Итоги 2016 года: процессоры для ПК

Уже который раз подряд итоговую статью про десктопные процессоры приходится начинать со слов о том, что прошедший год был очень скучным и никаких сенсаций нам не подарил. Всё это в равной степени можно сказать и про 2016 год, причём на этот раз ситуация дополнительно усугубилась тем, что доля компании AMD сжалась до катастрофических показателей (по разным оценкам, от 12 до 17 процентов). В этом нет ничего удивительного: AMD действительно не проявляла в прошедшем году практически никакой активности, отдавая все силы подготовке перспективной микроархитектуры Zen. Intel же в отсутствие конкуренции давно не совершает никаких резких движений, предпочитая плыть по пути прогресса плавно и расслабленно. Однако два повода для обсуждения микропроцессорный гигант всё же преподнёс. С одной стороны, он официально объявил о замедлении развития своих CPU, а с другой – сделал (возможно, невольно) пару реверансов в сторону истосковавшихся по былому драйву энтузиастов.

⇡#Классический разгон снова в моде

Компания Intel вместе со своими партнёрами приложила немало усилий к тому, чтобы использовать такое явление, как оверклокинг, для своей пользы. Изначально разгон представлял собой отличный способ экономии, так как позволял выжимать флагманскую производительность из процессоров средней или даже нижней ценовой категории. Но постепенно ситуация поменялась: разгон недорогих процессоров был закрыт, а доступ к изменению частоты остался лишь в специальных версиях CPU, которые продаются дороже своих собратьев. Тем не менее в 2016 году неожиданно оказалось, что ограничения, выстроенные Intel, на самом деле не столь нерушимы и старый добрый разгон, каким его помнят старожилы, снова актуален.

В платформе LGA1151 нашлось сразу несколько вариантов для значительного наращивания быстродействия недорогих процессоров Skylake, и все они связаны с одним и тем же изменением в схемотехнике: производители материнских плат получили возможность использовать независимые тактовые генераторы для формирования частоты процессора и всех остальных частот в системе. Именно такой шаг компании Intel и открыл ящик Пандоры, а дальше понеслось…

Схема формирования частот в платформе LGA1151: PCIe и DMI выведены в отдельный домен

Изначально планировалось, что разгон через увеличение частоты BCLK будет доступен лишь для дорогих оверклокерских процессоров. Однако никаких аппаратных ограничений для увеличения частоты у процессоров с заблокированным множителем, как оказалось, нет, и вся интеловская защита носит лишь программный характер. Неудивительно, что уже в конце 2015 года производители материнских плат научились её обходить, и это спровоцировало массовое появление версий BIOS, дающих доступ к увеличению рабочих частот для абсолютно любых LGA1151-процессоров. Впоследствии Intel попыталась было остановить начавшуюся вакханалию, но, как поётся в известной песне, фарш невозможно провернуть назад. Организационными мерами Intel добилась лишь того, что часть производителей перестала развивать линейки прошивок, допускающих разгон не-K-процессоров, но удалить из Интернета уже вышедшие версии BIOS ей, естественно, не удалось. К тому же некоторые, например, ASRock и вовсе отказались идти на поводу у микропроцессорного гиганта и до сих пор продолжают делать для отдельных своих плат версии BIOS с полностью разрешённым разгоном заблокированных процессоров.

Разгон LGA1151-процессоров с заблокированным множителем приобрёл особенную популярность в трёх случаях. Во-первых, хорошим выбором для «нелегального» наращивания производительности оказался процессор Core i5-6400. При цене на 25 процентов ниже, чем у настоящего оверклокерского Core i5-6600K, эта модель может быть разогнана как минимум не хуже. Для тех, кому лишённый поддержки технологии Hyper-Threading процессор Core i5 кажется слишком слабым даже в разгоне, есть другой интересный вариант – Xeon E3-1230 v5. Этот чип с точки зрения базовых характеристик является аналогом Core i7 поколения Skylake, но стоит примерно на четверть дешевле, чем настоящий Core i7-6700K. Правда, для разгона Xeon E3 v5 требуется специальная материнская плата на чипсете Intel C232, но покупка такой платы проблемой не является. Третий же, самый интересный вариант, открылся лишь в середине прошедшего года. Это – разгон инженерных образцов Skylake первых степпингов, которые в массовых масштабах сливаются через китайские онлайн-площадки. И пусть этот вариант немного сложнее первых двух в реализации, зато именно он предлагает максимальную отдачу на каждый вложенный рубль.

