Центральный процессор (один или несколько) — «сердце» любого компьютера, от портативной или настольной машины до любого сервера. На массовом рынке (кроме, пожалуй, наиболее мощных серверов) именно тип и тактовая частота процессора определяют класс компьютера в глазах потребителя. Не всегда это оправдано: реальная производительность компьютера в большинстве задач зависит отнюдь не только от процессора. Однако факт остаётся фактом, и это активно используется при маркетинге компьютеров.

В последние 10–15 лет ситуация на рынке общедоступных компьютеров значительно изменилась, и не в последнюю очередь эти изменения связаны с лавинообразным ростом производительности центральных процессоров. Так, малый или средний сервер, считавшийся весьма производительным в 1990 году, не сравнится по мощности процессора даже с современной настольной машиной.

Всё это позволяет говорить о рынке центральных процессоров как об отдельном сегменте. Хотя конечный пользователь чаще всего приобретает компьютер в целом, зачастую именно процессор в первую очередь определяет выбор.

Процессоры для настольных компьютеров и рабочих станций

В немалой степени причиной быстрого роста производительности систем стала ожесточённая конкуренция на рынке процессоров для настольных компьютеров.

Рынок настольных машин ещё с 80-х годов прошлого века почти полностью занят PC-совместимыми компьютерами, «потомками» первых IBM PC (1981 г., процессор Intel 8088). Архитектура PC была далеко не самой технически совершенной из возможных. Однако открытость этой архитектуры, тот факт, что все интерфейсы были опубликованы и потому совместимые комплектующие мог создавать любой производитель, сыграла решающую роль. Технические ограничения были во многом преодолены с распространением в середине 90-х годов шины PCI (также открытой).

Важные достоинства PC-совместимых компьютеров, являющиеся следствием открытости архитектуры — огромное количество предназначенных для них разнообразных комплектующих и периферийных устройств, а также лёгкость их сборки из комплектующих. Пользователи нередко заказывают сборку компьютеров с заказной конфигурацией небольшим фирмам или даже производят её самостоятельно. Кроме того, в определённых пределах возможен апгрейд — улучшение характеристик компьютера заменой отдельных комплектующих (включая центральный процессор).

Благодаря этим достоинствам, а также росту производительности, PC-совместимые компьютеры не только практически полностью завоевали рынок настольных машин, но и потеснили «рабочие станции» — специализированные высокопроизводительные компьютеры для работы с графикой, трехмерной анимацией, научными расчётами и т.п. Граница между рынками «настольных компьютеров» и «рабочих станций» практически стёрлась, тем более что одна из типичных «настольных» задач — компьютерные игры — с применением всё более совершенной графики и анимации стала предъявлять к производительности компьютера (включая процессор) почти столь же серьёзные требования, как и многие задачи «рабочих станций».

Машины, не являющиеся PC-совместимыми, в настоящий момент используются в основном как специализированные решения. Достаточно распространены компьютеры Apple Macintosh, в которых установлены процессоры IBM PowerPC — такие машины применяются в основном для работы с различной графикой, прежде всего — компьютерной вёрстки и дизайна; кроме того, за них держатся некоторые «лояльные пользователи», достаточно давно привыкшие использовать Macintosh. Рабочие станции фирм Sun, Hewlett Packard и Silicon Graphics используются в основном в случаях, когда необходимо использовать ту или иную программную систему (например, для научных расчётов или автоматического проектирования — CAD), работающую только на них; в этом случае пользователь выбирает не процессор и даже не компьютер, а программную систему, и приобретает такой компьютер, который нужен для её использования.

Первоначально процессоры для PC-совместимых компьютеров, выпускаемых самыми разными фирмами, производила практически только фирма Intel. Однако в 1991 году ей бросила вызов AMD со своим процессором Am386. Наиболее быстрая версия Am386 работала на частоте 40 МГц — тогда как Intel 80386 были рассчитаны на частоты только до 33 Мгц.

