Бывают такие удачные маркетинговые термины, которыми очень удобно мериться. В телефонах так было с мегапикселями, нам долго внушали, что чем больше в камере мегапикселей, тем лучше. Хотя Google Pixel рассудил иначе…

В процессорах такая же история произошла с гигагерцами. В нулевых все производители ими мерились, и поэтому мы привыкли думать, что вся производительность завязана исключительно на них. Но в 2010 году рост тактовой частоты фактически остановился, а процессоры всё равно становились быстрее с каждым годом.

Взгляните на два чипа 2010 и 2020 года. Тактовая частота у них одинаковая, а производительность по бенчмарку отличается в 4 РАЗА! Как так получается? Почему?

Есть масса вещей, которая влияет на производительность: это и плотность транзисторов, и архитектура ядра. Но есть и другой фактор, про который мы часто забываем — это умные технологии.

Сегодня мы поговорим о главных технологиях которые совершили революцию в процессорах Intel и позволили повышать производительность наших компьютеров вопреки закнонам физики.

Hyper-Threading

Забудем про 2020 год и вернёмся в 2002. Тогда процессоры были одноядерные и не очень эффективные, поэтому остро стояла проблема с многозадачностью. Ведь уже тогда люди хотели не только редактировать Excel-таблички, но и одновременно слушать музыку через WinAmp.

Тогда Intel и показала миру технологию Hyper-Threading или гиперпоточность. Эта технология решала проблему мультизадачности. Каким образом? Давайте объясню на простом примере.

Представьте, вы переезжаете в новую квартиру и вам нужно разгрузить грузовик вещей. Вещи бывают разного размера и веса. Что-то легко унести одному, а некоторые вещи настолько большие что в одиночку не справиться, да и в дверной проём они не пролезут. Поэтому прежде чем что-то куда-то перенести такие вещи разбирают на части.

Тоже самое происходит в процессорах. Допустим, у вас запущена одна очень ресурсоемкая программа которая грузит процессор. Если задача очень большая, чтобы не перегружать ядро процессора, то программа делит задачу на потоки.

В случае если у вас многоядерный процессор, это позволяло многократно ускорить работу: два ядра выполняют одну задачу в два раза быстрее чем одно. Это называется многопоточностью. Но тогда не было двухядерных процессоров. Так в чём же прикол гиперпоточности?

Помимо шкафов и пианино, в вашем грузовике еще полно всякой мелочевки. Так не будете же вы два раза туда-сюда спускаться если вам осталось отнести всего две кружки?

Такой подход актуален и для процессоров. Редкая задача может нагрузить ядро процессора на 100%. Даже если это очень ресурсоемкая задача. Какие-то блоки процессора могут быть банально не нужны в данном случае и будут просто простаивать.

Технология гиперпоточности решает эту проблему, “подталкивая” незанятым блокам процессора вторую задачу. И мы получаем профит, на одном ядре выполняются две задачи и ничего не простаивает.

Получается Hyper-Threading делает одноядерные процессоры двухъядерными, а двухъядерные четырёхъядерными и так далее. Не совсем.

Внутри одного ядра, может возникать конфликт ресурсов, поэтому двукратного прироста производительности во всех задачах быть не может. Тем не менее гиперпоточность даёт существенный прирост производительности.

HT — это аппаратная фича. Ядро с поддержкой технологии физически больше кристалла процессора без неё в среднем на 5%. При этом поддержка HT позволяет нагрузить процессор на 90-95%, в сравнении с 70% без него. Итого, мы получаем, что прирост в 20-30% согласитесь это немало! А в 2002 было просто спасением.

Тем не менее и сейчас когда процессорах по 4-8 ядер гиперпоточность выручает. Посмотрите в диспетчере задач, с каким количеством потоков приходится справляться.

Особенно от гиперпоточности выигрывают программы архивации, типа WinRar, 3D-моделирования, фото- и видеоредакторы, где много математики, которая легко параллелится.Тут прирост может быть вообще до 90%.

Также HT — это манна небесная при работе с фоновыми процессами. Например, если вы запускаете игру, но при этом не закрываете браузер и другие приложения на обработку фоновых задач будут выделяться отдельные ядра. Что совсем некстати, когда каждый FPS на счету.

Но если HT включен, фоновые задачи, которые традиционно имеют пониженный приоритет, не будут «отвлекать» ядра процессора от игры. Поэтому для стриминга и записи игр, гиперпоточность — то, что доктор Мур прописал!

Intel Turbo Boost + Speed Shift

Итак, 2008 год. Растут частоты ядер и их количество. Процессоры становятся действительно быстрыми и больше нет смысла постоянно держать процессоры на предельных частотах.

Тогда Intel выпускает первый процессор линейки Core i7 с технологией авторазгона Turbo Boost. Что это такое?

Если вы откроете диспетчер задач, на вкладке производительность вы увидите базовую частоту процессора. В моём случае это 2,2 ГГц.

Но если открыть вкладку в браузере или любую программу? текущая частота поднимается существенно выше номинальной. Это позволяет избежать подлагивания компа в моменты пиковой нагрузки.