Легендарный инженерный Skylake aka Core i7-6400T

Такое богатство путей для разгона недорогих процессоров стало отличной новостью для многих энтузиастов. Платформа LGA1151 впервые за долгое время получила полное право стать настоящим оверклокерским решением, и это во многом подстегнуло её популярность. Но к сожалению, сказать наверняка, войдут ли подобные подарки в традицию, мы пока не имеем никакой возможности.

⇡#«Тик-так» наперекосяк

Ещё одна резонансная новость 2016 года – официальное признание Intel в том, что она вынуждена отказаться от двухгодичного циклического обновления микроархитектур и технологических процессов по эмпирическому правилу «тик-так». Новый принцип, которому теперь собирается следовать Intel, звучит как «процесс — архитектура — оптимизация», и это означает, что по одним и тем же производственным нормам компания планирует выпускать не по два, как раньше, а по три поколения процессоров. Таким образом, время жизни ближайших техпроцессов растянется как минимум на два с половиной или даже на три года. Закон Мура под угрозой?

Сроки жизни техпроцессов будут возрастать, но Intel обещает сохранять технологическое лидерство

То, что внедрение новых производственных норм даётся микропроцессорному гиганту с всё большим трудом, стало ясно ещё при появлении 14-нм технологии: выпуск чипов поколения Broadwell пришлось даже сдвигать на более поздний срок. Со следующим же техпроцессом Intel не ждёт ничего хорошего уже загодя — именно поэтому в планах компании и появился Kaby Lake, третье поколение процессоров, для производства которых используются 14-нм нормы. Они воплотили в себе новоявленную стадию «оптимизация», и, судя по тому, как она была осуществлена на практике, улучшения на этом такте цикла разработки касаются главным образом техпроцесса.

Очевидно, что подобным образом дело будет обстоять и со следующим техпроцессом с 10-нм нормами. Уже сейчас в его рамках Intel собирается выпустить как минимум три поколения чипов (Cannonlake, Icelake и Tigerlake), но как оно получится на самом деле – вообще предположить очень сложно. Согласно текущим планам, перехода к более тонким, 7-нм производственным нормам стоит ждать от Intel лишь в 2020-2021 годах, после того как 10-нм технология пробудет на вооружении три или даже четыре года.

Четыре процессора по 14-нм технологии и пять по 10-нм — так выглядит план Intel сегодня

Впрочем, оптимизма в Intel не теряют. Как говорит руководство компании, с вводом в строй 7-нм технологии будет предпринята попытка вернуться к выполнению закона Мура в его традиционной трактовке, то есть продолжительность цикла разработки попробуют снова сократить до двух лет. Помочь в этом должно запланированное внедрение в техпроцесс элементов литографии со сверхжёстким ультрафиолетовым излучением (EUV), так что определённые шансы на успех у Intel, похоже, имеются.

⇡#Запасной вариант: Kaby Lake

В связи с тем, что из-за предполагаемых трудностей с освоением 10-нм технологии анонс Cannonlake отодвинулся на 2017 год, компании Intel пришлось срочно готовить ещё один «промежуточный» процессор, который мог бы быть выпущен в 2016-м. Именно таким «запасным вариантом» стал Kaby Lake. Впервые о нём мы услышали в середине 2015-го, а уже через год первые представители этого семейства стали поставляться производителям мобильных устройств из числа ближайших партнёров Intel. По этой причине ждать от Kaby Lake каких-то заметных улучшений по сравнению с Skylake не приходится. Эти процессоры воплощают в себе лишь поверхностную оптимизацию, выполненную на скорую руку.

