Technologické trendy pro PC

Společnosti Intel, Samsung a další malují portrét budoucnosti a vybraly si k tomu obzvláště zářivé barvy. Na to, že neustále představují ještě rychlejší procesory a výkonnější flashové paměti, jsme už zvyklí, ale letošní rok bude v lecčems odlišný. Na jeho začátku se totiž zjistilo, že moderní procesory obsahují bezpečnostní hrozby, které vyděsily nejen odborníky, ale i běžné uživatele.

Ani po týdnech od zveřejnění informací o chybách Spectre a Meltdown nemáme k dispozici solidní a stabilní aktualizaci, která by naše počítače před touto hrozbou bezpečně ochránila. Do kategorie velmi nemilých zpráv se řadí i raketově rostoucí ceny grafických karet a paměťových modulů. Důvodem je vysoká poptávka po grafických kartách ze strany bitcoinových kopáčů a vývojářů umělých inteligencí, kteří skupují většinu grafických karet ještě předtím, než se dostanou do obchodů.

V takové situaci není těžké propadnout chmurám a položit si otázku, zda vůbec v následujících měsících zbudou nějaké hardwarové zbytky i pro PC nadšence. Proto jsme se rozhodli podívat se podrobněji na plány největších výrobců hardwaru a pokusili jsme se v nich najít alespoň nějaké optimistické informace.

Vloupání do jader CPU

Zásadní bezpečnostní chyby, kterými jsou postiženy desítky běžně používaných moderních procesorů, byly poprvé objeveny už v létě 2017, ale až do ledna 2018 se jejich existenci dařilo držet v tajnosti. Tyto procesory lze napadnout třemi různými způsoby, kódově označenými jako Spectre 1, Spectre 2 a Meltdown (viz tabulka vpravo). Všechny tři metody napadení umožňují neoprávněným uživatelům číst, a dokonce i manipulovat s běžně chráněnými oddíly disku, ve kterých se ukládají hesla a další citlivá data.

Zatímco proti útoku typu Meltdown bude pravděpodobně možné se bránit prostřednictvím aktualizace operačního systému a internetového prohlížeče, ochrana před zneužitím chyby Spectre bude vyžadovat změny mikrokódu v samotném procesoru. Pro zajištění kompletní systémové ochrany před napadením Spectre bude ale nutné upravit samotnou architekturu CPU, takže se jí dočkáme až u budoucích procesorů.

Největší lavina kritiky se zpočátku snesla na společnost Intel, která však není jediným výrobcem, jehož procesory jsou náchylné k riziku Spectre a Meltdown. Stejný problém se ve větší či menší míře týká i procesorů AMD a Arm. Intel však jako první oznámil, že ještě letos vydá první procesory s opravenou mikroarchitekturou. Kromě informací, které Intel zveřejnil ve svém memorandu o porozumění, ale nejsou zatím k dispozici žádné podrobnosti. AMD plánuje integrovat ochranu proti napadení Spectre do příští generace procesorů Zen 2, které se mají na trhu objevit na začátku roku 2019. Všichni zákazníci, kteří se letos rozhodnout pořídit nový procesor, se musí smířit s tím, že k němu jako nechtěný bonus dostanou i bezpečnostní riziko zvané Spectre. Stejný problém musí řešit i zájemci o pořízení nové základní desky, kterým důrazně doporučujeme se před nákupem informovat, zda výrobce nabízí takovou verzi BIOS/UEFI, která je proti útoku Spectre ochráněna.

Prvotní informace o záplatách na bezpečnostní hrozby Spectre a Meltdown hrozily významnou ztrátou výpočetního výkonu po instalaci záplat. Podle našich ověřených informací se ale výkon procesorů zpomalí (v závislosti na typu úlohy) jen o pár procent, čehož si sotva všimnou i ti nejnáročnější uživatelé. Odkládat stavbu nového stolního počítače na příští rok by ale byla škoda, zvláště když vezmeme v úvahu řadu inovací, kterých se letos v této oblasti dočkáme.

