Несмотря на эру смартфонов и планшетов, старине десктопу еще очень рано идти на пенсию. Сейчас настольный компьютер – это, прежде всего, рабочий инструмент. Мощный, удобный, с полноценным монитором. В связи с тем, что теперь системные блоки в основном нужны людям с очень определенными запросами, возрастает спрос на индивидуальную сборку компьютера. С комплектующими, удовлетворяющими запросы конкретного пользователя. Кто-то захочет видеокарту понавороченней, кто-то – плату видеомонтажа.

Для тех, кто хочет собственноручно собрать компьютер и начат этот цикл статей. Схема будет приблизительно такой: сначала будут статьи по особенностям выбора конкретных комплектующих, затем по сборке компьютера, а потом, если дойдут руки, – до всяких необычайных железок.

Первоначально эти статьи публиковались на сайте Keddr.com. Но впоследствии очередная статья застряла на премодерации навечно. А, так как по этой теме мне есть что сказать, было решено разместить все статьи на собственном сайте. Они будут немного изменены, но, в основном, смысл останется тем же, так что, если вы их уже читали – не удивляйтесь. Это касается только тем о выборе материнской платы и одной темы о выборе процессора. Ну вот, с дисклеймером вроде покончено :-/

Начнем с выбора процессора. Он определяет будущую архитектуру компьютера, поэтому вникать начнем с него.

Поехали

Процессор, жаргонно «проц», «камень». В мануалах «CPU», «ЦПУ». Это «мозг» компьютера, он занимается математическими вычислениями. По сути – это кристалл кремния (как песок или стекло), выращенный по особой технологии. Выращивают их в виде небольших дисков, красиво переливающихся на свету. Затем такой круг разрезают на десятки процессоров. Технология такова, что на этапе производства неизвестно, какой тип процессора получится, они все одной архитектуры. Только после заводского тестирования производитель маркирует камешки. Самые качественные и устойчивые к нагрузке получают более высокие частоты, или разблокированный множитель. Остальным для стабильной работы понижают частоту, отключают ядра и пр.

Основные игроки

Сейчас центральные процессоры фактически производят только две компании: Intel и AMD. Раньше их было больше, но постепенно остались только эти две. Еще на этой халтурке немножко подрабатывает Via, но у неё — своя ниша.

На рынке Intel и AMD – это Давид и Голиаф. Intel – это огромная компания, обладающая множеством исследовательских центров и несколькими собственными заводами. У этой компании миллиардные прибыли. Постоянно тратятся огромные деньги на разработку технологий будущего. Intel задает темп всему рынку. И все стараются угнаться за нею.

История Intel спокойна, и её рассказ сведётся к перечислению основных поколений процессоров. История AMD полна своих взлетов и падений, так что я не удержусь и перескажу чуток.

Самые первые процессоры, которые выпустила AMD, были разработаны не ими. AMD добросовестно разбирали процессоры Intel, смотрели, как те устроены, и обводили карандашом собирали такие же, но дешевле. Затем короткое время они покупали лицензию у Intel и производили клоны официально. Сейчас сложно представить, но в те времена их процессоры были полностью совместимы, и в сокет для Pentium можно было засунуть камень от AMD.

После этого пути компаний разошлись. AMD начинают разрабатывать собственные процессоры.

И к началу 00-х преуспели в этом. Пока Intel штамповала горячий и не очень смышленый Pentium 4, AMD создала замечательные камни.

Продукция АМД получила больший кеш второго уровня, удачные игровые инструкции 3DNow!, а затем первыми ввели поддержку 64-битности. В то время техноманы советовали собирать производительные игровые системы именно на камнях от AMD. К AMD пришёл успех. У AMD завелись «свободные» деньги. Началось строительство собственного завода. Апогеем той феерии стал приход AMD в штаб-квартиру производителя видеокарт ATI с чемоданом денег и фразой «акций ATI на все!».

