Уже 50 лет Intel и AMD являются главными игроками на рынке, но разобраться в них сложно, особенно после релиза Ryzen и резкого подъема AMD. Так в чем основные отличия самых популярных процессоров?
Ни для кого не секрет, что где-то с середины 00-х AMD сильно отстала от Intel. В числе причин принято называть низкий прирост скорости IPC у процессоров и неэффективные инженерные решения.
Скорее всего, сыграли и проблемы с управленцами – иначе история AMD не поделилась бы на жизнь до и после прихода Лизы Су, ставшей исполнительным директором AMD в 2014 году и до сих пор ведущей корпорацию к новому величию.
А с Intel после кризиса AMD ничего особенного не происходило, и подлинную романтику вокруг развития компании найти тяжело. Линейка Core росла и развивалась стабильно, разве что в какой-то момент ценовая политика «синих» перестала устраивать многих сознательных фанатов железа.
Эпоха Zen
Поговорим о развитии микроархитектур х86. Кратко: K8 была отличной и востребованной. Во времена K10 пошел явный упадок, приведший к этакому застою. Но и релиз Zen не то чтобы взорвал умы потребителей.
Несмотря на сегодняшний успех, первое и второе поколения Ryzen не смогло конкурировать с актуальным на тот момент Core i5-7600K. Преимущество большего количества ядер и многопоточности было нивелировано аппаратными ошибками, в том числе проблемами с откликом процессора.
Intel с треском проигрывает AMD – процессоры Ryzen отжимают рынок
Естественно, учитывая тематику Coop-Land.ru, грубо будет не упомянуть мизерное количество видеоигр, оптимизированных под Ryzen – решения Intel рвали конкурента по всем фронтам в геймерском сегменте.
Настоящий толчок к происходящему в данный момент перевороту на рынке дали процессоры Ryzen 3000 с 7-нм кристаллами и архитектурой Zen 2. Значительное усовершенствование реализации IPC позволило увеличить число ядер, а чистая однопоточная производительность Zen 2 оказалась даже выше, чем у Coffee Lake.
Таким образом «красные» сравнялись с основной силой Intel. После этого Intel почувствовала угрозу, особенно со стороны AMD Ryzen Threadripper, но волнение касалось разработок для профи. А процессоры Skylake Refresh оставили многих экспертов в смешанных чувствах.
Но Intel предлагала все больше ядер и больше потоков в каждой ценовой категории. У Intel Core i3 10-го поколения производительность выше, чем у Kaby Lake Core i7-7700K 7 поколения. А мощнейшие представители i9 по числу ядер сравнимы с Intel Xeon, что не может не поражать.
Монолиты Intel против чипсетов AMD
Больше десяти лет назад, еще во времена первых процессоров Phenom, у обеих корпораций был сложный выбор. Intel, несмотря на протесты некоторых инженеров, предпочла развивать монолитные 45-нм кристаллы против перспективной многочиповой компоновки.
Что это за монолиты? Если вкратце, то все ядра, кэш и прочие компоненты физически расположены на одном кристалле. Благодаря выбранной уютной компоновке снижается задержка, быстрее осуществляется доступ любого ядра к кэшу и системной памяти, что позволяет оптимизировать производительность и даже повысить энергоэффективность.
Монолитные процессоры эффективней, но как-то дороже и вообще…
Производители процессоров и других изделий с использованием кремния, по статистике, никогда не имеют стопроцентной доходности. Доход зависит от количества брака на производстве. Например, 90% процессоров Intel свыше 14-нм готовы к полноценному использованию (ну, плюс-минус). Звучит круто, но 1 процессоров из 10 окажется с дефектом, 10 процессоров из 100 не принесут профит.
Это немного грустно для производителя, который вынуждет нанимать специалистов по ценообразованию, и совсем грустно для конечного покупателя, который оплачивает эти дефектные продукты из своего кармана по законам рыночка.
Причина роста? Очевидно, что каждое ядро в используемой монолитной схеме должно быть функциональным. Вы наверняка уже разобрались, что монолит-монолитом, но каждое ядро является отдельным компонентом и объединяет их лишь пресловутый кристалл, и сделали простейший вывод: чем сложнее схема, тем вероятнее поломка в ней.
А если в вашей 8-ядерной штуковине работают только 7 ядер, можно выбрасывать весь процессор. Разбавим нашу воду изящными цифрами: каждое дополнительное ядро добавляет 10% шанс к браку.
