Di tutti i componenti che ha un computer moderno, forse nessuno è interessante come il processore. Chiamato anche CPU -dall'acronimo in inglese Central Processing Unit o Central Processing Unit— è responsabile della gestione di tutte le chiamate dei programmi eseguiti, oltre a gestire problemi come le prestazioni della memoria e la distribuzione delle attività tra tutti i componenti.
È senza dubbio uno dei componenti che incidono maggiormente sulle prestazioni di un computer e il suo sviluppo nel corso dei decenni è stato piuttosto rapido. Ha avuto inizi rudimentali, con i tubi che si occupavano di gestire le operazioni sui computer analogici, e oggi gestiscono le applicazioni più avanzate sui server attuali.
Tendenze per il 2020 nei processori
Il 2019 è stato un anno piuttosto impegnativo nel mercato dei processori. Come parte della lotta tra Intel e AMD abbiamo assistito a un cambio di leader di mercato. Per la prima volta in oltre 12 anni, AMD non solo ha raggiunto Intel in termini di prestazioni, ma l'ha superata in alcuni parametri e ora dispone di alcuni dei processori più potenti sul mercato. Nelle recensioni del suo processore 3970X, AMD si è dimostrata superiore a quasi tutti i test in ambienti desktop.
La terza generazione di AMD Ryzen si basa sulla tecnologia a 7 nm di TSMC. Intel, nel frattempo, ha ancora la sua linea Coffee Lake a 14 nm. Oltre alla differenza di dimensioni, i processori AMD presentano vantaggi termici e di consumo energetico che li rendono superiori a quelli Intel.
Durante il 2020, Intel dovrebbe essere in grado di fare il salto a 10nm, il che dovrebbe tecnicamente metterli alla pari con AMD. Nonostante ciò, AMD ha già in programma la quarta generazione di Ryzen, che oltre ad introdurre miglioramenti nei consumi energetici e nelle prestazioni, sarà basata anche sulla piattaforma 7nm+.
Parlando di densità dei transistor, la tecnologia a 10 nm di Intel è paragonabile a quella a 7 nm di AMD nonostante la differenza di dimensioni. Allo stesso modo, una piattaforma più piccola significa maggiore efficienza energetica. Infine, si prevede anche che con il salto a 10 nm, Intel aumenterà la sua cache e quindi migliorerà le prestazioni in attività intensive, come il rendering e la creazione di video.
Come se non bastasse, AMD ha anche in programma di lanciare il suo processore più potente: il Ryzen Threadripper 3990X. Non solo ha 64 core e 124 thread in esecuzione contemporaneamente, ma ha anche PCI Express 4.0 e supporta fino a 4 TB di RAM. Con questo lancio, AMD mira a guadagnare quote di mercato nel mercato dei server e dei data center.
Se AMD continua al ritmo del 2019, dovrebbe godere dello stesso vantaggio che ha guadagnato, e anche raddoppiare la sua quota di mercato processori.
D'altra parte, il mercato dei processori mobili sembra destinato ad avere uno dei suoi anni più impegnativi. L'introduzione di nuove reti 5G in paesi come la Cina e gli Stati Uniti significa grandi cambiamenti per Qualcomm e MediaTek.
Qualcomm ha già annunciato il suo nuovo Snapdragon 865, che presenterà un modem 5G e un altro modem 4G. Ci sono preoccupazioni in quanto questa implementazione potrebbe comportare un consumo accelerato della batteria. esistono già prove sintetiche che mostrano il miglioramento delle prestazioni.
MediaTek ha inoltre annunciato il Dimensity 1000, che dà il via alla linea di SoC dedicati al 5G. Nei risultati preliminari, il Dimensity 1000 sarebbe al di sopra dello Snapdragon 855+ e del Kirin 990. Resta da vedere come si confronterà con l'865, anche se in termini di specifiche la variazione non è molto. Durante il CES 2020, MediaTek ha anche annunciato Dimensity 800, il suo nuovo chip 5G di fascia media che rappresenta anche una delle sue scommesse più forti.
Con questa voce, MediaTek cerca di puntare sul mercato di fascia alta che è sempre stato dominato da Qualcomm. Per questo motivo, il nome Dimensity è quello designato per sostituire Helio e inaugurare l'era del 5G all'interno dell'azienda. Non possiamo, invece, dimenticarci di Samsung con Exynos, Huawei con Kirin e Apple con il suo A12. Inoltre entreranno tutti nel mercato offrendo soluzioni 5G.
Con così tanti sviluppi, la lotta per i processori è più serrata che mai. Prevediamo che MediaTek ridurrà notevolmente il vantaggio di Qualcomm, mentre prevediamo la risposta di Intel allo slancio acquisito da AMD.
Piccola storia della CPU
La storia della CPU inizia nel 1926, quando il fisico Julius Edgar Lillienfield propose il concetto di transistor basato sui campi magnetici e sulle proprietà del rame. Tuttavia, a causa del ritardo del settore in quel momento, non era possibile costruire un dispositivo del genere.
Un transistor è un dispositivo a semiconduttore che amplifica o funziona come un interruttore elettrico per l'elettricità che riceve. In altre parole, è in grado di ricevere una potenza costante ma di emettere segnali binari 0 o 1 a seconda dell'istruzione.