Ядро Kaby Lake: очень похоже на Skylake

Тем не менее определённый шаг вперёд Intel сделать всё-таки удалось. Компания усовершенствовала свой 14-нм технологический процесс, причём речь идёт не только о том, что он достиг зрелости и стал выдавать хороший уровень выхода годных кристаллов. Такие формальные результаты, естественно, тоже имеются, но к ним добавлены важные изменения на микроуровне. Intel скорректировала профиль своих 3D tri-gate-транзисторов, и благодаря этому 14-нм полупроводниковые кристаллы смогли получить лучший частотный потенциал. Именно так и получился Kaby Lake, который в свете сказанного вполне справедливо было бы назвать Skylake Refresh, ведь тогда было бы совершенно ясно, что никаких усовершенствований на уровне микроархитектуры ожидать не следует.

Улучшение производительности на 12 % – результат роста частоты на 12 %

А это именно так. В Kaby Lake по сравнению со Skylake нет даже привычных трёх-пяти процентов прибавки в быстродействии. На равных со Skylake тактовых частотах новые процессоры выдают совершенно идентичную производительность, и всё их преимущество объясняется лишь увеличившимися на 200-300 МГц рабочими частотами.

Впрочем, руки интеловских инженеров всё-таки смогли дотянуться до встроенного в процессор графического ядра, а точнее его медиадвижка, который отвечает за аппаратное кодирование и декодирование видеоконтента. В нём была добавлена отсутствовавшая ранее полная поддержка форматов HEVC и VP9 как с 8-, так и с 10-битной цветностью, что должно положительно сказаться на автономности мобильных устройств при воспроизведении видео.

Все улучшения архитектуры Kaby Lake на одной картинке

Однако было бы несправедливым сказать, что не представляют никакого интереса и десктопные Kaby Lake. Энтузиасты, скорее всего, тоже останутся довольны новыми интеловскими предложениями. Дело в том, что улучшения в техпроцессе позволили не только поднять тактовые частоты, но и увеличили разгонный потенциал. В результате оверклокерские процессоры Core i7-7700K и Core i7-7600K, а также примкнувший к ним недорогой разблокированный двухъядерник Core i7-7350K способны брать 5-гигагерцевую высоту с обычным воздушным охлаждением. Чем они в первую очередь и привлекают.

⇡#10 ядер для десктопа

Произошёл у Intel и ещё один интересный для энтузиастов анонс. Платформа LGA2011-v3, предназначенная для наиболее высокоуровневых настольных систем, получила в прошлом году обновление в виде процессоров Broadwell-E, которые пришли на смену анонсированным ещё в 2014-м Haswell-E. Поскольку в микроархитектурах Broadwell и Haswell различий не так уж и много, это могло бы стать совершенно ординарным событием, но Intel решила сделать дополнительный акцент на ориентированности платформы LGA2011-v3 под создание цифрового контента, и поэтому новое семейство процессоров стало ещё более многоядерным.

Многоядерность в процессорах наступает. Успеет ли за ней программное обеспечение?

В то время как старшая модель процессора поколения Haswell-E имела восемь вычислительных ядер, в линейке Broadwell-E появился беспрецедентный десктопный чип с десятью ядрами. Впрочем, если вспомнить о том, что LGA2011-v3 представляет собой адаптацию под настольные компьютеры серверной платформы, это достижение не кажется чем-то из ряда вон выходящим. Серверные родственники Broadwell-E, которые, кстати, тоже вышли в прошлом году, могут располагать массивом, насчитывающим 22-24 ядра. Так что десятиядерник Core i7-6950X ставит рекорд лишь в своей весовой категории. Причём Intel установила на него небывало высокую цену $1 723, которая делает его практически штучным продуктом, выполняющим скорее представительские, чем какие-то утилитарные функции. Тем более что номинальную тактовую частоту процессора с 10 ядрами, чтобы он смог войти в 140-ваттный тепловой пакет, пришлось снизить до 3,0 ГГц.

