AMD kontra Intel - co ciekawego mają w zanadrzu producenci procesorów

Przedstawiamy w szczegółach najnowsze architektury procesorów AMD i Intela. Opisujemy sposób ich działania i objaśniamy znaczenie fachowych pojęć. Ponadto wskazujemy zalety i wady poszczególnych technologii.


Nowoczesne procesory to układy o ogromnym poziomie zintegrowania. Na jednym podłożu półprzewodnikowym mieszczą się jednostki spełniające odrębne funkcje, linie transmisji danych i kontrolery urządzeń peryferyjnych. Nie dziwi więc, że producenci określają współczesne procesory mianem System On Chip, która sugeruje, że dany układ zawiera cały system elektroniczny. Takie zintegrowane moduły są nie tylko tańsze w produkcji, lecz przynoszą wiele korzyści użytkownikowi. W porównaniu do platform, które składają się z kilku oddzielnych układów scalonych, rozwiązanie to umożliwia uzyskanie krótszych odległości pomiędzy jednostkami obliczeniowymi i kontrolerami. Na dodatek całą architekturę zaprojektował jeden zespół zgranych fachowców. Wszystko to pozwala osiągnąć wydajniejszą, a zarazem oszczędniejszą współpracę wszystkich jednostek procesora. Oprócz tego znacznie łatwiej wytworzyć, a później schładzać zestaw elementów, gdy są zespolone w pojedynczej, lekkiej obudowie o zwartej konstrukcji. AMD nadał swoim procesorom x86 nazwę Accelerated Processing Unit (APU). Nowoczesne układy APU tego producenta składają się z głównej jednostki obliczeniowej dysponującej dwoma, czterema lub ośmioma rdzeniami, pojemnej, kilkupoziomowej pamięci podręcznej i (w większości wypadków) bardzo wydajnej jednostce graficznej. Do tego dochodzą linie danych umożliwiające bezpośrednie połączenie z pamięcią i monitorem poprzez interfejs PCI Express, a także nowoczesne kontrolery urządzeń peryferyjnych takich jak SATA 3 czy USB 3.0.

Choć Intel wprowadził podobny poziom zintegrowania, nadal stosuje pojęcia procesor i CPU (Central Processing Unit). Pod pokrywą współczesnych układów Intela tkwią dwa, cztery lub sześć rdzeni, magistrala pamięci, magistrala wideo, jednostka graficzna i wspólna, obszerna pamięć podręczna.

AMD kontra Intel - co ciekawego mają w zanadrzu producenci procesorów

Cały system w pojedynczej obudowie – nowoczesne mikroprocesory (tu: architektura AMD Kaveri) scalają na jednej płytce krzemowej tak różnorodne elementy jak jednostka CPU, jednostka graficzna, linie transmisji danych i kontrolery.

Produkcja procesorów – rozmiar tranzystora i obwodów scalonych

W produkcji procesorów kluczową rolę odgrywa nie tylko architektura jednostki CPU, lecz także rozmiar i liczba tranzystorów. Im mniejszy parametr zwany grubością ścieżki lub procesem technologicznym, tym większą moc obliczeniową na wat może – przynajmniej teoretycznie – uzyskać producent procesora. A wraz z liczbą tranzystorów w układzie CPU powinna rosnąć moc obliczeniowa. Dysponując wieloletnim doświadczeniem (można rzec, że wprowadzając w 1971 r. układ 4004, Intel wynalazł procesor) i monopolistyczną pozycją na rynku procesorów przeznaczonych do komputerów klasy PC (udział rynkowy Intela sięga 80 procent), koncern wyprzedza AMD o jedną generację pod względem technologii produkcji. Wcale to nie dziwi, zważając na fakt, że budżet Intela na cele badawcze i rozwojowe jest prawie dwukrotnie wyższy od obrotu rocznego AMD. Chcąc prześcignąć rywala, AMD zwiększa liczbę tranzystorów w swoich układach. Widać to w porównaniu generacji procesorów AMD Kaveri i Intel Haswell. Serię AMD Kaveri, którą zaprezentowano na początku 2014 r., produkuje tajwański koncern TSMC w 28-nanometrowym procesie technologicznym. Stosuje płytki krzemowe o powierzchni 245 milimetrów kwadratowych. Liczba tranzystorów wynosi ok. 2,4 miliarda. W porównaniu do poprzedników o kryptonimach Richland i Trinity wytwarzanych w technologii 32 nm, które mieszczą niespełna 1,3 miliarda tranzystorów na powierzchni prawie 265 milimetrów kwadratowych, liczba tranzystorów w serii Kaveri wzrosła o niecałe 90 procent.

Generację Haswell wprowadzono w połowie 2013 r. Intel wytwarza te procesory we własnym zakresie, stosując 22-nanometrowy proces technologiczny. W porównaniu do poprzedniej generacji, Ivy Bridge, produkowanej w tej samej skali nanometrycznej powierzchnia płytki krzemowej zwiększyła się ze 160 do 177 milimetrów kwadratowych. Intel ulokował na niej 1,4 miliarda obwodów scalonych.

AMD kontra Intel - co ciekawego mają w zanadrzu producenci procesorów

Im mniejsza szerokość ścieżki, tym więcej układów CPU mieści się na krzemowym waflu. W ten sposób można zmniejszyć koszty produkcji. Z 300-milimetrowego plastra, który widać na zdjęciu, można wyciąć ponad 500 procesorów.