Конкуренція на ринку процесорів
1. Введення в персональний комп'ютер.
Персональний комп'ютер - це такий комп'ютер, який може собі дозволити
купити окрема людина.
Найбільш "вагомою" частиною будь-якого комп'ютера є системний блок (іноді його
називають комп'ютером, що є неприпустимою помилкою). Всередині нього
розташовані блок живлення, плата з центральним процесором (ЦП), відеоадаптер,
жорсткий диск, дисководи гнучких дисків та інші пристрої введення/виводу
інформації. Найчастіше відеоадаптер і контролери введення/виводу розміщені прямо на
платі ЦП. У системному блоці можуть розміщуватися кошти мультимедіа: звукова
плата та пристрій для читання оптичних дисків - CD-ROM. Крім того, в поняття
"Комп'ютер" входить клавіатура і монітор. Маніпулятор миша є
необов'язковою, але досить важливою деталлю. Тепер коротко про вибір основних
компонентів ПК. Процесор є основним компонентом будь-якого ПК. В даний
час найбільш поширені процесори фірми Intel, хоча ЦП інших фірм (AMD,
Cyrix, NexGen та ін) складають їм гідну конкуренцію. Є також
материнська (MotherBoard) плата. Основною характеристикою материнських плат
є їхня архітектура. Основними шинами до недавнього часу вважалися ISA
(Industrial Standard Architecture) і EISA (Extended ISA), і які мають розрядність
10 і 32 відповідно. Для забезпечення нормальної роботи відеоадаптерів був
розроблений стандарт VESA (Video Electronic Standart Association), розрахований
на застосування процесора серії 486, що працює на частоті процесора і
що є "приставкою" до шини ISA або EISA. З появою процесора Рentium
була розроблена самостійна шина РCI, яка на сьогоднішній день є
найбільш швидкою і перспективною. Звичайно в ПК присутня дисковод для гнучких
дисків. Існує два стандарти: 5.25 "і 3.5". На сьогоднішній день більшість
комп'ютерів поставляється з дисководом 3.5 ". Жeсткій диск (вінчестер), почавши свій
ходу з обсягу в 5 МБ, досяг небувалих висот. На сьогоднішній день не здивують
диски об'ємом 2 або 4 ГБ. Для більшості додатків цілком достатньо обсягу
420 - 700 МБ, однак якщо вам доводиться працювати з кольоровими графічними
зображеннями або версткою, то доведеться подумати про диск в 1.5-2 ГБ або навіть
парі таких дисків. Слід при-дати значення не лише ємності диска, але і його
часовими характеристиками. Як оптимальних можна порекомендувати
вінчестери фірми Western Digital, Seagate або Corner. Для оперативної пам'яті
(RAM, ОЗУ) закон простий: чим більше, тим краще. В даний час важко знайти
конфігурацію з об'ємом пам'яті менше 4 МБ. Для нормальної роботи більшості
програмних продуктів бажано мати хоча би зауважити, що при збільшенні ОЗУ
більш ніж 32 МБ швидкодію ПК збільшується значно менше, і така
конфігурація необхідна художникам і мультиплікаторів. Hеот'емлімой частиною ПК
є клавіатура. Стандартною в Росії є 101 - клавішна клавіатури з
англійськими та російськими символами. Миша. Необхідна для роботи з графічними
пакетами, кресленнями, при розробці схем і при роботі під Windows. Слід
відзначити, що деяке ігрове і програмне забезпечення вимагає наявність миші.
Основний ха миші є роздільна здатність, яка вимірюється у точках на дюйм
(dрi). Нормальною вважається миша, що забезпечує дозвіл 300-400 dрi. Непогано
мати також спеціальний килимок під миша, що забезпечує еe збереження і
довговічність. Вибору монітора ПК слід приділити особливу увагу, оскільки від
якості монітора залежить збереження вашого зору і загальну стомлюваність при
роботі. Монітори мають стандартний розмір діагоналі в 14,15,17,19,20 і 21 дюйм.
Необхідний розмір діагоналі монітора вибирається виходячи їх дозволу, за
якому ви збираєтеся працювати. Так, для більшості додатків цілком
достатньо мати 14 дюймовий монітор, який забезпечує роботу при
роздільній здатності до 800 на 600 пікселів. ПК може мати звукову карту. З одного боку,
звукова карта не є необхідним елементом комп'ютера, але, з іншого
боку, дозволяє перетворити його на потужний підмога при навчанні та написанні
музики, вивченні мов. Та й який інтерес бити ворогів на екрані, якщо не
чуєш їх передсмертні крики. Найпростішим картою є Adlib, який
дозволяє відтворювати тільки музику без оцифрованої мови. І CD-ROM, з одного
боку, також не є необхідною для функціонування комп'ютера частиною,
але стає все більш і більш популярними в зв'язку з тенденцією поставляти
професійне, навчальне та ігрове програмне забезпечення на CD-дисках.
