Bonnell: Silverthorne And Diamondville
ضربت Core 2 architecture مجموعة واسعة من الأجهزة، لكن Intel احتاجت إلى إنتاج شيء أقل تكلفة للميزانية المنخفضة للغاية والأسواق المحمولة. أدى ذلك إلى إنشاء Intel's Atom، والذي استخدم قالب 26 مم 2، أي أقل من ربع حجم أول Core 2 dies.
لم تصمم Intel معمارية Atom's Bonnell بالكامل من الصفر، ولكنها عادت بدلاً من ذلك إلى أساس Pentium's P5. كان ذلك إلى حد كبير لأن P5 كان آخر تصميم تنفيذ بالترتيب لشركة Intel. على الرغم من أن تنفيذ OoO مفيد للغاية للأداء، إلا أنه يستهلك أيضًا قدرًا كبيرًا من الطاقة ويستهلك قدرًا كبيرًا من مساحة القالب. لكي تحقق Intel أهدافها، لم يكن OoO عمليًا في ذلك الوقت.
أول Atom die، رمز اسمه "Silverthorne" يحتوي على TDP يبلغ 3 وات. هذا مكنها من الذهاب إلى الأماكن التي لا يستطيع Core 2 القيام بها. كان IPC الخاص بـ Silverthorne باهتًا، لكنه كان قادرًا على العمل بسرعة تصل إلى 2.13 جيجاهرتز. يحتوي أيضًا على 512 كيلو بايت من ذاكرة التخزين المؤقت L2. لم يفعل التردد اللائق وذاكرة التخزين المؤقت L2 الكثير للتعويض عن انخفاض IPC، لكن Silverthorne لا يزال يتيح تجربة مستوى الدخول بسعر منخفض نسبيًا.
حل Diamondville محل Silverthorne، الذي قلل التردد إلى 1.67 جيجاهرتز ولكنه أتاح دعم 64 بت، مما أدى إلى تحسين الأداء في تطبيقات 64 بت.
Nehalem: The First Core i7
لم تصمم Intel معمارية Atom's Bonnell بالكامل من الصفر، ولكنها عادت بدلاً من ذلك إلى أساس Pentium's P5. كان ذلك إلى حد كبير لأن P5 كان آخر تصميم تنفيذ بالترتيب لشركة Intel. على الرغم من أن تنفيذ OoO مفيد للغاية للأداء، إلا أنه يستهلك أيضًا قدرًا كبيرًا من الطاقة ويستهلك قدرًا كبيرًا من مساحة القالب. لكي تحقق Intel أهدافها، لم يكن OoO عمليًا في ذلك الوقت.
أول Atom die، رمز اسمه "Silverthorne" يحتوي على TDP يبلغ 3 وات. هذا مكنها من الذهاب إلى الأماكن التي لا يستطيع Core 2 القيام بها. كان IPC الخاص بـ Silverthorne باهتًا، لكنه كان قادرًا على العمل بسرعة تصل إلى 2.13 جيجاهرتز. يحتوي أيضًا على 512 كيلو بايت من ذاكرة التخزين المؤقت L2. لم يفعل التردد اللائق وذاكرة التخزين المؤقت L2 الكثير للتعويض عن انخفاض IPC، لكن Silverthorne لا يزال يتيح تجربة مستوى الدخول بسعر منخفض نسبيًا.
حل Diamondville محل Silverthorne، الذي قلل التردد إلى 1.67 جيجاهرتز ولكنه أتاح دعم 64 بت، مما أدى إلى تحسين الأداء في تطبيقات 64 بت.
