Основные параметры процессоров (Часть 4)

Основные параметры процессоров (Часть 4)

CPUПереходим к заключительной части этого опуса. В этой части мы рассмотрим еще 2 основных параметра.

5.Техпроцесс. Технологический процесс определяет то, как много элементов процессора (транзисторов) может поместиться на одной и той же площади (измеряется в мм^2). Раньше техпроцесс определялся в мкм (микрометрах = 10^-6 м), сейчас благодаря прогрессу он уменьшился и для удобства определяется в нм (нанометрах = 10^-9 м). При такой плотности элементов ни одна пылинка не должна попасть на кристалл (точнее, стандартами определена плотность пылинок в воздухе – что-то около нескольких пылинок диаметром до 1 мкм/л). Поэтому в лабораториях производителей процессоров разрешено находиться только в комбинезонах и в помещениях установлены специальные очистительные системы.

Давайте рассмотрим подробнее, что нам дает уменьшение техпроцесса. Во-первых, площадь чипа. Уменьшать ее нецелесообразно как технологически, так и экономически. Уменьшение кристалла приведет к большей хрупкости, рассеивать мощность, т.е. отводить тепло станет труднее, потому что поверхность рассеивания будет маленькой. С экономической точки зрения уменьшится кол-во транзисторов (вычислительных блоков, кэша и т.д.), что приведет к уменьшению производительности, а следовательно к ухудшению коэффициента цена/производительность, ведь себестоимость останется примерно прежней (один процесс – поэтому с точки зрения затрат по сути без разницы, чипы какой величины изготавливать, а оптимизация энергопотребления займет львиную долю бюджета, плюс технические разработки надо как-то окупать и конкурентов давить – тонкий намек на AMD Улыбка). Но не сильно давить – а то придет антимонопольный комитет и еще раз скажет ай-яй-яй.

Увеличение площади чипа – одно из целесообразных решений, чем и занимаются с успехом компании сегодня. Что это дает: увеличивается количество транзисторов, отсюда повышается производительность. Что мы и наблюдаем в серверном сегменте. У серверных процессоров производительность всегда была выше в пределах одного поколения и площадь процессора также всегда была больше. Кстати, что мы и наблюдаем – многие серверные «плюшки» появляются в десктопных процессорах следующего поколения. Появляется дополнительное место, куда можно, например, встроить графическое ядро, больший кэш, контроллер памяти… Кристалл чуть менее подвержен механическим воздействием – его легче транспортировать. В общем – одни плюсы. Но такой метод тоже не бесконечен – почему же тогда мы не видим кристаллы площадью 1000 мм^2, 2000 мм^2? А все потому, что законы физики еще никто не отменял. Скорость распространения тока равна скорости света (скорости распространения фронта электромагнитной волны) – 3.3 нс/м. На самом деле реальная скорость будет меньше. Проводники станут длиннее, появятся большие остаточные емкости, что приведет к увеличению времени переходных процессов (изменение логического состояния – из 1 в 0 или наоборот будет происходить дольше). При использовании регистров в различных частях процессора будут появляться задержки порядка 0,01-1 нс/м, что недопустимо. Это ведь не кэш.

Есть еще такое понятие как процент выход годных кристаллов. При переходе на новый техпроцесс выход годных кристаллов обычно мал (40-50%) и компании могут работать себе в убыток. Кстати, помимо желания побольше срубить денег на новых технологиях, этот факт играет не последнюю роль в ценообразовании. К концу выпуска процессоров данной серии этот показатель увеличивается до 90-95%. Тут уже можно и цену снизить, и увеличением частоты побаловаться (в начале выпуска увеличение выпуска понизило бы еще и без того малый процент выхода). AMD решила по-своему решить проблему, возникшую после выхода очень успешной микроархитектуры Intel Core 2. Тогда с ней боролись Phenom’ы первого поколения, причем не очень успешно, т.к. у Core 2 IPC был выше. При выпуске четырехъядерных Phenom естественно были чипы, у которых не работали все 4 ядра. Куда их девать – выбрасывать? Нет, решили стать первой компанией, которая производит трехъядерные модели. В однопоточных приложениях они все равно проигрывали процессорам Core 2, но в многопоточной нагрузке часто обходили даже E8400, работавший на более высокой частоте. Позже в четырехъядерных процессорах блокировали 2 ядра и упаковывали в качестве двухъядерников. Причем в материнских платах существует возможность разблокирования недостающих ядер. Учитывая, что часть из них была заблокирована, а часть изначально была двухъядерниками, то возникла лотерея – разблокируется процессор или нет. В условиях более высокой производительности конкурента такие маркетинговые ходы плюс совместимость с предыдущими сокетами (и материнскими платами) новых процессоров плюс агрессивная политика ценообразования  позволила компании долгое время находиться на плаву.

