $1 999, в то время как сопоставимый по производительности 28-ядерный процессор Intel Xeon W-3275 для рабочих станций стоит как два таких Threadripper 3970X.

Впрочем, более ходовые процессоры Intel для HEDT-платформы LGA 2066 в 2019 году подешевели, и сильно – примерно вдвое. И это — фактически единственное важное изменение, которое затронуло модельный ряд процессоров Core X. Формально Intel в минувшем году перевела его на более современный дизайн Cascade Lake-X, но с точки зрения характеристик это мало что значит. Обновлённые процессоры используют такую же 14-нм микроархитектуру Skylake, как и предшественники серии Skylake-X, и не могут предложить своим обладателям более 18 ядер. К сожалению для микропроцессорного гиганта, самый крупный имеющийся в его распоряжении кристалл XCC площадью порядка 700 мм², который применяется в 28-ядерных Xeon, в LGA 2066-процессоры банально не проходит по габаритам.

Поэтому самой старшей моделью в обновлённом ассортименте Core X стал 18-ядерный Core i9-10980XE с рабочими частотами 3,0-4,8 ГГц, который теперь можно приобрести за вполне демократичные для такого предложения $979. Однако нужно иметь в виду, что в текущих реалиях процессоры Core X, несмотря на четырёхканальный контроллер памяти и поддержку 48 линий PCI Express, по производительности конкурируют не с представителями семейства Threadripper, а со старшими Ryzen для массовой платформы Socket AM4.

Поддержать престиж своей марки в сегменте HEDT Intel сегодня может разве только за счёт процессоров Xeon W-3200, которые, например, можно встретить в рабочих станциях Apple Mac Pro. Основываясь на дизайне Cascade Lake-W, такие CPU предлагают профессионалам до 28 вычислительных ядер, шестиканальную подсистему памяти и поддержку до 64 линий PCI Express. Однако нужно иметь в виду, что для Xeon W-3200 требуются собственные, крайне дорогие материнские платы с процессорным разъёмом LGA 3647, плюс к чему и сами такие процессоры значительно дороже того же 32-ядерного Threadripper 3970X. Уже упоминавшаяся старшая модель в семействе, 28-ядерный Xeon W-3275 с частотами 2,5-4,4 ГГц, оценена в $4 499, что делает её малоинтересным для реальных применений имиджевым продуктом.

⇡#Некрологи

Компания AMD в прошедшем году развила столь мощную активность, что большую часть итоговой статьи нам пришлось посвятить преимущественно её продуктам. Однако деятельность Intel всё-таки удостоится в нашем материале ещё одного полного раздела. Дело в том, что у Intel в 2019 году тихо и бесславно завершилось два масштабных и амбициозных проекта, которые по изначальному замыслу должны были перевернуть всю компьютерную индустрию, но в итоге оказались отвергнуты рынком.

Первый такой проект – это архитектура IA-64 и процессоры Itanium. Первые представители семейства Itanium были выпущены в 2001 году и предназначались для высокопроизводительных корпоративных серверов и суперкомпьютеров. Они разрабатывались Intel в сотрудничестве с Hewlett-Packard и первое время преподносились как прогрессивная и перспективная замена x86-процессорам в серверном сегменте. Актуальное на данный момент поколение в семействе, Itanium 9700, известное также под именем Kittson, было представлено в 2017 году, однако технологическое развитие этих процессоров фактически затормозилось ещё в 2012 году, когда были выпущены чипы прошлого поколения с кодовым именем Poulson.

Проект новой серверной архитектуры не взлетел по многим причинам. Появление Itanium с самого начало сопровождалось многочисленными проблемами как технического, так и маркетингового характера, в результате чего процессоры этого семейства не смогли снискать заметной популярности. То, что архитектура IA-64, не успев взойти, движется к закату, стало понятно ещё в 2010 году, когда от её поддержки отказалась Microsoft. А в 2011 году к Microsoft присоединилась и Oracle, свернув разработку своего ПО, рассчитанного на работу в IA-64-системах.

Intel открыто сообщила об отказе от дальнейшего развития Itanium ещё в 2017 году, но теперь компания озвучила и конкретную дату полного прекращения поставок так и не покоривших рынок 64-битных процессоров. Программа по выводу Itanium из обращения была анонсирована в январе 2019, а январь 2020 года – это последний момент, когда клиенты имеют возможность заказать у Intel данный продукт. Впрочем, скорее всего, сегодня никто по этому поводу расстраиваться уже не станет. Единственной компанией, сохранившей верность архитектуре IA-64, осталась HPE, использующая Itanium лишь в одном своём семействе серверов – Integrity i6.

