КомпьютерМастер КомпьютерМастер
Программы

  Услуги   Цены   Гарантии Вызов мастера Всё о компьютерах   Полезные ссылки

Типы и спецификации процессоров


"Мозгом" персонального компьютера является микропроцессор, или центральный процессор — CPU (Central Processing Unit). Микропроцессор выполняет вычисления и обработку данных (за исключением некоторых математических операций, осуществляемых в компьютерах, имеющих сопроцессор) и, как правило, является самой дорогостоящей микросхемой компьютера. Во всех PC-совместимых компьютерах используются процессоры, совместимые с семейством микросхем Intel, но выпускаются и проектируются они как самой фирмой Intel, так и компаниями AMD, Cyrix, ЮТ и Rise Technologies.

В настоящее время Intel доминирует на рынке процессоров. Однако в конце 70-х годов лидерами на этом рынке были фирмы Zilog (модель Z-80) и MOS Technology (модель 6502). Процессор Z-80 был улучшенной и недорогой копией процессора Intel 8080.

Звездный час фирм Intel и Microsoft наступил в 1981 году, когда IBM выпустила первый персональный компьютер IBM PC с процессором Intel 8088 (4,77 МГц) и операционной системой Microsoft Disk Operating System (DOS) версии 1.0. С этого момента практически во все персональные компьютеры устанавливаются процессоры фирмы Intel и операционные системы Microsoft. В следующих разделах вы узнаете о процессорах, используемых в персональных компьютерах, о технических параметрах этих микросхем и о том, почему за одно и то же время одни процессоры выполняют гораздо больше операций, чем другие.

История развития процессоров до появления первого PC

Обратите внимание, что первый процессор был выпущен за 10 лет до появления первого компьютера IBM PC. Он был разработан фирмой Intel, назван Intel 4004, а его выпуск состоялся 15 ноября 1971 года. Рабочая частота этого процессора составляла всего 108 кГц (0,108 МГц!). Этот процессор содержал 2 300 транзисторов и производился по 10-микронной технологии. Шина данных имела ширину 4 разряда, что позволяло адресовать 640 байт памяти. Этот процессор предназначался для использования в программируемых калькуляторах. В апреле 1972 года Intel выпустила процессор 8008, который работал на частоте 200 кГц. Он содержал 3 500 транзисторов и производился все по той же 10-микронной технологии. Шина данных была 8-разрядной, что позволяло адресовать 16 Кбайт памяти. Этот процессор предназначался для использования в терминалах и программируемых калькуляторах.

Следующая модель процессора, 8080, была анонсирована фирмой Intel в апреле 1974 года. Этот процессор содержал 6 000 транзисторов и мог адресовать уже 64 Кбайт памяти. На нем был собран первый персональный компьютер (не PC) Altair 8800. В этом компьютере использовалась операционная система CP/M, а фирма Microsoft разработала для него интерпретатор языка BASIC. Это была первая массовая модель компьютера, для которого были написаны тысячи программ.

Благодаря популярности процессора Intel 8080 некоторые фирмы начали выпуск его клонов. Так, в июле 1976 года появился процессор Z-80 (фирма Zilog), который работал на частоте 2,5 МГц (более поздние модели уже работали на частоте 10 МГц). Процессор Z-80 был несовместим с 8080, но мог выполнять все написанные для него программы. Он стал использоваться в компьютерах TRS-80 Model 1, выпущенных фирмой Radio Snack. Этот же процессор устанавливался в компьютеры Osborne и Kaypro.

Intel не остановилась на достигнутом и в марте 1976 года выпустила процессор 8085, ко­торый содержал 6 500 транзисторов, работал на частоте 5 МГц и производился по 3-мик­ронной технологии.

В этом же году фирма MOS Technologies выпустила процессор 6502, который был абсолютно непохож на процессоры фирмы Intel. Он был разработан группой инженеров фирмы Motorola. Эта же группа работала над созданием процессора 6800, который в будущем трансформировался в семейство процессоров 68000. Отличительной чертой процессора 6502 была его цена — 25 долларов, в отличие от процессора 8080, который стоил около 300 долларов. Именно на этом процессоре были созданы первые модели компьютеров Apple I и Apple II, а также игровые приставки Nintendo. Процессоры серии 68000, которые теперь называются PowerPC, в настоящее время используются в компьютерах Apple Macintosh.

В июне 1978 года Intel выпустила процессор 8086, который содержал набор команд под кодовым названием х86. Этот же набор команд до сих пор поддерживается в самых современных процессорах Pentium III. Процессор 8086 был полностью 16-разрядным — внутренние регистры и шина данных. Он содержал 29 000 транзисторов и работал на частоте 5 МГц. Благодаря 20-разрядной шине адреса он мог адресовать 1 Мбайт памяти.

Процессор 8086 стоил довольно дорого, и в 1979 году Intel выпустила "дешевую" версию этого процессора под кодовым названием 8088. Этот процессор отличался от предыдущего 8-разрядной шиной данных. Именно его стали устанавливать в первые компьютеры IBM PC. Оригинальный процессор 8088 содержал 30 000 транзисторов и работал на частоте 5 МГц. Последние процессоры фирмы Intel (например Pentium Ш Хеоп) содержат 140 млн транзисторов и работают на частоте 1 ГГц (уже даже есть опытные образцы процессоров, работающих на частоте 2 ГГц). Вряд ли можно найти наилучшее практическое подтверждение закону Мура, который гласит, что каждые два года количество транзисторов в процессоре будет удваиваться!

Параметры процессоров

При описании параметров и устройства процессоров часто возникает путаница. Рассмотрим некоторые характеристики процессоров, в том числе разрядность шины данных и шины адреса, а также быстродействие. Процессоры можно классифицировать по двум основным параметрам: разрядности и быстродействию. Быстродействие процессора — довольно простой параметр. Оно измеряется в мегагерцах (МГц); 1 МГц равен миллиону тактов в секунду. Чем выше быстродействие, тем лучше (тем быстрее процессор). Разрядность процессора — параметр более сложный. В про­цессор входит три важных устройства, основной характеристикой которых является разрядность:

  • шина ввода и вывода данных;
  • внутренние регистры;
  • шина адреса памяти.

    Процессоры с тактовой частотой менее 16 МГц не имеют встроенной кэш-памяти. В системах до 486-го процессора быстрая кэш-память устанавливалась на системную плату. Начиная с процессоров 486, кэш-память первого уровня устанавливалась непосредственно в корпусе и работала на частоте процессора. А кэш-память на системной плате стали называть кэш-памятью второго уровня. Она работала уже на частотах, поддерживаемых системной платой.

    В процессорах Pentium Pro и Pentium II кэш-память второго уровня устанавливается в корпусе процессора и физически представляет отдельную микросхему. Чаще всего такая память работает на половинной (процессоры Pentium II/III и AMD Athlon) или даже меньшей (две пятых или треть) частоте ядра процессора. В табл. 3.1 приведены данные о рабочих частотах кэш-памяти второго уровня процессоров Pentium II/III/Celeron и Athlon (модели 1 и 2).

