Sefa Ozel/Getty Images

Piața procesoarelor e în fața unei schimbări radicale30 min read

De Ionuț Preda 10.12.2020

Procesoarele care stau la baza device-urilor viitorului suferă cele mai radicale schimbări din ultimele decenii, ocazie cu care Intel se vede încolțită de competitori.

Spre deosebire de alte domenii în care tehnologia s-a transformat în mod radical în ultimul deceniu, modul în care ne raportăm la procesoare, fie ele de PC, laptop sau telefon, a rămas cam la fel. Dacă vrei un workstation, îți iei un computer cu procesor Intel; dacă ești ceva mai „erudit” pe gaming, îți iei un PC cu AMD.  Pe mobil există mai multă eterogenitate, dar acolo contează în primul rând brand-ul și modelul, componentele pică în plan secund. Chit că mai auzi de Qualcomm Snapdragon sau Helio A, știi că evoluția este incrementală, când vine vorba de flagship-uri.

Însă o serie de anunțuri și lansări din toamna acestui an arată că ne îndreptăm spre prima schimbăre majoră de peisaj din ultimele decenii. Asta va duce la o lume cu device-uri tot mai interconectate, dar care ar putea crea o barieră de compatibilitate cu multe programe și aplicații din zona laptopurilor și a desktopurilor.

Războiul arhitecturilor de procesoare

Înainte de a intra în detalii, să vedem cum funcționează procesoarele„Arm vs x86: Instruction sets, architecture, and all key differences explained”, androidauthority.com și care sunt principalele arhitecturi ale acestora. Pe scurt, un procesor (CPU, de la Central processing unit) este responsabil de interpretarea și executarea comenzilor efectuate pe un device. Atunci când folosești o aplicație de mobil sau deschizi un program pe PC, acestea trimit o serie de instrucțiuni necesare pentru rularea acesteia către CPU.

Instrucțiunile nu sunt scrise direct pentru procesor, ci sunt compilate prin anumite limbaje de programare (precum Java sau C++). Asta asigură compatibilitatea cu diferitele modele de procesoare și oferă scalabilitate. Dacă vrei o aplicație care să nu fie prea intensivă, ai nevoie de un set de instrucțiuni mai simplu; dar dacă scopul principal e să scoți cât mai multă performanță din hardware-ul disponibil, trebuie să faci uz de instrucțiuni mai complexe. În funcție de aceste necesități, procesoarele arhitecturi diferite, care reglează modul în care interpretează și execută seturile de instrucțiuni. Acestea sunt grupate în două categorii majore:

CISC (Complex Instruction Set Computing) țintește în principal efectuarea seturilor de operațiuni mai complexe, care necesită mai multă putere și mai mulți tranzistori pe chip-ul fizic. Această filozofie este folosită în arhitectura x86, care domină piața de desktopuri și laptopuri, e prezentă pe unele tablete, dar este practic inexistentă pe telefoanele mobile.

● RISC (Reduced Instruction Set Computing) se axează în general pe seturi mai simple de instrucțiuni, optimizate pentru a folosi cât mai puțină putere și pentru a obține chipuri de dimensiuni mai mici. Acesta stă la baza ARM (Advanced RISC Machine), arhitectura care este folosită de majoritatea covârșitoare a smartphone-urilor actuale și de o parte din tablete, dar care începe să revină„The remarkable story of ARM”, medium.com și în zona de laptop și PC. Arhitectura permite integrarea CPU-ului într-un chipset unitar de dimensiuni mici, numit System on a Chip (SoC), care include și un procesor grafic, memoria RAM, spațiu de stocare, porturile de input/output, devenit standardul în designul de smartphone-uri și care stă la baza noilor procesoare de MacBook.

Asta este explicația simplă, dar există mult mai multe nuanțe tehnice. De exemplu, procesoarele x86 din ultimele două decenii sunt mai degrabă un hibrid între cele două filozofii,O parte dintre proprietățile seturilor de instrucțiuni sunt similare cu cele ale arhitecturii RISC, wikipedia.org chiar dacă Intel le consideră CISC.

Cea mai importantă distincție vine în utilizare: un CPU cu arhitectură x86 nu poate citi un program/aplicație/sistem de operare construit cu seturi de instrucțiuni pentru ARM sau vice-versa.

