Intel или AMD?

Так что же действительно произошло на IT-рынке, что позволило вырваться вперёд компании AMD?

Король умер. Да здравствует король!

Чтобы ответить на этот непростой вопрос, давайте вспомним, что на протяжении всей истории развития процессоров семейства Intel Pentium 4 основным средством повышения производительности было наращивание тактовой частоты. Собственно, сама архитектура NetBurst, положенная в основу процессоров Intel Pentium 4, была изначально рассчитана на масштабирование по частоте. Фокус этой микроархитектуры заключался в беспрецедентно длинном конвейере, что, собственно, и позволяло наращивать тактовые частоты. И рецепт наращивания тактовой частоты служил верой и правдой в продолжение всей истории существования семейства процессоров Intel Pentium 4. Оптимизма в отношении тактовых частот было предостаточно, и уже проскальзывали прогнозы, что недалёк тот день, когда процессоры будут работать на частотах в 10 ГГц и более. Действительно, начав с частоты немногим более 1 ГГц, тактовая частота процессоров Intel Pentium 4 сначала преодолела рубеж в 2 ГГц, затем в 3 ГГц и стала упорно подходить к отметке в 4 ГГц.

 Казалось бы, всё чудесно и нет никаких оснований сомневаться в том, что так же успешно будет преодолён рубеж в 4 и 5 ГГц. Но… С ростом тактовой частоты росла и потребляемая мощность процессоров, и, как следствие, тепловыделение. И даже переход с 130-нанометрового технологического процесса производства процессоров на 90-нанометровый не смог в полной мере решить всех проблем. По всей видимости, прогнозы компании Intel в отношении возможности преодоления проблемы токов утечки (именно возникающие токи утечки являются основной причиной повышения энергопотребления и тепловыделения процессоров) оказались ошибочны. Если точнее, то речь идёт не о принципиальной возможности решения проблемы токов утечки вообще, а о возможности решения данной проблемы без существенного удорожания процесса производства процессоров. То есть нет никаких оснований сомневаться том, что компания Intel знает рецепт, как сделать процессор с архитектурой NetBurst с низким энергопотреблением и, как следствие, с высокими тактовыми частотами, однако столь же очевидно, что это потребует существенного удорожания процесса производства, что сделает этот процессор неконкурентноспособным. Если же говорить о существующем технологическом процессе производства процессоров, то реалии таковы, что топовые модели процессоров Intel выделяют более 100 Вт теплоты, а тактовая частота процессоров замерла на отметке 3,8 ГГц.

В принципе, ничто не мешает создать (анонсировать) процессор с частотой и 4 ГГц, вопрос только в том, как его охлаждать. Существующие системы охлаждения (и воздушные, и водяные) находятся на пределе своих возможностей, и охладить систему с частотой 4 ГГц им просто не под силу. По большому счёту, даже современные процессоры Intel Pentium 4 с тепловыделением более 100 Вт нередко работают в режиме тепловой защиты, когда при достижении критической температуры тактирование ядра процессора приостанавливается на определённые промежутки времени, что позволяет процессору остыть. Из всего этого становится очевидным, что в рамках существующей микроархитектуры и технологического процесса производства процессоров дальнейшего увеличения тактовой частоты процессоров семейства Intel Pentium 4 ждать не приходится, и тактовая частота в 3,8 ГГц будет оставаться максимальной частотой ещё на протяжении длительного времени. Казалось бы, развитие архитектуры NetBurst зашло в тупик, наткнувшись на проблему тепловыделения. Конечно, после перехода на 65-нанометровых техпроцесс будет создан некий технологический запас по наращиванию тактовой частоты, но также очевидно, что камнем преткновения опять таки станет тепловыделение процессора и невозможность его охлаждения. В результате, скорее всего, тактовую частоту удастся повысить, возможно, даже до 5 ГГц, но в смысле прироста производительности это не так уж и много, и тратить миллиарды долларов на разработку нового техпроцесса производства ради прироста производительности всего на 20 – 30 % просто расточительно и нелогично.