Тогда на один готовый к продаже 20-ядерный Xeon приходится до 2-х непригодных для использования. Естественно, инженеры тоже слышали эту историю и трудятся над повышением эффективности производства. Но обычная математика работает против них.
Компоновка Chiplet от AMD
Да, вернемся от монолитов к чипсетам. Приятное, хрустящее название можно развернуть на огромное и громоздкое «многокристальный (многочиповый) модуль (MCM)», отдающее советскими словарями технических терминов.
Так как процессоры Ryzen не так давно ворвались в поле зрения обычных пользователей, многие используемые решения все еще не переведены в признанные обществом термины. Поэтому связь между блоками в процессорах AMD Ryzen приходится называть Infinity Fabric.
Эта самая Infinity Fabric дает повод представить Ryzen как несколько отдельных процессоров, связанных между собой коммутатором 256-разрядных двунаправленных шин.
Тут требуется уточнение – это не гирлянда из случайно болтающихся ядер, а упорядоченные кластеры 4 ядер и их кэшей, называемых CCX. Два кластера (или комплекса, как хотите) CCX объединяются CCD, создавая основу процессоров Ryzen и Epyc на Zen. Пойдем до конца – 8 CCD позволяют Threadripper 3990X использовать до 64 ядер. Вау.
Такие «наборы» позволяют снизить количество идущих в утиль процессоров – каждый 4-ядерный блок отличается максимальной функциональностью и не выходит из строя при исключении ядер из работы. То есть два блока с дефектными ядрами, грубо говоря, можно пихнуть в сборку для 6-ядерного процессора и снизить его цену.
Новые процессоры Ryzen 3000 претендуют на лидерство среди процессоров для гейминга?
Скорость шины Infinity Fabric также напрямую зависит от тактовой частоты и разгона памяти, что давало ощутимую производительность процессора в руках грамотных оверклокеров при стабильных 1800 МГц у Ryzen 3000.
AMD исправила указанный недостаток (который и не все наши соотечественники считают недостатком из-за Precision Boost) в Ryzen 3000 с помощью огромного кэша третьего уровня L3, назвав его «кэшем» для гейминга. Воззовем к цифрам: у Intel i7 9700K всего 12 Мбайт L3. А AMD же объединила 3700X с 32 Мбайт L3 и 3900X с 64 Мбайт L3.
L3 равномерно распределяется между ядер и не вытесняет общие данные; увеличенный кэш позволяет ядрам использовать больше кэша по своим надобностям при низком уровне автоматического планирования ядер и обращаться к любому блоку L3 за приблизительно одинаковое время.
Тогда можно заявить, что Ryzen 3000 при практически любой нагрузке показывают равную или лучшую производительность, чем Coffee Lake.
Не так давно все интернеты были забиты тестами от восторженных техноблогеров, которые радовались возвращени. «красных» на рынок потребительских процессоров и наперебой сравнивали Ryzen 3000, кажется, даже с подобранными на улице камнями. В пользу Ryzen, конечно. Так что наверняка в памяти читателей еще остались впечатления от техноистерии и уточнений не требуется.
Но не все блогеры упоминали о том, что из-за особенностей сборки Ryzen 3000 самые горячие места процессора смещены относительно центра и требуют несколько иного подхода к охлаждению процессора по сравнению с монолитными.
Чиплет или монолитный кристалл: что лучше?
Очевидно, что каждый из рассмотренных подходов к проектированию имеет место быть. Решения Intel и AMD справедливы для конкретных ситуаций – понятно, что в обеих корпорациях работаю неглупые люди, которые видели перспективы того или иного способа.
Вряд ли, правда, AMD рассчитывала на 10 лет упадка и внезапного возвращения, но точно известно, что Intel выбирала между компановками.
Вполне вероятно, что процессоров с многочиповой компановкой станет больше из-за так называемого «конца эпохи Мура», то есть увеличения интервалов удвоения производительности процессоров – ядра уже не становятся вдвое быстрее каждые два года, что приводит к необходимости использования большего количества ядер.
Ради справедливости, конечно, надо упомянуть о работе AMD над монолитными решениями для мобильных платформ. Но не более, мы же вроде тут нормальные геймеры, которые «привет герц-гигагерц, почему один, сейчас будет три».
Sunny Cove против Zen 2
И мы все ближе к основной теме статьи – прямому сравнению процессоров. Очевидно, что микроархитектуры последних процессоров Intel и AMD значительно различаются.