Felul în care au evoluat cele două arhitecturi nu ține doar de nevoi, ci și  de latura comercială. x86 este patentat de Intel, care încearcă să mențină arhitectura, pe cât posibil, în ograda proprie. A ajuns să o licențieze rivalului AMD, în urma unei istorii legale lungi și tumultoase,„AMD vs. Intel: Tech’s Oldest Rivalry Explained”, pastemagazine.com în schimbul dreptului de a utiliza extensia de 64 de biți a arhitecturii care a fost dezvoltată de către aceștia. ARM, în schimb, este deținut de compania britanică Arm Ltd., o companie cu o strategie neutră, deschisă spre a licenția arhitectura oricărui doritor.

Cel mai recent MacBook Pro conține procesorul M1 pe arhitectură ARM de la Apple

Noul MacBook Pro/Apple

Noile procesoare Apple Silicon deschid cutia Pandorei pentru Intel și x86

Arhitectura x86 a dominat copios piața de laptop și PC, în principal pentru că toate variantele de Windows și MacOS din istoria recentă au fost construite pe astfel de instrucțiuni. Doar că în această toamnă a avut loc o schimbare radicală.

Apple, care folosea procesoare Intel în MacBook-uri de mai de bine de 15 ani, a decis anul acesta să treacă noile modele MacBook Air, Pro și MacMini pe CPU-uri M1, construite intern pe arhitectura ARM, pe care o folosea de mult timp pentru chip-urile de iPhone și iPad. Compania se așteaptă ca, în maximum doi ani, să își treacă întreaga gamă de computere pe procesoarele interne.„Apple announces Mac transition to Apple silicon”, apple.com

Cel mai important avantaj pe care o aduce această tranziție e durata aproape dublă a bateriei pe noile dispozitive,„Yeah, Apple’s M1 MacBook Pro is powerful, but it’s the battery life that will blow you away”, techcrunch.com datorită consumului scăzut de energie al arhitecturii ARM. Dar asta nu vine în detrimentul performanței; criticii s-au arătat impresionați și de viteza de răspuns pe care o au noile MacBook-uri.„Apple’s first-gen M1 chips have already upended our concept of laptop performance”, theverge.com În ciuda faptului că permit seturi de instrucțiuni mai simple, chip-urile ARM le pot executa la viteze foarte ridicate, ceea ce le fac mai performante„The final ISA showdown: Is ARM, x86, or MIPS intrinsically more power efficient?”, extremetech.com decât cele x86 în anumite aspecte.

CITEȘTE ȘI: 9 lucruri interesante despre noile iPhone 12 

Desigur, pentru Apple mai există și avantajul că nu va mai trebui să cumpere procesoare de la Intel, ceea ce înseamnă costuri de producție mai scăzute. Pe termen lung, trecerea la noua arhitectură va duce la includerea laptopurilor în ecosistemul tabletelor și telefoanelor mobile.„Exiting x86: Why Apple and Microsoft are embracing the Arm-based PC”, siliconangle.com Aplicațiile de mobil sau tabletă vor putea fi rulate nativ pe notebook-uri și chiar pe desktop, în timp ce acestea ar putea beneficia de conexiunile LTE prin modemurile care pot fi introduse pe chipseturile ARM. Apple încă nu a făcut-o, dar o face Qualcomm pe procesoarele sale Snapdragon.„Qualcomm Snapdragon 888 launched with integrated X60 5G modem, better NPU, faster ISP, and more”, notebookcheck.net

Până atunci, există problema compatibilității cu app-urile dezvoltate pentru x86. Există o listă destul de lungă de app-uri care nu pot rula nativ pe noile MacBook-uri.O listă interactivă este disponibilă pe isapplesiliconready.com Apple încearcă să rezolve problema cu Rosetta 2, un emulator care traduce instrucțiunile de x86,„What Is Apple’s Rosetta 2 & How It Works Explained”, screenrant.com reușind să atingă cam 80% din performanța celor care rulează nativ pe M1. Dar nu e o soluție universală, și probabil că nu va fi atinsă o compatibilitate completă cu toate programele care rulează în prezent  pe computere MacOS cu procesoare Intel.