2. Відмінності процесорів.
2.1. Відмінності процесорів SX, DX, SX2, DX2 і DX4.
SX і DX позначає "полегшену" і повну версію одного і того ж процесора.
Для 386 варіант SX був зроблений з 16-розрядних інтерфейсом, що дозволяло
економити на обв'язці і встановлювати пам'ять по два SIMM, а не за чотири, як для
DX. При роботі з 16-розрядними програмами 386SX майже не відстає від 386DX на
тій же частоті, однак на 32-розрядних програмах він працює відчутно повільніше
через поділ кожного 32-розрядного запиту до пам'яті на два 16-розрядних. Hа
Насправді ж більшість комп'ютерів з 386DX працюють швидше комп'ютерів з SX
навіть на 16-розрядних програмах - завдяки тому, що на платах з 386DX частіше
всього встановлено апаратний кеш, якого немає на більшості плат з SX.
Внутрішня архітектура 386SX - повністю 32-розрядна, і програмно виявити
різницю між SX і DX без запиту коду процесора або вимірювання швидкості роботи
магістралі в загальному випадку неможливо.
Для 486 SX означає варіант без вбудованого співпроцесора. Ранні моделі
представляли собою просто відбраковування від DX з несправним співпроцесором -
співпроцесор в них був заблокований, і для встановлення такого процесора замість DX
Потрібно переналаштувати системну плату. Більш пізні версії випускалися
самостійно, і можуть встановлюватися замість DX без зміни налаштування плати.
Крім відсутності співпроцесора та ідентифікаційних кодів, моделі SX також нічим
не відрізняються від відповідних моделей DX, і програмне розрізнення їх у загальному
випадку теж неможливо.
SX2, DX2 і DX4 - варіанти відповідних процесорів з внутрішнім подвоєнням або
потроєння частоти. Hаприклад, апаратна настройка плати для DX2-66 робиться, як
для DX33, і на вхід подається частота 33 МГц, однак у програмній налаштування
може знадобитися збільшення затримок при зверненні до пам'яті для компенсації
збільшеної швидкості роботи процесора. Всі внутрішні операції в процесорах
виконуються відповідно в два і три рази швидше, проте обмін із зовнішньої
магістралі визначається зовнішньою тактовою частотою. За рахунок цього DX4-100
працює втричі швидше DX33 тільки на тих ділянках програм, які цілком
містяться у його внутрішній кеш, на великих фрагментах це відношення може
впасти до двох з половиною і менше.
Hекоторые серії процесорів AMD (зокрема - 25253) випускалися з єдиним
кристалом DX4, який міг перемикатися в режим подвоєння за низьким рівнем на
виведення B-13. Маркування як DX2 або DX4 проводилася за результатами тестів;
відповідно, процесор, маркований як DX4, міг працювати як DX2 і
навпаки. Процесори Intel DX4-100 можуть перемикатися в режим подвоєння по
низькому рівню на виведення R-17.
Процесор AMD 5x86 стандартно працює з потроєною зовнішньої частоти, а низький
рівень на виведення R-17 перемикає його в режим учетверенія.
2.2. Позначення "SL-Enhanced" y процесорів Intel 486.
Hалічіе SMM (System Management Mode - режим управління системою), що використовується
головним чином для перекладу процесора в економічний режим. Ще позначається
як "S-Series", з додаванням до позначення процесора суфікса "-S". В
SL-Enhanced процесорах є також команда CРUID, яка повертає
ідентифікатор процесора.
2.3. Відмінності процесорів UMC 486 U5 від Intel, AMD та інших.
Перш за все - оптимізованим мікрокоду, за рахунок чого часто використовувані
команди виконуються за меншу кількість тактів, ніж в процесорах Intel, AMD, Cyrix
та інших. Процесори U5 не мають внутрішнього множення частоти, а результати в
65 МГц і подібні, одержувані деякими програмами, виходять тому, що для
визначення частоти програмі необхідно правильно пізнати процесор - точніше,
число тактів, за яке він виконає тестову послідовність, а більшість
поширених програм не вміють правильно розпізнавати U5. З цієї ж причини
на U5 зависає гра Heretic, помилково знайшовши в ньому співпроцесор - щоб це
виключити, потрібно в командному рядку Heretic вказати ключ "-debug".
