Что, если не intel и не amd? альтернативные архитектуры центральных процессоров

Jetson AGX Xavier для искусственного интеллекта и робототехники

У NVIDIA есть ряд комплектов разработчика Jetson, включая Jetson Nano, TX2, Xavier NX, но комплект разработчика Jetson AGX Xavier является самым мощным из всех с 8-ядерным процессором ARM v8.2, 512-ядерным графическим процессором Volta и ускорителем искусственного интеллекта, обеспечивающим вычислительную мощность до 32TOPS для рабочих нагрузок ИИ. В комплект также входят 32 ГБ оперативной памяти, 32 ГБ флэш-памяти eMMC с возможностью расширения с помощью карты UFS, видеоинтерфейс HDMI 2.0 и MIPI DSI, до 16 двухканальных интерфейсов камеры CSI и многое другое.

комплект для разработки поддерживает NVIDIA JetPack, DeepStream SDK на базе Ubuntu, а также программные библиотеки CUDA, cuDNN и TensorRT и нацелен на проекты робототехники с мощными требованиями к обработке ИИ, такие как автономные транспортные средства.

Комплект разработчика NVIDIA Jetson AGX Xavier можно приобрести на Amazon за 699 долларов.

ARM-процессор от AMD

AMD уже вела разработку своего ARM-чипа, но заморозила его

Известно, что AMD параллельно развивает две версии нового ARM-процессора: с интегрированной оперативкой и без. Но пока непонятно, планирует ли она выбрать из них только один, как поступила Apple, или рассчитывает поставлять на рынок оба – например, для компьютеров из разных сегментов. Это было бы логично, поскольку основная претензия к M1 со стороны пользователей состояла в отсутствии разных модификаций. Конечно, по факту M1 для разных Mac различаются, но это очевидно далеко не всем.

Если AMD удастся выпустить нечто похожее на M1, это будет настоящая победа. Несмотря на то что на рынке уже давно есть десктопные ARM-процессоры, все они не отличаются особенно высокой производительностью и годятся только для устройств начального уровня. Поэтому максимум, где их можно было встретить, — это гибриды и хромбуки. В общем, те устройства, которые только и годятся, что для школьников и студентов, которым нужно печатать лекции.

Брак поставлен на поток

Компанию AMD уличили в чрезмерно высоком проценте бракованных экземпляров ее новейших процессоров Ryzen серии 5000. Обвиняют ее в этом специалисты компании PowerGPU, занимающейся сборкой кастомизированных настольных ПК. По их словам, огромное количество новых процессоров AMD не работают прямо из коробки, то есть они изначально бракованные, а некоторые рабочие экземпляры начинают некорректно функционировать спустя некоторое время использования в сборках.

Сотрудники PowerGPU подсчитали, что из партии топовых процессоров AMD Ryzen 9 5950X, состоящей из 50 чипов, отказались работать восемь CPU, из 50 Ryzen 9 5900X бракованных оказалось четыре чипа, и столько же было в партии Ryzen 7 5800X из 100 штук. Заметно меньше брака оказалось среди Ryzen 5 5600X – компания заказала 120 таких процессоров, и лишь три из них не запустились после сборки ПК.

Размеры кристаллов

На протяжении долгих лет графические процессоры были больше центральных и продолжают неуклонно расти. Площадь последнего ГП AMD составляет примерно 520 мм2, что более чем в два раза больше их предыдущего чипа Navi. При этом он все еще не самый большой: эта честь принадлежит графическому процессору в новом ускорителе Instinct MI100 с площадью порядка 750 мм2.

В последний раз AMD производила игровой процессор размером примерно с Navi 21 для карт Radeon R9 Fury и Nano, которые имели архитектуру GCN 3.0 в чипе Fiji. Его площадь составляла 596 мм2.

С 2018 года AMD использует в работе 7-нм процесс от TSMC, и самым большим чипом из этой производственной линейки был Vega 20 (из Radeon VII) с площадью 331 мм2. Все графические процессоры Navi созданы на основе слегка обновленной версии этого процесса, называемой N7P.

