по теме: Общий обзор процессоров семейства Intel (Pentium I iv) (стр. 1 из 5)

Министерство науки и образования Украины

Запорожский Национальный Технический Университет

Кафедра: “КСИС”

РЕФЕРАТ

по теме:

Общий обзор процессоров семейства Intel (Pentium I - IV)

Выполнил: ст. гр. ІОТ-523

Рыжков О. А.

Принял: Рыбин В.Н.

г. Запорожье, 2005г.

СОДЕРЖАНИЕ:

Pentium I 3

Pentium II 6

Pentium III 13

Pentium IV 15

Литература 19

Pentium I

Процессоры Pentium первого поколения

Существует три разновидности процессоров Pentium, каждая из которых выпускается в нескольких модификациях. Процессоры первого поколения работают на частотах 60 и 66 МГц, имеют 273-контактный корпус PGA и рассчитаны на напряжение питания 5 В. Они работают на той же частоте, что и системная плата, т.е. кратность умножения равна 1х.

Процессоры Pentium первого поколения производятся по биполярной BiCMOS-технологии, при которой используется структура минимального размера (0,8 мкм). Но производство микросхемы, содержащей около 3,1 млн транзисторов, оказалось слишком сложным. В результате выход годных микросхем был низким, и производство их приостановилось. В то же время некоторые фирмы, например IBM и Motorola, при изготовлении своих самых сложных микросхем перешли к технологии, при которой использовалась структура размером 0,6 мкм. Из-за большого размера кристалла и высокого напряжения питания (5 В) процессор Pentium с тактовой частотой 66 МГц потребляет около 3,2 А (мощность — 16 Вт!), выделяя огромное (для микросхемы) количество тепла. Это потребовало установки в некоторых компьютерах дополнительного вентилятора.

Критика процессоров Pentium во многих отношениях была оправданной. Зная, что от первоначальной разработки трудно ожидать большего, специалисты утверждали, что в ближайшем будущем должна появиться более совершенная микросхема и лучше не приобретать компьютеры с процессорами Pentium этого поколения, а дождаться появления микросхем следующего поколения.

Процессоры Pentium второго поколения

7 марта 1994 года Intel начала выпуск процессоров Pentium второго поколения. Эти процессоры работают на частотах 90 и 100 МГц; существует также модель, работающая на частоте 75 МГц. Кроме того, появились модификации на 120 и 133, 150, 166 и 200 МГц. Они производятся по биполярной BiCMOS-технологии, при которой используется структура размером в 0,6 мкм (75/90/100 МГц); это позволило уменьшить размер кристалла и снизить потребляемую мощность. В более быстродействующих версиях процессора Pentium второго поколения используется еще меньший кристалл, созданный по 0,35-микронной BiCMOS-технологии. Микросхема Pentium показана рис. 3.27. Напряжение питания, используемое этими микросхемами, — 3,3 В и ниже. Ток, потребляемый процессором с тактовой частотой 100 МГц, равен 3,25 А, что соответствует потребляемой мощности 10,725 Вт. Менее быстродействующий процессор с тактовой частотой 90 МГц потребляет ток 2,95 А, что соответствует потребляемой мощности 9,735 Вт. Процессор с тактовой частотой 150 МГц потребляет ток не более ЗА при напряжении 3,3 В (мощность 11,6 Вт); процессор с тактовой частотой 166 МГц — 4,4 А (мощность 14,5 Вт), а процессор на 200 МГц — 4,7 А (мощность 15,5 Вт).

Рис. 1. Процессор Pentium.

Процессоры выпускаются в 296-контактном корпусе SPGA, который не совместим с корпусом процессора первого поколения. Перейти от микросхем первого поколения к микросхемам второго поколения можно только одним способом — заменить системную плату. На кристалле процессора Pentium второго поколения располагается 3,3 млн транзисторов, т.е. больше, чем у первых микросхем. Дополнительные транзисторы появились в результате того, что были расширены возможности управления потребляемой мощностью (в частности, введено переключение частоты тактового сигнала, в состав микросхемы включен усовершенствованный программируемый контроллер прерываний APIC (Advanced Programmable Interrupt Controller) и интерфейс двухпроцессорного режима DP (Dual Processing)).

Контроллер APIC и интерфейс DP предназначены для организации взаимодействия между двумя процессорами Pentium второго поколения, установленными на одной системной плате. Многие новые системные платы выпускаются с двумя гнездами типа Socket 5 или Socket 7, что позволяет использовать "многопроцессорные" возможности новых микросхем. Некоторые операционные системы, например Windows и OS/2, позволяют организовать так называемую симметричную многопроцессорную обработку {Symmetric Multi-Processing — SMP).

В процессорах Pentium второго поколения используется умножение тактовой частоты; он работает быстрее, чем системная шина. Pentium на 90 МГц может работать с частотой в полтора раза большей, чем частота шины (обычно равна 60 МГц), а процессор на 100 МГц — с коэффициентом умножения 1,5х при частоте шины 66 МГц и с коэффициентом 2х при частоте 50 МГц. Процессор на 200 МГц может работать с коэффициентом умножения Зх при частоте шины 66 МГц.

