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Petite histoire des processeurs Intel, du 8086 à Alder Lake

Remontez avec nous le temps et (re)découvrez l’histoire des processeurs Intel, depuis le 8086.

Voici quasiment 45 ans que l’architecture x86 d’Intel est présente sur le marché, depuis les 8086 et 8088 lancés en 1978/1979. de nos jours, les derniers CPU du constructeur sont toujours compatibles avec leurs ancêtres, permettant en théorie à un processeur actuel de faire tourner du code x86 prévu pour le 8086. Voici un petit tour historique des modèles de processeurs les plus iconiques d’Intel, du 8086 à nos jours et même au-delà.

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Le 8086, le premier utilisé dans un PC

Le 8086 est le premier processeur x86 (Intel avait déjà proposé le 4004, le 8008, le 8080 et le 8085). Ce processeur 16 bits pouvait gérer 1 Mo de mémoire (bus d’adresse de 20 bits) et la fréquence choisie par IBM (4,77 MHz) était assez faible : le processeur a atteint 10 MHz en fin de carrière. Notons que les premiers PC utilisaient un dérivé de ce processeur, le 8088, qui ne proposait qu’un bus de données (externe) en 8 bits. Pour la petite histoire, les systèmes de contrôle des navettes spatiales américaines nécessitent des 8086 et la NASA a dû en acheter sur eBay en 2002, car Intel ne pouvait plus en fournir.

Intel 8086-2

Quelques chiffres : Le 8086 a un bus d’adressage mémoire sur 20 bits (1 Mo de mémoire au maximum), la fréquence maximale est de 10 MHz et la FPU est externe. Le processeur est gravé en 3 000 nm et contient 29 000 transistors.

Nom de code
iAPX 86
Date de sortie1978
Architecture16 bits
Bus de donnée 16 bits
Bus d’adresse 20 bits
Mémoire maximale 1 Mo
Cache L1non
Cache L2 non
Fréquence 4,77 – 10 MHz
FSBidem fréquence
FPU
8087
SIMD
non
Finesse de gravure 3000 nm
Nombre de transistors 29 000
Consommation 0,25 – 2,18 W
Tension 5 V
Surface 33 mm²
Connecteur 40 pins (DIP), 56 pins (QFP), 44 pins (PLCC)

80286 : 16 Mo de mémoire mais toujours 16 bits

Sorti en 1982, le 80286 était 3,6 fois plus rapide que le 8086 (à fréquence identique). La mémoire pouvait atteindre 16 Mo, mais le 286 restait un processeur 16 bits. Il s’agit du premier x86 équipé d’une MMU (Memory Management Unit) et il était donc capable de gérer de la mémoire virtuelle. Comme le 8086, il n’était pas équipé d’un FPU mais pouvait utiliser une puce x87 (80287). Notons qu’Intel n’a proposé ces processeurs que jusqu’à 12,5 MHz alors que ses concurrents ont atteint 25 MHz.

Intel 80286-10

Quelques chiffres : Le processeur contenait 134 000 transistors et était gravé en 1 500 nm. Le processeur mesurait 49 mm² et avait un connecteur à 68 pins.

Nom de code
iAPX 286
Date de sortie1982
Architecture16 bits
Bus de donnée 16 bits
Bus d’adresse 24 bits
Mémoire maximale 16 Mo
Cache L1non
Cache L2 non
Fréquence 4 – 12,5 MHz
FSBidem fréquence
FPU
80287
SIMD
non
Finesse de gravure 1500 nm
Nombre de transistors 134 000
Consommation 1,1 – 3,3 W
Tension 5 V
Surface 49 mm²
Connecteur 68 pins (PGA/PLCC), 100 pins (PQFP)

386 : 32 bits et mémoire cache

 L’Intel 80836 est le premier x86 compatible avec le 32 bits. Plusieurs versions de ce processeur ont été proposées. Les deux plus connues sont le 386 SX (Single-word eXternal), équipé d’un bus de données de 16 bits, le 386 DX (Double-word eXternal) et son bus de données en 32 bits. Deux autres versions sont intéressantes : le SL, qui est le premier x86 à proposer la gestion d’un cache (externe) et le 386EX, utilisé notamment dans la conquête spatiale (le télescope Hubble utilise ce processeur).

Intel i386DX-20

Quelques chiffres : Le processeur a atteint 33 MHz chez Intel, mais 40 MHz chez AMD. Il était gravé en 1 500 ou en 1 000 nm et contenait 275 000 transistors. Le processeur pouvait gérer 4 Go de RAM, mais on n’a évidemment jamais approché cette limite commercialement. La consommation du processeur était faible : 2 W à 33 MHz.

Nom de code 80386DX80386SX
Date de sortie 1985 1988
Architecture 32 bits
Bus de donnée 32 bits 16 bits
Bus d’adresse 32 bits 24 bits
Mémoire maximale 4 Go
16 Mo
Cache L1 non
Cache L2 non
Fréquence 16 – 33 MHz
FSB idem fréquence
FPU 80387 80387SX
SIMD non
Finesse de gravure 1000 – 1500 nm 1000 nm
Nombre de transistors 275 000
Consommation 1.37 – 2.89 W
1.21 – 1.54 W
Tension 5V
Surface ? ?
Connecteur 132 pins (PGA/PQFP)88 pins (PGA), 100 pins (PQFP)

486 : la FPU débarque, les multiplicateurs aussi

 Le 486 est emblématique d’une certaine génération qui a découvert l’informatique : le très célèbre 486 DX2/66 a été pendant longtemps la configuration minimale pour les joueurs. Ce processeur, sorti en 1989, a introduit plusieurs nouveautés intéressantes : une FPU intégrée, un cache de niveau 1 et l’apparition des multiplicateurs. Pour la première nouveauté, un coprocesseur x87 a été intégré dans les 486 de la série DX (pas les SX). Pour la seconde, un cache de niveau 1 de 8 ko a été intégré dans le processeur (en write-trough, puis en write-back, un peu plus performant). Notons qu’un cache de niveau 2 sur la carte mère pouvait être proposé (à la fréquence du bus). Pour la troisième, la seconde génération de 486 a proposé un multiplicateur : le processeur allait plus vite que le FSB. Des modèles DX2 (multiplicateur 2x) et DX4 (multiplicateur 3x) ont été vendus. Enfin, petite anecdote, les « 487SX », vendus comme FPU pour les 486SX, étaient en fait des 486DX complets qui désactivaient le premier processeur.

Intel i486DX2-66

Notons que le DX4 était équipé de 16 Ko de cache et d’un peu plus de transistors : 1,6 million. Ce processeur gravé en 600 nm mesurait 76 mm² et consommait moins que les 486 originaux (avec une tension de 3,3 V). Intel a d’ailleurs réutilisé ce core dans le Quark, nous allons en reparler dans la suite.

Quelques chiffres : Le 80486 original a atteint 50 MHz, alors que les versions avec un multiplicateur sont montées à 100 MHz chez Intel et même à 150 MHz chez AMD, sous le nom Am5x86-P75+. C’est le premier processeur Intel avec une FPU intégrée, ce qui explique la quantité de transistors : 1 185 000. Si les premiers modèles sont gravés en 1 000 nm, Intel passe rapidement au 800 nm.

Nom de code 486DX (P4) & DX2 (P24)
486DX4 (P24C)
Date de sortie 1989 1994
Architecture 32 bits
Bus de donnée 32 bits
Bus d’adresse 32 bits
Mémoire maximale 4 Go
Cache L1 8 ko 16 ko
Cache L2 Carte mère (fréquence FSB)
Fréquence 25 – 66 MHz 75 – 100 MHz
FSB 20 – 50 MHz 25 – 33 MHz
FPU intégrée
SIMD non
Finesse de gravure 1000 – 800 nm 600 nm
Nombre de transistors 1 200 000 1 600 000
Consommation 3,31 – 6,3 W
3,96 – 5,22 W
Tension 5 V 3,3 – 3,45 V
Surface ?76 mm²
Connecteur 168 pins (PGA), 208 pins (QFP)
168 pins (PGA), 208 pins (SQFP)

Intel Pentium : un bug fâcheux

 Le Pentium, apparu en 1993, est intéressant à plus d’un titre : c’est le premier x86 à abandonner le traditionnel numéro de série pour un nom plus avenant (Intel ne pouvant pas breveter un nom composé de chiffres), et il est surtout célèbre pour son bug. Sur les premières générations de Pentium, certaines divisions donnaient un résultat incorrect, et Intel a remplacé les processeurs, mais le mal était fait : une erreur très rare a lancé un des premiers buzz de l’informatique (en son temps). Le Pentium a été vendu avec trois versions différentes : la première sans multiplicateur, la seconde a utilisé un multiplicateur (le cas des très connus Pentium 166, par exemple) et la dernière a introduit le premier jeu d’instruction SIMD pour les x86, le MMX. Les Pentium MMX ont aussi augmenté la taille du cache de niveau 1 et apporté quelques améliorations mineures. Notons qu’il s’agit du premier Intel x86 capable d’exécuter deux instructions en parallèle. Le cache L2 était sur la carte mère avec ces processeurs (cadencé à la fréquence du FSB).