К чести Intel нужно сказать, что они трезво взглянули на ситуацию и смогли перешагнуть через себя. Они нашли в себе силы похоронить все силы, потраченные на Pentium 4, и достать из долгого ящика новаторскую разработку одного из своих подразделений. 2006 год становится переломным в процессорной гонке. Intel выкатывает первое поколение Core. На 40% мощнее предыдущего поколения, гораздо более энергоэффективнее и прохладнее, гораздо тоньше техпроцесс, гораздо производительнее при меньшей частоте. В ответ AMD выкатывает… ничего. AMD не просто показала более слабую технологию, новое поколение вообще в тот год не вышло. А рынок не стоит на месте. А процесс слияния двух крупнейших компьютерных компаний затягивается. А нажитый жирок быстро истощается.

От событий тех времен компания так и не оправилась. Компания начинает отставать минимум на год от своего конкурента. Постепенно ее доля уменьшается. В верхнем ценовом сегменте AMD практически отсутствует. Новых технологий от AMD практически нет. Конкуренция идёт только за счёт низкой цены.

Чтобы продержаться на плаву, компания в 2009 году продаёт единственный собственный завод по производству процессоров и сосредотачивается исключительно на разработке. Но кардинально ситуацию это не меняет. В конце 2011 года появляются слухи о том, что совет директоров AMD ищет покупателя, чтобы продать бизнес. Компания, фактически, — на краю банкротства.

И только в 2013 году тучи немного рассеялись. Intel отказывается от сотрудничества с Sony и Microsoft, контракт достаётся AMD. Компания становится поставщиком процессоров для игровых приставок нового поколения от этих производителей. NVidia также отказывается от сотрудничества с Sony, Microsoft и Nintendo. AMD становится поставщиком видеокарт для всех игровых приставок последнего поколения. Новый директор компании останавливает разработку целого ряда запланированных и уже почти готовых процессоров и начинает формировать новую и сильную команду инженеров. Будущее покажет, есть ли еще порох в пороховницах этой компании.

Как устроен процессор

Процессор – это далеко не монолитная штука. Внутри него множество блоков, которые по умным алгоритмам обрабатывают данные. Прежде, чем пройдёт вычисление, данные много раз могут отсеяться и преобразоваться. А промежуточные варианты хранятся в собственной памяти процессора.

Да, процессор имеет свою собственную память. Чтобы не бегать каждый раз за тридевять земель на поклон к оперативке. Причём, её несколько видов. Называется эта память кеш-памятью первого, второго и третьего уровня. Объем L1 и L2, как правило, очень крохотный. Зато к ней крайне быстрый доступ. Если у вас многоядерный процессор, то у каждого ядра своя L1-L2 память. В L3 хранятся общие данные, над которыми работает процессор. Обычно её объем от 2 до 8 Мб. В серверных камнях и того больше.

Миф о частоте

Издревле люди привыкли меряться частотой процессора. Более того, когда появились многоядерные процессоры, они начали плюсовать частоту ядер. Например, говорить не 4 ядра по 3 ГГц, а 12 ГГц! Да будь такая частота, у вас не то, что процессор расплавился бы, у вас бы дыра в материнской плате образовалась!

Мне кажется, что пора положить этому конец. Ведь, что такое частота? Частота – это количество процессорных операций в секунду. Т.е. 3 ГГц – это три миллиарда тактов в секунду. А теперь представьте, что есть процессоры разных производителей, разной архитектуры, разных лет производства, которые вы сравниваете по количеству тактов (даже не операций!) за секунду. Это всё равно, что сравнивать ложку с черпаком по количеству ходок ко рту =)

Шина

Между разными блоками процессора данные должны как-то передаваться. И передаются они по так называемой шине.

Долгое время производители мерились частотой и пропускной способностью шины. А затем Intel сделали технологию, которую AMD не может превзойти без малого десять лет: они сделали кольцевую шину. Такая технология позволила увеличить скорость обмена данными между некоторыми блоками в несколько раз. И итоговая пропускная способность, естественно, возросла.

Особенности архитектуры

Что такое x86? Это архитектура всех настольных процессоров. У мобильных процессоров своя архитектура – ARM. А все настольные процессоры, в том числе, и в ноутбуках, – это х86. Название ничего не означает. Это просто дань уважения к первым представителям серии от Intel.

