Поколение процессоров intel. обзор 2021

Архитектура Ice Lake-SP

Intel настолько долго выводила в производство и на рынок Ice Lake-SP, что мы уже не раз рассказывали об особенностях новых процессоров. Наиболее полно о них компания поведала ещё в прошлом году

Так что здесь выделим некоторые ключевые нововведения, которые являются важной частью платформы и с помощью которых компания будет дистанцировать новинки и от прошлого поколения Xeon, и от EPYC

Микроархитектура Sunny Cove, анонсированная в конце 2018 года, успела дважды «засветиться» в мобильных решениях и даже добралась до , перебравшись с 10-нм FinFET техпроцесса обратно на 14 нм. Никаких дополнений к строению ядер, которое описано по двум предыдущим ссылкам, в серверном варианте не предусмотрено. Они действительно стали «шире» и «глубже» за счёт увеличения практически всех кешей/буферов/регистров, а также входной и исполнительной частей конвейера и имеют более высокую степень параллелизма. Но в целом это очередная итерация Skylake, хотя и получившая итоговый прирост IPC на уровне 20% в сравнении с Cascade Lake-SP.

Внутренняя структура процессора не поменялась — это монолитный кристалл, в котором ядра и дополнительные агенты соединены mesh-сетью. Он стал больше и плотнее, но это не позволяет, к примеру, свободно наращивать размер L3-кешей и число ядер. Что, в свою очередь, отчасти компенсируется тем, что в кеш к соседу ходить быстрее и проще, и даже при межпроцессорном взаимодействии можно выиграть в задержках. В чиплетном дизайне, очевидно, будет неравномерность доступа при обращении к данным внутри одного чиплета или между ними. Интересно, как это будет подавать сама Intel в следующем поколении Xeon, Sapphire Rapids?

Новый контроллер памяти (КП) предлагает восемь каналов DDR4-3200, что существенно лучше, чем шесть каналов DDR4-2933 в Cascade Lake-SP, да и агентов для mesh-сети у него теперь четыре, то есть вдвое больше, чем раньше. Процессор всё так же можно разбить на два NUMA-домена (SNC2). Из нового — аппаратная поддержка полного прозрачного шифрования памяти Total Memory Encryption (TME) ключом 128-бит AES-XTS, который генерируется и хранится внутри CPU. Это аналог технологии AMD SME.

И так как Intel теперь стала единственным производителем 3D XPoint, память Optane останется эксклюзивом для её платформ. Как в виде DIMM, так и в виде SSD. И да, поддержка PCIe 4.0, с одной стороны, позволит, наконец, компании в полной мере воспользоваться преимуществами собственных Optane (P5800X) и SSD-накопителей (TLC и QLC, пока они окончательно не перешли к SK Hynix), включая высокоплотные EDSFF E1.L, а также свежих двухпортовых 100GbE-адаптеров E810 и FPGA Agilex. А с другой — ещё больше подстегнёт развитие экосистемы PCIe 4.0.

Тем не менее вокруг технологии сложилась небольшая экосистема: её поддержка есть в популярных гипервизорах, существует сразу несколько SDK, она реализована в Microsoft Azure и IBM Cloud и так далее. Ice Lake-SP значительно расширяет возможности использования SGX, так как максимальный размер анклава составляет от 8 до 512 Гбайт, но для большинства SKU этот показатель равен 64 Гбайт. Intel SGX отличается от AMD SEV, но тоже подходит для реализации полноценных конфиденциальных вычислений, федеративного обучения или обработки данных. А вот про что в своём докладе Intel не говорила, так это про аппаратные заплатки от последних уязвимостей. Видимо, считается, что всё в порядке.

Наконец, ещё один «конёк» Xeon, инструкции AVX-512, получил новые расширения, которые касаются работы с СУБД, (де-)компрессией и шифрованием. Опять-таки, не для всякого софта они полезны, но именно благодаря им Xeon может обгонять другие CPU по чистой производительности во многих аспектах. Расширения DL Boost для работы с ИИ тоже никуда не делись, а прирост в числе ядер вообще позволяет Intel говорить, что в некоторых задачах инференса Ice Lake-SP быстрее не только EPYC, что ожидаемо, но и GPU.

