بمناسبة إعلانها عن الجيل الثامن، نظرة عامة على معالجات Intel وأجيالها

أعلنت شركة Intel منذ أيام عن إصدار الجيل الثامن من معالجاتها بمعماريتي (Coffe Lake و Cannon Lake)، ولربما نشهد تطورًا كبيرًا في الأداء بدرجة تصل إلى 40 % عن المعمارية السابقة من الجيل السابع والمسماة بـ Kaby Lake … فلنحتفل!

ولكن مهلًا … جيل ثامن؟ متى بدأ الجيل الأول؟ هل هو جيل Pentium و Celeron والمعالجات التي كنا نستخدمها في أجهزتنا القديمة وقتما كانت أقوى الألعاب على الساحة هي Virtua Cop و Fifa98؟ أم يُقصد بها معالجات أقدم من تلك المرحلة؟ وما هو الفارق الحقيقي أصلًا بين جيل وآخر؟ وما هو معنى Kaby Lake و Coffe Lake و Cannon Lake … إلخ؟

عندما شرعت في كتابة هذا المقال واجهتني بعض تلك الأسئلة، سواءً عن طريق الأصدقاء الذين تناولت معهم الخبر أو من خلال التعليقات على الإنترنت، الأمر الذي شجّعني على كتابة هذا المقال لأصطحب قارئنا العزيز في جولة ممتعة وسريعة نعبر فيها على أجيال معالجات Intel، ونفهم فيها طريقة عمل المعالج والتطورات الرهيبة التي شهدتها صناعة المعالجات في السنوات الأخيرة.

سنحاول ها هنا أن نشرح الأمر بأبسط شكل ممكن وبدون الدخول في الكثير من التفاصيل، ثم بعدها في النهاية سنتحدث عن الجيل الثامن والأخير من معالجات Intel.

المعالج هو مجرد قطعة صغيرة في جهازك لا تحتل مساحة كبيرة كالتي تحتلها اللوحة الأم أو كارت الشاشة أو أي مكون آخر، ولكنها القطعة الأهم والأكثر تعقيدًا في تصنيعها وفي عملها وفي أهميتها، فهي تمثل فعليًا عقل الكمبيوتر!

المعالج مسؤول عن التعامل مع المليارات من التعليمات في الثانية (نعم المليارات في الثانية الواحدة)، حيث يقوم بتنفيذ التعليمات التي تعطيها له بشكل مباشر أو التي قد لا تشعر بها أساسًا، ولكنها ضرورية لكي تستمر الأمور بشكل طبيعي.

عندما يرغب الكثير من المستخدمين في شراء معالج ما فإنّ الأسئلة الشائعة لا تخرج عن نطاق سرعة المعالج وعدد الأنوية Cores الموجودة به، ولكن هل هذا حقًا هو كل ما يهم؟ لنرى.

تعتبر سرعة المعالج هي الخاصية الأشهر، كانت تقاس قديمًا بالميجاهرتز MHz أمّا الآن فهي تقاس بالجيجا هرتز GHz وهو فارق جنوني في السرعة (ألف ضعف)، على سبيل المثال فإنّ معالج بسرعة 3GHz يمكنه القيام بعدد من التعليمات يقدر بثلاثة مليار في الثانية الواحدة.

يمكننا القول أنّ تنفيذ أي مهمة هو بالأساس تنفيذ لعدد معين من التعليمات التي يجب أن يتعامل معها المعالج، وبالتالي كلما زادت سرعة المعالج زادت قدرته على التعامل مع عدد تعليمات أكبر في وقت أقل، وبالتالي تنفيذ مهامك بشكل أسرع.

في الغالب تكون السرعة المحددة على أي معالج هي سرعة كل نواة على حدة في حال كان المعالج متعدد الأنوية.

قديمًا كان المعالج يحتوي على نواة واحدة فقط تقوم بكل الأعمال وحدها، ولكن مع تطور التطبيقات والحاجة لعمل العديد من المهام في نفس الوقت الأمر أصبح المعالج مع الوقت هو المتهم الأول في حدوث أي بطء أو تأخير. لذا، ظهر الحل البسيط: إضافة المزيد من الأنوية!

الأنوية ببساطة تعتبر معالجات إضافية، نحن لا نتحدث هنا عن معالج أصبحت سرعته الضعف، ولكننا نتحدث عن معالج أصبح لديه القدرة على العمل بسرعةٍ كاملة لتنفيذ مهمة ما، بينما يظل قادرًا على تنفيذ عدد من المهمات الأخرى بنفس السرعة والكفاءة مستخدمًا في ذلك الأنوية الأخرى المتاحة.

