Огляд головних подій 2021 року. Процесори та платформи

До початку 2022 року залишаються лічені дні, тому саме час підбити підсумки останніх дванадцяти місяців у світі апаратного забезпечення. Рік тому мало хто очікував, що «ковідний 2020-й» можна буде згадувати із теплотою. Адже, здавалося, ціни на нові відеокарти та процесори повинні ставати лише нижчими, а Sony і Microsoft у наступні кілька місяців впораються з дефіцитом ігрових консолей нового покоління. Це зараз відомо, що в січні відбудеться рецидив «криптовалютної лихоманки», а глобальна нестача напівпровідників розіграється з новою силою та призведе до порушення ланцюжка постачання у багатьох галузях.

Сьогодні ми пропонуємо згадати, як розвивалися події на ринку процесорів персональних комп'ютерів. Безумовно, найбільш плідним 2021 виявився для Intel, яка встигла вивести на ринок відразу два покоління настільних чіпів Core. До речі, цього року Intel також відзначила піввіковий ювілей легендарного мікропроцесора 4004.

Мобільний сегмент

Intel і AMD почали рік, що минає, з релізу нових мобільних процесорів. Зокрема, команда Лізи Су явила світові лінійку гібридних чіпів Ryzen 5000, куди увійшли 7-нанометрові сімейства Cezanne та Lucienne. Найбільший інтерес представляють APU Cezanne, засновані на мікроархітектурі Zen 3, тоді як Lucienne, власне кажучи, є «рефрешем» торішніх процесорів Renoir з архітектурою Zen 2. На них сьогодні зупинятись не будемо.

Минулого року архітектура Zen 3 дебютувала в настільному сегменті, забезпечивши CPU Ryzen 5000 значний приріст швидкодії. Її ключовим нововведенням став перехід від 4- до 8-ядерних блоків CCX, завдяки чому вдалося знизити затримки між'ядерної взаємодії та доступу до спільного кешу третього рівня. Мобільні рішення на додаток до цього вдвічі збільшили максимальний обсяг L3-кешу: з 8 до 16 Мбайт.

Кристали гібридних процесорів AMD Renoir та Cezanne

Графічний модуль на архітектурі Vega був успадкований від торішніх чипів Renoir. Він, як і раніше, налічує до восьми Compute Units, так що на збільшення продуктивності iGPU розраховувати не доводиться. Втім, від сімейства APU Cezanne воно і не вимагалося. Їхнім головним завданням було зміцнення позицій AMD у сегменті мобільних процесорів, з чим вони впоралися на відмінно.

ASUS ROG Flow X13 на базі AMD Ryzen 9 5980HS

Сьогодні гібридні процесори AMD Ryzen 5000 використовуються у топових ігрових ноутбуках нарівні з чіпами Intel. Причому йдеться як про умовно масові лептопи для геймерів, наприклад, серії Acer Nitro, так і про неабиякі флагманські моделі, на кшталт ASUS ROG Flow X13 з відеокартою GeForce RTX 3080 16GB в окремій док-станції. Про успіх мобільних чіпів Ryzen 5000 можна судити за ринковою часткою AMD на ринку x86-процесорів для ноутбуків. Цього року вона зросла до 22% — максимального показника за всю історію фірми.

У першому півріччі Intel була зайнята розширенням асортименту процесорів для ігрових лептопів. Взимку чіпмейкер представив 35-ватний CPU Core 11-го покоління (Tiger Lake-H). Їхньою головною «фішкою» стали частоти boost-режиму аж до 5,0 ГГц, що разом з 10-нм архітектурою Willow Cove забезпечило високий рівень однопотокової продуктивності. Щоправда, по багатопотоковій швидкодії 35-ватні Tiger Lake-H помітно поступаються «червоним» візаві. Пояснюється це наявністю всього чотирьох x86-ядер з підтримкою Hyper-Threading.

Повноцінною відповіддю Intel на топові APU Ryzen 5000H стали процесори Core 11-го покоління з 45-ватним рівнем TDP. Вони дебютували наприкінці весни, можуть похвалитися високими частотами Turbo Boost, вбудованим контролером PCI Express 4.0 на 20 ліній (проти PCI-E 3.0 у конкурентів) і мають кількість ядер до восьми штук. Зрештою Intel змогла знову заявити про випуск найшвидших процесорів для ноутбуків, нехай і в більшості завдань CPU Core 11-го покоління йдуть практично нога в ногу з аналогами AMD.