AMD versus Intel: Druhé kolo

I v roce 2018 budou muset zájemci o stavbu nového stolního počítače řešit základní otázku, zda zvolit procesor od AMD, nebo od Intelu. Jazýček vah se v současnosti povážlivě naklání směrem k volbě prvně jmenovaného výrobce. AMD doplnilo a kompletovalo nabídku nové generace procesorů Ryzen, zatímco pohled na řadu současných a prozatím jen ohlášených procesorů Intel v nás vyvolává poněkud rozpačitý dojem. Prozatím dostupné specifikace procesorů řady Core-i například nic neprozrazují o plánovaném výrobním procesu, a tedy ani o jejich energetické náročnosti (viz tabulka vpravo). Intel musel v poslední době několikrát posunout přechod ze 14nm na 10nm výrobu.

První 10nm procesory se měly objevit již na konci roku 2017, ale podle posledních zpráv budou uvedeny až na konci roku 2018, a to pravděpodobně prozatím pouze v mobilních verzích. 10nm řada desktopových procesorů Intel s kódovým označením Ice Lake bude s největší pravděpodobností představena až na začátku roku 2019. Na druhou stranu existuje reálná naděje, že Intel do té doby stihne upravit mikroarchitekturu procesorů Ice Lake tak, aby neobsahovaly chyby Spectre a Meltdown.

V současnosti Intel zvyšuje počet procesorů desktopové řady Coffee Lake. Nejvyšší model Core i7-8700K se bude vyrábět ve větším počtu kusů a stejně jako varianty CPU Core i3 a Core i5 se již začal prodávat. Nové desktopové procesory tak prakticky kompletně doplnily doposud omezenou nabídku modelů Coffee Lake o nejlevnější a nejdražší verze.

Výkon PC na dlani

Na letošní výstavě CES v Las Vegas představil Intel zajímavou řadu procesorů s kódovým označením Kaby Lake G. První minipočítače s těmito čipy by se měly na trhu objevit již tento měsíc. Specialitou řady Kaby Lake G je výkonná integrovaná grafika AMD RX Vega. Ano, je to tak. Intel použil do svých procesorů grafiku od AMD a výsledkem spojení dvou špičkových konkurenčních produktů bude čip s vynikajícím výpočetním i grafickým výkonem. Grafický čip AMD Vega je napevno osazen rychlými pamětmi typu HBM2 a s výpočetní částí procesoru Intel je propojen osmi linkami sběrnice PCIe 3.0. V kombinaci s procesory Kaby Lake G se budou používat dvě verze grafických jader Vega, jejichž výkon se podle prvních zveřejněných benchmarkových výsledků pohybuje těsně pod hranicí výkonu grafických karet GeForce 1050 a 1060. Bude se tedy jednat o velmi slušné grafiky střední třídy.

Tandem procesoru Kaby Lake G a grafického čipu AMD Vega se vejde na drobnou destičku o rozměrech 6 x 3 centimetry a výšce pouhých 1,7 milimetru. Použité procesory mají mít TDP na úrovni 65 až 100 wattů, což odpovídá moderním, velmi výkonným stolním počítačům. Prvním ohlášeným produktem s procesorem Kaby Lake G je minipočítač Intel NUC, který se bude prodávat ve dvou variantách (NUC8i7HNK a NUC8i7HVK). Oficiální česká cena nebyla zatím oznámena, ale obě varianty se budou prodávat za částky odpovídající 800 až 1 000 eur, nebude se tedy jednat o žádné levné počítače. Podle fotografií ale budou osazeny moderní a bohatou portovou výbavou, ve které nebude chybět dvojitý LAN adaptér, několik USB-C Thunderbolt 3 kompatibilních portů a vedle HDMI na nich najdeme i dva miniDisplayPort videovýstupy. Procesory Kaby Lake G se mají časem dostat i do notebooků, první modely již ohlásily společnosti HP a Dell.