Фактически для всех системных плат Pentium существует три параметра тактовой частоты: 50, 60 и 66 МГц. Процессоры Pentium были разработаны с различными коэффициентами умножения для внутренней тактовой частоты и потому могут работать с целым рядом системных плат, при этом частота, на которой работает процессор, будет кратна частоте, на которой работает системная плата. В таблице 1 перечислены частоты процессоров и системных плат Pentium.

Таблица 1. Рабочие частоты процессоров и системных плат Pentium

Тип процессора/ быстродействие Тактовая частота, МГц Частота системной платы, МГц

Pentium 60 1х 60

Pentium 66 1х 66

Pentium 75 1,5х 50

Pentium 90 1,5х 60

Pentium 100 1,5х 66

Pentium 120 2х 60

Pentium 133 2х 66

Pentium 150 2,5х 60

Pentium 166 2,5х 62

Pentium 180 Зх 60

Pentium 200 Зх 66

Pentium 233 3,5х 66

Pentium 266 4х 66

Отношение частоты, на которой работает ядро, к частоте, на которой работает шина, т.е. кратность умножения частоты, в процессоре Pentium контролируется двумя выводами — BF1

и BF2. В табл. 2 показано, как состояние этих выводов влияет на умножение тактовой частоты в процессоре Pentium.

Таблица 2 Состояние выводов BFx и тактовые частоты процессора Pentium

BF1 BF2 Кратность умножения частоты Тактовая частота шины, МГц Тактовая частота ядра, МГц

0 1 3х 66 200

0 1 3х 60 180

0 1 3х 50 150

0 0 2,5х 66 166

0 0 2 ,5х 60 150

0 0 2,5х 50 125

1 0 2х/4х 66 133/266
1 0 2х 60 120

1 0 2х 50 100

1 1 1,5х/3,5х 66 100/233

1 1 1,5х 60 90

1 1 1,5х 50 75

Не во всех процессорах имеются выводы шины частоты BF (Bus Frequency). Иными словами, некоторые микросхемы Pentium будут работать только при определенных комбинациях этих выводов или, возможно, при их установке в каком-либо одном положении. Многие новейшие системные платы имеют перемычки или переключатели, позволяющие регулировать контакты BF и тем самым изменять отношение кратности умножения тактовой частоты в процессоре. Некоторые пользователи "заставляют" процессоры Pentium на 75 МГц работать на частоте 133 МГц. Данное ухищрение называется разгоном, или оверклокингом (overclocking), или перекрыванием тактовой частоты, и несмотря на то, что оно часто срабатывает, процессор при этом сильно перегревается, а если еще более увеличить тактовую частоту, то может работать некорректно. К счастью, при установке исходной частоты процессора практически всегда восстанавливается его нормальное функционирование.

В настоящее время микросхемы OverDrive предлагаются для модернизации процессоров Pentium второго поколения. Этой микросхемой можно заменить центральный процессор в гнезде типа Socket 5 или Socket 7 (используется множитель Зх), благодаря чему тактовая частота процессора будет увеличена до 200 МГц (при тактовой частоте системной платы 66 МГц), а также будут добавлены возможности ММХ. После замены процессора Pentium, работающего на частоте 100, 133 или 166 МГц, микросхемой OverDrive быстродействие компьютера будет соответствовать частоте процессора — 200 МГц. Но, вероятно, самым ценным свойством микросхем Pentium OverDrive является то, что они поддерживают технологию ММХ, которая значительно повышает эффективность при выполнении приложений мультимедиа, весьма популярных сегодня.

Если у вас установлена системная плата с гнездом типа Socket 7, то специальная версия процессора OverDrive Pentium со встроенным преобразователем напряжения может и не понадобиться. Можете просто приобрести стандартную микросхему Pentium или Pentium-совместимую и заменить ею существующий процессор. Нужно только правильно установить множитель и величину напряжения для нового процессора.

Pentium II

Процессор Pentium II фирма Intel представила в мае 1997 года. До своего официального появления он был известен под кодовым названием Klamath, и вокруг него в компьютерном мире ходило огромное количество слухов. Pentium II, по существу, тот же процессор шестого поколения, что и Pentium Pro, правда, в несколько улучшенном варианте. Кристалл процессора Pentium II показан на рис. 2.

Рис.2. Процессор Pentium II.

Однако с физической точки зрения это действительно нечто новое. Процессор Pentium П заключен в корпус с односторонним контактом (Single Edge Contact — SEC) и большим теплоотвод-ным элементом. Устанавливается он на собственную небольшую плату, очень похожую на модуль памяти SIMM и содержащую кэш-память второго уровня (рис. 3); эта плата устанавливается в разъем типа Slot 1 на системной плате, который внешне очень похож на разъем адаптера.

Рис. 3. Плата процессора Pentium II (внутри картриджа SEC).

Существует два типа картриджей процессоров, называемые SECC (Single Edge Contact Cartridge) и SECC2. Эти картриджи показаны на рис. 3.34 и 3.35 соответственно.

Рис. 4 Компоненты картриджа SECC2