Запізніла ракета

Цього року Intel поставила фінальну крапку на мікроархітектурі Skylake, яка використовувалася у п'ятьох поколіннях настільних процесорів. Весною їй на зміну прийшла Cypress Cove — адаптація 10-нанометрової архітектури Sunny Cove під 14-нм техпроцес. Вона лягла в основу чіпів Core 11-го покоління для платформи LGA1200 та забезпечила їм помітний приріст питомої швидкодії. В офіційних матеріалах Intel йдеться про 19% приріст IPC (числа виконуваних за такт інструкцій) щодо торішніх CPU Core 10-го покоління.

До нововведень CPU Rocket Lake-S також відноситься графічний модуль Iris Xe, що забезпечує в півтора рази більшу продуктивність у порівнянні зі старими UHD Graphics, підтримка інструкцій AVX-512 та 20 ліній інтерфейсу PCI Express 4.0: 16 для графічного адаптера та 4 під NVMe-накопичувач. До того ж Intel оновила контролер пам'яті, наділивши його офіційною підтримкою DDR4-3200 та режимами Gear 1 та Gear 2. Більш детальна інформація наведена у нашому огляді Core i7-11700KF.

Міграція десктопних процесорів Intel на мікроархітектуру Cypress Cove у рамках 14-нм техпроцесу призвела до збільшення розмірів кристала. У чіпів Rocket Lake-S він має площу 270 мм², тоді як у минулорічних Comet Lake-S цей параметр дорівнює 206 мм². І це при тому, що кількість x86-ядерів довелося зменшити з десяти до восьми штук.

Обзор главных событий 2021 года

«Скальпований» Intel Core i9-11900K. Фото Der8auer

Як показали незалежні тести, з погляду ігрової швидкодії чіпи Core 11-го покоління не поступаються аналогам AMD. Флагманський Core i9-11900K є кандидатом на звання найкращого процесора для геймерських комп'ютерів і успішно змагається з 8-ядерними AMD Ryzen. Щоправда, за це він розплачується вищим енергоспоживанням. Для розкриття потенціалу старших CPU Rocket Lake-S обов'язково потрібна потужна система охолодження.

Зрозуміло, що разом з новим поколінням настільних процесорів Intel випустила чергову лінійку чипсетів. Материнські плати LGA1200 з наборами логіки 500 серії були представлені ще на початку року, коли асортимент CPU для них був обмежений рішеннями Core 10-го покоління. Якщо говорити про нововведення, то тут можна виділити дві особливості: старші чипсети подвоїли кількість ліній DMI 3.0, що використовуються для зв'язку з процесором, а в платах на основі B560 та H570 з'явилася можливість розгону оперативної пам'яті.

Мікросхема логіки Intel Z590

Серверні гіганти

Навесні відбувся дебют нових серверних платформ Intel та AMD. Першою відзначилася компанія AMD з процесорами EPYC третього покоління, також відомими під кодовим ім'ям Milan. Їх головним нововведенням став перехід на 7-нм мікроархітектуру Zen 3, що з попутним збільшенням робочих частот забезпечило чимале збільшення швидкодії. Інші риси, наприклад, багаточиповий дизайн або конструктивне виконання Socket SP3, успадковані від попереднього покоління CPU EPYC на архітектурі Zen 2.

AMD EPYC 3-го покоління можуть запропонувати від 8 до 64 ядер Zen 3 з підтримкою технології SMT, до 256 Мбайт кеш-пам'яті третього рівня, 128 ліній інтерфейсу PCI Express 4.0 та 8-канальний контролер пам'яті DDR4-3200. Що важливо, нові процесори здатні працювати у випущених раніше серверах.

Зворотна сумісність одна із головних переваг як настільної, і серверної платформи AMD. Наступного року на ринок надійде сімейство процесорів EPYC Milan-X з технологією 3D V-Cache, яке також підтримуватиметься платами Socket SP3 (за умови оновлення прошивки). На тлі вищеописаних EPYC Milan вони вирізняються рекордним обсягом кеш-пам'яті третього рівня — 768 Мбайт.

