Arkitektura e Kompjuterit: Mikroprocesorët e Sotëm

Mikroprocesorët Intel Coffee Lake i7–8700K dhe AMD Ryzen 7 3700X

Përgjatë viteve 2010–2020 tregu i kompjuterit personal ka vazhduar të mbizotërohet nga modelet e CPU-ve të fabrikuara prej kompanive Intel dhe AMD. Nga të dyja kompanitë ka patur përpjekje të vazhdueshme për rritjen e rendimentit energjetik, veçanërisht në modelet e mikroprocesorëve që mbulojnë tregun e pajisjeve të lëvizshme si kompjuterat portativë (ang. laptop). Shtysa kryesore e avancimit të CPU-ve ka vazhduar të jetë përmirësimi i procesit fabrikues me madhësi të nyjës së tranzistorëve MOSFET (më shumë rreth tranzistorëve mund të lexoni këtu) që ka vazhduar të bjerë nga 10 μm në vitin 1971, në 1.5 μm në 1981, 600 nm në 1990, 130 nm në 2001, 32 nm në 2010, 10 nm në 2016 dhe së fundi, 7 nm në vitin 2018. Kjo ka sjellë rritjen e vazhdueshme të dendësisë së tranzistorëve në mikroqarqe në përputhje me ligjin e Murit (shih këtu) dhe uljen e fuqisë elektrike të shpenzuar prej tyre. Zvogëlimi i procesit fabrikues ka ardhur duke u ngadalësuar në vitet e fundit për shkak të vështirësive të shumta për të patur një shkallë të pranueshme gabimesh në rende nanometrike të procesit. Të kësaj natyre kanë qenë p.sh. vështirësitë e Intelit për të hedhur në treg modelet me nyjë 10 nm të cilat u vonuan për rreth 2 vjet. AMD-ja ka patur ndërkohë një ecuri shumë të mirë, duke prezantuar modelet e para me nyjë prej 7 nm dhe arkitekturën Zen 2.

Përmirësimet në shpejtësi përpunimi dhe rendiment energjetik kanë ardhur pjesërisht edhe nga përparimi i arkitekturave shumëbërthamëshe (për më shumë mund të lexoni këtu). Numri i bërthamave përpunuese në qarqet e mikroprocesorëve gjatë dekadës së fundit është rritur nga 2 në 64. Nga kjo rritje kanë përfituar më shumë përdoruesit e softuerëve të përpunimeve grafike (përpunuesit e fotografive, videove, etj.) të cilët janë të programuar me kod paralel. Për fat të keq, duke qenë se frekuencat e punës janë rritur lehtësisht, kanë përfituar më pak entuziastët e videolojrave (tregu i kompjuterave portativ për videolojra është zgjeruar ndjeshëm) të cilat kërkojnë tipikisht frekuenca të larta pune. Inteli është dalluar për seritë Core i3, i5 dhe i7 të cilat ofrojnë modele të fuqive dhe specifikave të ndryshme. Nga ana tjetër, AMD-ja është dalluar për seritë e saj A4, A6, A8, dhe A10 të cilat gjithashtu ofrojnë specifika dhe fuqi të ndryshme përllogaritëse për pajisjet kompjuterike. Seritë e Intelit janë shquar për frekuenca më të larta duke tejkaluar në shpejtësi përpunimi variantet e AMD-së, veçanërishtë në programet me kod sekuencial. Një avantazh tjetër i Intelit kundrejt AMD-së ka qenë përvoja e gjatë e bashkëpunimit me prodhuesit kryesorë të kompjuterave portativë. Kjo ka sjellë efektshëmëri më të lartë energjetike të CPU-ve të Intelit, çka përkthehet në zgjatje më të mirë të përdorimit të baterive.