Архитектура х86 примечательна тем, что появилась очень давно. И старые технологии в нее переносились для совместимости со старыми системами. В итоге, сейчас под крышечкой этих камней множество «костылей», доставшихся с ветхих времен и сейчас никому не нужных. Впрочем, альтернативы нет.

Если кому-то интересно, чем же отличаются мобильные процессоры от настольных, объясню доступно. X86 процессоры имеют множество различных блоков. Один работает с логическими данными, другой с числами с плавающей точкой. В зависимости от того, что за данные поступают, они отправляются в разную часть процессора. Для того, чтобы ускорить распределение данных, существует даже блок, анализирующий поступающие данные и предсказывающий следующий такт.

Недостаток этой архитектуры в том, что если для какого-то блока работы не нашлось – он простаивает.

ARM работает в телефонах и планшетах от батареи. Позволить себе кормить армию бездействующих блоков он не может. Поэтому он малодифференцирован. Большинство блоков работают с разными данными, за редкими исключениями. Такие блоки менее производительны, зато они всегда при делах. Что получается в итоге? ARM гораздо менее требователен к электроэнергии и хорошо справляется с простыми задачами. Но стоит дать ему серьезную нагрузку, и его слабенькие блоки будут вычислять результат целую вечность.

Минутка о процессорной «битности». Вот уже лет 10 все процессоры поддерживают 64-битную адресацию, что позволяет им управлять большими объёмами памяти. Но они прекрасно работают и с 32-битными операционными системами. В таком случае часть их потенциала остается незадействованной.

Это интересно: первыми 64-битность внедрили AMD, и Intel платила за эту технологию деньги. В результате, в некоторых источниках сохранилась историческое название AMD64.

Встроенная графика

Необходимость встраивать видеокарту в процессор пришла в мир настольных систем из мира ноутбуков и нетбуков. Там эта гибридизация позволяла очень существенно сократить энергопотребление системы. Несмотря на то, что настольным системам экономить энергию, в общем-то, и не нужно, технология очень бодренько прижилась.

Ни для кого не секрет, что встроенной видеокарте никогда не угнаться за дискретной. Хотя бы потому, что у дискретной есть собственная инфраструктура, а интегрированной приходится делить все ресурсы с процессором. Но последние разработки уже вполне могут заменить видеокарты категории «до $100», а в мире существует огромное количество пользователей, никогда не игравших в игры серьезнее «Солитера». Для них «бонусное» видеоядро – это настоящая находка.

Видеоядра от Intel

Видеоядро присутствует во всех процессорах компании, но есть процессоры с индексом, заканчивающимся на букву R, где оно отключено в заводских условиях. Они дешевле, чем полноценные аналоги, но в среднем, всего на $12.

Встроенная графика в поколении Sandy Brigde:

HD Graphics – самое бюджетное решение. Это как раз тот случай, когда лучше не играть. Тянет игры 00-х, например, GTA III и подобные. Дискретный аналог – ноутбучная Radeon HD 4330. Целевая аудитория – офисные фанаты пасьянсов.

HD Graphics 2000 – самая распространенная графика в этом поколении. Имеет в 2 раза больше шейдеров, чем HD Graphics. Производительности хватит, чтобы поиграть в не очень требовательные современные игры на низких настройках. Дискретный аналог – Radeon HD 2600.

HD Graphics 3000 – очень редко встречается на десктопных процессорах. Аналог производительности – Radeon HD 4550.

Вся графика этого поколения поддерживает DirectX 10.1 и Shader 4.1.

Встроенная графика Ivy Bridge

HD Graphics 2500 – примерно на 15% производительнее, чем HD Graphics 2000 (уровень Radeon HD 7450M).

HD Graphics 4000 – имеет 16 шейдерных блоков, на 60% производительнее, чем HD Graphics 3000. Позволяет играть во многие современные игры на средних настройках, или на высоких при низком разрешении. Дискретный аналог nVidia GeForce 8700M GT.

Графика этого поколения поддерживает DirectX 11 и Shader 5.0.