Intel Pentium

Petite explication sur le bug du Pentium : certains calculs utilisant la FPU donnent un résultat erroné. C’est assez rare (même si les sources se contredisent) et Intel change les processeurs défectueux gratuitement. Voici un exemple de calcul erroné :

4195835.0/3145727.0 = 1.333 820 449 136 241 002 (réponse correcte) 4195835.0/3145727.0 = 1.333 739 068 902 037 589 (réponse fausse, sur un Pentium buggé).

Quelques chiffres : Le Pentium MMX a atteint 300 MHz chez Intel, dans sa version mobile « Tillamook ». Les premiers Pentium (P5) étaient gravés en 800 nm alors que les dernières versions sont gravées en 350 nm. Le Socket 7 utilisé par certains Pentium et les Pentium MMX a été utilisé pendant des années chez Cyrix ou AMD, avec notamment les différentes versions du processeur K6. Enfin, les récents Xeon Phi d’Intel utilisent le core des premiers Pentium (P54C), nous allons en parler dans la suite.

Nom de code P5
P54C
P54CQS
P54CS
P55C
Date de sortie 1993 1997
Architecture 32 bits
Bus de donnée 64 bits
Bus d’adresse 32 bits
Mémoire maximale 4 Go
Cache L1 8 ko + 8 ko 16 ko + 16 ko
Cache L2 Carte mère (fréquence FSB)
Cache L3 non
Fréquence 60 – 66 MHz (P5)

75 – 100 MHz (P54C)

120 MHz (P54CQS)

133 – 200 MHz (P54CS)
166 – 233 MHz

120 – 166 MHz (mobile)
FSB 50 – 66 MHz 60 – 66 MHz
SIMD non MMX
Finesse de gravure 800 nm (P5)

600 nm (P54C)

350 nm (P54CQS, P54CS)
350 – 280 nm
Nombre de transistors 3,1 millions (P5)

3,2 millions (P54C, P54CQS)

3,3 millions (P54CS)
4,5 millions
Consommation 14,6 – 16 W (P5)

8 – 15,5 W (P54C, P54CQS, P54CS)
13,1 – 17 W

4,2 – 9 W (mobile)
Tension 5 – 5,15 V (P5)

3,3 V (P54C, P54CQS, P54CS)
2,8 V

2,2 – 2,45 V (mobile)
Surface 294 mm² (P5)

163 mm² (P54C, P54CQS)

90 mm² (P54CS)
128 – 141 mm²
Connecteur Socket 4/5/7
Socket 7

Pentium Pro : Le premier à gérer plus de 4 Go de RAM

Le Pentium Pro est apparu en 1995. C’est le premier CPU x86 qui pouvait gérer plus de 4 Go de RAM, avec le mode PAE (gestion sur 36 bits, donc 64 Go). Point intéressant, ce processeur est aussi le premier P6 (architecture dont sont dérivés les Core 2) et c’est aussi le premier x86 à intégrer un cache de niveau 2 sur le processeur (et pas sur la carte mère). En fait, entre 256 ko et 1 Mo de cache étaient placés à côté du CPU, sur le même socket, il n’était pas intégré au processeur, mais il était cadencé à la fréquence du CPU. Ce processeur avait aussi un problème gênant : très performant avec des applications 32 bits, il était lent avec les logiciels encore en 16 bits (comme Windows 95). La cause était simple : l’accès aux registres 16 bits posait des problèmes de gestion des registres (32 bits) ce qui enlevait les avantages de l’architecture OoO du Pentium Pro.

Intel Pentium Pro

Quelques chiffres : Le Pentium Pro est le premier processeur Intel à gérer plus de 4 Go de mémoire. Le Pentium Pro a atteint 200 MHz et consommait, dans le pire des cas, 47 W. La mémoire cache mesure 202 mm² (256 Ko en 500 nm), 242 mm² (512 Ko en 350 nm) ou 484 mm² (1 Mo en 350 nm). Le nombre de transistors de ce dernier est de 15,5 millions (256 Ko), 31 millions (512 Ko) ou 62 millions (1 Mo), à ajouter aux 5,5 millions du processeur lui-même.

Nom de code P6
Date de sortie 1995
Architecture 32 bits
Bus de donnée 64 bits
Bus d’adresse 36 bits
Mémoire maximale 64 Go
Cache L1 8 ko + 8 ko
Cache L2 256 ko à 1 Mo (externe, fréquence CPU)
Cache L3 non
Fréquence 150 – 200 MHz
FSB 50 – 66 MHz
SIMD non
Finesse de gravure 500 – 350 nm
Nombre de transistors 5,5 millions (CPU)
15,5 à 62 millions (cache L2)
Consommation 29,2 – 47 W
Tension 3,1 – 3,3 V
Surface ?
Connecteur Socket 8

Pentium II et III : deux frères

 Sorti en 1997, le Pentium II est une adaptation du Pentium Pro pour le grand public. Il est assez similaire à ce dernier, mais la mémoire cache est différente : au lieu d’utiliser un cache à la fréquence du processeur (onéreux), le cache de niveau 2 de 512 ko fonctionne à la moitié de la fréquence du processeur (seule exception : le Pentium II 450 PE). De plus, le Pentium II abandonne le classique socket pour une cartouche qui contient le processeur et le cache de niveau 2 (placé dans la cartouche et pas sur la carte mère ou dans le processeur). Par rapport au Pentium Pro, il apporte essentiellement le support du MMX (SIMD) et double le cache de niveau 1. Le premier Pentium III (Katmai) est très proche du Pentium II : sorti en 1999, il apporte essentiellement le support du SSE (instructions SIMD) mais reste identique pour le reste.

Intel Pentium II

Quelques chiffres : Le processeur comptait 7,5 millions (Pentium II) ou 9,5 millions (Pentium III) de transistors, et la mémoire cache externe comptait 31 millions de transistors. Intel a aussi proposé un Pentium II doté d’une mémoire cache de 256 ko intégrée dans le processeur, le Dixon, qui était réservé au monde mobile et était gravé en 180 nm.

Nom de code Klamath
Deschutes
Katmai
Date de sortie 19971999
Architecture 32 bits
Bus de donnée 64 bits
Bus d’adresse 36 bits
Mémoire maximale 64 Go
Cache L1 16 ko + 16 ko
Cache L2 512 Ko (externe, fréquence 1/2 CPU)
Cache L3 non
Fréquence 233 – 300 MHz (Klamath)

266 – 450 MHz (Deschutes)
450 – 600 MHz
FSB 66 MHz (Klamath)

66 – 100 MHz (Deschutes)
100 – 133 MHz
SIMD MMXMMX, SSE
Finesse de gravure 350 nm (Klamath)

250 nm (Deschutes)
250 nm
Nombre de transistors 7,5 millions (CPU)
31 millions (cache L2)
9,5 millions (CPU)
25 millions (cache L2)
Consommation 34,8 – 43 W (Klamath)

18,6 – 27,1 W (Deschutes)
33,7 – 42,7 W
Tension 2,8 V (Klamath)

2 V (Deschutes)
2 – 2,05 V
Surface 113 mm² (Deschutes)128 mm²
Connecteur Slot 1
Slot 1

Celeron et Xeon : Intel vise l’entrée et le haut de gamme

 C’est à la fin des années 90 qu’Intel a lancé deux de ses marques les plus connues : Celeron et Xeon. La première vise l’entrée de gamme, la seconde les serveurs (et parfois les stations de travail). Le premier Celeron (Covington) était un Pentium II sans mémoire cache de niveau 2, avec des performances désastreuses, alors que le Pentium II Xeon, quant à lui, disposait d’un cache très conséquent. Même actuellement, les deux gammes existent toujours : les Celeron en entrée de gamme (avec généralement un cache castré et un faible FSB) et les Xeon dans les serveurs (avec un FSB rapide, parfois plus de cache et une fréquence élevée). Notons qu’Intel a rapidement intégré de la mémoire cache au Celeron, dans les modèles Convington (128 ko). Le Celeron 300A est d’ailleurs célèbre pour ses capacités d’overclocking (+50 % au moins dans 90 % des cas).

