AMD

Компанія AMD лише на рік молодша за Intel, та на протязі всього свого існування вона мала як злети так і падіння. Останнім досягненням цієї компанії стали надпотужні процесори AMD Ryzen що нещодавно з'явилися у наших продуктах. В цьому матеріалі ми пропонуємо розглянути деталі архітектури AMD Zen та історію компанії, яка сьогодні перемагає практично у кожному сегменті ринку.

Передісторія

AMD, а точніше Advanced Micro Devices Inc. була заснована 1 травня 1969 року. Тоді штаб-квартира компанії, що особливо не здивує всіх, хто знайомий зі специфікою технологічної індустрії, знаходилась у Саннівейлі, штат Каліфорнія - одному з міст, що породили нині відому Кремнієву долину. Засновники AMD були Джеррі Сандерс, Едвін Терні, Джон Кері та Джек Гіффорд, як і у випадку з Intel, вони були колишніми співробітниками компанії Fairchild Semiconductor. Першим проектом компанії був, 4-бітний чіп-регістр - Am9300. Його продажі розпочалися в 1970 році. На той час нічого не віщувало жорсткої боротьби між AMD та Intel, яка розвернулася згодом.

А конфлікт був... і він був пов'язан з копіюванням, а точніше процесом зворотної інженерії. Офіційно AMD випустила свій перший процесор у 1975 році під назвою Am9080. Але на практиці це була точна копія 8-бітного блоку Intel 8080, представленого роком раніше. Врешті-решт, компаніям вдалось домовитись, і AMD отримала можливість продовжувати розробку цього процесора.

Ера систем x86

На початку 1980-х персональні комп'ютери вступили в абсолютно нову фазу. Завдяки інноваційним 16-бітним процесорам 8086 компанія Intel почала захоплювати ринок. Також, комп'ютери поступово почали з'являтися не лише у великих корпорацій. У той час компанією, що мала величезний вплив на ринку була IBM, яка змусила Intel підписати ліцензійну угоду з іншим виробником, який міг би виробляти ідентичні системи. Таким чином, з 1982 року AMD могла виробляти свої версії чіпів використовуючи інструкцій x86 які розробила Intel. Це була також перша в історії ситуація, коли чіп AMD демонстрував вищу продуктивність, ніж створений компанією Intel. В багатьох задачах Am286 (фактично копія Intel 80286), був швидшим за оригінал. Секретом була більша тактова частота. AMD "розганявся" (звичайно, цей термін ще не використовувався) від 12 МГц до запаморочливих 20 МГц.

Саме в ту епоху слід шукати причини своєрідного конфлікту, який розпалює прихильників технологій і донині. Суперечки про перевагу між прихильниками процесорів Ryzen і Сore сьогодні дуже нагадують статті, які раніше описували переваги Am286 над 80286 (або навпаки). В той час ліцензійний договір, що був підписаний між компаніями, не викликав великих суперечок щодо сімейства процесорів 80286. Проте наступні два покоління процесорів: 80386 та 80486, мали іншу архітектуру і за даними Intel, були незаконно скопійовані AMD. Згодом справа перейшла до суду, який і визнав провину AMD.

Pixabay.com

Кінець копіювання

У 1996 році AMD представила свою відповідь системам на базі Pentium - процесор з індексом К5. Незважаючи на таку просту назву, він став для каліфорнійської компанії першим процесором власної розробки. Цікаво, що у такий назві є прихований жарт, який оцінять поціновувачі коміксів. Літера K походить від слова Криптоніт… легко здогадатися, для якого «Супермена» цей вигаданий камінець був отрутою.

Подальші роки розвитку AMD рясніли цікавими проектами. Архітектура K5 у своїх наступних втіленнях не зовсім вдало конкурувала з Intel, лише оновленій версії з індексом K6 вдалося скласти ефективну конкуренцію для Pentium тих років. Врешті-решт, AMD вирішила відмовитись від подібних назв своїх продуктів, та обрала нове ім'я для наступного покоління процесорів – так з'явився бренд Athlon. Хоча сьогодні процесори Athlon асоціюються з пристроями низького класу, для не надто вимогливих користувачів, на початку 2000-х років процесори цього сімейства били рекорди продуктивності. У буквальному сенсі. AMD Athlon 1000 був першим процесором в історії, який досяг вражаючої тактової частоти роботи - 1 ГГц. Для менш вимогливих користувачів AMD передбачила процесори під брендом Duron, які конкурували на ринку з бюджетною лінійкою Intel Celeron.

