Что если не intel и не amd альтернативные архитектуры центральных процессоров

Обновлено: 03.07.2024

Intro

Итак, %username%, ты думаешь что серьезный процессорный рынок поделен двумя компаниями - Intel и AMD и нет ничего более интересного? Ты глубоко ошибаешься! Сегодня я покажу тебе другую сторону медали, и ты узнаешь, что есть более интересные решения, чем те, что сейчас производят "Синие" и "Красные". Кстати, про некоторые чипы ты уже мог что-то слышать, но даже для тебя, мой искушенный читатель, у меня припасена пара козырей в рукаве.

Сразу оговорюсь, что в данной статье не будут затронуты разработки таких компаний-гигантов как Qualcomm, Samsung или чуть более мелких - MediaTek, Allwinner, Texas Instruments и прочие, так как они производят в основном чипы для мобильных и IoT-устройств, а мне бы хотелось рассказать о "камешках" посерьезнее.

Oracle SPARC (T/M)

MSI RTX 3070 сливают дешевле любой другой, это за копейки Дешевая 3070 Gigabyte Gaming - успей пока не началось

Пожалуй, одни из самых интересных процессоров на рынке сегодня производит "та самая Oracle", с именем которой у любого it-шника прежде всего ассоциируются - Java, SQL и конечно же Solaris.

Опустим все, что касается истории компании и ее софтверных продуктов, и перейдем к техническим решениям, воплощенным в кремнии. Начиная с 2009 года процессоры SPARC для Oracle производила компания (чье имя кстати еще всплывет в нашей статье) Sun Microsystems. Линейка чипов вплоть до моделей SPARC Т3 и Т4 все еще проектировалась инженерами из Sun, однако вскоре ситуация начала меняться.

В 2015 году выходит микропроцессор SPARC М7, который был детищем, созданным Oracle для Oracle. Собственно главной задачей было обеспечение беспрецедентно высокого уровня производительности при работе ПО компании, и надо сказать, что им это таки удалось. Под стать амбициям были и характеристики:

Техпроцесс 20nm
До 32 ядер и 256 потоков на одном процессоре (8 потоков на ядро)
Максимальная частота до 4133Mhz
Кэш L1 = 16kb + 16kb (instruction/data) на ядро
Кэш L2 = 2Mb instruction + 4Mb data
Кэш L3 размером 64Mb
Целый букет инструкций, ускоряющих работу с шифрованием: AES, Camellia, CRC32c, DES, 3DES, DH, DSA, ECC, MD5, RSA, SHA-1, SHA-224, SHA-256, SHA-384, SHA-512

Неплохо, особенно в сравнении с каким-нибудь i9-9980XE, да? Но и это еще не все. Главной особенностью чипа стала реализация программных функций прямо на кристалле. В нее входили: аппаратная защита памяти, ускорение работы с криптографическими алгоритмами и "фишка", не имевшая до того момента аналогов - SQL in Silicon (SQL на кристалле).

Благодаря заложенным "в кремний" инструкциям, ускоряющим работу с шифрованием, системы на базе SPARC M7 работали в защищенном режиме до 4 раз быстрее, чем решения конкурента (не будем называть его имя. ).

Отдельного упоминания стоит - SQL in Silicon. Встроенные ускорители SQL-инструкций позволяли при работе с аналитикой баз данных превосходить конкурента из "стана X86" более чем в 7 раз, а при обработке OLTP-транзакций до 3 раз. Особенно эффект повышения производительности был заметен на сложных SQL запросах. Это по достоинству оценили многие компании, занимающиеся онлайн-торговлей.

Но Oracle не была бы самой собой, если бы не выпустила обновленную версию своего "хита" M7. Модель - SPARC M8 унаследовала все преимущества прошлой и приобрела существенную прибавку по частотам. Новый микропроцессор получил:

Максимальную частоту в 5000Mhz
Кэш L1, увеличенный до 32kb + 16kb (instruction/data) на ядро
Кэш L2 на 128kb instruction + 256kb data
Большую ассоциативность кэша L3 - c 8 до 16 каналов
Существенно переработанный блок для работы с числами с плавающей запятой и т.д.