المثير في موضوع عدد الأنوية هو عدم ظهور فعاليته الحقيقية إلّا عندما يكون التطبيق أو البرنامج قيد التشغيل مصمم خصيصًا ليستغل تلك الخاصية بالشكل الأمثل. لذا، لن تجد فارقًا ملحوظًا في الأداء بين المعالجات متعددة النواة وأحادية النواة في إدارة التطبيقات القديمة، لربما وجدت تلك التطبيقات تعمل بشكل أفضل على المعالجات القديمة كذلك!

الكثير يعتمد على هاتين الخاصيتين فقط عند الرغبة في شراء معالج جديد، فهل تظن أنّ ما سبق كافيًا لتصبح قادرًا على اتخاذ القرار بشراء معالج ما؟ إذا كانت إجابتك بنعم فأرجو منك الإجابة على السؤال التالي:

معالج Intel Core i7-6700K سرعته 4GHz وعدد الأنوية به 4 أنوية.

معالج AMD FX-8350 سرعته 4GHz وعدد الأنوية به 8 أنوية.

من الأفضل؟

الإجابة: معالج Intel … وبفارق كبير!

كيف ذلك ؟؟ الإجابة ببساطة هي أنّ الحكم على أداء المعالج يتجاوز مسألة سرعته أو عدد أنويته، فلنكمل معًا الحديث لتوضيح الأمور بشكل أكبر.

أي عدد من المعالجات يتشابه في الاسم والغرض من التصنيع يمكن تمثيله في مجموعة واحدة، فمثلًا مجموعة معالجات Xeon كانت مصممة للعمل في السيرفرات Servers، بينما معالجات Core i7 Mobile صممت للعمل مع الأجهزة المحمولة مثل الـ Laptop.

إليكم عدد من المجموعات التي ربما تكون مألوفة لديكم:

كذلك في معالجات AMD يوجد:

هو الذي يحدد مواصفات كل معالج من المعالجات المندرجة تحت مجموعة معينة، فنجد مثلًا Core i7-5960X و Core i7-5930K … الكود الذي يلي Core i7 يحدد خصائص كل معالج من حيث الجيل الذي ينتمي له، واستهلاكه للطاقة وإمكانية كسر سرعته الأصليّة … إلخ!

في هذه الجزئية تحديدًا أنصحك بالعودة لهذا المقال الممتع: كيف تفرق بين معالجات انتل من اسمها بسهولة؟ … وما هو المعالج الأنسب لك !

هو ببساطة المكان المخصص لتركيب المعالج على اللوحة الأم، حيث لا يمكن تركيب أي معالج إلّا في الـ Socket المخصص له.

في حالة معالجات Intel يعبر اسم الـ  Socket عن عدد الدبابيس pins بين المعالج واللوحة الأم، فمثلًا Intel socket 1155 يعبر عن وجود 1155 pin بين المعالج واللوحة الأم بينما Intel socket 2011 يعبر عن وجود 2011 pin … وهكذا.

تستخدم معالجات AMD تسمية مختلفة للـ Socket مثل AM4 و AM3+، فقط احذر جيدًا عند شرائك أي معالج وتأكد من أنّه يحمل نفس نوع  الـ Socket الذي تدعمه اللوحة الأم الخاصة بك!

ربما قرأت عن المعالجات التي تم تصميمها بتكنولوجيا 32nm على سبيل المثال، لنقل – وبدون الدخول في تفاصيل – أنّه كلما قل هذا الرقم كلما كان هذا يعني أنّ عملية التصنيع كانت (أصغر) وهذا أمر رائع؛ لأنّه يعني وجود مساحة أكبر لإضافة المزيد من المكونات للمعالج، بالإضافة لاستهلاك طاقة أقل.

هذا يوضح السبب وراء كون معالجات اليوم هي الأصغر والأقوى على الإطلاق. لنأخذ أكبر الأرقام وهو 32nm، يكفي أن تعرف أنّ قطر شعرة من رأسك أكبر من هذا الرقم بأكثر من 30 ضعف … قف عن القراءة لثانية لتفكر في هذا الرقم عزيزي القارئ!

المعالجات الداعمة لهذه الخاصية تخدع نظام التشغيل وتقنعه بأنّها تمتلك ضعف عدد الأنوية الموجودة حقيقةً، فمثلًا معالج ذو 4 أنوية سيراه نظام التشغيل معالج ذو 8 أنوية … وهكذا، مما يعزز – وبشدة – قدرة المعالج في العمل في مهام متعددة في نفس الوقت Multi-tasking.