    Параметры кэш-памяти второго уровня Pentium II/III/Celeron и Athlon
    --------------------------------------------------------------------------
    Процессор  Частота,МГц  Объем кэш-памяти,Кбайт  Тип кэш памяти     
    --------------------------------------------------------------------------
    Pentium III 450-600      512   Внешний  Половина частоты ядра (225-300 МГц)
    Athlon      550-700      512   Внешний  Половина частоты ядра (275-350 МГц)
    Athlon      750-850      512   Внешний  Две пятых частоты ядра (300-340 МГц)
    Athlon      900-1000     512   Внешний  Треть частоты ядра (300-333 МГц)
    ---------------------------------------------------------------------------
    
    А в процессорах Pentium Pro, Pentium II/III Xeon, современных моделях Pentium III, Celeron, K6-3, Athlon (модель 4), Duron кэш-память работает на частоте ядра.
    Параметры кэш-памяти второго уровня
    ----------------------------------------------------------------------------
    Процессор    Частота, МГц  Объем кэш-памяти   Тип кэш-памяти Рабочая частота
    ----------------------------------------------------------------------------
    Pentium Pro     150-200      256 Кбайт-1 Мбайт  Внешний         Частота ядра
    К6-3            350-450      256 Кбайт          На пластине     Частота ядра
    Duron           550-700+      64 Кбайт          На пластине     Частота ядра
    Celeron         300-600+     128 Кбайт          На пластине     Частота ядра
    PentiumII Xeon  400-450      512 Кбайт-2 Мбайт  Внешний         Частота ядра
    Athlon          650-1000+    256 Кбайт          На пластине     Частота ядра
    PentiumIII      500-1000+    256 Кбайт          На пластине     Частота ядра
    PentiumIII Xeon 500-1000+    256 Кбайт-2 Мбайт  На пластине     Частота ядра
    ----------------------------------------------------------------------------
    

    Обратите внимание: плата процессоров Pentium II и Pentium III содержит кэш-память второго уровня емкостью 512 Кбайт, работающую на половинной частоте процессора. Процессоры Celeron, Pentium II РЕ и Pentium HIE имеют кэш-память второго уровня, работающую на частоте ядра процессора, и интегрированы в плату процессора. А процессор Celeron III, созданный на основе Pentium HIE, имеет лишь 128 Кбайт кэш-памяти второго уровня, работающей на частоте процессора.

    При указании количества транзисторов не были учтены транзисторы внешней стандартной кэш-памяти вто­рого уровня емкостью 256 и 512 Кбайт, 1 или 2 Мбайт, встроенной в процессоры Pentium Pro, Pentium и Pentium II. Кэш-память второго уровня может содержать дополнительно 15,5 (256 Кбайт), 31 (512 Кбайт), 62 млн (1 Мбайт) или, возможно, 124 млн (2 Мбайт) транзисторов! В процессорах Athlon (в зависимости от модели) может устанавливаться на отдельной пластине 512 Кбайт кэш-памяти второго уровня, работающей на половине, двух пятых или трети частоты ядра, или же 256 Кбайт кэш-памяти, работающей на частоте процессора.

    Такое различие в рабочих частотах кэш-памяти второго уровня объясняется ее дороговизной. Именно поэтому быстродействующая кэш-память второго уровня встраивается в высокопроизводительные процессоры семейства Xeon. Однако появление новых технологий производства процессоров позволило использовать кэш-память, работающую на частоте ядра, и в потребительских процессорах Celeron второго поколения. Практически во всех новых процессорах кэш-память второго уровня работает на частоте процессора.

    Характеристики Intel-совместимых процессоров
    ----------------------------------------------------------------------------
    Процессор	Кратность	Напряжение	Разрядность	Разрядность шины	Максимальный	Внутренний кэш, Кбайт	
    	тактовой	питания, В	внутренних	данных, бит	объем памяти	
    	частоты		регистров, бит
    ----------------------------------------------------------------------------
    AMDK5	1,5-1,75x	3,5	32	64	4 Гбайт	16+8	
    AMD Кб	2,5-4,5x	2,2-3,2	32	64	4 Гбайт	2x32	
    AMD K6-2	2,5-6x	1,9-2,4	32	64	4 Гбайт	2x32	
    AMD K6-3	3,5-4,5x	1,8-2,4	32	64	4 Гбайт	2x32	
    AMD Athlon	5-1 Ox	1,6-1,8	32	64	8 Тбайт	2x64	
    AMD Duron	5-1 Ox	1,5-1,8	32	64	8 Тбайт	2x64	
    AMD Athlon 4 (Thunderbird)	5-1 Ox	1,5-1,8	32	64	8 Тбайт	2x64	
    Cyrix 6x86	2x	2,5-3,5	32	64	4 Гбайт	16	
    Cyrix 6x86MX/MII	2-3,5x	2,2-2,9	32	64	4 Гбайт	64	
    Cyrix III	2,5-7x	2,2	32	64	4 Гбайт	64	
    NexgenNx586	2x	4	32	64	4 Гбайт	2x16	
    IDT Winchip	3-4x	3,3-3,5	32	64	4 Гбайт	2x32	
    IDT Winchip2/2A	2,33-4x	3,3-3,5	32	64	4 Гбайт	2x32	
    Rise mP6	2-3,5x	2,8	32	64	4 Гбайт	2x8	
    AMDK5	Чт./Зап.	—	Шина	Есть	—	4,3 млн	Март 1996 г.	
    AMD Кб	Чт./Зап.	—	Шина	Есть	ммх	8,8 млн	Апрель 1997 г.	
    AMD K6-2	Чт./Зап.	—	Шина	Есть	3DN0W	9,3 млн	Май 1998 г.	
    AMD K6-3	Чт./Зап.	256	Ядро	Есть	3DNow	21,3 млн	Февраль 1999 г.	
    AMD Athlon	Чт./Зап.	512	1/2-1/3 ядра	Есть	Enh. 3DNow	22 млн	Июнь 1999 г.	
    AMD Duron	Чт./Зап.	64	Ядро	Есть	Enh. 3DNow	25 млн	Июнь 2000 г.	
    AMD Athlon 4 (Thunderbird)	Чт./Зап.	256	Ядро	Есть	Enh. 3DNow	37 млн	Июнь 2000 г.	
    Cyrix 6x86	Чт./Зап.	—	Шина	Есть	—	3 млн	Февраль1996 г.	
    Cyrix 6x86MX/MII	Чт./Зап.	—	Шина	Есть	ММХ	6,5 млн	Май 1997 г.	
    Cyrix III	Чт./Зап.	256	Ядро	Есть	3DNow	22 млн	Февраль 2000 г.	
    NexgenNx586	Чт./Зап.	—	Шина	Есть	—	3,5 млн	Март 1994 г.	
    IDT Winchip	Чт./Зап.	—	Шина	Есть	ММХ	5,4 млн	Октябрь 1997 г.	
    IDT Winchip2/2A	Чт./Зап.	—	Шина	Есть	3DNow	5,9 млн	Сентябрь 1998 г.	
    Rise mP6	Чт./Зап.	-	Шина	Есть	ММХ	3,6 млн	Октябрь 1998 г.
    ----------------------------------------------------------------------------
    Чт. — кэш только для операций чтения.
    Чт./Зап. — кэш для операций как чтения, так и записи.
    Шина — кэш-память работает на частоте системной шины. Ядро — кэш-память работает на частоте процессора. 
    ММХ—расширенный набор команд (57) для работы с графикой и звуком. 
    3DNow — ММХплюс 21 дополнительная инструкция для работы с графикой и звуком. Enh.3DNow — 3DNow плюс 24 дополнительных инструкции для работы с графикой и звуком. 
    SSE — ММХ плюс 70 дополнительных инструкций для работы с графикой и звуком. В процессор 386SL встроен кэш-контроллер, но микросхемы памяти устанавливаются дополнительно. Фирма Intel версии процессоров SL Enhanced стала называть SX, DX и DX2.
    

    Быстродействие процессора

    Быстродействие — это одна из характеристик процессора, которую зачастую толкуют по-разному. В этом разделе вы узнаете о быстродействии процессоров вообще и процессоров Intel в частности.

