Микропроцессоры 5 (стр. 2 из 3)

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 (если приложение не оптимизировано под ММХ, то на 7-11%). Кроме блока ММХ-команд, изменился еще и размер кэш-памяти до 32 Кбайт. Процессоры Pentium ММХ выпускались с рабочими частотами 133-233 МГц.

1997г. - процессоры Pentium ММХ снимаются с производства, а в качестве альтернативы Intel выпускает Pentium II и Celeron. Если считать Pentium ММХ – обычным Pentium + ММХ, Pentium II – это усовершенствованный Pentium Pro с поддержкой ММХ. В этом процессоре удвоен объем кэш-памяти 16 Кбайт – для данных, 16 Кбайт – для команд. Кэш второго уровня выполнен не на кристалле (с целью удешевить процессор) и не на материнской плате (заметное снижение быстродействия). 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. При этом частота работы кэш-памяти второго уровня была в 2 раза ниже частоты процессора. Частота системной шины первых Pentium II была 66 МГц, а сами процессоры при этом работали на частотах 233-333 МГц. Позже Intel выпускает модификации Pentium II для частоты системной шины 100 МГц (модельный ряд 350, 400 МГц).

На рынок серверов выходят процессоры Xeon, отличающиеся от Pentium II размером кэша второго уровня 512/1024/2048 Кбайт (соответственно и ценой), разъем Slot 2. Он также обеспечивал поддержку многопроцессорности (до 8 процессоров, работающих одновременно).

Для дешевых настольных компьютеров выходит модификация Pentium II под названием Celeron (кодовое название ядра Covington). Первые два процессора Celeron 266 и 300 МГц отличались от Pentium II отсутствием внешнего контейнера и кэша второго уровня. Последующая модель выходит с индексом "А", что говорит о наличии кэша второго уровня 128 Кбайт, в исполнении Slot 1. Что бы еще больше удешевить Celeron, корпорация Intel выпускает линейку процессоров, начиная от Celeron 300А заканчивая Celeron 500 (все содержат кэш 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 (в некоторых приложениях) быстрее Pentium II 450, !!! т. к. кэш второго уровня, хоть и обрезанный, но работает на частоте ядра процессора (у Pentium II в 2 раза ниже).

Intel Celeron 400 Socket 370 в пластиковом корпусе PPGA, вид снизу.

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 (если приложение оптимизировано под эти процессоры!), например, множественное накопление (используется в 3D графике) выполнялось за два такта, вместо 3 - у Intel. 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 первого уровня 64 Кб (более рационально использовался), технология 0,25 микрон.

Корпорация AMD выпускает процессор К6, который не может похвастаться более высокой производительностью, но значительно дешевле процессоров от Intel, к тому же остался на старом разъеме Socket 7 (у Intel уже есть Socket 7, Socket 370, Slot 1, Slot 2). Размер кэш первого уровня 32 Кб данные, 32 Кб команды, технология 0,35, тактовая частота 166-233. К6 позиционируется как прямой конкурент Celeron. Соперник Pentium II в борьбе за покупателя был К6-2 (К6-3D), который содержит ряд команд для оптимизации работы с трехмерной графикой и звуком (3DNow!, оптимизация была включена в DirectX6, после успеха игры Quake2, разработчики видеокарт оптимизировали свои продукты под 3DNow!), устанавливается в Socket 7. Рабочие частоты 266-475 МГц.

В первой половине 1999г. 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.

После этого AMD выпустила еще несколько процессоров с более высокой частотой. 29 ноября 1999г. были выпущены процессоры Athlon с частотами от 550-800 МГц, изготовленные по технологии 0,18 мкм (что бы отличать они именовались Model 1 - 0,25мкм и Model 2 - 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!, теперь носит название Enhanced 3DNow!; L1 кэш – 128 Кб (64+64), L2 кэш – 512 Кб (в перспективе до 8 Мб) расположен в отдельных микросхемах рядом с процессором и работает на половине частоты ядра, поддерживает ECC-механизм; многопроцессорность – теоретически до 14 процессоров на одной шине; системная шина – 100 МГц, но работает по обоим фронтам сигнала, результирующая 200 МГц.