Și Microsoft privește către posibilitatea unui viitor bazat pe ARM. În 2019, a lansată o gamă de laptopuri Surface Pro X cu Windows care rulează pe procesoare ARM, în acest caz chip-uri Snapdragon SQ1 de la Qualcomm. Doar că acestea au fost primite mult mai puțin entuziast de către critici,„Apple’s M1 chip embarrasses Microsoft’s Surface Pro X by running Windows 10 on ARM much faster”, techradar.com având probleme mai mari de compatibilitate și rulând mai greoi Windows-ul decât laptopurile cu procesor Intel. O variantă actualizată cu Snapdragon SQ2 a fost primită ceva mai bine în această toamnă,„Microsoft Surface Pro X (2020) review: ARM gets more muscle”, theverge.com dar tot a picat în umbra tranziției începute de Apple.

CITEȘTE ȘI: De ce încă ne pasă de Apple? Și alte gadgeturi recente. 

Seria de procesoare AMD Ryzen 5000 a fost lansată în noiembrie

Seria Ryzen de la AMD câștigă tot mai mult teren în rândul PC-urilor de gaming.

AMD câștigă teren pe piața de PC/laptop

Veștile proaste nu se opresc aici pentru Intel. Rivalul AMD a anunțat în datele financiare pentru Q3 2020„AMD Reaches Highest CPU Market Share Since 2007, Q3 2020 Report”, tomshardware.com că a atins cea mai ridicată cotă de piață pentru procesoare x86 din 2007 încoace, de22,4%, Include desktop-uri, laptopuri, servere și alte tipuri de dispozitive smart din categoria Internet of Things cu o creștere de șase procente față de anul trecut. Cea mai mare parte din creștere se datorează laptopurilor, unde compania a înregistrat o cotă-record (20,2%, cu o creștere de 5,5% față de anul trecut). Dar și pe desktop-uri a ajuns la cea mai ridicată cotă din 2013 încoace (20,1%), marcând 12 trimestre consecutive de creștere.

Iar aceste date au venit înainte ca AMD să-și lanseze noua gamă de procesoare Zen 3, „AMD has Ryzen up to beat Intel with its new Zen 3 CPUs”, theverge.com la începutul lui noiembrie. Acestea au venit cu o victorie simbolică: flagship-ul Ryzen 9 5950X, cu un număr impresionant de 16 core-uri și 32 de thread-uri,Core-urile sunt procesoare fizice individuale asamblate în același model de CPU. Thread-urile sunt versiuni virtuale ale acestora, obținute prin împărțirea fiecărui core fizic în două virtuale, pentru a mări puterea de calcul într-un procedeu numit hyperthreading a luat „coroana” de cel mai puternic procesor pentru gaming, reușind să întreacă Intel i9-10900k în cea mai mare parte a testelor. Per total, seria Ryzen 5000 e cea mai recomandată de către site-uri de tech review pentru un computer nou de gaming.„Best Gaming CPUs for 2020”, tomshardware.com

CITEȘTE ȘI: PlayStation 5 vs Xbox Series X/S: „Războiul” consolelor, acum în 4K 60FPS

Intel pregătește răspunsul în primele luni ale lui 2021, când va își va lansa a 11-a generație de procesoare, sub numele Rocket Lake. Avantajul pe care încă îl are asupra AMD e cea a puterii pure de procesare, procesoarele Zen 3 nereușind să se apropie de frecvențele de 5,00 GHz aduse de Intel chiar și în laptopuri. Numai că gigantul tech are o problemă destul de mare în procesul de producție.

AMD a atins numărul ridicat de core-uri și thread-uri din procesoarele Zen 3 și pentru că a scăzut dimensiunea tranzistorilor folosițiProcesoarele sunt alcătuite din miliarde de tranzistori măsurați în nanometri. Cu cât dimensiunea lor e mai redusă, cu atât sunt mai eficiente și pot efectua mai multe calcule fără a se supraîncălzi, iar densitatea mai mare permite includerea cât mai multor core-uri la 7 nanometri (nm). Intel a lansat începând cu 2018 procesoare pentru notebook-uri și servere la un standard de 10 nm, dar nu a reușit să le eficientizeze destul pentru a le putea include în CPU-uri destinate activităților intensive,„What’s been going wrong for Intel?”, pcgamer.com așa că trebuie să revină la 14 nm pentru seria Rocket Lake. Mai mult, compania și-a amânat trecerea la standardul de 7nm până în 2022 sau chiar 2023, din cauza rezultatelor nesatisfăcătoare ale testelor interne.„Intel’s 7nm is Broken, Company Announces Delay Until 2022, 2023”, tomshardware.com