    Быстродействие компьютера во многом зависит от тактовой частоты, обычно измеряемой в мегагерцах (МГц). Она определяется параметрами кварцевого резонатора, представляющего собой кристалл кварца, заключенный в небольшой оловянный контейнер. Под воздействием электрического напряжения в кристалле кварца возникают колебания электрического тока с частотой, определяемой формой и размером кристалла. Частота этого переменного тока и называется тактовой частотой. Микросхемы обычного компьютера работают на частоте нескольких миллионов герц. (Герц — одно колебание в секунду.) Быстродействие измеряется в мегагерцах, т.е. в миллионах циклов в секунду.

    Единица измерения частоты названа герцем в честь немецкого физика Генриха Герца. В 1885 году Герц экспериментальным путем подтвердил правильность электромагнитной теории, согласно которой свет является видом электромагнитного излучения и распространяется в виде волн. Наименьшей единицей измерения времени (квантом) для процессора как логического устройства является период тактовой частоты, или просто такт. На каждую операцию затрачивается минимум один такт. Например, обмен данными с памятью процессор Pentium П выполняет за три такта плюс несколько циклов ожидания. (Цикл ожидания — это такт, в кото­ром ничего не происходит; он необходим только для того, чтобы процессор не "убегал" вперед от менее быстродействующих узлов компьютера.)

    Время, затрачиваемое на выполнение команд, также непостоянно. В процессорах 8086 и 8088 на выполнение одной команды уходит около 12 тактов. В процессорах 286 и 386 этот показатель уменьшился в среднем до 4,5 тактов на операцию, а в 486 — до 2 тактов. Использование в процессоре Pentium двух параллельных конвейеров и других ухищрений позволило сократить время выполнения среднестатистической команды до одного такта. В процессорах Pentium Pro, Pentium II/III, Celeron и Xeon, а также Athlon/Duron за один такт выполняется как минимум три команды.

    Различное количество тактов, необходимых для выполнения команд, затрудняет сравнение производительности компьютеров, основанное только на их тактовой частоте (т.е. количестве тактов в секунду). Почему при одной и той же тактовой частоте один из процессоров работает быстрее, чем другой? Причина кроется в производительности.

    Процессор 486 обладает более высоким быстродействием по сравнению с 386-м, так как на выполнение команды ему требуется в среднем в два раза меньше тактов, чем 386-му. А процессору Pentium — в два раза меньше тактов, чем 486-му. Таким образом, процессор 486 с тактовой частотой 133 МГц (типа AMD 5x86-133) работает даже медленнее, чем Pentium с тактовой частотой 75 МГц! Это происходит потому, что при одной и той же частоте Pentium выполняет вдвое больше команд, чем процессор 486. Pentium II и Pentium III — приблизительно на 50% быстрее процессора Pentium, работающего на той же частоте, потому что они могут выполнять значительно больше команд в течение того же количества циклов.

    Сравнивая относительную эффективность процессоров, можно увидеть, что производительность процессора Pentium III, работающего на тактовой частоте 1 000 МГц, теоретически равна производительности процессора Pentium, работающего на тактовой частоте 1500 МГц, которая, в свою очередь, теоретически равна производительности процессора 486, работающего на тактовой частоте 3000 МГц, а она, в свою очередь, теоретически равна производительности процессоров 386 или 286, работающих на тактовой частоте 6000 МГц, или же 8088-го, работающего на тактовой частоте 12000 МГц. Если учесть, что первоначальный PC с процессором 8088 работал на тактовой частоте, равной всего лишь 4,77 МГц, то сегодняшние компьютеры более чем в 1,5 тыс. Раз быстрее по сравнению с ним. Поэтому нельзя сравнивать производительность компьютеров, основываясь только на тактовой частоте; необходимо принимать во внимание тот факт, что на эффективность системы влияют и другие факторы.

    Оценивать эффективность центрального процессора довольно сложно. Центральные про­цессоры с различными внутренними архитектурами выполняют команды по-разному: одни и те же команды в разных процессорах могут выполняться либо быстрее, либо медленнее. Чтобы найти удовлетворительную меру для сравнения центральных процессоров с различной архитектурой, работающих на разных тактовых частотах, Intel изобрела специфический ряд эталонных тестов, которые можно выполнить на микросхемах Intel, чтобы измерить относительную эффективность процессоров. Эта система тестов недавно была модифицирована с той целью, чтобы можно было измерять эффективность 32-разрядных процессоров; она называется индексом (или показателем) iCOMP 2.0 (intel Comparative Microprocessor Performance — сравнительная эффективность микропроцессора фирмы Intel). В настоящее время используется третья версия этого индекса — iCOMP 3.0.

    Индексы iCOMP 2.0 для процессоров
    ------------------------------------------------------------------
    Процессор          Индекс        Процессор                 Индекс
    ------------------------------------------------------------------
    Pentium 75           67           PentiumPro 200             220
    Pentium 100          90           Celeron 300                226
    Pentium 120         100           PentiumII 233              267
    Pentium 133         111           Celeron 300A               296
    Pentium 150         114           PentiumII 266              303
    Pentium 166         127           Celeron 333                318
    Pentium 200         142           PentiumII 300              332
    PentiumMMX 166      160           PentiumII Overdrive 300    351
    PentiumPro 150      168           PentiumII 333              366
    PentiumMMX 200      182           PentiumII 350              386
    PentiumPro 180      197           PentiumII Overdrive 333    387
    PentiumMMX 233      203           PentiumII 400              440
    Celeron 266         213           PentiumII 450              483
    -------------------------------------------------------------------
    

    Индекс iCOMP 2.0 вычисляется по результатам нескольких независимых испытаний и довольно объективно характеризует относительную производительность процессора. При подсчете iCOMP учитываются операции с плавающей запятой и операции, необходимые для выполнения мультимедийных приложений. После выпуска процессоров Pentium Ш фирма Intel представила новый индекс iCOMP 3.0. При его подсчете учитывается работа с трехмерной графикой, мультимедиа и технологии Internet. По сути, индекс iCOMP 3.0 представляет собой комбинацию результатов измерений шести тестов: WinTune 98 Advanced CPU Integer, CPUMark 99, 3D WinBench 99-3D, MultimediaMark 99, Jmark 2.0 и WinBench 99-FPU WinMark. В результатах этих тестов учитывается и новый набор команд SSE.

    Индексы iCOMP 3.0 для	процессоров
    -------------------------------------------------------
    Процессор        Индекс       Процессор          Индекс
    -------------------------------------------------------
    PentiumII 350     1000        PentiumIII 650      2270
    PentiumII 450     1240        PentiumIII 700      2420
    PentiumIII 450    1500        PentiumIII 750      2540
    PentiumIII 500    1650        PentiumIII 800      2690
    PentiumIII 550    1780        PentiumIII 866      2890
    PentiumIII 600    1930        PentiumIII 1000     3280
    PentiumIII 600E   2110
    --------------------------------------------------------
    

    Тактовая частота процессора и маркировка тактовой частоты системной платы Почти все современные процессоры, начиная с 486DX2, работают на тактовой частоте, которая равна произведению некоторого множителя на тактовую частоту системной платы. Например, процессор Celeron 600 работает на тактовой частоте, в девять раз превышающей тактовую частоту системной платы (66 МГц), a PentiumIII 1000 — на тактовой частоте, в семь с половиной раз превышающей тактовую частоту системной платы (133 МГц). Большинство системных плат работали на тактовой частоте 66 МГц; именно такую частоту поддерживали все процессоры Intel до начала 1998 года, и только недавно эта фирма разработала процессоры и наборы микросхем системной логики, которые могут работать на системных платах, рассчитанных на 100 МГц. Некоторые процессоры фирмы Cyrix разработаны для системных плат, рассчитанных на 75 МГц, и многие системные платы, предназначенные для Pentium, также могут работать на этой частоте.