Сложность процессорных кристаллов имеет следующую зависимость. Чем больше транзисторов в процессоре, тем меньше выход годных кристаллов. Поэтому мы и не видим сегодня ххх-ядерных процессоров.

Энергопотребление и тепловыделение (связаны прямо пропорционально). Тоже один из самых больных вопросов. Pentium 4 в свое время умудрялись греться до 70 C под нагрузкой, а мобильные процессоры могут пересекать точку кипения – 100 C. Как было сказано выше, нельзя сильно уменьшать размер кристалла, потому что такой параметр как удельное тепловыделение (Вт/см^2) будет зашкаливать и понадобится жидкий азот или гелий для охлаждения. При уменьшении техпроцесса при одной и той же площади тепловыделение уменьшится.

В целом уменьшающийся техпроцесс можно определить как фактор, способствующий увеличению производительности при остальных параметрах (тепловыделение, стабильная работа, цена), остающихся в пределах разумного.

6. Сокет. Разъем процессора (сокет) на материнской плате – это то место, куда вставляется процессор. Сокеты меняются при смене микроархитектуры, когда изменяется TDP (тепловой пакет), когда изменяется модуль VRM (питающий процессор) ну и когда вздумается производителю из маркетинговых соображений. У AMD исторически сложилась более мягкая политика смены сокетов – новые процессоры часто могут работать на старых материнских платах. Для их установки часто достаточно обновить BIOS. Intel же традиционно давит производительностью и традиционно каждый год выкатывает новые сокеты, чем также подпитывает производителей материнских плат. Некоторые процессоры даже для одного сокета не работают с не обновленными материнскими платами (LGA 775).

Мы рассмотрим основные сокеты, используемые сейчас или те динозавры, которые еще можно встретить в старых компьютерах. Будут рассматриваться только десктопные (не серверные) сокеты и не ноутбучные.

Начнем с голубого гиганта (Intel).

Socket 423. Предназначался для процессоров Pentium 4. Из-за технологических ограничений было невозможно увеличивать частоту свыше 2 Ghz. По этой причине производство сокета было остановлено и он стал самым недолговечным в истории процессорной индустрии – менее года.

Socket 423Socket 478. Продолжатель Socket 423. Здесь была исправлена ошибка маленькой частоты и процессоры продавались с номинальной частотой вплоть до 3.4 Ghz.

Socket 478Socket T (LGA 775). Это самый долгоживущий и удачный сокет Intel. На него выходили как Pentium 4, так и Core2 Duo, Core 2 Quad. Последние были с измененной микроархитектурой и не могли быть установлены в старые материнские платы на LGA 775. Из-за этого появилась неразбериха на рынке. Новая микроархитектура стала прорывом и «неожиданностью» для AMD, не имевшей ничего в ответ. Процессоры на базе данного сокета можно встретить в продаже до сих пор.

LGA 775

Socket H (LGA 1156). Является преемником LGA 775 и является базой для процессоров Core i – серии. Максимальная поддерживаемая частота памяти составляет 1066 или 1333 Mhz. Конечно, память может быть установлена с более высокими частотами, но работать она будет скорее всего именно с заявленными частотами, хотя по сути особой роли это не играет.LGA 1156

Socket B (LGA 1366). Также является преемником LGA 775 и по совместительству старшим братом LGA 1156 для более производительных систем на Core i7 9xx. В отличие от LGA 1156 имеет поддержку трехканальной памяти (данные из ОП к процессору идут по трем каналам), более производительную шину QPI. Также здесь есть 32 линии PCI-E 2.0, что позволяет организовывать полноскоростной SLI или Crossfire (будет рассмотрено в следующих статьях).

LGA 1366Socket H2 (LGA 1155). Поддерживает новые процессоры Intel на архитектуре Sandy Bridge. Система охлаждения аналогична для LGA 1156.