Nehalem: The First Core i7
نظرًا لأن سوق المعالجات في حالة تنافسية عالية، لم تستطع Intel تحمل البقاء ساكنة لفترة طويلة. لذلك، أعادت صياغة البنية الأساسية لإنشاء Nehalem، والتي تضيف العديد من التحسينات. تم إعادة تصميم وحدة التحكم في ذاكرة التخزين المؤقت، وانخفضت ذاكرة التخزين المؤقت L2 إلى 256 كيلوبايت لكل نواة. لكن هذا لم يضر بالأداء، حيث أضافت Intel بدلاً من ذلك ما بين 4-12 ميجابايت من ذاكرة التخزين المؤقت L3 المشتركة بين جميع النوى. تم تضمين وحدات المعالجة المركزية القائمة على Nehalem بين واحد وأربعة مراكز، وتم بناء العائلة باستخدام تقنية 45 نانومتر.
قامت Intel بإعادة صياغة الاتصالات بشكل كبير بين وحدة المعالجة المركزية وبقية النظام أيضًا. أخيرًا تم وضع FSB القديم الذي كان قيد الاستخدام منذ الثمانينيات من القرن الماضي، وتم استبداله بـ Intel's QuickPath Interconnect (QPI) على الأنظمة المتطورة وبواسطة DMI في أي مكان آخر. سمح ذلك لشركة Intel بنقل وحدة التحكم في الذاكرة (التي تم تحديثها لدعم DDR3) ووحدة التحكم PCIe إلى وحدة المعالجة المركزية. أدت هذه التغييرات إلى زيادة عرض النطاق الترددي بشكل كبير بينما انخفض زمن الوصول.
مرة أخرى، قامت Intel بتمديد خط أنابيب المعالج، هذه المرة إلى 20-24 مرحلة. ومع ذلك، لم تزد معدلات الساعة، وعمل Nehalem بترددات مماثلة لـ Core. كان Nehalem أيضًا أول معالج من Intel يستخدم Turbo Boost. على الرغم من أن الساعة الأساسية الأسرع لمعالج Nehalem تجاوزت 3.33 جيجاهرتز، إلا أنها يمكن أن تعمل عند 3.6 جيجاهرتز لفترات قصيرة بفضل هذه التقنية الجديدة.
كانت الميزة الرئيسية الأخيرة التي تتمتع بها Nehalem على بنية Core هي أنها تمثل عودة تقنية Hyper-Threading. بفضل هذا والعديد من التحسينات الأخرى، تمكنت Nehalem من أداء ما يصل إلى ضعف سرعة معالجات Core 2 في أعباء العمل heavily-threaded. باعت Intel وحدات المعالجة المركزية Nehalem تحت العلامات التجارية Celeron و Pentium و Core i3 و Core i5 و Core i7 و Xeon.
Bonnell: Pineview And Cedarview
قامت Intel بإعادة صياغة الاتصالات بشكل كبير بين وحدة المعالجة المركزية وبقية النظام أيضًا. أخيرًا تم وضع FSB القديم الذي كان قيد الاستخدام منذ الثمانينيات من القرن الماضي، وتم استبداله بـ Intel's QuickPath Interconnect (QPI) على الأنظمة المتطورة وبواسطة DMI في أي مكان آخر. سمح ذلك لشركة Intel بنقل وحدة التحكم في الذاكرة (التي تم تحديثها لدعم DDR3) ووحدة التحكم PCIe إلى وحدة المعالجة المركزية. أدت هذه التغييرات إلى زيادة عرض النطاق الترددي بشكل كبير بينما انخفض زمن الوصول.
مرة أخرى، قامت Intel بتمديد خط أنابيب المعالج، هذه المرة إلى 20-24 مرحلة. ومع ذلك، لم تزد معدلات الساعة، وعمل Nehalem بترددات مماثلة لـ Core. كان Nehalem أيضًا أول معالج من Intel يستخدم Turbo Boost. على الرغم من أن الساعة الأساسية الأسرع لمعالج Nehalem تجاوزت 3.33 جيجاهرتز، إلا أنها يمكن أن تعمل عند 3.6 جيجاهرتز لفترات قصيرة بفضل هذه التقنية الجديدة.
