Поколения настольных компьютеров

Новиков М.Г.
25.01.2008
(современная хронология периодически дописывается)

Вступление 

Поколение персонального компьютера определяется прежде всего поколением используемого в нём процессора, поскольку последний является основным его компонентом. Если меняется поколение процессора, значит, меняется и поколение всего компьютера. Процессор каждого следующего поколения скачкообразно отличался от предыдущего, аккумулируя в себе самые свежие на этот период технологии.

Последние несколько лет с поколениями процессоров как Intel, так и его основного конкурента AMD, происходит явная путаница. Чтобы понять, насколько один процессор лучше другого, уже недостаточно видеть его название, в котором раньше был заложен номер поколения. Теперь вместо чёткой цифры процессоры именуют малоинформативными названиями, и пользователям, чтобы понять, что же они всё-таки покупают, приходится углубляться в тонкости вычислительных технологий. Вероятно, такая путаница введена намеренно в маркетиновых целях.

В этой статье я попытался чётко отделить одно поколение от другого, взяв за основу линейку процессоров Intel. Для полноты информации, для каждого поколения процессоров Intel я упомянул соответствующее поколение его конкурента AMD. Может, кому-то эта классификация и покажется «притянутой за уши», но, по крайней мере, она значительно проясняет сложившуюся ситуацию.

Процессоры до 6-го поколения

Поколения процессоров Intel чётко прослеживались вплоть до процессора Pentium: 0 — i8086 и i8088, 1 — i80186 и i80188, 2 — i80286, 3 — i80386, 4 — i80486. В поколениях AMD тоже всё было почти гладко: 0 — Am8086 и Am8088, 1 — Am80186 и Am80188, 2 — Am286, 3 — Am386, 4 — Am486. Правда, следующий процессор Am5x86 принадлежал ещё к четвертому поколению, поскольку предназначался для тех же материнских плат, что и Am486 и не имел программной совместимости с пятым поколением.

Таким образом, до этого момента поколения процессоров определялись, прежде всего, неким набором усовершенствований, и указывались самим производителем в названии, а также в номере семейства, зашитым в микросхему. Далее у AMD поколения продолжают нумероваться достаточно чётко, хотя и меняют свой вид — K5, K6, K7, K8. У Intel  же на i80486 нумерация заканчивается, и вместо неё на следующем процессоре появляется название Pentium. В нём всё ещё угадывается пятое поколение процессоров (аналог K5 у AMD), а вот дальше начинается настоящая путаница.

Терминология

Чтобы разобраться со следующими поколениями процессоров, нам придётся ввести четыре новых понятия, которые их характеризуют. Расположим понятия от более общего к более конкретному:

  • архитектура — внешний вид процессора с точки зрения программиста, то есть базовый набор команд,  регистров, и т.п. Именно при единой архитектуре сохраняется обратная программная совместимость процессоров разных поколений. По большому счёту, базовая архитектура всех процессоров IBM-совместимых компьютеров, будь то Intel или AMD, одинакова (т.н. архитектура x86), поэтому далее мы не будем оперировать этим понятием, но будем отличать его от понятия микроархитектуры.
  • микроархитектура — блочная схема процессора, описывающая общие принципы его строения. Состоит из набора различных вычислительных технологий и их взаимосвязей (конвейеры, КЭШи, шины и т.п.).
  • ядро — электрическая схема, воплощающая микроархитектуру. Может существовать несколько разных ядер одной микроархитектуры, незначительно отличающихся характеристиками той или иной используемой вычислительной технологии или отсутствием некоторых второстепенных технологий вообще. Также существуют многоядерные процессоры, ядра которых представляют собой сборки из нескольких других ядер.
  • технология изготовления — обычно под этим понимают минимально возможный физический размер элемента схемы в нанометрах (как правило, транзистора).

По совокупности трёх последних характеристик можно судить о принадлежности современных процессоров к тому или иному поколению. Иногда при самостоятельном определении поколения процессора на пользователя оказывает влияние  цифра в его коммерческом названии, которая не всегда отражает реальное положение дел (Pentium II и Pentium III — казалось бы, разные поколения, а отличий практически нет). Я постарался не идти на поводу у коммерческих названий, и классифицировал процессоры только по совокупности вышеперечисленных признаков.

Процессоры 6-го поколения и выше

Первым процессором 6-го поколения был разработанный корпорацией Intel специально для серверов и мощных рабочих станций процессор Pentium Pro. Кодовое имя процессора — P6. В этом процессоре была применена новая микроархитектура, которую назвали также — P6. Новая микроархитектура с шестёркой в названии, а также шестёрка в кодовом имени однозначно относят этот процессор к шестому поколению. К тому же поколению относился процессор от AMD K6, выпущенный несколько позже.