AMD v rychlém pruhu

AMD oslavilo začátek roku 2018 uvedením nových APU (firemní označení kombinace procesoru a grafického čipu) Ryzen 5 2400G a Ryzen 3 2200G, které mají nahradit starší verze Ryzen 1400 a 1200. Na konci jara má AMD uvedením procesorů s kódovým označením Zen+ dokončit obměnu řady desktopových CPU. Nejzásadnější změnou bude přechod na modernější a energeticky úspornější 12nm výrobní proces. Zatím nevíme, do jaké míry je oněch 12 nm marketingovým označením, nebo zda se jedná o opravdové 12nm tranzistory, ale s největší pravděpodobností bude struktura nových tranzistorů AMD menší než u současné 14nm technologie Intelu. Díky osmi a více výpočetním jádrům nabídnou procesory Zen+ vyšší výpočetní výkon než současné procesory Intel Core i7, přičemž u AMD očekáváme ještě vyšší taktovací frekvence, než jakých dosahují nejnovější CPU od Intelu.

Právě vyšší pracovní frekvencí nejvýkonnějších modelů Core i7 doposud Intel konkuroval většímu počtu výpočetních jader v procesorech AMD Ryzen. První procesory generace Zen+ by se na trhu měly objevit již v dubnu spolu se základními deskami obsahujícími novou čipovou sadu AMD. Podle dosavadních informací by ale procesory řady Zen+ měly po upgradu BIOS fungovat i na stávajících motherboardech, určených pro procesory Ryzen. Majitelé stolních počítačů s procesorem Ryzen budou mít tedy upgrade na nový procesor snadný.

V létě plánuje AMD osvěžit i modelovou řadu procesorů Threadripper. Výroba těchto drahých supervýkonných procesorů také přejde na 12nm proces, který přinese zvýšení výpočetního výkonu při zachování nebo mírném snížení TDP. Intel prozatím neoznámil žádnou zásadní inovaci svých nejvýkonnějších HEDT procesorů, které konkurují právě čipům AMD Threadripper. Společně s uvedením procesorů Zen+ přinese AMD i několik nových APU Zen, určených pro notebooky a stolní počítače. Budou založeny hlavně na mobilních verzích čipu Ryzen v kombinaci s grafickým procesorem Vega. Nejzásadnější otázkou v tomto ohledu zůstává, zda si AMD u nové generace mobilních procesorů poradí s optimalizací spotřeby. Doposud uvedené a testované notebooky s mobilními procesory Ryzen sice nabízí vynikající poměr mezi cenou a výkonem, ale trpí kratší výdrží na baterii. Procesory s grafikou Vega Mobile by měly být odezvou AMD na nadcházející čipy Intel Kaby Lake G. Výkonné mobilní procesory Ryzen s tímto grafickým čipem by se měly na trhu objevit během léta.

Na trh vstupuje třetí hráč

Uživatele, kteří ze všeho nejvíc preferují mobilitu a dlouhou výdrž na baterii, potěší vstup nového výrobce na pole, na němž doposud válčil výhradně Intel s AMD. Řada výrobců již oznámila uvedení notebooků postavených na procesoru Snapdragon 835 od společnosti Qualcomm. První stroje s těmito procesory by se měly na trhu objevit již na konci prvního čtvrtletí letošního roku. Notebooky budou spadat do kategorie tzv. Always Connected počítačů a jejich nedílnou součástí bude LTE modem.

Poběží na upraveném operačním systému Windows 10 S, který však budou moci uživatelé v případě zájmu bezplatně upgradovat na verzi Windows 10 Pro. Nejlepší vlastností notebooků s procesory Qualcomm Snapdragon 835 bude dlouhá, až 22hodinová výdrž na jedno nabití baterie. Na konci roku 2018 se pak mají na trhu objevit i notebooky s výkonnějším procesorem Snapdragon 845, který momentálně používají vlajkové lodi některých výrobců mobilních telefonů.

Velké a rychlé SSD disky

Technický pokrok se neustále zrychluje i v oblasti SSD disků, ve které se zaměřuje hlavně na strukturu flashových paměťových buněk. Výrobci SSD dnes stále častěji používají 3D TLC buňky se 64 vrstvami, přičemž v roce 2018 byly standardem buňky s 32 vrstvami. 3D TLC buňka dokáže uložit tři bity informací a díky 64 vrstvám mohou výrobci prakticky okamžitě zdvojnásobit kapacitu SSD disků, a to jen při mírném zvýšení výrobních nákladů, a tedy i ceny disků.