Prima dell'era dei transistor, le unità di elaborazione erano realizzate per via analogica, mediante schede perforate o valvole termoioniche per i computer più potenti. Questo sarebbe cambiato nel 1947, quando il primo transistor della storia sarebbe stato creato dai Bell Labs, cambiando completamente il progresso dell'informatica. Gli scienziati partecipanti vincerebbero il Premio Nobel per la Fisica nel 1956.
Da quel momento i processori non dovrebbero più basarsi su forme analogiche, ma diventare dispositivi completamente elettronici. Fu negli anni '60 che furono fondate due delle aziende che oggi sono ancora punti di riferimento nei processori: Intel e AMD.
Intel -Intgrattugiato Elelettronica—è stata fondata nel 1968 a Mountain View, in California. È grazie all'ingegneria Intel che il mondo ha potuto vedere per la prima volta nella storia un moderno microprocessore: l'Intel 4004.
Oltre ad avere le dimensioni di una miniatura, aveva la stessa potenza di elaborazione del più potente computer del 1946 che occupava un'intera stanza. All'interno del processore c'erano 2.300 transistor che facevano funzionare l'intero computer.
Da parte sua, AMD è stata fondata un anno dopo, nel 1969, a Sunny Vale, in California. Sebbene AMD non disponesse delle stesse capacità ingegneristiche di Intel, le due società sono diventate i due maggiori rivali nel mercato dei microprocessori.
Gordon Moore, co-fondatore di Intel, ha spiegato quella che oggi è conosciuta come Legge di Moore. Questa legge è che circa ogni due anni il numero di transistor in un circuito integrato raddoppierà.
Sebbene la legge sia stata pubblicata da Moore nel 1965, rimane rilevante anche oggi. Non solo, ma oggi abbiamo circuiti che raddoppiano il numero di transistor e ne riducono le dimensioni. L'Intel 4004 aveva una dimensione di 10.000 nm. Oggi, AMD ha sul mercato Processori a 7 nm con un valore approssimativo di 19.000 milioni di transistor.
Processori mobili e SoC
E sebbene tutto lo sviluppo dei processori per computer fosse destinato alle applicazioni desktop, verso la fine del primo decennio degli anni 2000 Apple ha introdotto un dispositivo che avrebbe cambiato il modo di comunicare: l'iPhone.
Man mano che gli smartphone diventavano più importanti, richiedevano anche un'elevata potenza di elaborazione. Sebbene Qualcomm e MediaTek (due dei maggiori concorrenti nei processori per telefoni) sono state fondate come società di telefonia mobile, hanno cambiato il loro modello nel primo decennio del millennio.
La legge di Moore si applica anche ai processori mobili e, infatti, vengono utilizzati gli stessi modelli di produzione del mercato dei computer desktop. Tuttavia, le architetture su cui sono progettate sono diverse. È per questo motivo che un computer non può eseguire applicazioni mobili in modo nativo e viceversa.
Oggi, il processore mobile più potente è Qualcomm 855+, che ha 8 core e può avere fino a 16 GB di RAM.
Va notato, tuttavia, che è molto più comune vedere il termine SoC per riferirsi all'unità centrale dei telefoni. SoC —System On Chip in inglese o system on a chip— significa non solo la CPU del telefono, ma anche i moduli RAM, il modem 4G o 5G integrato e la GPU che gestisce le applicazioni grafiche.
A differenza dei computer desktop, è molto più comune vedere il mercato della telefonia offrire un pacchetto completo che include già tutti i componenti operativi di base.
Evoluzione del processore
| Fabbricante | Modello | Frequenza | Numero di transistor | Anno | Rilevanza |
|---|---|---|---|---|---|
| Intel | 4004 | 740 kHz | 2.300 | 1971 | Primo microprocessore |
| intel | 8080 | 3,125 MHz | 6.000 | 1974 | Lo standard dell'epoca, base dell'8086 |
| Motorola | 68000 | 25 MHz | 68.000 | 1979 | Integrato in Apple Macintosh e Commodore Amiga |
| Intel | i860 | 40 MHz | 1'000.000 | 1989 | Prima con un milione di transistor |
| AMD | AM386 | 40 MHz | 275.000 | 1991 | Ha posizionato AMD come concorrente diretto di Intel |
| intel | Pentium | 60 MHz | 3'100.000 | 1993 | Primo della linea Pentium, ancora esistente dal 2019 |
| AMD | K5 | 133 MHz | 4'300.000 | 1996 | Inizialmente sviluppato interamente da AMD |
| AMD | Athlon | 1 GHz | 22'000.000 | 1999 | Primo processore a superare la barriera di 1 GHz |
| AMD | Athlon 64 | 1 GHz | 105'900.000 | 2003 | Primo processore basato sulla tecnologia a 64 bit |
| Intel | Xeon 7400 | 2.13 GHz | 1.900'000.000 | 2008 | Rompere la barriera di trilioni di transistor |
| AMD | Roma epica | 3.35 GHz | 39.540'000.000 | 2019 | Il maggior numero di core sul mercato (64 core e 124 thread) |
Immagine principale: Brian Kostik su Unsplash.