И все же, что касается размеров кристалла, корона остается за NVIDIA, но не то чтобы это было хорошо. Последний чип на базе Ampere, GA102, имеет площадь 628 мм2. Это примерно на 17% меньше, чем у его предка, TU102: он имел ошеломляющую площадь кристалла в 754 мм2. Но все это ничто по сравнению с монструозным чипом NVIDIA GA100: используемый в ИИ и обработке данных, этот 7-нм графический процессор имеет площадь 826 мм2. Он наглядно показывает, каких размеров может достичь графический процессор.

По сравнению с ГП NVIDIA Navi 21 выглядит довольно стройно, хотя стоит помнить, что процессор — это не только кристалл. GA102 содержит около 28,3 миллиарда транзисторов, тогда как новый чип AMD на 5% меньше — 26,8 миллиарда.

Мы не знаем, из скольких слоев состоит каждый из этих ГП, поэтому все, что мы можем сравнить, — это отношение транзисторов к площади кристалла, обычно называемое плотностью кристалла. Navi 21 имеет примерно 51,5 млн транзисторов на квадратный мм, в GA102 она заметно ниже — 41,1 млн.

Navi 21 производится у TSMC в соответствии с процессом N7P, который дает небольшое увеличение производительности по сравнению с N7. Свои новые чипы GA102 NVIDIA предпочла производить у Samsung. В них используется модифицированная специально для NVIDIA версия так называемого 8-нм узла (обозначаемого как 8N или 8NN). Значения узлов 7 и 8 имеют мало общего с фактическим размером компонентов: это просто маркетинговые термины, используемые для различения производственных технологий.

Теперь давайте углубимся в компоновку каждого графического процессора и посмотрим, что находится у них под капотами.

Причина не установлена

В PowerGPU утверждают, что сталкиваются с браком не только в процессорах AMD, но и в материнских платах сторонних производителей. Они упоминают модели плат на чипсетах сети AMD 500, в частности, на базе В550 и Х570 – по их подсчетам, каждую неделю им попадаются от трех до пяти неработающих плат на этих наборах логики.

Публикация PowerGPU в Twitter

Что именно влияет на столь высокий, по утверждению PowerGPU, процент брака среди продукции AMD, пока остается неизвестным. Следует отметить, что у нее, в отличие от Intel, в настоящее время нет собственных заводов, и выпуск всей своей 7-нанометровой полупроводниковой продукции она заказывает у тайваньской TSMC, одной из первых в мире освоивших 5-нанометровый техпроцесс и готовящейся к переходу на 3 нм.

Как построить полноценное гибридное облако и снизить стоимость владения ИТ-инфраструктурой
Облака

Intel, в свою очередь, в августе 2019 г. освоила 10-нанометровые нормы производства на собственных фабриках, но, как сообщал CNews, все еще держится за 14 нанометров, обосновывая это финансовой выгодой. Тем не менее, в обозримом будущем она тоже может обратиться к TSMC за помощью в выпуске ее чипов по современным технологиям. Такой прогноз в январе 2021 г. озвучили аналитики TrendForce – они считают, что первыми CPU Intel, которые сойдут с конвейера TSMC, станут 5-нанометровые Core i5.

Зачем в мобильные процессоры вставляют нейронные сети

Виртуальные голосовые ассистенты стали прорывной технологией в мире программного обеспечения. В их основу легли искусственный интеллект, нейронные сети и различные алгоритмы глубокого обучения, позволяющие помощникам самостоятельно обучаться. Теперь искусственный интеллект пришел в процессоры и начинает развиваться на аппаратном уровне. Это выглядит намного более впечатляюще, чем вы можете себе представить.

Компания Apple представила в этом году свой новый флагманский процессор для мобильных устройств — Apple A11 Bionic со встроенной нейронной системой, предназначенной для отдельной работы с искусственным интеллектом.