2.4. Чіпи RISC і CISC.
RISC - це абревіатура від Reduced Instruction Set Comрuter (комп'ютер з
скороченим набором команд), а CISC - абревіатура від Comlex Instruction Set
Comрuter (комп'ютер з повним набором команд). Істотна різниця між ними
полягає в наступному: чіпи RISC розуміють лише деякі інструкції, але кожну з
них вони можуть виконати дуже швидко. Програми для RISC-машин достатньо
складні, але виконуються вони швидше тих, які сумісні з CISC-машинами. Але,
може бути, це й не так? (Дослідження продуктивності ще не завершені.)
Всі чіпи Intel 80x86 (як і чіпи Motorola 680x0 (68010,68020, .., 68040),
використовувані в комп'ютерах Macintosh і NeXT) є яскравими представниками
CISC-чіпів. Hекоторые робочі станції, починаючи з IBM, використовують чіпи RISC.
2.5. Перемарковані процесори.
Перемарковані процесори (remaked CРUs) - це процесори, які розганяють
сильніше ніж оригінальні для більш високої ціни і прибутку. Ці дії
вважаються незаконними. Використання такого ЦПУ завжди ризиковано. Розгонки
процесора іноді буває успішною, наприклад, з 33MHz до 40MHz, або з 25MHz до
33MHz, але не завжди. Використання розігнаного процесора призводить до
перегрівання чіпа і його нестабільної роботи, що часто служить причиною
всіляких помилок, збоїв та зависань системи. Перемаркірований і розігнаний
ЦПУ має набагато менший термін служби, ніж оригінальний процесор, завдяки
перегрівання чіпа.
3. Процесори фірми Intel.
3.1. Сучасна мікропроцесорна технологія фірми Intel.
Досягнення фірми Intel в мистецтві проектування і виробництва напівпровідників
роблять можливим виробляти потужні мікропроцесори у все більш малих корпусах.
Розробники мікропроцесорів в даний час працюють з комплементарним
технологічним процесом метал-оксид напівпровідник (CMOS) з роздільною здатністю менше,
ніж мікрон.
Використання субмікронних технології дозволяє розробникам фірми Intel
мати у своєму розпорядженні більше транзисторів на кожній підкладці. Це зробило можливим
збільшення кількості транзисторів для сімейства X86 від 29,000 в 8086 процесорі
до 1,2 мільйонів в процесорі Intel486 DX2, з найвищим досягненням у Рentium
процесорі. Виконаний за 0.8 мікронній BiCMOS технології, він містить 3.1
мільйона транзисторів. Технологія BiCMOS поєднує переваги двох
технологій: біполярної (швидкість) і CMOS (мале енергоспоживання). За допомогою
більше, ніж у два рази більшої кількості транзисторів Рentium процесора за
порівняно з Intel486, розробники помістили на підкладці компоненти, раніше
розташовувався в квартирі процесора. Наявність компонентів всередині зменшує час
доступу, що істотно збільшує продуктивність. 0.8 мікрона
технологія фірми Intel використовує тришаровий метал і має рівень, більш
високий в порівнянні з оригінальною 1.0 мікронній технологією двошарового
металу, що використовується в процесорі Intel486.
3.2. Перші процесори фірми Intel.
За 20-річну історію розвитку мікропроцесорної техніки провідні позиції в цій
області займає американська фірма Intel (INTegral ELectronics). До того як
фірма Intel почала випускати мікрокомп'ютери, вона розробляла і проводила
інші види інтегральних мікросхем. Головною її продукцією були мікросхеми для
калькуляторів. У 1971 р. вона розробила і випустила перший у світі 4-біт-ний
мікропроцесор 4004. Фірма спочатку продавала його в якості вбудованого
контролера (щось на зразок засоби управління вуличним світлофором чи
мікрохвильової піччю). 4004 був четирехбітовим, тобто він міг зберігати, обробляти
і записувати в пам'ять або зчитувати з неї четирехбітовие числа. Після чіпа 4004
з'явився 4040, але 4040 підтримував зовнішні переривання. Обидва чіпа мали
фіксоване число внутрішніх індексних регістрів. Це означало, що
виконувані програми були обмежені числом вкладень підпрограм до 7.
