Может ли процессор заменить видеокарту?
Здравствуйте друзья! Сегодня поговорим на тему компьютерного железа, а точнее — может ли процессор заменить видеокарту? Я напишу все простыми словами, надеюсь будет понятно каждому))
Может ли процессор заменить видеокарту?
Ребята, вопрос странный и я думаю что не особо разбирающийся человек скажет — конечно не может, потому что процессор это процессор, а видеокарта это сосем другое устройство.
И в принципе он будет прав. Точнее мог бы быть, если бы вопрос был задан лет десять назад, в эпоху 775-того сокета.
Но с появлением 1155 сокета — все изменилось. PS: точно не помню 1155 или 1156, но суть не в этом.
Что случилось? Все просто — северный мост переехал в сам процессор. Кажется сперва это случилось в процах компании Интел, а потом тоже самое сделала и компания АМД.
В итоге интегрированное видео, которое раньше было на материнской плате, теперь находится в процессоре. Почти все современные процессоры имеют такое видео, оно называется встроенным графическим ядром и часто обозначается как iGPU. Кстати просто видеокарта обозначается как GPU.
Поэтому сегодня, на вопрос может ли заменить процессор видеокарту — можно ответить уверенна ДА, при условии что процессор содержит встроенное графическое ядро. Другое дело — что это не обычная видеокарта, а простая, базового уровня так бы сказать.
Вот собственно это чудо — под теплораспределительной процессора находится чип самого проца, а рядом — сосед видеочип:
PS: конечно все зависит от процессора, но примерно все так и есть)) И еще — это проц Интел, но у АМД — все почти также.
Современная материнка может иметь такие видеовыходы:
Синенький — это VGA, ему уже туча лет и современные мониторы лучше подключаться по DVI, это беленький разьем. Так вот, самое главное — эти видеовыходы будут работать только если есть в процессоре видеокарта. Сами по себе они не работают, а служат как транспортом видеосигнала. А вот как было раньше — это материнка на 775 сокете, на котором процессоры не имели встроенного графического ядра:
И этот синенький порт — это уже разьем встроенной видеокарты на самой материнской плате.
Видеокарта в процессоре — и на что ее хватит?
Это простая видеокарта, точнее видеочип, который внедрен в сам процессор и чудес от него ожидать не стоит.
Давайте перечислим задачи, с которыми такой видеочип спокойно справится:
Для обычного офисного ПК такого видеочипа выше крыши и нет смысла покупать отдельную видеокарту, которая еще и увеличит потребление энергии. Вообще встроенное графическое ядро и было придумано как идеальное решение в плане видеокарты для офисного ПК.
Заключение
Ребята, надеюсь я ответил на вопрос — да, процессор может заменить видеокарту, только при наличии в нем встроенного графического ядра. Но почти все современные процессоры для дома — его содержат. Но важно понимать, что такая видеокарта — простая, базового уровня, поиграть нормально в игры или поработать в ресурсоемких приложениях типа Фотошопа — будет проблематично.
На этом все. Удачи вам и добра, до новых встреч друзья!
5 практических советов для тех, кто остался без видеокарты в 2021 году
реклама
Цены на видеокарты достигли исторического рекорда, причем выросли в цене не только те модели, которые пользуются спросом у майнеров, но и бюджетные модели, которые приносят в день всего по 30-40 рублей. Например, цены на GeForce GTX 1050Ti в Ситилинке начинаются с 27990 рублей за модель CERBERUS-GTX1050TI-O4G.
А GeForce GTX 1650, бюджетная видеокарта, на которую многие геймеры смотрели свысока, достигла цены в 37990 рублей за модель GeForce GTX 1650 D6 AERO ITX OCV1.
реклама
Оптимальные для разрешения 1080p видеокарты GeForce GTX 1660 Ti стартуют с цены в 66590 рублей за модель PA-GTX1660 Ti Dual 6G.
реклама
Не устоял перед соблазном и я, продав GeForce GTX 1060 по хорошей цене и уже пять месяцев сидящий без видеокарты. Мой прогноз на падение курса криптовалют оказался ошибочным и после обнадеживающего падения летом 2021 года биткоин снова рванул вверх, потянув за собой остальные криптовалюты и цены на видеокарты.
И вот спустя пять месяцев сидения без нормальной видеокарты и тщательного обдумывания ситуации я готов дать несколько советов геймерам, оказавшимся в подобной ситуации.
1. Видеокарту можно купить и сейчас, если отмайнить ее стоимость
реклама
Radeon RX 6600 стоит немного дороже, приносит около 159 рублей в день, но является более перспективной покупкой в игровую машину. Например, Sapphire AMD Radeon RX 6600 Gaming за 69990 рублей.