    Обычно тактовую частоту системной платы и множитель можно установить с помощью перемычек или других процедур конфигурирования системной платы (например, с помощью выбора соответствующих значений в программе установки параметров BIOS).

    В конце 1999 года стали появляться системные платы, рассчитанные на частоту 133 Мщ. Эти платы поддерживали все современные модели процессоров PentiumIII. В это же время фирма AMD выпустила процессор Athlon и системные платы, поддерживающие частоту 100 МГц, но с удвоенным коэффициентом (т.е. частота 200 МГц) передачи данных между процессором и частью набора микросхем North Bridge.

    В современных компьютерах используется генератор переменной частоты, обычно расположенный на системной плате; он генерирует опорную частоту для системной платы и процессора. На большинстве системных плат процессоров Pentium можно установить одно из трех или четырех значений тактовой частоты. Сегодня выпускается множество версий процессоров, работающих на различных частотах, в зависимости от тактовой частоты конкретной системной платы. Например, быстродействие большинства процессоров Pentium в несколько раз превышает быстродействие системной платы.

    Тактовые частоты процессоров Pentium и системных плат
    -------------------------------------------------------------------------
    Тип процессора	Быстродействие,   Множитель тактовой      Тактовая частота системной
    МГц	частоты процессора       платы, МГц
    -------------------------------------------------------------------------
    Pentium	60	1x	
    Pentium	66	1x	
    Pentium	75	1,5x	
    Pentium	90	1,5x	
    Pentium	100	1,5x	
    Pentium	120	2x	
    Pentium	133	2x	
    Pentium	150	2,5x	
    Pentium/Pentium Pro/MMX	166	2,5x	
    Pentium/Pentium Pro	180	3x	
    Pentium/Pentium Pro/MMX	200	3x	
    Pentium MMX/Pentium II	233	3,5x	
    Pentium MMX (мобильный)/	266	4x	
    Pentium II/Celeron			
    Pentium II/Celeron	300	4,5x	
    Pentium II/Celeron	333	5x	
    Pentium II/Celeron	366	5,5x	
    Celeron	400	6x	
    Celeron	433	6,5x	
    Celeron	466	7x	
    Celeron	500	7,5x	
    Celeron	533	8x	
    Celeron	566	8,5x	
    Celeron	600	9x	
    Celeron	633	9,5x	
    Celeron	667	10x	
    60 66 50 60 66 60 66 60 66 60 66 66 66
    66 66 66 66 66 66 66 66 66 66 66 66
    Pentium II	350	3,5х	100	
    Pentium II/Xeon	400	4х	100	
    Pentium II/III/Xeon	450	4,5х	100	
    Pentium III/Xeon	500	5х	100	
    Pentium III/Xeon	550	5,5х	100	
    Pentium III/Xeon	600	6х	100	
    Pentium III/Xeon	650	6,5х	100	
    Pentium III/Xeon	700	7х	100	
    Pentium III/Xeon	750	7,5х	100	
    Pentium III/Xeon	800	8х	100	
    Pentium III/Xeon	855	8,5х	100	
    Pentium III/Xeon	533	4х	133	
    Pentium III/Xeon	600	4,5х	133	
    Pentium III/Xeon	667	5х	133	
    Pentium III/Xeon	733	5,5х	133	
    Pentium III/Xeon	800	6х	133	
    Pentium III/Xeon	866	6,5х	133	
    Pentium III/Xeon	933	7х	133	
    Pentium III/Xeon	1000	7,5х	133	
    Pentium III/Xeon	1066	8х	133	
    Pentium III/Xeon	1133	8,5х	133	
    Pentium III/Xeon	1200	9х	133	
    Pentium III/Xeon	1266	9,5х	133	
    Pentium III/Xeon	1333	Юх	133	
    ---------------------------------------------------------------------------
    

    При прочих равных условиях (типах процессоров, количестве циклов ожидания при обращении к памяти и разрядности шин данных) два компьютера можно сравнивать по их тактовым частотам. Однако делать это надо осторожно: быстродействие компьютера зависит и от других факторов (в частности, от тех, на которые влияют конструктивные особенности памяти). Например, компьютер с более низкой тактовой частотой может работать быстрее, чем вы ожидаете, а быстродействие системы с более высоким значением номинальной тактовой частоты будет ниже, чем следовало бы. Определяющим фактором при этом является архитектура, конструкция и элементная база оперативной памяти системы.

    Во время изготовления процессоров проводится тестирование при различных тактовых частотах, значениях температуры и давления. После этого на них наносится маркировка, где указывается максимальная рабочая частота во всем используемом диапазоне температур и давлений, которые могут встретиться в обычных условиях. Система обозначений довольно проста, так что вы сможете в ней самостоятельно разобраться.

    В некоторых системах можно установить большую рабочую частоту процессора; это называется разгоном (overclocking). После установки больших значений частоты процессора увеличивается и его быстродействие. Практически все типы процессоров имеют так называемый "технологический запас" безопасного увеличения тактовой частоты. Например, процессор 800 МГц может работать на частоте 900 МГц и выше. Следует отметить, что при разгоне процессора снижается устойчивость его работы. Если у вас недостаточно опыта работы с компьютером, не пытайтесь разогнать собственную систему — существенного увеличения производительности вы все равно не получите.

    Если же вы решились на разгон, то запомните следующее. Большинство современных процессоров Intel (начиная с Pentium II) имеют фиксированный коэффициент умножения частоты, т.е. любое изменение переключателя этого параметра на системной плате не окажет никакого воздействия на процессор. Это делается, чтобы предотвратить перемаркировку процессоров мошенниками. А что же делать компьютерным энтузиастам? Остается лишь один способ разгона — изменение частоты системной шины.

    Однако и здесь есть одна особенность. Многие системные платы Intel поддерживают стандартные значения частоты системной шины: 66, 100 и 133 МГц. Кроме того, при помещении процессора в разъем системной платы все необходимые параметры частот устанавливаются автоматически, поэтому изменить что-либо невозможно.

    Даже если изменить положение переключателя с 66 на 100 или 133 МГц, процессор не будет работать устойчиво. Например, Pentium Ш 800Е работает с коэффициентом 8х при частоте шины 100 МГц. При установке частоты шины 133 МГц, процессор должен работать на частоте 8*133=1 066 МГц. Однако устойчивость работы этого процессора на такой частоте вызывает сомнения. Аналогично, Celeron 600E работает по схеме 9*66 МГц, изменение частоты шины до 100 МГц приведет к тому, что этот процессор будет вынужден работать на частоте 900 МГц, а это очень опасно для него.

    Многие системные платы рассчитаны на большой диапазон частот системной шины. На­пример, плата Asus P3V4X поддерживает следующие частоты системной шины: 66, 75, 83, 90, 95, 100, 103, 105, 110, 112, 115, 120, 124, 133, 140 и 150 МГц. Установив в эту плату про­цессор Pentium III 800Е, можно плавно увеличивать частоту системной шины.