"Настоящий" процессор Pentium III (ядро Coppermine). Intel 25 октября 1999 г. анонсировала сразу 9 процессоров с частотами 500-733 (с индексами E, EB). Впоследствии к ним добавились еще Pentium III 750, 800, 800EB, 900 МГц и 1,14 ГГц.

В конце ноября 2000г. 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 2001г. Дальше один за другим следовали анонсы более быстрых процессоров. Интересный факт – арифметико-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 также 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 (реально она работает на 100 МГц, просто за один такт передается в 4 раза

больший объем информации). Хоть Willamette и был значительным шагом в мире процессоров, но популярностью не пользовался.

С выходом 0.13 мкм Pentium 4 Northwood, разрешилась проблема с тепловыделением. Компактные размеры нового процессора FC-PGA 478 (сравним с 80386).

В 2003г. пять новых процессоров Pentium4 с частотами 2.8-3.6 ГГц, а также Pentium4 3.4 ГГц XE (eXtreme Edition) выполненных для Socket Intel LGA775. Теперь вместо указания тактовой частоты, будет использоваться так называемый "процессорный номер" (2.8 ГГц-P4 520; 3.0 ГГц-P4 530; 3.2 ГГц-P4 540; 3.4 ГГц-P4 550; 3.6 ГГц-P4 560; 3.4 ГГц-P4 XE). На новых процессорах LGA775 ножки отсутствуют - вместо них контактные площадки.

10 февраля 2003 компания выпустила новые Athlon XP 3000+, 2800+ и 2500+ на ядре Barton с увеличенной вдвое кэш-памятью второго уровня (L2 – 512 Кб). Само вычислительное ядро процессора никаких существенных изменений не претерпело, то есть, по сути, мы имеем тот же самый Thoroughbred ревизии B с добавленной памятью. С новым объемом кэша, AMD пересчитывает рейтинг своих процессоров 3000+ на Barton – реально работает на частоте 2167 МГц и 2700+ Thoroughbred-B – реально работает на той же частоте 2167 МГц. Частота шины 333–400 МГц (dual-pumped).

2004г. – год выпуска AMD K7 Thorton (Athlon XP). Thorton - это скорее очередной Duron, экономичная модель Athlon XP на ядре Barton (искусственно отключена половина L2-кэша 256 Кбайт). Использование слова "Athlon" позволяет позиционировать Thorton как более производительную микросхему по сравнению с предыдущими Duron. Технология производства 0,13 мкм. Тактовая частота 1667–2133 МГц (2000+…2400+), частота шины 266 МГц (dual-pumped).

Athlon XP в «безмостиковой» упаковке.

Перспективы развития процессоров. Начнем, пожалуй, по старшинству. В сегменте процессоров для настольных ПК ожидается снижение цен на четырехядерные процессоры, что позволит рассматривать данные модели в качестве массовых решений. Уже сегодня в продаже доступны четырехядерные процессоры AMD — Phenom X4 9850, 9750, 9150e, а также Athlon II X4 620, цена которых находится ниже психологически важного уровня в 100$. На выставке CES компания Intel представила абсолютно новую линейку двухядерных процессоров, произведенных по 32 нм техпроцессу. Более того, в планах компании на 2010 год значится выпуск первых шестиядерников, намеченный на второе полугодие. Правда, в следующем году шестиядерные процессоры из-за своей стоимости будут уделом исключительно энтузиастов. На рынке процессоров с низким энергопотреблением в 2010 году преимущество Intel сохраниться, поскольку AMD в этом плане предложить будет объективно нечего. Зато несколько интересных продуктов сможет предложить всеми подзабытая компания Via Technologies Inc., которая специализируется как раз на производстве энергоэффективных процессоров для компактных настольных систем.