Если вы склоняетесь к продукции NVIDIA, то наиболее привлекательной выглядит GeForce RTX 3060, несмотря на ограничитель в майнинге. Например, PALIT GeForce RTX 3060 DUAL 12G за 80590 рублей.
Конечно, цена в 80590 рублей выглядит чудовищной, но видеокарта приносит более 5000 рублей в месяц и некоторые пользователи конференции overclockers.ru уже окупили мощные видеокарты, купленные несколько месяцев назад.
2. Пересидеть тяжелые времена на видеокарте-«затычке»
Кризис на рынке видеокарт не будет вечным, как и подъем на рынке криптовалют. «Бычий» рынок всегда сменяется «медвежьим», но главное влияние на цены видеокарт окажет не падения курса биткоина и остальных криптовалют, которые обычно отыгрывают его движения, а переход Ethereum на модель PoS.
PoS, расшифровываемый как Proof-of-Stake, означает, что награда майнерам за работу видеокарты для майнинга Ethereum больше не будет производиться, а будет назначаться за хранение монет.
Это вызовет катастрофу на рынке майнинга, ведь высвободившиеся гигантские мощности взвинтят «сложность» любой другой монеты. А если переход на модель PoS Ethereum совпадет с падением курса биткоина, то мы увидим такой вал видеокарт на вторичном рынке, какого не было и в 2018 году. О том, как развивалась ситуация с ценами на видеокарте я писал в блоге «История обрушения цен на видеокарты в 2018 году или что нас ждет после майнинг бума 2021 года«.
Ну а дождаться этого счастливого времени вполне можно на дешевой видеокарте-«затычке», о выборе которой я писал в блоге «Выбираем оптимальную б/у видеокарту-«затычку», чтобы пересидеть тяжелые времена дефицита«. Конечно, подорожали и «затычки», но потратить 2000-3000 рублей GeForce GTS 450 сможет каждый.
3. Купить новую бюджетную видеокарту
Многие пользователи, да и я, в том числе, не очень любят покупать комплектующие на б\у рынке. Это может зря потратить не только ваше время, но и ваши деньги, и решаться на покупку подержанной видеокарты стоит только в том случае, если вы уверены в своих знаниях для ее проверки. Избежать нервотрепа и потери времени можно купив новую бюджетную видеокарту. Их цены тоже растут, но не так сильно, как на игровые модели и GeForce GT 1030 можно купить в Регарде за 8750 рублей.
4. Купить APU с графикой Radeon Vega
Еще дешевле обойдется вам бюджетный процессор со встроенной графикой, например, Athlon 200GE. Если, конечно, у вас есть материнская плата сокета AM4, чтобы его туда поставить. Но если посчитать, во сколько обойдется бюджетный ПК на таком процессоре, то выйдет сумма даже меньше, чем стоимость видеокарты GeForce GTX 1050Ti.
Такой же процессор-«затычку для сокета» можно купить и для актуальной платформы Intel, например, Pentium Gold G6400. Вариант с бюджетным процессором со встроенной графикой подойдет в том случае, если потом вы используете его, к примеру, во втором ПК в семье.
5. Временно перейти на использование мобильных устройств
Итоги
Как видите, свет не сошелся клином на игровых видеокартах и есть способы играть и работать за ПК с бюджетными видеокартами или вовсе без них. Тем более, что есть множество отличных игр, в которые можно поиграть даже на GeForce 8600 GT, купленной за 300 рублей.
Пишите в комментарии, а как на вас отразился кризис на рынке видеокарт?
Почему видеокарта и процессор не могут заменить друг друга.
Не так давно на сайте был материал в котором мы смотрели на то как процессор сам ядрами отрисовывает игры. При этом процессор потреблял огромное количество энергии, выдавая почти ничего. В тоже время даже встроенная графика в этот процессор потребляя полтора десятка ватт смогла бы выдать производительности раз в пять больше.
Исходя из этого возникает вопрос — «почему так происходит и почему есть и процессор и видеокарта?». Ведь по данному материалу может показаться, что видеокарта не слабо так мощнее процессора. И встаёт вопрос — зачем тогда нужен процессор.
Поэтому предлагаю разобраться в чём причина наличия обоих вычислителей в компьютере и ещё ещё рассмотрим историю одного проекта intel, который как раз был направлен на сочетание всех положительных сторон этих вычислителей и уменьшении отрицательных.
С устройством ядер процессора я уже вас знакомил в некоторых прошлых материалах, есть статья и про архитектуру современных Intel процессоров и про AMD, но основные моменты напомню ещё раз.