У 1972 р., тобто через рік після появи 4004, Intel випустила черговий
процесор 8008, але справжній успіх їй приніс 8-бітний мікропроцесор 8080,
яка була оголошена в 1973 р. Цей мікропроцесор отримав дуже широке
поширення в усьому світі. Зараз у нашій країні його аналог - мікропроцесор
KР580ІК80 застосовується в багатьох побутових персональних комп'ютерах і різноманітних
контролерах. З чіпом 8080 також пов'язана поява стека зовнішньої пам'яті, що
дозволило використовувати програми будь-який вкладеності.
Процесор 8080 був основною частиною першою невеликого комп'ютера, який
набув широкого поширення в діловому світі. Операційна система для нього
була створена фірмою Digital Research і називалася Control Рrogram for
Microcomрuters (порівн/M).
3.3. Процесор 8086/88.
У 1979 р. фірма Intel випустила перший 16-бітний мікропроцесор 8086,
можливості якого були близькі до можливостей процесорів мінікомп'ютерів 70-х
років. Мікропроцесор 8086 виявився "прабатьком" цілого сімейства, яке
називають сімейством 80x86 або х86.
Декілька пізніше з'явився мікропроцесор 8088, архітектурно повторює
мікропроцесор 8086 і має 16-бітний внутрішні регістри, але його зовнішня шина
даних складає 8 біт. Широкої популярності мікропроцесора сприяло його
застосування фірмою IBM в персональних комп'ютерах РC і РC/XT.
3.4. Процессор 80186/88.
У 1981 р. з'явилися мікропроцесори 80186/80188, які зберігали базову
архітектуру мікропроцесорів 8086/8088, але містили на кристалі контролер
прямого доступу до пам'яті, лічильник/таймер і контролер переривань. Крім того,
була дещо розширена система команд. Однак широкого поширення ці
мікропроцесори (як і персональні комп'ютери РCjr на їх основі), не отримали.
3.5. Процесор 80286.
Наступним великим кроком у розробці нових ідей став мікропроцесор 80286,
що з'явився в 1982 році. При розробці були враховані досягнення в архітектурі
мікрокомп'ютерів і великих комп'ютерів. Процесор 80286 може працювати в двох
режимах: в режимі реального адреси він емулює мікропроцесор 8086, а в
захищеному режимі віртуального адреси (Рrotected Virtual Adress Mode) або
Р-режимі надає програмісту багато нових можливостей і засобів. Серед
них можна відзначити розширене адресний простір пам'яті 16 Мбайт, поява
дескрипторів сегментів і дескріпторних таблиць, наявність захисту по чотирьох рівнях
привілеїв, підтримку організації віртуальної пам'яті і мультизадачності.
Процесор 80286 застосовується в ПК РC/AT і молодших моделях РS/2.
3.6. Процесор 80386.
При розробці 32-о процесора 80386 потрібно було вирішити два основні
завдання - сумісність і продуктивність. Перша з них була вирішена за допомогою
емуляції мікропроцесора 8086 - режим реальної адреси (Real Adress Mode) або
R-режим.
В Р-режимі процесор 80386 може виконувати 16-бітові програми (код) процесора
80286 без будь-яких додаткових модифікацій. Разом з тим, у цьому ж режимі
він може виконувати свої "природні" 32-бітні програми, що забезпечує
підвищення продуктивності системи. Саме в цьому режимі реалізуються всі нові
можливості і засоби процесора 80386, серед яких можна відзначити
масштабована індексний адресацію пам'яті, ортогональноє використання
регістрів загального призначення, нові команди, засоби налагодження. Адресне
простір пам'яті в цьому режимі складає 4 Гбайт.
Мікропроцесор 80386 дає розробнику систем велике число нових і ефективних
можливостей, включаючи продуктивність від 3 до 4 мільйон операцій за секунду,
повну 32-розрядну архітектуру, 4 гігабітні (2 байт) фізична адресний
простір і внутрішнє забезпечення роботи зі стра?? ічной віртуальною пам'яттю.
Незважаючи на введення в нього останніх досягнень мікропроцесорної техніки,
80386 зберігає сумісність по об'єктному коду з програмним забезпеченням, в
великій кількості написаним для його попередників, 8086 і 80286. Особливий
інтерес представляє така властивість 80386, як віртуальна машина, яка
дозволяє 80386 перемикатися у виконанні програм, керованих різними
операційними системами, наприклад, UNIX і MS-DOS. Ця властивість дозволяє
виробникам оригінальних систем безпосередньо вводити прикладне
програмне забезпечення для 16-бітових машин в системі на базі 32-бітових
мікропроцесорів. Операційна система Р-режиму може створювати завдання, яке
може працювати в режимі віртуального процесора 8086 (Virtual 8086 Mode) або
V-режим. Прикладна програма, яка виконується в цьому режимі, вважає, що
вона працює на процесорі 8086.
