Файл: КЛАССИФИКАЦИЯ, СТРУКТУРА И ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СОВРЕМЕННЫХ МИКРОПРОЦЕССОРОВ ПК (Основные торговые марки микропроцессоров и техническое сравнение).pdf

5. Процессор связан несколькими группами проводников называемых шинами. С остальными устройствами компьютера, и в первую очередь с оперативной памятью. Основных шин три: шина данных, адресная шина и командная шина.

1. Адресная шина. Шина или часть шины, предназначенная для передачи адреса, а именно используется ЦП для выбора требуемой ячейки памяти или устройства ввода-вывода путем установки на шине конкретного адреса, соответствующего одной из ячеек памяти или одного из элементов ввода-вывода, входящих в систему.

2. Шина команд. По ней передаются управляющие сигналы, предназначенные памяти и устройствам ввода-вывода. Эти сигналы указывают направление передачи данных (в процессор или из него).

3. Шина данных — информационная магистраль, благодаря которой процессор может обмениваться данными с другими устройствами компьютера

Трудно поверить, что все эти устройства размешаются на кристалле площадью не более 4—6 квадратных сантиметров! Только под микроскопом мы можем разглядеть крохотные элементы, из которых состоит микропроцессор, соединяющие их металлические «дорожки» (для их изготовления сегодня используется алюминий, однако уже приходит медь)

1.4 Основные характеристики микропроцессоров ПК

Микропроцессоры отличаются друг от друга двумя главными характеристиками: типом (моделью) и тактовой частотой. Одинаковые модели микропроцессоров могут иметь разную тактовую частоту - чем выше тактовая частота, тем выше производительность и цена микропроцессора. Тактовая частота указывает, сколько элементарных операций (тактов) микропроцессор выполняет в одну секунду. Тактовая частота измеряется в мегагерцах (МГц). Следует заметить, что разные модели микропроцессоров выполняют одни и те же операции за разное число тактов. Чем выше модель микропроцессора, тем меньше тактов требуется для выполнения одних и тех же операций.

Рассмотрим характеристики процессоров более подробно.

1. Тип микpопpоцессоpа.

Тип установленного в компьютеpе микpопpоцессоpа является главным фактоpом, опpеделяющим облик ПК. Именно от него зависят вычислительные возможности компьютеpа. В зависимости от типа используемого микpопpоцессоpа и опpеделенных им аpхитектуpных особенностей компьютеpа pазличают пять классов ПК:

- компьютеры класса XT;

- компьютеpы класса AT;

- компьютеpы класса 386;

- компьютеpы класса 486;

- компьютеpы класса Pentium.

2. Тактовая частота микpопpоцессоpа - указывает, сколько элементарных операций (тактов) микропроцессор выполняет за одну секунду.

Генератор тактовых импульсов генерирует последовательность электрических импульсов. Частота генерируемых импульсов определяет тактовую частоту машины. Промежуток времени между соседними импульсами определяет время одного такта работы машины, или просто, такт работы машины.

Частота генератора тактовых импульсов является одной из основных характеристик персонального компьютера и во многом определяет скорость его работы, ибо каждая операция в машине выполняется за определенное количество тактов.

3. Быстpодействие микpопpоцессоpа - это число элементаpных опеpаций, выполняемых микpопpоцессоpом в единицу вpемени (опеpации/секунда).

4. Разpядность пpоцессоpа - максимальное количество pазpядов двоичного кода, котоpые могут обpабатываться или пеpедаваться одновpеменно.

5. Аpхитектуpа микpопpоцессоpа.

Понятие архитектуры микропроцессора включает в себя систему команд и способы адресации, возможность совмещения выполнения команд во времени, наличие дополнительных устройств в составе микропроцессора, принципы и режимы его работы.

В соответствии с аpхитектуpными особенностями, опpеделяющими свойства системы команд, pазличают:

- микропроцессоры типа CISC с полным набором системы команд;

- микропроцессоры типа RISC с усеченным набором системы команд;

- микропроцессоры типа VLIW со сверхбольшим командным словом;

- микропроцессоры типа MISC с минимальным набором системы команд и весьма высоким быстродействием и др.

2. Основные торговые марки микропроцессоров и техническое сравнение

2.1 Микропроцессоры фирмы Intel

Корпорация Integrated Electronics, была создана в середине июня 1968 года Робертом Нойсом и Гордоном Муром, так же к ни присоединился Эндрю Гроув, нынешний председатель совета директоров Intel. В 1974 году в корпорацию пришел её будущий президент и главный управляющий Крейш Барретт.