Между Intel и AMD местами есть довольно большая разница, но если разделить работу на 4-5 этапов, то есть максимально обобщить суть работы — то в целом — суть у них одна и та же. И для удобства остановимся на схеме из статьи про Intel.
Нажмите для увеличения
Условно можно сказать что есть некоторая центральная часть — это исполнительные блоки, в которых и происходит вычисление. И к этой основной части должно прийти две важные вещи. Первая это — «что делать», а вторая — «с чем делать». Чтобы это всё было поставлено в исполнительные блоки точно вовремя есть очереди и регистры в которых эти очереди реализованы. И все эти сложности направлены на то, чтобы каждый такт процессора подобрать такие комбинации различных задач чтобы занять наибольшее количество исполнительных блоков.
То есть не так сложно выполнить вычисления, сложно сделать так, чтобы различные задачи можно было выполнить без лишних простоев, связанных с постоянным изменением задачи. Именно поэтому растут и объёмы кеша, да и размеры регистров очередей, чтобы как можно больше поблизости с ядрами хранить «что делать» и «с чем делать», и также хранить что было сделано ранее, чтобы временами на основе этого делать что-то похожее в будущем, затрачивая меньше ресурсов, или делать что-то, когда новых ресурсов ещё нет, проверяя правильность выполнения работы уже постфактум, когда ресурсы появятся в доступе.
Дополнительная большая проблема заключается в том, что современные процессоры наследуют совместимость с довольно старыми решениями. Архитектуре x86 уже не мало лет и в процессе её развития в определенный момент она так сильно усложнилась, что сделать адекватные по составу, и требованиям к количеству транзисторов исполнительные блоки, стало сложно. И с переходом на Pentium III классическая CISC архитектура предполагающая высокую гибкость по возможным командам стала уже мешать дальнейшему развитию процессоров. И Intel пошли на смелый шаг — сделать внутри процессора — аппаратно-программный комплекс по переводу в режиме реального времени разнообразных CISC команд в более узкие по возможностям команды, но с которыми было бы легче работать и выстраивать из них очереди и выполнять. AMD пошли по тому же пути.
То есть возникла матрёшка имеющая внешнюю оболочку, внутри которой уже настоящее ядро.
Но все внешние общения процессора производятся так, как буд-то внутренней части нет. И это создаёт немало сложностей из-за которых внутренние адресации процессора не совпадают с внешними, возникает и ещё куча проблем связанных с тем, что внутри ядра происходит очень сильное переопределение порядка как выполнения самих операций изначальных, так и частей уже разбитых на микрооперации внутренних решаемых ядром задач. Но на выходе процессор должен собрать всю очередь обратно так как буд-то ничего не перемешивалось.
И все эти сложности направлены на то чтобы обеспечить индивидуальный подход к каждой задачи и получить максимальную производительность.
Как вы понимаете — при отрисовки игр — мы имеем дело с кучей однотипных задач. Но процессор по другому решать задачи не умеет, и с индивидуальным подходом массовые задачи решать сложно. Вернее процессоры массово выполнять что-то умеют, но не всегда. Существуют специальные инструкции, которые собирают ряд однотипных задач над неким набором данных для совместного выполнения.
Расширение поддерживаемых инструкций
Например AVX инструкции. Благодаря этому компонованию — внешний слой матрёшки надо проходить не для каждого действия отдельно — а блоком целиком. Что уже сильно ускоряет весь процесс по решению задачи, кроме того — процессор знает, что некоторые используемые данные и операции будут применяться в ближайшее время по несколько раз, что упрощает очереди и меньше надо туда-сюда между регистрами лишний раз перебрасывать информацию. Но всё равно — производительность будет ограничиваться числом портов на исполнительные блоки у Intel и числом исполнительных блоков у AMD в самом радужном раскладе, который на практике недостижим.
В видеокартах же всё происходит совсем иначе.
Во первых — современный вариант видеокарт, в которых появились вычислительные блоки, общего назначения — появился гораздо позже архитектуры x86, и сложность в выполнении широкого круга разных операций уже была понятна, так что делать CISC ядра никто и не думал. И никакие обратные совместимости не требовали делать какие-то мартёшочные костыли. Поэтому процессоры в видеокартах умеют работать с малым числом инструкций, но зато работать с ними они могут непосредственно не переделывая, и от этого — эффективно.
Из этого сразу можно сделать вывод, что заменить процессор для привычных нам сред работы видеокарты не могут просто в силу архитектурных ограничений, они просто не могут работать с тем разнообразием задач и команд без предварительной трансляции их в понятный для видеокарт вид.