У квітні Intel представила свою відповідь на нові процесори AMD EPYC у формі 10-нанометрових CPU Xeon Scalable сімейства Ice Lake-SP. Спочатку корпорація розраховувала випустити їх на два роки раніше, проте горезвісний 10-нм техпроцес на той час годився лише для невеликих мобільних чіпів. Наслідуючи приклад конкурента, Intel збільшила максимальну кількість ядер у серверних процесорах: замість 28 штук топові чіпи Ice Lake-SP пропонують 40 ядер. Також мікроархітектура Sunny Cove забезпечила 20% приріст IPC.

Оснащення процесорів Intel Ice Lake-SP включає 8-канальний контролер пам'яті DDR4-3200, до 60 Мбайт кешу третього рівня та 64 лінії інтерфейсу PCI Express 4.0. У модельному ряду Xeon Scalable 3-го покоління знайшлося місце для різноманітних рішень. Є процесори, оптимізовані для односокетних конфігурацій, серверів з рідинним охолодженням, роботи з медіа та у віртуальних машинах. Intel також випустила лінійку Xeon W-3300 для робочих станцій, яку вона протиставляє чіпам AMD Ryzen Threadripper Pro 3000 серії.

Геймінг без відеокарти

В умовах, коли ігрові відеокарти виявилися не по кишені пересічному геймеру (про «криптолихоманку» та дефіцит відеокарт ми поговоримо в другій частині), процесори з потужною вбудованою графікою стали жадані як ніколи. З огляду на це AMD вирішила випустити гібридні процесори Ryzen 5000G (Cezanne), спочатку адресовані лише виробникам готових комп'ютерів, у роздрібний продаж.

«Скальпований» AMD Ryzen 5 5600G. Фото Fritzchens Fritz

Основою гібридних чіпів Ryzen 5000G для платформи AM4 послужив той самий 7-нм кристал, що використовується в мобільних APU Cezanne. Він містить вісім ядер Zen 3, 16 Мбайт кеш-пам'яті третього рівня, графічний блок на вісім Compute Units з покращеною архітектурою Vega та двоканальний контролер DDR4-3200. У магазинах офіційно доступні Ryzen 7 5700G та Ryzen 5 5600G, які доповнюють модельний ряд випущених торік CPU Ryzen 5000.

По швидкодії x86-ядер AMD Ryzen 5000G програють аналогам Zen 3 без вбудованої графіки, що, втім, відображено в їх рекомендованій ціні. З іншого боку, продуктивності графічного ядра Vega достатньо, щоб грати в більшість кіберспортивних дисциплін або невибагливих ААА-проєктів і не замислюватися про купівлю відеокарти початкового рівня, такої як Radeon RX 560 або GeForce GTX 1050 (Ti).

Ще однією цікавою новинкою AMD стала платформа 4700S Desktop Kit на базі однокристальної системи від ігрової консолі Sony PlayStation 5. Вона є материнською платою формату Mini-ITX з розпаяними 8 або 16 ГБ оперативної пам'яті GDDR6 і встановленим кулером. Як обіцяв чипмейкер, вона стане основою більш ніж 80 моделей настільних комп'ютерів.

У платформі 4700S Desktop Kit компанія застосувала дефектні SoC. Графічний блок RDNA 2 повністю деактивований, а використання дискретного відеоадаптера стало обов'язковим. Певним недоліком є відсутність роз'єму M.2 під NVMe-накопичувач і робота слота PCI Express x16 в режимі PCI-E 2.0 x4. При цьому процесор AMD 4700S пропонує вісім ядер Zen 2 з підтримкою SMT, 8-мегабайтний кеш третього рівня і працює на частоті від 3,6 до 4,0 ГГц.

Розповідаючи про процесори AMD, доречним буде згадати вихід оновлених плат з топовим набором логіки X570. Через два роки після релізу він втратив активне охолодження, що спонукало виробників материнських плат доповнити асортимент продуктів для платформи AM4. Визначити їх можна за суфіксом «S» у маркуванні чипсету, наприклад, ASRock X570S PG Riptide. Крім того, цього року відбувся реліз перших материнських плат EVGA для процесорів AMD: X570 Dark та X570 FTW WiFi. Зрозуміло, мікросхема логіки X570 у них охолоджується пасивно.

Apple M1 «на максималках»

У середині 2020-го корпорація Apple оголосила про плани протягом декількох років перевести всі комп'ютери Mac на процесори власної розробки, відмовившись від архітектури x86 на користь ARM. Серйозність намірів компанія потім підтвердила, випустивши однокристальну систему M1. Цього року купертинівці явили світові більш просунуті SoC M1 Pro та M1 Max, а також 14- та 16-дюймові ноутбуки MacBook Pro на їх базі.