Intel Celeron

Quelques chiffres : Le Celeron de première génération contenait 7 500 000 transistors, le plus gros des Xeon en contenait 140 millions, à cause de sa mémoire cache de 2 Mo. Le Celeron Mendocino (Celeron « A ») a atteint 533 MHz en bus 66 MHz.

Nom de code Covington
Mendocino
Coppermine128
Tualatin-256
Drake
Tanner
Cascades
Date de sortie 19981998
Architecture 32 bits
Bus de donnée 64 bits
Bus d’adresse 32 bits 36 bits
Mémoire maximale 4 Go
64 Go
Cache L1 16 ko + 16 ko
Cache L2 0 ko (Covington)

128 ko (Mendocino, Coppermine128)

256 ko (Tualatin-256)
512 ko – 2 Mo (externe) (Drake, Tanner)

256 ko – 2 Mo (Cascades)
Cache L3 non
Fréquence 266 – 300 MHz (Covington)

300 – 533 MHz (Mendocino)

533 – 1100 MHz (Coppermine128)

900 – 1500 MHz (Tualatin-256)
400 – 450 MHz (Drake)

500 – 550 MHz (Tanner)

600 – 1000 MHz (Cascades)
FSB 66 MHz (Covington, Mendocino)

66 – 100 MHz (Coppermine128)

100 MHz (Tualatin-256)
100 MHz (Drake, Tanner)

100 – 133 MHz (Cascades)
SIMD MMX (Covington, Mendocino)

MMX, SSE (Coppermine128, Tualatin-256)
MMX (Drake)

MMX, SSE (Tanner, Cascades)
Finesse de gravure 250 nm (Covington, Mendocino)

180 nm (Coppermine128)

130 nm (Tualatin-256)
250 nm (Drake, Tanner)

180 nm (Cascades)
Nombre de transistors 7,5 millions (Covington)

19 millions (Mendocino)

28,1 millions (Coppermine128)
9,5 millions (Tanner)

28 à 140 millions (Cascades)
Conso. 16,59 – 18,48 W (Covington)

17,8 – 28,3 W (Mendocino)

15,8 – 33 W (Coppermine128)

27,8 – 34,8 W (Tualatin-256)
30,8 – 46,7 W (Drake)

34 – 44 W (Tanner)

19,2 – 39,3 W (Cascades)
Tension 2 V (Covington, Mendocino)

1,5 – 2 V (Coppermine128)

1,475 – 1,5 V (Tualatin-256)
2 V (Drake, Tanner)
Surface ? 123 mm² (Tanner)
Connecteur Slot 1, Socket 370
Slot 2

Le Pentium III atteint 1 GHz

Le Pentium III Coppermine fut le premier processeur x86 commercial à atteindre 1 GHz chez Intel. Une version 1,13 GHz est même sortie, mais a été rapidement supprimée de la vente, car elle était instable. Cette nouvelle version du Pentium III a amélioré le cache de niveau 2 : intégré au processeur, il était plus rapide que les 512 ko de cache externe du premier modèle. Il se murmure même que ce processeur accélérait l’Internet. Il a été décliné en version serveur (Xeon), entrée de gamme (Celeron) et Mobile (avec la première version du SpeedStep).

Intel Pentium III

Quelques chiffres : Le Pentium III a atteint 1,4 GHz dans sa version Tualatin, un modèle gravé en 130 nm et équipé de 512 ko de cache. Le Coppermine (180 nm) est le premier des Pentium III qui intégrait la mémoire cache dans le processeur (256 ko).

Nom de code CoppermineTualatin
Date de sortie 19992001
Architecture 32 bits
Bus de donnée 64 bits
Bus d’adresse 36 bits
Mémoire maximale 64 Go
Cache L1 16 ko + 16 ko
Cache L2 256 Ko256 – 512 Ko
Cache L3 non
Fréquence 500 – 1133 MHz1 – 1,4 GHz
FSB 100 – 133 MHz
133 MHz
SIMD MMX, SSE
Finesse de gravure 180 nm130 nm
Nombre de transistors28,1 millions
Consommation 13,2 – 38,2 W27,6 – 33,9 W
Tension 1,6 – 1,76 V1,45 – 1,5 V
Surface 90 – 105 mm²?
Connecteur Slot 1, Socket 370
Socket 370

Le Pentium 4 : beaucoup de bruit pour pas grand chose

 En novembre 2000, Intel annonce son nouveau processeur : le Pentium 4. Plus rapide en fréquence (1 400 MHz au moins), ce processeur a le gros défaut d’être nettement moins efficace que les modèles concurrents : un Athlon (et même un Pentium III) sont bien plus performant à fréquence identique. De plus, Intel a essayé d’imposer la Rambus (seule mémoire, à l’époque, capable de satisfaire le FSB élevé du CPU) mais n’a pas réussi. Trop cher, trop lent, le Pentium 4 a réussi, avec de multiples modifications, à rester plus ou moins compétitif quelques années (à coup de cache L3 et de technologie comme l’Hyper Threading).

Intel Pentium 4

Notons que des versions mobiles (avec un coefficient variable), des versions Celeron (avec un cache L2 plus faible) et des versions Xeon (avec un cache L3) ont été disponibles. L’Hyper Threading et le cache L3 sont d’ailleurs deux technologies apparues sur les serveurs et ensuite adaptées aux processeurs classiques (même si le cache L3 a été réservé aux coûteux modèles EE « Gallatin »). Terminons par le FSB, qui est en réalité cadencé au quart de la fréquence annoncée (technologie QDR) : un bus 400 MHz est donc un 100 MHz QDR, un 533 MHz est un 133 MHz QDR, etc. Enfin, des versions 64 bits des Pentium 4 sont apparues en 2005, nous en parlerons dans la suite.

Quelques chiffres : Les Pentium 4 « Prescott » (90 nm) intégraient 125 millions de transistors et ce processeur a longtemps gardé deux records : le plus gros TDP (151 W) et la plus haute fréquence commerciale (3,8 GHz). Les premiers Pentium 4 (Willamette) ont eu une vie assez courte, tout comme le Socket 423, et les derniers Pentium III (Tualatin) étaient souvent plus rapides.

Nom de code Willamette
Northwood
Prescott
Date de sortie 20002004
Architecture 32 bits
Bus de donnée 64 bits
Bus d’adresse 32 bits
Mémoire maximale 4 Go
Cache L1 12K micro-operations + 8 ko
12K micro-operations + 16 ko
Cache L2 256 Ko (Willamette)

512 ko (Northwood)
1 Mo
Cache L3 non
Fréquence 1,3 – 2 GHz (Willamette)

1,6 – 3,06 GHz (Northwood)
2,4 – 3,8 GHz
FSB 400 MHz QDR (Willamette)

400 – 533 MHz QDR (Northwood)
533 – 800 MHz QDR
SIMD MMX, SSE, SSE2
MMX, SSE, SSE2, SSE3
Finesse de gravure 180 nm (Willamette)

130 nm (Northwood)
90 nm
Nombre de transistors42 millions (Willamette)

55 millions (Northwood)
125 millions
Consommation 48,9 – 75,3 W (Willamette)

38 – 89 W (Northwood)
84 – 115 W
Tension 1,56 – 1,75 V (Willamette)

1,34 – 1,55 V (Northwood)
1,2 – 1,425 V
Surface 217 mm² (Willamette)

146 – 131 mm² (Northwood)
112 mm²
Connecteur Socket 423, 478
Socket 478, LGA 775

Pentium-M : les portables se rebiffent

 2003. Le marché des PC portables est en plein boom et Intel ne dispose que de deux processeurs pour ce type d’appareil : le vieillissant Pentium III Tualatin et le très consommateur Pentium 4, peu adapté. Pourtant, un sauveur arrive d’Israël : le Banias (alias Pentium-M). Ce processeur, basé sur l’architecture P6 (la même que le Pentium Pro) est très performant et consomme peu. Il se paie le luxe de battre les Pentium 4 dans les grandes largeurs et de consommer beaucoup moins que ce dernier. C’est le processeur utilisé dans la plateforme Centrino et il sera rapidement suivi (en 2004) du modèle Dothan (plus rapide). Les Pentium-M ont marqué le monde de la mobilité, et les Stealey (A100) utilisent toujours l’architecture des Dothan (avec des fréquences et un TDP plus faible).