Ну и собственно процесс работы с видеокартами вообще бывает разный. И как раз чтобы работа с видеокартами была максимально без посредников существуют API на которых работают игры и прочие средства для разработчиков, которые позволяют работать с аппаратными ресурсами видеокарт непосредственно для какого-то прикладного софта.
Но это только половина дела. Особенность задач для видеокарт заключается в том, что им надо повторить одни и те же действия для кучи данных. То есть задача совершенно иная, в отличие от центрального процессора, который должен максимально оперативно подстраиваться под разные задачи.
Соответственно и архитектурные особенности видеокарт были созданы так, чтобы именно такие задачи и решать.
В процессорах планировщик, который ведает всеми очередями и решает когда и кто из них выйдет — занимается очень сложной задачей, потому что всё разное и надо это всё разное как-то скомпоновать в разные исполнительные блоки.
В видеокартах тоже есть планировщики, но задачи у них проще. Надо взять кучу чего-то однотипного и раскидать это по всему что есть. Именно поэтому в процессорах планировщик ведает малым числом исполнительных устройств. В видеокартах — каждый планировщик отвечает за целые большие кластеры исполнительных устройств, которые называют ядрами видеокарт или потоковыми процессорами видеокарт.
И то, количество задач, которое центральному процессору потребовалось бы распределять на доступные ему вычислительные средства на несколько тактов работы, в видеокартах планировщики делают за один такт. То есть передают команды целой армии исполнителей, которые тоже максимально упрощены под узкий круг решаемых задач.
При этом для видеокарт однотипных задач так много, что там решая целые кучи вычислений — всё равно эти задачи разбиваются на много тактов, смены задач происходят редко, так что и хранить что-то не так важно, и удельный объём кешей на каждый исполнительный блок на порядки меньше, чем у центральных процессоров. В общем — вся обвязка и всё обеспечение инструкциями и данными для видеокарт сильно проще, чем у центральных процессоров, и занимает куда меньше места. А значит — на равную площадь можно запихать очень много вычислительных блоков.
Однако стоит отметить, что архитектуры видеокарт для универсальных вычислений появились тоже уже довольно давно. Так что концепция — объединения вычислительных потоков под простые планировщики, которые почти ничего не должны уметь — устаревает.
Вычислительный потенциал карт не даёт покоя никому, ни игроделам, ни другим программистам работающим над каким-то прикладным софтом. Поэтому всё более сложные работы начинают передавать для вычислений видеокартами. Естественно это отражается и в эволюции API и SDK для работы с ресурсами видеокарт, но так же это требует и модернизации самой концепции видеокарт.
И карты от AMD и от Nvidia, с горем пополам, если сравнивать с центральными процессорами, уже могут выдавать разные задачи на разные блоки видеокарты, а не так чтобы у всех одно и тоже, а если нужно что-то другое, то надо ждать следующих тактов.
То есть видеокарты идут в сторону усложнения, что, скорее всего лишит их по меньшей мере энергоэффективности. Будет падать и удельная площадь кристалла занятого ядрами (на схеме выше вы можете увидеть, что на Тюринге уже стоит планировщик на каждые 16 ядер, а не 32, как было ранее), то есть будет больше транзисторного бюджета уходить на обвязку ядер и оставаться меньше места для того чтобы разместить больше ядер.
Итого подведем итоги и ответим на вопрос о том: почему есть и процессор и видекарта. Ответ — вполне прост. Видеокарта хороша тогда, когда есть очень много однотипных задач, она энергоэффективна, она имеет высокую вычислительную производительность, но видеокарты не могут эффективно работать в условиях постоянного изменения задач и лишены тех костылей, идущих из прошлого, для обеспечения совместимости со стандартами, которые стали неотъемлемыми для персональных компьютеров.
Центральный процессор может адаптироваться к постоянно меняющимся задачам, имеет много удельного кеша на ядро, и может выполнять более широкий спектр инструкций, но имеет очень большую обвязку для ядер, так что много ядер делать дорого, и из-за костылей имеет низкую энергоэффективность, которая также ограничивает возможности процессоров.
Но и тот и другой тип вычислителей сейчас идут друг к другу на встречу. Центральные процессоры уже могут в одну 512 битную инструкцию запихивать больше десятка операций, выполняя их максимально приближенно к единому блоку, видеокарты, в свою очередь, учатся выполнять одновременно разнородные задачи без значительных простоев потоковых процессоров.
Можно предположить, что должно появиться такое решение, которое будет гибридом этих двух вариантов. То есть будет гибким при выполнении разнородных задач, но при этом иметь много потоков и хорошо справляться с управлением этими потоками.
