Не Intel, не AMD: альтернативные архитектуры CPU со всего мира

Очень легко вообразить себе мир процессоров для настольных ПК, как дуополию. С одной стороны Intel, которая наконец отказывается от обновления Skylake в пользу использования нового, 12-го поколения Alderlake. С другой - возродившаяся AMD, значительно улучшающая IPC и количество ядер в последовательных поколениях Ryzen.

В секторе процессоров для рядовых пользователей борьба действительно ведется на два фронта, но это не значит, что других процессоров для настольных ПК не существует. Посмотрите внимательнее и тогда вы быстро поймете, что рынок процессоров намного разнообразнее.

Подобных ПК от сторонних производителей существует множество - от высокопроизводительных ARM устройств до специализированных правительственных чипов России. В некоторых случаях, например, с линейкой Zhaoxin Kaixian, их даже можно получить, если иметь выход на нужные каналы.

ARM для ПК - от мобильных процессоров к будущему настольных

Яркий пример того, как ARM начинает бросать вызов классическим процессорам. В прошлом году Apple выпустила новые MacBook, которые внешне выглядят идентично предыдущему поколению с Intel, но фактически Apple незаметно произвела революцию в области ПК. Компьютеры Mac M1 оснащены 5-нм процессором Apple SoC с настраиваемыми ARM ядрами. С архитектурной точки зрения M1 имеет больше общего с процессором iPhone A14 Bionic, чем с мобильными компонентами x86 от AMD или Intel.

Для запуска приложений, которые созданы под архитектуру x86, M1 требует использования эмулятора Rosetta. При этом, несмотря на дополнительную трату ресурсов, M1 может превзойти Intel Comet Lake в некоторых нагрузках для х86, а в специализированных приложениях о наличии конкуренции можно даже не упоминать.

В течение следующих нескольких лет Apple планирует постепенно отказаться от чипов x86 в своих Mac. Доля macOS на мировом рынке ПК составляет менее 7%, а значит компоненты Apple Silicon не заменят волшебным образом Tiger Lake U. Однако переход Apple на M1 может побудить других производителей более серьезно отнестись к вопросу использования ARM-процессоров в ПК.

Еще в 2021 году был выпущен Microsoft Surface RT с Arm SoC под управлением Windows. К сожалению, скорость, совместимость приложений и множество других проблем привели к тому, что ARM процессоры оставались вне поля зрения для ПК рынка. M1 может стать вестником появления более широкого спектра устройств, например, Samsung Galaxy Book S с Qualcomm 8cx.

Да, сейчас ARM на ПК фактически только появились, но уже через 5 лет ситуация может измениться и процессоры не от Intel и AMD могут стать нормой для большинства ПК и ноутбуков.

Zhaoxin: китайский производитель процессоров х86 планирует ворваться в высшую лигу

Да, чипы ARM для ПК становятся более распространенными. Но как насчет альтернатив в пространстве х86? Лишь несколько производителей имеют лицензии х86: Intel, AMD, VIA и DMP Electronics. Intel и AMD не откажешь в известности и присутствии на рынке, DMP - тайваньский производитель без собственных фабрик, выпустивший линейку встраиваемых чипов Vortex86, которые используются в промышленном секторе и в ряде телевизионных приставок.

Остается VIA. В 2013 году эта компания вместе с муниципальным правительством Шанхая запустила Zhaoxin в рамках кампании по снижению зависимости Китая от иностранных технологий. VIA и сейчас продолжает владеть миноритарным пакетом акций Zhaoxin и, что очень важно, предоставляет лицензию x86, позволяющую Zhaoxin создавать собственные процессоры для настольных ПК.

Процессоры Zhaoxin Kaixian построены по 16-нм техпроцессу. KaiXian-U6880A, который является их топовым чипом, можно купить и установить в игровую систему, если вы живете в Китае. Это 8-ядерный процессор, работающий на относительно низкой частоте в 3,0 ГГц. U6880A не хватает гиперпоточности, тактовой частоты «Boost» и кеш-памяти третьего уровня. Тесты показывают, что U6880A работает примерно на одном уровне с четырехъядерным процессором AMD A10-9700 APU, чипом 2016 года от AMD, являющегося улучшенной версией Bulldozer.