Інноваційний підхід

У 2003 році AMD пішла шляхом, раніше невідомим в персональних комп'ютерах. Створений у вересні того ж року, Athlon 64 представив інструкції AMD64, що відкрили можливості 64-бітних обчислень для звичайних домашніх ПК. Головною перевагою даних CPU була можливість використання більших об'ємів пам'яті, та принципово нова архітектура. Ці процесори одразу домінували в рейтингу найшвидших на ринку. Серед іншого, цьому сприяли значні структурні зміни – наприклад, контролер оперативної пам'яті, що раніше розташовувався у чіпсеті материнської плати, перемістився безпосередньо до ядра процесора.

Наступного рішучого кроку від AMD не довелося чекати довго. Компанією вже в 2005 році були показані перші по-справжньому двоядерні процесори для настільних ПК - AMD Athlon 64 X2. Процесори, на архітектурі K8, буквально знищили неймовірно гарячі та енергоспоживаючі двоядерні процесори конкурета - Pentium D. Системи від AMD були дешевшими, споживали менше енергії, випромінювали менше тепла і перш за все, у більшості завдань, вони перевершували свого конкурента. Але час змін невблаганно наближався...

Будучи на хвилі успіху, в 2006 році AMD придбала канадську компанію ATI, виробника графічних систем під відомим брендом Radeon. Це рішення вплинуло на розвиток компанії протягом наступних років і має велике значення для її нинішнього становища.

Pixabay.com

Декада клопоту

Початок 21 століття, для AMD був чудовим, але все почало змінюватися приблизно в 2006 році. Тоді, Athlon 64 X2, який все ще показував чудові результати, отримав гідного суперника у вигляді процесорів під назвою Core 2 – в основі цих CPU були використані декілька принципово нових технологій, які раніше дебютували у мобільних процесорах Intel. У 2007 та 2008 роках обидві компанії випустили оновлені продукти. AMD показала процесор Phenom (2007), що являв собою суттєве вдосконалення архітектури AMD використаної в попередніх системах. Зміни охоплювали використання спільного кешу третього рівня між ядрами. Збільшився IPC процесора, також було вдосконалено контролер пам'яті. Крім того, компанія вирішила зупинитися на використанні 65 нм літографії.

Intel, у якої вже є процесори Core 2 Duo та Core 2 Quad, вдалося повернутися до гри та продовжити час від часу складати гідну конкуренцію AMD. У 2006 та 2007 роках суперечка серед користувачів мережі щодо Athlon 64 X2 / Phenom або Core 2 Duo / Core 2 Quad була однією з найгарячіших тем технологічних форумів. Наприкінці 2008 року, коли AMD лише готувалася випустити процесори Phenom II (покращеної версії процесора Phenom та перейшовши на більш «тонкий» 45 нм техпроцес), стався справжній землетрус: Intel показала системи на базі ядра Nahalem - перше покоління нині широковідомих процесорів які склали лінійку Core i7 / i5 / i3. Кількість впроваджених змін в CPU Intel виявилася настільки великою, що ці процесори залишили далеко позаду конкурентів (і попередників).

У наступні роки Intel постійно вдосконалювала процесори Core, використовуючи модель розробки, яку називали тік-так. Як відповідь AMD зуміла випустити потужний Phenom II X6 - першу справжню шестиядерну систему для настільних ПК. Згодом, AMD вирішила відійти від прямої конкуренції з Intel, шукаючі «інший шлях», який раніше допоміг компанії випустити перші 64-бітні та двоядерні процесори. Нова концепція була не поганою - поєднання ядра процесора та ефективного графічного чіпу (для створення якого AMD мав відповідну технологію завдяки купівлі ATI) в одному продукті. Цей тип процесорів отримав власну назву - APU (Accelerated Processing Unit). Для новітніх процесорів було обрано окрему назву, а точніше індекс. Їх позначали просто літерою A (A10, A8, A8, A4).

Архітектура Bulldozer стала важливою віхою в розвитку процесорів AMD. Сама архітектура мала багато цікавих особливостей, насамперед мова йде про підхід до роботи над багатьма потоками. У той час як SMT (або Hyper Threading у Intel) частково збільшує площу одного ядра та дозволяє йому працювати над двома потоками одночасно, системи на базі Bulldozer були засновані на повноцінних двох ядрах, що дозволяло обробляти два потоки незалежно. Таким чином, на кожні два «ядра» (вірніше, на один модуль) була одна одиниця обчислення чисел з плаваючою комою. Те ж саме було зроблено з системами декодування та завантаження - по одній для кожного модуля. Результатом такого підходу стали процесори, які не тільки поступилися чіпам Intel з точки зору продуктивності, але і були не такими енергоефективними. Наступні модифікації цієї архітектури під назвою Railroad також не змогли зрівнятися зі швидкими Core. Компанія AMD активно розвивала цю архітектуру з 2011 по 2017 рік, але відчутних успіхів це не принесло. Тим часом, вже за нового генерального директора - доктора Лізи Су (вона очолила AMD у 2014 році), почала вестись робота над чимось абсолютно новим…

Але як взагалі могло статись, що AMD зуміла пережити десятиліття домінування Intel? Гарне питання. Відповідь проста: компанію врятували ігрові консолі. Так Sony, і Microsoft, для своїх консолей того часу (PlayStation 4 та XBOX One відповідно), вирішили використовувати APU від AMD. Ці процесори мали все необхідне для створення відмінної ігрової платформи з доступною вартістю та високим рівнем інтеграції компонентів. Не вдаючись у подробиці – процесори на базі архітектури Jaguar, що були інтегровані у консолі, забезпечили компанію необхідними фінансами для проведення досліджень.