Intel Pentium-M

Comme le Pentium 4, le FSB fonctionne réellement au quart de la fréquence annoncée (QDR). Le connecteur utilisé, le Socket 479, dispose réellement de 478 connecteurs, mais il est agencé différemment du Socket 478 des Pentium 4 (même si des adaptateurs existent).

Quelques chiffres : Le Pentium M « Dothan » a atteint 2,13 GHz, les processeurs avaient un TDP très faible pour l’époque (35 W dans le pire des cas) et intégraient 140 millions de transistors. Les Pentium M ont un défaut, les rendant inutilisables avec quelques OS récents : ils ne prennent pas en charge le PAE. De plus, ils ne sont pas compatibles 64 bits.

Nom de code Banias
Dothan
Date de sortie 20032004
Architecture 32 bits
Bus de donnée 64 bits
Bus d’adresse 32 bits
Mémoire maximale 4 Go
Cache L1 32 ko + 32 ko
Cache L2 1 Mo
2 Mo
Cache L3 non
Fréquence 900 MHz – 1,8 GHz
1 – 2,27 GHz
FSB 400 MHz QDR
400 – 533 MHz QDR
SIMD MMX, SSE, SSE2
Finesse de gravure 130 nm
90 nm
Nombre de transistors77 millions
140 millions
Consommation 7 – 24,5 W
5 – 27 W
Tension 0,844 – 1,484 V
0,812 – 1,404 V
Surface 83 mm²
87 mm²
Connecteur LGA 479

64 bits et double core pour le Pentium 4

 En 2005, Intel a amélioré deux fois son Pentium 4 : la première fois avec le Prescott-2M, la seconde avec le Smithfield. Le premier est un processeur 64 bits, basé sur le Prescott, le second est un processeur équipé de deux cores. Assez proche, ils avaient les mêmes problèmes que les autres Pentium 4 : un IPC (instructions par cycle) faible et une montée en fréquence rendue difficile par des fuites de courant trop élevée. Ces deux processeurs, destinés à limiter la casse en attendant les Core 2 Duo, ne sont pas les plus réputés d’Intel. De plus, même si le Pentium D (nom commercial du Smithfield) est bien équipé de deux cores, il ne s’agit en pratique que d’un assemblage de deux Prescott dans le même package.

Intel Pentium D

Point intéressant, alors que les Pentium 4 destinés au grand public étaient dépourvus de la technologie PAE (qui permet de gérer la mémoire sur 36 bits au lieu de 32 bits) et donc limités à 4 Go de RAM, ces modèles permettent bien de dépasser cette limite. En pratique, le bus d’adresse est toujours limité à 36 bits (40 bits dans les Xeon) mais la technique du PAE (une gestion par page de 4 Go) est maintenant de l’histoire ancienne : un programme 64 bits est capable d’utiliser pleinement la mémoire disponible. L’HyperThreading, une technologie SMT Intel, était disponible sur certains modèles (les Xeon et les modèles Extreme Édition). Enfin, une version 65 nm (série 9×0) des Pentium 4 est sortie plus tard, sans rien apporter de véritablement intéressant.

Quelques chiffres : Le premier processeur x86 64 bits d’Intel, même si dans les faits, le bus d’adressage travaille sur 36 bits, soit 64 Go de RAM au maximum. Les Pentium 4 « Smithfield » intègrent 230 millions de transistors et sont les premiers x86 capables d’exécuter 4 threads, grâce à deux cores compatibles HyperThreading. Le TDP est de 130 W au maximum et la fréquence peut atteindre 3,6 GHz, soit moins que les Prescott.

Nom de code Prescott-2M
Cedar Mill
Smithfield
Presler
Date de sortie 20042005
Architecture 64 bits
Bus de donnée 64 bits
Bus d’adresse 36 bits
Mémoire maximale 64 Go
Cache L1 (par core)
12K micro-operations + 16 ko
Cache L2 (par core)
2 Mo1 Mo (Smithfield)

2 Mo (Presler)
Cache L3 non
Fréquence 2,8 – 3,8 GHz (Prescott-2M)

3 – 3,6 GHz (Cedar Mill)
2,66 – 3,2 GHz (Smithfield)

2,8 – 3,73 GHz (Presler)
FSB 800 MHz QDR

(1066 MHz QDR sur modèles EE)
533 – 800 MHz QDR

(800 – 1066 MHz QDR sur modèles EE)
Nombre de cores
1 (avec HT)2 (avec HT sur modèles EE)
SIMD MMX, SSE, SSE2, SSE3
Finesse de gravure 90 nm (Prescott-2M)

65 nm (Cedar Mill)
90 nm (Smithfield)

65 nm (Presler)
Nombre de transistors169 millions (Prescott-2M)

188 millions (Cedar Mill)
230 millions (Smithfield)

376 millions (Presler)
Consommation 84 – 115 W (Prescott-2M)

65 – 86 W (Cedar Mill)
95 – 130 W (Smithfield)

95 – 130 W (Presler)
Tension 1,2 – 1,4 V
1,2 – 1,4 V (Smithfield)
Surface 135 mm² (Prescott-2M)

81 mm² (Cedar Mill)
206 mm² (Smithfield)

162 mm² (Presler)
Connecteur LGA 775

Le premier dual-core mobile

En 2006, Intel a annoncé le Core Duo : premier processeur dual-core pour les PC portables, il est très performant (bien plus que les Pentium 4). C’est aussi un des premiers processeurs x86 vraiment dual-core : le cache est par exemple partagé (alors que les Pentium D sont plus un assemblage de deux processeurs dans le même package). Ce processeur fait partie de la plateforme Centrino Duo et il a eu un énorme succès. Il a par contre le défaut d’être encore en 32 bits, contrairement aux Pentium 4.

Intel Core Duo

Une version Core Solo, avec un seul core, a été disponible, et les versions à basse consommation utilisaient un bus 533 MHz (133 MHz QDR) au lieu du 667 MHz. Ce processeur a été utilisé dans les serveurs (nom de code Sossaman), une première pour un processeur dédié à la base au monde mobile. Notons que ce processeur n’utilise pas officiellement l’architecture Core du Core 2 Duo et qu’il a été rapidement remplacé par le Core 2 Duo (Merom) dans les PC portables. Enfin, le Socket 479 du Yonah est différent du Socket 479 des autres Pentium-M.

Quelques chiffres : 151 millions de transistors, un TDP de seulement 31 W (une valeur très faible pour l’époque) et de très bonnes performances. Il ne manque que le 64 bits…

Nom de code Yonah
Date de sortie 2006
Architecture 32 bits
Bus de donnée 64 bits
Bus d’adresse 32-bits
Mémoire maximale 4 Go
Cache L1 (par core)
32 ko + 32 ko
Cache L2 (par core)
512 ko – 1 Mo (Celeron)

1 Mo (Pentium)

2 Mo (core Solo/Duo)
Cache L3 non
Fréquence 1,07 – 2,33 GHz
FSB 533 – 667 MHz QDR
Nombre de cores
1 – 2
SIMD MMX, SSE, SSE2, SSE3
Finesse de gravure 65 nm
Nombre de transistors151 millions
Consommation 5,5 – 31 W
Tension 0,762 – 1,3 V
Surface 90 mm²
Connecteur Socket M

Le Core 2 Duo

 En 2006, Intel a sorti un processeur rapidement devenu un best-seller : le Core 2 Duo. Dérivé des travaux sur les Pentium-M, ce processeur utilise, selon Intel, une nouvelle architecture Core. Alors qu’auparavant deux lignes de processeurs existaient (Pentium 4 dans les desktops, Pentium-M dans les mobiles, les deux gammes en serveur), Intel a unifié sa gamme : le Core 2 Duo est présent de l’entrée au haut de gamme, dans les machines de bureau, les portables et les serveurs. Ce processeur 64 bits existe en énormément de versions, selon le nombre de cores (1 à 4), la mémoire cache (512 Ko à 12 Mo) ou le FSB (entre 400 et 1 600 MHz).