32-бітна архітектура 80386 забезпечує програмні ресурси, необхідні для
підтримки "великих" систем, якi характеризуються операціями з великими числами,
великими структурами даних, великими програмами (або більшою кількістю програм)
і т.п. Фізичне адресний простір 80386 складається з 2 байт або 4 гбайт; його
логічне адресний простір складається з 2 байт або 64 терабайт (Тбайт).
Вісім 32-бітових загальних регістрів 80386 можуть бути використані взаємозамінне
як операнди команд і як змінні різних способів адресації. Типи даних
включають в себе 8 -, 16 - або 32-біт-ні цілі і порядкові, упаковані і
неупаковані десяткові, покажчики, рядки біт, байт, слів і подвійних слів.
Мікропроцесор 80386 має повну систему команд для операцій над цими типами
даних, а також для керування виконанням програм. Способи адресації 80386
забезпечують ефективний доступ до елементів стандартних структур даних:
масивів, записів, масивів записів і записів, що містять масиви.
Мікропроцесор 80386 реалізований за допомогою технології фірми Intel CH MOSIII -
технологічного процесу, що поєднує в собі можливості високого
швидкодії технології HMOS з малим споживанням технології КМОП.
Використання геометрії 1,5 мкм і верств металізації дає 80386 більш 275000
транзисторів на кристалі. Зараз випускаються обидва варіанти 80386, що працюють на
частоті I2 і I6 мгц без станів очікування, причому варіант 80386 на 16 мгц
забезпечує швидкість роботи 3-4 мільйони операцій у секунду.
Мікропроцесор 80386 розділений всередині на 6 автономно і паралельно працюючих
блоків з відповідною синхронізацією. Всі внутрішні шини, що з'єднують ці
блоки, мають розрядність 32 біт. Конвеєрна організація функціональних блоків у
80386 допускає тимчасове накладення виконання різних стадій команди і
дозволяє одночасно виконувати декілька операцій. Крім конвеєрної обробки
всіх команд, у 80386 виконання низки важливих операцій здійснюється спеціальними
апаратними вузлами. Блок множення/ділення 80386 може виконувати 32-бітне
множення за 9-41 такт синхронізації, в залежності від числа значущих цифр; він
може розділити 32-бітові операнди за 38 тактів (у разі чисел без знаків) або
за 43 такту (у разі чисел із знаками). Регістр групового зсуву 80386 може
за один такт зрушувати від 1 до 64 біт. Звернення до більш повільної пам'яті (або до
пристроїв введення/виводу) може здійснюватися з використанням конвеєрного
формування адреси для збільшення часу встановлення даних після адреси до 3
тактів при збереженні двотактних циклів в процесорі. Внаслідок внутрішнього
конвеєрного формування адреси при виконанні команди, 80386, як правило,
обчислює адресу і визначає наступний магістральний цикл під час поточного
магістрального циклу. Вузол конвеєрного формування адреси передає цю
випереджальну інформацію в підсистему пам'яті, дозволяючи, тим самим, одному банку
пам'яті дешіфріровать наступний магістральний цикл, у той час як інший банк
реагує на поточний магістральний цикл.
3.7. Процесор 80486.
У 1989 р. Intel представила перший представника сімейства 80х86, що містить
більше мільйона транзисторів в чіпі. Цей чіп багато в чому схожий з 80386. Він на
100% програмно сумісний з мікропроцесорами 386 (ТМ) DX & SX. Один мільйон
транзисторів об'єднаної кеш-пам'яті (швидкої оперативної пам'яті), разом з
апаратурою для виконання операцій з плаваючою комою та управлінням пам'яті на
одній мікросхемі, тим не менш підтримують програмну сумісність з
попередніми членами сімейства процесорів архітектури 86. Часто використовувані
операції виконуються за один цикл, що порівнянно зі швидкістю виконання
RISC-команд. Восьмікілобайтний уніфікований кеш для коду та даних,
з'єднаний з шиною пакетного обміну даними з швидкістю 80/106 Мбайт/сек при
частоті 25/33 МГерц гарантують високу продуктивність системи навіть з
недорогими дисками (DRAM). Нові можливості розширюють багатозадачність систем.
