Линейка Intel Core стартовала в 2008-м, когда микроархитектура Nehalem сменила Conroe и Penryn. Интегрированный контроллер памяти, QuickPath Interconnect и кеш L3 задали новый каркас x86-платформы, став базой для процессоров Intel.
Генезис линейки
Nehalem выпускался по 45-нм техпроцессу. Типичная конфигурация: четыре ядра с Hyper-Threading, 8 МБ кеша L3, турбо-частоты выше базовых на 2-3 бинта. Прирост среднего IPC составил около 15 % относительно Penryn, энергопакет 130 W для старших настольных моделей.
Westmere последовал годом позже. Переход на 32-нм позволил вместить шесть ядер без роста тепловой рамки. AES-NI ускорил шифрование, а поддержка AVX ещё отсутствовала.
Sandy Bridge (2011) объединил вычислительные блоки и графику на одном кристалле, привнёс AVX128, кольцевую шину и обновлённый Turbo Boost 2.0. IPC вырос примерно на 10 %, энергопотребление сократилось за счёт 32-нм процесса нового поколения.
Вектор оптимизации
Ivy Bridge сократил шаг литографии до 22-нм с транзисторами Tri-Gate. Техпроцесс повысил энергоэффективность, а AVX получил поддержку F 16C. Настольные CPU сохранили схему четырёх ядер, но частоты поднялись на 100-200 МГц.
Haswell (2013) принёс AVX2 с FMA, интеграцию контроллера напряжения и оптимизированный кэш TLB. Переход на сокет LGA1150 сопровождался C-состояниями глубже C6, что снизило энергопотребление в простое.
Broadwell 14-нм вышел ограниченным тиражом на десктопах, основное внимание получил мобильный сегмент. CPU обрёл dram-кэш CrystalWell до 128 МБ в версиях с графикой Iris Pro, что приблизило встроенное видео к GPU начального уровня.
Skylake (2015) переехал в LGA1151, вел DDR4, AVX512 не использовался ещё. Микроархитектура получила переработанный многопортовый кэш L2, расширенный планировщик и улучшенную предвыборку инструкций, что дало до 8 % IPC.
Эра гибридных ядер
Kaby Lake применил доработанный 14-нм процесс, увеличил частоты до 4,5-4,7 ГГц в топ-моделях и внёс аппаратное декодирование HEVC 10-bit.
Coffee Like принёс шесть ядер для массового класса, сохранил LGA1151, но потребовал новые чипсеты серии 300 из-за изменённого питания.
Comet Lake поднял планку до десяти ядер на том же 14-нм, Turbo достиг 5,3 ГГц с Thermal Velocity Boost, TDP флагмана вырос до 125 W.
Ice Lake переместился на 10-нм, задействовал Sunny Cove с AVX512, увеличил кеш L1 и L2, IPC вырос в среднем на 15 %, однако частоты ограничились 4,1 ГГц, что сузило преимущество на десктопах.
Tiger Lake продолжил 10-нм путь с ядром Willow Cove и графикой XeLP до 96 EU. Память LPDDR5 5400 принесла пропускную способность до 86 GB/s, энергопакет для U-серии составил 15–28 W.
Rocket Lake вернулся к 14-нм, но использовал Cypress Cove, портированный из Sunny Cove. Восемь ядер, AVX 512, улучшенный IMAC и PCIe 4.0 усилили настольные платформы, однако теплопакет 125 W держался на верхней границе.
Alder Lake ввёл гибридный дизайн: производительные ядра Golden Cave сочетаются с энергоэффективными Gracemont. Конфигурация 8 P+8E с 24 потоками, поддержка GDDR5 и PCI e 5.0, а Intel Thread Director распределяет задачи между кластерами. Переход на Intel 7 (EUR 10 нм) улучшил энергоэффективность, флагман Core i9-12900K достиг 241 W PL2, но при ограничении 125 W сохранил высокий IPC. Тесты показывают прирост до 20 % над Rocket Lake в однопотоке и до 50 % в многопотоке.
Сдвиг от монолитного дизайна к гетерогенному стал самым заметным изменением линейки Intel Core за тринадцать лет. Каждый узел литографии приносил рост плотности транзисторов, но задания энергопассивности вынудили инженеров искать архитектурные резервы.