U6880A - не совсем то, что можно назвать хорошим игровым процессором, ведь он часто уступает двухъядерному Athlon 200GE. Тем не менее, процессора Zhaoxin достаточно, чтобы обеспечить частоту кадров выше 30 кадров в секунду в играх уровня AAA, таких как Hitman 3 и Far Cry 5.

Предполагается, что серия KX-7000 нового поколения Zhaoxin будет построена на 7-нм техпроцессе. Так китайские процессоры могут получить более высокие тактовые частоты и стать более эффективными. Разумеется, пока не известно, как они будут работать в сравнении с Alder Lake и Zen 4, однако суть не в лидерстве по производительности. Китайские процессоры являются коммерчески доступной альтернативой х86, которая сможет легко справиться с большинством обычных рабочих нагрузок.

Эльбрус: серверная рабочая лошадка российского правительства

Архитектура Эльбрус, названная в честь самой высокой точки в РФ, является еще одной попыткой добиться технической самодостаточности. Однако, в отличие от чипов Zhaoxin, Эльбрус разработан исключительно для удовлетворения потребностей российского правительства в безопасных вычислениях - устройства на Эльбрусе не купить в московских магазинах.

Правительство России использует процессоры Эльбрус по двум основным направлениям: серверы высокопроизводительных вычислений для академических и исследовательских целей, а также защищенные ПК для военных и других важных секторов.

МЦСТ, российский производитель полупроводников, созданный на базе ведущей исследовательской группы СССР в области информатики, уже почти 30 лет создает микросхемы на базе архитектуры Эльбрус. Это не чипы х86. Однако Эльбрус имеет двоичную трансляцию, как и Apple M1, что позволяет оборудованию на его основе запускать программы x86 и операционные системы вроде Windows.

Буквально несколько месяцев назад МЦСТ представила Эльбрус 16S. Это - 16-нанометровый чип, работающий на частоте 2,0 ГГц и обеспечивающий до 1,5 терафлопс вычислений. Примечательно, но Эльбрус-16S поддерживает четырехпроцессорные реализации с объемом оперативной памяти до 16 ТБ, что невозможно даже на топовом оборудовании серверов AMD и Intel.

SHAKTI: Интернет вещей и встроенная платформа из Индии

Исследователи из Индийского технологического института представили эту платформу на основе RISC-V в 2018 году. Индийские заводы все еще находятся в зачаточном состоянии, поэтому новейшие процессоры серии Shakti E построены по 180-нм техпроцессу и работают с тактовой частотой до 100 МГц. Эти процессоры созданы не под потребительские рабочие нагрузки, а ориентированы на маломощные IoT и контроллеры встроенных устройств, например, датчики.

В то время, как ядро Shakti IP было разработано при государственном финансировании, зарождающаяся индийская фабрика InCore Semiconductors производит отдельные чипы Shakti для ограниченной клиентуры из частного сектора.

Разумеется, пройдет некоторое время, прежде чем индийская полупроводниковая промышленность догонит таких гигантов как Intel (или даже Zhaoxin). Тем не менее, их Shakti тоже не стоит упускать из виду. Уже сейчас эти процессоры могут использоваться в широком спектре коммерческих и правительственных загрузок Интернета вещей.

Очевидно, что в ближайшие лет 5 мы не увидим процессоры с пометкой "Made in India", но фундамент для этого уже заложен.

Подведем итоги

Пока что Intel и AMD продолжают доминировать на рынке процессоров для настольных ПК. Если вы не живете в Китае или не работаете на правительство России, устройство Apple M1 - единственная альтернатива, обеспечивающая конкурентоспособную производительность. Тем не менее, благодаря усилиям различных правительств по всему миру, стремящихся к самообеспечению, и медленному развитию ARM для ПК, вскоре рынок настольных процессоров станет гораздо разнообразнее.

К концу десятилетия творения Intel и AMD останутся актуальными, но с той же вероятностью у вас может появиться ПК на основе ARM или что-то более экзотическое.

20 мая 2017
Революционная процессорная технология Ryzen от AMD обеспечила высокий уровень производительности при невысокой цене относительно конкурирующей фирмы. И, хотя первые пользователи все еще борются с…