Второй проект микропроцессорного гиганта, подошедший в 2019 году к бесславному финалу, – это Larrabee, попытка Intel создать графический чип, основываясь на архитектуре x86. Интересно, что этот проект совершил крутой разворот на самом старте – достаточно быстро компания отказалась от планов по созданию GPU и переориентировала разработанный дизайн ускорителя на работу с параллельными вычислениями. В конечном итоге этот продукт пришёл на рынок в 2012 году под именем Xeon Phi и оказался, грубо говоря, процессором с большим количеством сравнительно простых ядер (их число доходило до 72), обладающих поддержкой набора инструкций AVX-512.

Финальная версия Xeon Phi, Knights Mill, была анонсирована в конце 2017 года и получила оптимизации для работы над популярными нынче задачами глубокого обучения, однако, несмотря на это, Intel приняла решение завершить дальнейшее развитие этой архитектуры. В будущем для высокопроизводительных вычислений компания планирует продвигать свои GPU с архитектурой Xe, в частности 7-нм ускоритель Ponte Vecchio, который должен быть анонсирован когда-то в 2021 году.

Что же касается Xeon Phi в их сегодняшнем виде, то они действительно устарели и перестали быть интересными для клиентов, поскольку их главный козырь – поддержка AVX-512 – теперь доступен в том числе и в самых обычных процессорах Xeon Scalable. Поэтому нет ничего удивительно, что с августа прошлого года Intel перестала принимать заказы на поставки Xeon Phi, сделав проект Larrabee достоянием истории.

⇡#Заключение

Наблюдать за процессорным рынком становится всё интереснее и интереснее. AMD сумела принести на него долгожданное оживление, конкуренция между производителями обострилась, а в конечном итоге выиграли пользователи: высокая производительность стала гораздо доступнее. Но что особенно приятно, все события, описанные выше, – это лишь начало. Поединок AMD и Intel едва ли добрался до миттельшпиля, и наступивший 2020 год наверняка окажется не менее насыщенным событиями, чем предыдущий.

Так, от AMD мы уже ожидаем новые настольные процессоры поколения Zen 3, основанные на улучшенном 7-нм техпроцессе. Как ожидается, они будут анонсированы ближе к концу 2020 года и предложат заметно переработанную микроархитектуру со значительно увеличенным показателем IPC. Кроме того, в середине года компания должна представить и десктопные гибридные процессоры Renoir, оснащённые встроенным графическим ядром Vega. Они придут на смену существующим Picasso и получат увеличенное до восьми количество вычислительных ядер, 7-нм микроархитуктуру Zen 2 и более производительную графику.

Но гораздо больше сюрпризов можно ждать от Intel, которая должна сосредоточить все усилия на том, чтобы восстановить пошатнувшуюся конкурентоспособность своей продукции. На сегодня известно, что ориентировочно во втором квартале будет представлена новая массовая настольная платформа LGA1200 в комплекте с 14-нм процессорами Comet Lake, которые получат до 10 вычислительных ядер с микроархитектурой Skylake и предельные частоты, перешагнувшие за 5-гигагерцевую отметку. Кроме того, есть информация о намерении Intel расширить ареал обитания Comet Lake в том числе и на мобильные системы, где такие процессоры смогут предложить до восьми ядер и тактовые частоты вплоть до 5,0 ГГц в рамках 45-Вт теплового пакета.

Что же будет происходить дальше, достоверно сказать затруднительно. Есть сведения, что во второй половине наступившего года Intel выпустит мобильные 10-нм процессоры Tiger Lake. Также периодически всплывают упоминания о мобильных и десктопных процессорах Rocket Lake, при производстве которых будет использоваться 14-нм технология, но базовая микроархитектура каким-то образом обновится. Кроме того, появления новых процессорных дизайнов можно ждать и в серверном сегменте. В течение года для серверных применений должны будут выйти 14-нм процессоры Cooper Lake-SP, а позднее — и 10-нм чипы Ice Lake-SP. В них, как предполагается, Intel значительно увеличит число вычислительных ядер, а в Ice Lake-SP введёт и поддержку интерфейса PCI Express 4.0. Скорее всего, модификации каких-то из этих CPU станут в конечном итоге доступны и в HEDT-сегменте в виде представителей семейства Core X. Иными словами, скучать нам точно не придётся.