Intel Core 2 Duo

Les versions mobiles (Merom) sont globalement identiques (mais moins rapides, avec un FSB plus lent) alors que les versions Extreme Édition sont plus rapides. Les Core 2 Duo existent aussi en version à quatre cores, il s’agit en fait de deux Conroe dans le même package. La version 45 nm du Core 2 Duo (Penryn) offre plus de mémoire cache et chauffe moins, mais reste fondamentalement assez proche de ce modèle. Enfin, Intel a aussi sorti un « Core 2 Hexa » dans sa gamme Xeon, avec un prix à l’aune de ses performances.

Quelques chiffres : Les Core 2, en 2008, ont eu six cores, avec le Xeon « Dunnington ». Le TDP était très élevé (130 W) et les processeurs intégraient 1,3 milliard de transistors. Le plus rapide des Core 2 Duo a atteint officiellement 3,33 GHz, nettement moins que les Pentium 4. Le FSB le plus rapide atteignait 1 600 MHz.

Nom de code Conroe
Allendale
Wolfdale
Date de sortie 20062008
Architecture 64 bits
Bus de donnée 64 bits
Bus d’adresse ?
Mémoire maximale ?
Cache L1 (par core)
32 ko + 32 ko
Cache L2
2 – 4 Mo (Conroe)

2 Mo (Allendale)
1 – 6 Mo
Cache L3 non
Fréquence 1,87 – 3 GHz (Conroe)

1,8 – 2,6 GHz (Allendale)
2,2 – 3,33 GHz
FSB 1066 – 1333 MHz QDR (Conroe)

800 MHz QDR (Allendale)
1066 – 1333 MHz QDR
Nombre de cores
2
SIMD MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3
MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3, SSE4.1
Finesse de gravure 65 nm
45 nm
Nombre de transistors291 millions (Conroe)

167 millions (Allendale)
230 – 410 millions
Consommation 65 W
Tension 0,85 – 1,5 V
0,85 – 1,3625 V
Surface 143 mm² (Conroe)

111 mm² (Allendale)
82 -107 mm²
Connecteur
LGA 775

Atom, un retour en arrière

En 2008, Intel fait un retour en arrière avec l’Atom. Ce processeur ne dépasse pas 1,6 GHz, a peu de cache et une architecture « in order », dont le dernier représentant chez Intel était le Pentium. Mais — évidemment — il y a une logique derrière tout ça : l’Atom consomme peu, très peu. Avec un TDP de 2,5 W, il est bien en dessous de ce que proposent les autres CPU de la marque et il est plus performant que l’ancienne gamme basse consommation d’Intel (les Pentium-M Stealey, cadencés à 600 ou 800 MHz avec un TDP de 3 W). Proposé dans plusieurs versions, en fonction de la cible, l’Atom a évolué fin 2009 avec PineTrail, en intégrant une partie du chipset dans le CPU.

Intel Atom

Globalement, il y a quelques différences entre les modèles. Les Z5xx — Silverthorne — sont des processeurs 32 bits et utilisent un FSB avec une signalisation spécifique, qui nécessite un chipset Poulsbo et permet de consommer moins. Les modèles N2xx utilisent un FSB classique (et fonctionnent donc avec un chipset de Pentium 4), sont 32 bits et prennent en charge la gestion de la consommation. Les 230 sont 64 bits et ne prennent pas en charge la gestion de la consommation et le 330 est un assemblage de deux Atom 230 sur le même package (deux dies séparés). Les N4xx sont 64 bits et intègrent un chipset (un northbridge) avec contrôleur mémoire et carte graphique alors que les Dxxx sont les versions de bureau. Contrairement au 330, le D510 n’utilise pas deux dies séparés, même si le fonctionnement interne est identique.

Quelques chiffres : L’Atom le plus rapide a atteint 2 GHz (un modèle de la gamme Z). Intel, avec ses Atom, a utilisé plusieurs GPU : le classique GMA 950, des GMA 500 et 600 (des GPU PowerVR) mais aussi des améliorations de son GMA 3100. Le successeur de l’Atom (nom de code Silvermont), s’il porte le nom Atom dans certains cas, n’est pas vraiment basé sur le core utilisé dans la première génération, nous allons en reparler.

Nom de code Silverthorne
Diamondville
Pineview
Cedarview
Date de sortie 2008
2009
Architecture 32 bits (Silverthorne)

64 bits (Diamondville)
64 bits
Bus de donnée 64 bits64 bits
Bus d’adresse ?
?
Mémoire maximale 1 – 2 Go (Silverthorne)2 – 4 Go
Cache L1 (par core)
32 ko + 24 ko
Cache L2 (par core)
512 ko
Cache L3 non
Fréquence 800 MHz – 2,13 GHz (Silverthorne)

1,6 – 1,67 GHz (Diamondville)
1,33 – 1,83 GHz (Pineview)

1,6 – 2,13 GHz (Cedarview)
Contrôleur mémoirenon
1 x DDR2-800 + 1 x DDR3-800 (Pineview)

1 x DDR3-1066 (Cedarview)
FSB 400 – 533 MHz QDR (Silverthorne)

533 MHz QDR (Diamondville)
DMI
Nombre de cores
1 (sans/avec HT) (Silverthorne)

1 – 2 (avec HT) (Diamondville)
1 – 2 (avec HT, sauf Atom D2500)
SIMD MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3
Finesse de gravure 45 nm
45 nm (Pineview)

32 nm (Cedarview)
Nombre de transistors47 millions (Silverthorne)

47 – 94 millions (Diamondville)
123 – 176 millions (Pineview)
Consommation 0,65 – 2,4 W (Silverthorne)

2,5 – 8 W (Diamondville)
5,5 – 13 W (Pineview)

3,5 – 10 W (Cedarview)
Tension 0,712 – 1,1 V (Silverthorne)

0,9 – 1,1625 V (Diamondville)
0,8 – 1,175 V (Pineview)

0,91 – 1,21 V (Cedarview)
Surface 26 mm²
66 – 87 mm² (Pineview)
Connecteur
BGA437, BGA441
BGA559
IGP
non
GMA 3150 (Pineview)

GMA 3600/3650 (Cedarview)

Nehalem, le premier « vrai » Quad Intel

2008, Intel lance son premier véritable processeur à quatre cores. En effet, les Core 2 Quad étaient en fait un assemblage de deux Core 2 Duo, avec une liaison interne via la FSB. Avec Nehalem et les Bloomfield, Intel tape fort : quatre cores avec HyperThreading (qui fait son retour), un cache L3 partagé, un contrôleur mémoire sur trois canaux directement dans le CPU, etc. Petit problème, la plateforme reste onéreuse et Intel propose donc, en 2009, une version un peu plus grand public, moins rapide, mais intégrant directement le contrôleur PCI-Express dans le CPU. Nehalem a permis à Intel de faire une véritable démonstration de force, les Core i7 étant bien plus rapides que les Phenom II d’AMD. Enfin, en 2010, Intel a annoncé une version dotée de 6 cores, en 32 nm. Intel a proposé plusieurs variantes du core : Bloomfield (le Core i7 original en 45 nm), Lynnfield (Core i7 800), Gulftown (Core i7 6 cores, en 32 nm) et Jasper Forest (basse consommation).

Intel Core Nehalem

Quelques chiffres : Bloomfield et Gulftown avaient de la mémoire sur trois canaux, Lynnfield uniquement sur deux canaux. Le plus rapide des Nehalem (un Gulftown) a atteint 3,73 GHz en mode Turbo. Les Gulftown (6 cores) avaient 1 170 millions de transistors et étaient gravés en 32 nm. Intel a utilisé ces différents cores uniquement dans des processeurs haut de gamme (Core i5, Core i7, Xeon), à une exception près : le Celeron P1053. Ce modèle a un seul core avec HyperThreading et fonctionne à 1,33 GHz. Le modèle qui consomme le moins est le Xeon LC3518, qui a un seul core (sans Hyper Threading) à 1,73 GHz, pour un TDP de 23 W.

