Схватка двух ёкодзунов

Осталось менее суток до начала продаж новых процессоров AMD EPYC Rome. В этой статье мы решили вспомнить, с чего начиналась история соперничества двух крупнейших производителей процессоров.

Первым восьмибитным коммерчески доступным процессором в мире стал Intel i8008, выпущенный в 1972 году. Процессор имел тактовую частоту в 200 кГц, был выполнен по десятимикрометровому (10 тысяч нм) технологическому процессу и предназначался для «продвинутых» калькуляторов, терминалов ввода и вывода и автоматов бутылочного разлива.

В 1974 году этот процессор стал основой для микрокомпьютера Mark-8, представленного в виде DIY-проекта на обложке журнала Radio-Electronics. Автор проекта Джонатан Титус предлагал всем желающим буклет стоимостью $5, содержащий рисунки проводников печатных плат и описание процесса сборки.

Вскоре на свет появился похожий проект персонального микрокомпьютера Altair 8800, созданного компанией MITS (Micro Instrumentation and Telemetry Systems).

Спустя два года после создания i8008 Intel выпустила свой новый чип — i8080, основанный на усовершенствованной архитектуре i8008 и выполненный по шестимикрометровому (6000 нм) технологическому процессу. Этот процессор был в десять раз быстрее предшественника (тактовая частота 2 МГц) и получил более развитую систему команд.

Реверс-инжиниринг процессора Intel i8080, выполненный тремя талантливыми инженерами — Шоном и Кимом Хейли, а также Джеем Кумаром, привёл к созданию модифицированного клона, получившего название AMD AM9080.

Вначале AMD AМ9080 выпускался без лицензии, однако позже заключили лицензионное соглашение с Intel. Таким образом обе компании получили преимущество на рынках чипов, поскольку покупатели старались избежать возможной зависимости от единого поставщика.

Первые же продажи были крайне выгодными, поскольку себестоимость производства составляла 50 центов, а сами чипы активно покупались военными по $700 за штуку.

После этого Ким Хейли решил попробовать свои силы в реверс-инжиниринге микросхемы памяти Intel EPROM 1702. На тот момент это была самая прогрессивная технология постоянной памяти. Затея удалась лишь частично: созданный клон хранил данные только три недели при комнатной температуре.

Разломав множество чипов и основываясь на своих знаниях химии, Ким сделал вывод, что без знания точной температуры роста оксида будет невозможно достичь заявленных показателей Intel (десять лет при 85°С).

Проявив талант социальной инженерии, он позвонил на производство Intel и спросил, на какой температуре работают их печи. Удивительно, но ему без колебаний сообщили точную цифру — 830 °С. Бинго! Разумеется, подобные трюки не могли не повлечь за собой негативных последствий.

В начале 1981 года Intel готовились к заключению контракта на производство процессоров с IBM, крупнейшим на тот момент производителем компьютеров в мире. Сама Intel ещё не обладала достаточными производственными мощностями для закрытия потребностей IBM, поэтому, чтобы не потерять контракт, пришлось пойти на компромисс.

Этим компромиссом стало лицензионное соглашение между Intel и AMD, что позволило последней начать производство клонов Intel 8086, 80186 и 80286.

Спустя четыре года на рынке процессоров с архитектурой x86 был представлен новейший Intel 80386 с тактовой частотой 33 МГц и выполненный по одномикрометровому (1000 нм) технологическому процессу.

В AMD в это время также готовили аналогичный чип под названием Am386, однако выпуск был отложен на неопределённый срок из-за категорического отказа Intel предоставлять данные о технологии в рамках лицензионного соглашения. Это и стало поводом для обращения в суд.

В рамках судебного процесса Intel пыталась доказать, что условия соглашения распространяются только на процессоры предыдущих поколений, выпущенных до 80386. AMD в свою очередь настаивала на том, что условия соглашения позволяют ей не только воспроизводить 80386, но и будущие модели на базе архитектуры x86.

Судебные разбирательства затянулись на несколько лет и завершились победой AMD (Intel выплатила AMD $1 млрд). Доверительным отношениям между компаниями настал конец, а Am386 вышел только в 1991 году. Тем не менее процессор был очень востребован, поскольку работал на более высокой частоте, чем оригинал (40 МГц против 33 МГц).