LGA 1155Socket R (LGA 2011). Если LGA 1155 заменяет LGA 1156, то LGA 2011 соответственно заменяет LGA 1366. В нем 40 линий PCI-E 3.0, поддержка четырехканальной памяти (правильно было сказано выше – из серверного сегмента многое перекочевывает в десктопный). Поддерживает процессоры Sandy Bridge–E.

LGA 2011

Сокеты для AMD.

Socket 939. Поддерживал двухканальный режим памяти DDR и одну шину Hyper Transport. Использовался для недорогих моделей Athlon.

Socket 939

Socket 940. Тот же Socket 939, только для высокопроизводительных систем на базе Athlon 64 FX и Opteron. Имел 3 канала Hyper Transport.

Socket 940Socket AM2. Поддерживал двухканальный режим памяти DDR2. Использовался для самых разнообразных процессоров.

am2

Socket AM2+.  Поддерживает процессоры Athlon, Athlon II, Phenom и Phenom II.

am2+Socket AM3. Поддерживает память DDR3. Процессоры, предназначенные для AM3, будут работать на AM2+, а старые процессоры на новых платах работать не будут.

am3Socket AM3+. Сокет для процессоров новой микроархитектуры Bulldozer. Новые процессоры на платах AM3 в основном работать не будут.

Сведем эти данные в таблицу и добавим даты выхода, поддерживаемые процессоры и количество ножек (обычно соответствует числу в названии сокета).

Сокет Год выпуска Кол-во контактов Поддерживаемые процессоры
Socket 423 2000 423 Pentium 4 Willamette, Celeron
Socket 478 2002 478 Pentium 4 (Prescott, Northwood), Celeron, Pentium D, Celeron D, Pentium 4 EE
LGA 775 2004 775 Pentium 4, Pentium 4 EE, Celeron, Pentium D, Celeron D, Pentium DC, Core 2 Duo/Quad (не все), Core 2 Extreme (не все)
LGA 1156 2009 1156 Core i 3/5/7 (не все), Pentium G, Celeron G,
LGA 1366 2009 1366 Core i7 (не все)
LGA 1155 2011 1155 Все Sandy Bridge
LGA 2011 2011 2011 Все Sandy Bridge-E
Socket 939 2004 939 Athlon 64, Athlon 64 FX, Athlon 64 X2
Socket 940 2003 940 Athlon 64 FX
Socket AM2 2006 940 Athlon 64, Athlon 64 FX, Athlon 64 X2, Phenom
Socket AM2+ 2007 940 Athlon 64 X2, Athlon II, Phenom, Phenom II
Socket AM3 2009 941 на MB, 938 на CPU Phenom II, Athlon II
Socket AM3+ 2011 938 Bulldozer FX

Важно!!! Таблица процессоров приведена для ознакомления и сюда включены далеко не все сокеты. После выбора процессора и материнской платы обязательно перейдите на сайт производителя МП и удостоверьтесь, что ваш процессор поддерживается! Только так можно обезопасить себя от неприятных сюрпризов после покупки (если вы собираете компьютер самостоятельно).

На этом наш небольшой поверхностный экскурс в мир процессоров заканчиваем и будем постепенно разбираться в деталях на базе этих основных параметров.

Часть 1. Разрядность. Тактовая частота.

Часть 2. Кэш-память.

Часть 3. Функции процессоров и расширения

Часть 4. Техпроцесс, сокет.

Комментарии. Добро пожаловать в обсуждение!

  1. Исправить сухость изложения лично мне помогало всегда чтение классиков. Многое зависит от Вашей эмоциональной восприимчивости и способности к подражанию. Кого бы посоветовать? Джона Голсуорси, пожалуй. «Сагу о Форсайтах». Одну из частей саги — «Последнее лето Дж. Форсайта».
    Я не стал бы лезть со своими советами, но Ваша работа вызывает у меня чувство уважения. То есть мне не всё равно.

  2. Еще раз здравствуйте (ответил в теме о нетбуках). «Спасение Форсайта» начинал читать в оригинале, но как-то не пошло. Из английского понравилось «Трое в лодке» Дж. К. Дж. и «Комедианты» Грина. Но больше нравится русская литература: «Два капитана», «Русский выбор». А вообще не помню послдений раз, когда читал художественную литературу(( Сейчас в основном IT-ые сайты, форумы, блоги, фотоблоги. Конечно понимаю, что худ. лит-ру это не заменяет, но чтение статьи на Хабре перед сном мне доставляет больше удовольствия…

    Наоборот спасибо за совет)) Всегда рад конструктивной критике и общению на IT-шные темы или вообще на отвлеченные.