Víc bitů do buňky

Díky 3D TLC se snižuje i cena superrychlých NVMe SSD disků s M.2 rozhraním. Kromě vysoké kapacity nabízí i extrémně rychlé datové přenosy, jak dokazuje například cenově dostupný disk Intel 760P. Intel je také prvním výrobcem, z jehož vývojových laboratoří unikly informace o připravované další generaci flashových paměťových buněk s označením QLC, které budou schopné uložit čtyři bity. S přechodem na technologii QLC bude tedy spojen další nárůst datové hustoty, a tedy i kapacity SSD disků. První QQLC SSD disky se mají na trhu objevit až koncem roku, ale již dnes se analytici shodují, že jejich příchod bude doprovázen dalším snižováním ceny.

Novinky nás čekají i v oblasti nejvýkonnějších SSD disků. Samsung představil disk s názvem Z-SSD, který je speciálně vyladěn pro dosažení co nejvyšších přenosových rychlostí a nejkratších přístupových dob a má demonstrovat v současnosti maximální dosažitelné hranice flashové úložné technologie. Disk SZ985 je určen pro použití v serverech a Samsung jej neplánuje uvést do segmentu disků pro domácí počítače. Na druhou stranu je pravděpodobné, že si jej pár supernáročných domácích uživatelů klidně koupí.

Dolování kryptoměn zvyšuje ceny

Na druhou stranu, situace v segmentu grafických karet tak dobře nevypadá. AMD a Nvidia se díky zájmu o grafické karty ze strany těžařů kryptoměn a vývojářů umělých inteligencí těší skvělým ziskům. Kvůli kritickému nedostatku grafických karet na trhu stojí i dva roky staré modely víc peněz než v době uvedení. Všechno zlé je ale pro něco dobré. UI je technologickým katalyzátorem, který klade zásadní důraz na rychlá úložiště a grafickou paměť. Na trhu jsou dnes k dispozici karty se dvěma typy grafických pamětí: HBM (High Bandwidth Memory) a GDDR. HBM je dražší na výrobu, ale představuje v současnosti nejrychlejší variantu grafické paměti. V lednu Samsung spustil výrobu nové generace čipů HBM. U 8GB čipů dosahuje přenosové rychlosti 307 GB/s. Vzhledem k tomu, že na nejvýkonnějších grafických kartách a specializovaném hardwaru pro UI se používají čtyři tyto čipy najednou, dosahují jejich přenosové rychlosti hranice 1,2 TB/s.

Levnější grafické paměti typu GDDR také letos podstoupí omlazovací kúru. Paměťový čip typu GDDR zvládá přenášet data rychlostí 18 Gb/s. Řada uživatelů dodnes používá karty s pamětmi typu GDDR5 s propustností 8 Gb/s. V závislosti na kapacitě a počtu paměťových GDDR5 modulů dosáhnou nejlepší karty přenosových rychlostí okolo 500 GB/s. Podobné karty uvede Nvidia ještě letos. Interní informace hovoří o tom, že generace karet Ampere dorazí na trh ještě ve druhém čtvrtletí letošního roku.

***

Zmatečné značení procesorů Intel

Intel označuje všechny procesory vyrobené v roce 2018 jako i8000. Tato zkratka ale nebere v potaz úroveň optimalizace 14nm výrobního procesu, a tedy ani kvalitu a úspornost procesorů. Výrobní proces odhalují pouze kódová označení.

Kódové označení Výrobní proces Uvedení na trh Stolní/ mobilní Označení CPU
Broadwell 14 nm jaro 2015 */* Core i-5000
Skylake 14 nm podzim 2015 */* Core i-6000
Kaby Lake 14+ nm jaro 2017 */* Core i-7000
Kaby Lake Refresh 14+ nm podzim 2017 */* Core i-8000
Coffee Lake 14++ nm podzim 2017 */* Core i-8000
Kaby Lake G 14+ nm jaro 2018 */* Core i-8000
Coffee Lake U a H 14+++ nm léto 2018 */* Core i-8000
Whiskey Lake 14+++ nm podzim 2018 */* Core i-8000
Cannonlake 10 nm zima 2018 */* Core i-8000
Ice Lake 10+ nm jaro 2019 */* Core i-9000
* ano * ne

***

SSD disky Intel pro rok 2018: Nový typ buněk

Na počátku roku Intel představil dobrý mainstreamový M.2 SSD disk s označením 760p. Budoucí model 660p přinese ještě vyšší datovou hustotu, protože bude používat QLC NAND buňky, schopné uložit čtyři bity informací.

