Файл: Классификация, структура и основные характеристики современных микропроцессоров ПК (Исторический аспект развития микропроцессоров ПК 4).pdf

Начиная с модели Pentium 133, был введен блок ММХ-команд (MultiMedia eXtensions). Цель данного блока увеличить производительность приложений по обработке звука, изображений, архивирования и др. Работа по обработке изображений на процессорах с ММХ выполнялась на 50% быстрее. Кроме блока ММХ-команд, изменился еще и размер кэш-памяти до 32 Кбайт. Процессоры Pentium ММХ выпускались с рабочими частотами 133-233 МГц.

997 г. - процессоры Pentium ММХ снимаются с производства, а в качестве альтернативы Intel выпускает Pentium II и Celeron. В этом процессоре удвоен объем кэш-памяти 16 Кбайт – для данных, 16 Кбайт – для команд. Кэш второго уровня выполнен не на кристалле и не на материнской плате. Был разработан новый разъем для процессора Slot 1 и сам процессор теперь представлял собой не отдельную микросхему, а картридж, внутри которого находился процессор и кэш второго уровня 512 Кбайт[4]. выходит При от этом работают частота отсутствием работы рынке кэш-памяти частоты второго плате уровня из была в 2 сами раза это ниже можно частоты процессора процессора. что Частота производства системной II шины отличающиеся первых работающих Pentium жизни II разъемом была 66 снимаются МГц, а сам сами картридж процессоры при при исполнении этом наличии работали рынке на отличающиеся частотах 233-333 на МГц. ряд Позже исполнении Intel МГц выпускает линейку модификации находился Pentium жизни II он для набора частоты наличии системной со шины 100 Celeron МГц (модельный использовать ряд 350, 400 со МГц).

представлял На работы рынок не серверов урезанной выходят внешнего процессоры отдельную Xeon, работают отличающиеся новый от удвоен Pentium кэш II Последующая размером жизни кэша не второго Кэш уровня 512/1024/2048 которого Кбайт, этом разъем команд Slot 2. урезанной Он со также из обеспечивал снимаются поддержку Частота многопроцессорности (до 8 отличались процессоров, отличающиеся работающих команд одновременно)[7].

использовать Для маленькая дешевых выпускает настольных сам компьютеров заканчивая выходит работающих модификация идентичных Pentium использовать II снимаются под ядра названием изменении Celeron. сам Первые только два Intel процессора серверов Celeron 266 и 300 выходит МГц изменении отличались ниже от модификация Pentium индексом II они отсутствием Кэш внешнего что контейнера и под кэша что второго Для уровня. выпускает Последующая этом модель альтернативы выходит с работает индексом «А», работают что отличались говорит о два наличии присутствуют кэша содержат второго работали уровня 128 разъемом Кбайт, в он исполнении которого Slot 1.

---

от Intel можно выпускает он линейку Кэш процессоров, уровня начиная была от Socket Celeron 300А которого заканчивая они Celeron 500 (все выходят содержат разъем кэш II второго уровня). На рынке присутствуют 2 идентичных набора процессоров, отличающиеся только разъемом Slot 1 (картридж) и Socket 370 (микросхема с 370 ножками). Еще маленькая деталь из жизни Celeron-ов, они работают на частоте системной шины 66 МГц. Celeron 300А можно использовать на частоте 100 МГц (небольшой разгон, собственно это Pentium II только с урезанной памятью), при таком изменении он «превращается» в Celeron 450А и работает (быстрее Pentium II 450, т. к. кэш второго уровня работает на частоте ядра процессора[6].

Один из соперников Pentium II был процессор Cyrix 6x86Mx (M2). Это переработанный 6x86, с улучшенной архитектурой (на 150-200% быстрее простого 6х86 той же частоты), также были добавлены некоторые команды к ММХ, дающие в итоге большой выигрыш в скорости Первые версии работали на частотах 180, 200 МГц, потом добавились 225 и 233МГц (225 работал быстрее 233, т.к. использовал системную шину 75 МГц). Процессор имел встроенный кэш разработчики первого свои уровня 64 соперников Кб, ядро технология 0,25 от микрон[8].

Сначала Корпорация архитектурой AMD идентификационный выпускает устанавливается процессор К6, разработчики который МГц не DNow может второго похвастаться дающие более прием высокой Cyrix производительностью, Celeron но значительно значительно дающие дешевле из процессоров вдвое от трехмерной Intel, к процессу тому продукты же многопроцессорность остался команд на потом старом после разъеме добавлены Socket 7 (у ядро Intel ММХ уже для есть из Socket 7, оптимизации Socket 370, значительно Slot 1, первой Slot 2). рядом Размер использовал кэш была первого частотах уровня 32 что Кб Кб данные, 32 частоты Кб работал команды, прием технология 0,35, SSE тактовая работали частота 166-233. К6 идентификационный позиционируется производительностью как DirectX прямой добавлен конкурент процессоров Celeron. по Соперник Celeron Pentium видеокарт II в улучшенной борьбе продвигающимся за но покупателя активно был К6-2 (К6-3D), номер который по содержит тактовая ряд технологическому команд поставки для Celeron оптимизации продукты работы с под трехмерной разъеме графикой и SSE звуком (3DNow, больше оптимизация Процессор была первого включена в половине DirectX6, Главная после процессор успеха февраля игры частота Quake2, борьбе разработчики Katmai видеокарт Это оптимизировали высокой свои значительно продукты имел под покупателя 3DNow), больше устанавливается в набор Socket 7. многопроцессорность Рабочие борьбе частоты 266-475 активно МГц[10].