После Pentium Pro был выпущен Pentium MMX, который снова имел микроархитектуру, ядро и технологию изготовления (350 нм) от Pentium, но некоторое количество специализированных мультимедийных команд (MMX). Учитывая, Pentium Pro не имел этих новых команд, хотя принадлежал к следующему поколению, то классификацию набору команд будем считать вторичной. А значит, Pentium MMX принадлежит ещё к пятому поколению. Кроме того, его кодовое название P55C (у обычного Pentium'а - P5 или P54C), в отличие от P6 у Pentium Pro, что подтверждает моё предположение.

Следующим у Intel был процессор Pentium II. Он получил микроархитектуру P6, и имел ядро Klamath, изготовлявшееся по той же технологии 350 нм (а позже ядро Deschutes, изготовлявшееся по технологии 250 нм). Всё это позволяет отнести этот процессор к шестому поколению, как и Pentium Pro. Замечу, что полноценным конкурентом процессора Pentium II от AMD стал K6-2 (процессор второй ступени шестого поколения).

Следующим был Pentium III. Я не причисляю его к следующему поколению, ибо принципиальных отличий от Pentium II нет. Та же микроархитектура, та же технология 250 нм, лишь ядро другое — Katmai. В дальнейшем процессор переведен на ядро Coppermine и технологию 180 нм, а еще позже (уже после выпуска более медленного Pentium 4) — на ядро Tualatin и технологию 130 нм. Да и номер семейства тот же, что и у Pentium II  — шестой.
Конкурентом процессора Pentium III  от AMD стал K6-III (процессор третьей ступени шестого поколения).

Следующий процессор Pentium 4 (именно 4 а не IV) был разработан с использованием новой микроархитектуры NetBurst, что однозначно относит его к следующему, седьмому поколению, и ядра Willamette, изготовлявшегося по старой технологии 180 нм. Затем он был переведён на ядро Northwood и технологию 130 нм. Замечу, что номер семейства у этого процессора — уже 15. Куда делись семейства с 7 по 14 — непонятно. Аналогом этого процессора от AMD является линейка K7 (Athlon, Duron, Athlon XP, Sempron). При этом и Athlon и Athlon XP я отношу к одному поколению, поскольку они различаются не более, чем Pentium II и Pentium III, которые я также отнёс к одному поколению.

Процессоры Pentium 4, начиная с ядра Prescott (и далее Prescott 2M и Cedar Mill), я отношу к следующему, восьмому поколению. Несмотря на ту же микроархитектуру NetBurst, она была достаточно существенно модернизирована. Процессоры перешли на новую технологию изготовления 90 нм, а позже 65 нм. Предполагаю, что процессор не поменял название, поскольку существующее Pentium 4 было к тому времени очень хорошо раскручено, а первые процессоры на новом ядре зачастую работали медленнее старых. Соответствующим поколением от AMD является K8 (Athlon 64).

После Pentium 4 появились некие двуглавые монстры — Pentium D. По сути это два процессора Pentium 4 на ядрах Prescott (а потом и Cedar Mill), объединённых в одном корпусе. Та же микроархитектура, та же технология 90 нм (а впоследствии и 65 нм). Сдвоенное ядро Prescott назвали Smithfield, а Cedar Mill — Presler. Я не отношу эти процессоры к процессорам нового поколения. Это просто очередная вариация последних процессоров Pentium 4. Кроме того, у AMD первые двухядерные процессоры, судя по всему, тоже относились к восьмому поколению (Athlon 64 X2, Athlon 64 FX-60).

Core 2 Duo, Core 2 Quard — однозначно новое, девятое поколение процессоров, основанное на новой микроархитектуре Core. Процессоры изготавливались на ядре Conroe (двухядерные) и Kentsfield (четырёхядерные) и технологии 65 нм, а также на ядре Wolfdale (двухядерные) и Yorkfield (четырёхядерные) и технологии 45 нм.
Аналогом от AMD является поколение, вначале называемое журналистами K8L, затем K10. И то и другое название ошибочно. Сама AMD отказалась от K-образных названий, и процессоры девятого поколения она называет «AMD Next Generation Processor Technology» (Phenom).

Core i7 (i3, i5) — десятое поколение, основанное на микроархитектуре Nehalem. Процессоры изготавливались по технологии 45 нм.
Аналогом от AMD является поколение K10.5 (Phenom II), также изготавливаемое по 45 нм. техпроцессу.

