Trh s x86 procesory: posledních 20 let
28.6.2010, Vojtěch Kubiš, článek
V dnešním článku se podíváme do nedávné historie, zaměříme se na souboj dvou nesmiřitelných křemíkových gigantů na jednom z nejrychleji se rozvíjejících trhů vůbec. Probereme, jak moc doba za poslední roky pokročila, co nového nám přinesla a co vzala.
Kapitoly článku:
Na Intel Developer Fóru v září 2003 je světu ukázáno Pentium 4 Extreme Edition s jádrem Gallatin. Jádro bylo stejné jako u Xeonu MP, ačkoli socket byl jiný. Zásadním rozdílem bylo přidání 2MB L3 cache. To vedlo ke znatelným nárůstům výkonu v operacích náročných na procesor, jako jsou některé hry nebo převod videa. Za svou astronomickou cenu 999 dolarů si vysloužilo přezdívky jako Expensive Edition nebo Extremely Expensive. Kritiku si vysloužilo také za datum svého uvedení, bylo to totiž týden před uvedením Athlonů 64 na trh. Mnozí tvrdili, že jeho hlavním úkolem bylo odlákat pozornost od AMD, proto dostalo další přezdívku – Emergency Edition. Nesporné ovšem je, že se mu podařilo zabránit, aby Athlony 64 vyhrávaly v každém benchmarku.
Všichni dobře věděli, že cesta za dalším zvyšováním výkonu bude muset vést přes přechod ze 32Bit procesorů na 64Bit, nikomu se nechtělo zahodit množství 32Bit programů, proto bylo jediným možným řešením vytvořit zpětně kompatibilní platformu. Pod krycím názvem Hammer project tak v AMD vytvořili platformu AMD64.
Ta nespatřila světlo světa až s příchodem Athlonů 64, jak by si někteří mohli myslet. Poprvé byla představena v dubnu 2003 v podobě serverových Opteronů. Prvním novým konkurentem pro Intel Xeon se stalo jádro SledgeHammer, které mělo stejně jako všechny procesory AMD64 dvě klíčové vlastnosti. 32Bit dědictví z dob minulých běželo bez jakéhokoli zpomalení a plně podporovalo 64Bit aplikace. Opteron od počátku vlastnil integrovaný paměťový řadič, což byl na svou dobu velmi revoluční krok. Snížila se tak odezva pamětí a ze základních desek zmizel Northbridge (Severní můstek). SledgeHammer využíval služeb Socketu 940, ale některé pozdější verze, v rámci snížení nákladů na malorozpočtové servery, používaly socket 939, určený pro druhou generaci Athlonů 64.
AMD Quad FX platforma, obdoba Intelova modernějšího Skulltrail - řešení pro naprosté počítačové nadčence. 2x Socket F AMD Athlon 64 FX nebo Opteron, celkově 4 výpočetní jádra.
To už jsme ale trochu předběhli, pojdmě se tedy vrátit do už zmíněného září 2003, kdy AMD uvolňuje první desktopový plně 64Bit procesor, tedy Athlon 64 s jádrem ClawHammer a Ahtlon 64 FX, založený na jádru Opteronu SledgeHammer. Oba byly vyráběny 130nm procesem a oba měly integrovaný řadič paměti. Frekvence Athlonu 64 FX-51 byla 2200 MHz, a tak se mu podařilo vyrovnat se čerstvě představenému Intel Pentiu 4 EE, cenou byl Athlon o podstatných 266 dolarů níže, což z něj dělalo jasného vítěze.
Ani obyčejné Athlony 64 si nevedly špatně. Jako první byl uveden 3200+ (2,0 GHz, 1 MB L2, Socket 754) a s ním i nová sběrnice HyperTransport. Jak už to ale bývá, AMD mělo problémy s výrobou, v prvních etapách výroby dokázalo vyrobit jen 100 000 kusů měsíčně, takže nedokázalo zasytit poptávku. Na trh se dostává i nová generace low-endových Sempronů založených na architektuře K8.