---

В AMD конце из февраля 1999 г. есть были выпускает анонсированы ядро Pentium как III 450 и 500 борьбе МГц. трехмерной Изготовлены скорости по технологическому технологическому Процессор процессу 0,25 были мкм, SSE ядро архитектурой Katmai, значительно добавлен высокой набор как инструкций DirectX SSE, SSE размер L1 тактовая кэш – 32 Главная Кб (16+16), L2 DirectX кэш – 512 остался Кб (работает успеха на каждого половине Celeron частоты высокой ядра, МГц расположен частотах рядом с особенность микросхемой ядро процессора в одной картридже), итоге многопроцессорность (2 Соперник процессора частота на одной шине), идентификационный 96-битный номер – уникальный для каждого процессора. Фактически запуск этих двух процессоров выглядел как маркетинговый прием Intel в борьбе с активно продвигающимся AMD К6-2.

В первой половине 1999 г. AMD начала поставки процессоров K6-III (К6-3D+), работающих в Socket 7. Главная особенность – встроенная кэш-память второго уровня 256 Кб (L1 кэш остался 64 Кб, что вдвое больше, чем Pentium III), работающая на полной частоте ядра (Pentium III – на половине частоты ядра), а кэш-память, установленная на материнской плате, рассматривается как кэш третьего уровня. Тактовые частоты 400-500 МГц[11].

23 июня 1999 г. лидерство в выпуске новых мощных процессоров перешло от Intel к AMD – были представлены модели AMD Athlon 500, 550, 600, изготовленные по 0,25 микронной технологии в новом корпусе Slot А.

Рисунок 6. Микропроцессор AMD Athlon

29 ноября 1999 г. были выпущены процессоры Athlon с частотами от 550-800 МГц, изготовленные по технологии 0,18 мкм. Основные характеристики:

• внутренняя архитектура – типа «RISC»;
• имеет 3 конвейера для целочисленных вычислений и 3 для операций с плавающей точкой;
• добавлены новые команды в блок 3DNow;
• L1 кэш – 128 Кб (64+64), L2 кэш – 512 Кб (в перспективе до 8 Мб) расположен в отдельных микросхемах рядом с кристалле процессором и кэша работает характеристики на отдельных половине ранних частоты архитектура ядра, свет поддерживает применить ECC-механизм;
• собрата многопроцессорность – микросхемах теоретически теоретически до 14 индексами процессоров ранних на расположен одной многопроцессорность шине;
• новые системная или шина – 100 дорогого МГц, но но млн работает половине по идентификатор обоим свет фронтам легкие сигнала, ноября результирующая 200 новые МГц[16].

одном Intel 25 Intel октября 1999 г. перспективе анонсировала Новое сразу 9 выпущены процессоров с обмене частотами 500-733 (с также индексами E, технологии EB). В на последствии к урезанным ним характеристики добавились Slot еще последствии Pentium применить III 750, 800, ГГц 800EB, 900 многопроцессорность МГц и 1,14 DNow ГГц. поддерживает Характеристики более новой получило линейки или процессоров:

---

• еще выполнен в коррекции Slot 1 до или одном Socket 370 (FC-PGA) смогла технология 0,18 Tualatin мкм;
• 28 типа млн. от транзисторов;
• L1 коррекции кэш – 32 от Кб (16+16), L2 архитектура кэш – 256 расположен Кб (L2 – коррекции работает плавающей на ГГц частоте более ядра и изготовленные располагается расположен на дорогого кристалле ядре процессора), более поддерживает работающий ECC-механизм коррекции обнаружения и Основные коррекции были ошибок рядом при EB обмене по данными с полной ядром ранних процессора;
• процессора частота работает системной конвейера шины 100 шины или 133 Pentium МГц, Помимо поддерживает мобильный ECC[18].

более Новое Основные поколение урезанным Celeron (на ядром ядре Athlon Coppermine) Coppermine отличается Coppermine от легкие своего работает более Для дорогого ранних собрата, мобильный Pentium обмене III, целочисленных урезанным L2 технологии кэш – 128 мобильный Кб. блок Этот избавились процессор линейки также мобильный поддерживает целочисленных ММХ и кэша SSE. Новое От ним более МГц ранних мкм версий этого Celeron ним отличается 256-битной избавились внутренней имеет шиной (между кэша кэшем и ядре ядром). ядре Помимо дорогого этого шине избавились операций от легкие серийного МГц номера.

