Компании которые производят процессоры для компьютера

Привет, %username%! Пока готовится к выходу вторая часть моего опуса — Phoronix Test Suite, или как тестировать процессоры it-шнику, а также первая статья из серии #Computer Science for Dummies, я решил немного разнообразить колонку статей познавательной, профильной информацией, которая нынче довольно редко проскакивает на данном ресурсе.

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)

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. 

Power PC G5

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. 

Zhaoxin KX-6000

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…

P.S.

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.

P.P.S

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. 

С уважением, CodeFOX

Центральный процессор — это электронный блок либо интегральная схема, которая исполняет машинные инструкции, главная часть аппаратного обеспечения компьютера или программируемого логического контроллера. Иногда данный компонент называют просто процессором. В настоящее время микропроцессоры и процессоры вмещают в себя миллионы транзисторов и других элементов электронной логики и представляют собой сложнейшие высокотехнологичные электронные устройства.

Процессор содержит миллионы транзисторов, которые соединены самыми тонкими проводниками из алюминия или меди и, которые используются для обработки данных. Так формируются внутренние шины. В данном результате процессор выполняет множество функций — от математических и логических операций до операций, которые управляют другими микросхемами и всем компьютером в целом. Одним из основных параметров процессора является частота работы кристалла, которая определяет количество операций в единицу времени, частоту системной шины и количество внутренних буферов SRAM. После чего, в соответствии с ней маркируют процессор.

Для тех, кто хочет получать больше полезной и свежей информации про бизнес и все, что с ним связано, мы рекомендуем подписаться на наш Телеграм-канал.

Процессоры являются 132-м самым продаваемым продуктом в мире. В период с 2017 по 2018 год экспорт процессоров вырос на 12,2 тыс.%, с 200 млн долларов до 24,7 млрд долларов. Торговля процессорами составляет 0,13% от общего объема мировой торговли.

В период с 2017 по 2018 год экспорт процессоров рос быстрее всего в Мексике (24,6 миллиарда долларов), Саудовской Аравии (3,95 миллиона долларов), Украине (3,4 миллиона долларов), Грузии (888 тысяч долларов) и Кении (469 тысяч долларов).

В этот же период с 2017 по 2018 год самыми быстрорастущими импортерами процессоров были США (23,2 млрд долларов), Канада (257 млн ​​долларов), Германия (122 млн долларов), Франция (101 млн долларов) и Австралия (74,1 млн долларов).

В 2018 году крупнейшими экспортерами процессоров были Мексика (24,6 млрд долларов), Саудовская Аравия (3,95 млн долларов), Украина (3,42 млн долларов), Филиппины (1,46 млн долларов) и Грузия (970 тыс. долларов).

В этот же момент, в 2018 году крупнейшими импортерами процессоров были США (23,2 млрд долларов), Канада (257 млн ​​долларов), Германия (122 млн долларов), Франция (101 млн долларов) и Австралия (74,1 млн долларов).

В 2018 году странами с наибольшей стоимостью экспорта ЦП по сравнению с импортом были Мексика (24,6 млрд долларов), Украина (3,41 млн долларов), Кения (608 тыс. долларов), Грузия (406 тыс. долларов) и Барбадос (205 тыс. долларов).

В этот же момент, в 2018 году странами с наибольшей стоимостью импорта ЦП по сравнению с экспортом были Филиппины (10,2 млн долларов), Саудовская Аравия (2,26 млн долларов), Молдова (4,21 тыс. долларов) и Сент-Винсент и Гренадины (3,74 тыс. долларов).

В период с 2019 по 2020 год экспорт процессоров рос быстрее всего в Чехии (372 млн долларов), Польше (310 млн долларов), Нидерландах (214 млн долларов), Вьетнаме (120 млн долларов) и Китайском Тайбэе (71,1 млн долларов ).

В этот же период с 2019 по 2020 год самыми быстрорастущими импортерами процессоров были Нидерланды (173 млн долларов), США (143 млн долларов), Ирландия (118 млн долларов), Дания (87,1 млн долларов) и Великобритания (61 млн долларов ).

Данная диаграмма показывает эволюцию рыночной концентрации экспорта процессоров.

В 2020 году концентрация рынка, измеренная с помощью энтропии Шеннона, составила 3,8. Это означает, что большая часть экспорта процессоров приходится на 6 стран.

В 2020 году странами с наибольшей стоимостью экспорта, чем импорта процессоров были Китай (3,58 млрд долларов), Чехия (1,27 млрд долларов), Китайский Тайбэй (653 млн долларов), Малайзия (475 млн долларов). ) и Польше (318 миллионов долларов).

В 2020 году странами с наибольшей стоимостью импорта, чем экспорта процессоров были США (1,62 млрд долларов), Канада (480 млн долларов), Германия (315 млн долларов), Австралия (277 млн ​​долларов). ) и Дания (276 миллионов долларов).

В 2020 году крупнейшими экспортерами процессоров были Китай (3,85 млрд долларов), Чехия (1,4 млрд долларов), США (903 млн долларов), Китайский Тайбэй (724 млн долларов) и Нидерланды (655 млн долларов).

В этот же момент, в 2020 году крупнейшими импортерами процессоров были США (2,53 млрд долларов), Германия (865 млн долларов), Мексика (757 млн ​​долларов), Нидерланды (717 млн ​​долларов) и Канада (579 млн долларов).