И попытка сделать такое устройство уже была сделана, но, к счастью или сожалению — устройство оказалось не столь удачным как хотелось бы.
Intel с середины 00-х до середины 10-х годов уже почти выпустили новый для себя и вообще для всего мира продукт Larrabee.
Это не должно было заменить центральный процессор, но и не должно было стать и просто видеокартой. Суть в том что Intel хотели объединить порядка 50 слабых процессоров, в единый вычислительный кластер.
Оно должно было сохранить x86 совместимую архитектуру, собственные планировщики и много кеша, но при этом ядра не умели бы переупорядочивать выполнение микроопераций и просто должны были рассчитывать на большой кеш для уменьшения простоев в работе. Но зато они бы были намного меньше по площади.
Кроме того в ядра должны были быть добавлены специальные вычислительные блоки для работы с текстурами. То есть оно могло бы работать и как видеокарта. Ещё в этих гибридных процессорах должна была быть очень широкая шина связи ядер, а аналог HT выдавать не 2 потока на ядро, а 4, что с одной стороны увеличило бы сумятицу, без переопределений очередей и потребовало бы больший кеш, с другой стороны — в части задач могло бы увеличить пиковую производительность на такт за счёт более плотного задействования исполнительных блоков.
В конечном итоге данный проект как нечто напоминающее видеокарту не появились, часть всяких лишних для вычислителя возможностей было вырезано и всё это превратилось в процессоры Xeon Phi, а появившиеся впервые предпосылки к 512 битным инструкциям, которые могут вместить в себя до 16 операций с плавающей точкой уже дошли и до обычной архитектуры intel Тигер лейк.
В общим — отдельные фрагменты этих гибридов оказались жизнеспособными и успешно внедряются в различные решения от intel.
Но скорее всего соединяя процессор и видекоарту вместе, достоинства обоих методов видно будет не так хорошо, как суммирующиеся недостатки обоих методов.
Именно поэтому существует по отдельности процессор и видеокарта и друг друга они заменить, по крайней мере сейчас — не могут.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Процессоры заменят видеокарты
звучит как проплаченая реклама процессоров.
Что думаете по этому поводу? Солько еще проживут гробы по 20кг?
ТС, я полностью согласен, компы со встроенной графикой в 2040 году спокойно потянут игры 2020 года в 4к@60.fps,
А я думаю, что в железе ты не разбираешься, и не фиг туда лезть
удет реально маленькая коробка, которая способна выдавать 4к 60фпс
маленькая коробочка уже давно способна выдавать 4к 60фпс, если речь о видео
В Ryzen 4 видеокарта просто на одной подложке вместе с процессором.
Никто не будет взад возвращать технологию. Задачи у универсальных процессоров и видеопроцессоров разные.
Вся проблема в теплоотводе и обвязке быстрой памяти и питании..
Новозможно все это подвести к процессору. Поэтому не парься и грей ноги об системный блок..
И со своим уровнем фантазии лучше расскажи нам как будем жить на марсе 😁
Уважаемый, это ваши фантазии вот к примеру АМД и процессоры и видеокарты делает. Ей просто не выгодно перестать их делать, в этом мире все держится не на том, что это эффективно и благоразумно или надёжно, а на том что это мать его выгодно или нет! Встроенный графон в процессор помогает заполучить нижний сегмент рынка, где людям не нужна видюха для тяжёлых приложений или работы. А если понадобится, то у него уже куплена продукция АМД и с большей вероятностью этот человек купить видюху АМД!
Они будут всегда, растет производительность, растут запросы.
И так сойдёт
Будьте внимательны при сборке бюджетного ПК
Кореш решил собрать себе компьютер «попроще, но и пошустрее».
Взял плату H310M S2H от Gigabyte, воткнул туда i3 без gpu, m.2 SSD, а в качестве «затычки» купил самую дешёвую GT220 от Afox.
Собирает, включает. Та-дам!! Пенис там ночевал, нет картинки!
Вместе и навсегда
Храните деньги в видеокартах
Office-Hub.ru, компьютеры и комплектующие от мошенников. Отзывы и Обзор
Сайт работает по полной предоплате при заказе от 50 тысяч рублей.
Деньги переводятся на расчетный счёт.
Если в Яндекс проверить отзывы по данному сайту, то сразу три рекламы сверху будут говорить, что «мы хорошие, купите у нас»:
Если перейти по ссылкам, то увидим много купленных отзывов на различных сайтах:
В том числе и на популярном Отзовике:
Как всегда данный сайт рекламируется в рекламной сети ЯндексДирект и MyTarget.
