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.