كانت الميزة الرئيسية الأخيرة التي تتمتع بها Nehalem على بنية Core هي أنها تمثل عودة تقنية Hyper-Threading. بفضل هذا والعديد من التحسينات الأخرى، تمكنت Nehalem من أداء ما يصل إلى ضعف سرعة معالجات Core 2 في أعباء العمل heavily-threaded. باعت Intel وحدات المعالجة المركزية Nehalem تحت العلامات التجارية Celeron و Pentium و Core i3 و Core i5 و Core i7 و Xeon.
Bonnell: Pineview And Cedarview
في عام 2009، أصدرت Intel قالبين جديدين Atom-branded dies استنادًا إلى بنية Bonnell. عُرف الأول باسم "Pineview"، والذي استمر في استخدام عملية تصنيع 45 نانومتر. تتميز بأداء أفضل من Diamondville من خلال دمج عدد من المكونات الموجودة تقليديًا داخل مجموعة شرائح اللوحة الأم، بما في ذلك الرسومات ووحدة التحكم في الذاكرة. كان لهذا تأثير في تقليل استهلاك الطاقة وخفض تبديد الحرارة. كانت الطرز ثنائية النواة Dual-core متاحة أيضًا باستخدام two Pineview cores على MCM.
Westmere: Graphics In The CPU
Westmere: Graphics In The CPU
ابتكرت شركة Intel نسخة متقلصة 32 نانومتر من Nehalem والتي أطلق عليها اسم "Westmere". تغيرت بنيتها الأساسية قليلاً، لكن Intel استفادت من حجم القالب المخفض لوضع مكونات إضافية داخل وحدة المعالجة المركزية. بدلاً من أربعة نوى تنفيذ فقط، احتوى Westmere على ما يصل إلى 10. يمكن أن يحتوي أيضًا على ما يصل إلى 30 ميجابايت من ذاكرة التخزين المؤقت المشتركة L3.
كان تطبيق HD Graphics في معالجات Core i3 و i5 و i7 القائمة على Westmere مشابهًا لـ GMA 4500 من Intel، إلا أنه كان لديه EUs إضافيان. ظلت معدلات الساعة على حالها تقريبًا، حيث تراوحت بين 166 ميجاهرتز في الأنظمة المحمولة منخفضة الطاقة و 900 ميجاهرتز على وحدات SKU لسطح المكتب المتطورة. على الرغم من عدم دمج وحدة المعالجة المركزية 32 نانومتر و 45 نانومتر GMCH بشكل كامل في قطعة واحدة من السيليكون، تم وضع كلا المكونين في حزمة وحدة المعالجة المركزية. كان لهذا تأثير في تقليل زمن الوصول بين وحدة التحكم في الذاكرة داخل GMCH ووحدة المعالجة المركزية. لم يتغير دعم API بشكل كبير بين تطبيقات GMA و HD Graphics، على الرغم من زيادة الأداء العام بنسبة تزيد عن 50%.
Sandy Bridge
مع Sandy Bridge، حققت Intel أهم قفزة في الأداء، وهي أكبر قفزة في سبع سنوات. تم تقصير خط أنابيب pipeline التنفيذ إلى 14-19 مرحلة. نفذت Sandy Bridge ذاكرة تخزين مؤقت للعمليات الدقيقة قادرة على استيعاب ما يصل إلى 1500 عملية ميكروية تم فك تشفيرها والتي مكنت التعليمات من تجاوز خمس مراحل إذا كانت العملية الدقيقة المطلوبة مخزنة مؤقتًا بالفعل. إذا لم يكن الأمر كذلك، فسيتعين على التعليمات تشغيل المراحل التسعة عشر الكاملة.