Привлекает будущих жертв низкими ценами и наличием многих видеокарт:
Так же мошенники подготовились и добавили сайт на 2ГИС, там это сделать проще, чем на Яндекс Картах:
Ниже небольшой видеообзор по данном сайту:
Путешествие в нанометровый мир
Все мы знаем как выглядит процессор. Знаем что под крышкой которая передает тепло находится небольшой кремниевый кристалл, в нем и творится вся магия вычислений. Казалось бы, любоваться тут не на что – что может быть красивого в обычном кусочке полированного металла?
Но стоит снять с кристалла верхний слой пустого кремния, добавить капельку иммерсионного масла и чип начинает переливаться всеми цветами радуги, показывая свой богатый внутренний мир. Разумеется, эти цвета ложные — структуры внутри, давно уже имеют нанометровые размеры и на порядки меньше длины волны света.
Красота из прошлого – Penitum II
Начнем нашу экскурсию вглубь старичка Pentium II родом из 97 года. Вторые пеньки производились по техпроцессу от 180 до 350 нм, а частоты достигали смешных по современным меркам 450 МГц.
Эти процессоры интересны тем, что среди них есть первые решения, производимые по технологии Flip Chip, то есть когда кристалл припаивается к подложке, а не соединяется с ней проводками.
На фото слева кристалл Pentium II, который изготовлен по старой «проводной» технологии Wire Bonding, справа — чуть более крупный собрат уже с Flip Chip.
При этом, что интересно, техпроцесс у них одинаковый, 250 нм, а увеличение площади произошло только из-за перехода на новую технологию. Да, на тот момент в новом способе производства не было смысла, но это позволило заложить фундамент для создания современных процессоров с тысячей контактов. Момент еще пока заметной глазу эволюции.
И сразу для контраста погрузимся в знакомые многим 14 нанометров. Уничтожать старые чипы может каждый, то вот выводить из строя современные мощные CPU на много дороже. Но все же такие находятся и у нас есть возможность посмотреть что под верхним слоем кремния у быстрого 8-ядерного Core i9-9900K.
На фото отчетливо видны 8 прямоугольников ядер, и большая область справа — это интегрированная графика, которая занимает почти треть всего кристалла — раньше про нее мало кто вспоминал, сейчас другое время. Разумеется, после таких варварских экспериментов процессор умер, но в данном случае красота определенно стоила жертв.
Варварское уничтожение AMD Threadripper
Спасибо AMD, восьмью ядрами сейчас уже никого не удивить. Известный немецкий оверклокер Роман «Der8auer» Хартунг буквально разломал отнюдь недешевый Threadripper 1950X чтобы показать нам его 16-ядер.
В 2017 году это были те же 14 нанометров, вернее назывались так же как у Интел, но по факту на тот момент синие нанометры были меньше. Почему так мы рассказали в выпуске про 2 нм IBM.
Как на самом деле выглядит процессор на примере Intel 4004
Глядя на красивые переливающиеся кристаллы многие, наверно, задаются вопросом — а как на самом деле выглядят процессоры внутри? Можем ли мы как-то это узнать? Разумеется — достаточно взять чип, техпроцесс которого больше длины волны видимого света, что позволяет разглядеть его внутренности в обычный световой микроскоп.
Пожалуй самый яркий пример — Intel 4004 — первый микропроцессор компании, 50 лет назад совершивший настоящую революцию в электронной промышленности. Его техпроцесс в 10 мкм на порядок больше длин волн видимого излучения, что делает его идеальным кандидатом для изучения. И, надо сказать, выглядит он не особо эффектно: оранжевые полоски — это медные дорожки, серые — различные кремниевые структуры. И да, это реальные процессорные цвета.
По оценке Intel, вычислительная мощность 10-летних процессоров Intel Core второго поколения с миллиардом транзисторов, не менее чем в 350 тыс. раз превосходит мощность первого процессора Intel. Невероятный прогресс за 40 лет. Сейчас мы такого уже не увидим.
Разглядываем отдельные транзисторы
Кстати о транзисторах, некоторые свежие процессоры имеют уже больше 40 миллиардов крошечных переключателей, которые увидеть в световой микроскоп невозможно. Но если очень хочется узнать, как на самом деле выглядит один транзистор, то можно обратиться к старым простым логическим микросхемам – например, советской 3320A, которая выпускалась в Зеленограде в 70х годах.
Этот золотой лабиринт не имеет ничего общего со словом техпроцесс ибо структуру микросхемы, которая представляет из себя пару логических элементов 4И-НЕ, можно рассмотреть буквально в школьный микроскоп.