В настоящее время M7 и M8 работают в высоконагруженных серверах под управлением ОС Solaris.

IBM Power

О IBM (International Business Machines) знает, или просто слышало большое количество людей. Это одна из крупнейших it-компаний в США. Начинали они с производства весов и табуляционных вычислительных машин. Но их становление в качестве микропроцессорной компании пришлось на 1990 год.

В начале 90-х выходит их первый чип на микроархитектуре POWER, который представлял из себя RISC-процессор. Осознав, что у их продукта есть потенциал, они предложили сотрудничество Apple. Так и появился всем известный - PowerPC, просуществовавший в компьютерах Mac вплоть до 2005 года, когда Джобс со сцены WDC объявил о переходе на Intel.

Мало кто знает, что процессоры IBM были во множестве игровых приставок: Gecko в Nintento GameCube, PowerPC Broadway в Wii, IBM Xenon стал сердцем Xbox 360, а в соавторстве с Sony и Toshiba компания создала одно из лучших своих творений - Cell. Далее цифровые индексы в POWER сменяли друг друга, и CPU не представляли из себя ничего интересного.

Но в 2017 году в свет выходит POWER 9, который разрабатывался прежде всего для ускорения задач, связанных с разработкой искусственного интеллекта. Продукт получает следующие характеристики:

Техпроцесс 14nm FinFET
2 исполнения - 12 ядер/96 потоков и 24 ядра/96 потока
Максимальна частота до 4000Mhz (турбобуст)
Кэш L1 32kb + 32kb (instruction/data) на ядро
Кэш L2 512kb на ядро
Кэш L3 до 120Mb

POWER 9 получился довольно интересным решением, вытащившим IBM в "высшую лигу". Он нашел свое применение в высокропроизводительных серверах. Кроме того, на его базе (вместе с Tesla V100) был построен самый мощный суперкомпьютер по состоянию на 2019 год - Summit, находящийся в национальной лаборатории Oak Ridge (Oak Ridge National Laboratory).

IBM Power Systems AC922 - аппаратная платформа для новых "камней" использовала PCI-Express 4.0 (горячий привет AMD) и NVIDIA NVLink 2.0, что позволяло задействовать ускорители NVIDIA Tesla V100 по полной. Кроме того, в AC922 можно поставить до 1 Tb ECC DDR4-памяти.

В планах у IBM к 2020 году выпустить POWER 10, с улучшенной архитектурой и контроллером памяти, а также еще большим количеством ядер. Производство будет идти с применением техпроцесса 10нм FinFET на мощностях Samsung.

МЦСТ Эльбрус (8/8С)

Удивительно, но в данный список "просочилась" отечественная контора - АО "МЦСТ" (Московский центр SPARC-технологий). Кто бы что ни говорил, но это одна из немногих компаний, которая сама разрабатывает микропроцессоры на доработанной микроархитектуре, лицензируемой у Sun Microsystems.

Одной из первых важнейших разработок стал Эльбрус 2000 (E2K) - микропроцессор, произведенный по техпроцессу 0,13 мкм, работающий на частоте 300Mhz и состоящий из 50 млн. транзисторов. Производился на заводе TSMC. Далее вплоть до 2014 года инженеры "допиливают" архитектуру, и в 2015 году выходит Эльбрус-8С, который обеспечивает серьезный рывок, и в отличие от прошлогодней модели 4С предлагает:

в 2 раза большее количество ядер - 4 vs 8
Почти 2-кратный прирост по тактовой частоте - 800Mhz vs 1300Mhz
Четырехкратное увеличение производительности - 64GFlops vs 250GFlops
Более тонкий техпроцесс - 65нм vs 28нм

Эльбрус-8С - это ярчайший представитель архитектуры VLIW. Микропроцессор обладает кэш-памятью: L1 равной 64kb + 128kb (data+instruction), L2 равной 512kb и L3 16mb. Контроллер памяти 4-канальный с поддержкой DDR3-1600 registered EC. В отличие от процессоров x86 каждое ядро может исполнять (барабанная дробь. ) до 25 операций за такт одновременно. Эльбрус-8С может исполнять двоичный код x86-32 и x86-64 c помощью динамической трансляции.