كان تطبيق HD Graphics في معالجات Core i3 و i5 و i7 القائمة على Westmere مشابهًا لـ GMA 4500 من Intel، إلا أنه كان لديه EUs إضافيان. ظلت معدلات الساعة على حالها تقريبًا، حيث تراوحت بين 166 ميجاهرتز في الأنظمة المحمولة منخفضة الطاقة و 900 ميجاهرتز على وحدات SKU لسطح المكتب المتطورة. على الرغم من عدم دمج وحدة المعالجة المركزية 32 نانومتر و 45 نانومتر GMCH بشكل كامل في قطعة واحدة من السيليكون، تم وضع كلا المكونين في حزمة وحدة المعالجة المركزية. كان لهذا تأثير في تقليل زمن الوصول بين وحدة التحكم في الذاكرة داخل GMCH ووحدة المعالجة المركزية. لم يتغير دعم API بشكل كبير بين تطبيقات GMA و HD Graphics، على الرغم من زيادة الأداء العام بنسبة تزيد عن 50%.
Sandy Bridge
كما تميز المعالج أيضًا بالعديد من التحسينات الأخرى، بما في ذلك دعم DDR3 عالي الأداء. تم دمج المزيد من المكونات في وحدة المعالجة المركزية أيضًا. بدلاً من موتين منفصلين على حزمة وحدة المعالجة المركزية (كما في Westmere)، انتقل كل شيء إلى قالب واحد. تم توصيل الأنظمة الفرعية المختلفة داخليًا بواسطة ناقل دائري مكّن من معاملات النطاق الترددي العالي للغاية.
قامت Intel مرة أخرى بتحديث محرك الرسومات المتكامل الخاص بها. بدلاً من تطبيق HD Graphics واحد مدفوع في جميع طرز وحدة المعالجة المركزية، أنشأت الشركة ثلاثة إصدارات مختلفة. كان البديل الأعلى هو HD Graphics 3000 مع 12EUs يمكن تشغيله حتى 1.35 جيجاهرتز. كما احتوت أيضًا على إضافات مثل محرك تحويل الشفرة Quick Sync من Intel. يمتلك متغير HD Graphics 2000 متوسط المدى نفس الميزات، إلا أنه انخفض إلى ستة EUs. يحتوي طراز HD Graphics ذو الحد الأدنى أيضًا على ستة EUs، ولكن مع ميزات القيمة المضافة.
Bonnell: Cedarview
في عام 2011، أنشأت Intel قالب Atom جديدًا آخر بناءً على نفس بنية Bonnell المستخدمة داخل Pineview. مرة أخرى، كانت هناك تحسينات أساسية طفيفة لتحسين IPC، ولكن في الواقع لم يتغير الكثير بين الاثنين. كانت الميزة الرئيسية لـ Cedarview هي الانتقال إلى ترانزستورات 32 نانومتر والتي مكنت ترددات تصل إلى 2.13 جيجاهرتز بطاقة أقل. كان أيضًا قادرًا على دعم ذاكرة الوصول العشوائي ذات الساعة الأعلى بفضل وحدة التحكم في الذاكرة DDR3 المحسّنة.
Ivy Bridge
قامت Intel مرة أخرى بتحديث محرك الرسومات المتكامل الخاص بها. بدلاً من تطبيق HD Graphics واحد مدفوع في جميع طرز وحدة المعالجة المركزية، أنشأت الشركة ثلاثة إصدارات مختلفة. كان البديل الأعلى هو HD Graphics 3000 مع 12EUs يمكن تشغيله حتى 1.35 جيجاهرتز. كما احتوت أيضًا على إضافات مثل محرك تحويل الشفرة Quick Sync من Intel. يمتلك متغير HD Graphics 2000 متوسط المدى نفس الميزات، إلا أنه انخفض إلى ستة EUs. يحتوي طراز HD Graphics ذو الحد الأدنى أيضًا على ستة EUs، ولكن مع ميزات القيمة المضافة.