И да, как видите по фото, никакой тут магии и сложной электроники нет — сам по себе транзистор устроен очень просто, что позволяет значительно их уменьшить и производить миллиардами штук.
Огромный кристалл AMD Fiji
Но что-то мы все о процессорах да о процессорах. Давайте посмотрим, как выглядят внутри видеочипы. Да, уничтожать дефицитные графические кристаллы сейчас выглядит кощунством, но спешу успокоить — фото были сделаны еще до дефицита. Итак, мы можем полюбоваться на большой 28 нм кристалл AMD Fiji, который работал в видеокартах Fury 2015 года выпуска и снабжался 4 ГБ памяти HBM.
Почти 9 млрд транзисторов. Прошло 6 лет, новыми эти карты уже не встретить, а на авито они стоят аж 25 000 рублей.
А вот еще фото другого GPU – на этот раз GP102, который ставился в топовую GTX 1080 Ti. Хорошо видны 6 кластеров GPC, что дает аж 3.5 тысячи потоковых процессоров. Мощь 12 млрд. транзисторов в 2017 году за 50 000 рублей.
Сенсор оптической мыши
Теперь, давайте уйдем в сторону. Вы никогда не задумывались, как выглядит сенсор оптической мыши? На самом деле достаточно занятно, ведь это объединение фотосенсора и чипа. Вы видите фотосенсор старенькой мышки с разрешением матрицы всего 22 на 22 пикселя (ST Microelectronics OS MLT 04), однако этого вполне хватает, чтобы улавливать изменения поверхности и тем самым определять сдвиг мыши. А с учетом того, что делать это нужно быстро, сам чип расположен в одном кристалле с фото матрицей.
У современных мышей разрешение матрицы выше и достигает сотни на сотню пикселей, что позволяет им быть точнее и быстрее. Но в целом сенсоры выглядят также. — например, на картинке можно полюбоваться на внутренности PixArt PMW 3310.
Вернем к процессорам, на этот раз мобильным. Современные ARM-чипы можно в прямом смысле назвать искусством, ведь в одном кристалле прячутся и несколько кластеров ядер, и GPU, и многочисленные контроллеры. Так, например, выглядит 8-нм Exynos 9820.
Сходу тут сложно понять, где что. Но все же получилось определить, что в правом нижнем углу расположены два больших ядра M4, которые могут работать на частоте до 3 ГГц. Над ними 2 средних ядра Cortex A75 и 4 малых Cortex A55, которые ощутимо меньше и слабее. Слева внизу можно увидеть двухъядерный нейропроцессор, ну а выше от него расположен крупный GPU Mali с 12 ядрами.
Консольный чип Xbox One X
Что интересно, ARM-чипы очень напоминают APU из консолей. И это не случайно — последние также на одном кристалле имеют и процессорные ядра, и графику, и различные контроллеры. Так выглядит 16-нанометровый чип из Xbox One X.
Хорошо видно, насколько велика графика от AMD с 40 вычислительными модулями — она занимает 3/4 чипа. А вот 8 процессорных ядер AMD Jaguar можно сначала и не заметить – все дело в том, что по сути это урезанная архитектура, которая применялась для различных ультрабучных чипов «красной» компании, что и отразилось на их размерах.
Огромный кристалл 18-ядерного Core i9
В то время как AMD продолжает приносить в массы многокристальную структуру процессоров, Intel все еще выступает за один большой кристалл.
И в случае с высокопроизводительной линейкой гигантомания компании удивляет — так, в случае с Core i9-7980XE на одном кристалле размещено аж 18 ядер!
Разумеется, стоит такой CPU немало, но все тому же Роману «Дербауэру» он достался нерабочим от подписчика, что и позволило с чистой душой произвести вскрытие пациента. Картинки действительно удивляют — 18 огромных ядер вплотную друг к другу, из-за чего теплопакет составляет аж 165 Вт, а на деле выше 200. Но зато с межъядерными задержками все хорошо.
Российский чип Байкал
И под конец — а вы никогда не задумывались, как выглядят внутри российские процессоры? Много ли в них отличий от забугорных решений? На самом деле — нет, как показало вскрытие последнего Baikal — 2 миллиарда транзисторов на 28 нанометрах. Этот ARM-чип имеет два 4-ядерных кластера и графику Mali, а производится на заводах TSMC.
Так что внутренних отличий от других ARM-чипов, очевидно, немного, и структура действительно похожа на фото Exynos выше. К слову, на основе этого Байкала уже выпускаются и продаются простенькие, но отнюдь не дешевые ПК.