Так выглядит самый мощный процессор для десктопов

Впрочем, компания подобрала подходящий костыль, способный скомпенсировать низкие частоты при малопоточной нагрузке, – технологию Turbo Boost Max 3.0. Суть этого решения состоит в том, что у каждого процессора определяется наиболее удачное ядро, которому разрешается увеличивать свою частоту во время работы значительно сильнее, чем всем остальным. Например, в Core i7-6950X стандартная технология Turbo Boost 2.0 может разгонять процессор до 3,5 ГГц, но «особое ядро» при активации Turbo Boost Max 3.0 может достигать частоты 4,0 ГГц.

Получили процессоры Broadwell-E и некоторые экспериментальные оверклокерские функции, которые должны постепенно прийти и в другие платформы, например в LGA1151. Особенно интересны среди них возможность назначать различные множители для разных ядер и устанавливать пониженный коэффициент умножения для случаев, когда процессор выполняет сложные и теплоёмкие AVX-инструкции. Последняя возможность, кстати, уже мигрировала в LGA1151 – её можно найти в свежих десктопных процессорах поколения Kaby Lake.

⇡#AMD: в бой идут одни кулера

К сожалению, компания AMD за прошедший год дала очень мало поводов для упоминания в итоговой статье про процессоры для ПК. И как бы курьёзно это не звучало, самый значительный из них связан вовсе не с основной темой этого материала. Главная процессорная новинка AMD 2016 года – это новый кулер Wraith, который компания стала предлагать в качестве «коробочного» решения со своими старшими CPU. Кулер этот совсем не плох: благодаря выросшим габаритам его разработчикам удалось заметно увеличить площадь поверхности радиатора и производительность вентилятора. Поэтому в конечном итоге он получил возможность без лишнего шума отводить до 125 Вт тепловой энергии. Однако вряд ли новая комплектная система охлаждения может удовлетворить поклонников процессорной продукции AMD, ведь так?

Сколько внимания, а ведь это всего лишь кулер!

А в части того, к чему этот кулер можно было бы применить, у AMD в 2016 году всё было совсем плохо. Микроархитектура Bulldozer в конечном итоге заехала в тупик, и компания отказалась от её дальнейшего развития. Поэтому никаких новых процессоров в прошедшем году от AMD мы так и не дождались, а те немногие анонсы десктопных чипов, которые всё-таки имели место, фактически были связаны лишь с незначительным увеличением частот в давно представленной линейке APU с дизайном Godavari. Что же касается серии FX, то как в ней в 2014 году был представлен финальный процессор FX-8370, так с тех пор никакого движения больше и не происходило.

Иными словами, AMD весь год посвятила подготовке перспективных процессоров с новой микроархитектурой Zen. И несмотря на то, что ничего конкретного она пока так не представила, пошуметь AMD всё-таки удалось на славу: были раскрыты базовые сведения о строении Zen, проведена пара демонстраций предварительных образцов и совершено много-много словесных интервенций разной степени амбициозности. Реальные же результаты работы инженеров компании мы сможем оценить лишь в году наступившем.

Впрочем, создавать задел для появления принципиально новых чипов AMD всё же начала. Именно так можно расценивать начало поставок гибридных процессоров Bristol Ridge в мобильном рыночном сегменте. С точки зрения архитектуры в Bristol Ridge (и его младшем варианте Stoney Ridge) нет никаких значимых обновлений по сравнению с процессорами Carrizo, которые были анонсированы ещё в 2015 году, но до десктопного сегмента так и не добрались. Но зато в новых APU появилась поддержка DDR4-памяти, что делает их совместимыми с той перспективной экосистемой, в рамках которой будут существовать процессоры на микроархитектуре Zen. И более того, десктопные варианты Bristol Ridge для единой с Zen платформы Socket AM4 компания AMD уже распространяет среди своих OEM-партнёров.

Ядро Bristol Ridge: очень похоже на Carrizo

⇡#Что дальше?