Bonnell: Cedarview
Ivy Bridge
كانت أكبر ميزة لـ Ivy Bridge هي كفاءة الطاقة. تم تصميم الهيكل باستخدام ترانزستورات FinFET ثلاثية الأبعاد 22 نانومتر والتي قللت بشكل كبير من استهلاك طاقة وحدة المعالجة المركزية. في حين أن معالجات Core i7 القائمة على Sandy Bridge تأتي عادةً مع 95W TDP، تم تصنيف رقائق Ivy Bridge المكافئة عند 77 واط. كان هذا مهمًا بشكل خاص في الأنظمة المحمولة، وقد سمح لشركة Intel بإصدار وحدة المعالجة المركزية Ivy Bridge المتنقلة رباعية النوى مع TDP منخفض 35 واط. قبل ذلك، كانت جميع وحدات المعالجة المركزية المحمولة رباعية النوى من Intel مزودة بقدرة 45 وات TDP على الأقل.
استفادت Intel من حجم القالب المخفض لتوسيع وحدة iGPU أيضًا. أعلى محرك رسوميات من Ivy Bridge، HD Graphics 4000، معبأ في 16 من EUs. تم أيضًا إعادة صياغة بنية الرسومات بشكل كبير لتحسين أداء كل EU. مع هذه التغييرات، كان أداء HD Graphics 4000 أفضل بنسبة 200% من سابقتها.
Haswell
على غرار Ivy Bridge، كانت أكثر ميزات Haswell جاذبية هي كفاءة الطاقة و iGPU. قام Haswell بدمج أجهزة تنظيم الجهد في المعالج، مما مكّن وحدة المعالجة المركزية من الحفاظ على التعامل بشكل أفضل مع استهلاك الطاقة. تسبب منظم الجهد في إنتاج وحدة المعالجة المركزية مزيدًا من الحرارة، لكن منصة Haswell ككل أصبحت أكثر كفاءة.
لمكافحة وحدات APU من AMD، وضعت Intel ما يصل إلى 40 من EUs داخل Haswell iGPU المتطور. سعت الشركة أيضًا إلى زيادة عرض النطاق الترددي المتوفر الذي يمكن لمحرك رسوماتها الأسرع الوصول إليه من خلال تزويده بذاكرة تخزين مؤقت سعة 128 ميجابايت L4 eDRAM، مما أدى إلى تحسين الأداء بشكل كبير.
Bonnell: Silvermont
عندما ظهرت بنية Bonnell المعمارية، شعر الكثير أن OoO احتلت مساحة كبيرة جدًا وكانت متعطشة جدًا للطاقة بالنسبة لوحدة المعالجة المركزية Atom. ومع ذلك، بحلول عام 2014، تقلصت الترانزستورات إلى مثل هذا الحجم الصغير وتمتعت باستهلاك منخفض للطاقة بشكل كبير بما يكفي لتمكين Intel من تصميم OoO على Atom. أعادت Intel أيضًا صياغة خط الأنابيب في Silvermont لتقليل تأثير فقدان ذاكرة التخزين المؤقت. أدت هذه التغييرات، جنبًا إلى جنب مع عدد من التحسينات الأخرى، إلى زيادة بنسبة 50% في IPC مقارنة بـ Cedarview.
لتعزيز أداء Silvermont بشكل أكبر، أنشأت Intel وحدات SKU تحتوي على ما يصل إلى أربعة أنوية لوحدة المعالجة المركزية. كما تحولت أيضًا إلى iGPU استنادًا إلى نفس بنية الرسومات في معالجات Ivy Bridge الخاصة بها. لم يكن هناك سوى أربعة EUs في وحدة iGPU في Silvermont، لكنها مع ذلك كانت قادرة على توفير تشغيل فيديو بدقة 1080 بكسل. تم دمج جميع جوانب مجموعة الشرائح في وحدة المعالجة المركزية Silvermont أيضًا، ولكن كان هذا أكثر لتقليل استهلاك طاقة النظام أكثر من أي شيء آخر.