Později je s nástupem Dual Channel DDR a 90nm výrobním procesem představena další generace jader zvaná Winchester pasující do nového Socketu 939. Měla poloviční L2 cache a takty dosahovaly 2200 MHz. Vývoj nezadržitelně postupoval přes další generace v podobě jader Venice a San Diego, až se priblížil limitům architektury K8.
Další výkon se získal zdvojením výpočetních jader v roce 2005 – představen byl Athlon 64 X2 (Manchester, Toledo), který byl velmi kladně přijat novináři a veřejností. Později přišly jěště další dvě generace K8, v roce 2006 jádro Orleans a o necelý rok později Lima a další dvoujádrový procesor – Brisbane, který byl vyráběn 65nm technologií, jeho takty dosahovaly po druhé revizi až 3100 MHz a pro AMD se stal velmi důležitým, protože při nevalném úspěchu s K10 tvořil dlouhou dobu hlavní složku prodejů. Jako AMD Athlon X2 je označováno také jádro Kuma (prosinec 2008), ve skutečnosti je to AMD K10, mělo by tedy být označeno spíš jako Phenom X2.
AMD Athlon 64 X2 4400+, Brisbane.
V roce 2006 AMD učinilo jedno z největších rozhodnutí ve své historii. Za více než pět miliard dolarů koupila kanadského výrobce grafických karet a chipsetů – ATI. Hlavním cílem je vytvoření integrovaného řešení, ať už grafického procesoru v chipsetu nebo přímo v CPU. Zatím však tento tah nesl spíše potíže spojené se zadlužením AMD, vše by se mohlo obrátit k lepšímu s příchodem AMD Fusion, kterého bychom se měli dočkat v druhé polovině 2011.
Future is Fusion (budoucnost je Fusion), to tvrdí AMD ve své reklamní kampani.
Už při uvedení první generace Athlonů 64 Intel věděl, že potřebuje nástupce za dosluhující Northwood. Začátkem roku 2004 odhaluje jádro Prescott, poslední z jednojádrových Pentii 4. Bylo na něm uděláno nejvíce změn od uvedení architektury NetBurst na trh. Dočkal se dvojnásobně velké L1 cache, na L2 tedy už nebyl tolik závislý, a proto mohla být pomalejší než u jader Northwood a Willamette. Výrobní proces se opět snížil, z 130 nm na 90 nm. Pipeline byla podstatně prodloužena z 20 stupňů na 31 a Intel přidal nové instrukce v podobě SSE3. Zpočátku využívaly Socket 478, později Socket T známy jako LGA775.
Navzdory všem inovacím, nárůst ve výkonu nebyl jednoznačný. Dosahoval však lepších taktů, v nejvyšším provedení až 3,8 GHz. Dlouho panovaly zvěsti o jeho katastrofické spotřebě. Ty se s prvními testy naplnily. Spotřeba dosahovala až 103 wattů a proudový odběr 91 A, obojí jsou na svou dobu nevídané hodnoty. Poprvé v historii tak s klesajícím výrobním procesem spotřeba vzrostla.
Vznikla také dvoujádrová varianta v podobě Pentia D, trpěla ale svou obrovskou spotřebou (TDP 140 W). Tradičně existovaly provedení Celeron se zmenšenou cache a Xeon pro serverovou oblast Později vzniklo jádro Cedar Mill, které však bylo obyčejným Prescottem, jen se snížil výrobní proces na 65 nm. Cedar Mill se zapsal do historie poměrně nedávno – v lednu tohoto roku s Celeronem 347 padl dosud nejvyšší rekord v přetaktování. Za pomocí základní desky DFI LanParty UT s chipsetem P35 a operačních pamětí OCZ dosáhl frekvence 8199,5 MHz – tedy nejvíc, co se kdy s x86 procesorem podařilo. To nejlépe dokazuje, jak moc byla architektura NetBurst orientována na vysoké frekvence, zároveň to také ukazuje, jak daleko Intelův sen o 10 GHz byl.