Označení 760p 700p 660p
Sběrnice PCIe PCIe PCIe
Rozhraní M.2 připájené M.2
Kapacita 128-2 000 GB 128 - 512 GB 512 - 2 000 GB
Typ flashových buněk 64 vrstev 3D-TLC-NAND 64 vrstev 3D-TLC-NAND 64 vrstev 3D-QLC-NAND
Max. 4K IOPS čtení/zápis* 350 000/280 000 150 000/150 000 150 000/150 000
Max. sekvenční rychlost čtení/zápisu* 3 200/1 600 1 800/1 200 1 800/1 100
Uvedení únor 2018 neznámé konec roku 2018 *v MB/s * ano * ne

Foto popis| Bezpečnostní díry ve všech moderních CPU Bezpečnostní hrozby Spectre a Meltdown, které byly zveřejněny na počátku roku 2018, nepostihují pouze procesory od Intelu, ale týkají se všech tří CPU architektur. Toto nebezpečí bohužel nejde odstranit softwarovými aktualizacemi a imunní proti němu budou až nové verze CPU.
Foto popis| „Nová CPU, která přijdou na trh v roce 2018, již budou ochráněna proti Meltdown a Spectre.“ Brian Krzanich CEO Intelu
Foto popis| Kaby Lake G boří hranice: Čip kombinující výpočetní CPU od Intelu (vpravo) a grafiku AMD Vega (vlevo) spojuje nejlepší technologie obou výrobců.
Foto popis| Intel NUC 8i7HVK s procesorem Kaby Lake G přináší špičkový výkon do těla miniaturních počítačů.
Foto popis| Portfolio procesorů AMD pro rok 2018 Na trhu se objeví nová APU Ryzen s integrovanou grafikou a aktualizace se dočkají i CPU Ryzen bez grafického čipu. Generace čipů Zen+ bude kompatibilní se staršími základními deskami s označením „Desktop 2000 Ready“.
Foto popis| únor Stolní APU (Ryzen 3 2200G, Ryzen 5 2400G)
Foto popis| březen Mobilní APU (Ryzen 3 Pro 2300U, Ryzen 3 2200U, 2300U)
Foto popis| duben 2. generace stolních CPU Ryzen s kódovým označením Zen+ a 12nm výrobním procesem (Ryzen 2000)
Foto popis| červenec/srpen 2. generace výkonných desktopových procesorů AMD Threadripper (Threadripper 2000)
Foto popis| září Vega Mobile: herní grafické čipy pro mobilní CPU
Foto popis| začátek roku 2019 Desktopové procesory Zen 2 se 7nm výrobním procesem (Ryzen 3000, Threadripper 3000)
Foto popis| Ani Intel, ani AMD: Notebook Asus NovaGo TP370QL bude patřit do řady přenosných počítačů s extrémně dlouhou výdrží na baterii. Umožní to použitý procesor architektury ARM.
Foto popis| Rychlý NVMe SSD disk Intel 760p je vhodný pro výkonné počítače, ale s cenou okolo 5 000 Kč za 512 GB je snadno dostupný i běžným uživatelům.
Foto popis| Maximum: Samsung Z-SSD Disk Samsung Z-SSD má kratší přístupovou dobu než klasické NVMe PCIe modely. Je určen primárně pro použití v serverech.
Foto popis| Inovace grafických pamětí Grafické karty se letos mohou těšit na nové typy pamětí. Levnější grafické karty budou osazeny moduly typu GDDR6 1, které jsou zhruba dvakrát rychlejší než GDDR5. Špičkové grafiky budou používat rychlejší paměťové moduly typu HBM2 2 .

O autorovi| MARKUS MANDAU, MICHAL BAREŠ, autor@chip.cz