Итого имеем следующую условную разбивку процессоров (а также компьютеров на их основе) по поколениям:

Поко-
ление
Презентация первой модели процессора Название характерной для поколения процессорной линейки Микро- архитектура Технология изготовления (нм)
1 1978, июнь i8086 (i8088) - 3000
2 1982, февраль i80286 - 1500
1 1982 Am86 - 3000
2 1985 Am286 - 1500
3 1985, октябрь i80386 (DX,SX) - 1500,1000
4 1989, апрель i80486 (DX,DX2,DX4,SX,SX2) - 1000, 800, 600
3 1991, январь Am386 (DX,SX) - 1500, 1000
4 1993, январь Am486, Am5x86 - 700, 500, 350
5 1993, март Pentium (P5,P54C,P54CS) - 800, 600, 350
6 1995, ноябрь Pentium Pro P6 600, 350
5 1996, январь K5 K5 500, 350
5 1997, январь Pentium MMX (P55C) - 350
6 1997, январь K6 K6 350, 250
6 1997, май Pentium II P6 350, 250
6 1998, май K6-2 K6-2 250
6 1999, февраль K6-III K6-III 250
6 1999, февраль Pentium III P6 250, 180, 130
7 1999, июнь Athlon K7 250, 180
7 2000, ноябрь Pentium 4 до ядра Prescott NetBurst 180, 130
7 2001, сентябрь Athlon XP K7 180, 130
8 2003, апрель Athlon 64 K8 130, 90
8 2004, февраль Pentium 4 начиная с ядра Prescott NetBurst 90, 65
8 2005, май Pentium D (двухядерные) NetBurst 90, 65
8 2005, июнь Athlon 64 X2 (двухядерные) K8 90, 65
9 2006, июль Core 2 (Duo, Quard – 2-х и 4-х ядерные) Core 65, 45
9 2007, ноябрь Phenom (четырёхядерные) K10 65
10 2008, ноябрь Core i7 поколение 1 (4-х и 6-ти ядерные) Nehalem 45, 32
10 2009, январь Phenom II (четырёхядерные) «K10.5» 45
11 2011, январь Core i7 поколение 2 (4-х и 6-ти яд.) Sandy Bridge 32, 22
11 2011, сентябрь Zambezi (4-х, 6-ти и 8-ми ядерные) Bulldozer «K11» 32
12 2013, июнь Core i7 поколение 3 (4-х и 6-ти яд.) Haswell 22, 14
13 2015, август Core i7 поколение 4 (4-х и 6-ти яд.) Skylake 14, 10

Перспектива

Дальнейшие планы Intel:

(микроархитектура — технология) — поколение, год выпуска

(Cannonlake — 10 нм) — 13 поколение, 2017 г.
(? — 10 нм) — 14 поколение, 2018 г.
(? — 7 нм) — 14 поколение, 2020 г.
(? — 7 нм) — 15 поколение, 2021 г.
(? — 5 нм) — 14 поколение, 2023 г.*
(? — 5 нм) — 15 поколение, 2024 г.*
(? — 3 нм) — 14 поколение, 2026 г.*
(? — 3 нм) — 15 поколение, 2027 г.*
(? — 2 нм) — 14 поколение, 2029 г.*
(? — 2 нм) — 15 поколение, 2030 г.
*

*Интерполяция планов Intel на несколько следующих лет.

Как мы видим, последнее время Intel выпускает новые поколения процессоров раз в 2–3 года, связывая каждое из них с новой микроархитектурой. Попытки перейти на строгий двухлетний цикл натыкаются на сложности с уровнем брака при переходе к каждому новому техпроцессу, поэтому в будущем мы, очевидно, также будем ждать колебаний этого цикла, видимо, с тенденцией к его увеличению.

AMD выпускала процессоры аналогичной производительности с некоторой задержкой, потом пыталась выйти на двухгодичный цикл, хотя и с заметным отставанием, а теперь, похоже, вообще уходит с рынка настольных компьютеров в сегмент мобильных устройств.

Заключение

О новинках в компьютерном мире зачастую пишут журналисты, имеющие лишь поверхностное представление о предмете своих статей. В результате сплошная путаница в терминологии, названиях и т.п. Применительно к процессорам, такие понятия, как архитектура, микроархитектура, платформа, ядро, кодовое имя, семейство и т.п. используются вперемешку направо и налево без осмысления их сущности. В связи с этим не все наименования мне удалось расставить по своим местам, а посему они были просто опущены.

Часть вины за этот хаос лежит, безусловно, на самих компаниях Intel и AMD, которые придумывают всякий раз новые сложные системы классификации своей продукции, чтобы окончательно запутать покупателя. Это, наверное, такая фишка — отказ от чёткого разделения, чтобы любой чих разработчика в случае коммерческой необходимости можно было позиционировать, как новое поколение. Но нас не обманешь!

Полезные ссылки:

Статьи о процессорах: http://www.ixbt.com/cpu.shtml и в частности вот эта познавательная статья про процессор: www.ixbt.com/cpu/x86-cpu-faq-2006.shtml