    Множитель (фиксирован)  Частота шины, МГц  Частота процессора, МГц
    -------------------------------------------------------------------------
    ~8х                             100                 800
    8х                              103                 824
    8х                              105                 840
    8х                              110                 880
    8х                              112                 896
    8х                              115                 920
    8х                              120                 960
    8х                              124                 992
    8х                              133                1066
    ------------------------------------------------------------------------
    
    Аналогичные данные для процессора Celeron 600E выглядят следующим образом.
    Множитель (фиксирован)	Частота шины, МГц	Частота процессора, МГц
    --------------------------------------------------------------------
    9х                           66                 600
    9х                           75                 675
    9х                           83                 747
    9х                           90                 810
    9х                           95                 855
    _9х                         100                 900	
    -------------------------------------------------------------------
    

    Обычно допускается 10-20%-ное увеличение частоты системной шины без последствий для процессора, т.е. такое увеличение не сказывается на стабильности работы системы.

    Существует еще один способ разгона, при котором увеличиваются параметры напряжения питания процессора. Все разъемы Slot 1, Slot A, Socket 8, Socket 370 и Socket A автоматически определяют тип установленного процессора и самостоятельно устанавливают необходимое напряжение питания. В большинстве системных плат (особенно это касается продукции компании Intel) изменить эти значения вручную невозможно. Но другие производители допускают ручное изменение напряжения. Например, уже упоминавшаяся плата Asus P3V4X позволяет устанавливать напряжение питания с точностью до десятых вольта. Изменяя этот параметр, необходимо помнить о том, что увеличение напряжения в лучшем случае может нарушить стабильную работу системы, а в худшем — вывести процессор из строя. Если вы все-таки решились на разгон, сначала поэкспериментируйте со значениями частот системной шины и лишь потом пробуйте изменять напряжение питания. Также помните, что для разгона необходимы комплектующие (системная плата, память и особенно корпус и вентиляторы системы охлаждения) известных производителей. Не забудьте также установить дополнительные теплоотводы на процессор и дополнительные вентиляторы (если позволяет конструкция) внутри корпуса системы.

    Маркировка процессоров и теплоотводы

    Микросхемы процессоров часто снабжаются теплоотводами, и маркировка при этом может оказаться закрытой. (Теплоотвод — это металлическое приспособление для отвода тепла от электронных приборов.) К счастью, большинство изготовителей центральных процессоров помещают метки на верхней и нижней стороне процессора. Если теплоотвод трудно или невозможно снять с чипа, можно вынуть чип вместе с теплоотводом из гнезда и прочитать маркировку на нижней части процессора. Большинство процессоров, работающих на частоте 50 МГц и выше, должны иметь теплоотводы, предотвращающие их перегрев.

    Эффективность процессоров Cyrix

    В маркировке процессоров Cyrix/IBM 6x86 используется шкала PR (Performance Rating — оценка эффективности), значения на которой не равны истинной тактовой частоте в мегагерцах. Например, процессор Cyrix 6x86MX/MII-PR366 фактически работает на тактовой частоте 250 МГц (2,5*100 МГц). Тактовая частота системной платы указанного процессора должна быть установлена так, как при установке процессора с тактовой частотой 250, а не 366 МГц (как можно предположить по числу 366 на маркировке).

    Обратите внимание, что процессор с Cyrix 6x86MX-PR200 может работать на тактовых частотах 150, 165, 166 или 180 МГц, но не на частоте 200 МГц. Рассматриваемая оценка эффективности предназначена для сравнения с оригинальными процессорами Intel Pentium (Celeron, Pentium II или Pentium III в этой оценке не участвуют).

    Реальные рабочие частоты и оценка эффективности процессоров Cyrix
    ----------------------------------------------------------------------------
    Тип процессора Cyrix	Оценка эффективности (P-Rating)	Реальная рабочая частота процессора, МГц	Множитель тактовой частоты процессора	Тактовая частота системной платы, МГц
    ----------------------------------------------------------------------------
    6x86	PR90	80	2х	40	
    6x86	PR120	100	2х	50	
    6x86	PR133	110	2х	55	
    6x86	PR150	120	2х	60	
    6x86	PR166	133	2х	66	
    6x86	PR200	150	2х	75	
    6х86МХ	PR133	100	2х	50	
    6х86МХ	PR133	110	2х	55	
    6х86МХ	PR150	120	2х	60	
    6х86МХ	PR150	125	2,5х	50	
    6х86МХ	PR166	133	2х	66	
    6х86МХ	PR166	137,5	2,5х	55	
    6х86МХ	PR166	150	Зх	50	
    6х86МХ	PR166	150	2,5х	60	
    6х86МХ	PR200	150	2х	75	
    6х86МХ	PR200	165	Зх	55	
    6х86МХ	PR200	166	2,5х	66	
    6х86МХ	PR200	180	Зх	60	
    6х86МХ	PR233	166	2х	83	
    6х86МХ	PR233	187,5	2,5х	75	
    6х86МХ	PR233	200	Зх	66	
    6х86МХ	PR266	207,5	2,5х	83	
    6х86МХ	PR266	225	Зх	75	
    6х86МХ	PR266	233	3,5х	66	
    М-П	PR300	225	Зх	75	
    М-П	PR300	233	3,5х	66	
    М-П	PR333	250	Зх	83	
    М-П	PR366	250	2,5х	100	
    М-П	PR400	285	Зх	95	
    М-П	PR433	300	Зх	100	
    Cyrix III	PR433	350	3,5х	100	
    Cyrix III	PR466	366	Зх	122	
    Cyrix III	PR500	400	Зх	133	
    Cyrix III	PR533	433	3,5х	124	
    Cyrix III	PR533	450	4,5х	100
    ----------------------------------------------------------------------------
    

    Эффективность процессоров AMD

    Аналогичным образом сравнивается эффективность процессоров AMD серии K5. Оценка эффективности серии K6 и Athlon указывает на реальную рабочую частоту.
    Реальные рабочие частоты и оценка эффективности процессоров AMD
    ----------------------------------------------------------------------------
    Тип процессора AMD	Оценка эффективности (P-Rating)	Реальная рабочая частота процессора, МГц	Множитель тактовой частоты процессора	Тактовая частота системной платы, МГц
    ----------------------------------------------------------------------------
    К5	PR75	75	1,5х	50	
    К5	PR90	90	1,5х	60	
    К5	PR100	100	1,5х	66	
    К5	PR120	90	1,5х	60	
    К5	PR133	100	1,5х	66	
    К5	PR166	116,7	1,75х	66	
    Кб	PR166	166	2,5х	66	
    Кб	PR200	200	Зх	66	
    Кб	PR233	233	3,5х	66	
    Кб	PR266	266	4х	66	
    Кб	PR300	300	4,5х	66	
    К6-2	PR233	233	3,5х	66	
    К6-2	PR266	266	4х	66	
    К6-2	PR300	300	4,5х	66	
    К6-2	PR300	300	Зх	100	
    К6-2	PR333	333	5х	66	
    К6-2	PR333	333	3,5х	95	
    К6-2	PR350	350	3,5х	100	
    К6-2	PR366	366	5,5х	66	
    К6-2	PR380	380	4х	95	
    К6-2	PR400	400	6х	66	
    К6-2	PR400	400	4х	100	
    К6-2	PR450	450	4,5х	100	
    К6-2	PR475	475	5х	95	
    К6-2	PR500	500	5х	100	
    К6-2	PR533	533	5,5х	97	
    К6-2	PR550	550	5,5х	100	
    К6-3	PR400	400	4х	100	
    К6-3	PR450	450	4,5х	100	
    Athlon	PR500	500	5х	100	
    Athlon	PR550	550	5,5х	100	
    Athlon	PR600	600	6х	100	
    Athlon	PR650	650	6,5х	100	
    Athlon	PR700	700	7х	100	
    Athlon	PR750	750	7,5х	100	
    Athlon	PR800	800	8х	100	
    Athlon	PR850	850	8,5х	100	
    Athlon	PR900	900	9х	100	
    Athlon	PR950	950	9,5х	100	
    Athlon	PR1000	1000	10х	100	
    ----------------------------------------------------------------------------
    

    Обратите внимание, что в процессорах семейства Athlon шина North Bridge реально работает на удвоенной частоте системной платы (200 МГц).