Nehalem, bis

Au tout début de l’année 2010, Intel a annoncé sa nouvelle gamme de processeurs en 32 nm, une nouvelle itération des Nehalem destinée au grand public. On perd en nombre de cores, en mémoire cache et en fréquence mais aussi (et surtout) en prix. Globalement, et en dehors du Gulftown déjà cité, les processeurs en 32 nm ont deux cores avec HyperThreading et remplacent les Core 2 Duo. Autre nouveauté, Intel a intégré un IGP à côté du CPU, dans une puce séparée mais placée sur le même die. Contrairement aux autres modèles, « l’uncore » est donc séparé. Il s’agit, en fait, du northbridge qui est placé sur le même package que le processeur et est gravé en 45 nm (contre 32 nm pour le processeur).

Intel Nehalem

Notons qu’Intel décale en partie ses gammes dans les portables, un Core i5 « desktop » doté de 4 Mo de cache devient ainsi un Core i7 Mobile, alors que le Core i5 « Mobile » et i3 « Mobile » se contentent de 3 Mo de cache et d’un IGP moins rapide.

Quelques chiffres : Les Clarckdale et Arrandale (versions mobiles) sont gravés en 32 nm pour le processeur et 45 nm pour le chipset intégré dans le package. Il y a 382 + 177 millions de transistors dans une puce complète, pour une surface de 81 + 114 mm². Les puces utilisent un connecteur à 1 156 contacts (LGA1156). Intel a proposé des Xeon basse consommation (30 W) basés sur ce core.

Sandy Bridge

En 2011, Intel a lancé les processeurs de la gamme Sandy Bridge. Cette nouvelle architecture a été utilisée dans différents types de produits chez Intel, des appareils mobiles aux serveurs. Les processeurs Sandy Bridge sont gravés en 32 nm et proposent entre 2 et 8 cores. Dans les nouveautés, notons le support de la technologie AVX (un jeu d’instructions SIMD), l’intégration de QuickSync, un encodeur vidéo, et un nouveau GPU. Ce dernier porte le nom d’Intel HD 3000 quand il possède 12 unités de calcul (c’est notamment le cas dans les ordinateurs portables) et Intel HD 2000 quand il se contente de 6 unités.

Intel Core Sandy Bridge

Quelques chiffres : Sandy Bridge existe sur deux connecteurs, le LGA 1155 et le LGA 2011. Le modèle le plus puissant mesure 416 mm² et contient 2,27 milliards de transistors. Le plus rapide des Sandy Bridge atteint 4 GHz en mode Turbo (le Core i7 3970X). Le plus lent des Sandy Bridge atteint 1 GHz au maximum (avec un seul core), le Celeron 807UE. Le modèle qui consomme le plus est (encore) le Core i7 3970X, qui a un TDP de 150 W.

Ivy Bridge

Avec une certaine régularité, Intel a sorti en 2012 l’architecture Ivy Bridge. Il s’agit d’une petite évolution de Sandy Bridge, avec tout de même quelques nouveautés. La première, c’est évidemment le passage en 22 nm, une nouvelle finesse de gravure qui permet de diminuer la consommation. La nouvelle puce intègre aussi (surtout) un nouveau GPU, qui a quelques avantages sur le précédent. Sous le nom Intel HD 4000, ce GPU possède 16 unités de calcul (contre 12 auparavant), gère trois écrans et est compatible DirectX 11, OpenCL et OpenGL 4.0. Une version moins rapide, l’Intel HD 2500 (6 unités) a été intégrée dans certains CPU. Pour le reste, il y a peu de gains : Ivy Bridge est plus rapide que Sandy Bridge de façon marginale, et le nombre de cores n’évolue pas : on reste à quatre.

Intel Core Ivy Bridge

L’Ivy Bridge E, sorti en 2013, est la version professionnelle du processeur. Les puces peuvent contenir jusqu’à 12 cores, n’intègrent pas de GPU et utilisent toujours le connecteur LGA 2011 de la génération précédente. 

Quelques chiffres : le TDP peut atteindre 150 W (sur un Ivy Bridge E) et descendre à 10 W (sur une version mobile). La fréquence maximale (en mode Turbo) est de 4,1 GHz, mais certaines puces mobiles se limitent à 1 GHz seulement. Les plus grosses puces ont actuellement 30 Mo de mémoire cache et intègrent 4,3 milliards de transistors. Ivy Bridge prend en charge la mémoire DDR3L (basse consommation) et peut décoder des vidéos en Ultra HD quand le GPU est présent.

Le Xeon Phi

Depuis quelques années, Intel travaille sur des projets qui intègrent des dizaines de cores, sous le nom de Larrabee ou de MIC (Many Integrated Core architecture). Et en 2012, on a enfin eu un produit concret : le Xeon Phi. Le processeur utilisé porte le nom de Knights Corner et est composé de 64 cores couplés à des unités de calcul vectoriel. Point à noter, le core utilisé est connu : il s’agit de l’antique P54C (le Pentium original). Bien évidemment, Intel a abandonné le 350 nm de l’époque pour du 22 nm, avec quelques optimisations.

Intel Xeon Phi

Quelques chiffres : Les Xeon Phi fonctionnent à 1,23 GHz au maximum, disposent de 6 à 16 Go de mémoire GDDR5 et ont un TDP pouvant atteindre 300 W. Le nombre de cores actifs varie de 57 à 61, sur les 64 que contient réellement le processeur.

Haswell

2013, Intel sort sa nouvelle architecture, comme un métronome. Haswell est encore une fois une évolution plus qu’une révolution, et mise sur la diminution de la consommation. On peut noter dans les nouveautés une amélioration des performances (environ 10 % par rapport à Ivy Bridge), le support d’AVX2, un nouveau jeu d’instructions SIMD et l’intégration des VRM dans le processeur.

Intel Core Haswell

La nouveauté la plus importante sur Haswell est évidemment le GPU, avec une segmentation plus importante. On a donc le GT1 (6 unités de calcul), le GT2 (20 unités de calcul, Intel HD 4×00), le GT3 (40 unités de calcul, Intel HD 5000 et Iris) et enfin le GT3e, une puce qui intègre 40 unités de calcul et 128 Mo de mémoire. Cette mémoire est utilisée pour le GPU mais aussi comme cache de niveau 4 pour le processeur.

Quelques chiffres : En attendant la déclinaison professionnelle, on se limite à un TDP de 84 W, 4 cores et une fréquence de 4 GHz en mode Turbo. Le processeur Haswell le plus lent fonctionne à 1,1 Ghz, mais est limité à 800 MHz si on définit une limite de consommation dans le BIOS. Le TDP minimal classique est de 11,5 W, valeur plus élevée que sur Ivy Bridge parce que le processeur intègre notamment les régulateurs de tension. Dans la pratique, la consommation globale est plus faible, étant donné que la consommation de la carte mère diminue.

Le Quark

En 2013, Intel a lancé le SoC Quark X1000, un « nouveau » processeur destiné aux objets connectés et plus généralement au monde de l’embarqué. Nous avons mis le « nouveau » entre guillemets pour une bonne raison : il s’agit d’un die shrink d’un 486DX4 en 32 nm. Plus concrètement, Intel a simplement intégré un core sorti en 1995 (et gravé à l’époque en 600 nm) dans une puce en 32 nm, avec un chipset plus moderne et quelques instructions ajoutées, pour une compatibilité Pentium.

Intel Quark

Quelques chiffres : Le SoC peut atteindre 533 MHz, contre 100 MHz pour le P24C original chez Intel. Les quatres instructions « Pentium » ont été ajoutées dans le chipset (pour une des instructions) ou dans le microcode, une sorte de firmware pour le processeur. À noter qu’une version dual core en 22 nm a aussi été annoncée en 2014.

Silvermont

En 2014, Intel a sorti une nouvelle génération d’Atom, avec le core Silvermont. Et si le nom Atom reste dans certaines gammes, le core est très différent de celui des premiers Atom. L’Atom était un processeur in-order avec HyperThreading, le core Silvermont est un core OoO (Out of order, plus efficace) sans HyperThreading. La puce est vendue sous la forme d’un SoC (System on a Chip) et différentes déclinaisons existent : Bay Trail, Rangeley et Avoton. Intel vend d’ailleurs la puce sous le nom Atom sur certains marchés, mais sous le nom Celeron ou Pentium dans d’autres.