Что ещё более важно, инструкции SSE, AVX2 и AVX-512 разделены на лёгкие и тяжёлые, и для них принята разная политика управления частотами — лёгкие инструкции могут дольше работать на более высокой частоте. А переработка внутренней системы питания теперь позволяет ядрам, агентам, mesh-сети и процессору в целом быстрее переключаться между частотами и состояниями

Кроме того, RDT теперь позволяет динамически менять приоритизацию запущенных потоков и пропускной способности кеша и памяти.

Семейства процессоров Intel HEDT:

Семейство основных процессоров Intel Raptor Lake для настольных ПК

Процессоры Intel Raptor Lake-S 13-го поколения для настольных ПК сохранят гибридную конструкцию на технологическом узле Intel 7. P-Cores будут обновлены до новой архитектуры Raptor Cove, в то время как E-Cores получат небольшие улучшения в кеше, а общее количество ядер также увеличится. Максимальное количество ядер просочилось как часть с 24 ядрами и 32 потоками (8 P-ядер + 16 E-ядер). Согласно слухам, TDP будет примерно таким же, как у существующих компонентов, а тактовые частоты, как ожидается, достигнут 5,8 ГГц. И снова кеш значительно увеличится.

Ожидаемые характеристики процессоров Intel Raptor Lake 13-го поколения для настольных ПК:

• До 24 ядер и 32 потоков
• Совершенно новые процессорные ядра Raptor Cove (более высокий P-Core IPC)
• Основан на 10-нанометровом технологическом узле ESF Intel 7.
• Поддерживается на существующих материнских платах LGA 1700
• Поддержка двухканальной памяти DDR5-5600
• 20 линий PCIe Gen 5
• Расширенные возможности разгона
• 125 Вт PL1 TDP (флагманские модели)

Что касается самой платформы, процессоры Intel Raptor Lake-S для настольных ПК будут поставляться с поддержкой памяти DDR5 и DDR4, что дает им большое преимущество перед платформой AMD AM5, поддерживающей только DDR5.

Еще одним преимуществом для Intel является то, что они будут поддерживать совместимость с обеими материнскими платами серии 600 (Z690/H670/B650 и H610) вместе с новыми наборами микросхем серии 700 (Z790/H770/B760). Ожидается, что процессоры Z790 и Raptor Lake 13-го поколения для настольных ПК будут выпущены в октябре, одновременно с линейкой процессоров HEDT и материнскими платами Z790.

Массовые чипсеты H770 и B760 будут выпущены к первому кварталу 2023 года, но H710 не будет производиться, поскольку H610 будет использоваться в сегментах ПК низкого уровня. Ходят слухи, что новые материнские платы серии 700 поддерживают DDR4, и мы также можем увидеть слоты PCIe Gen 5.0 M.2 в новой линейке, которые будут конкурировать с собственной платформой AMD AM5 с Gen 5 для M.2 и dGPU.

FPGA и сетевые решения

Об этих новых решениях в Intel говорили уже достаточно давно, причем так много, что собрать всю информацию здесь было бы крайне сложно; поэтому мы решили просто пройтись вкратце по основным пунктам, поясняющим, что представляет из себя новая продукция.

Один из анонсированных продуктов – FPGA-чип Agilex, новейшее решение Intel для тех, кто хочет сам настраивать чип с заказными микросхемами ASIC и программируемым ядром. В результате мы получаем чип с кэшем как у Xeon, высокой пропускной способностью и малыми задержками. Intel широко рекламирует гибкий функционал чипа, что вообще-то неудивительно для FPGA, но у Agilex это качество доведено до максимума, причем – не в ущерб производительности. На слайде видно, что Agilex уже укомплектован всеми необходимыми компонентами, обеспечивающими поддержку новейших технологий, в частности – DDR5 и PCIe 5.0.

