Intel Pentium и Core i3: двухъядерная оптимальность

Что лучше — Celeron или Pentium

В этой статье мы выясним что лучше Pentium или Celeron. Процессоры Pentium появились в 1993 году и заменили собой х486. А через 5 лет свет увидели первые Celeron, призванные занять нишу моделей начального уровня. В 2006 году компания Intel выпустила первые процессоры на архитектуре Core 2 Duo. С тех пор Pentium был отнесён к разряду бюджетных (для офисных компьютеров).

Такое позиционирование этих моделей процессоров сохраняется и по сей день. Поэтому в рамках одного поколения Pentium всегда лучше, чем Celeron. Но насколько? Как сильно эти процессоры отстают от старших собратьев в лице Core i3? Это мы и постараемся выяснить, рассмотрев актуальные модели процессоров Pentium и Celeron.

Core i3

С технической точки зрения самым важным отличием Core i3 от чипов Core i5/i7 является то, что в их основе лежит изначально двухъядерный кристалл, а не четырехъядерный с деактивированными вычислительными блоками. То есть никакие хитрые фокусы с разблокировкой здесь не сработают, впрочем, чипы Intel не предоставляли и ранее такой возможности. Площадь уменьшилась с 216 до 131 мм2, следовательно, заготовок с одной кремниевой пластины получается значительно больше, а себестоимость их производства ниже. Соответственно, у Intel появляется шанс предложить интересные розничные цены, продолжая зарабатывать даже на бюджетных процессорах.

Какие же изменения произошли по части функционального оснащения? Объем кеш-памяти L1 и L2 идентичен для всех моделей на Sandy Bridge (64 КБ и 256 КБ на ядро), а вот буфер третьего уровня в Core i3 уменьшился пропорционально количеству ядер – с 6 до 3 МБ. Компактный кристалл, выполненный по 32-нанометровой технологии, позволяет рассчитывать на хорошие показатели энергопотребления. TDP для Core i3 второго поколения составляет 65 Вт, тогда как у предшественников из семейства Clarkdale данный параметр был в пределах 73 Вт.

3DMark 06, тест CPU, баллы

Энергопотребление системы, Вт

PCMark 7, сценарий Computation, баллы

Fritz chess Benchmark 4.2, тысячи нод/c

x264 HD Benchmark 4.0, кадры/c

WinRAR 4.0, КБ/c

CineBench 11.5, баллы

Resident Evil 5, 1920×1080, DX9, среднее качество, кадры/c

Colin McRae: DiRT 3, 1920×1080, среднее качество, кадры/c

Far Cry 2, 1920×1080, среднее качество, кадры/c

На кристалле интегрирована графика Intel HD Graphics 2000 с 6 вычислительными блоками. Штатная частота видеоядра – 850 МГц, при этом во время работы она может динамически увеличиваться до 1,1 ГГц. Сохранена поддержка Quick Sync – мощного инструмента для транскодирования видео. Достоинством Core i3 также является технология Hyper Threading, добавляющая к двум физическим ядрам еще пару виртуальных. В многопоточных приложениях эта функция порой играет очень важную роль, позволяя эффективнее задействовать ресурсы CPU. Также отметим наличие способности процессора исполнять инструкции из набора AVX (Advanced Vector Extensions), что при должной степени оптимизации поможет ускорить вычисления с плавающей точкой, которые активно задействуются в мультимедийном ПО.

Увы, Core i3 не поддерживает технологии динамического увеличения частоты процессорных ядер Turbo Boost, что в какой-то мере компенсируется высокими штатными значениями. С учетом позиционирования CPU данного семейства здесь также отсутствуют инструкции шифрования AES.

Текущая линейка процессоров состоит из четырех моделей. Младшая Core i3-2100 с тактовой частотой 3,1 ГГц предлагается за $117. Core i3-2120 функционирует на 3,3 ГГц и стоит на $20 дороже. Intel также предусмотрела экономичную версию i3-2100T с TDP 35 Вт. Как правило, уменьшить энергопотребление CPU удается за счет снижения рабочей тактовой частоты и напряжения питания. На материнских платах, позволяющих пользователю самостоятельно провести даунклокинг и уменьшить вольтаж ниже рекомендуемых значений, часто получается достичь схожих результатов. Но на тот случай, когда такое невозможно, покупка энергоэффективных моделей будет оправданна. Core i3-2100T функционирует на 2,5 ГГц, а частота графического блока снижена с 850 до 650 МГц, при этом она может динамически увеличиваться до 1,1 ГГц.