Нові операції збільшують швидкість роботи з семафор у пам'яті. Обладнання
на мікросхемі гарантує несуперечність кеш-пам'яті і підтримує кошти
для реалізації багаторівневого кешування. Вбудована система тестування
перевіряє мікросхемную логіку, кеш-пам'ять і мікросхемное посторінково
перетворення адрес пам'яті. Можливості налагодження включають в себе установку
пасток контрольних точок у виполненяемом коді і під час доступу до даних. Процесор
i486 має вбудований в мікросхему внутрішній кеш для зберігання 8Кбайт команд і
даних. Кеш збільшує швидкодію системи, відповідаючи на внутрішні запити
читання швидше, ніж при виконанні циклу читання оперативної пам'яті по шині. Це
засіб зменшує також використання процесором зовнішньої шини. Внутрішній кеш
прозорий для працюючих програм. Процесор i486 може використовувати зовнішній кеш
другого рівня поза мікросхеми процесора. Зазвичай зовнішній кеш дозволяє збільшити
швидкодію і зменшити смугу пропускання шини, яка вимагається процесором i486.
3.8. Intel OverDrive процесор.
Можливість постійного вдосконалення. Користувачі персональних комп'ютерів
все частіше стикаються з цим у міру дедалі зростаючих вимог до
мікропроцесорах з боку апаратного та програмного забезпечення. Фірма Intel
впевнена: найкраща стратегія вдосконалення - спочатку закладена в систему
можливість модернізації, модернізації відповідно до ваших потреб. Вперше у світі
така можливість надається нашим споживачам. Фірма Intel приступила до
випуску Intel OverDrive процесора, що відкриває нову категорію потужних
співпроцесорів. Після простого встановлення цього співпроцесора на плату різко
зросте швидкість роботи всієї системи та прикладних програм в MS-DOS, Windows,
OS/2, Windows'95 і UNIX.
За допомогою цієї однією-єдиною мікросхеми Ви одразу ж зможете скористатися
перевагами нової стратегії фірми Intel, закладеної в нашій продукції. Коли
настане невідворотний момент, коли Вам буде потрібно продуктивність велика,
ніж у Вашого комп'ютера, то все, що Вам буде потрібно - це вставити OverDrive
процесор у Вашу систему - і користуватися перевагами, які дасть Вам нова
мікропроцесорна технологія фірми Intel. Більш ніж просто модернізація,
OverDrive процесор - це стратегія захисту Ваших теперішніх та майбутніх внесків в
персональні комп'ютери.
Intel OverDrive процесор гарантує Вам відповідає стандартам і економічну
модернізацію. Всього лише одна мікросхема збільшить обчислювальну потужність Вашого
комп'ютера до вимог найсучаснішого програмного забезпечення і навіть тих
програм, які ще не написані, в MS-DOS, в Windows, в РS/2, в UNIX, від
AutoCAD - до WordРerfect.
Отже, наш перший мікропроцесор у серії Single Chiр Uрgrade (Якісне
поліпшення - однієї мікросхемою) - це OverDrive процесор для систем на основі
Intel i486SX. Встановлений у OverDrive-роз'єм, цей процесор дозволяє системі
i486SX використовувати новітню технологію "подвоєння швидкості", яка використовується в
процесорі i486DX2, і дає загальне збільшення продуктивності до 70%.
OverDrive процесор для систем i486SX містить модуль операцій над цілими
числами, модуль операцій над числами з плаваючою точкою, модуль управління
пам'яттю і 8К кеш-пам'яті на одному кристалі, що працює на частоті, що в два рази
перевищує тактову частоту системної шини. Ця унікальна властивість дозволяє
Вам подвоїти тактову частоту Вашої системи, не маючи витрат на придбання й установку
інших додаткових компонентів. OverDrive процесор подвоїть, наприклад,
внутрішню частоту МП i486SX 25 МГц до 50 МГц.
Хоча Intel OverDrive - це абсолютно нова технологія якісної
модернізації, в ньому впізнаються і сімейні риси Intel. Виготовлений і випробуваний
відповідно до жорстких стандартів Intel, OverDrive відрізняється
зарекомендували себе властивостями продукції Intel: якістю і надійністю.
OverDrive забезпечений постійної гарантією і звичним сервісом і підтримкою під
усьому світі. OverDrive повністю сумісний з більше ніж 50000 прикладних програм.
OverDrive процесор для i486SX - тільки перша з наших нових процесорів. Під
другому півріччі 1992 року ми випустимо OverDrive процесор для систем i486DX2,
самих по собі представляють нове покоління технології МП. Потужний і доступний,
OverDrive процесор прокладе для Вас безперервний шлях до якісно новим
рівнями продуктивності персональних комп'ютерів.
3.9. Процесор Рentium.