Pixabay.com

Епоха Дзен

У лютому 2017 року на спеціальному заході, після багатьох років тиші, на сцену вийшла генеральний директор AMD доктор Ліза Су та оголосила переворот галузі будування мікропроцесорів. Під час презентації були розкриті додаткові деталі роботи нових CPU, виготовлених на абсолютно новій архітектурі Zen. Процесори що отримали назву Ryzen вийшли на ринок у березні того ж року, і AMD вперше за багато років змогла змагатися з Intel на рівних.

Секрет побудови процесорів AMD Ryzen був очевидно взятий із існуючих рішень. Замість кластеризованої багатопотокової обробки даних як у Bulldozer, в архітектурі Zen з'явився аналог Intel HT, що дозволяє двом потокам працювати на одному ядрі одночасно. Це дає кращий ефект, ніж попереднє рішення, тому що тут, коли вам потрібна однопоточна продуктивність, все ядро працює на її отримання, тоді як раніше лише частина модуля займалася ним. Серед нової процесорної палітри є 8-ядерні та 16-потокові блоки – що до цього часу зустрічалися лише на HEDT платформах (високий клас настільних ПК). Виявилося, що в однопотокових тестах ці системи трохи поступаються процесорам конкурента, але там, де потрібна робота одразу багатьох ядер, вони часто виявляються швидшими. Побудова кешу, механізми прогнозування процесора та виконавчі підрозділи (що є важливим для продуктивності) були повністю перебудовані. В результаті ми отримали дуже ефективний процесор, який з часом охопив весь ринковий простір.

Починаючи з 2017 року архітектура Zen систематично перероблялася, що призвело до її вдосконалення під назвою Zen + у 2018 році та значно глибшої трансформації у формі Zen 2 у минулому році. Це останнє її втілення - це те, що дійсно завоювало ринок. Воно відоме як третє покоління або просто AMD Ryzen 3000.

Pixabay.com

AMD Ryzen - як їх розрізнити?

Як і у випадку із системами Intel, в AMD багато чого можна прочитати за назвою процесора. Він містить ряд цифр і букв, які дозволяють зрозуміти характеристику конкретних систем, їх призначення та ймовірну ціну.

Назва кожного процесора Ryzen, як очевидно, починається зі слова «Ryzen» (не дуже показово, правда?). Але за ним слідує цифровий індекс: 3, 5, 7 або 9. Він визначає, який сегмент охоплює даний процесор серед його платформи.

Спроби пов'язати ці цифри з процесорами Intel лише на перший погляд точні й часто залежать від конкретних моделей. Наприклад, деякі представники лінійки Ryzen 7 насправді не лише можуть конкурувати з Core i7, вони здатні кинути виклик старшим процесорам серії Core i9. Тоді як гідним суперником старшим Ryzen 9 можуть стати лише процесори сегменту HEDT від Intel. Таким чином, ця нумерація в основному корисна для внутрішніх порівнянь у рамках пропозиції AMD.

Ідемо далі. Тепер нам варто знайти порядковий номер, що складається з чотирьох цифр. Перший визначає генерацію процесора, а наступний організує його в межах серії. Покоління систем Ryzen явно відрізняються. Наприклад, Ryzen 7 3700 є вищим процесором у лінійці, ніж Ryzen 5 3600X. Але що за буква X, звідки вона? Що ж, букви наприкінці ви також можете знайти і у найменуванні процесорів Intel, їх пояснення відносно просте.

U - це мобільні процесори для так званого мейнстріму. Ми можемо їх знайти в досить тонких і легких ноутбуках. Моделей для повсякденних завдань, що не охоплюють таких категорій, як обробка мультимедійних матеріалів або сучасні ігри. Ці процесори досить ефективні, але геймерам важко їх рекомендувати. Їх TDP складає всього 15 Вт. Через це вони не досягають високих частот, отже, їх продуктивність обмежена. Однак у них є функція, яка робить їх вельми придатними для простих чи старих ігор - інтегрована графічна система заснована на архітектурі Vega. Вона досить ефективна і дозволяє розважатися зменшивши деталізацію або грати в чудові класичні ігри. Звичайно, як завжди у випадку з інтегрованою відеокартою багато залежить від якості використовуваної оперативної пам'яті. Деякі виробники обмежили можливості цього iGPU, використовуючи у своїх ноутбуках лише одноканальну пам'ять. В любому випадку, це не важливо - процесори серії Ryzen U будь-якого покоління не підходять для геймерів.