Intel are oricum un dezavantaj pe piața de PC-uri și laptop-uri ultraperformante. AMD este un jucător important și pe piața de plăci video, ceea ce îi permite să-și coordoneze modelele din punct de vedere al performanței cu noile serii de procesoare, pentru a obține o eficiență și o compatibilitate cât mai bună între componente și a evita potențiale bottleneck-uri.Termen folosit pentru a descrie situația în care performanța unui device este limitată de o componentă prea slabă, de obicei procesor sau placă video, care împiedică utilizarea celorlalte la randament maxim Un utilizator care intră într-un astfel de ecosistem nu poate face upgrade la un CPU Intel fără a-și schimba placa de bază, asta pentru că gigantul din Santa Clara i-a forțat pe AMD în trecut să nu le mai folosească socketurile. Așa că Intel trebuie să se bazeze pe vendorii de PC-uri și laptop-uri pentru a le grupa în mod eficient procesoarele cu plăci video AMD sau Nvidia. Iar cei de la Nvidia au planuri proprii.

Nvidia vrea să cumpere compania care deține licența pentru arhitectura procesoarelor ARM

Sediul Nvidia din Santa Clara, California

Tranzacția de zeci de miliarde de dolari care poate schimba totul, chiar și pentru mobile

Nvidia a anunțat în septembrie că intenționează să cumpere Arm Holdings, compania care licențiază arhitectura ARM, în schimbul a 40 de miliarde de dolari, de la firma japoneză de investiții Softbank. Tranzacția trebuie să fie aprobată de autoritățile de reglementare antitrust din Statele Unite, Uniunea Europeană, Marea Britanie și China.Deși niciuna dintre companiile implicate nu sunt chineze, nivelul încasărilor acestora în China fac obligatorie o recenzie anti-monopol efectuată de executivul de la Beijing, wccftech.com Este neclar dacă acest lucru se va întâmpla, având în vedere tensiunile dintre Statele Unite și China, Autoritățile chineze s-ar putea teme de un nou episod Huawei, în care arhitectura ARM, componentă critică pentru toți producătorii chinezi de smartphone-uri, să devină o posibilă țintă pentru sancțiuni economice americane care au determinat Beijingul să blocheze o tranzacție similară între Qualcomm și firma olandeză de semiconductori NXP în 2018.„China Blocks Qualcomm’s Attempt to Buy a Dutch Chipmaker”, wired.com

Dar, în cazul în care tranzacția va trece, posibilitățile sunt aproape nelimitate și depășesc piața device-urilor comerciale. Nvidia e cunoscută pentru plăcile sale video pentru gaming, dar tehnologia de computație grafică a devenit utilă în domenii mult mai diverse.„Nvidia has acquired Arm. What does this mean for the future of AI, edge computing, and the people who write software for these chips?”, stackoverflow.blog Minarea de criptomonede e un exemplu destul de cunoscut, dar tehnologia e folosită și pentru 3D mapping, procesare de imagini, deep machine learning, cloud computing și chiar pe post de „creier” pentru mașini autonome.

CITEȘTE ȘI: Cât de performante sunt noile plăci video NVIDIA RTX 3000?

Cu achiziția Arm Holdings, Nvidia își poate optimiza și integra soluțiile de procesare video cu ecosistemul de procesoare bazate pe arhitectura ARM din Internet of Things. De exemplu, în soluțiile bazate pe edge computing, care stochează și procesează date local, pe un dispozitiv, în locul procesării clasice în centre de date, eliminând latența asociată transferului de informații – critică pentru tehnologii precum cele ale mașinilor autonome.„NVIDIA And Mercedes-Benz Join Forces In An Autonomous Car Power Play”, forbes.com

Pe piața device-urilor clasice, asta ar însemna că Nvidia ar deține controlul asupra a 90% din licențele pentru arhitecturile procesoarelor de smartphone, precum și pentru sectorul emergent de laptop-uri bazate ARM. Piața procesoarelor de mobil este mult mai eterogenă„Global Application Processor Market declined 26% in Q2 2020”, gizmochina.com decât cea a PC-urilor; Qualcomm și Mediatek sunt lideri, dar fără a avea o cotă de piață covârșitoare, iar Samsung, Apple și HiSilicon (deținut de Huawei) oscilează fiecare între 10 și 20%, nu foarte mult în urma acestora.