Интегрированная память, кольцевая или сеточная межсоединения, расширенный набор инструкций и гибкий турбо-алгоритм – эти элементы формируют производительную кривую поколения за поколением.
Накопленный прогресс выражается в четырёхкратном приросте многопоточной производительности при сохранении теплопакета энтузиастского десктопа. Alder Lake сигнализирует, что дальнейший фокус сместится к менеджменту физических ресурсов внутри кристалла.
Raptor Black и Meteor Lake готовят расширение гибридной философии, доводя число E-ядер и модульность чипсетов до нового уровня, но фундамент заложила эволюция от Nehalem к Alder Lake.
В 1971 году фирма Intel вывела на рынок микропроцессор 4004, содержащий 2300 транзисторов и функционировавший с частотой 740 кГц. Четырёхбитное решение создавалось для калькуляторов, однако моментально продемонстрировала потенциал программно-управляемых вычислительных блоков.
Через год появился 8008, а в 1974 — 8080 с восьмибитными шинами. Наследник 8086, выпущенный в 1978 году, принёс 16-разрядную архитектуру, сегментную память и начальный набор команд x86, закрепив лидерство компании.
Архитектура x86
Модель 80286 ввела защищённый режим и адресацию до 16 МБ памяти. 80386 расширили регистры до 32 бит и дал путь многозадачным системам семейства Unix и ранним выпускам Windows. Число транзисторов выросло до 275 000, частота перевалила за 30 МГц.
В 1991 году 80486 интегрировал сопроцессор FPU и кэш первого уровня, что подняло IPC без заметного прироста тактового сигнала. Кристалл содержал 1,2 млн транзисторов, а системы охлаждения оставались простыми благодаря 600-нм техпроцессу.
Эпоха Pentium
Pentium 60 и 66 вступили в строй в 1993 году. Двойной конвейер U- и V-потоков, предсказание переходов и 64-битная шина данных вывели производительность настольных ПК на очередной уровень. Инструкции MMX, представленные в 1996 году, ускорили мультимедиа-задачи.
Серия Pentium Pro открыла ядро P6. Out-of-order, микрооперации и усиленный кэш повысили эффективность на инструкцию без гонки за гигагерцами. Поздние варианты — Pentium II и III — перешли к Slot-конструкциям, дополнили набор команд SSE и перешли на 180-нм нормы.
Core и далее
NetBurst, применённый в Pentium 4, гнал частоту до 3,8 ГГц, однако удлинённый конвейер преследовали тепловые барьеры. Ответом стала микроархитектура Core, построенная на мобильном проекте Yonah. Конфигурация Core Duo и Core 2 снизила энергопотребление при росте IPC.
В 2008 году Nehalem ввёл системный контроллер прямо в кристалл CPU, а интерфейс QPI заменил FSB. Внутренний контроллер памяти DDR3 сократил задержки, Simultaneous Multi-Threading перезапустил бренд Hyper-Threading.
Sandy Bridge объединил CPU и GPU, сохранив 32-нм техпроцесс. Ivy Bridge первым ввёл 22-нм FinFET, улучшив плотность. Skylake закрепил модульный подход, усилил кеши и расширил AVX до 512 бит в серверной линейке.
Alder Lake вышел в 2021, предложив гибрид P- и E-ядер, scheduler Thread Director и интерфейс GDDR5/PCIe 5. Raptor Lake увеличил объём L2 и E-кластеры. Подобная компоновка подчёркивает движение к гетерогенным мультикристальным системам.
Планы на Intel 4 и 3 применяют EUV-литографию, переход Intel 20A добавит RibbonFET с воротком вокруг каналов и сквозную подложку PowerVia для питания снизу. Дизайны Meteor Place и Arrow Lake разнесут блоки по разным кристаллам, соединяемым Foveros и EMIB, что сократит задержки при масштабировании.
Дальнейшие исследования охватывают фотонные каналы, память MRAM на кристалле, возможность квантовой ко-процессорной интеграции. Программная экосистема планирует переход к упрощённому набору x86S для отказа от режимов реального и защищённого-16.