Встроенная графика Haswell

HD Graphics 4600 – имеет 20 шейдерных блоков. Самая распространенная среди настольных процессоров этого поколения. Позволяет играть в большинство современных игр на средних настройках. Игры 2013 года: Crysis 3 на низких настройках, а Dead Space 3 на высоких, «тянет» не менее 30 fps. Дискретный аналог – nVidia GT630.

HD Graphics 5200 (она же Iris Pro, она же GT3e) – самая мощная из существующих на данный момент. Встречается только в R-серии процессоров. Имеет 40 шейдерных процессоров и 128 Мб собственной быстрой eDRAM-памяти. Позволяет играть практически во все современные игры на средних настройках, во многие – на высоких. Конкурирует со средним сегментом дискретных видеокарт, прямой конкурент GeForce GT640 и Radeon HD 6670. Поддерживают DirectX 11.1 и Shader 5.0.

У третьего поколения существуют и другие типы видеокарт, однако они не встречаются в процессорах для настольных систем и не попадают в тему нашей статьи.

Видеоядра от AMD

Видеоядро встречается только в A-линейке процессоров от AMD. Все остальные линейки не имеют встроенной графики вообще. A-линейка характеризуется урезанным процессорным блоком. В среднем, у них в 2 раза меньше ядер, чем в процессорах без встроенного видеоядра. Да и сами процессорные ядра ощутимо примитивнее – даже нет кеша третьего уровня. По производительности процессорной части они находятся на уровне Pentium от Intel. В общем-то и цена у них соответствующая. Такая вот плата за мощную графику.

Поколение с архитектурой Llano

Линейка A4 – встроено видеоядро Radeon HD 6410D Линейка А6 – встроено видеоядро Radeon HD 6530D Линейка А8 – встроено видеоядро Radeon HD 6550D (уровень GeForce GT 9600)

Архитектура Trinity

Линейка A4 – встроено видеоядро Radeon HD 7480D Линейка А6 – встроено видеоядро Radeon HD 7540D Линейка А8 – встроено видеоядро Radeon HD 7560D Линейка А10 – встроено видеоядро Radeon HD 7660D

Архитектура Richland

В среднем, производительнее, чем Trinity, не более, чем на 10%. Линейка А4 – встроено видеоядро Radeon HD 8370D Линейка А6 – встроено видеоядро Radeon HD 8470D Линейка А8 – встроено видеоядро Radeon HD 8570D Линейка А10 – встроено видеоядро Radeon HD 8670D

Короткое пояснение: графика класса A4 слабо подходит для игр, впрочем, она показывает лучший результат, чем Intel HDG 2000. A10 является очень серьезным игровым решением и спокойно конкурирует с дискретными видеокартами среднего ценового сегмента, уровня $150. По сути, если вы не поклонник самой последней генерации видеоигр, это ядро вам полностью заменит отдельную видеокарту.

Если вам показалось, что преимущества видеорешения от AMD мало, у этой компании есть еще две уникальные разработки для вас.

Dual Graphics. Если у вас в системе все равно установлена дискретная видеокарта поколения HD 6xxx, видеоядро не отключится, а начнет работать совместно с ней. И прорва дегтя – получаемую картинку они делят пополам в прямом смысле слова. То есть какую-то площадь монитора выложит дискретная видеокарта, а какую-то – интегрированная. И очень часто их синхронизация хромает, что приводит к тому, что верхняя часть монитора на пару кадров опережает нижнюю. Это убивает желание играть напрочь.

Гибридные вычисления. Видеоядро помогает процессору выполнять математические операции. По сути, видеоядро в процессоре AMD никогда не будет лежать баластом. Но, как мы знаем, процессорные ядра А-линейки все равно сообразительностью не отличаются.

Еще информация для сравнения. Графика AMD A10 последних двух поколений производительнее, чем Intel HD Graphics 4600, в среднем на 20%. А предыдущая графика Intel отстает еще значительнее.

Большой интерес вызывает видеокарта Iris Pro (HDG 5200). Поговаривают, что она превосходит A10. Что само собой знаменательно, ибо Intel в видеобизнесе новичок и выпускала все это время заметно отстающие решения. Но, к сожалению, Iris Pro – не конкурент А10. Потому что А10 можно приобрести в любом магазине, а процессоры с Iris Pro для десктопа найти непросто. По этой причине найти в сети сравнение непосредственно этих двух видеорешений мне не удалось.