Конечно, говорить о том, что наращивание тактовой частоты – это единственный рецепт увеличения производительности процессоров с архитектурой NetBurst, было бы не вполне корректно. С каждой новой версией процессорного ядра, то есть с переходом на новый техпроцесс производства процессоров, косметическим изменениям подвергалась и микроархитектура ядра. Так, длина конвейера постепенно увеличивалась за счёт добавления передаточных степеней Drive, что также способствовало возможности дальнейшего увеличения тактовой частоты. Кроме того, увеличивался и размер кэша L2, совершенствовались отдельный блоки процессора. Кроме того, в своё время архитектура NetBurst была дополнена технологией Hyper-Threading. Собственно, технология Hyper-Threading была заложена в процессоры Intel Pentium 4 изначально, однако по маркетинговым соображениям её анонсирование и разблокирование в процессорах было сделано лишь через три года после анонсирования самих процессоров этого семейства. Напомним, что основная задача технологии Hyper-Threading заключалась в том, чтобы по возможности ликвидировать негативные последствия супердлинного конвейера процессора Intel Pentium 4 и максимально его загрузить. Всё это также способствовало увеличению производительности процессора, но не решало главной проблемы – проблемы тепловыделения.

Когда стало очевидным, что дальнейший рост тактовой частоты процессоров семейства Intel Pentium 4 такими же темпами, как это было на заре развития архитектуры NetBurst, невозможен, в маркетинговом плане стали постепенно отходить от частоты. Первый шаг в этом направлении был сделан, когда из названия процессоров была убрана тактовая частота в явном виде, а на ей смену пришли порядковые номера процессоров. Объяснялась необходимость использования порядковых номеров процессоров вполне логично – ведь, кроме тактовой частоты, процессоры характеризуются такими параметрами, как частота FSB, размер кэша L2 и набор поддерживаемых технологий. И только все эти характеристики в совокупности определяют производительность процессора, а потому указание одной лишь тактовой частоты было бы некорректным. Более того, существуют процессоры с одной и той же тактовой частотой, но с разным размером кэша и набором поддерживаемых технологий. Кроме чисто практических соображений, введение порядковых номеров процессоров преследовало ещё одну очень важную маркетинговую цель – необходимо было отучить пользователей от сопоставления тактовой частоты процессора с его производительностью. Собственно, компания Intel стала бороться именно с тем, к чему так долго нас и приучала (а, по сути, стала исправлять свои же маркетинговые ошибки).

Поскольку главный козырь архитектуры NetBurst упёрся в проблему тепловыделения, а непополнение модельного ряда процессоров грозит потерей доли рынка, процессоры стали постепенно наделять различными функциональными возможностями. И в первую очередь – технологиями энергосбережения Enhanced Intel SpeedStep и технологиями теплового мониторинга Thermal Monitor и Thermal Monitor 2. Кроме того, появилась поддержка 64-битного расширения памяти (Intel EM64T), а также поддержка аппаратной защиты от вирусов Execute Disable Bit. Все эти технологии позволили компании Intel расширить модельный ряд процессоров семейства Intel Pentium 4, а вот насколько они реально востребованы – вопрос отдельный. По сути, технологии Intel SpeedStep, Thermal Monitor и Thermal Monitor 2 позволяют отчасти решать проблему тепловыделения процессоров, но за счёт снижения частоты и напряжения питания процессоров. Конечно, данные технологии востребованы, и без них топовые модели процессоров просто бы перегревались. В отношении востребованности технологий Intel EM64T и Execute Disable Bit всё очень просто. Много ли сейчас пользователей используют в своих компьютерах более 4 Гбайт памяти? А много ли найдётся пользователей, которые знают, что именно и где нужно настраивать, чтобы активировать или, наоборот, деактивировать технологию Execute Disable Bit? Думаем, что ответ вполне очевиден.