Чипы с уменьшенным энергопотреблением будут востребованы для систем с компактными корпусами, имеющими малый объем и, соответственно, ограниченные возможности для выбора системы охлаждения.

Особняком в серии стоит Core i3-2105. Данная модель имеет идентичные тактовые частоты с i3-2100, однако от остальных устройств семейства отличается использованием более производительной графики Intel HD Graphics 3000. Возвращаясь к топологии кристалла, отметим, что графическая составляющая занимает существенную его часть – примерно четверть. В свою очередь, львиная доля места отводится вычислительным блокам. Потому с учетом того факта, что в большинстве бюджетных моделей будет встроена HD Graphics 2000 с 6 блоками, а не 12, разработчики Intel справедливо посчитали, что банальная деактивация половины вычислителей – не совсем рациональное решение. Потому с технологической точки зрения оказалось выгоднее иметь два дизайна двухъядерных кристаллов. У версии с более мощной графикой чуть больше площадь (149 мм2), но по уровню энергопотребления она также укладывается в 65 Вт. Как мы могли убедиться ранее, производительность HD Graphics 2000 и 3000 заметно отличается: в зависимости от задач последняя оказывается быстрее в 1,5–2 раза, составляя при этом серьезную конкуренцию бюджетным дискретным видеокартам. Переплата в $14 за модификацию с более скоростной графикой будет иметь смысл в том случае, если вы твердо намерены использовать интегрированное видео, а возможности HD Graphics 2000 кажутся недостаточными для предполагаемых задач.

В отличие от мобильных решений, где под брендом Core i7 могут предлагаться даже двухъядерные процессоры, среди десктопных моделей Core с архитектурой Sandy Bridge на текущий момент прослеживается довольно четкая сегментация по количеству вычислительных блоков (физических и виртуальных): Core i7 – 4 ядра и Hyper Threading, Core i5 – 4 ядра без HT, Core i3 – 2 ядра и Hyper Threading.

Pentium M и его потомки

Практически сразу после появления мобильных Pentium 4 стало понятно, что архитектура NetBurst, в силу высокого тепловыделения и энергопотребления, не подходит для ноутбуков. Поэтому в 2003 году появился процессор Pentium M, который, по сути, был усовершенствованной и осовремененной версией ядра P6. Этот процессор стал основой крайне успешной мобильной платформы Intel Centrino, которая включала в себя процессор, чипсет и беспроводный адаптер Intel. Именно платформа Centrino сделала возможным создание первых тонких и лёгких ноутбуков. На это же время пришлись усилия Intel по продвижению беспроводных сетей, в частности, в Украине под эгидой компании в середине 2000-х годов были реализованы проекты по построению сетей Wi-Fi в Киевском национальном университете им. Т. Г. Шевченко и международном аэропорту «Киев-Борисполь».

Samsung X10: один из первых тонких и легких ноутбуков на базе Centrino

В 2004-2005 годах стало понятно, что процессоры Pentium M обеспечивают более высокую производительность, чем настольные процессоры на базе микроархитектуры NetBurst. Именно поэтому использованные в них архитектурные решения легли в основу микроархитектуры Core, которая использовалась как в настольных, так и в мобильных процессорах. В 2006 году был выпущен первый настольный 4-ядерный процессор Intel — им стал Core 2 Extreme QX6700 с тактовой частотой 2.67 ГГц и 8 МБ кеш-памяти второго уровня.

Pentium или Celeron?

Все современные процессоры производят две компании — Intel и AMD. Семейство «Селерон» или «Пентиум» относятся к Intel.

Полное название Celeron — Pentium Celeron. Указывает на то, что это урезанная модель и предназначена для слабых компьютеров. Эта иерархия сохранялась раньше, но сейчас разница между ними минимальная. Семейства находятся практически на одном уровне, но все же Celeron в некоторых параметрах уступает Pentium.

Первый процессор «Целерон» был построен на основе «Пентиума 2», но уже модели Celeron M и Pentium M основаны на одинаковых ядрах. Модельный ряд предназначался для мобильных ПК.

Основные отличия от процессора 486

Первоначально (22 марта 1993 года) было представлено только две модели, основанные на ядре P5 с частотами 60 и 66 МГц. Позже были выпущены и более производительные процессоры Pentium, основанные на усовершенствованных ядрах. Кроме того, были представлены мобильные версии процессоров и процессоры Pentium OverDrive.

