Файл: Процессор персонального компьютера. Назначение , функции, классификация процессора.pdf

6. Десятое поколение К-10 архитектуры процессоров AMD

Следующей архитектурой от AMD была K10, она похожа на K8, но получила много усовершенствований, среди которых увеличение кэша, улучшение контроллера памяти, механизма IPC, а самое главное - это четырехъядерная архитектура.

Первой была линейка Phenom, эти процессоры использовались в качестве серверных, но они имели серьезную проблему, которая приводила к зависанию процессора. Позже AMD исправили ее программно, но это снизило производительность. Также были выпущены процессоры в линейках Athlon и Operon. Процессоры работали на частоте 2,6 ГГц, имели 512 кб кэша второго уровня, 2 Мб кэша третьего уровня и были изготовлены по техпроцессу 65 нм.

Следующим улучшением архитектуры была линейка Phenom II, в которой AMD выполнила переход техпроцесс на 45 нм, чем значительно снизила потребляемую мощность и расход тепла. Четырехъядерные процессоры Phenom II имели частоту до 3,7 ГГц, кэш третьего уровня до 6 Мб. Процессор Deneb уже поддерживал память DDR3. Затем были выпущены двухъядерные и трех ядерные процессоры Phenom II X2 и X3, которые не набрали большой популярности и работали на более низких частотах.

В 2009 году были выпущены бюджетные процессоры AMD Athlon II. Они имели тактовую частоту до 3.0 ГГц, но для уменьшения цены был вырезан кэш третьего уровня. В линейке был четырехъядерный процессор Propus и двухъядерный Regor. В том же году была обновлена линейка продуктов Semton. Они тоже не имели кэша L3 и работали на тактовой частоте 2,9 ГГц.

В 2010 были выпущены шести ядерный Thuban и четырехъядерный Zosma, которые могли работать с тактовой частотой 3,7 ГГц. Частота процессора могла меняться в зависимости от нагрузки.

7. Пятнадцатое поколение К-15 архитектуры процессоров AMD

В октябре 2011 года на замену K10 пришла новая архитектура - Bulldozer. Здесь компания пыталась использовать большое количество ядер и высокую тактовую частоту чтобы опередить Sandy Bridge от Intel. Первый чип Zambezi не смог даже превзойти Phenom II, уже не говоря про Intel.

Через год после выпуска Bulldozer, AMD выпустила улучшенную архитектуру, под кодовым именем Piledriver. Здесь была увеличена тактовая частота и производительность примерно на 15% без увеличения потребляемой мощности. Процессоры имели тактовую частоту до 4,1 ГГц, потребляли до 100 Вт и для их изготовления использовался техпроцесс 32 нм.

Затем была выпущена линейка процессоров FX на этой же архитектуре. Они имели тактовую частоту до 4,7 ГГц (5 ГГц при разгоне), были версии на четыре, шесть и восемь ядер, и потребляли до 125 Вт.

Следующее улучшение Bulldozer - Excavator, вышло в 2015 году. Здесь техпроцесс был уменьшен до 28 нм. Тактовая частота процессора составляет 3,5 ГГц, количество ядер - 4, а потребление энергии - 65 Вт.

8. Шестнадцатое поколение К-16 архитектуры процессоров AMD

Это новое поколение процессоров AMD. Архитектура Zen была разработана компанией с нуля. Процессоры поддерживают память DDR4 и выделяют тепла 95 Ватт энергии. Процессоры имеют до 8 ядер, 16 потоков, работают с тактовой частотой 3,4 ГГц. Также была улучшена эффективность потребления энергии и была заявлена возможность автоматического разгона, когда процессор подстраивается под возможности охлаждения.

2.3. Перспективы развития процессоров персонального компьютера

Главными характеристиками микропроцессора считаются его быстрое действие и разрядность. Разрядность характеризуется размером информации. Быстрое действие характеризуется количеством исполняемых операций в секунду. Разрядность характеризуется размером информации, который МП обрабатывает за 1 операцию [11].