Микропроцессоры фирмы Intel в значительной степени определяют направление развития компьютерной техники. Каждые несколько лет фирма Intel демонстрирует новые прорывы в своей технологии, существенно меняя наши представления о возможностях компьютеризации. Базовое семейство микропроцессоров Intel началось с первого в мире 4-битного микропроцессора 4004 (1971), ориентированного на применение в микрокалькуляторах. Затем фирма Intel выпустила 8-битные микропроцессоры 8008 (1972), 8080 (1974) и 8085 (1976), достаточно мощные для построения небольшого компьютера. Они могли выполнять двоичные и двоично-десятичные 16-битные арифметические операции и адресовать память до 64 Кбайт с помощью 16-битной шины данных. Наконец, был выпущен 16-битный микропроцессор 8086 (1978) с его 8-битным вариантом 8088 (1979) и расширенными вариантами 80186 и 80286 (1982), обладающими более высоким быстродействием и дополнительными возможностями. Процессоры 8086, 8088 и 80186 могли оперировать с 32-битными двоичными и 16-битными двоично-десятичными числами и адресовать память до 1 Мбайт блоками по 64 Кбайт. Новое поколение микропроцессоров ознаменовалось появлением 32-битных процессоров 80386 (1985) и 486SX (1989), которые могли адресовать до 4 Гбайт памяти и выполнять несколько задач одновременно. За 18 лет производительность микропроцессоров фирмы Intel выросло от 60 тыс. до 41 млн. операций в секунду. Процессор 486DX имел дополнительно встроенные кэш-память первого уровня и устройство обработки чисел с плавающей точкой, а следующие процессоры фирмы Intel – 64-разрядную шину данных, возможность обработки нескольких инструкций одновременно и набор дополнительных регистров и инструкций. Таковы процессоры Pentium, Pentium MMX, Pentium Pro и Pentium II. Последние два из них также содержат в одном корпусе с процессором встроенную кэш-память второго уровня.

1 апреля 1972 г. фирма Intel выпустила 8-битную версию процессора 4004 и назвала её 8008. Новый микропроцессор имел 18 контактов, расположенных в двух рядах, и работал на тактовой частоте 200 КГц. Он содержал 3500 транзисторов, выполненных, как и в процессоре 4004, по 10-микронной технологии. Производительность процессора 8008 вдвое превышала производительность его 4-битного предшественника. Фирма Intel предполагала его для использования в калькуляторах и закаточных машинах, но в 1974 г. появилось два персональных компьютера – Mark-8 и Scelbi-8N – на базе этого микропроцессора. Mark-8 считается первым в мире промышленно производимым персональным компьютером – по сегодняшним меркам, весьма тяжёлым в сборке, использовании и обслуживании.

Микропроцессор 8008 имеет аккумулятор, который служит операндом во всех арифметических операциях, 6 регистров общего назначения для хранения промежуточных данных, 8 регистров адреса и отдельно от них – указатель стека, недоступный программно. Все регистры процессора 8008 имели длину 8 бит, но для адресации памяти можно было объединять адресные регистры в регистровые пары, позволяя процессору адресовать 16 Кбайт памяти (два старших бита полученного адреса использовались для выбора адресного пространства памяти или ввода-вывода).

2.2 Микропроцессоры AMD

AMD была основана 1 мая 1969 года Джерри Сандерсом и его 7 друзьями. Стартовый капитал составлял $100 000. Компания начала свою деятельность как производитель логических интегральных микросхем. Первым процессором, который AMD разрабатывала самостоятельно, был K5, выпущенный в 1996 году. Сейчас о нем уже мало кто помнит, правда и помнить там особо нечего. Как всегда, опоздав с выпуском этого кристалла, отставая по тактовой частоте и производительности, AMD не смогла тогда завоевать расположения пользователей.

После этого провала AMD приобрела забытую сейчас фирму NexGen, еще одного независимого разработчика x86 процессоров, который обладал передовой на то время технологией и в небольших количествах выпускал кристаллы без арифметического сопроцессора. Используя эти наработки, AMD спроектировала новое поколение своих CPU - K6. По операциям с целыми числами эти процессоры стали превосходить аналоги от Intel, однако блок операций с плавающей точкой все еще оставлял желать лучшего.