To si (současně s výměnou CEO) Intel uvědomí kolem roku 2006 a přeorientuje se na návrh nové architektury – Core. AMD ve stejné době sice ještě zdokonaluje svou K8, ale současně už pracuje na zcela nové architektuře – K10. Jak Intel Core, tak AMD K10 jsou Vám jistě dobře známy, proto je dnes rozebírat nebudeme.
Zdroje:
wikipedia.org, xbitlabs.com, fabtech.org, fit.vutbr.cz, tomshardware.com, Current Analysis inc.
Všichni dobře věděli, že cesta za dalším zvyšováním výkonu bude muset vést přes přechod ze 32Bit procesorů na 64Bit, nikomu se nechtělo zahodit množství 32Bit programů, proto bylo jediným možným řešením vytvořit zpětně kompatibilní platformu. Pod krycím názvem Hammer project tak v AMD vytvořili platformu AMD64.
Ta nespatřila světlo světa až s příchodem Athlonů 64, jak by si někteří mohli myslet. Poprvé byla představena v dubnu 2003 v podobě serverových Opteronů. Prvním novým konkurentem pro Intel Xeon se stalo jádro SledgeHammer, které mělo stejně jako všechny procesory AMD64 dvě klíčové vlastnosti. 32Bit dědictví z dob minulých běželo bez jakéhokoli zpomalení a plně podporovalo 64Bit aplikace. Opteron od počátku vlastnil integrovaný paměťový řadič, což byl na svou dobu velmi revoluční krok. Snížila se tak odezva pamětí a ze základních desek zmizel Northbridge (Severní můstek). SledgeHammer využíval služeb Socketu 940, ale některé pozdější verze, v rámci snížení nákladů na malorozpočtové servery, používaly socket 939, určený pro druhou generaci Athlonů 64.
AMD Quad FX platforma, obdoba Intelova modernějšího Skulltrail - řešení pro naprosté počítačové nadčence. 2x Socket F AMD Athlon 64 FX nebo Opteron, celkově 4 výpočetní jádra.
To už jsme ale trochu předběhli, pojdmě se tedy vrátit do už zmíněného září 2003, kdy AMD uvolňuje první desktopový plně 64Bit procesor, tedy Athlon 64 s jádrem ClawHammer a Ahtlon 64 FX, založený na jádru Opteronu SledgeHammer. Oba byly vyráběny 130nm procesem a oba měly integrovaný řadič paměti. Frekvence Athlonu 64 FX-51 byla 2200 MHz, a tak se mu podařilo vyrovnat se čerstvě představenému Intel Pentiu 4 EE, cenou byl Athlon o podstatných 266 dolarů níže, což z něj dělalo jasného vítěze.
Ani obyčejné Athlony 64 si nevedly špatně. Jako první byl uveden 3200+ (2,0 GHz, 1 MB L2, Socket 754) a s ním i nová sběrnice HyperTransport. Jak už to ale bývá, AMD mělo problémy s výrobou, v prvních etapách výroby dokázalo vyrobit jen 100 000 kusů měsíčně, takže nedokázalo zasytit poptávku. Na trh se dostává i nová generace low-endových Sempronů založených na architektuře K8.
Později je s nástupem Dual Channel DDR a 90nm výrobním procesem představena další generace jader zvaná Winchester pasující do nového Socketu 939. Měla poloviční L2 cache a takty dosahovaly 2200 MHz. Vývoj nezadržitelně postupoval přes další generace v podobě jader Venice a San Diego, až se priblížil limitům architektury K8.