    Шина данных

    Одной из самых общих характеристик процессора является разрядность его шины данных и шины адреса. Шина — это набор соединений, по которым передаются различные сигналы. Представьте себе пару проводов, проложенных из одного конца здания в другой. Если вы подсоедините к этим проводам генератор напряжения в 220 В, а вдоль линии расставите розетки, то получится шина. Независимо от того, в какую розетку будет вставлена вилка, вы всегда получите один и тот же сигнал, в данном случае — 220 В переменного тока. Любую линию передачи (или среду для передачи сигналов), имеющую более одного вывода, можно назвать шиной. В обычном компьютере есть несколько внутренних и внешних шин, а в каждом процессоре — две основные шины для передачи данных и адресов памяти: шина данных и шина адреса.

    Когда говорят о шине процессора, чаще всего имеют в виду шину данных, представленную как набор соединений (или выводов) для передачи или приема данных. Чем больше сигналов одновременно поступает на шину, тем больше данных передается по ней за определенный интервал времени и тем быстрее она работает. Разрядность шины данных подобна количеству полос движения на скоростной автомагистрали; точно так же, как увеличение количества полос позволяет увеличить поток машин по трассе, увеличение разрядности позволяет повысить производительность.

    Данные в компьютере передаются в виде цифр через одинаковые промежутки времени. Для передачи единичного бита данных в определенный временной интервал посылается сигнал напряжения высокого уровня (около 5 В), а для передачи нулевого бита данных — сигнал напряжения низкого уровня (около 0 В). Чем больше линий, тем больше битов можно передать за одно и то же время. В процессорах 286 и 386SX для передачи и приема двоичных данных используется 16 соединений, поэтому у них шина данных считается 16-разрядной. У 32-разрядного процессора, например 486 или 386DX, таких соединений вдвое больше, по­этому за единицу времени он передает вдвое больше данных, чем 16-разрядный. Современные процессоры типа Pentium имеют 64-разрядные внешние шины данных. Это означает, что процессоры Pentium, включая оригинальный Pentium, Pentium Pro и Pentium II, могут передавать в системную память (или получать из нее) одновременно 64 бита данных.

    Представим себе, что шина — это автомагистраль с движущимися по ней автомобилями. Если автомагистраль имеет всего по одной полосе движения в каждую сторону, то по ней в одном направлении в определенный момент времени может проехать только одна машина.

    Если вы хотите увеличить пропускную способность дороги, например, вдвое, вам придется ее расширить, добавив еще по одной полосе движения в каждом направлении. Таким образом, 8-разрядную микросхему можно представить в виде однополосной автомагистрали, поскольку в каждый момент времени по ней проходит только один байт данных (один байт равен восьми битам). Аналогично, 32-разрядная шина данных может передавать одновременно четыре байта информации, а 64-разрядная подобна скоростной автостраде с восемью полосами движения!

    Автомагистраль характеризуется количеством полос движения, а процессор — разрядностью его шины данных. Если в руководстве или техническом описании говорится о 32- или 64-разрядном компьютере, то обычно имеется в виду разрядность шины данных процессора. По ней можно приблизительно оценить производительность процессора, а значит, и всего компьютера.

    Разрядность шины данных процессора определяет также разрядность банка памяти. Это означает, что 32-разрядный процессор, например класса 486, считывает из памяти или записывает в память 32 бита одновременно. Процессоры класса Pentium, включая Pentium Ш и Celeron, считывают из памяти или записывают в память 64 бита одновременно. Поскольку стандартные 72-контактные модули памяти SIMM имеют разрядность, равную всего лишь 32, в большинстве систем класса 486 устанавливают по одному модулю, а в большинстве систем класса Pentium — по два модуля одновременно. Разрядность модулей памяти DIMM равна 64, поэтому в системах класса Pentium устанавливают по одному модулю, что облегчает процесс конфигурирования системы, так как эти модули можно устанавливать или удалять по одному. Каждый модуль DIMM имеет такую же производительность, как и целый банк памяти в системах Pentium.

    Внутренние регистры

    Количество битов данных, которые может обработать процессор за один прием, характеризуется разрядностью внутренних регистров. Регистр — это, по существу, ячейка памяти внутри процессора; например, процессор может складывать числа, записанные в двух различных регистрах, а результат сохранять в третьем регистре. Разрядность регистра определяет количество разрядов обрабатываемых процессором данных. Разрядность регистра также определяет характеристики программного обеспечения и команд, выполняемых чипом. Например, процессоры с 32-разрядными внутренними регистрами могут выполнять 32-разрядные команды, которые обрабатывают данные 32-разрядными порциями, а процессоры с 16-разрядными регистрами этого делать не могут. Во всех современных процессорах внутренние регистры являются 32-разрядными.

    В некоторых процессорах разрядность внутренней шины данных (а шина состоит из линий передачи данных и регистров!) больше, чем разрядность внешней. Так, например, в процессорах 8088 и 386SX разрядность внутренней шины только вдвое больше разрядности внешней шины. Такие процессоры (их часто называют половинчатыми или гибридными) обычно являются более дешевыми вариантами исходных. Например, в процессоре 386SX внутренние операции 32-разрядные, а связь с внешним миром осуществляется через 16-разрядную внешнюю шину. Это позволяет разработчикам проектировать относительно дешевые системные платы с 16-разрядной шиной данных, сохраняя при этом совместимость с 32-разрядным процессором 386.

    Если разрядность внутренних регистров больше разрядности внешней шины данных, то для их полной загрузки необходимо несколько циклов считывания. Например, в процессорах 386DX и 386SX внутренние регистры 32-разрядные, но процессору 386SX для их загрузки необходимо выполнить два цикла считывания, а процессору 386DX достаточно одного. Ана­логично передаются данные от регистров к системной шине.

    В процессорах Pentium шина данных 64-разрядная, а регистры 32-разрядные. Такое построение на первый взгляд кажется странным, если не учитывать, что в этом процессоре для обработки информации служат два 32-разрядных параллельных конвейера. Pentium во мно­гом подобен двум 32-разрядным процессорам, объединенным в одном корпусе, а 64-разрядная шина данных позволяет быстрее заполнить рабочие регистры. Архитектура процессора с несколькими конвейерами называется суперскалярной.

    Современные процессоры шестого поколения, например Pentium Pro и Pentium II/III, имеют целых шесть внутренних конвейеров для выполняющихся команд. Хотя некоторые из указанных внутренних конвейеров специализированы (т.е. предназначены для выполнения специальных функций), эти процессоры могут все же выполнять три команды за один цикл.

    Шина адреса

    Шина адреса представляет собой набор проводников; по ним передается адрес ячейки памяти, в которую или из которой пересылаются данные. Как и в шине данных, по каждому проводнику передается один бит адреса, соответствующий одной цифре в адресе. Увеличение количества проводников (разрядов), используемых для формирования адреса, позволяет увеличить количество адресуемых ячеек. Разрядность шины адреса определяет максимальный объем памяти, адресуемой процессором.

    Представьте себе следующее. Если шина данных сравнивалась с автострадой, а ее разрядность — с количеством полос движения, то тину адреса можно ассоциировать с нумерацией домов или улиц. Количество линий в шине эквивалентно количеству цифр в номере дома. Например, если на какой-то гипотетической улице номера домов не могут состоять более чем из двух цифр (десятичных), то количество домов на ней не может быть больше ста (от 00 до 99), т.е. 102 . При трехзначных номерах количество возможных адресов возрастает до 10 (от 000 до 999) и т.д.