تميل المعالجات دائمًا إلى إنهاء المهمة التي تعمل عليها تمامًا قبل البدء في مهمة جديدة، أمّا في حالة دعم المعالج لخاصية Hyperthreading فإنّ هذا يعطي لأي نواة القدرة على البدء في مهمة جديدة في حال توقف المهمة الحالية لأي سبب، خاصية هامة ولكن لن تحتاجها إذا كان استخدامك للحاسب استخدام طبيعي مثل تصفح الإنترنت وخلافه.

وفيها يزيد المعالج من سرعته بشكل مؤقت حال ظهور الحاجة لذلك.

هي ذاكرة مؤقتة تشبه الذاكرة المثبتة في اللوحة الأم RAM ولكنها أصغر بكثير وتتواجد في المعالج نفسه، وسر أهميتها هو أنّ المعالج يصل إليها بشكل أسرع بكثير من الـ RAM، ويمكن اعتبارها من الخصائص المؤثرة جدًا في سرعة المعالج عند العمل مع مهام متعددة كثيرة في نفس الوقت.

يتم تقسيم الـ cache لعدد من الطبقات Levels وهم في الأغلب طبقتان أو ثلاثة، يُشار إليهم اختصارًا بالرموز L1 و L2 و L3.

تقسيم الـ cache لطبقات بدلًا من ذاكرة واحدة كبيرة يرجع لسبب بسيط، وهو أنّه كلما زادت مساحة الـ cache زادت البيانات التي يمكن تخزينها فيه، وزاد معها الوقت الذي سيبحث فيه المعالج عن تلك البيانات عند الاحتياج إليها.

الطبقة الأولى من المعالج L1 cache هي أول طبقة يبحث فيها المعالج عن أيّة بيانات، وهي أصغر الطبقات مساحة وبالتالي هي الأسرع.

الطبقة الثانية من المعالج L2 cache هي المكان التالي الذي يبحث فيه المعالج عن أيّة بيانات، مساحة هذه الطبقة أكبر من الأولى ولكنها أبطأ لنفس السبب!

كل نواة في المعالج تمتلك طبقتي cache، وفي حال وجدت طبقة ثالثة L3 cache تكون مشتركة بين الأنوية وتكون ذات مساحة أكبر بكثير من الطبقتين السابقتين وأبطأ أيضًا، ولكنها على الرغم من ذلك أسرع من الذاكرة RAM بكثير!

وكما يتضح لنا أنّه ليس بالضرورة أنّ قيمة cache أكبر تعني أداءً أفضل وأعلى، إلّا في حالة L3 cache التي لا تهتم بالسرعة كثيرًا لأنّها كبيرة للغاية.

ربما تتفاجأ عزيزي القارئ أنّ كلمة (جيل Generation) لم تظهر في معالجات Intel إلّا بعد ظهور منتجات Intel Core i، بمعنى أنّ الجيل الأول كان يشتمل على بعض معالجات Core i7!

صدر هذا الجيل في نوفمبر 2008 بمعالجات Core i3 و Core i5 و Core i7، وقدمت تكنولوجيا 45nm بخلاف المعالجات السابقة لها، والتي كانت تعمل إمّا بتكنولوجيا 60nm أو 90nm.

المعالجات من هذا الجيل كانت تمتلك L1 cache بقيمة 64KB، وكذلك L2 cache بقيمة 256KB، وأخيرًا L3 cache بقيمة تتراوح من 4MB إلى 12MB تتشارك فيها كل الأنوية كما وضحنا مسبقًا.

المعالجات في هذا الجيل تستخدم الـ Sockets الآتية: LGA 1156 ،rPGA-988A BGA-1288 ،LGA 1366

صدر في بداية 2011 بمعالجات Core i3 و Core i5 و Core i7 أيضًا ولكن بطريقة جديدة لتوضيح موديل المعالج، وقدمت تكنولوجيا 32nm بخلاف الجيل السابق لها والذي كان يعمل بتكنولوجيا 45nm.

المعالجات من هذا الجيل كانت تمتلك L1 cache بقيمة 64KB، وكذلك L2 cache بقيمة 256KB، تمامًا مثل Nehalem ولكنها تمتلك L3 cache بقيمة تتراوح من 1MB إلى 8MB.