К счастью, очень скучный для процессорного рынка 2016 год подошёл к концу, а наступивший год должен оказаться не в пример интереснее и насыщеннее. Чтобы представить себе, каких изменений стоит ожидать в течение следующих 12 месяцев, мы попробуем набросать примерную картину предстоящих анонсов, благо их ожидается достаточное количество для того, чтобы основательно встряхнуть платформу ПК. Однако имейте в виду: вся приведённая в этом разделе информация носит неофициальный характер, поэтому не стоит её считать истиной в последней инстанции.

⇡#Планы AMD: курс на Дзен

Планы AMD на этот год, как обычно, состоят из двух частей. Одна часть – это гибридные процессоры или APU, которые оказались особенно востребованы в мобильном сегменте, а вторая – высокопроизводительные CPU, которые должны прийти на смену отжившей своё серии FX. В оба вида процессоров в наступившем году должна прийти новая микроархитектура Zen, однако начнёт она свою экспансию с процессоров верхнего ценового сегмента.

Этими процессорами станут Summit Ridge, которым совсем недавно была присвоена торговая марка Ryzen. Они для AMD должны будут стать своего рода новым началом, поэтому вместе с ними в употребление войдёт и новая платформа AM4 с поддержкой DDR4-памяти. Дизайн Zen разрабатывался с нуля и не имеет ничего общего с Bulldozer, простые ядра и модульная конструкция которых себя совершенно не оправдали. В Zen воссоздана «широкая» микроархитектура, способная обрабатывать по четыре команды за такт – столько же, сколько обрабатывают современные процессоры Intel. При этом её созданием занимался один из лучших специалистов в области процессорного дизайна Джим Келлер, который специально ради Zen в 2012 году возвращался из Apple в компанию AMD. Итогом прошлого этапа деятельности Келлера на благо AMD была разработка процессоров Athlon XP и Athlon 64, которые удались на славу. Поэтому от Zen ожидают чего-то подобного: эта микроархитектура должна вернуть AMD в число серьёзных игроков процессорного рынка.

AMD Ryzen: ждать осталось совсем немного

Пока AMD не раскрывает дату выхода Ryzen, прикрываясь расплывчатой формулировкой про первый квартал, но официальный анонс, скорее всего, произойдёт в начале марта, в рамках популярной выставки CeBIT. Приоритетными для AMD моделями в новом семействе, по всей видимости, станут старшие восьмиядерники, которые благодаря технологии SMT смогут обрабатывать до 16 потоков одновременно. Частоты новинок будут начинаться с 3,4 ГГц, но помимо моделей с восемью ядрами AMD планирует выпустить также более доступные шестиядерные и четырёхъядерные Ryzen.

Что же до второй части планов, той, которая касается гибридных процессоров, то тут наряду с Zen много пространства осталось и для старой микроархитектуры Excavator (четвёртого поколения Bulldozer). Сейчас AMD предлагает основанные на ней процессоры Bristol Ridge и Stoney Ridge для мобильного рыночного сегмента. В начале наступившего года эти процессоры должны, наконец, обрести и общедоступные десктопные воплощения. Коснётся это в первую очередь Bristol Ridge, которые придут на смену вышедшим полтора года назад Godavari. Впрочем, от десктопных Bristol Ridge, как и от их мобильных собратьев, не стоит ожидать никаких особых технологических прорывов. Данная серия APU получит в максимальном варианте пару процессорных модулей Excavator (четыре ядра) и восемь шейдерных кластеров (512 шейдеров) с архитектурой Volcanic Islands, то есть, по сути, станет лишь небольшим шагом вперёд. Поэтому основной смысл выпуска Bristol Ridge заключается не в покорении каких-то новых рубежей производительности, а в переводе настольных APU на единую с Ryzen платформу AM4 с поддержкой DDR4-памяти.