Существует еще одна версия "восьмерки" - Эльбрус-8СВ. В ней тактовую частоту увеличили до 1500Mhz, а контроллер памяти перевели на DDR4-2400 ECC. Производительность при работе с числами с плавающей запятой также выросла - 288GFlops.

Кроме простых рабочих станций, процессор используется в высокопроизводительных серверах, например "Эльбрус-804", в котором на одной плате может быть до 4 чипов. Конечно, ты %username% можешь сказать: "А зачем нужен этот процессор, когда есть Intel и AMD?". А затем, мой юный друг, что эти компании в любой момент могут разорвать соглашение о поставках продукции, да и в оборонной отрасли, а также на важных инфраструктурных объектах (электростанции и т.д.) нужна независимость от сторонних разработок.

В планах у "МЦСТ" к 2025 году выпуск чипов Эльбрус-16С и Эльбрус-32С с 16 и 32 ядрами соответственно, и производительностью до 4TFlops. Кстати, 32-ядерный микропроцессор будет выпускаться по 10nm техпроцессу.

Zhaoxin KX

У нас на очереди китайская компания Zhaoxin, наделавшая в свое время шума процессорами серии KX.

Shanghai Zhaoxin Semiconductor Co была основана в 2013 году в качестве совместного предприятия VIA Technologies и властей Шанхая. И это было правильным решением, так как у VIA был значимый опыт в процессоростроении. Кроме центральных процессоров, компания производила видеоускорители и чипсеты для платформы AMD.

В 2014 году выходит первый чип семейства ZX, основанный на VIA Nano X2 C4350AL. Затем в 2015-2016 годах инженеры дорабатывают архитектуру, которая кстати базировалась на микроархитектуре VIA Centaur, и на рынке появляются CPU под кодовым названием Zhangiang. Они обладали: частотой до 2000Mhz, 4 ядрами и 8 потоками, а также поддержкой инструкций AVX/AVX2.

В 2017 году в мире начинает появляться интерес к продукции Zhaoxin, и причиной тому послужила серия микропроцессоров ZX-D - KX-5000, которая носила кодовое имя Wudaokou. Специалисты компании постарались на славу, существенно переработав архитектуру:

Северный мост почти полностью интегрирован в CPU
Поддерживались инструкции - SMM, FPU, NX, MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3, SSE4.1, SSE4.2, AES, SM3, SM4, AVX(1/2)
Количество ядер увеличили до 8
Присутствовала интегрированная графика VIA S3 Graphics

Годом позже анонсируют обновленные чипы семейства ZX-E - KX-6000 с кодовым именем Lujiazui. И эти микропроцессоры не были всего лишь "косметическим апдейтом". Они изготавливались по техпроцессу 16nm, имели в арсенале до 8 ядер с частотой 3000Mhz, поддерживали память DDR4-3200 и могли похвастаться поддержкой: PCI Express 3.0, DisplayPort, HDMI, USB 3.1. Кроме того, из южного моста перенесли в процессор контроллеры SATA и USB (в 5000-ой серии они были вне процессора). Теперь по части процессорной мощи, детище инженеров VIA могло соревноваться на равных с продуктами из линейки Core-i5 Skylake.

Планы у компании Zhaoxin поистине наполеоновские. В 2019-2020 годах планируется переход на техпроцесс 7nm и выпуск процессоров семейства ZX-F и серии KX-7000. В них будет реализована поддержка PCI Express 4.0, и, по слухам, туда хотят добавить поддержку DDR5.

Outro

Как видите, компаний, производящих мощные десктопные или серверные решения, не так уж и много. Да, есть и другие игроки на рынке процессоростроения, но они либо производят чипы для мобильных устройств (Qualcomm, Huawei, Samsung, Texas Instruments, Motorolla и т.д.), либо полностью заимствуют уже готовые технологии в виде ОЕМ поставок и затем смело лепят свой "шильдик" на продукт. Показательным примером служит компания THATI с процессорами HYGON на ядре Zen/Zen+ для внутренних нужд китайского рынка.