Технологический гигант Huawei стал первым среди конкурентов после Apple, кто показал аналогичную разработку — Kirin 970 может похвастаться специальным процессором нейронной обработки. По слухам, Samsung тоже ведет работу над подобным чипом. Ожидается, что таким будет следующий флагман линейки Exynos и, возможно, он дебютирует в Galaxy S9.

Другие известные производители, включая Intel, NVIDIA и прочих также работают над процессорами, поддерживающими работу с искусственным интеллектом. Искусственный интеллект быстро набирает популярность и все больше проникает в привычные для нас технологии, выводя их функциональность на новый уровень и в то же время упрощая работу с ними.

Но, как это обычно бывает, производители смартфонов используют различные маркетинговые уловки, чтобы выставить себя в лучшем свете. Сегодня мы разберемся, существует ли искусственный интеллект в мобильных чипах на самом деле и как это работает в действительности.

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.

Чип Apple M1 в Macbook Air Late 2020

(Фото: iFixit)

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.

Следующими ПК Apple с M1 после MacBook Air стали 13-дюймовый MacBook Pro и Mac Mini. Также недавно был анонсирован новый iMac. Такие машины уже ориентированы на задачи посерьезнее, но все равно это еще далеко не профессиональный сегмент — на него в Купертино пока лишь намекают. И именно здесь к решению Apple на базе технологий ARM возникает основной вопрос: получится ли «отмасштабировать» M1 до уровня профессиональных решений, где компактность и энергоэффективность не так важны, а на первый план выходит именно производительность? Как реализовать связку М1 с мощными дискретными видеокартами, без которых о монтаже, рендеринге и других сложных вычислениях говорить не приходится? Или может быть Apple вообще готовится к выпуску собственной дискретной графики? Вопросов пока куда больше, чем ответов на них.

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.

Сравнение производительности отдельных ядер на чипах M1 и Intel, больше — лучше

(Фото: GeekBench)

Сравнение производительности всех ядер на чипах M1 и Intel, больше — лучше

(Фото: GeekBench)

Важные термины, которые следует знать при выборе лучшего APU

Прежде чем перейти к списку лучших продуктов, вот несколько терминов, с которыми вам следует ознакомиться.

PS: давайте узнаем больше о том, как исправить такие проблемы, как WmiPrvSE.exe высокая загрузка ЦП or Модуль Igfxem высокий процессор с легкостью.

● Тактовая частота.

Тактовая частота, проще говоря, — это средняя скорость процессора. Измеряется в ГГц. Фактически, большинство APU разработано с особой архитектурой под названием Zen. Это дает впечатляющую тактовую частоту даже с одним ядром.

● Ядро

Если ваш процессор или APU имеет больше ядер, он может работать в многозадачном режиме без каких-либо задержек. Итак, если вы обычно выполняете несколько задач одновременно на своем ПК, вам обязательно понадобится многоядерный ЦП / APU. Этот сценарий применим ко всем пользователям, которые собираются играть в новейшие высококачественные игры. С другой стороны, одноядерный процессор может быть достаточно хорош, чтобы справиться практически со всеми играми низкого уровня.

● Темы

Потоки действуют больше как дополнительные виртуальные ядра в вашем процессоре. Ну, каждый из потоков может обрабатывать несколько разных задач одновременно. Таким образом, чем больше потоков, тем выше возможности APU.

● Графика

Термин GPU относится к способности вашего процессора обрабатывать графику. Когда это относится к ВСУ, это обозначается термином «Вега».

Кроме того, вот лучшие беспроводная механическая клавиатура для вашей справки.