Intel Atom Silvertmont

Quelques chiffres : La version la plus rapide propose 8 cores avec un Turbo à 2,6 GHz et un TDP de 20 W, dans la gamme profesionnelle. Les Avoton (serveur) et Rangeley (NAS et monde de l’embarqué) n’intègrent pas de GPU. La partie graphique des Bay Trail (Atom, Celeron, Pentium) est la même que celle des processeurs Haswell, mais avec seulement 4 unités de calcul, alors que les meilleurs GPU Haswell (GT3) en possèdent 40.

Haswell Refresh, Devil’s Canyon et les 20 ans du Pentium

Au milieu de l’année 2014, Intel met à jour sa gamme Haswell avec de nouveaux modèles baptisés « Haswell Refresh ». Les améliorations sont exclusivement à chercher du côté des fréquences de fonctionnement, qui augmentent de 100 MHz à tarif équivalent par rapport aux précédents modèles Haswell. Deux Celeron dual-core, Trois Pentium dual-core, trois Core i3 (avec Hyper-Threading), trois Core i5 quad-core (avec Turbo) et un Core i7 quad-core avec Hyper-Threading et Turbo (i7-4790) constituent cette nouvelle gamme, avec leurs variantes « basse consommation » (modèles S et T).

Intel Core Haswell Refresh

Un peu plus tard dans l’année, le constructeur lance deux processeurs Devil’s Canyon (les Core i5-4690K et i7-4790K), avec un coefficient débloqué et quelques améliorations matérielles visant à augmenter leur potentiel d’overclocking. Au même moment, le Pentium Anniversary Edition G3258, avec son coefficient débloqué et son important potentiel d’overclocking, voit lui aussi le jour.

Quelques chiffres : L’architecture Haswell atteint maintenant 4 GHz, et jusqu’à 4,4 GHz en mode Turbo. Le TDP des modèles Devil’s Canyon atteint 88W, contre 84W pour les processeurs Haswell et Haswell Refresh les plus gourmands.

Broadwell : place au 14 nm

En septembre et octobre 2014, Intel met sur le marché ses premiers processeurs Broadwell(-Y) : les Core M. Gravées en 14 nm, ces puces dual-core avec Hyper-Threading affichent des fréquences de fonctionnement comprises entre 800 MHz et 1,2 GHz, mais avec un Turbo pouvant atteindre 2,9 GHz sur le modèle le plus rapide. On trouve également un GPU HD 5300 (GT2) et 4 Mo de cache L3. Destinées au marché mobile, les Core M affichent des TDP allant de 3,5W à 6W.

Intel Core Broadwell

En 2015, la gamme Broadwell(-U et –H) s’agrandit avec le lancement de nombreux Celeron, Pentium, Core i3, i5 et i7, toujours destinés au marché mobile. Il faudra attendre juin 2015 pour découvrir les premiers CPU Broadwell(-DT) de bureau : les Core i5-5575R, i5-5675R, i5-5675C, i7-5775R et i7-5775C. Attention : seules les versions « C » sont au format LGA 1150, les autres modèles étant soudés à la carte mère…

Deux SoC Broadwell pour serveurs sont également disponibles, les Xeon D-1520 (quad-core avec HT) et D-1540 (octo-core avec HT). Ils embarquent  respectivement 6 Mo et 12 Mo de cache L3, tournent à des fréquences pouvant atteindre 2,6 GHz et affichent un TDP de 45W.

Quelques chiffres : Hors Core M, les fréquences des processeurs Broadwell s’échelonnent entre 1,5 GHz et 3,3 GHz, avec un Turbo atteignant au mieux 3,8 GHz. Le TDP varie entre 15W et 47W, tandis que le GPU intégré (un HD Graphics, HD 5500, HD 5600, HD 6000, Iris 6100 ou Iris Pro 6200 selon les modèles) fonctionne à une fréquence allant de 100 MHz à 1,15 GHz (en mode Turbo). Enfin, seuls les Broadwell-DT embarquent 128 Mo de mémoire eDRAM.

Airmont : l’Atom en 14 nm

Au début de l’année 2015, la gamme Atom accueille un nouveau membre, le x7-Z8700 « Airmont ». Utilisé par la tablette Surface 3 de Microsoft, ce SoC est un die-shrink en 14 nm de Silvermont. Il en reprend donc les principales caractéristiques.

Rapidement, quelques autres modèles de CPU Airmont voient le jour : les Atom x5-Z8300 et Z8500 (Cherry Trail) destinés au marché des smartphones et tablettes, les Celeron N3000, N3050 et N3150 destinés au marché mobile et le Pentium N3700, lui aussi destiné au marché mobile.

Intel Atom Airmont

Quelques chiffres : les Atom Airmont affichent un SDP de 2W, tandis que les Celeron et Pentium Airmont (Braswell) affichent un TDP de 4W ou 6W. Les fréquences varient entre 1,04 GHz et 1,6 GHz, avec un Turbo pouvant atteindre 2,4 GHz dans le meilleur des cas. Le GPU HD Graphics intégré tourne quant à lui à une fréquence comprise entre 200 MHz et 700 MHz. On trouve enfin 1 Mo ou 2 Mo de cache L2.

Skylake : le dernier « tock » de la stratégie « tick-tock » d’origine

En aout 2015, Intel lance ses premiers processeurs Skylake. Gravé en 14 nm comme Broadwell, ils sont proposés en plusieurs variantes destinées aux marchés serveurs, desktop/station de travail (Skylake-S en socket LGA 1151 et Skylake-X en LGA 2066), mobiles et embarqués (Skylake-Y, -U et –H).

Bénéficiant d’une nouvelle micro-architecture, Skylake supporte les mémoires DDR3L et DDR4, prends en charge les technologies Thunderbolt 3 et SATA Express et possède 16 à 44 lignes PCI-Express 3.0 ainsi qu’un IGP Iris (Pro) Graphics supportant DirectX 12 (feature level 12.1), OpenGL 4.5 et OpenCL 2.0. Certains modèles embarquent 64 ou 128 Mo de mémoire eDRAM. Les versions H, U et Y intègrent directement le PCH, tandis que ce dernier est relié au CPU via une interface DMI 3.0 dans le cas des modèles desktop. Les instructions SGX et MPX sont enfin prises en charge, de même que les instructions AVX-512 (F, CDI, VL, BW et DQ) sur les modèles Xeon.

Intel Skylake

Quelques chiffres : le TDP peut atteindre 95W sur les modèles en LGA 1151, et jusqu’à 165W pour les modèles en LGA 2066 les plus gourmands. Le cache L2 varie entre p 512 Ko et 1 Mo our les modèles Skylake-S classiques, tandis que le cache L3 varie entre 2 Mo et 8 Mo.

Kaby Lake : Windows 10 exclusivement

En septembre 2016, Intel lance ses premiers Kaby Lake mobiles, toujours gravé en 14 nm (14FF+). Ce processeur signe donc la fin de la stratégie « tick-tock » du fondeur qui s’appuie désormais sur une stratégie à trois étapes (« process-architecture-optimization »). Les versions destinées aux ordinateurs de bureau n’arrivent qu’en janvier 2017. C’est également le premier processeur à ne plus bénéficier de pilotes officiels pour les versions antérieures à Windows 10. Il reste tout de même possible d’installer un Kaby Lake sur Windows 7, moyennant quelques bidouilles.

Intel Kaby Lake

Kaby Lake offre des fréquences de fonctionnement plus élevées par rapport à Skylake, mais l’IPC reste sensiblement équivalent. L’IGP bénéficie d’un support natif du HDCP 2.2 et prend en charge l’encodage/décodage H.264, HEVC (Main et Main10/10-bit) et VP9. Les Pentium de cette architecture sont les premiers à bénéficier de l’HT, et certains modèles « K », overclockables, viennent prendre place dans la gamme i3. C’est également le premier processeur à prendre en charge la technologie Optane (sur les plateformes 200 Series).