В AMD Zen 2 блок кэш-памяти 3-го уровня имеет функцию обратной записи, а кэш-памяти 2-го уровня использует блок предсказателя переходов (ветвлений) TAGE. Sunny Cove и Skylake используют стандартные предсказатели и сказать об этом больше нечего – Intel хранит подробности в тайне.
Предсказания ветвления звучит ведь красивее, чем переходов? Правда? И «инструкция» понятнее «команды?
Поэтому некоторые группы спецов как будто находят кайф в нахождении новых проблем с процессорами Intel и раздувают скандалы. Так, в 2015 году группа ученных обнаружила, что Skylake намертво зависает на математических операциях.
Intel о проблеме знала игнорировала ошибку, так как 99,99% пользователей никогда бы эти операции не проводили, но процессоры были признаны дефектными со всеми вытекающими.
Перейдем к блоку декодеров: в решениях Intel с декодером инструкций на пять полос и с предсказателем ветвлений обеспечивается до 6 микроопераций за такт. У Zen 2 четыре полосы и обрабатываются до 8 инструкций из кэша в планировщик за цикл.
Intel использует стандартный – когда используется слово «стандартный», помните, что стандарты до недавнего времени задавала Intel – планировщик для работы с числами.
AMD отдельные планировщики для целых чисел (INT) и чисел с плавающей запятой (INT), то есть разбивает в две очереди для переименований и одну распределяемую очередь на удалений.
Только вообразите, но серверная часть – это совершенно разные истории в процессорах Intel и AMD. AMD почти сразу разделяет очереди целых чисел и векторов, в то время как у Intel один планировщик для обеих.
Одним из основных отличий в исполнительных блоках заключается в том, что ядро Sunny Cove поддерживает инструкции AVX-512, а ядро Zen 2 ограничено инструкциями AVX-256, но выполняет две операции за один прием.
Первый может выполнять один 512-битный набор команд FMA (умножение-сложение c однократным округлением) или два 256-битных FMA за такт, а второй поддерживает четыре 256-битные инструкции за такт (2 умножения и 2 сложения) вместе с четырьмя параллельными выполнениями INT. В Sunny Cove есть четыре блока для арифметических инструкций ALU, каждый с iMUL, iDIV и MULHi.
AMD Zen 2 имеет гораздо более широкую пропускную способность инструкций load–store по сравнению с 10-нм процессором Sunny Cove от Intel, у которого хоть и больше портов, но с общей пропускной способностью 128 бит. А у AMD, как вы могли понять ранее, пропускная способность 512-бит, 256-бит загрузки L2-кэша и 256-битная пропускная способность L2.
Заключение
В конце этого года AMD и Intel собираются выпустить Zen 3 и Willow Cov, планируя увеличить IPC и улучшить автоматическое регулирование тактовой частоты при разных нагрузках, особенно низких.
Intel наверняка использует 10-нм для Tiger Lake, в то время как AMD сделает ставку на TSMC 7 нм+ (не EUV) для настольных компьютеров Ryzen 4000 и процессоров Epyc Milan.
Итоги CES 2020: Nvidia и Intel сидят тихо, пока AMD неубедительно играет мускулами
Вероятно, это будет решающая схватка производителей процессоров. И что именно «схватка», сомневаться не приходится – Intel задета популярностью процессоров AMD и громкими высказываниями владельцев торговых точек о том, что процессоры «синих» пылятся на прилавках.
Но AMD может позволить себе резать цену, а вот Intel – нет. Возможной проблемой, прямо-таки критическим испытанием прочности может стать вспышка короновируса.
Так что в итоге?
Основные базовые различия описаны, остается вопрос о том, что лучше. И это совершенно неверный вопрос – AMD едва вступила в плотную конкуренцию с Intel, так что вы можете выбирать чисто по своему вкусу, возможностям кошелька, по совместимости с уже имеющимися приборами и, например, по нужде в каком-нибудь QuickSync.
Отстранимся от технических показателей и попробуем узнать в чем заключается разница между покупкой одного из процессоров для простого потребителя.
Так что и здесь корпорации достойны друг друга.
Кстати, у нас на сайте вы найдете добротные сборки и с теми, и с другими процессорами.
Как собрать игровой компьютер для следующего поколения игр
Как собрать бюджетный компьютер для новых игр (2019-2020)