Risi e rëndësishme nga AMD-ja ishte hedhja në treg e modeleve Ryzen (shqipto: raizën) me arkitekturë Zen në mars të vitit 2017. Seritë përkatëse Ryzen 3, Ryzen 5, Ryzen 7 dhe Ryzen Threadripper u fabrikuan fillimisht me proces 14 nm dhe frekuenca pune prej 3.0 – 4.7 GHz. Inteli u përpoq të kundërpërgjigjet me prezantimin e serisë Core i9 në prill të vitit 2018. Kjo seri CPU-shë për kompjutera portativë përfshinte fillimisht 6 bërthama përpunimi (modeli i9–8950HK), frekuenca pune prej 2.9 – 4.8 GHz, fuqi 45 W, dhe proces fabrikimi 14 nm. AMD-ja kaloi fillimisht te arkitektura Zen+ me proces fabrikimi 12 nm dhe më pas hodhi hapin e madh drejt arkitekturës Zen 2 me proces fabrikimi prej 7 nm.

Ulja e procesit të fabrikimit deri në 7 nm mundësoi rritjen e numrit të bërthamave përpunuese për kompjuterat e zakonshëm. Modelet Threadripper (shqipto: thredripër) u prezantuan fillimisht me 16 bërthama. Mbizotërimi i CPU-ve të AMD-së në programet me kod paralel filloi të jetë i dukshëm. Inteli pati probleme dhe vonesa me nyjën e fabrikimit prej 10 nm e përdorur për herë të parë te seria Ice lake (shqipto: ajs,lejk) e hedhur në treg në gusht të vitit 2019. Rritja e lehtë e frekuencave në modelet e gjeneratës së fundit nuk duket të jetë e mjaftueshme për t’i bërë ballë konkurrencës nga AMD-ja. Një ilustrim i detajuar rreth modeleve më të fundit të Intelit dhe AMD-së mund ta ndiqni te kjo video.

Mikroprocesorët Qualcomm Snapdragon dhe Samsung Exynos

Zhvillim të ndjeshëm gjatë dekadës së fundit kanë patur dhe mikroprocesorët e telefonave të mençur (ang. smartphone). Tregu i tyre ka pësuar një rritje tepër të vrullshme gjatë kësaj periudhe, duke arritur në mbi 1.4 milliardë shitje njësishë në vitin 2018 dhe me një parashikim prej mbi 1.7 miliardë shitjesh për vitin 2022 (statistika që i referohen këtij artikulli). Tregu ka qenë më së shumti i mbizotëruar nga modelet iphone (shqipto: ai,fëun) dhe Galaxy (shqipto: galëksi) të kompanive Apple (shqipto: epëll) dhe Samsung. Prodhuesit kryesorë të mikroprocesorëve për telefonat e mençur janë kompanitë Qualcomm (shqipto: kuëlkom) me modelet Snapdragon, Samsung me modelet Exynos (shqipto: eksinos) dhe Apple me modelet e serisë A (modeli A12 që është më aktuali konsiderohet si më i shpejti sot për sot).

Ndryshe nga mikroprocesorët e kompjuterave që përdorin instruksione të familjes x64 (x86_64), këta mikroprocesorë përdorin familjen e instruksioneve ARM64 e cila është me e reduktuar dhe e thjeshtë. Ky fakt garanton një rendiment më të lartë energjetik të CPU-ve ARM64 dhe përbën një avantazh thelbësor sepse lidhet drejtpërdrejt me kohëzgjatjen e përdorimit të baterisë së telefonit. Njësoj si mikroprocesorët x64, edhe te mikroprocesorët ARM64 është zbritur procesi i fabrikimit në 7nm si dhe është arritur në mikroqarqe me të paktën 8 bërthama përpunimi. Veçori tjetër e CPU-ve të telefonave është frekuenca më e ulët e punës e cila shmang nxehjen e mikroqarkut (telefonat nuk kanë sistem të mirfilltë të ftohjes). Një krahasim i detajuar i disa prej modeleve më të përhapur të procesorëve për telefona mund të gjendet te kjo video.

Referenca

  1. https://en.wikipedia.org/wiki/Ryzen
  2. https://en.wikipedia.org/wiki/Microprocessor
  3. https://en.wikipedia.org/wiki/Exynos
  4. https://en.wikipedia.org/wiki/Ice_Lake_(microprocessor)
  5. https://en.wikipedia.org/wiki/Qualcomm_Snapdragon

Posting....