H - Ryzen, позначений такою літерою, є мобільними процесорами для більш вимогливих користувачів. Ми їх побачимо серед ноутбуків для гравців, мобільних робочих станцій та інших системах, де вам потрібна більша продуктивність. Чим вони відрізняються від систем класу U? Структурно, взагалі... нічим. Однак вони мають значно вищий TDP, що дозволяє їм «розпростерти крила». Теоретично процесор Ryzen 7 3750H не особливо відрізняється від Ryzen 7 3700U - проте перший частіше досягає вищої тактової частоти, більш агресивно керуючи режимом Turbo.

HS – ці літери наразі можна побачити лише в серії Ryzen 4000. Дані CPU є молодшими версіями мобільного процесора H, вони спеціально розроблені для встановлення в тонкі корпуси (Slim, отже S) ноутбуків. Тому ці системи мають дещо нижчий TDP, ніж їх аналоги серії H того ж покоління.

G - це настільні процесори Ryzen з інтегрованою графікою. Вони чудові як серце недорогого мультимедійного комп'ютера, але через меншу кількість ядер, ніж в інших настільних моделях, у них є деякі недоліки в продуктивності, які витісняють їх зі списку справді ігрових. Тим більше, що вони також мають обмежену кількість шин PCIe. Але з іншого боку у цих процесорах розблокований множник, тому ви зможете розігнати їх у майбутньому.

Немає літер - типовий настільний процесор Ryzen. На відміну від того, до чого ми вже звикли в маркуванні Intel, ці процесори мають розблокований множник, тому вони схильні до розгону.

X - моделі, це процесори які мають заводський розгін. За конструкцією вони нічим не відрізняються від процесорів без жодної літери в кінці назви. Однак вони характеризуються вищою частотою роботи, а отже, і більшою ефективністю. В них також розблокований множник.

Unsplash.com

Давайте також обговоримо існуючі покоління процесорів AMD Ryzen. Перше покоління дебютувало на початку 2017 року, змінюючи обличчя ринку центральних процесорів. Ці CPU використовують перше покоління архітектури Дзен. Вони були виготовлені на основі 14 нм технологічного процесу. Їх спадкоємці, тобто друге покоління, є ті, що виробляються з 2018 року, вони відрізняються дещо покращеною архітектурою Zen + та сучаснішим виробничим техпроцесом FinFET 12 нм. Дані CPU також офіційно підтримують швидший тип оперативної пам'яті, а саме - DDR4 2933 МГц (раніше лише 2667 МГц). Третє покоління - набагато більш вдосконалене. Процесори Ryzen 3000, які дебютували влітку 2019 року, використовують архітектуру Zen 2 - яка приносить з собою цілу масу вдосконалень, зокрема збільшений IPC (кількість інструкцій шо оброблюються за один такт), що дозволило процесору наздогнати системи Intel в однопотокових завданнях. Ryzen 3000 також містить набагато більше кеш-пам'яті L3 та новий контролер оперативної пам'яті, який офіційно працює модулями пам'яті DDR4 3200 МГц. Однак найбільшою зміною є надсучасний технологічний процес - 7 нм. Завдяки цьому ядра процесора менші, і ви просто можете більше їх розмістити на такій самій площі. Крім того процесор нагрівається менше, витрачаючи менше електроенергії. Але схоже AMD не збирається відпочивати – компанія вже анонсувала вихід четвертого покоління процесорів Ryzen… але є один нюанс.

Якщо у настільному сегменті все зрозуміло, то у мобільних системах відбувається певний зсув. Процесори для ноутбуків серії Ryzen 2000, як випливає з назви, не є «родичем», наприклад, Ryzen 7 2700X, тобто представником другого покоління. Насправді ці процесори є ближчими, наприклад, Ryzen 5 1600X. Іншими словами, вони використовують перше покоління архітектури Дзен і створюються на 14 нм технологічному процесі. Мобільні моделі Ryzen 3000, з іншого боку, є процесорами, що використовують архітектуру Zen +, тому тісно пов'язані з настільними системами другого покоління. Тому новий мобільний Ryzen 4000, який зараз з'являється у ноутбуках, є еквівалентом процесорів третього покоління наших настільних комп'ютерів.

Як відомо, не кожен ноутбук повинен мати мобільний процесор, цей факт бренд Dream Machines вже не раз доводив своїми розробками. Адже настільні версії процесорів, очевидно, більш продуктивні, але водночас вони також потребують ефективного охолодження, яке не можуть забезпечити більшість виробників ноутбуків на ринку. Більшість… окрім ноутбуків від Dream Machines.