Кроме того, для ускорения передачи данных по сети Intel предлагает новую серию сетевых адаптеров Ethernet 800 со скоростью 100 Гбит/с и поддержкой очередности подключения (Application Device Queues, ADQ) и динамической идентификации (Dynamic Device Personalization, DDP) устройств. Обе технологии подразумевают оптимизацию работы сетевого адаптера, которая обеспечивает равномерную скорость передачи данных, ни в коем случае не допуская возникновения «узких мест». Работа без «узких мест» в конечном счете означает повышение пропускной способности и, конечно, уменьшение задержек.

Возможно, вы не предполагали, что мы здесь будем говорить о прогнозах, но адаптеры серии Ethernet 800 могут значительно снизить прогнозируемую величину задержки. В качестве наглядного примера мы выбрали резидентную СУБД Redis, где получили 50%-ное увеличение производительности; это очень весомый показатель для тех ситуаций, когда мы имеем дело с десятками и сотнями пользователей. Технология DDP позволяет пользователям настраивать передачу пакетов оптимальным образом в соответствии со своими текущими потребностями. В отличие от ADQ, функция DDP доступна также в серии Ethernet 700.

Процессоры второго поколения Xeon Scalable

Сначала мы хотели составить общую таблицу с основными техническими характеристиками текущих процессоров Intel Xeon Scalable, но если вы посмотрите на приведенные ниже слайды, то поймете, почему мы все-таки решили опубликовать их в оригинальном виде, тем более что они достаточно наглядны. Здесь перечислено много моделей чипов, каждая из которых относится ко второму поколению – на это указывает цифра 2 во второй позиции номера (наименования) модели.

Некоторые из этих чипов говорят сами за себя, но в целом данное поколение процессоров Intel отличается специализацией моделей в зависимости от потребностей клиента. Некоторые новые SKU предназначены главным образом для поисковых приложений, другие позволяют повысить плотность виртуальных машин. Далее идут модели, оптимизированные под сетевые приложения, а также три модели класса Speed Select со специализированной поддержкой технологии управления тактовой частотой. Специализированные SKU помогут Intel более четко определять целевую аудиторию для каждого случая, а с учетом скорого начала повсеместного распространения сетей 5G становится понятно, почему этому аспекту уделяется много внимания (тем более что Intel инвестировала довольно много собственных средств непосредственно в 5G).

На первом (верхнем) слайде перечислена вся линейка, а на втором отсутствуют процессоры серии 9200. То есть цены на самые большие чипы пока не определены, но поскольку Intel обещает скорое поступление в продажу большинства моделей из этого списка, то цены мы тоже скоро узнаем. 28-ядерный Xeon Platinum 8280 оценен в $10009, и можно с уверенностью предположить, что модель 9282 с удвоенными числом ядер и объемом кэша будет стоить значительно дороже.

Этими новыми чипами 9200-й серии Intel наносит решительный удар по верхней части линейки AMD EPYC, в которой топовая модель имеет только 32 ядра. Конечно, AMD недавно поддразнила всех вторым поколением EPYC “Rome”, где будет 64-ядерный процессор, поэтому 56-ядерный чип Intel, вероятно, недолго пробудет лидером по числу ядер, но в конечном счете все решит общая производительность и эффективность новых технических решений. На данный момент Intel предложила, по-видимому, максимально агрессивный вариант из возможных, так что будет интересно посмотреть, чем ответит AMD.

Прежде чем идти дальше, остановимся подробнее на номенклатуре процессоров Intel Xeon Scalable. Первая цифра в наименовании модели обозначает номер серии: 9 и 8 – Platinum, 6 и 5 – Gold, 4 – Silver, 3 – Bronze. Третья и четвертая цифры обозначают градации моделей внутри серии, а буква в конце, если она там есть, обозначает специализацию процессора, например: L – поддержка памяти 4,5 ТБ, M – поддержка памяти 2,0 ТБ, Y – поддержка технологии Intel Speed Select и т.д.