Процессоры Pentium для настольных компьютеров (desktop)

Процессоры Pentium первого поколения. Две (единственные) модели анонсированы 23 марта 1993 года и работали с тактовой частотой ядра 60 и 66 МГц, частота системной шины (FSB) была равна частоте ядра, то есть множитель ядра был равен 1,0. Кеш второго уровня размещался на материнской плате и мог иметь размер до 1 Мб. Процессор выпускался в 273-контактном корпусе CPGA, устанавливался в корпус Socket 4 и работал от напряжения 5 В. Все процессоры Pentium относятся к классу SL Enhanced — это значит, что в них предусмотрена система SMM, обеспечивающая снижение энергопотребления. Ранние варианты процессоров, с частотами 60—100 МГц (ядра P5 и P54C), имели ошибку в модуле FPU (математический сопроцессор), которая в редких случаях приводила к уменьшению точности операции деления. Этот дефект был обнаружен в 1994 году и стал известен как «Pentium FDIV баг». Процессоры на ядре P5 изготавливались с использованием 800-нанометрового техпроцесса, по биполярной BiCMOS-технологии. Процессор содержит 3,1 млн транзисторов, а размер кристалла ядра составляет 294 мм². Pentium 66 потребляет ток в 3,2 А и имеет мощность 16 Вт, что потребовало установки дополнительного вентилятора. Производство таких процессоров оказалось очень сложным и процент выхода годных кристаллов оказался слишком мал. Многие специалисты, указывая на многочисленные недостатки (см.: F0 0f c7 c8) процессоров Pentium первого поколения, не советовали покупать данные модели. Производство на время пришлось остановить. Однако вскоре началось производство усовершенствованных процессоров, основанных на ядре P54C.

В октябре 1993 года были выпущены процессоры Pentium второго поколения. Изначально была выпущена модель с тактовой частотой 75 МГц. Процессоры производились по 600-нанометровой биполярной BiCMOS-технологии, что позволило уменьшить размер кристалла до 148 мм² (ядро содержало 3,2 млн транзисторов) и снизить потребляемую мощность до 10,1 Вт (для Pentium 100). Напряжение питания также было уменьшено до 3,3 В, ток, потребляемый процессором, составляет 3,25 А. Процессор выпускался в 296-контактном корпусе CPGA и устанавливался в Socket 5 или Socket 7 и был не совместим с Socket 4. В этих процессорах улучшена система SMM и добавлен усовершенствованный программируемый контроллер прерываний APIC.

В процессорах Pentium второго поколения используется умножение тактовой частоты, он работает быстрее системной шины. Для указания, во сколько раз тактовая частота ядра процессора больше частоты системной шины, используется множитель. Во всех процессорах, основанных на ядре P54C, множитель равен 1,5.

P54CS

Первые процессоры, основанные на данном ядре, были выпущены 27 марта 1995 года. По сути, это ядро представляет собой ядро P54C, изготовленное с использованием 350-нанометровой биполярной BiCMOS-технологии, что позволило уменьшить размер кристалла ядра до 91 мм² (процессоры Pentium 120 и 133), однако вскоре, в результате оптимизации ядра, его размер удалось уменьшить до 83 мм² при том же количестве транзисторов. При этом Pentium 200 потреблял ток в 4,6 А, а его максимальная рассеиваемая энергия (тепловыделение) составляло 15,5 Вт.

Множители процессора Pentium второго поколения

8 января 1997 года были выпущены процессоры Pentium, основанные на ядре P5 третьего поколения (P55C). Центром разработок и исследований Intel в Хайфе (Израиль) в ядро P55C был добавлен новый набор инструкций, названный MMX (MultiMedia eXtension), существенно увеличивающий (от 10 до 60 %, в зависимости от оптимизации) производительность компьютера в мультимедиа-приложениях. В результате, эти процессоры именуются Pentium w/MMX technology (обычно сокращается до Pentium MMX). Новый процессор включает в себя устройство MMX с конвейерной обработкой команд, кеш L1 увеличен до 32 Кб (16 Кб для данных и 16 Кб для инструкций). Состоит новый процессор из 4,5 млн транзисторов и производится по усовершенствованной 280-нанометровой CMOS-технологии с использованием кремниевых полупроводников, работает на напряжении 2,8 В. Максимальный потребляемый ток равен 6,5 А, тепловыделение равно 17 Вт (для Pentium 233 MMX). Площадь кристалла у процессоров Pentium MMX равна 141 мм². Процессоры выпускались в 296-контактном корпусе типа CPGA или PPGA для Socket 7.

Pentium OverDrive

Было выпущено несколько поколений Pentium OverDrive.