Как всегда, если Вам понравилась статья, то не стесняйтесь ставить оценки и пишите отзывы, а может и критику в комментарии. Обратная связь с читателями - это сильнейший мотиватор для подготовки интересных и познавательных материалов, коих на этом ресурсе почти нет.

А какие темы, связанные с it-отраслью, были бы интересны тебе, %username%? Программирование, Computer Science, архитектура "железа", материалы по современным API (DirectX, OpenGL) или что-то еще? Не стесняйся, пиши в комментариях свои пожелания, и я обязательно что-нибудь придумаю.

Прошу простить за неформальную манеру повествования, если бы я решил сделать материал более серьезным и с уклоном в техническую составляющую (подробности архитектуры, принцип работы и т.д.) - многим бы это было не интересно читать.

Очень легко вообразить себе мир процессоров для настольных ПК, как дуополию. С одной стороны Intel, которая наконец отказывается от обновления Skylake в пользу использования нового, 12-го поколения Alderlake. С другой - возродившаяся AMD, значительно улучшающая IPC и количество ядер в последовательных поколениях Ryzen.

В секторе процессоров для рядовых пользователей борьба действительно ведется на два фронта, но это не значит, что других процессоров для настольных ПК не существует. Посмотрите внимательнее и тогда вы быстро поймете, что рынок процессоров намного разнообразнее.

Подобных ПК от сторонних производителей существует множество - от высокопроизводительных ARM устройств до специализированных правительственных чипов России. В некоторых случаях, например, с линейкой Zhaoxin Kaixian, их даже можно получить, если иметь выход на нужные каналы.

ARM для ПК - от мобильных процессоров к будущему настольных

Яркий пример того, как ARM начинает бросать вызов классическим процессорам. В прошлом году Apple выпустила новые MacBook, которые внешне выглядят идентично предыдущему поколению с Intel, но фактически Apple незаметно произвела революцию в области ПК. Компьютеры Mac M1 оснащены 5-нм процессором Apple SoC с настраиваемыми ARM ядрами. С архитектурной точки зрения M1 имеет больше общего с процессором iPhone A14 Bionic, чем с мобильными компонентами x86 от AMD или Intel.

Для запуска приложений, которые созданы под архитектуру x86, M1 требует использования эмулятора Rosetta. При этом, несмотря на дополнительную трату ресурсов, M1 может превзойти Intel Comet Lake в некоторых нагрузках для х86, а в специализированных приложениях о наличии конкуренции можно даже не упоминать.

В течение следующих нескольких лет Apple планирует постепенно отказаться от чипов x86 в своих Mac. Доля macOS на мировом рынке ПК составляет менее 7%, а значит компоненты Apple Silicon не заменят волшебным образом Tiger Lake U. Однако переход Apple на M1 может побудить других производителей более серьезно отнестись к вопросу использования ARM-процессоров в ПК.

Еще в 2021 году был выпущен Microsoft Surface RT с Arm SoC под управлением Windows. К сожалению, скорость, совместимость приложений и множество других проблем привели к тому, что ARM процессоры оставались вне поля зрения для ПК рынка. M1 может стать вестником появления более широкого спектра устройств, например, Samsung Galaxy Book S с Qualcomm 8cx.

Да, сейчас ARM на ПК фактически только появились, но уже через 5 лет ситуация может измениться и процессоры не от Intel и AMD могут стать нормой для большинства ПК и ноутбуков.

Zhaoxin: китайский производитель процессоров х86 планирует ворваться в высшую лигу

Да, чипы ARM для ПК становятся более распространенными. Но как насчет альтернатив в пространстве х86? Лишь несколько производителей имеют лицензии х86: Intel, AMD, VIA и DMP Electronics. Intel и AMD не откажешь в известности и присутствии на рынке, DMP - тайваньский производитель без собственных фабрик, выпустивший линейку встраиваемых чипов Vortex86, которые используются в промышленном секторе и в ряде телевизионных приставок.