Asta se datorează politicii de neutralitate practicată de Arm în acordarea licențelor, spre deosebire de monopolul pe care Intel a încercat să-l creeze în zone de x86. Există temeri că o achiziție de către un alt jucător din zona tech ar putea afecta această politică. Nvidia a încercat să atenueze sentimentul, anunțând public nu numai că  va păstra politica de licențiere a arhitecturii de CPU,„Nvidia will keep ARM licensing “neutral,” wants to license GPU tech, too”, arstechnica.com dar că va oferi partenerilor și posibilitatea de cumpăra licențe pentru propriile arhitecturi de procesoare grafice. Dar liderii companiei nu au exclus deloc posibilitatea creării unor procesoare proprii pe baza arhitecturii,„Jensen Huang Says Nvidia-Branded ARM CPUs Are a Possibility”, tomshardware.com și nu este clar dacă compania va fi obligată să împartă toate inovațiile acesteia cu partenerii care au licența – așa cum se întâmplă în prezent – sau dacă își poate rezerva anumite avantaje tehnice pe care le obține din R&D.

Iar acesta ar fi un alt scenariu pe care Intel nu și l-ar dori deloc. Dacă Nvidia reușește să integreze procesoarele ARM în zona device-urilor ultraperformante, iar Apple continuă să își facă MacBook-urile îsă fie tot mai eficiente și performante în comparație cu cele bazate pe procesoare Intel, gigantul tech s-ar confrunta cu cea mai solidă amenințare la monopolul x86 în zona desktopurilor și a laptopurilor.

Nu te aștepta, însă, ca Intel să se prăbușească peste noapte. Poziția companiei este încă foarte solidă în prezent, ceea ce-i oferă destul timp pentru a veni cu soluții proprii înainte de un eventual „asalt” al competitorilor. Care ar putea la fel de bine să nu se concretizeze, având în vedere că au mai existate tentative de a impune ARM-ul pe laptopuri, care s-au soldat cu eșecuri.„Windows 8 on ARM chips: It was too good to be true”, infoworld.com Dar Intel nu e într-o poziție de invidiat și s-ar putea vedea lăsată pe dinafară de viitorul pieței de procesoare și al tehnologiei în sine.



Text de

Ionuț Preda

Redactor cu câțiva ani de experiență în presa centrală. Este curios despre aplicarea tehnologiilor SF în lumea reală și evoluția ideilor de-a lungul istoriei.

TEHNOLOGIE|SCIENCE OF SPORT

Tehnologie sau tehno-doping? Cum sunt schimbate Jocurile Olimpice de gadgeturi și algoritmi

De
La Jocurile Olimpice de la Tokyo, atleții nu vor avea voie să folosească anumite tipuri de pantofi sport. Este prima oară când încălțările sunt interzise la Olimpiadă, dar e un caz care arată că tehnologia intră tot mai mult în lumea sportului.
ȘTIINȚĂ|OVERVIEW

Cât de cald este „prea cald”? Când devine canicula letală

De
Când mercurul crește în termometre, corpul uman începe o luptă constantă pentru a-și controla propria temperatură.
TEHNOLOGIE|SECURITATE

Pegasus: spionul cibernetic care poate infecta orice telefon din lume

De
17 publicații din întreaga lume au dezvăluit că sute de jurnaliști, activiști și politicieni din întreaga lume au fost ținta unui program spyware dezvoltat de o firmă privată israeliană. Iată ce se știe până acum.
SĂNĂTATE|OVERVIEW

La 100 de ani de la descoperirea vaccinului împotriva tuberculozei, România e pe podiumul UE la incidența bolii la copii

De
Albert Calmette și Camille Guérin au înregistrat primul succes în imunizarea împotriva tuberculozei în anul 1906, când, cu ajutorul unei tulpini atenuate a bacilului tuberculozei bovine, au creat un vaccin pe care l-au numit vaccinul BCG. Acesta a fost folosit pentru prima dată la oameni în anul 1921 în Franța, însă pe scară largă de-abia după cel de-al doilea război mondial și doar în SUA, Marea Britanie și Germania.