Tillamook

Процессоры, основанные на данном ядре, предназначались для портативных компьютеров, использовались в т.н. «мобильном модуле» MMC-1 Mobile Module Connector с 280 пинами работали вместе с чипсетом Intel 430 TX и имея при этом 512 КБ кэш-памяти на системной плате. Ядро Tillamook (названо в честь города в штате Орегон, США), представляет собой ядро P55C с пониженным напряжением питания — модель с частотой 300 МГц работала с напряжением 2,0 В, потребляя при этом ток в 4,5 А и обладала тепловыделением в 8,4 Вт. Старшие модели (с частотой 233, 266 и 300 МГц) выпускались с использованием 250-нм техпроцесса и имели кристалл площадью 90 мм², также существовали версии со 166 МГц частотой ядра Модели 200 и 233 выпускались с августа 1997 г., модель 266 с января 1998, а старшая в линейке модель была представлена в январе 1999 г.

реклама

• 1993 год — Intel Pentium
• 1995 год — Intel Pentium PRO
• 1997 год — Intel Pentium MMX
• 1997 год — Intel Pentium II
• 1999 год — Intel Pentium .
• 2000 год — Intel Pentium 4

А теперь рассмотрим каждое из них подробнее.

Все началось 22-го марта 1993 года. Именно тогда Intel представляет первые процессоры под торговой маркой Pentium, которая на долгие годы стала синонимом слова процессор.

Это был первый процессор с двухконвейерной структурой. Носил кодовое имя P5. Имел тактовые частоты 60 и 66 МГц. Частота шины совпадала с тактовой частотой процессора. Процессоры содержали более 3.1 млн. транзисторов и выпускались по технологии 0.80 мкм, а позже – 0.60 мкм. Размер кэша первого уровня L1 составлял 16 Кб — 8 Кб на данные и 8 Кб на инструкции, в то время как кэш второго уровня размещался на материнской плате и мог иметь объем до 1 Мб. Процессор выпускался для разъема Socket 4.

Через год, в марте 1994 года Intel выпускает второе поколение Pentium (ядро P54).

Процессор имел частоты от 75 до 200 МГц. Частота шины 50-66 МГц. Размер кэша L1 остался прежним – 16 Кб (8 Кб на данные и 8 Кб на инструкции). Кэш второго уровня остался на материнской плате, и мог иметь объем до 1 Мб. При производстве этого процессора Intel применяет более совершенный техпроцесс 0.50 мкм. Процессор содержал более 3.3 млн. транзисторов. Выпускался для разъема Socket 5, позднее Socket 7.

Pentium PRO

Передвижные АЭС в СССР⁠ ⁠

Поговoрим о передвижных атомных электростанциях в Советском союзе.

Зачем вообще нужная такая штука? Энергообеспечение удалённых объектов, военных и промышленных. В случае внезапного отключение обычной электростанции (природный катаклизм ли, или техногенная катастрофа) – можно быстро перебросить на место передвижную, и ей «заткнуть» проблему, пока нормальная электросеть не будет восстановлена.

Атомная отрасль являлась весьма новой, и практически всё создавалось с нуля. Тем не менее в 57 году был спущен на воду атомный ледокол «Ленин», на опыт которого можно было в некоторой степени опереться. Так что в 1960-м в Обнинском физико-энергетическом институте стартовала программа ТЭС-3.

Энергосамоход ТЭС-3

Модель ТЭС-3 в рабочем режиме.

Одно дело – огроменный корабль, и чуть другое – сухопутное шасси. Выбор пал на гусеничный ход. Впрочем, самой большой платформы, тяжёлого танка Т-10, всё равно не хватило – его пришлось удлинить с 7 до 10 катков. Даже в таком виде электростанция находилась на четырёх энергосамоходах. На первом находился реактор (двухконтурный водно-водяной), на втором – парогенератор, на третьем – электрогенератор, а на четвёртом размещался пункт управления этим делом. Габариты были ограниченны возможностью стандартных ж/д перевозок, и именно этим требованием и обусловлен внешний вид машин. И именно поэтому их мрачно прозвали «гробами». Саму установку разработали и построили меньше чем за год, что, согласитесь, весьма недурно для столь новых проектов.

По прибытии на место машины расставлялись в нужном порядке, соединялись между собой – и реактор готов к работе. Выходная мощность составляла 1,5 МВт электрических, что не так уж и мало, плюс требует топлива много меньше дизель генераторов — длительность кампани составляла 250 дней.