    В компьютерах применяется двоичная система счисления, поэтому при двухразрядной адресации можно выбрать только четыре ячейки (с адресами 00, 01, 10 и 11), т.е. 22 , при трехразрядной — восемь (от 000 до 111), т.е. 23. Например, в процессорах 8086 и 8088 используется 20-разрядная шина адреса, поэтому они могут адресовать 220 (1 048 576) байт, или 1 Мбайт, памяти.

    Объем памяти, адресуемой процессорами фирмы Intel
    ------------------------------------------------------------------------
    Тип процессора	Разрядность шины    Байт     Кбайт     Мбайт    Гбайт
    	адреса
    ------------------------------------------------------------------------
    8088/8086                 20        1048576      1024       1        -
    286/386SX                 24        16777216     16384      16       -
    386DX/486/IOiacc P5       32        4294967296   4194304    4096     4
    Класс Р6                  36        68719476736  67108864   65536   64
    ------------------------------------------------------------------------
    

    Шины данных и адреса независимы, и разработчики микросхем выбирают их разрядность по своему усмотрению, но, чем больше разрядов в шине данных, тем больше их и в шине адреса. Разрядность этих шин является показателем возможностей процессора: количество разрядов в шине данных определяет способность процессора обмениваться информацией, а разрядность шины адреса — объем памяти, с которым он может работать.

    Кэш-память первого уровня

    Во всех процессорах, начиная с 486-го, имеется встроенный (первого уровня) кэш-контроллер с кэш-памятью объемом 8 Кбайт в процессорах 486DX, а также 32, 64 Кбайт и более в современных моделях. Кэш — это быстродействующая память, предназначенная для временного хранения программного кода и данных. Обращения к встроенной кэш-памяти происходят без состояний ожидания, поскольку ее быстродействие соответствует возможностям процессора, т.е. кэш-память первого уровня (или встроенный кэш) работает на частоте процессора. Благодаря этому обмен данными с относительно медленной системной памятью значительно ускоряется. Процессору не нужно ждать, пока очередная порция программного кода или данных поступит из основной области памяти, а это приводит к ощутимому повышению производительности компьютера. При отсутствии кэш-памяти такие паузы возникали бы довольно часто.

    В современных процессорах встроенный кэш играет еще более важную роль, потому что он часто является единственным типом памяти во всей системе, который может работать синхронно с процессором. В большинстве современных процессоров используется множитель тактовой частоты, следовательно, они работают на частоте, в несколько раз превышающей тактовую частоту системной платы, к которой они подключены. Например, тактовая частота (1 ГГц), на которой работает процессор Pentium III, в семь с половиной раз превышает тактовую частоту системной платы, равную 133 МГц. Поскольку оперативная память подключена к системной плате, она также может работать только на тактовой частоте, не превышающей 133 МГц. В такой сис­теме из всех видов памяти только встроенный кэш может работать на тактовой частоте 1 ГГц. Рассмотренный в этом примере процессор Pentium Ш на 1 ГГц имеет встроенный кэш общим объемом 32 Кбайт (в двух отдельных блоках по 16 Кбайт).

    Если необходимые данные во встроенном кэше отсутствуют, процессор обращается за ними в кэш-память второго уровня или непосредственно к системной шине.

    Кэш-память второго уровня

    Когда в кэш-памяти первого уровня данные отсутствуют, на сцену выходит кэш-память второго уровня.

    Используя аналогию с обедом, можно сказать, что кэш-память второго уровня представляет собой тележку официанта, на которой находятся наиболее часто заказываемые блюда. Для того чтобы получить одно из них, потребуется 15 с. В системах на базе процессора Pentium (Socket 7) кэш-память второго уровня работает на частоте системной платы — 66 МГц (15 не). Теперь, вместо того чтобы обращаться за необходимым блюдом на кухню (время ожидания 60 с), его можно взять с тележки (время ожидания 15 с). Эффект налицо!

    Наличие двух типов кэш-памяти приводит к тому, что 90% времени данные извлекаются из кэш-памяти первого уровня (система работает на максимальной частоте; в рассматриваемом примере — 233 МГц), а 10% — из кэш-памяти второго уровня (система работает на частоте системной платы; в рассматриваемом примере — 66 МГц), т.е. для увеличения производительности системы в первую очередь необходимо увеличить объем кэш-памяти второго уровня.

    В процессорах Pentium (P5) кэш-память второго уровня располагается на системной плате и работает на ее частоте. Существенное повышение производительности процессоров произошло после переноса этой кэш-памяти с системной платы в процессор, т.е. ее рабочая частота сравнялась с частотой процессора. Вначале кэш-память и ядро процессора располагались на одном чипе, что влекло за собой существенное удорожание производства. Начиная с процессоров Pentium II корпорация Intel стала приобретать микросхемы кэш-памяти у сторонних производителей (Sony, Toshiba, NEC, Samsung и т.д.) и монтировать микросхему процессора и микросхемы кэш-памяти на плате, что повлекло изменение корпуса процессоров (а следовательно, и разъемов).

    Рабочая частота самых производительных микросхем кэш-памяти составляет 333 МГц. Именно поэтому в старших моделях процессоров Pentium II и первых Pentium Ш кэш-память работает на половинной частоте процессора. А в некоторых моделях Athlon кэш-память вто­рого уровня работает на частоте, составляющей 2/5 или V3 частоты ядра.

    Для преодоления этого барьера, начиная с процессоров Celeron 300A, не используются внешние микросхемы кэш-памяти второго уровня. Эта память интегрирована с процессором и работает на той же частоте, что повышает производительность системы. В новых процессорах Athlon и Duron кэш-память второго уровня также интегрирована с ядром и работает на той же частоте. Такое конструктивное решение корпуса процессора повлекло за собой изменения разъема.

    Теперь рассмотрим аналогию с кафе на примере современного процессора PentiumШ 1 ГГц (цикл 1 нс). Кэш-память первого уровня работает на этой же частоте, . Такая современная система 99% времени работает на частоте 1 ГГц (благодаря высокой производительности всей кэш-памяти) и лишь 1% времени на медленной частоте системной платы. Принимая во внимание, что в современных системах основная память работает на частоте 133 МГц (7,5 нс) ждать блюда из кухни кафе вам придется всего лишь 7,5 с.

    Организация работы кэш-памяти

    Чтобы понять, как работает кэш, рассмотрим следующий пример. В простейшем случае кэш состоит из одного блока, в который можно загрузить содержимое соответствующего блока основной памяти. Это похоже на закладку, используемую для того, чтобы отметить нужную страницу в книге. Если основная память — это вся книга, то по закладке можно определить, какая страница находится в кэше. Но этого бывает достаточно только в том случае, если все необходимые данные находятся на странице, отмеченной закладкой. Если же вам нужно вернуться к одной из уже прочитанных страниц, то закладка будет бесполезной.

    Можно воспользоваться несколькими закладками (выписками), отмечая сразу несколько мест в книге. При этом, конечно, усложняется схема процессора, но зато можно проверить сразу несколько закладок. Каждая дополнительная закладка усложняет систему, но вероятность того, что нужная страница уже отмечена (выписана), повышается.