Quelques chiffres : Kaby Lake propose jusqu’à 16 lignes PCI-Express 3.0 via le CPU, et jusqu’à 24 lignes via le PCH. Le TDP varie entre 4,5W (-Y) et 112W (pour les modèles en LGA 2066). Aucun modèle n’embarque de cache L4 (eDRAM). Les fréquences atteignent 4,3 GHz, voire 4,5 GHz en mode Turbo.

Goldmont

En 2016, l’architecture Silvermont (et son die-shrink Airmont gravé en 14 nm) laisse sa place à Goldmont, toujours gravé en 14 nm. Deux gammes coexistent : Denverton pour les serveurs et Apollo Lake pour les marchés embarqués (voitures intelligentes comprises), mobile et desktop. On retrouve cette architecture dans des processeurs Atom X5 et X7, Celeron et même Pentium.

Goldmont possède jusqu’à quatre coeurs (sur les modèles desktop) et embarque l’IGP de neuvième génération apparu avec Skylake. Il prend en charge les instructions SSE4.2, SHA, AESNI ou encore MPX. Les améliorations architecturales par rapport à Silvermont sont particulièrement visibles au niveau du moteur d’exécution out-of-order, du pipeline et du système de prédiction de branchement. Ce processeur supporte enfin les mémoires DDRL, LPDDR3 et LPDDR4, en plus des technologies USB 3.1 et eMMC 5.0.

Intel Atom Goldmont

Quelques chiffres : Le TDP varie entre 4W pour les modèles mobiles et 10W pour les versions desktop et serveurs. Les fréquences atteignent 2 GHz, voire jusqu’à 2,6 GHz en mode Turbo. Les versions Denverton pour serveurs possèdent jusqu’à 16 coeurs et 16 Mo de cache L2, avec un TDP bien plus élevé (jusqu’à 32W).

Coffee Lake : encore et toujours du 14 nm

Lancés sur le marché en octobre 2017, les processeurs Coffee Lake sont encore et toujours gravés en 14 nm, comme Broadwell, Skylake et Kaby Lake avant eux. Par rapport à Kaby Lake, Coffee Lake n’apporte pas grand chose côté IPC. Les optimisations du procédé de gravure (14++) permet en revanche à Intel d’augmenter le nombre de coeurs (jusqu’à 6 sur Core i5 et i7, quatre pour les Core i3) et la quantité de cache L3. Les fréquences CPU augmentent en moyenne de 200 MHz, Turbo compris. l’IGP gagne de son côté (seulement) 50 MHz. La mémoire DDR3 n’est plus supportée, et le support de la DDR4 passe à 2666 MHz pour les Core i5/i7 et à 2400 MHz sur les Core i3. Notons que pour les 40 ans du 8086, Intel a lancé un 8086K basé sur cette architecture.

Intel Core Coffee Lake

Quelques chiffres : Les TDP varient entre 35W et 95W pour les versions desktops, et entre 28W et 45W pour les versions mobiles. Les fréquences atteignent de leur côté 4 GHz, voire jusqu’à 5 GHz en mode Turbo (sur un coeur, pour le 8086K). Les petits Celeron embarquent 2 Mo de cache L3, tandis que les plus gros Core i7 et i9 en possèdent 12 Mo.

Goldmont Plus

Intel officialise sa plateforme Gemini Lake en décembre 2017, et par la même occasion ses processeurs Goldmont Plus. Gravés en 14 nm comme Goldmont, Goldmont Plus apporte quelques améliorations du côté du pipeline, de l’unité de prédiction de branchement ou encore de certaines latences (store-to-load forwarding, instructions AES-NI,…). Goldmont Plus intègre également l’architecture graphique Gen9 avec les améliorations introductions sur Kaby Lake et supporte l’eMMC 5.1 et la mémoire DDR4 et LPDDR4.

Intel Goldmont Plus

Quelques chiffres : le TDP varie entre 4,8 et 6W pour les versions mobiles, et jusqu’à 10W pour les versions de bureau. Le cache L4 passe de 2 Mo sur Goldmont à 4 Mo sur Goldmont Plus et des modèles équipés de quatre coeurs sont proposés. Les fréquences atteignent enfin 2 GHz, voire jusqu’à 2,7 GHz en mode Turbo.

Deux originaux : Kaby Lake G et Cannon Lake

Initialement attendue pour 2016, l’architecture Cannon Lake n’a finalement été lancée qu’en 2018 et avec des volumes extrêmement faibles. C’est un die-shrink en 10 nm de l’architecture Kaby Lake, et ce sont les premiers processeurs grand-public à intégrer les instructions AVX-512. Le Core i3-8121U possède 2 coeurs en prend en charge l’Hyper-Threading mais est dépourvu d’IGP. Il est doté de 4 Mo de cache L3, fonctionne à 2,2 GHz (avec un Turbo à 3,2 GHz) et affiche un TDP de 15W. Il est bien entendu destiné au marché mobile.

Intel Kaby Lake G

2018 est également l’année des premiers processeurs Intel, les Kaby Lake G, à intégrer un IGP de chez AMD, à savoir un Radeon RX Vega M GL ou GH selon les versions !

Intel reste bloqué au 14 nm : Coffee Lake, Comet Lake, Rocket Lake…

Intel aura du mal à passer le mur des 14 nm et y restera bloqué de nombreuses années. Seules des optimisations successives de ce procédé de gravure permettra au constructeur de proposer de nouvelles gammes et architectures : Coffee Lake en 2017 (les Core de 8ième génération), Comet Lake en 2019, Rocket Lake en 2021 avec parfois des versions « Refresh » qui viennent s’intercaller.

Intel Core i7-8700K
Crédit : ElooKoN (Wikipedia) – CC BY-SA 4.0

Quelques chiffres : Les modèles Coffee Lake possèdent entre 2 et 8 coeurs, Comet Lake permettant à Intel de rajouter deux coeurs de plus. Marche arrière avec les Rocket Lake qui possèdent 8 coeurs dans le meilleur des cas. Les TDP s’échelonnent de 35W à 95W, voire 125W pour les processeurs Rocket Lake les plus gros.

Alder Lake : le 10 nm enfin maitrisé

En novembre 2021, Intel dévoile ses processeurs Core de douxième génération reposant sur l’architecture Alder Lake. En plus de passer enfin à une gravure en 10 nm (Intel 7), ils sont les premiers à utiliser une architecture hybride, avec des coeurs haute performances (Golden Cove) associés à des coeurs basse consommation (Gracemont) avec un Thread Director chargé de gérer cette architecture hybride. Ils prennent en outre en charge le PCI-Express 5.0 ainsi que la mémoire DDR5.

Image 4 : Intel Alder Lake : AMD est dans les cordes
Crédt : Intel

Les modèles allant du Celeron G6900T au Core i5-12600 ne possèdent que des coeurs « P » (de 2 à 6, les Celeeron étant de plus dépourvu d’Hyper-Threading). Les processeurs Alder Lake plus puissants possèdent de 6 à 8 coeurs « P » et de 4 à 8 coeurs « E ». Pour la partie graphique, Alder Lake embarque un iGP Intel Xe avec jusqu’à 32 unités d’exécution.

Quelques chiffres : avec Alder Lake, Intel se lache côté consommation. Oubliez (plus ou moins) le TDP de base (désormais nommé Processor Base Power) et découvrez le MTP (Maximum Turbo Power) qui correspond… à la limite de consommation PL2.

Le futur : Raptor Lake, Meteor Lake et des gravures toujours plus fines

Intel travaille déjà sur le successeur d’Alder Lake : Raptor Lake devrait être lancé avant la fin de l’année 2022. On s’attend à une augmentation du nombre de coeurs (jusqu’à 24 coeurs P+E et 32 threads) sur Raptor Lake, ainsi qu’une quantité de mémoire cache L2 et L3 en hausse. Les coeurs « E » seraient toujours basés sur l’architecture Gracemont, mais les coeurs « P » bénéficieraient d’une architecture améliorée baptisée Raptor Cove. L’ensemble serait toujours gravé en 10 nm via le procédé Intel 7.

Suivront ensuite à une échéance un peu plus lointaine Meteor Lake et Arrow Lake (2023-2024) gravés en Intel 4 / Intel 20A / TSMC N3, puis Lunar Lake en 2024 qui inaugurera le procédé de gravure Intel 18A. Si tout va bien…