Аналог M1 для Windows

ARM-чипы в компьютерах на Windows подстегнут их продажи. Но не стоит рассчитывать, что пользователи начнут пересаживаться на Mac

Вообще, очевидно, что рынку Windows-ноутбуков нужен свой аналог M1. Многие считают, что после того как Apple переведёт свои компьютеры на Apple Silicon, начнётся массовая миграция на Mac. Но это глубокое заблуждение. Очевидно, что сегмент «маков» — довольно немногочисленный не в последнюю очередь из-за их цены. Ведь если самый дешёвый MacBook Air сегодня стоит 100 тысяч рублей, очевидно, что позволить себе приобрести его смогут не все. Но если на рынке начнут появляться лэптопы за 30-50 тысяч с железом, аналогичным по мощности процессорам Intel Core i7, ни о каких «маках» пользователи Windows даже не вспомнят.

Помимо более высокой производительности из-за более совершенного техпроцесса производства, ARM-процессоры отличаются:

• Высокой автономностью;
• Низким тепловыделением;
• Компактными размерами;
• Быстрой флэш-памятью.

Реализовав все эти преимущества в своём ARM-процессоре, AMD имеет все шансы изменить индустрию. Понятное дело, что пионером и первопроходцем в этой области стала Apple, потому что именно ей удалось создать настолько передовой чип, как M1. Однако M1 – это, как ни крути, очень местечковая история из-за дороговизны Mac. А вот процессоры AMD всегда были продуктом для всех. Поэтому, если компания сможет добиться хотя бы 70-процентной эффективности M1 и установить на свой новый чип адекватную цену, он практически наверняка появится в большинстве компьютеров на Windows.

M1: ARM для ПК

Исторически противостояние x86 и ARM — это, в первую очередь, противостояние Intel и архитектур мобильных процессоров. Само название архитектуры x86 пошло от чипов Intel с модельными индексами, оканчивающимися на это число: 8086, 80186 и так далее. Долгое время целевые устройства x86 и ARM практически не пересекались: одна архитектура заняла нишу практически строго «больших» компьютеров, другая — предназначалась для мобильных девайсов.

Но в последнее время главенство Intel и x86 на рынке ПК пошатнулось. В прошлом году Apple выпустила новые MacBook, внешне идентичные предыдущему поколению на базе Intel, но на этот раз внутри лэптопов оказались революционные чипы M1 собственного производства.

Apple M1 построен по 5-нм технологии и базируется на переработанной архитектуре ARM. С этой точки зрения, M1 имеет больше общего с процессором A14 Bionic в iPhone, чем с мобильными компонентами x86 от AMD или Intel. Такая система на кристалле компактна, экономична по энергопотреблению и не требует особого охлаждения, но при этом в некоторых применениях действительно может превзойти Intel Comet Lake.

В течение следующих нескольких лет Apple планирует полностью отказаться от чипов Intel. Конечно, учитывая, что доля masOS на рынке ПК составляет менее 7%, компоненты Apple Silicon не заменят чипы на базе x86. Но, вероятно, добавят пищи для размышлений другим производителям касательно применимости ARM на ПК. Вслед за M1, вероятно, стоит ожидать изменений в таких продуктах, как Samsung Galaxy Book S и Qualcomm 8cx.

ARM на ПК все еще только осваивается и находится на начальной стадии использования. Однако через пять лет чипы производства, отличного от Intel и AMD, могут стать обычным явлением в настольных компьютерах и ноутбуках. И в подавляющем большинстве ими могут оказаться именно чипы ARM.

Чип безопасности Microsoft

Microsoft в партнерстве с AMD, Intel и Qualcomm разработала процессор безопасности, предназначенный для защиты компьютеров под управлением операционной системы Windows. Об этом CNews сообщили в пресс-службе компании. Ожидается, что новинка под названием Pluton в перспективе заменит актуальные на сегодняшний день доверенные платформенные модули (TPM, Trusted Platform Module).

В отличие от чипов TPM, аппаратное решение Microsoft интегрируется непосредственно в центральный процессор, а не располагается отдельно на материнской плате. Pluton спроектирован таким образом, чтобы обеспечить более мощную интеграцию аппаратного и программного обеспечения на ПК с Windows, позволяя устранить целые классы векторов атак, поясняют в Microsoft.