Остается VIA. В 2013 году эта компания вместе с муниципальным правительством Шанхая запустила Zhaoxin в рамках кампании по снижению зависимости Китая от иностранных технологий. VIA и сейчас продолжает владеть миноритарным пакетом акций Zhaoxin и, что очень важно, предоставляет лицензию x86, позволяющую Zhaoxin создавать собственные процессоры для настольных ПК.

U6880A - не совсем то, что можно назвать хорошим игровым процессором, ведь он часто уступает двухъядерному Athlon 200GE. Тем не менее, процессора Zhaoxin достаточно, чтобы обеспечить частоту кадров выше 30 кадров в секунду в играх уровня AAA, таких как Hitman 3 и Far Cry 5.

Эльбрус: серверная рабочая лошадка российского правительства

Архитектура Эльбрус, названная в честь самой высокой точки в РФ, является еще одной попыткой добиться технической самодостаточности. Однако, в отличие от чипов Zhaoxin, Эльбрус разработан исключительно для удовлетворения потребностей российского правительства в безопасных вычислениях - устройства на Эльбрусе не купить в московских магазинах.

Правительство России использует процессоры Эльбрус по двум основным направлениям: серверы высокопроизводительных вычислений для академических и исследовательских целей, а также защищенные ПК для военных и других важных секторов.

МЦСТ, российский производитель полупроводников, созданный на базе ведущей исследовательской группы СССР в области информатики, уже почти 30 лет создает микросхемы на базе архитектуры Эльбрус. Это не чипы х86. Однако Эльбрус имеет двоичную трансляцию, как и Apple M1, что позволяет оборудованию на его основе запускать программы x86 и операционные системы вроде Windows.

Буквально несколько месяцев назад МЦСТ представила Эльбрус 16S. Это - 16-нанометровый чип, работающий на частоте 2,0 ГГц и обеспечивающий до 1,5 терафлопс вычислений. Примечательно, но Эльбрус-16S поддерживает четырехпроцессорные реализации с объемом оперативной памяти до 16 ТБ, что невозможно даже на топовом оборудовании серверов AMD и Intel.

SHAKTI: Интернет вещей и встроенная платформа из Индии

Исследователи из Индийского технологического института представили эту платформу на основе RISC-V в 2018 году. Индийские заводы все еще находятся в зачаточном состоянии, поэтому новейшие процессоры серии Shakti E построены по 180-нм техпроцессу и работают с тактовой частотой до 100 МГц. Эти процессоры созданы не под потребительские рабочие нагрузки, а ориентированы на маломощные IoT и контроллеры встроенных устройств, например, датчики.

В то время, как ядро Shakti IP было разработано при государственном финансировании, зарождающаяся индийская фабрика InCore Semiconductors производит отдельные чипы Shakti для ограниченной клиентуры из частного сектора.

Разумеется, пройдет некоторое время, прежде чем индийская полупроводниковая промышленность догонит таких гигантов как Intel (или даже Zhaoxin). Тем не менее, их Shakti тоже не стоит упускать из виду. Уже сейчас эти процессоры могут использоваться в широком спектре коммерческих и правительственных загрузок Интернета вещей.

Очевидно, что в ближайшие лет 5 мы не увидим процессоры с пометкой "Made in India", но фундамент для этого уже заложен.

Подведем итоги

Пока что Intel и AMD продолжают доминировать на рынке процессоров для настольных ПК. Если вы не живете в Китае или не работаете на правительство России, устройство Apple M1 - единственная альтернатива, обеспечивающая конкурентоспособную производительность. Тем не менее, благодаря усилиям различных правительств по всему миру, стремящихся к самообеспечению, и медленному развитию ARM для ПК, вскоре рынок настольных процессоров станет гораздо разнообразнее.

К концу десятилетия творения Intel и AMD останутся актуальными, но с той же вероятностью у вас может появиться ПК на основе ARM или что-то более экзотическое.