المعالجات في هذا الجيل تستخدم الـ Sockets الآتية: LGA 1155 ،rPGA-988B BGA-1023 ،LGA 2011

صدر هذا الجيل للحواسيب المحمولة Laptops في أبريل 2012 وللحواسيب المكتبية Desktops في سبتمبر 2012، وقدمت تكنولوجيا 22nm بخلاف الجيل السابق لها والذي كان يعمل بتكنولوجيا 32nm.

لربما كانت المشكلة الوحيدة في هذا الجيل هو انبعاث كمية حرارة أكبر منه مقارنة بالجيل السابق له.

المعالجات في هذا الجيل تستخدم الـ Sockets الآتية: LGA 1155 ،rPGA-988B BGA-1023 ،LGA 2011

بتطور في الأداء يصل إلى 8% عن الجيل الثالث، صدر هذا الجيل في 2013 بنفس تكنولوجيا 22nm مع ظهور sockets جديدة لهذا الجيل مثل: LGA 1150, BGA 1364, LGA 2011-3.

هذا الجيل كان له استخدامات كبيرة في الأجهزة المحمولة نظرًا لتوفيره الهائل في الطاقة.

المعالجات في هذا الجيل تستخدم الـ Sockets الآتية: LGA 1150 ،BGA 1168 BGA 1364 ،Socket G3 ،LGA 2011-3

صدر في 2014 واستمر في الصدور حتى 2015 مع تطور كبير في التكنولوجيا المستخدمة لتصبح 14nm فقط! هذا التطور صحبه تطور منطقي في أداء الحواسيب المحمولة وبالطبع الحواسيب الشخصية.

المعالجات في هذا الجيل تستخدم الـ Sockets الآتية: LGA 1150 ،BGA 1168 Socket G3 ،LGA 2011-3 ،BGA 1234

صدر في أغسطس 2015، تم تصميمه على نفس التكنولوجيا السابقة 14nm، ولكنه على الرغم من ذلك يتفوق في الأداء مع استهلاك طاقة أقل، وأصبحت المعالجات التي تحمل حرف k في نهايتها هي فقط القابلة لأن يتم كسر سرعتها.

المعالجات في هذا الجيل تستخدم الـ Sockets الآتية: LGA 1151 ،FBGA 1356

صدر في أكتوبر 2016 للحواسيب المحمولة وأوائل 2017 للحواسيب المكتبية بتكنولوجيا 14nm هو الآخر، ولكن بسرعات معالجة Clock Speeds أعلى، وكذلك Turbo Boost أعلى، مع تعديلات طفيفة على معمارية Skylake السابقة، لتعطي أداءً أفضل مع الجرافيك والعروض ذات دقة 4k، ولأول مرة يمكنك كسر سرعة معالجات من النوع Core i3.

المعالجات في هذا الجيل تستخدم الـ Socket الآتي فقط للأجهزة المكتبية: LGA 1151

ربما لو قرأت الآن المقطع الأول من المقال لوجدته صار أكثر وضوحًا، حيث أعلنت Intel عن إصدارها الجيل الثامن من معالجاتها كالعادة أولًا للأجهزة المحمولة، وذلك قبل نهاية عام 2017 كرد فعل على الإصدار الناجح جدًا من AMD والذي يحمل الاسم Ryzen.

ما تم الإعلان عنه أو ما تم حتى تداوله على سبيل الإشاعات المتوقع – وبشدة – أن تصيب كان كالآتي:

تم الإعلان عن أربعة معالجات من هذا الجيل وهم: i7-8650U ،i7-8550U ،i5-8350U ،i5-8250U.

جميع المعالجات رباعية النواة، موجهة للحواسيب المحمولة، وتعتمد في معماريتها على معمارية الجيل السابع Kaby Lake architecture ولكنها معدّلة ومحسّنة، على أن تصدر معالجات من معمارية Cannon Lake للحواسيب المحمولة قبل نهاية هذا العام.

يبدو أنّ اقتراب AMD من حيز المنافسة بعد معالجات Ryzen كان حافزًا كبيرًا لـ Intel كي تقوم بهذه الخطوة، والتي نتوقع أن تُحدث تطورًا كبيرًا خاصةً في عالم الحواسيب المحمولة، فلأول مرة تعتمد Intel معمارية جديدة وفي نفس الوقت تقوم بتحسين معمارية سابقة في نفس الجيل!

نحن على كل حال في حالة تأهب قصوى لنرى ما الذي سوف يقدمه الجيل الجديد، وكيف ستتعامل AMD مع هذا الأمر.

نرجو أن تكونوا قد استمتعتم بالمقال، ننتظر مشاركاتكم وأرائِكم بشدة؛ لأنّها بكل تأكيد سوف تساهم في إثراء هذا المقال.