За последующие годы конкуренция Intel и AMD стала мощным двигателем развития процессоров. В первое время (семейства 386, 486 — первая половина 90-х) процессоры AMD в основном основывались на разработках Intel, но затем AMD приобрела небольшую фирму NexGen, также специализировавшуюся на разработке процессоров, и «пошла своим путём». Во второй половине 90-х годов процессоры семейства AMD K6 всерьёз конкурировали с семействами Intel Pentium II и затем Pentium III (преимущественно в области настольных компьютеров). А в 1999 году AMD выпустила процессор принципиально нового седьмого (считая ещё от 8088) поколения Athlon, тем самым опередив Intel. Впрочем, через несколько месяцев фирма Intel также предложила процессор седьмого поколения — Pentium 4.

Можно долго спорить о том, какие процессоры «лучше» — Intel или AMD. Такие споры происходят постоянно, и объективные данные тестов, постоянно публикуемые в журналах и на различных сайтах в интернете, далеко не всегда убеждают ретивых спорщиков. Но практически всем очевидно, что каждая из этих фирм была вынуждена быстро создавать новые, более мощные, процессоры, а также снижать цены, благодаря конкуренции со стороны второй фирмы.

На данный момент наиболее мощный процессор для PC-совместимых компьютеров предлагает фирма Intel — это модель Pentium 4 с тактовой частотой 3.06 ГГц (3060 МГц). В этом процессоре поддерживается технология HyperThreading, увеличивающая производительность при выполнении двух и более задач одновременно. «Топовый» продукт AMD — Athlon XP 2800+ (реальная тактовая частота 2250 МГц, название обозначает сравнимую производительность с Pentium 4 с тактовой частотой 2800 МГц); к сожалению, массовые поставки этого процессора ещё не начаты.

Для двухпроцессорных компьютеров — таковы многие высокопроизводительные машины, используемые как рабочие станции — фирма Intel предлагает процессоры Xeon, а фирма AMD — процессоры Athlon MP. Это версии процессоров Pentium IV и Athlon XP соответственно, оптимизированные для работы в двухпроцессорной системе. На данный момент производительность «высшей» из предлагаемых моделей Xeon (тактовая частота 2800 МГц) заметно больше, чем у «высшего» Athlon MP 2200+ (реальная тактовая частота 1800 МГц).

Если технологическое лидерство несколько раз переходило «из рук в руки», в плане продаж фирма Intel всё время оставалась ведущей. Её козырь — образ проверенного временем и несколькими поколениями надёжных решений производителя. Даже несколько серьёзных ошибок в продуктах Intel (наиболее известный случай, касающийся процессоров — ошибка в первых версиях процессора Pentium, приводившая к некорректным вычислениям с плавающей точкой) не поколебали репутацию фирмы.

Кроме того, фирма Intel постоянно проводит маркетинг, причём достаточно агрессивный. От презентаций на компьютерных выставках до навязчивой телевизионной рекламы — всё направлено на поддержание образа процессоров Intel как единственного решения.

Благодаря репутации и маркетингу Intel многие пользователи (и, что важно, корпоративные менеджеры по информационным технологиям) выбирают компьютеры именно на базе процессоров Intel, даже если решения от AMD дают лучшее соотношение цены и производительности — а это нередко оказывается именно так.

Процессоры Intel Pentium IV достаточно дороги; для «экономичных» компьютеров Intel предлагает процессоры марки Celeron, производительность которых для большинства типовых офисных задач и игр заметно меньше, чем у AMD Athlon XP сравнимой цены.

Для двухпроцессорных компьютеров решение на базе двух процессоров AMD Athlon MP (моделей 2000+ и ниже) обычно оказывается дешевле, чем сравнимое по производительности на базе двух Intel Xeon, за счёт цены как самих процессоров, так и материнской платы для них. Это может быть важно при выборе относительно недорогой машины, например, для работы с трехмерной анимацией. Однако наиболее производительные двухпроцессорные PC-совместимые компьютеры могут быть собраны только на процессорах Intel Xeon.

На агрессивный маркетинг фирмы Intel сторонники процессоров AMD нередко отвечают «шумностью» в интернете, а иногда — и на компьютерных выставках. По мнению некоторых авторов, такая «реклама» реально вредна для AMD, поскольку она ухудшает мнение сторонних наблюдателей о фирме, ассоциирует её с хаотичностью и беспорядочностью (тогда как репутация Intel говорит о стабильности и респектабельности этой компании). В последнее время это, похоже, стали понимать и сами яростные сторонники AMD, и их «скандальность» несколько угасла.