Intel Xeon D-1600

Для серверных систем с ограниченным пространством, не предъявляющих слишком высоких требований к производительности, Intel предлагает новую модификацию чипа Xeon D-1600. Эта «система на кристалле» (SoC) наилучшим образом подходит для условий ограниченного пространства, а также для тех случаев, где есть ограничения на энергопотребление. Эти чипы содержат от двух до восьми ядер и имеют TDP от 27 до 65 Вт.

Мы помним, как пару месяцев назад в интернете ходил слух, что кто-то будто бы заявил о прекращении выпуска четырехъядерных процессоров; однако тот факт, что Intel только что анонсировала новые двухъядерные Xeon’ы, этот слух решительно опровергает. Конечно, по сегодняшним меркам двухъядерные процессоры для настольных систем – это что-то из ряда вон выходящее, но в машинах со строго определенной нагрузкой, не требующей больших вычислительных мощностей, использование этих весьма экономичных с энергетической точки зрения процессоров вполне оправдано.

Кроме того, эти чипы тесно связаны с планами Intel в деле развития сетей 5G. Несмотря на более скромный потенциал платформы Xeon D-1600 по сравнению с Xeon Scalable, она все-таки содержит встроенный Ethernet-контроллер 4x10GbE и предлагает в 1,2-1,5 раза большую производительность по сравнению с первым поколением. Благодаря всему этому новые чипы станут отличным решением для переключателей, роутеров, устройств охранной сигнализации и многих других устройств, входящих в инфраструктуру 5G.

3DMark и игровые бенчмарки

Для оценки производительности процессоров в 3DMark мы вяли три популярных бенчмарка: Time Spy, Time Spy Extreme и Fire Strike Ultra. Давайте взглянем на результаты.

Отставание i9-11900K от i9-10900K в тесте 3DMark Time Spy составило 3,2%. Если взглянуть на подробные результаты теста, то становится ясно, что разрыв пришёлся на последний, процессорный субтест. При этом разница оказалась не такой высокой, какую стоит ожидать от сравнение 8-ядерного и 10-ядерного процессоров. При этом стоит отметить результаты Intel Core i5-11600K, который отстал от своих соперников не так сильно, как этого можно было ожидать.

• 001_10900K_3DM_TS_N

• 002_11600K_3DM_TS_N

• 003_11900K_3dm_ts_N

В следующем тесте 3DMark Time Spy Extreme разрыв между двумя главными участниками теста, i9-11900K и i9-10900K составил 2,1%. Снова мы видим небольшую разницу в производительности между двумя флагманскими процессорами и снова её можно назвать небольшой, учитывая количество ядер у 10900K и 11900K. Результаты следующего участника тестов, Intel Core i5-11600K, также можно назвать высокими для процессора его класса.

• 004_10900K_3DM_TS_extreme_N

• 005_11600K_3DM_TS_Extreme_N

• 006_11900K_3dm_ts_Extreme_N

В последнем бенчмарке 3DMark Fire Strike Ultra процессор Intel Core i9-11900K выбился в лидеры и обогнал своего соперника i9-10900K на 82 балла. А Intel Core i5-11600K подобрался к двум своим конкурентам ещё ближе.

• 007_10900K_3DM_FS-Ultra_N

• 008_11600K_3DM_FS_Ultra_N

• 009_11900K_3DM_FS_Ultra_N

Переходим к игровым бенчмаркам. Превосходство Intel Core i9-11900K над i9-10900K замечено только в Red Dead Redemption 2 и Tom Clancy’s Ghost Recon: Wildlands. В большинстве остальных игр мы видим паритет между всеми тремя процессорами. Исключение составляет Dirt 5, в которой i9-10900K набрал на 6,7% FPS и Resident Evil 3. Впрочем, в последней игре отсутствует бенчмарк, поэтому измерение проводился проводилось в ручном режиме с помощью Fraps и тут возможно появление погрешностей, связанных с человеческим фактором.

