Евгений Рудометов 
 

В процессе разработки и выпуска своих изделий компания Intel с 2006 года придерживается стратегии «Тик-Так» (англ. tick-tock). Эта стратегия, реализующая известный закон Мура, подразумевает регулярное развитие полупроводниковых технологических процессов (техпроцессов) и микроархитектур чипов: на «Тик» приходится освоение нового техпроцесса на основе уже существующей микроархитектуры, на «Так» — переход на новую микроархитектуру с сохранением прежней точности литографии техпроцесса. По первоначальному замыслу полный цикл «Тик-Так» должен укладываться в два года, то есть каждая часть цикла должна занимать примерно год. Такой темп развития полупроводниковых техпроцессов и процессорных микроархитектур соблюдался в течение довольно длительного периода. Циклы «Тик-Так», реализованные за последние несколько лет, иллюстрирует рис. 1.

Рис. 1. Несколько циклов стратегии «Тик-Так»

Однако несколько лет назад стало очевидно, что по мере уменьшения масштаба литографии сохранять указанный темп развития становилось все сложнее и дороже. В результате в 2016 году стратегия развития была изменена. Теперь вместо традиционного двухступенчатого «Тик-Так» было принято решение использовать трехступенчатый принцип «процесс — архитектура — оптимизация». Новая стратегия подразумевает более длительную эксплуатацию техпроцессов и выпуск по одним и тем же литографическим нормам не двух, а как минимум трех процессорных дизайнов (рис. 2). Это означает, что после Broadwell и Skylake должен следовать не переход на 10 нм нормы, а выпуск процессорного дизайна с использованием освоенного техпроцесса 14 нм.

Рис. 2. Две стратегии развития

В соответствии с новой концепцией очередной разработкой лидера процессоров архитектуры х86 стали модели с кодовым именем Kaby Lake, выпускаемые по модифицированной технологии 14 нм. Новые чипы производитель отнес к изделиям седьмого поколения Intel Core (7th Generation Intel Core i7 Processors). Они отличаются от своих предшественников с кодовым наименованием Skylake еще лучшей энергоэффективностью и еще большей производительностью, особенно это касается встроенных графических средств.

Разработчики сохранили для старших моделей привычные для пользователей наименования Intel Core i7, Core i5, Core i3 с использованием соответствующих цифробуквенных символов. При этом, как и в предыдущих поколениях процессоров Intel Core, наибольшими уровнями производительности обладают модели Intel Core i7.

В настоящее время на фирменном сайте и в технической документации Intel присутствует информация пока только о трех представителях наибольшей производительности, ориентированных на настольные решения. Этими представителями являются следующие изделия:

• Intel Core i7–7700K,
• Intel Core i7–7700,
• Intel Core i7–7700T.

Каждая из перечисленных четырехъядерных моделей способна обрабатывать до восьми потоков одновременно при сравнительно высоких тактовых частотах, дополнительно возрастающих в режиме Turbo Bust.

Необходимо отметить, что высокие уровни производительности сопровождаются также и значительными уровнями энергопотребления, и теплообразования. Действительно, TDP двух первых моделей Intel Core i7 указанного списка имеют значения 91 и 65 Вт. Третья модель, получившая наименование Intel Core i7–7700T, характеризуется наименьшим уровнем теплообразования, равным 35 Вт (возможно снижение до 25 Вт). Это, кстати, даже ниже уровня TDP мобильных 4-ядерных процессоров седьмого поколения, для которых номинальное значение теплообразования установлено равным 45 Вт.

Процессор Intel Core i7–7700T позволяет создавать компактные системы, обладающие высокой производительностью и не требующие мощных источников питания, а также мощных систем охлаждения. Сравнительно высокая производительность четырех вычислительных ядер и встроенных графических средств достаточна для выполнения широкого круга задач. В этом можно убедиться, оценив возможности процессора Intel Core i7–7700T, тактовая частота процессорных ядер которого составляет 2,9 ГГц, в режиме Intel Turbo Boost достигает значения 3,8 ГГц.

Оценивая частотные возможности, этой модели необходимо отметить, что базовая частота, на которой работают ее ядра, меньше базовых частот двух других 4-ядерных моделей приведенного выше списка. Однако только простым уменьшением этого важного параметра в случае антиразгона Intel Core i7–7700 невозможно для этой модели достичь уровня теплообразования в 35 Вт.

Чтобы в этом убедиться, можно воспользоваться упрощенной формулой изменения мощности теплообразования процессора в зависимости от изменения частоты работы его ядер (данная формула является частным вариантом более сложной формулы, приведенной в книгах на русском и английском языках; упрощена для случая сохранения неизменного, штатного, уровня напряжения питания):

,

где переменные с индексом f обозначают параметры, значения которых соответствуют измененному значению рабочей частоты ядер процессора, а переменные с нулевым индексом — параметры штатного режима.

Подстановка в эту формулу штатных значений параметров Intel Core i7–7700 (Po = 65 Вт, Fo = 3.6 ГГц) и значения частоты Ff = 2.9 ГГц, соответствующего штатному частотному режиму ядер Intel Core i7–7700T, дает для Pf величину ~52 Вт. А это значительно больше уровня 35 Вт. Таким образом, действительно, уменьшением рабочей частоты Intel Core i7–7700 до уровня 2.9 ГГц, что равно значению рабочей частоты Intel Core i7–7700T, не удастся достичь уровня теплообразования 35 Вт. А это означает, что таким способом невозможно превратить процессор Intel Core i7–7700 в Intel Core i7–7700T.

Конечно, низкий уровень TDP модели Intel Core i7–7700T объясняется не только пониженным значением базовой частоты, но, безусловно, и другими причинами. По всей видимости, это достигается еще и специальным отбором полупроводниковых кристаллов, и снижением уровней напряжения питания процессора, а возможно и соответствующими изменениями полупроводниковых технологий, используемых в производстве процессорных кристаллов. К сожалению, компания Intel, как обычно, не спешит раскрывать все свои научно-технические и производственные секреты, поэтому остается догадываться, как удается сохранять высокую производительность при очень низком уровне энергопотребления и, как следствие, теплообразования.

В следующей части  данной статьи приведены основные параметры процессора Intel Core i7–7700T.
    

>>    Часть 2