Однокристальні системи M1 Pro та M1 Max, простіше кажучи, є версіями M1 «на стероїдах». У них Apple наростила число ARM-ядер до десяти штук (8 продуктивних + 2 енергоефективних), підвищила обчислювальну потужність графічного блоку відповідно до 5,2 і 10,4 Тфлопс та збільшила шину пам'яті до 256 і 512 розрядів. Процесор M1 Pro оснащується максимум 32 ГБ пам'яті LPDDR5, а M1 Max завдяки подвоєній шині пам'яті отримав 64 Гбайт ОЗУ. Обидві SoC виготовляються за 5-нм технологією TSMC.

Однокристальна система Apple M1 показала, що яблучні комп'ютери можуть обійтися без x86-процесорів Intel, залишаючись потужними та енергоефективними. Випущені цього року M1 Pro та M1 Max закріпили результат. Процесорна частина в них не поступається 8-ядерним топовим рішенням Intel і AMD, а швидкодії графіки достатньо, щоб Apple повністю забула про GPU Radeon. Причому відсутність оптимізації під ARM-версію macOS не заважає їм забезпечувати комфортну частоту кадрів у графічно насичених іграх.

Alder Lake

Головним релізом осені, безумовно, є масова платформа Intel LGA1700 та процесори Core 12-го покоління. Це не тільки перші 10-нанометрові CPU Intel для настільних ПК, але і перші чіпи з підтримкою оперативної пам'яті DDR5, які зададуть тренд розвитку x86-сумісних процесорів на роки вперед. «Фішка» сімейства Alder Lake-S ховається у використанні різнорідних ядер, такий собі аналог концепції big.LITTLE, знайомої по мобільним чіпам на архітектурі ARM. Якщо вірити деяким джерелам, у цьому напрямі зараз працює компанія AMD.

У процесорах Core 12-го покоління об'єднано два типи ядер: високопродуктивні на мікроархітектурі Golden Cove та енергоефективні ядра Gracemont. За задумом Intel, малі ядра виконуватимуть різні фонові завдання, тим самим звільнивши великі ядра для додатків переднього плану, чутливих до однопотокової швидкодії. Зрозуміло, у багатопотокових навантаженнях обидва види ядер працюють спільно.

Кристал Intel Alder Lake-S містить максимум по вісім високопродуктивних та енергоефективних ядер. Додамо, що технологію Hyper-Threading підтримують лише великі ядра, а флагманський «камінь» Core i9-12900K є 16-ядерним/24-потоковим CPU. Завдання розподілу навантаження між великими та малими ядрами покладено на технологію Intel Thread Director, причому найкращий результат демонструється в операційній системі Windows 11.

У перелік нововведень CPU Alder Lake-S також входить контролер оперативної пам'яті DDR4-3200/DDR5-4800, графічний блок з архітектурою Xe-LP, 16 ліній інтерфейсу PCI Express 5.0 для підключення відеокарти та чотири PCI-E 4.0 для NVMe-накопичувача. До того ж у специфікації настільних процесорів тепер наведено два показники енергоспоживання: Processor Base Power та Maximum Turbo Power. Перший вказує, скільки CPU споживає на номінальних частотах, а другий — у турборежимі.

Флагманський Core i9-12900K корпорація Intel з гордістю називає найкращим процесором для ігор, що важко заперечити. Голова сімейства Alder Lake-S у більшості завдань виявляється швидше за 16-ядерний/32-потоковий AMD Ryzen 9 5950X, і це попри наявність 24 потоків. Неприємною особливістю топового процесора Intel знову стало високе споживання енергії. Воно хоч і менше, ніж у Core i9-11900K, але до показників червоного візаві ще далеко.

Декілька слів варто приділити й самій платформі LGA1700. З переходом на новий сокет процесори Intel Core втратили зворотну сумісність із кулерами для LGA115x/LGA1200, що вимагало від виробників систем охолодження випустити нові набори кріплень. Лінійка чипсетів Intel 600-ї серії на сьогодні представлена топовим Z690, проте в найближчому майбутньому до нього приєднаються моделі H670, B660 і H610. Дізнатися про особливості логіки Z690 можна, наприклад, з нашого матеріалу про плату ASUS Prime Z690-A.