Скоро на прилавках: AMD A12-9800 и Socket AM4-платы

Первым же APU, который действительно можно будет отнести к новому поколению, станет Raven Ridge – благодаря ему микроархитектура Zen доберётся и до гибридных процессоров. Надо сказать, что Raven Ridge интересен не только процессорной частью: есть сведения, что в части моделей таких APU компания AMD попробует использовать интегрированную многослойную HBM2-память. Число вычислительных ядер в перспективных гибридных процессорах останется равным четырём, но микроархитектура Zen с технологией SMT всё равно заметно увеличит производительность. Улучшится и графическая часть: число шейдеров составит как минимум 704 штуки, а их архитектура будет унаследована от Polaris или даже Vega. Впрочем, сведения о конкретных характеристиках Raven Ridge остаются очень расплывчатыми, так как AMD планирует вывести их на рынок лишь к началу 2018 года.

⇡#Планы Intel: опять 14 нм

После того как Intel отменила привычный цикл разработки «тик-так» и перешла к принципу «процесс — архитектура — оптимизация», время жизни технологических процессоров у микропроцессорного гиганта растянулось. Это значит, что 10-нм процессоров Cannonlake до второй половины 2017 года можно не ждать, причём их внедрение в первую очередь начнётся с ультрамобильного сегмента, а следующее обновление настольных процессоров произойдёт лишь в 2018 году. Иными словами, весь наступивший год пройдет под знаком Kaby Lake – дизайна, который пришёл в массовые процессоры буквально несколько дней тому назад.

Kaby Lake представляет собой оптимизацию Skylake, которая затрагивает главным образом технологический процесс. Однако если говорить о процессорах для настольных систем, то жизнь 14-нм техпроцесса на Kaby Lake ещё не заканчивается. Впереди маячит ещё один шаг оптимизации – Coffee Lake. Такие процессоры будут выступать микроархитектурными близнецами 10-нм Cannonlake, но выпущенными с использованием отлаженного до блеска 14-нм техпроцесса. Это позволит Intel создавать массовые десктопные CPU со сравнительно крупным полупроводниковым кристаллом, на котором сможет располагаться не только четыре, но и шесть вычислительных ядер. То есть в первой половине 2018 года, а именно тогда ожидается внедрение Coffee Lake, платформа LGA1151 впервые сможет принять шесть вычислительных ядер – событие поистине эпического масштаба. Впрочем, этот план Intel наводит на не слишком приятные размышления о том, что никаких значимых микроархитектурных прорывов в следующем за Kaby Lake поколении процессоров ждать не приходится, а повышение производительности будет осуществляться банальным добавлением ядер.

Шесть ядер у Intel в массовом сегменте: реальность 2018 года

Весомые перемены Coffee Lake должен привнести и в мобильном сегменте. Судя по имеющейся информации, этот дизайн позволит создавать процессоры U-класса с четырьмя вычислительными ядрами и графическим ядром GT3e, которое будет усиливаться дополнительной eDRAM-памятью. Что же касается перспективных 10-нм процессоров Cannonlake, то, во избежание различных казусов, по столь тонкому технологическому процессу Intel рискнёт производить в ближайший год-два только сравнительно простые двухъядерники. Именно поэтому ареал обитания Cannonlake ограничится процессорами Y- и U-классов.

Вообще, кажется, что появление у конкурента новой микроархитектуры Zen сильно заботит микропроцессорного гиганта. И одними усилениями массовых процессоров Intel в 2017 году ограничиваться не собирается. Так, в середине года компания планирует ввести в игру новую производительную платформу для энтузиастов – LGA2066. Причём платформа эта будет иметь не совсем элитарный статус. Для неё планируется выпуск сразу двух классов процессоров: дорогих Skylake-X, которые получат от шести до десяти ядер, и более дешёвых четырёхъядерников Kaby Lake-X, которые по своим характеристикам будут похожи на Core i7-7700K для LGA1151, но с поправкой на использование припоя под крышкой, большую свободу в тепловом пакете и четырёхканальную DDR4-память.

Платформа LGA 2066 – ближайший большой анонс Intel, который должен стать ответом на Zen

Иными словами, очень похоже, что реальная конкуренция «AMD против Intel» действительно возвращается. И это станет отличным стимулом для развития процессорного рынка в наступившем году.