• Cyberpunk-2077_new

• Dirt5_new

• Metro-Exodus_new

• RDR2_new2

• Resident-Evil-3_new

• Shadow-Of-The-Tomb-Raider_new

• tom-clancy’s-ghost-recon-wildlands-_new

• watch-dogs-legion_new

Процессор

Самая надежная комплектующая из всех. Это связано со встроенной защитой, которая срабатывает при достижении определенного порога температуры. Чтобы это предотвратить, нужно регулярно мониторить состояние ЦПУ. Это удобно делать с помощью следующих программ: AIDA64, MSI Afterburner, CPUID HWMonitor, Speccy. А оценить общую производительность компьютера и сравнить ее с результатами других пользователей можно с помощью бенчмарков: FutureMark 3DMark, UserBenchmark, NovaBench.

В критических ситуациях процессор просто выключится, тем самым вырубив всю систему. Поэтому компьютерное сердце очень трудно вывести из строя: оно живет десятилетиями. В связи с этим, выгодно покупать ЦПУ один раз и надолго – можно даже забыть про гарантию. С вычислительной мощностью же всё не так очевидно.

Если взглянуть на темпы развития, то мы увидим, что прирост производительности у свежих процессоров довольно большой. В рамках соседних поколений мощность не сильно отличается, но картина кардинально меняется, если произвести сравнение моделей, разница в возрасте у которых составляет 2-3 года. Например, ранее популярный Intel Core i7-6700K, вышедший в 2015 году, обладает 4 ядрами и 8 потоками. В свое время это было премиальное решение, которого хватало абсолютно для любой игры. Сейчас многие ААА-проекты могут загружать 8 и даже 16 ядер процессора, а разработчики ЦПУ активно движутся в сторону увеличения числа ядер и потоков. Поэтому в 2018 году появился Intel Core i7-9700K, который по сути является улучшенной версией предшественника. Несмотря на более низкую частоту, новичок обходит собрата на целых 70% в условиях многопоточных задач. Весомо, не так ли?

Похожие цифры наблюдаются во всех сегментах рынка и в разных поколениях. Сегодня золотой серединой считается процессор с 6-8 ядрами и 12-16 потоками (если говорить о гейминге, работе с графикой и программировании). Частота не так важна, хоть тоже и имеет определенное значение. Для офиса вполне достаточно 4-ёх ядерной модели. А 16-ядерные решения подойдут для профессиональных задач.

В общем, основной критерий при оценке производительности процессора – количество и частота фризов в тех задачах, для которых он предназначен (офисные, игровые, профессиональные). Исходя из этого можно понять, насколько тяжело вашему процессору в современных задачах. Возможно, его стоило сменить уже давно?

Процессоры Intel Rocket Lake-S

Линейка десктопных процессоров Intel Core 11-го поколения была представлена две недели назад, 17 марта. Давайте вспомним, какие процессоры были анонсированы Intel.

Компания Intel представила 19 новых процессоров из линеек Core i9, i7 и i5. Модели Core i3 представлены не были, вероятно, их дебют ожидается чуть позже. Можно предположить, что они будут анонсированы на Computex 2021. Сокет у процессоров Rocket Lake-S не изменился, это по-прежнему Intel LGA 1200. Обратная совместимость с материнскими платами, построенных на чипсетах Intel 400-й серии осталась, но, к сожалению, владельцам плат с чипсетами Intel B460 или H410 рассчитывать на апгрейд не приходится – эти чипсеты официально не совместимы с новыми процессорами из-за иной конструкции кристалла.

Coffee Lake: Intel Core — 8-е поколение процессоров Intel

Начало октября 2017 года подарило всем любителям качественного железа раннее Рождество. Восьмое поколение процессоров Intel Core под кодовым названием Coffee Lake принесло ожидаемые изменения благодаря двум дополнительным процессорным ядрам. Intel также довольно заметно подняла рабочую частоту, что означало интересный прирост игровой производительности. В межпоколенческом плане она составляла от 15 до 30%.