    Заходите завтра-послезавтра — за последнее время у меня накопилось прилично просмотренных фотографий и панорам. Хочу как-то все это структурировать и оформить в статью.

    Еще раз спасибо за комментарий. Тронут.

  3. Владислав!
    Ну, может, у Вас достанет времени прочитать рассказ А.П. Чехова «Скучная история»? Или хоть абзац, в котором дан портрет почти идеального профессора права?
    Впрочем… После того, как я познакомился с Вами не только как с айтишником, но и как с одним из двух участников велопохода, мне расхотелось сажать Вас за чтение художественной литературы ради выработки стиля. Ибо он у Вас есть. Не безупречный, конечно. Но это — дело наживное.
    (А что же это у вас на трёх мальчиков только одна девочка? Ай-яй-яй!).

  4. Владислав!
    Похоже, надо объясниться. Я пенсионер, ведущий праздный образ жизни. Имейте это, пожалуйста, в виду и не торопитесь отвечать мне.
    Тасита Мурка! О!
    Я вышел на него по ссылке из форума Ru-Board. Он меня потряс. Сразу просто бросилась в глаза его почти абсолютная грамотность. До встречи с его текстами я считал, что такая грамотность возможна лишь у учителей русского языка и корректоров с большим стажем работы. Увидев такое, уже не так сильно удивляешься, что такой грамотностью обладает человек со столь сбалансированным стилем. Строгое, местами графически чёткое и волевое изложение мысли, сочетаются в нём с живой эмоциональностью. Общий тон — аристократическая доброжелательность умного и знающего человека. Эдакий гибрид Бунина с Чеховым.
    И как же хорошо, что он Вам тоже нравится!

    • Давайте тоже условимся. Я этот блог как раз и создавал для общения и выражения своих мыслей. Так что наоборот мне всегда приятно пообщаться или помочь (если могу). Каждому гостю пытаюсь уделить побольше внимания — мне это доставляет такое же удовольствие, как и велопоездки.

      А вы часом не филолог по образованию? Какие-то у вас анологии литературные в основном.

      Скажем, Хобот (ixbt.com) — это вообще собрание самородков в хорошем смысле. Дело в том, что никто кроме хобота в рунете не пишет настолько научные статьи, касаемые компьютерного железа. Был еще thg.ru такого же уровня, но фундаментальных статей у них все меньше.

  5. Владислав!
    Аналогии литературные, потому что говорим о стиле. Вот доберусь до фотокатегории, — замелькают имена живописцев. Создадите музыкальную категорию — имена из сферы академической музыки.(Ужас, ужас, ужас!!!).
    Да, Владислав, 1000 лет назад я окончил заочное отделение филфака Ленинградского университета. Застал ещё некоторых титанов! Имя одного из них — Д.С. Лихачёв — у всех на слуху. Я был заочником, но вечерами посещал лекции и семинары по собственному выбору. Это давало возможность, кроме всего прочего, сдавать сессию досрочно, а положенный по закону отпуск на время сессии гулять вольным молодцем… («Где мои 17 лет?»- …)
    Но филологом я не стал. А ровно 33 года отработал наблюдателем на болотной станции.

    • Простите, а что такое болотная станция? Почему в Питере не остались? Классный же город. В прошлом году был там — очень понравилось.

  6. Владислав!
    Болотная станция — это болотный отдел гидрометеостанции. Её сотрудники осуществляют наблюдения за гидрологическим режимом верховых (моховых) болот.
    Почему не остался в Питере? Сбежал.
    Воспользуюсь оказией, чтобы сказать: по характеру местности, в которой я родился и жил до 20 лет, мы с Вами как бы кузены. А родился я в Подмосковном каменноугольном бассейне, в г. Новомосковске Тульской обл. От нашего барака на кирпичном заводе хорошо были видны терриконы угольных шахт…

    • Понятно…

      Да, чего-чего, а терриконов тут хоть отбавляй. Из-за них в городе не могут развернуть высотное строительство и метро пытались строить 20 лет, но закрыли опять же из-за шахт и недостаточного финансирования.

  7. Спасибо за пост. Позновательно.Админ я не могу зарегестрироваться может я просто не то делаю ?

Добавить комментарий для Рыбалка Отменить ответ

Ваш e-mail не будет опубликован.

*


*


Твитнуть