Первым процессором в мире, основанным на гибридном CISC-RISC-ядре и имеющим математический сопроцессор (FPU) непосредственно на том же кристалле, стал Intel 80486. FPU позволил серьёзно ускорять операции с плавающей точкой, снимая нагрузку с центрального процессора.

Ещё одной инновацией стало внедрение конвейерного механизма выполнения инструкций, что также увеличивало производительность. Размер одного элемента был от 600 до 1000 нм, а на кристалле размещалось уже от 0,9 до 1,6 млн транзисторов.

AMD в свою очередь представила полный функциональный аналог под названием Am486 с использованием микрокода Intel 80386 и сопроцессора Intel 80287. Это обстоятельство стало поводом для многочисленных судебных разбирательств.

Дальнейшие судебные процессы то подтверждали, то опровергали права AMD на использование микрокодов Intel. Окончательную точку в этих вопросах поставил Верховный суд штата Калифорния, признавший незаконным право компании AMD использовать микрокод 80386. Итогом стало подписание соглашения между обеими компаниями, что всё же позволило AMD производить и продавать процессоры, содержащие микрокод 80287, 80386 и 80486.

Остальные игроки на рынке x86, такие как Cyrix, Texas Instruments и UMC, также стремились повторить успех Intel, выпуская функциональные аналоги чипа 80486. По той или иной причине им это не удалось.

UMC выбыла из гонки после судебного запрета продажи своего Green CPU на территории США. Cyrix не удалось заключить выгодные контракты с крупными сборщиками, а также против неё велись судебные тяжбы с Intel относительно эксплуатации патентованных технологий. Таким образом, лидерами рынка x86 оставались только Intel и AMD.

Стремясь завоевать первенство, и Intel, и AMD старались достичь максимальной производительности и скорости. Так AMD первой в мире преодолела планку в 1 ГГц, выпустив свой Athlon (37 млн транзисторов, 130 нм) на ядре Thunderbird. На этом этапе «гонки» Intel имела проблемы с нестабильностью кэша второго уровня у своего Pentium III на ядре Coppermine, что и вызвало задержку выпуска продукта.

Такими же успешными этапами стали для AMD выпуск двухъядерного процессора Athlon X2 (90 нм), а спустя два года — Quad-Core Opteron (65 нм), где все четыре ядра выращены на одном кристалле, а не представляют собой сборку из двух кристаллов по два ядра в каждом. В тоже время Intel выпускает свои знаменитые Core 2 Duo и Core 2 Quad, выполненные по 65-нанометровому технологическому процессу.

Вместе с увеличением тактовых частот и увеличением количества ядер остро встал вопрос об освоении новых технологических процессов, а также выхода на другие рынки.

Крупнейшей сделкой корпорации AMD стала покупка ATI Technologies за $5,4 млрд. Таким образом, AMD вышла на рынок графических ускорителей и стала основным конкурентом Nvidia.

Intel же приобрела одно из подразделений Texas Instruments, а также компанию Altera за $16,7 млрд. Результатом стал выход на рынок программируемых логических интегральных схем и SoC для потребительской электроники.

Примечательным фактом служит то, что с 2009 года AMD отказалась от собственного производства, сосредоточившись исключительно на разработке. Современные процессоры AMD выпускаются на производственных мощностях компаний GlobalFoundries и TSMC.

Intel, напротив, продолжает развивать собственные мощности по производству полупроводниковых элементов.

С 2018 года, помимо прямой конкуренции, у обеих компаний появились и совместные проекты. Ярким примером стал выпуск процессоров Intel Core восьмого поколения с интегрированной графикой AMD Radeon RX Vega M, объединив таким образом сильные стороны обеих компаний.

Такое решение позволит уменьшить размеры ноутбуков и мини-компьютеров, одновременно увеличивая производительность и время автономной работы.

За всю историю существования обеих компаний было множество эпизодов разногласий и взаимных претензий. Борьба за лидерство шла непрерывно и продолжается по настоящий момент. В этом году мы увидели серьёзное обновление линейки Intel Xeon Scalable Processors, о чём уже рассказывали в нашем блоге, и вот пришла пора очередь AMD выйти на сцену.

Уже совсем скоро новые процессоры AMD EPYC Rome появятся в нашей лаборатории. Узнайте об их поступлении первыми.

#intel #amd #selectel