Кроме наделения процессоров различными функциональными возможностями и технологиями, компания Intel пересмотрела саму маркетинговую стратегию развития процессоров. И если ранее основным лейтмотивом развития процессоров была производительность, то теперь во главу угла поставлен тезис оптимизированной производительности, то есть производительности в расчёт на каждый ватт потребляемой электроэнергии.

Итак, если подвести итог всему вышеизложенному, то становится очевидным, что в настоящее время развитие архитектуры NetBurst подошло к своему логическому завершению. Была ли эта архитектура изначально ошибочной и насколько она смогла оправдать возложенные на неё надежды – вопрос отдельный. На наш взгляд, говорить об ошибочности архитектуры было бы неверно. Не стоит забывать о том, что эта технология верой и правдой служила компании Intel в течение пяти лет.

Но что же дальше? Тупик? Какой же тупик, если уже сейчас можно говорить об реинкарнации технологии NetBurst в двухъядерных процессорах семейства Intel Pentium D? Да, действительно, поняв невозможность эффективного масштабирования тактовой частоты процессоров, и компания Intel, и компания AMD стали говорить о возможности дальнейшего увеличения производительности процессоров за счёт перехода к двухъядерным и, в дальнейшем, многоядерным процессорам.

Действительно, переход к двухъядерной архитектуре процессоров позволяет повысить их производительность, но с одной оговоркой. Для этого требуется использовать приложения, которые бы могли хорошо распараллеливаться, то есть были изначально ориентированы на многопроцессорность. Пока таких пользовательских приложений немного, и ожидать существенного прироста производительности в большинстве случаев не приходится. Впрочем, есть и немало примеров того, когда двухъядерная архитектура процессоров положительно сказывается на росте производительности. К примеру, при одновременном использовании нескольких приложений, что становится нормой в офисной работе, работе дизайнеров, верстальщиков и т.д., то есть выгода от двухъядерных процессоров очевидна.

С другой стороны, если говорить о двухъядерных процессорах Intel Pentium D, сама по себе двухъядерность не решает главной проблемы архитектуры NetBurst – проблемы тепловыделения. К примеру, топовые двухъядерные процессоры семейства Intel Penium D имеют тепловыделение 130 Вт со всеми вытекающими отсюда негативными последствиями. Поэтому, если говорить об архитектуре NetBurst, то это действительно тупиковая ветвь развития.

Впрочем, в самой корпорации Intel тот факт, что неизбежно наступит момент, когда дальнейшее увеличение тактовой частоты упрётся в проблему тепловыделения, стал очевиден уже давно. Именно поэтому в недрах лабораторий корпорации Intel уже не первый год ведется разработка принципиально новой архитектуры процессоров следующего поколения, микроархитектуры, которая будет положена в основу как настольных, так и мобильных и серверных процессоров. Причём процессоры с новой микроархитектурой появятся уже в конце 2006 года, так что ждать осталось не так уж и долго. Ну а если говорить о дне сегодняшнем, его можно назвать переходным периодом и охарактеризовать как закат архитектуры NetBurst и рождение новой процессорной микроархитектуры. И в этот переходный период перевес будет находиться на стороне процессоров AMD. В чью пользу будет перевес после анонсирования новой процессорной микроархитектуры Intel – покажет время.

AMD: причины успеха

Итак, причина успеха компании AMD вполне понятна. Перевес в её пользу (только в смысле производительности процессоров) стал возможен на фоне того, что архитектура NetBurst подошла к своему логическому завершению, а новая архитектура, хотя и разработана, но ещё не родилась.

Казалось бы, именно сейчас, в этот переходный для компании Intel период, у компании AMD есть очень неплохие шансы для завоевания существенной доли рынка. Но не всё так просто. Если говорить о компании AMD, то её деятельность в двух словах можно кратко охарактеризовать так: отличные процессоры и абсолютно бездарный маркетинг. Собственно, говорить о какой-либо маркетинговой политике AMD вообще не приходится. Этой политики просто нет. Нет ни рекламы своих продуктов, ни продуманной политики по завоеванию рынка. Возможно, никакого маркетинга компании AMD действительно не нужно. Процессоры AMD и так пользуются спросом, повышать который ещё больше просто нет смысла. Не стоит забывать и о том, что у компании AMD всего две фабрики по производству процессоров, и производить больше того количества, которое выпускается на нынешний момент, компания просто не в состоянии. Поэтому не приходится говорить и о возможности существенного пересмотра доли рынка процессоров AMD.