Приблизительно производительность встроенной графики выглядит так. Изображение с сайта www.xbitlabs.com

Размышления в тему: когда Intel выпускает мощное встроенное видеоядро, она отнимает часть рынка у nVidia и AMD. Когда AMD выпускает мощное графическое ядро, они отнимают часть рынка у nVidia и … AMD.

Энергосберегающие технологии

Есть такой закон Мура. Давным-давно директор Интел сформулировал закон, в соответствии с которым каждые два года количество вычислительных элементов (транзисторов) в процессоре удваивается. И вот уже пол-столетия Intel создает новые процессоры в таком темпе. Ну, и AMD старается не отставать. Но есть проблема. Если размер транзистора до каких-то пор можно уменьшать и помещать на одном пространстве гораздо большее их количество, то заставить их меньше есть сложно. В два раза больше транзисторов – это почти в два раза больше потребление электричества. Проблема даже не в том, что расход электричества возрастает. Проблема в том, что потребленное электричество перерабатывается в тепло. И в наше время там становится очень жарко.

И Intel изменила тактику. Теперь они пытаются снизить прожорливость транзисторов, повышая показатель производительности на Ватт. AMD в этом вопросе пока что очень серьезно отстает.

Ядра и потоки

В интернете сформировалась очень стойкая концепция: многоядерность не нужна, потому что существует очень мало программ, оптимизированных под многопоточность. Но суть многоядерности не только в этом. Современные операционные системы в каждый момент времени исполняют множество задач. Поэтому очень удобно, когда одно ядро занято проигрыванием HD-фильма, второе – запаковкой архива, третье – антивирусным сканированием, а четвертое позволяет работать операционной системе без зависаний и подергиваний. То есть, пусть многоядерность и не очень критична, но явно не бесполезна.

Плюшки

Hyper-threading (только у Intel) – многопоточность. Эта технология появилась в процессорах ещё раньше, чем многоядерность. Она позволяет одному ядру выполнять два потока операций. Как это работает? Во-первых, в архитектуре х86 множество узкоспециализированных блоков, часть из которых простаивает, помните? Во-вторых, алгоритмы предсказания могут не срабатывать, или происходить другие ошибки. В итоге, часть процессора один такт простаивает. И если кристалл достаточно стойкий, почему бы не подкинуть ему работки?

В случае многопоточности на ядро подается два потока данных. Если какой-то блок шарится без дела – ему сразу передаются данные второго потока. В противном случае, второй поток просто подождёт конца такта и тогда будет обработан.

Понятное дело, чудес эта технология не делает. Несмотря на то, что операционная система распознает одно такое ядро, как два, дополнительное ядро не отрастет. Средний прирост производительности может достигать 30% по сравнению с однопоточным режимом, но в некоторых задачах может и вовсе замедлить работу процессора.

У AMD практически нет альтернативы этой технологии. Была попытка в архитектуре Bobcat – внеочередное исполнение команд. Впрочем, повышение производительности оказалось едва заметным, и компания отказалась от её развития.

TurboBust(Intel)/TurboCore(AMD) – процессор сам повышает свою тактовую частоту. У Intel и AMD есть незначительные отличия в реализации, но результат очень похож. Intel повышает производительность в зависимости от количества простаивающих ядер. Если простаивает только одно – остальные ускорятся совсем немного. Если два – прирост будет существенней. Ну, и так далее. AMD, как правило, показывает чуть больший прирост. И прирост этот всегда одинаков, сколько бы там ядер не прохлаждалось.

Следует заметить, что процессор всегда контролирует собственную температуру. И если она повышается выше нормы – частоты будут сброшены до минимума вне зависимости от нагрузки. В особо опасных случаях процессор может даже инициировать отключение. Так что повредить процессор очень непросто. Тут умение необходимо.

Также стоит отметить, что именно через эту лазейку разгоняют современные процессоры. Заходят в BIOS(UEFI) и меняют значения максимально возможной частоты.Тема очень обширна, продолжение будет опубликовано через неделю. Не переключайтесь 😉