Топ-6 компаний лидеров в производстве процессоров

• Intel — первая и почти главная компания, которая изготавливает различные процессоры. У компании Intel есть 4 завода, способных массово производить процессоры по технологии 32нм: D1D и D1C в штате Орегон, Fab 32 в штате Аризона и Fab 11X в Нью-Мексико.
• В I квартале 2022 года лидером стала американская Qualcomm – на ее долю пришлось 44% всего объема выручки на рынке мобильных процессоров. За ней следует Apple с 26-процентной долей. Тайваньская MediaTek замыкает первую тройку с результатом 19%.

• Компания MediaTek, производитель мобильных процессоров, потеряла лидерство на этом рынке, которое удерживала с 2020 года. По данным исследовательской компании CounterPoint Research, она откатилась даже не на второе, а на третье место, а ее доля рынка резко сократилась.
• Что касается Apple, то аналитики CounterPoint Research не вдаются в подробности о динамике ее выручки. С их слов, компания заняла второе место за счет повышенного спроса на смартфоны iPhone 13, но при этом помогла Qualcomm захватить лидерство за счет закупок у нее модемов для iPhone 12 и 13.

• 3-процентная доля суммарной выручки принадлежит компании Unisoc. До 2018 года она была известна под названием Spreadtrum, и многие годы она специализировалась исключительно на процессорах начального уровня.
• Компания HiSilicon находится в рейтинге с результатом в 1% от мировой выручки с продаж мобильных процессоров. Данное предприятие является дочерней компанией китайской Huawei, у которого с весны 2020 года нет возможности выпускать собственные процессоры по современным нормам производства.

Что такое сокет?

Разъем на материнской плате, в который устанавливается процессор, называется сокетом. Определенные типы CP совместимы только с определенными разновидностями сокетов. Не существует никаких адаптеров или переходников, поэтому решить проблему несовместимости никак не получится. Можно только приобрести новую материнскую плату с подходящим разъемом.

На рынке сегодня представлены материнские платы с сокетами разных типов. Наиболее востребованные:

• 
  Сокеты AMD
  

  SocketAM3+ и SocketAM4

  Предназначены для создания офисных и домашних компьютеров, а также геймерских систем небольшой и средней мощности.

  TR4 и sTRX4

  Платформы, оптимизированные под мощные флагманские процессоры с большим количеством ядер.

• 
  Cокеты Intel
  

  LGA 1151

  Универсальный вариант для процессоров разных типов и мощности (Celeron, Pentium Gold, Core i3, Core i5, Core i7), позволяющий создавать как офисные системы для нетребовательных пользователей, так и мощные домашние компьютеры для развлечений.

  LGA 2066

  Используется с высокопроизводительными процессорами Core i5, Core i7. Core i9 поддерживает решения с архитектурой Kaby Lake-X и Skylake-X.

Обратите внимание! Процессоры Coffee Lake несовместимы с системными платами с сокетом LGA 1151, выпускавшимися до середины 2017 года. Для работы этих ЦП необходима материнская плата с чипсетом 300-й серии и обновленной ревизией разъема LGA 1151. Несмотря на то, что новый сокет имеет такое же количество подпружиненных контактов
и идентичные ключи, по заявлению разработчиков, он электрически несовместим с первой ревизией LGA 1151.

Новую версию сокета неофициально называют LGA 1151v2. Однако и у компании Intel, и у различных производителей материнских плат она выпускается под названием LGA 1151, как и предыдущий вариант. Это создает путаницу, поэтому при выборе, если у вас есть сомнения, лучше уточнять совместимость процессора и материнской платы у консультанта.

Выберите в каталоге

Классификация процессоров по назначению

Все разнообразие компьютеров можно разделить на две категории:

• рабочие
• игровые

И рабочие, и игровые ПК также можно разделить по мощности. Есть компьютеры,
которые подходят для решения несложных повседневных задач, например, набора текста,
редактирования таблиц и поиска информации в интернете, а есть те, что
предназначены для выполнения сложной работы, например, редактирования 3D-графики.
Игровые компьютеры могут быть рассчитаны на нетребовательного геймера-новичка или на опытного
киберспортсмена — при этом они будут различаться по характеристикам.

Соответственно, разным компьютерам требуются разные процессоры.

Для офисного или домашнего ПК подойдут двух- или четырехъядерные CPU из серий
Intel Celeron, Intel Pentium и Intel Core i3 либо AMD Athlon
и AMD Ryzen.

Если вы планируете комбинировать офисную работу с нечастым решением сравнительно
сложных задач, стоит обратить внимание на следующие решения с количеством ядер
от 4 до 8:

• Intel Core i3,
  Intel Core i5 и 
  Intel Core i7
• AMD Ryzen 5 и 
  AMD Ryzen 7

Компьютер, предназначенный для 3D-рендеринга, редактирования видео или обработки
большого массива данных, можно собрать на базе процессоров из линеек Intel Core i9
и AMD TR4.

Для геймерского компьютера понадобится процессор с количеством ядер не менее
четырех. Это должны быть модели из линеек Intel Core, AMD FX или AMD Ryzen.
Чем старше линейка, тем мощнее будет компьютер, который вы можете создать, однако и стоимость
ЦП при этом тоже будет расти.