С другой стороны, все те проблемы, с которыми уже сейчас столкнулась компания Intel, с неизбежностью ждут и компанию AMD. И хотя сама компания AMD никогда не преподносила рост тактовой частоты как рецепт увеличения производительности процессоров, она всегда ему следовала. Уже сейчас тактовая частота процессоров AMD для топовых моделей составляет 2800 МГц, а тепловыделение превысило рубеж 100 Вт. При попытке дальнейшего увеличения тактовой частоты возникнут проблемы с охлаждением процессора. Собственно, уже сейчас охладить топовые модели процессоров AMD – целая проблема, а учитывая, что в них отсутствует технология тепловой защиты (только режим аварийного отключения), нередко возникают проблемы зависания компьютеров из-за их перегрева.

Что именно планирует делать компания AMD, чтобы решить проблему тепловыделения процессоров, не вполне понятно. Во всяком случае, ни о какой разработке новой микроархитекутруры компания не заявляла. Да и рано пока думать о новой микроархитектуре. Ведь архитектура AMD64 ещё достаточно молода и её ещё надо окупить.

Конечно, у архитектуры AMD64 есть технологический запас по масштабированию тактовой частоты. Так, переход на 65-нанометровый техпроцесс производства, который по планам компании AMD произойдет в 2007 году, позволит и дальше наращивать тактовую частоту и, как следствие, производительность процессора. Однако 2007 год – это будущее. Если же говорить о дне сегодняшнем, то у AMD такая же тупиковая ситуация, как и у Intel – можно выпустить процессор с тактовой частотой и 3 ГГц, вопрос только в том, как его охлаждать. Более того, можно даже предположить, что компания AMD действительно так поступит и выпустит процессор AMD Athlon64 FX-59 с тактовой частотой 3 ГГц, но, скорее всего, это будет виртуальный процессор с баснословной ценой, который, во-первых, вряд ли можно будет купить (попробуйте сейчас купить на рынке процессор AMD Athlon64 FX-57), а если даже его и удастся купить, то охладить будет ох как непросто.

Что же остается делать компании AMD до того момента, когда произойдет переход на 65-нанометровый техпроцесс? Козыри в запасе у AMD, конечно же, имеются. К примеру, ничто не мешает добавить в процессоры поддержку памяти DDR2. Можно даже перейти на использование нового процессорного разъёма, как это в своё время сделала компания Intel, заменив разъём Socket 478 на LGA775. И если компания AMD последует этому примеру, начав выпуск процессоров в новой упаковке с разъёмом, к примеру, Socket M2 (это намек), то вот вам и ещё один модельный ряд процессоров. Можно даже дополнить процессоры новыми функциональными возможностями, например, технологиями тепловой защиты, технологиями виртуализации (аналог технологии Intel Vanderpool) и защиты данных (аналог технологии Intel LaGrand) Вообще, рецептов, как оттянуть время и при этом пополнять модельный ряд процессоров, у компании AMD предостаточно, тем более что «дорожка» уже протоптана и остаётся лишь следовать по ней.

Однако все эти рецепты не позволят решить AMD главной проблемы – проблемы тепловыделения. И что-то подсказывает, что после анонса новой процессорной микроархитектуры Intel баланс сил на рынке процессоров может существенно измениться в пользу последней. Если только не одно «но». Ещё один козырь, который имеется в запасе у AMD, – это партнёрство с таким гигантом, как IBM. Корпорация IBM достаточно закрытая, однако потенциал этой компании таков, что ожидать от неё можно чего угодно. Вполне может статься, что именно партнёрство с IBM в дальнейшем породит новую архитектуру процессоров AMD. Впрочем, пока это только наши домыслы.

По материалам Ferra.ru