تم استخدام قالب Silvermont في المنتجات القائمة على Bay Trail. يتراوح معدل TDP الخاص بالمنصة بين 2 و 6.5 واط، ويتراوح معدل الساعة بين 1.04 و 2.64 جيجا هرتز.
Broadwell
عُرفت بنية معالج Intel التالية باسم Broadwell. تم تصميمه للأنظمة المحمولة، وتم إصداره في أواخر عام 2014 واستخدم الترانزستورات 14 نانومتر. كان أول منتج قائم على Broadwell يسمى Core M، وكان معالجًا ثنائي النواة Hyper-Threaded يعمل مع 3-6W TDP.
تراجعت معالجات Broadwell المحمولة الأخرى بمرور الوقت، ولكن على جانب سطح المكتب في السوق، لم يظهر Broadwell حقًا. تم إصدار عدد قليل من النماذج الموجهة نحو سطح المكتب في منتصف عام 2015. ومع ذلك، كان استقبالهم فاترا. ومع ذلك، يحتوي SKU الأعلى على أسرع وحدة معالجة رسومات مدمجة تمت إضافتها من قبل Intel إلى وحدة المعالجة المركزية ذات المقبس. يحتوي على ستة شرائح فرعية مع ثمانية وحدات أوروبية لكل منها، مما يضيف ما يصل إلى 48. تمتلك وحدة معالجة الرسومات أيضًا إمكانية الوصول إلى ذاكرة تخزين مؤقت سعة 128 ميجابايت L4 eDRAM، مما يساعد على حل تحديات النطاق الترددي التي تواجهها محركات الرسومات عادةً. في اختبارات الألعاب، تفوقت على أسرع APU من AMD وأثبتت قدرتها على توفير معدلات إطارات قابلة للتشغيل في الألعاب الحديثة.
لتعزيز أداء Silvermont بشكل أكبر، أنشأت Intel وحدات SKU تحتوي على ما يصل إلى أربعة أنوية لوحدة المعالجة المركزية. كما تحولت أيضًا إلى iGPU استنادًا إلى نفس بنية الرسومات في معالجات Ivy Bridge الخاصة بها. لم يكن هناك سوى أربعة EUs في وحدة iGPU في Silvermont، لكنها مع ذلك كانت قادرة على توفير تشغيل فيديو بدقة 1080 بكسل. تم دمج جميع جوانب مجموعة الشرائح في وحدة المعالجة المركزية Silvermont أيضًا، ولكن كان هذا أكثر لتقليل استهلاك طاقة النظام أكثر من أي شيء آخر.
تم استخدام قالب Silvermont في المنتجات القائمة على Bay Trail. يتراوح معدل TDP الخاص بالمنصة بين 2 و 6.5 واط، ويتراوح معدل الساعة بين 1.04 و 2.64 جيجا هرتز.
Broadwell
تراجعت معالجات Broadwell المحمولة الأخرى بمرور الوقت، ولكن على جانب سطح المكتب في السوق، لم يظهر Broadwell حقًا. تم إصدار عدد قليل من النماذج الموجهة نحو سطح المكتب في منتصف عام 2015. ومع ذلك، كان استقبالهم فاترا. ومع ذلك، يحتوي SKU الأعلى على أسرع وحدة معالجة رسومات مدمجة تمت إضافتها من قبل Intel إلى وحدة المعالجة المركزية ذات المقبس. يحتوي على ستة شرائح فرعية مع ثمانية وحدات أوروبية لكل منها، مما يضيف ما يصل إلى 48. تمتلك وحدة معالجة الرسومات أيضًا إمكانية الوصول إلى ذاكرة تخزين مؤقت سعة 128 ميجابايت L4 eDRAM، مما يساعد على حل تحديات النطاق الترددي التي تواجهها محركات الرسومات عادةً. في اختبارات الألعاب، تفوقت على أسرع APU من AMD وأثبتت قدرتها على توفير معدلات إطارات قابلة للتشغيل في الألعاب الحديثة.