Использование Pluton, как отмечают в Microsoft, позволит улучшить возможности отражения физических атак, предотвращения кражи учетных данных и ключей шифрования, а также обеспечить возможность контроля аппаратно-программного обеспечения и проверки целостности системы. Обновляться прошивка микросхемы будет с помощью облака, примерно так же, как это сейчас делает Windows 10 – через службу Windows Update.

Технологии безопасности, реализованные в Pluton, ранее были применены при разработке средств обеспечения безопасности оборудования и ОС в игровой приставке Microsoft Xbox One, которая создавалась в партнерстве с AMD.

Новая микросхема безопасности будет интегрирована в процессоры следующих поколений партнеров Microsoft – AMD, Intel и Qualcomm, которые являются крупнейшими производителями процессоров для ПК, расcчитанных на работу с Windows. В Microsoft не уточняют, станет ли Pluton обязательным компонентом будущих центральных процессоров, и когда именно такие чипы появятся на рынке.

Замена TPM

Сегодня ядро безопасности ОС, как правило, располагается на отдельной от центрального процессора микросхеме, именуемой доверенным платформенным модулем (TPM). TPM применяется для безопасного хранения ключей и параметров оценки, которые подтверждают целостность системы. TPM используются в Windows более 10 лет и поддерживают такие технологии как Windows Hello (биометрическая аутентификация) и Bitlocker (шифрование носителей).

Поскольку TPM и центральный процессор физически отделены друг от друга, уязвимым звеном в системе становится канал обмена данными между этими устройствами, которым обычно служит интерфейс шины. То есть при наличии физического доступа к компьютеру с TPM злоумышленник может украсть или подменить передаваемую информацию. Pluton, по заявлению Microsoft, позволяет решить данную проблему.

Компьютеры с Windows и Pluton, поначалу будут эмулировать TPM, что позволит осуществить переход с TPM на Pluton плавно и незаметно для конечного пользователя. Процессор безопасности Microsoft будет использоваться для защиты учетных данных, идентификаторов пользователей, ключей шифрования и личных данных. Ничто из этой информации не может быть удалено из Pluton, даже если злоумышленник установит вредоносное ПО или получит полный физический контроль над компьютером, уверяют в Microsoft.

Microsoft Pluton интегрируется прямо в центральный процессор

Технологии, представленные в Pluton, впервые были реализованы как часть интегрированных средств обеспечения безопасности оборудования и ОС в консоли Xbox One, выпущенной в 2013 г. Microsoft в партнерстве с AMD, а также платформы интернета вещей Azure Sphere.

Как пишет издание The Verge, провести физическую атаку на ПК, оборудованный Pluton, и с Windows «на борту» будет столь же сложно, как заставить консоль Xbox One запускать пиратские игры. А это если и возможно, то крайне затруднительно.