AMD не сдавалась и для нужд компьютерных игр предложила использовать не сопроцессор, а специально спроектированный набор SIMD-инструкций 3DNow!. Так появился процессор AMD K6-2, в котором к обычному ядру K6 добавился еще один блок операций с числами одинарной точности с плавающей точкой. Благодаря тому, что он мог выполнять однотипные вычисления с четырьмя парами операндов одновременно, на специально оптимизированных под 3DNow! приложениях K6-2 показывал неплохую производительность.

В скоре AMD к своему процессору K6-2 добавила интегрированный в ядро кеш второго уровня, работающий на частоте кристалла. Это спасло производительность - полученный K6-III мог успешно конкурировать с аналогами.

Находясь в состоянии ценовой войны, Intel и AMD пришли к тому, что самые дешевые Intel Celeron продаются практически по себестоимости, если не ниже, а на рынке дорогих процессоров обосновался другой продукт от Intel - Pentium III. Единственный оставшийся шанс выжить для измотанной и порастерявшей в борьбе свои капиталы AMD - вылезти на рынок дорогих и производительных процессоров. Причем, закрепиться на нем не за счет цены - этим оружием в совершенстве владеет Intel, который может сбрасывать цены значительно сильнее AMD, а за счет быстродействия. Именно это и попыталась сделать AMD, выбросив на рынок процессор нового поколения - Athlon.

AMD объявила о слиянии с ATI Technologies 24 июля 2006 года. AMD заплатила $5,4 млрд. Слияние завершилось 24 октября 2006 года, и ATI стала частью AMD.

По сообщениям в декабре 2006 года AMD вместе со своим главным конкурентом в области графики Nvidia получили повестки в суд от Министерства юстиции США из-за подозрений в нарушении антимонопольного законодательства в области производства видеоплат, в частности в ценовом сговоре.

В октябре 2008 года AMD объявила о планах выделить многомиллиардные средства на совместное предприятие с Advanced Technology Investment, инвестиционной компанией, созданной правительством Абу-Даби. Новое предприятие называется Global Foundries. Это позволило AMD сконцентрироваться исключительно на микросхемах

Доля AMD на рынке микропроцессоров на протяжении всей её истории была значительно меньше доли Intel. По итогам 2009 года доля AMD составила около 20 % от общемирового производства. Также по итогам третьего квартала 2013 года она составила 19,3 % (включая объёмы процессоров для игровых приставок). Продукция производителя всегда отличалась привлекательным соотношением производительность/цена при достаточно демократичной розничной стоимости, в результате в период кризиса компания уверенно удерживала свою долю рынка.

2.3 Характеристики и сравнение процессоров

Что лучше – процессор AMD или процессор Intel? Этот вопрос постоянно становится предметом жарких дебатов в интернете. Владельцы комплектующих той и другой марки ожесточенно спорят друг с другом, хотя на самом деле в большинстве случаев имели дело лишь со своими “любимцами”.  Соответственно, в ходе подобного диалога, установить истину не представляется возможным.

Мы же подойдем к сравнению как независимая сторона и сравним оба решения по ряду отличительных параметров:

Ценовая Политика:

Первое, на что обращает внимание большинство людей – цена процессора. Ведь далеко не каждый может себе позволить потратить лишнюю сотню долларов на компьютерные комплектующие, да и не во всех случаях переплачиватьцелесообразно. 
Процессоры AMD можно смело относить к среднему и даже эконом классу. Если вы сильно ограничены в бюджете, но вашей целью является сборка системы текущего поколения, то отдать предпочтение следует именно этой компании. Например, четырехъядерный AMD FX-4350 с частотой 4.2 ГГц стоит около четырех с половиной тысяч рублей (по данным на начало 2014 года), а самая дорогая из находящихся в свободном доступе моделей AMD FX X8 9590 – чуть более десяти тысяч.
Intel же пошли по другому пути, ощутимо завышая цены на свои процессоры. Поэтому они вряд ли станут экономным решением для рабочего компьютера бухгалтера или офисного сотрудника. Стоимость моделей среднего уровня Intel Core i5 и Intel Core i7 болтается в районе от шести до десяти тысяч рублей (есть конфигурации дешевле и дороже, но их в расчет брать не будем). Топовый шестиядерный i7 на s-2011, так и вообще, стоит от 32 тысяч рублей. Разница с предложениями от AMD явно не в пользу Интел, однако все становится на свои места, когда вы посмотрите на оба процессора в работе.