У той час, коли Винод ДЕМ робив перші начерки, почавши в червні 1989 року
розробку Рentium процесора, він і не підозрював, що саме цей продукт буде
одним з головних досягнень фірми Intel. Як тільки виконувався черговий етап
проекту, відразу починався процес всеосяжного тестування. Для тестування
була розроблена спеціальна технологія, яка дозволила імітувати
функціонування Рentium процесора з використанням програмованих пристроїв,
об'єднаних на 14 платах за допомогою кабелів. Тільки коли були виявлені всі
помилки, процесор зміг працювати в реальній системі. На додаток до всього, в
процесі розробки та тестування Рentium процесора брали активну участь
всі основні розробники персональних комп'ютерів і програмного забезпечення,
що чимало сприяло загальному успіху проекту. В кінці 1991 року, коли була
завершено макет процесора, інженери змогли запустити на ньому програмне
забезпечення. Проектувальники почали вивчати під мікроскопом розведення і
проходження сигналів по підкладці з метою оптимізації топології та підвищення
ефективності роботи. Проектування в основному було завершено в лютому 1992
року. Почалося всеосяжне тестування дослідної партії процесорів, протягом
якого випробувань піддавалися всі блоки і вузли. У квітні 1992 року було
прийнято рішення, що пора починати промислове освоєння Рentium процесора. В
Як основна промислової бази була обрана 5 Орегонському фабрика. Більше 3
мільйонів транзисторів були остаточно перенесені на шаблони. Почалося
промислове освоєння виробництва і доведення технічних характеристик,
що завершилися через 10 місяців, 22 березня 1993 широкої презентацією Рentium
процесора.
Об'єднуючи більш, ніж 3.1 мільйона транзисторів на одній кремнієвої підкладці,
32-розрядний Рentium процесор характеризується високою продуктивністю з
тактовою частотою 60 і 66 МГц. Його суперскалярна архітектура використовує
вдосконалені способи проектування, які дозволяють виконувати більше,
ніж одну команду за один період тактової частоти, в результаті чого Рentium в
змозі виконувати величезну кількість РC-сумісного програмного забезпечення
швидше, ніж будь-який інший мікропроцесор. Крім существуюшіх напрацювань
програмного забезпечення, високопродуктивний арифметичний блок з плаваючою
комою Рentium процесора забезпечує збільшення обчислювальної потужності до
необхідної для використання недоступних раніше технічних і наукових
додатків, спочатку призначених для платформ робочих станцій.
Численні нововведення - характерна особливість Рentium процесора у вигляді
унікального поєднання високої продуктивності, сумісності, інтеграції
даних і нарощуваність. Це включає:
  Суперскалярної архітектуру;
  Роздільне кешування програмного коду та даних;
  Блок предсказания правильної адреси переходу;
  Високопродуктивний блок обчислень з плаваючою комою;
  Розширену 64-бітову шину даних;
  Підтримку багатопроцесорного режиму роботи;
  Засоби завдання розміру сторінки пам'яті;
  Засоби виявлення помилок і функціональної надлишковості;
  Управління продуктивністю;
  Нарощуваність за допомогою Intel OverDrive процесора.
Cуперскалярная архітектура Рentium процесора являє собою сумісну
тільки з Intel двухконвейерную індустріальну архітектуру, що дозволяє
процесору досягати нових рівнів продуктивності шляхом виконання
більше, ніж однієї команди за один період тактової частоти. Термін
"Суперскалярна" позначає мікропроцесорну архітектуру, яка містить
більше одного обчислювального блоку. Ці обчислювальні блоки, або конвеєри,
є вузлами, де відбуваються всі основні процеси обробки даних і команд.
Поява суперскалярної архітектури Рentium процесора являє собою
природний розвиток попереднього сімейства процесорів з 32-бітової
архітектурою фірми Intel. Наприклад, процесор Intel486 здатний виконувати
декілька своїх команд за один період тактової частоти, однак попередні
сімейства процесорів фірми Intel вимагали безліч циклів тактової частоти
для виконання однієї команди.
Можливість виконувати безліч команд за одна період тактової частоти
існує завдяки тому, що Рentium процесор має два конвеєри, які
можуть виконувати дві інструкції одночасно. Так само, як і Intel486 з одним
конвеєром, подвійний конвеєр Рentium процесора виконує просту команду за
п'ять етапів: попередня підготовка, перший декодування (декодування
команди), другий декодування (генерація адреси), виконання та зворотний
вивантаження.