Ещё одной причиной затихания шумных скандалов со стороны неумеренных любителей AMD является замедление развития процессоров этой фирмы. И Intel, и AMD некоторое время назад заявили о подготовке к выпуску принципиально новых — 64-битных — процессоров, продолжающих линии для PC-совместимых компьютеров (все процессоры для таких компьютеров, начиная с семейства 386, являются 32-битными). Однако если Intel уже выпустил процессоры Itanium и Itanium 2, выпуск чипов AMD — Athlon 64 и Opteron — задерживается; их поставки ожидаются лишь в 2003 г.

Заметим, что подход к созданию 64-битного процессора у Intel и AMD принципиально различается. Intel Itanium — принципиально новый процессор, который, правда, может выполнять существующие программы для PC-совместимых компьютеров, но производительность при этом оказывается достаточно низкой. Для полноценного использования этого процессора требуются программы, созданные специально для него. Это делает Itanium (и его следующую версию — Itanium 2) скорее отдельным семейством процессоров, чем продолжением линии чипов для PC-совместимых компьютеров.

Рабочие станции на основе процессоров серии Itanium существуют, но не получили широкого распространения. Процессоры этого семейства в основном используются в серверах. Подробнее об этом сказано ниже.

64-битные процессоры, разрабатываемые AMD — Athlon 64 и Opteron, ранее известные как ClawHammer и SledgeHammer — будут выполнять как новые (созданные специально для них), так и существующие программы для PC-совместимых компьютеров с полноценной производительностью. Благодаря этому Athlon 64, предназначенный для рабочих станций (а в перспективе — и настольных компьютеров) может стать достаточно популярным. Opteron предназначен для серверов.

Оправдаются ли возлагаемые на новые процессоры AMD надежды, станет ясно, когда начнутся их поставки — не ранее первой половины 2003 года. Пока что производительность 32-битных PC-совместимых компьютеров достаточно велика для «настольного» применения и приемлема для многих задач, традиционных для рабочих станций. Тем не менее, многие с интересом ожидают новых достижений.

По некоторым данным, Intel разрабатывает чип, сходный по принципу действия с Athlon 64/Opteron. Условное название этого процессора — Yamhill. Впрочем, официально он не анонсирован.

Кроме Intel и AMD, процессоры для PC-совместимых компьютеров выпускаются фирмами VIA и Transmeta. Производительность чипов VIA C6 и Transmeta Crusoe существенно меньше, чем у наиболее мощных процессоров Intel и AMD. Однако они ищут своего потребителя, исходя из того, что требования типичных офисных задач к производительности не столь велики. Существенные достоинства этих процессоров — малое энергопотребление и малое выделение тепла.

Transmeta Crusoe иногда используется в компактных настольных системах, но куда чаще он встречается в мобильных компьютерах (см. ниже). Настольные компьютеры с процессором VIA C6 несколько более распространены, они обычно отличаются низкой ценой и тихой работой (этот процессор можно использовать без отдельного вентилятора).

К сожалению, нередко возникают сомнения в полной совместимости процессоров Transmeta Crusoe и VIA C6 со всеми существующими программами для PC-совместимых компьютеров. Кроме того, большинство пользователей, находясь под влиянием маркетинга производителей процессоров и компьютеров, предпочитают более мощные решения от Intel и AMD, даже когда в них нет реальной необходимости. Поэтому доля Transmeta и VIA на рынке центральных процессоров для настольных компьютеров остаётся небольшой.

Процессоры для мобильных компьютеров

Мобильные компьютеры — «ноутбуки» различных форм и размеров — в последнее время достаточно широко распространены. Их производительность приближается к настольным компьютерам, хотя и не может окончательно сравниться с ними из-за требований к размеру комплектующих, их охлаждению и сбережению энергии.