С технологической точки зрения Coffee Lake является усовершенствованием по сравнению с Kaby Lake. Новые процессоры производятся с использованием процесса, называемого 14 нм ++, лучшего, что может предложить Intel. Это означает, что помимо обычных Celeron или Pentium Gold они образуют минимум 4 ядра. Он впервые улучшил серию Core i3 на 4 ядрах, которую ранее рекомендовали менее требовательным пользователям.

Intel совершила маленькое чудо, и процессоры Coffee Lake стали мастерами разгона. Чип Intel Core i7-8700K было относительно легко увеличить до 5,2 или 5,3 ГГц. Особенно если так называемый Процессор DELID.

Но не все в итоге оказалось таким розовым, как казалось на первый взгляд. Для поколения Coffee Lake Intel выдвинула противоречивые требования совместимости только с материнскими платами Intel Series 300. Эти наборы микросхем были в значительной степени переименованы в наборы микросхем Intel Series 200, что рассердило многих поклонников рока. Пожалуй, единственным интересным преимуществом нового чипсета была поддержка технологии Intel Optane.

Процессоры Intel HEDT Sapphire Rapids Xeon W-3400 и W-2400 в четвертом квартале 2022 г., процессоры 13-го поколения Raptor Lake-S для настольных ПК в октябре 2022 г.

Мы уже давно знаем, что Intel работает над своей совершенно новой линейкой процессоров для настольных ПК на 2022 год, которая включает в себя как HEDT, так и основные компоненты. Семейство Intel HEDT будет состоять из совершенно новых чипов Sapphire Rapids, которые будут выпускаться под торговой маркой Xeon W-3400 и Xeon W-2400, а основное семейство будет состоять из процессоров Raptor Lake-S 13-го поколения. Теперь мы детализировали оба семейства здесь и здесь соответственно.

Линейка Intel HEDT будет поддерживать платформу W790 под кодовым названием «Fishhawk Falls» и будет поддерживать ряд чипов, начиная от обычных HEDT и заканчивая премиальными компонентами HEDT. С другой стороны, процессоры Raptor Lake 13-го поколения для настольных ПК будут поддерживать новую платформу плат серии 700, оставаясь при этом совместимыми с существующими материнскими платами серии 600.

Семейство процессоров Intel Sapphire Rapids HEDT для настольных ПК

Таким образом, начиная с линейки HEDT, семейство Intel Sapphire Rapids будет включать до 24 ядер для основного HEDT и до 56 ядер для семейства премиум-класса. Все эти чипы будут иметь единую архитектуру ядра Golden Cove и не получат гибридную обработку P-Core / E-Core, как основные настольные SKU. Вы можете ожидать, что основное семейство будет иметь меньше каналов памяти DDR5, линий PCIe и ввода-вывода по сравнению с семейством премиум-класса.

Ожидаемые характеристики процессоров Intel «Expert» Sapphire Rapids HEDT:

• До 56 ядер/112 потоков
• Поддержка сокета LGA 4677 (возможны материнские платы с двумя сокетами)
• 112 линий PCIe Gen 5.0
• 8-канальная память DDR5 (до 4 ТБ)

«Ожидаемые функции» процессоров Intel «Mainstream» Sapphire Rapids HEDT:

• До 24 ядер/48 потоков
• Повышение тактовой частоты до 5,2 ГГц
• Повышение частоты всех ядер до 4,6 ГГц
• Поддержка сокета LGA 4677
• 64 линии PCIe Gen 5.0
• 4-канальная память DDR5 (до 512 ГБ)

Ходят слухи, что Intel отложила запуск своего семейства Sapphire Rapids HEDT на четвертый квартал с высокой вероятностью запуска в октябре. Оба сегмента ЦП будут поддерживаться новой платформой на базе W790.