Welke technologieën gebruiken Intel en AMD?

De ‘Central Processing Unit’ oftewel CPU is het onderdeel van de computer die basis en -controle bewerkingen uit kan voeren van programmacode. De vorm, het ontwerp en de technologieën van CPU’s zijn in de loop van de jaren veel veranderd met als doel de CPU efficiënter, energiezuiniger en sneller te maken.  Al deze ontwikkelingen hebben ertoe geleid dat er nu twee bedrijven CPU’s ontwikkelen en verkopen, AMD & Intel.
Op het laagste niveau hebben allebei de CPU’s dezelfde technologie. Ze krijgen signalen in de vormen van 0’en en 1’en. Een 0 betekent dat een transistor zonder staat en een 1 betekent dat een transistor onder spanning staat.  Op basis hiervan zijn zogenaamde ‘Logische Poorten’ opgesteld. Deze logische poorten geven op basis van de status van de transistoren een signaal door. Door al deze logische poorten te verbinden en te combineren kan de CPU zijn rekenkracht leveren.  

De 7 basis booleans

De 7 basis booleans

 

 

 

 

 

Intel zijn techniek voor processoren

In 2002 ontwikkelde Intel een nieuwe technologie genaamd: ‘Hyper-Threading Technology’. Bij deze technologie gedraagt de fysieke Hyper threading technologyprocessorkern zich als twee logische processors. Hierdoor wordt het mogelijk om twee verschillende taken tegelijk uitvoeren. Als er bepaalde processoronderdelen niet gebruikt wordt door taak 1, dan kunnen die onderdelen gebruikt worden om taak 2 uit te voeren. Zonder deze Hyper-Threading Technology kan het voorkomen dat een bepaalde taak moet wachten terwijl de meeste processoronderdelen niets doen. Op de afbeelding hiernaast kun je zien hoe de Hyper-Threading ongeveer werkt.

Redenen waarom taken moeten wachten kunnen bijvoorbeeld zijn:

  • Cache-miss (Taak 2 moet wachten op gegevens uit het hoofdgeheugen omdat taak 1 het hoofdgeheugen in gebruik heeft)
  • Branch misprediction (De CPU voorspelt uitkomsten van berekeningen om de processen te kunnen versnellen. Maar wanneer er een voorspelling fout uitkomt moet de CPU alles opnieuw berekenen en dat neemt veel tijd in beslag)
  • Van elkaar afhankelijke taken (Taak 2 zal moeten wachten totdat taak 1 voltooid is omdat ze van elkaar afhankelijk zijn en dus niet apart kunnen worden uitgevoerd)

Het nadeel van deze technologie is dat niet alle software werkt met deze technologie. De Hyper-Threading Technology vereist software ondersteuning voor een systeem met meerdere processoren. Een processor met deze technologie wordt door het besturingssysteem vaak als twee losse processoren gezien zodat meer software zal werken.

De architectuur van een processor bepaalt welke taken een processor kan uitvoeren en hoe de processor aangestuurd wordt. Tegenwoordig bestaan er 2 soorten architecturen namelijk: x86 en x64. De microarchitectuur veranderd bij elke nieuwe generatie die Intel uitbrengt. Intel weet bij elke nieuwe microarchitectuur slimmer gebruik te maken van de architectuur en daardoor de processor sneller te maken. Sinds 2010 heeft Intel zijn microarchitectuur 5 keer vernieuwd:

  • Sandy Bridge   (9 januari 2011)
  • Silvermont (6 mei 2013)
  • Haswell (3 juni 2013)
  • Skylake (5 augustus 2015)
  • Ice lake (Verwacht begin 2018)

Met elke microarchitectuur wordt er dus op een slimme manier gebruik gemaakt van de bestaande architectuur. Intel plaatst met elke generatie transistoren dichter bij elkaar zodat er steeds meer transistoren in de processoren kan worden geplaatst.

  • Sandy Bridge: 32nm micro architectuur
  • Silvermont: 22nm micro architectuur
  • Haswell: 22nm microarchitectuur, maar heeft belangrijke nieuwe functies toegevoegd aan de architectuur
  • Skylake: 14nm micro architectuur
  • Ice Lake: 10nm micro architectuur

Over het algemeen worden Intel processoren, door gebruik te maken van deze technieken, 30% sneller. Hiermee is het dus een geduchte tegenstander voor AMD die zelf ook verschillende technologieën gebruikt om hun processoren sneller te maken.

AMD zijn techniek voor processoren

In 2017 heeft AMD een nieuwe technologie uitgebracht voor de Zen en Ryzen 7 processoren: ‘AMD SenseMI’. In deze technologie doorloopt de processor 5 fasen.

SenseMI fase 1: ‘Pure Power’

AMD heeft bij deze fase sensors in de processor geplaatst die de temperatuur, snelheid en het voltage bijhouden en het controlecentrum kan het energiegebruik waarnemen. Hierdoor kan het energiegebruik beter worden afgestemd op de prestatie van de processor. Bij oude processoren was het energiegebruik veel hoger en de prestaties bleven hetzelfde.

SenseMI fase 2: ‘Precision Boost’

Processoren hebben al heel lang een soort van ‘boost’ technologie. Door deze technologie kunnen processoren minder energie gebruiken op het moment dat er weinig taken zijn. Ook zorgt deze technologie ervoor dat de processor volledig gebruik kan maken van de energie die beschikbaar is op het moment dat er veel taken zijn. Met ‘Precision Boost’ zorgt AMD ervoor dat de processorsnelheid toeneemt met stapjes van 25MHz op basis van de hoeveelheid en de moeilijkheid van de taken die de processor moet uitvoeren. Daardoor ligt het energieverbruik lager en kan de processor precies de goede snelheid geven voor de taken.

SenseMI fase 3: ‘Extended Frequency Range (XFR)’

De processoren die tegenwoordig op de markt zijn hebben vaak een vaste snelheid hebben. XFR maakt het mogelijk, als de processor genoeg gekoeld is, de snelheid nog meer te verhogen na het maximale snelheid. Dit wordt gedaan door de voltage te verhogen en daardoor de snelheid te verhogen. Bij dit proces komt erg veel warmte vrij, waardoor het belangrijk is dat de processor goed gekoeld moet worden.

SenseMI fase 4 & 5: ‘Neural Net Prediction and Smart Prefetch’

Met Ryzen introduceert AMD ‘Neural Net Prediction and Smart Prefetch’. Deze technologie maakt gebruikt van een kunstmatig intelligentie netwerk die voorspellingen doet op basis van software. Dit zorgt er dus voor dat moeilijke taken die al eens eerder zijn voltooid nu kunnen worden voorspelt. Een processor kan met deze technologie zijn taken veel sneller afmaken.

‘Smart Prefetch’ herkent taken die al eerder voltooid zijn en levert de benodigde data ervoor aan. De processor hoeft dan niet te wachten totdat de juiste informatie voor de berekening is gevonden en kan dan meteen aan de berekening beginnen.

Hulp nodig? Chat met ons
Game-Experience