Главные направления становления МП идут по пути неизменного увеличения их продуктивности.

Классическими направленностями считаются поднятие тактовой частоты работы МП и повышение численности одновременно выполняемых команд за счет увеличения числа конвейеров в МП.

Поколения процессоров отличаются друг от друга скоростью работы, архитектурой, исполнением и внешним видом.

Компания «Intel» намерена выпускать процессоры, которые станут содержать большое количество ядер – в каких-то случаях даже несколько сотен. Одним из способов действенного исполнения данных задач является встроенное мини ядро. Мини ядро дополняет программное обеспечение высокого уровня для регулирования проблем многостороннего контроля аппаратным снабжением. Для регулирования всеми данными трудными действиями. К таковым действиям можно отнести: назначение задач ядрам, включение ядер по необходимости, а также их выключение. Немаловажным является: реконфигурация ядра при изменении загрузки и почти всеми иными МП будет нужна порция встроенных интеллектуальных возможностей [4]. Процессор сам сумеет делать некоторое количество вычислений, которые пользователь не видит, процессор делит аппозицию на огромное множество потоков, которые имеют возможность выполняться синхронно.

Для работы МП в будущем необходимо некоторое количество уровней виртуализации. Виртуализация также понимается как, возможность запуска нескольких операционных систем на одном компьютере, станет употребляться для того, чтобы обеспечить управляемость, сохранность и главным образом – безопасность.

К примеру, процессор разрешено поделить на множество виртуальных процессоров, часть из них будут предназначаться для управления и сохранности, а остальные начнут править приложениями. Виртуализация нужна, чтобы скрыть трудную структуру аппаратного снабжения от размещенного выше программного обеспечения. Повышение производительности на 1% вызывает поднятие употребляемой мощности на 3% в настоящих условиях.

Работа компьютера находится в зависимости и от программного обеспечения, поэтому на протяжении последнего десятилетия корпорация Intel тесно сотрудничает с изготовителями операционных систем и приложений в целях оптимизации и усовершенствования многопоточной функциональности их программного обеспечения.

Если увеличение плотности транзисторов станет возрастать сегодняшними темпами, то в отсутствие модернизации управления питанием МП начнут выделять десятки тысяч Вт тепла на см². Для того чтоб удовлетворить потребности грядущего будущего, нужно значительно уменьшить мощность (N) потребления. Область нанотехнологий включает в себя 4 основных направления [11]:

1. Первым из них является молекулярная электроника (далее МЭ);

2. Вторыми на очереди стоят биохимические и органические решения;

3. Третьим направлением считаются квазимеханические решения на основе нанотрубок (НТ);

4. Четвертым направлением считается квантовые компьютеры.

В МЭ особое внимание уделяется системам на основе молекул. В котором молекулы представляют квантовую структуру, состоящую из отдельно стоящих атомов. В МЭ движение электронов задается квантов химическими законами. На данный момент производится активный отбор теорий совершенствования МЭ и физических закономерностей действий. Ученые в области биофизики выявили более 50 комбинаций, на базе которых возможно будут строиться МП – модели нелинейных задач.

Процессор, имеющий химическое управление называется белковым. В современном мире имеют место для обсуждения решения биохимического, а также органического характера. На основе углеродных нанотрубок создаются электронные устройства нано метрового размера. Предполагается, что в ближайшем будущем они сменят составляющие подобного назначения в компьютерах [1, с. 172].

Инженеры International Business Machines нашли новый действенный метод увеличить продуктивность микропроцессоров. Инновация содержится в том, чтоб изготавливать полупроводники из других материалов и усовершенствовать их структуру. В связи с этим ряд экспертов полагает, что максимальной скорости вычисления интегральная микросхема в ее нынешнем виде добьется уже через 5-10 лет. В Intel понимают, что потребность в платформах, обеспечивающих пользователям лучшую продуктивность и работоспособность, со временем начнет только увеличиваться. В последующие 15 лет запросы, предъявляемые пользователями к ПК, поменяются, как за предыдущие 15 лет. Также возможно, что на основные роли в итоге выйдут улучшенные приложения определения образов и поисковые системы, обеспечивающие эффективную обработку информации и поддерживающие интеллектуальное принятие решений с внедрением баз данных.