Сейчас, для нас это привычное поведение процессора. Но до появления Turbo Boost, чтобы избежать лагов в момент нагрузки, людям приходилось, вручную разгонять процессор и работать на пиковых частотах, даже когда в этом не было необходимости. Из-за этого процессоры часто выходили из строя. А в мобильности это отрицательно сказывалось на автономости.

Turbo Boost решил эту проблему. Система сама решает, когда нужен разгон, а когда нет, а если охлаждение позволяет, вы будет видеть повышенные частоты постоянно. Как так?


Раньше регулировкой частот управляла система. Но в процессорах Skylake функции управления состояниями были перенесены непосредственно в ЦП, что позволило сделать компьютеры еще более отзывчивыми.

А технология Speed Shift, появившаяся годом ранее, позволила регулировать частоты еще быстрее.

Технология развивалась, в 2011 году появился Turbo Boost 2.0, который позволил процессору на короткое время выходить за пределы установленного теплопакета (TDP).

Дело в том, что каждое ядро в процессоре имеет свой разгонный потенциал, какие-то ядра ускоряются лучше, какие-то хуже.

Новая технология сталу учитывать эту особенность. Новый Turbo Boost, научился находить альфа-ядра, самые быстрые и энергоэффективные. И перераспределять наиболее ресурсоемкие задачи на них. Что позволило увеличить производительность в приложениях, использующих одно ядро.

Но наиболее значимое обновление произошло в 2016 году. Предоставили отдельную технологию Turbo Boost Max 3.0.

С Turbo boost есть одна интересная штука, у большинства ретейлеров в характеристиках указана базовая частота, на которой процессор под нагрузкой не работает практически никогда, а повышенная частота или частота в режиме Turbo спрятана где-то внизу. И консультанты в магазинах не всегда об этом рассказывают. Хотя в тех же телефонах все давно уже пишут только Turbo-частоты – почему так? Не знаю.

Пример с сайта Ситилинк:

Intel Quick Sync Video

Параллельно, с ростом вычислительных мощностей домашних пекарен, стал развиваться интернет и мобильные гаджеты. А вместе с этим люди стал развиваться YouTube.

И возникла проблема. Видеокодеки, заточенные под сильное сжатие для интернета, начали безумно грузить процессоры того времени. Что делать?

Стало понятно, что для обработки таких вещей нужно создавать отдельный аппаратные модули. Так в 2010 году появилась технология Quick Sync Video. Это аппаратный блок кодирования и декодирования видео. Который позволяет:

  1. эффективно воспроизводить видосики вообще не нагружая ЦП. А это суперски экономит батарею.
  2. позволяет быстро сжимать видео в нужный формат? практически не задействуя вычислительные ядра процессора, что позволяет работать на устройства в процессе кодирования комфортно.

Например, я сейчас снимаю это видео в H.265, очень эффективный и соответственно тяжелый для обработки кодек. Раньше считалось? что монтировать в этом кодеке — невозможно, компьютер просто взорвётся. Но сейчас мы это спокойно делаем. Во многом благодаря технологии Quick Sync.

Текущее десятое поколение процессоров поддерживает все современные кодеки. А в новых Tiger Lake добавится поддержка декодирования AV1, будущего кодека YouTube и Netflix.

Но это в будущем, а пока для теста мы отрендерили проект в H.265 с включенным Quick Sync и без. И получили разница в пять раз: полминуты, против 2,5 минут!

Встроенный ИИ-движок

Ну а в последние несколько лет активно развивались нейросети. Распознавание лиц, речи, рукописного текста уже стали обыденностью для мобильных гаджетов.

И вот в 2019 году в процессоры Ice lake Intel встроили свой нейронный движок. Да-да, ИИ пришел в наши компы! И это не просто дань моде, а реально практичная фишка! Уже сейчас куча приложений использует этот движок. Вот несколько примеров.

Например, в Adobe Premiere можно сделать автоматическое кадрирование видео под разные форматы. Например, сделать вертикальное видео для Instagram Stories в один клик. Процессор сам найдет нужный объект и будет динамически центрировать кадр по нему.

Или например, нейронный движок может распознать всё локальную библиотеку фотографий и пометить их тегами. А дальше вы сможете искать и систематизировать фотки также как вы ищите картинки в сети. Технологию поодерживают такие приложения как QuikFynd или Nero, софт от Nero – Nero AI Photo Tagger. Кстати, это та самая компания, которая в начале нулевых прошивала DVD. При помощи Topaz Gigapixel AI можно апскейлить фото и видео, а в Photoshop вырезать фон в один клик.

Но в 2020 году для меня самым полезным оказалось удаление фонового шума при записи с микрофона. Это умеет делать приложение Krisp и это просто спасение для видеозвонков.

Неросеть, удаляющая фоновый шум, оптимизирована под нейронный движок Intel, поэтому работает в реальном времени, без интернета и почти не грузит комп!

Выводы

Сегодня мы рассказали лишь о части технологий Intel. Естественно их гораздо больше, но всё в один материал не влезает. Тем не менее надеемся, что это было интересно и полезно.