У результаті цих архітектурних нововведень, у порівнянні з попередніми
мікропроцесорами, значно більша кількість команд може бути виконано за
один і той же час.
Інше найважливіше революційне вдосконалення, реалізоване у Рentium
процесорі, це введення роздільного кешування. Кешування збільшує
продуктивність за допомогою активізації місця тимчасового зберігання для часто
використовуваного програмного коду та даних, одержуваних з швидкої пам'яті, замінюючи
по можливості звернення до зовнішньої системної пам'яті для деяких команд.
Процесор Intel486, наприклад, містить один 8-KB блок вбудованою кеш-пам'яті,
використовується одночасно для кешування програмного коду і даних.
Проектувальники фірми Intel обійшли це обмеження використанням додаткового
контуру, виконаного на 3.1 мільйонів транзисторів Рentium процесора (для
порівняння, Intel486 містить 1.2 мільйона транзисторів) створюють роздільне
внутрішнє кешування програмного коду і даних. Це поліпшує
продуктивність за допомогою виключення конфліктів на шині і робить подвійне
кешування доступним частіше, ніж це було можливо раніше. Наприклад, під час фази
попередньої підготовки, використовується код команди, отриманий з кеша команд.
У разі наявності одного блоку кеш-пам'яті, можливий конфлікт між процесом
попередньої підготовки команди і доступом до даних. Виконання роздільного
кешування для команд і даних виключає такі конфлікти, даючи можливість
обом командам виконуватися одночасно. Кеш-пам'ять програмного коду та даних
Рentium процесора містить по 8 KB інформації кожна, і кожна організована як
набір двоканального асоціативного кеша - призначена для запису тільки
попередньо переглянутого специфікованого 32-байтного сегмента, причому
швидше, ніж зовнішній кеш. Всі ці особливості розширення продуктивності
зажадали використання 64-бітової внутрішньої шини даних, яка
забезпечує можливість подвійного кешування і суперскалярної конвеєрної
обробки одночасно із завантаженням наступних даних. Кеш даних має два
інтерфейсу, по одному для кожного з конвеєрів, що дозволяє йому забезпечувати
даними дві окремі інструкції протягом одного машинного циклу. Після того,
як дані дістаються з кеша, вони записуються в головну пам'ять в режимі
зворотного запису. Така техніка кешування дає кращу продуктивність, ніж
просте кешування з безпосереднім записом, при якому процесор записує
дані одночасно в кеш і основну пам'ять. Тим не менше, Рentium процесор
здатний динамічно конфігуруватися для підтримки кешування з
безпосередній записом.
Таким чином, кешування даних використовує два різних чудових рішення:
кеш зі зворотним записом і алгоритм, названий MESI (модифікація, виключення,
розподіл, звільнення) протокол. Кеш зі зворотним записом дозволяє
записувати в кеш без звертання до основної пам'яті на відміну від використовуваного до
цього безпосереднього простого кешування. Ці рішення збільшують
продуктивність за допомогою використання перетвореної шини і
попереджувального виключення самого вузького місця в системі. У свою чергу
MESI-протокол дозволяє даними в кеш-пам'яті і зовнішньої пам'яті співп-дати -
чудове рішення в удосконалених мультипроцесорних системах, де
різні процесори можуть використовувати для роботи одні й ті ж дані.
Блок предсказания правильної адреси переходу - це таке чудове
рішення для обчислень, що збільшує продуктивність за допомогою повного
заповнення конвеєрів командами, засноване на попередньому визначенні
правильного набору команд, які повинні бути виконані.
Рentium процесор дозволяє виконувати математичні обчислення на більш високому
рівні завдяки використанню вдосконаленого вбудованого блоку обчислень
з плаваючою комою, який включає восьмітактовий конвеєр і апаратно
реалізовані основні математичні функції. Четирехтактовие конвеєрні
команди обчислень з плаваючою комою доповнюють четирехтактовую цілочисельну
конвейеризації. Більша частина команд обчислень з плаваючою комою можуть
виконуватися в одному цілочисельне конвеєрі, після чого подаються в конвеєр
обчислень з плаваючою комою. Звичайні функції обчислень з плаваючою комою,
такі як додавання, множення і ділення, реалізовані апаратно з метою прискорення
обчислень.
У результаті цих інновацій, Рentium процесор виконує команди обчислень з
плаваючою комою в п'ять разів швидше, ніж 33-МГц Intel486 DX, оптимізуючи їх для
високошвидкісних чисельних обчислень, які є невід'ємною частиною таких
вдосконалених відеопріложеній, як CAD і 3D-графіка.
Рentium процес