Обзоры и тесты Ryzen

• Четыре поколения Ryzen в одном тесте: от Zen через Zen+ и Zen 2 до Zen 3 (3DNews)
• Игровое тестирование процессоров AMD Ryzen 9 5950X и Ryzen 9 5900X: в шаге до Олимпа (Overclockers.ua)
• Обзор процессоров Ryzen 9 5950X и Ryzen 9 5900X на архитектуре Zen 3, в которой AMD починила игровую производительность (3DNews)
• Сравнение AMD Ryzen 9 5900X против Ryzen 9 3900XT и Core i7-10700K: архитектура Zen 3 в деталях (GECID)
• Тестирование процессоров AMD Ryzen 9 5900X и Ryzen 5 5600X: новая микроархитектура Zen3 и все та же платформа АМ4 (IXBT)
• Тест и обзор AMD Ryzen 9 5950X и Ryzen 7 5800X на Zen 3 (Hardwareluxx)
• Тест и обзор AMD Ryzen 9 5900X и Ryzen 5 5600X (Hardwareluxx)
• Обзор и тестирование процессора AMD Ryzen 3 PRO 4350G. Сравнение с Ryzen 5 3500X, Ryzen 3 3300X, Ryzen 3 3100 и Intel Core i3-10300 (Overclockers.ua)
• Обзор и тестирование процессоров AMD Ryzen 3 3100 и Ryzen 3 3300Х. Сравниваем с Ryzen 5 2600, Intel Core i7-6700K, Core i7-2600K и FX-8320 (Overclockers.ua)
• Тестируем AMD Ryzen 3 3300X против Intel Core i3-9350KF (Overclockers.ru)
• Обзор процессоров AMD Ryzen 5 3500X и Ryzen 5 3500: эксклюзивные Zen 2 для России и Китая (3DNews)
• AMD теперь и в ноутбуках: изучаем ноутбук ASUS с 8-ядерным Ryzen Ryzen 7 4800H (3DNews)
• Тест и обзор: Athlon 3000G — слабое подобие Ryzen (Hardwareluxx)
• Обзор шестиядерных процессоров AMD Ryzen 5 3600X и Ryzen 5 3600 (3DNews)
• Тестирование процессоров Ryzen Threadripper 2950X и 2990WX (второе поколение Ryzen Threadripper) (IXBT)

Видеообзоры и сравнительные тесты

Тест Ryzen 5950X и 5900X, новый король в играх
AMD Ryzen 7 5800X против Ryzen 7 3800XT, Ryzen 9 5900X и Core i7-10700K
Какая разница между Ryzen 7 5800X, Intel i9-10850K и i9-10900K в играх и рабочих приложениях
Обзор Ryzen 5 5600X — лучший процессор для игр?

Итоги обзоров

Обзоры Ryzen свидетельствуют о рекордной производительности этих процессоров в задачах, задействующих больше восьми потоков обработки команд. В современных играх «Райзен» 5000-й линейки в основном опережают конкурентов от Intel.

Отзывы обозревателей о Ryzen можно подытожить так:

Какой Ryzen из бюджетного и среднего сегмента выбрать в 2020 году?

Из четырехъядерных: Ryzen 3 3300X. Это самое привлекательное предложение в своем ценовом сегменте, особенно для игр.

Из шестиядерных: Ryzen 5 3500X (подешевле) и Ryzen 5 5600X (подороже).

Потенциал китайских процессоров

Несмотря на отсутствие явных отличий от чипов AMD, китайские процессоры Hygon уже наглядно продемонстрировали свои возможности. В частности, процессоры Hygon Dhyana стали основой китайского суперкомпьютера Sugon Advanced Computing System (PreE), разработанного в 2018 г. и сразу же попавшего в мировой рейтинг Топ-500. Данная система дебютировала на 38 месте по версии рейтинга за ноябрь 2018 г. (список обновляется дважды в год – в июле и ноябре).

Композитный ИИ: что это такое и зачем он нужен?
Искусственный интеллект

И все же, закрытие доступа к архитектуре Zen 2 может сильно повлиять на темпы развития китайских процессоров. 7-нанометровые чипы Ryzen третьего поколения, построенные на ней, уже продемонстрировали собственный потенциал – их сравнили с передовыми моделями процессоров Intel, и Ryzen 3xxx оказались не только более производительными, но и заметно более доступными. Добавим, что Intel в мае 2019 г. тоже сделала шаг вперед и перешла на 10 нанометров.

Что в итоге?

Не стоит сомневаться по поводу заявленных возможностей искусственного интеллекта и нейронных сетей в процессорах нового поколения. Они действительно сделают наши смартфоны умнее, но о настоящем искусственном интеллекте внутри мобильного устройства речи не идет.

Например, Huawei уже рекламирует свой следующий флагман Mate 10 не как смартфон, а как «интеллектуальную машину». Без злых шуток в сторону Apple с ее A11 Bionic не обошлось, но что значит это словосочетание? На деле Mate 10 окажется таким же iPhone 8 — флагманским смартфоном с процессором, умеющим работать с искусственным интеллектом. Huawei переигрывает.