В мобильных устройствах (планшеты, смартфоны) и классических компьютерах (ноутбуки, настольные ПК, серверы) используются разные процессоры. Они по-разному взаимодействуют с операционными системами и программами — взаимной совместимости нет. Именно поэтому вы не сможете запустить привычные Word или Photoshop на своем iPhone или Android-смартфоне. Вам придется скачивать из AppStore или Google Play специальную версию софта для мобильных устройств. И она будет сильно отличаться от версии для настольного ПК: как визуально, так и по функциональности, не говоря уже о программном коде, который пользователь обычно не видит.

Сверху — материнская плата iMac предыдущего поколения с процессором Intel (x86), снизу — плата iMac 2021 года с чипом M1 (ARM) (Фото: Apple)

Процессоры для классических компьютеров строятся на архитектуре x86. Своим названием она обязана ранним чипам компании Intel c модельными индексами 8086, 80186 и так далее. Первым таким решением с полноценной реализацией x86 стал Intel 80386, выпущенный в 1985 году. Сегодня подавляющее большинство процессоров в мире с архитектурой x86 делают Intel и AMD. При этом у AMD, в отличие от Intel, нет собственного производства: с 2018 года им по заказу компании занимается тайваньская корпорация TSMC.

Когда Acer, Asus, Dell, HP, Lenovo и любые другие производители классических компьютеров используют процессоры Intel или AMD, то им приходится работать с тем, что есть. Они вынуждены закупать готовые решения без возможности гибко доработать чипы под свой конкретный продукт. А свои собственные процессоры на архитектуре x86 никто из производителей ПК делать не может. Дело не только в том, что это крайне сложно и дорого, но и в том, что лицензия на архитектуру принадлежит Intel, и компания не планирует ее ни с кем делить. AMD же воевала в американских судах за право создавать чипы на архитектуре x86 со своим главным конкурентом более десяти лет в 1980-х и 1990-х годах.

Процессоры для мобильных устройств строятся на базе архитектуры ARM. И это не какая-то быстро и внезапно взлетевшая вверх молодая компания. Корни истории современной британской ARM Limited уходят далеко в 1980-е. Только в отличие от своих доминирующих на рынке «больших» ПК-конкурентов ARM Limited процессоры не делает. Бизнес компании построен на том, что она продает лицензии на производство чипов по своей технологии всем желающим. Причем возможности для доработки у лицензиатов максимально широкие — отсюда популярность и многообразие решений. Именно на основе архитектуры ARM Huawei делает свои мобильные чипы Kirin, у Samsung это Exynos, у Apple — серия Ax. В этот же список входят Qualcomm, MediaTek, NVIDIA и другие компании. А еще свои процессоры на ARM делает Fujitsu. Японцы назвали их A64X, и именно они в количестве 158 976 штук используются в самом мощном на момент выхода этой статьи суперкомпьютере в мире — Fujitsu Fugaku.

Из открытого подхода ARM вытекает и главный недостаток: архитектура очень фрагментирована. Для x86 достаточно написать программу один раз, и она будет одинаково стабильно работать на всех устройствах. Для ARM приходится адаптировать софт под процессоры каждого производителя, что замедляет и удорожает разработку. Ну, а главный недостаток x86 вытекает из отсутствия конкуренции. В последние годы Intel, например, много упрекали за медленный или порой вовсе едва ощутимый прирост производительности от поколения к поколению. Также есть проблемы с высокими уровнями нагрева и энергопотребления.

Архитектура процессоров: CISC, RISC, и в чем разница

Ключевое отличие между x86 и ARM кроется в разной архитектуре набора инструкций. По-английски — ISA, Instruction Set Architecture. В основе x86 изначально лежала технология CISC. Это расшифровывается как Complex Instruction Set Command — вычислительная машина со сложным набором инструкций. «Сложность» здесь в том, что в одну инструкцию для процессора может быть заложено сразу несколько действий.