Недостаток мобильного компьютера по сравнению с настольным — существенно меньшая возможность апгрейда (хотя появились модели, апгрейд которых не сложнее, чем апгрейд настольной машины). Однако у ноутбуков есть и ряд преимуществ. Это, разумеется, портативность и возможность работы от аккумулятора без постоянного внешнего питания. Кроме того, в современные ноутбуки встроены плоские мониторы на TFT матрице; такие мониторы доступны и для настольных компьютеров, но стоят достаточно дорого. Многие из дорогих моделей ноутбуков снабжены устройствами для чтения Flash-памяти и даже встроенными видеокамерами; это даёт им дополнительное преимущество перед настольными системами.

Выбирая портативный компьютер, пользователь (или корпоративный менеджер, если речь идёт о закупке ноутбуков для фирмы) обычно обращает внимание на brand name производителя, а также — как и в случае настольного компьютера — на тип и тактовую частоту процессора.

Чипы VIA C3 и Transmeta отлично подходят для ноутбуков благодаря низкому энергопотреблению, позволяющему обеспечивать более долгую работу от аккумулятора. Однако пользователи, которым прежде всего критична многочасовая работа без подзарядки, нередко выбирают не ноутбук, а PDA — карманный компьютер. Те же, кто приобретают портативные компьютеры-ноутбуки, обычно привыкли к процессорам, используемым в настольных компьютерах, и к тому же часто желают немалой производительности даже от ноутбука.

Поэтому, хотя чипы VIA и Transmeta всё же применяются в некоторых ноутбуках (так, компьютеры известной серии Sony PictureBook со встроенной видеокамерой снабжены процессорами Transmeta Crusoe), наиболее распространены ноутбуки на процессорах Intel, а второе место занимают модели с процессорами AMD.

И Intel, и AMD выпускают специальные мобильные версии своих процессоров, отличающиеся, в частности, пониженным энергопотреблением. Однако в некоторых моделях ноутбуков применяются «настольные» версии процессоров. Это позволяет несколько увеличить производительность, но уменьшает время работы от аккумулятора и повышает требования к системе охлаждения в корпусе ноутбука.

Процессоры для серверов

При выборе сервера тип и тактовая частота процессора играют не столь важную роль, как в случае пользовательского компьютера (настольного или мобильного).

Производительность сервера определяется не только процессором, но и другими компонентами — для большинства задач это прежде всего система хранения информации (обычно жёсткий диск или набор жёстких дисков). Кроме того, в требования к серверу зачастую входит не только производительность; для весьма распространённого вида серверов — машины, устанавливаемые в стойку (rack), не менее важна надёжность работы при весьма ограниченных размерах корпуса (и, соответственно, возможностях охлаждения).

Желая приобрести сервер среднего класса и выше, пользователь (точнее, менеджер — такие серверы обычно приобретаются фирмами) чаще всего либо обращается к системному интегратору, либо выбирает подходящую модель brand name производителя. Вид процессора здесь играет второстепенную роль — важны доступные для данного сервера программное обеспечение и поддержка. Однако для массовых серверов младшего класса ситуация нередко обстоит иначе. Пользователи определяют требуемую для данной задачи конфигурацию, а затем приобретают подходящий готовый сервер (brand name либо малой фирмы-сборщика) или даже собирают машину самостоятельно. При этом выбор процессора играет немалую роль.

Использование PC-совместимых компьютеров в качестве недорогих серверов ведёт историю ещё со времён процессора 286. Тогда основной причиной для такого решения была дороговизна более мощных компьютеров. В современной же ситуации возможно создать PC-совместимый сервер вполне приемлемой производительности, вплоть до среднего класса серверов. И именно такое решение наиболее распространено.

До сих пор для серверов нередко применяется процессор Intel Pentium III и его версия с увеличенной производительностью (за счёт увеличения кэш-памяти) — Pentium III Xeon. Технически эти процессоры несколько устарели, но они являются надёжным, проверенным решением для серверов, к тому же их требования к охлаждению легче удовлетворить, чем требования современных процессоров. Даже фирма Sun, в основном предлагающая серверы на своих процессорах серии UltraSPARC, создала серию серверов LX50, в которых установлены один или два процессора Intel Pentium III.

Для более производительных двухпроцессорных серверов используются процессоры Intel Xeon или (реже) AMD Athlon MP. Intel также выпускает процессор Xeon MP, на котором создаются серверы с четырьмя процессорами.