Další výkon se získal zdvojením výpočetních jader v roce 2005 – představen byl Athlon 64 X2 (Manchester, Toledo), který byl velmi kladně přijat novináři a veřejností. Později přišly jěště další dvě generace K8, v roce 2006 jádro Orleans a o necelý rok později Lima a další dvoujádrový procesor – Brisbane, který byl vyráběn 65nm technologií, jeho takty dosahovaly po druhé revizi až 3100 MHz a pro AMD se stal velmi důležitým, protože při nevalném úspěchu s K10 tvořil dlouhou dobu hlavní složku prodejů. Jako AMD Athlon X2 je označováno také jádro Kuma (prosinec 2008), ve skutečnosti je to AMD K10, mělo by tedy být označeno spíš jako Phenom X2.
AMD Athlon 64 X2 4400+, Brisbane.
V roce 2006 AMD učinilo jedno z největších rozhodnutí ve své historii. Za více než pět miliard dolarů koupila kanadského výrobce grafických karet a chipsetů – ATI. Hlavním cílem je vytvoření integrovaného řešení, ať už grafického procesoru v chipsetu nebo přímo v CPU. Zatím však tento tah nesl spíše potíže spojené se zadlužením AMD, vše by se mohlo obrátit k lepšímu s příchodem AMD Fusion, kterého bychom se měli dočkat v druhé polovině 2011.
Future is Fusion (budoucnost je Fusion), to tvrdí AMD ve své reklamní kampani.
Už při uvedení první generace Athlonů 64 Intel věděl, že potřebuje nástupce za dosluhující Northwood. Začátkem roku 2004 odhaluje jádro Prescott, poslední z jednojádrových Pentii 4. Bylo na něm uděláno nejvíce změn od uvedení architektury NetBurst na trh. Dočkal se dvojnásobně velké L1 cache, na L2 tedy už nebyl tolik závislý, a proto mohla být pomalejší než u jader Northwood a Willamette. Výrobní proces se opět snížil, z 130 nm na 90 nm. Pipeline byla podstatně prodloužena z 20 stupňů na 31 a Intel přidal nové instrukce v podobě SSE3. Zpočátku využívaly Socket 478, později Socket T známy jako LGA775.
Navzdory všem inovacím, nárůst ve výkonu nebyl jednoznačný. Dosahoval však lepších taktů, v nejvyšším provedení až 3,8 GHz. Dlouho panovaly zvěsti o jeho katastrofické spotřebě. Ty se s prvními testy naplnily. Spotřeba dosahovala až 103 wattů a proudový odběr 91 A, obojí jsou na svou dobu nevídané hodnoty. Poprvé v historii tak s klesajícím výrobním procesem spotřeba vzrostla.
Vznikla také dvoujádrová varianta v podobě Pentia D, trpěla ale svou obrovskou spotřebou (TDP 140 W). Tradičně existovaly provedení Celeron se zmenšenou cache a Xeon pro serverovou oblast Později vzniklo jádro Cedar Mill, které však bylo obyčejným Prescottem, jen se snížil výrobní proces na 65 nm. Cedar Mill se zapsal do historie poměrně nedávno – v lednu tohoto roku s Celeronem 347 padl dosud nejvyšší rekord v přetaktování. Za pomocí základní desky DFI LanParty UT s chipsetem P35 a operačních pamětí OCZ dosáhl frekvence 8199,5 MHz – tedy nejvíc, co se kdy s x86 procesorem podařilo. To nejlépe dokazuje, jak moc byla architektura NetBurst orientována na vysoké frekvence, zároveň to také ukazuje, jak daleko Intelův sen o 10 GHz byl.
To si (současně s výměnou CEO) Intel uvědomí kolem roku 2006 a přeorientuje se na návrh nové architektury – Core. AMD ve stejné době sice ještě zdokonaluje svou K8, ale současně už pracuje na zcela nové architektuře – K10. Jak Intel Core, tak AMD K10 jsou Vám jistě dobře známy, proto je dnes rozebírat nebudeme.
Zdroje:
wikipedia.org, xbitlabs.com, fabtech.org, fit.vutbr.cz, tomshardware.com, Current Analysis inc.