Полвека назад, когда первые процессоры только появились, программисты писали код вручную (сейчас для этого есть компиляторы). Одну сложную команду на старом низкоуровневом языке программирования Assembler написать было гораздо проще, чем множество простых, досконально разъясняющих весь процесс. А еще сложная команда занимала меньше места, потому что код для нее был короче, чем несколько отдельных простых команд. Это было важно, потому что объем памяти в те времена был крайне ограничен, стоила она дорого и работала медленно. Заказчики от этого тоже выигрывали — под любой их запрос можно было придумать специальную команду.

Но вот архитектура самого процессора страдала. По мере развития микроэлектроники в чипах с CISC копились команды, которые использовались редко, но все еще были нужны для совместимости со старыми программами. При этом под них резервировалось пространство на кристалле (место, где расположены физические блоки процессора). Это привело к появлению альтернативной технологии RISC, что расшифровывается как Reduced Instruction Set Command — вычислительная машина с сокращенным набором инструкций. Именно она легла в основу процессоров ARM и дала им название: Advanced RISC Machines.

Здесь ставку сделали на простые и наиболее востребованные команды. Да, код поначалу писать было сложнее, поскольку он занимал больше места, но с появлением компиляторов это перестало быть значимым недостатком. Результат — экономия места на кристалле и, как следствие, сокращение нагрева и потребления энергии. Плюс множество других преимуществ.

Почему о превосходстве ARM заговорили только недавно и при чем здесь Apple?

Если архитектура ARM так хороша, то почему же Intel и AMD не бросили все и не стали строить свои чипы на ней? На самом деле, они не оставили технологию без внимания, и к сегодняшнему дню CISC в чистом виде фактически уже не существует. Еще в середине 1990-х годов процессоры обеих компаний (начиная с Pentium Pro у Intel и K5 у AMD) обзавелись блоком преобразования инструкций. Сложные команды разбиваются на простые и затем выполняются именно там. Так что современные процессоры на архитектуре x86 в плане набора инструкций гораздо ближе к RISC, чем к CISC.

Кроме того, важно понимать, что противостояние x86 и ARM — это прежде всего противостояние Intel (потому что AMD гораздо меньше во всех отношениях: от капитализации до доли на рынках) и множества разрозненных производителей чипов для мобильных устройств. Долгое время два направления развивались как бы отдельно друг от друга. У Intel не получалось сделать достаточно мощное и энергоэффективное решение на x86 для мобильных устройств, а производители ARM-процессоров не стремились на рынок «больших» ПК. В нише мобильных устройств хватало места всем, и конкурировать там было проще, чем на фактически монополизированном Intel рынке процессоров для традиционных компьютеров.

Однако в последние годы доминирующее положение Intel пошатнулось. Прежде всего из-за того, что бизнес компании перестал соответствовать ее же собственной производственной стратегии. Согласно прогнозу одного из основателей Intel Гордона Мура, количество транзисторов в процессорах должно удваиваться каждые два года за счет перехода на более компактный технологический процесс производства (измеряется в нанометрах — нм). Как раз за счет этого повышается производительность. Впоследствии впервые озвученный в середине 1960-х годов «Закон Мура» корректировался, но сегодня стало ясно, что бесконечным этот рост быть не может. Технологии Intel дошли до «потолка возможностей» и пока уперлись в него. Переход на 14 нм, а потом и на 10 нм сильно затянулся, в то время как AMD в партнерстве с TSMC уже работает по техпроцессу 7 нм, а первым 5-нанометровым процессором в мире стал Apple M1 на архитектуре ARM.

Решая множество технологических проблем с процессорами для «больших» компьютеров, Intel полностью упустила из вида рынок мобильных чипов, и теперь здесь господствуют решения ARM. Проблемы, кстати, при этом никуда не делись — чипы Intel для настольных ПК последних лет активно и справедливо критикуют. Мощные процессоры компании страдают от высокого нагрева и сильного энергопотребления, а энергоэффективные, наоборот, сильно ограничены в плане производительности.

Большинство производителей ноутбуков и компьютеров продолжают с этим мириться, и не уходят на ARM — не позволяет огромный багаж популярного софта и массовость их техники. Как вы помните, одна и та же программа не сможет работать и на x86 и, на ARM — ее нужно обязательно программировать заново. Но в 2020 году после почти 15 лет выпуска компьютеров с процессорами Intel компания Apple объявила о переходе на процессоры ARM собственной разработки. Они, кстати, тоже производятся внешним подрядчиком: на заводах уже упомянутой TSMC.