Серверы среднего класса и выше, как мы уже упомянули, обычно приобретаются у brand name производителей или системных интеграторов. Системные интеграторы, в свою очередь, также обычно работают с серверами brand name производителей.

RISC-процессоры по-прежнему активно используются в серверах. Особенно известны серверы фирмы Sun на процессорах UltraSPARC. Однако конкуренцию RISC-процессорам, по меньшей мере для серверов среднего класса, теперь составляет процессор Intel Itanium 2.

Семейство Itanium разработано совместно фирмами Intel и Hewlett-Packard. Hewlett-Packard купила фирму Compaq и таким образом приобрела права на технологии, лежащие в основе процессоров Alpha; эти технологии (при участии создававших их инженеров) были использованы при разработке семейства Itanium.

Процессоры этого семейства — попытка «революционного» развития процессора для PC-совместимых компьютеров. Это действительно принципиально новые процессоры, однако PC-совместимость получилась достаточно условная. Программы для PC-совместимых машин исполняются, но производительность оставляет желать лучшего.

Первый процессор этого семейства, Intel Itanium, не обеспечивал достаточной производительности даже с программным обеспечением, созданным специально для него. Современный Intel Itanium 2 вполне конкурентоспособен при том же условии — требуются созданные для него программы; однако это же верно и для RISC-процессоров. В настоящий момент на рынке предлагается несколько моделей серверов на основе Itanium 2.

Как уже упоминалось выше, AMD в семействе процессоров Athlon 64/Opteron предполагает «эволюционное» развитие, добавление 64-битных возможностей с сохранением полноценной производительности при выполнении существующих программ. Процессор Opteron будет предназначен для серверов; он должен появиться в первой половине 2003 года. Пока неясно, сможет ли Opteron занять твёрдую позицию как серверный процессор.

Следует также упомянуть ещё один вид серверов, распространившийся в последнее время — так называемые «серверы-лезвия» (blade servers). В компактную стойку устанавливается множество плат-«лезвий», каждая из которых представляет из себя сервер — с процессором, памятью, жёстким диском и т.д. Эти платы можно заменить в любой момент. Такая структура серверов используется для параллельных вычислений, а также при необходимости совместной установки многих серверных машин (например, для больших интернет-провайдеров). Поскольку охлаждение такого сервера оказывается весьма затруднено из-за малого количества места, нередко используются не самые производительные (по нынешним критериям) процессоры. Так, фирма HP (ранее Compaq) предлагает модель Proliant BL e-Class, где на каждой плате установлен процессор Intel Pentium III с тактовой частотой 800 МГц. В некоторых «серверах-лезвиях» используются процессоры Transmeta Crusoe

В данной статье мы ограничились обзором рынка центральных процессоров для компьютеров. Разумеется, понятие «процессор» далеко не ограничено описанными устройствами. Так, даже для тех же компьютеров производятся видеокарты, главная часть которых вполне оправданно называется «графический процессор». Процессоры установлены и в карманных компьютерах (PDA), и в множестве иных устройств. Так, фирма Sandbridge недавно анонсировала специализированный процессор, предназначенный для мобильных телефонов и работающий на частоте 600 МГц (!).

Однако только в случае процессоров для компьютеров можно говорить об отдельном рынке, интересующем конечных пользователей. Выбирая мобильный телефон и даже карманный компьютер, пользователь смотрит на модель в целом, и, как правило, почти не интересуется процессором, установленным в нём. При выборе же компьютера (кроме серверов среднего класса и выше) тип и частота процессора обычно играют решающую роль.

На рынке процессоров для компьютеров можно ожидать решающих событий в течение ближайших полугода-года. Прежде всего, конечно, это появление чипов AMD Athlon 64 и Opteron. Станет ли Athlon 64 основой новых мощных настольных компьютеров — рабочих станций? Закрепится ли Opteron на рынке серверов? Время покажет.

Время также позволит нам узнать судьбу семейства Itanium. Серверы на Intel Itanium 2 уже выпускаются, но станут ли они достойными конкурентами моделей на основании RISC-процессоров?

Очевидно лишь одно — конкуренция на рынке процессоров по-прежнему велика, и это позволяет надеяться, что он не будет стоять на месте, и принесёт пользователям ещё больше возможностей по умеренным ценам.