По мере популяризации этих и других развивающихся моделей применения компьютеров требования, предъявляемые к вычислительной мощности процессоров, будут возрастать. Одним из важнейших условий обеспечения нужных этим приложениям вычислительных ресурсов является всесторонняя стратегия развития многопоточных технологий, охватывающая технологию Hyper-Threading, двухъядерные процессоры и в конечном счете многоядерные процессоры. Intel продолжает исследовать, производственные и маркетинговые усилия на технологиях, которые помогают создать максимальное удобство работы всем категориям пользователей. Растущий потенциал накопленных данных определяет спрос на быстрые и вместительные модули памяти, а также на новые технологии связи.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Под персональным компьютером, или персональной ЭВМ (ПК, или ПЭВМ), понимают настольную ЭВМ, имеющую эксплуатационные характеристики бытового прибора и универсальные функциональные возможности.

В структуру персонального компьютера входит основная память, устройство ввода, устройство вывода и центральный процессор.

Центральный процессор – это процессор, выполняющий в вычислительной машине или системе основные функции по обработке информации и управлению работой других частей вычислительной машины. Другими словами, это главная часть аппаратного обеспечения компьютера, т.е. основной электронный блок или устройство, исполняющее машинные инструкции (код программ).

Эволюция технологических процессов производства микропроцессоров фирмы Intel показала, что начиная с 2004 г. минимальный топологический размер в микропроцессоре стал меньше 100 нм, таким образом, с этого момента можно начинать отсчет эпохи наноэлектроники.

Процессор выполняет следующие основные функции: выборка (чтение) выполняемых команд, ввод (чтение) данных из памяти или устройства ввода/вывода, вывод (запись) данных в память или в устройства ввода/вывода, обработка данных (операндов), в том числе арифметические операции над ними, адресация памяти, то есть задание адреса памяти, с которым будет производиться обмен, обработка прерываний и режима прямого доступа.

Характеристики любого центрального процессора оказывают большое влияние на быстродействие как отдельных элементов системы, так и всего комплекса устройств в целом. Среди основных характеристик, влияющих на параметры производительности, выделяют: тактовая частота, разрядность, кеш – память, сокет, внутренний множитель частоты.

Несмотря на значительное различие по классификационным характеристикам и основным параметрам процессоров различных производителей, все они имеют сходную внутреннюю структуру, которую можно упрощённо разделить на операционный и интерфейсный блоки.

Классификацию микропроцессоров обычно осуществляют по семи основным направлениям – физической основе функционирования, назначению, виду обрабатываемой входной информации, количеству одновременно выполняемых программ, полноте и порядку выполнения набора команд, по характеру временной организации работы и числу ИМС, образующих микропроцессорный комплект.

Микропроцессоры с архитектурой x86 – это своего рода феномен второй половины XX века. С 1978 года, когда фирма Intel выпустила первый микропроцессор 8086 и затем его упрощенный вариант 8088, уже сменилось восемь поколений таких устройств. В настоящее время практически во всех областях промышленности и компьютерной индустрии доминируют микропроцессоры, в той или иной мере совместимы с архитектурой x86.

Изначально, компанией, которая выпускала процессоры для компьютера была Intel. Но правительству США не нравилось, что такая важная для оборонной промышленности и экономики страны деталь выпускается только одной компанией. С другой стороны, были и другие желающие выпускать процессоры. Была основана компания AMD, Intel поделилась с ними всеми своими наработками и разрешила AMD использовать свою архитектуру для выпуска процессоров. Но продлилось это недолго, спустя несколько лет Intel перестала делиться новыми наработками и AMD пришлось улучшать свои процессоры самим. Самым первым был AM980, он был полным восьмиразрядного процессора Intel 8080. AM486 - последний процессор, выпущенный на основе наработок Intel.