И это крайне важное заявление, потому что на рынке только у Apple есть все возможности для того, чтобы сделать этот переход успешным. Во-первых, компания сама разрабатывает процессоры на базе ARM много лет. Настольные M1 «выросли»

из мобильных чипов серии Ax. У производителей ПК на других ОС такого опыта нет или он сильно ограничен. Во-вторых, у Apple огромный опыт разработки собственных операционных систем: как мобильной, так и настольной. Конкуренты в основном используют Windows или «надстройки» для Android.

Остается совместить две системы (OS X для компьютеров, iOS для смартфонов), «заточенные» под разную архитектуру вместе, унифицировав софт, и это самый сложный пункт программы. Но и тут у Apple есть целая россыпь козырей. Это и лояльная аудитория, не готовая смотреть на продукцию конкурентов, но готовая подождать пока программы адаптируют под ARM. И собственный язык программирования Swift, который давно унифицировал процесс разработки ПО для iOS и OS X. И пусть небольшая в количестве устройств, но зато очень заметная доля на рынке ПК в деньгах, чтобы процесс адаптации «настольного» софта для x86 под работу с «мобильным» ARM стал интересен крупным разработчикам ПО. За примерами далеко ходить не надо: в Adobe на зов откликнулись одними из первых.

Немаловажно и то, что переход с Intel на ARM для Apple — далеко не первый опыт смены процессоров в своих устройствах. На Intel корпорация из Купертино переходила с PowerPC в 2005 году. А чипы PowerPC пришли на замену Motorola 68K в начале 1990-х.

Стив Джобс о переходе на процессоры Intel в 2005 году

Процессор Apple M1: чем он так хорош?

Apple M1 интересен не столько тем, что построен на базе технологий ARM, сколько своей архитектурой. Здесь на одной подложке собраны сам процессор, в котором по 4 производительных и энергоэффективных ядра, восьмиядерная графическая подсистема, нейромодуль для машинного обучения, огромные (по меркам процессоров) объемы кэш-памяти плюс тут же распаяна оперативная память. Такое решение занимает совсем мало места в корпусе компьютера, потребляет мало энергии (аккумулятор ноутбука дольше не разрядится) и может работать без активного охлаждения (ноутбук будет тихим или вовсе бесшумным) при хорошем уровне производительности.

И совсем не просто так первым компьютером Apple с процессором M1 стал MacBook Air. С одной стороны, это лэптоп, главными преимуществами которого как раз и должно быть все, что дает новый процессор: компактность, автономность, тишина. С другой стороны, это компьютер для наименее требовательных пользователей, которым практически не нужен никакой специфический софт — достаточно того, что сама Apple предлагает «из коробки»: браузера, проигрывателя, офисного пакета. А для софта, который под ARM адаптировать пока не успели, Apple использует встроенный эмулятор Rosetta 2.

Новая линейка тонких (11,5 мм) iMac 2021 на базе M1 (Фото: Apple)

Уже готовые компактные устройства Apple с чипами M1 выглядят действительно интересно, правда выигрыш в производительности в них явно ощущается в основном только в уже адаптированных под ARM программах, но зато он очень заметный. Так что если Intel и AMD не смогут дать достойный ответ конкуренту в нише энергоэффективных ПК, то рост популярности решений Apple не заставит себя ждать даже несмотря на то, что еще какое-то время софта будет не хватать. Массовому пользователю ведь много не нужно.

[id12185410|Name], жду Стим дек. Там проц норм для портативки.

[id12185410|Name], а я проиграл с того что первый сегмент - про М1) Действительно, что за эппл такая .

[id16060081|Игорь], только с помощью Тайваня! В России техпроцесс 7 нм освоить невозможно, т.к. степперы сюда никто не поставит, а самим сделать невозможно. Собственно, и нынешние Эльбрусы на Тайване производят, а не в России)))