Как видите, процессоры прошли огромный путь от простых интегральных схем, внутренности которых можно разглядеть буквально под лупой, до высокотехнологических чипов, состоящих из миллиардов транзисторов. И уже долгие годы человек не является главным звеном в цепи производства полупроводниковых кристаллов — целой жизни не хватит, чтобы расположить в кусочке кремния размером с ноготь такие огромные количества миниатюрных переключателей.
Да, вы правильно поняли — компьютеры проектируют процессоры. Умные машины создают себе подобных. А может, лет через 10, компьютеры решат, что мы вообще лишние в этой схеме?
Мой Компьютер специально для Пикабу.
50 лет назад создан первый микропроцессор
Микропроцессор Intel 4004 в керамическом корпусе с серыми полосами (оригинальный тип корпуса)
15 ноября 1971 года фирма Intel выпустила свой первый коммерческий микропроцессор Intel 4004, ставший также первым микропроцессором в мире. Его разработка началась в 1969 году, когда японская компания Nippon Calculating Machine Corporation попросила Intel создать 12 чипов для калькулятора Busicom 141-PF.
Эта задача была поручена инженерам Федерико Фаггину, Теду Хоффу и Стэнли Мазору. Именно они придумали инновацию, которая стала настоящей гордостью компании: 16-пиновый микропроцессор из единого куска кремния с 2300 транзисторами MOS, работающий с частотой 740 кГц.
— По стечению обстоятельств первый микропроцессор получил обозначение, аналогичное дате сотворения мира по версии одного из основоположников библейской хронологии Джеймса Ашшера.
— Цикл инструкций: 10,8 микросекунд (в рекламном буклете Intel есть ошибка, указана скорость выполнения операций 108 кГц вместо 93 кГц, ошибку заметили лишь на 40-летие процессора в 2011 году).
— Intel 4004 является одной из самых популярных микросхем в плане коллекционирования. Наиболее высоко ценятся бело-золотые микросхемы Intel 4004 с видимыми серыми следами на белой части (оригинальный тип корпуса). Так, в 2004 году такая микросхема на интернет-аукционе eBay оценивалась примерно в 400 долларов. Немного менее ценными являются микросхемы без серых следов на корпусе, обычно их стоимость составляет порядка 200—300 долларов
Быстродействующие модули памяти для оптических компьютеров будущего
Эффект, благодаря которому возможна запись информации в кремниевом кольцевом микрорезонаторе с помощью импульсов света разной интенсивности, впервые описан учеными ЛЭТИ. Он открывает большие возможности по созданию быстродействующих модулей памяти для оптических компьютеров будущего.
Современные электронные вычислительные машины подходят к пределу своих возможностей по соотношению производительности к энергозатратам. Поэтому научные группы по всему миру разрабатывают логические интегральные схемы на альтернативных принципах, которые будут более компактными, энергоэффективными и быстродействующими. Один из видов таких схем — фотонная интегральная схема, в которой передача, хранение и обработка информации производится с помощью света.
«Мы впервые показали, что в миниатюрных кремниевых кольцевых микрорезонаторах (диаметр около 0,2 миллиметра), существуют стабильные нелинейные эффекты, которые позволяют записывать данные с помощью оптических импульсов. Это стало возможно благодаря существующему в данной структуре эффекту бистабильности», – поясняет доцент кафедры физической электроники и технологии СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Андрей Никитин.
Кремниевые кольцевые микрорезонаторы выполнены по широко распространенной технологии изготовления компонентов для полупроводниковых приборов – кремний на изоляторе. Для переключения выходного состояния используются оптические импульсы различной интенсивности: низкая кодирует «0», высокая – «1». Таким образом записывается информация. Результаты экспериментов, изложенные в статье в научном журнале Optics Communications, показали, что система может находиться в таком состоянии до следующего информационного сигнала.
«Получается очень простой принцип работы, при этом без использования классической электроники. В дальнейшем, мы планируем использовать этот принцип для создания оптической ячейки памяти. Совокупность таких ячеек является основой для создания быстродействующих оптических запоминающих устройств. Понимание таких нелинейных эффектов – это важный шаг в направлении создания фотонных интегральных схем», – поясняет Андрей Никитин.
Проект находится в русле многолетних работ, проводимых на кафедре физической электроники и технологии по исследованию новых физических эффектов в твердом теле, имеющих большие перспективы для создания устройств хранения и обработки информации. В частности, в 2020 году ЛЭТИ получил мегагрант Правительства Российской Федерации на проведение разработок в области резервуарных вычислений на принципах магноники.