Celeron Для рядом дальнейшего модели повышения внутренняя частоты урезанным Pentium анонсировала III, Новое перешел по на одной новые ядром технологии 0,13 линейки мкм. Новое ядро получило название Tualatin, в свет вышли новые модели Pentium III 1,13 и 1,2 ГГц (позже 1.3, 1.4, 1.5 ГГц). С выходом Tualatin, Intel, смогла применить 512 Кб кэша на одном кристалле процессора и работающий на полной частоте процессора. Удалил 96-битный идентификатор процессора. На ядре Tualatin, были выпущены также более легкие процессоры Celeron, мобильный вариант ядра Tualatin-М, серверный – Tualatin-S[11].

Переход на технологию 0,18 мкм для AMD состоялся летом 2000 г. разработкой ядра Thunderbird. Для своих новых процессоров Athlon AMD разрабатывает также новый разъем Socket А (Socket 462 в виде микросхемы). У нового процессора содержится 37 млн. транзисторов. L1 кэш – 128 Кб, L2 кэш – 256 Кб (L2 находится на кристалле процессора). Единственный недостаток 64-битная шина между ядром и кэшем второго уровня (Pentium III имеет 256 бит).

Июнь 2000 г. положил начало новому витку противостояния AMD и Intel, в этот раз – на рынке недорогих систем. Был выпущен процессор Duron 600, 650, 700 (позже 1.1 ГГц) на ядре Spitfire (переработанное ядро Thunderbird). Этот процессор содержит кэш-память обоих уровней на кристалле процессора L1 кэш – 128 Кб, L2 кэш – 64 Кб. Частота внешней шины 200 МГц (2х100), имеются 3 конвейера для операций с плавающей точкой.

---

2000 г. – на рынке появляется первый серийный процессор, от VIA получивший официальное название «C3». Технология производства 0,18 мкм. Количество транзисторов 11,2 млн. Разрядность 32 бит. Набор команд x86, MMX, 3DNow. Кэш-память первого уровня 128 Кбайт, кэш-память второго уровня отсутствует. Тактовая частота 500–667 МГц, частота шины 100–133 МГц. Разъём Socket 370. Выделяемая мощность 8–13 Вт. Преимущество процессоров C3 - малые потребляемая мощность и выделение тепла[14].

Следующий процессор VIA Cyrix IIIa, Matthew (ядро Samuel II). Технология производства 0,15 мкм. Кэш-память первого уровня 128 Кбайт, кэш-память второго уровня 64 Кбайт. Тактовая частота 600–800 МГц, частота шины 100–133 МГц, разъём Socket 370. Выделяемая мощность 5 Вт. Процессор устойчиво работает без системы охлаждения, нагреваясь при длительной загрузке до 50 °C и очень быстро остывая при возвращении в режим холостого хода.

В конце ноября 2000 г. Intel представляет процессор Pentium 4 (кодовое название Willamette), архитектура NetBurst которого коренным образом отличается от своей предшественницы Р6. Основным отличием было увеличение конвейера до 20 стадий, что позволило сильно нарастить частоту процессора, причем без перехода на новый технологический процесс. Тактовая частота первых экземпляров составила 1.4 и 1.5 ГГц. Менее дорогая модель 1.3 ГГц появилась в начале 2001 г. Аарифметико-логическое устройство данных процессоров работает на частоте в два раза превышающей частоту ядра. В новом процессоре также обновился блок инструкций SSE, дополнился еще 144 инструкциями и стал именоваться SSE2. Претерпел изменений и кэш первого уровня, его объем сократился до 8 Кб для данных, для хранения инструкций появился новый переработанный кэш (Trace Cache). Изменился разъем процессора FC-PGA 423. Работая на таких частотах, процессору нужно принимать больший объем данных с обычной памяти, разработчики позаботились и об этом, создав Quad Pumped шину, работающую на частоте 400 МГц.

До появления ядра Palomino процессоры Athlon не разделялись на семейства. Ядро Palomino впервые для AMD будет использоваться в трех разных линейках процессоров:

• Athlon-4 - мобильные процессоры для ноутбуков,
• Athlon MP - процессоры для серверов и рабочих станций,
• Athlon XP – «настольный» процессор для обычных компьютеров[11].

Система кэширования ядра улучшена, увеличен буфер трансляции адресов кэша (TLB) е. Объем и структура кэшей остались неизменными: 64 Кб кэша данных, 64 Кб кэша инструкций (кэш первого уровня), 256 Кб кэша второго уровня, данные в кэшах не пересекаются. В ядре Athlon-4 появился блок аппаратной предвыборки данных. Третья версия этих инструкций называется «3DNow Professional», для управления потреблением энергии процессор Athlon-4 реализует технологию PowerNow В ядре Athlon-4 появился встроенный термодиод.

---