Испытания установки проводились до 65 года, на основании которых была подтверждена жизнеспособность идей передвижных АЭС. Тем не менее, для хозяйственных нужд конкретно ТЭС-3 было признана непригодной. Параллельно разрабатывался и проект плавучей АЭС, но военные от него отказались.

Но это не всё. В 63 году прошёл своего рода тендер на проекты передвижной АЭС. Также по военному заказу. В проекте предполагалась меньшая мощность (500-800 кВт), но другие требования были пожёстче: температурный режим -50+35 °C, работа при высокой влажности, возможность помимо вагона влезть и в габариты самолётной кабины. Для этого дела свои проекты предоставили ИЯЭ АН БССР (Минск), ФЭИ (Обнинск), ИАЭ им. Кручатова (Москва) и ОКБМ (Нижний Новгород). Предпочтение было отдано первому проекту, но какое-то движение началось лишь через 10 лет – только тогда было создано специальное КБ с опытным производством. И ещё больше 10 лет пришлось ждать создание прототипа, который получил имя «Памир-630Д».

Музейная моделька Памира-630Д

Основной «фишкой» одноконтурного реактора стало использование тетраоксида азота (N2O4) в качестве теплоносителя и рабочего тела. Во-первых, это позволило сократить размеры и массу установки, во-вторых – сильно снижало потребление воды, что так же было прописано в тех.задании. Вроде как круто, но вещество крайне агрессивное, особенно в точках фазовых переходов. Частично проблема была решена добавлением моноокиси азота, но только в реакторной зоне. «Коктейль» получил название нитрин. Но у него оставался ещё один нюанс: при реакции с водой N204 превращается в азотную кислоту, со всеми вытекающими… во всех смыслах этого слова. При нормальных условиях этот тетраоксид имеет форму оранжевого пара. Однажды во время испытаний произошла небольшая утечка, и один из сотрудников КБ ненамеренно вдохнул сей газ… который прореагировал с влагой в лёгких. С летальным исходом.

Тем не менее, использование нитрина позволило впихнуть реакторную установку в полуприцеп с общей массой 65 тонн. Во втором таком же прицепе размещался генераторный блок, тягачом для них выступал МАЗ-537. Ещё на трёх КРАЗах располагалось системы управления реактором и резервная энергоустановка. По сравнению с ТЭС-3 тут использовалось несколько меньше уникальных транспортных средств. Мощность данной АЭС составило 630 кВт, что отраженно в названии. Работа само собой была возможна только в стационарном режиме. По прибытии на место полуприцепы ставились на домкраты, с них снимались колёса (хз зачем) и они (полуприцепы) соединялись между собой. Остальные машины парковались не ближе 150 метров от реактора. Сама установка управлялось двумя ЭВМ с третьей в горячем резерве.

Прототип был готов к концу 85 года и начал проходить различные испытания. Но в конце апреля следующего года случилась авария на ЧЭАС. Резко усилился градус радиофобии, и начали задаваться неудобные вопросы из серии «А что это делает ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ АТОМНЫЙ РЕАКТОР под боком столицы советской республики?». Так что на волне всего этого в 88 году проект был закрыт, а единственная установка – утилизирована.

На этом заканчивается история передвижных атомных электростанций на «сухопутном» ходу. Оно и понятно – при некоторых плюсах, автомобильный транспорт имеет жёсткие массогабаритные рамки, в которые впихнуть всё очень затруднительно, как и гарантировать безопасность, приемлемую для атомных проектов. Впрочем, на воде передвижные АЭС не умерли – буквально в июне 2019 Ростехнадзор выдал лицензию на эксплуатацию плавучего энергоблока «Академик Ломоносов», и уже в этом году планируется его запуск. Что и понятно – адекватно впихнуть АЭС в 20 000 тонн несколько проще, в 60.

Картинки: первые две — ТЭС-3, третья — макет Памира, четвёртая — часть его реактора, на пятой плавучий энергоблок «Академик Ломоносов»

Всё, что осталось от «Памира»

На этом заканчивается история передвижных атомных электростанций на «сухопутном» ходу. Оно и понятно – при некоторых плюсах, автомобильный транспорт имеет жёсткие массогабаритные рамки, в которые впихнуть всё очень затруднительно, как и гарантировать безопасность, приемлемую для атомных проектов.

Впрочем, на воде передвижные АЭС не умерли – буквально в июне 2019 Ростехнадзор выдал лицензию на эксплуатацию плавучего энергоблока «Академик Ломоносов», и уже в этом году планируется его запуск. Что и понятно – адекватно впихнуть АЭС в 20 000 тонн несколько проще, чем в 60.