    Если ограничиться четырьмя отметками-выписками, то можно получить четырехстраничный кэш. Вся кэш-память разбивается на четыре блока, в каждом из которых хранятся копии различных фрагментов основной памяти. Хорошим примером работы процессора сразу с несколькими областями памяти является использование многозадачной операционной системы Windows. Здесь четырехстраничный кэш значительно повышает производительность процессора. Содержимое кэша всегда должно соответствовать содержимому основной памяти, чтобы процессор работал с самыми свежими данными. Поэтому в семействе процессоров 486 используется кэш со сквозной записью (write-through), при которой данные, записанные в кэш, автоматически записываются и в основную память.

    В процессорах Pentium используется двунаправленный кэш (write-back), который работает при выполнении как операций считывания, так и операций записи. Это позволяет еще больше повысить производительность процессора. Хотя встроенный кэш в процессоре 486 используется только при чтении, внешний кэш в системе может быть двунаправленным. Кроме того, в процессорах 486 предусмотрен дополнительный 4-байтовый буфер, в котором можно хранить данные вплоть до передачи в память. Это необходимо в том случае, если шина памяти занята. Одной из функций встроенного кэш-контроллера является отслеживание состояния системной шины при передаче управления шиной другому устройству. Если устройство, управляющее шиной, записывает что-либо в область памяти, копия которой хранится во встроенном кэше, содержимое кэша перестает соответствовать содержимому основной памяти. В этом случае кэш-контроллер отмечает эти данные как ошибочные и при следующем обращении процессора к памяти обновляет содержимое кэша, поддерживая целостность системы. Внешний кэш (второго уровня) представляет собой быстродействующую статическую память, которая также позволяет сократить время простоя процессора при обращениях к системной памяти. Внешний кэш работает так же, как и встроенный: он хранит информацию, передаваемую в процессор, сокращая потери на ожидание. Время выборки данных из микросхем внешнего кэша обычно не превышает 15 не, что значительно меньше, чем у основной памяти.

    Вторичный кэш для процессоров Pentium находится на системной плате, а для процессоров Pentium Pro и Pentium II — внутри корпуса процессора. Переместив вторичный кэш в процессор, можно заставить его работать с тактовой частотой, более высокой, чем у системной платы, — такой же, как и у самого процессора. При увеличении тактовой частоты время цикла уменьшается. Для большинства модулей памяти SIMM, используемых сегодня в Pentium и более ранних системах, время цикла должно быть не менее 60 не, что приблизительно соответствует тактовой частоте 16 МГц! На сегодняшний день стандартная тактовая частота системной платы равна 66, 100 или 133 МГц, но некоторые процессоры работают на тактовой частоте 600 МГц или выше. В более новых системах не используется кэш на системной плате, поскольку быстрые модули SDRAM или RDRAM, применяемые в современных системах Pentium II/Celeron/III, могут работать на тактовой частоте системной платы. В табл. 3.11 приведены необходимый объем кэша, а также функции, выполняемые встроенным (первого уровня) и внешним (второго уровня) кэшем в современных системах.

    Итак, два уровня кэша между быстрым центральным процессором и значительно более медленной оперативной памятью помогают сократить время ожидания, которое потребовалось бы процессору для считывания и записи данных в оперативную память. Именно благодаря кэш-памяти процессор может работать с быстродействием, приближенным к истинному.

    Режимы процессора

    Все 32-разрядные и более поздние процессоры Intel, начиная с 386-го, могут выполнять программы в нескольких режимах. Режимы процессора предназначены для выполнения программ в различных средах; в разных режимах возможности чипа неодинаковы, потому что команды выполняются по-разному. В зависимости от режима процессора изменяется схема управления памятью системы и задачами. Процессоры могут работать в трех режимах: реальном, защищенном и виртуальном реальном режиме (реальном внутри защищенного).

    Реальный режим

    В первоначальном IBM PC использовался процессор 8088, который мог выполнять 16-разрядные команды, применяя 16-разрядные внутренние регистры, а адресовать только 1 Мбайт памяти, используя 20 разрядов для адреса. Все программное обеспечение PC первоначально было предназначено для этого процессора; оно было разработано на основе 16-разрядной системы команд и модели памяти объемом 1 Мбайт. Например, DOS, все программное обеспечение DOS, Windows от 1.x до 3.x и все приложения для Windows от 1.x до 3.x написаны в расчете на 16-разрядные команды. Эти 16-разрядные операционные системы и приложения были разработаны для выполнения на первоначальном процессоре 8088.

    Более поздние процессоры, например 286, могли также выполнять те же самые 16-разрядные команды, что и первоначальный 8088, но намного быстрее. Другими словами, процессор 286 был полностью совместим с первоначальным 8088 и мог выполнять все 16-разрядные программы точно так же, как 8088, но, конечно же, значительно быстрее. Шестнадцатиразрядный режим, в котором выполнялись команды процессоров 8088 и 286, был назван реальным режимом. Все программы, выполняющиеся в реальном режиме, должны использовать только 16-разрядные команды, 20-разрядные адреса и поддерживаться архитектурой памяти, рассчитанной на емкость до 1 Мбайта. Для программного обеспечения этого типа обычно используется однозадачный режим, т.е. одновременно может выполняться только одна программа. Нет никакой встроенной защиты для предотвращения перезаписи ячеек памяти одной программы или даже операционной системы другой программой; это означает, что при выполнении нескольких программ вполне могут быть испорчены данные или код одной из них, а это может привести всю систему к краху (или останову).

    Быстродействие процессоров, кэш-памяти, модулей памяти SIMM/DIMM и системных плат
    ----------------------------------------------------------------------------
    Тип центрального процессора	Pentium
    Pentium Pro    Pentium II333    K6-2 500    Celeron 500    Pentium III 500    Athlon 1000    Pentium III 1000
    ----------------------------------------------------------------------------
    Тактовая частота центрального процессора, МГц	233	200	333	500	500	500	1000	1000	
    Длительность цикла (и тактовая частота) кэш-памяти первого уровня, не (МГц)	4 (233)	5 (200)	3 (333)	2 (500)	2 (500)	2 (500)	1 (1 000)	1 (1 000)	
    Длительность цикла (и тактовая частота) кэш-памяти второго уровня, не (МГц)	15(66)	5 (200)	6(167)	10(100)	2 (500)	4(250)	3(333)	1 (1 000)	
    Тактовая частота системной платы, МГц	66	66	66	100	66	100	200	133	
    Длительность цикла (и тактовая частота) модулей SIMM/DIMM, не (МГц)	60(16)	60(16)	15 (66)	10(100)	15(66)	10(100)	10(100)	5 (200)	
    Тип модулей SIMM/DIMM	FPM/EDO	FPM/EDO	SDRAM	SDRAM	SDRAM	SDRAM	SDRAM	RDRAM	
    ----------------------------------------------------------------------------
    

    Защищенный режим

    Первым 32-разрядным процессором, предназначенным для PC, был 386-й. Этот чип мог выполнять абсолютно новую 32-разрядную систему команд. Чтобы полностью использовать преимущество 32-разрядной системы команд, были необходимы 32-разрядная операционная система и 32-разрядные приложения. Этот новый режим назывался защищенным, так как выполняющиеся в нем программы защищены от перезаписи своих областей памяти другими программами. Такая защита делает систему более надежной, поскольку ни одна программа с ошибками уже не сможет так легко повредить другие программы или операционную систему. Кроме того, программу, "потерпевшую крах", можно довольно просто завершить без ущерба для всей системы.

    Зная, что разработка новых операционных систем и приложений, использующих преимущества 32-разрядного защищенного режима, займет некоторое время, Intel предусмотрела в процессоре 386 обратно совместимый реальный режим. Благодаря этому процессор 386 мог выполнять немодифицированные 16-разрядные операционные системы и приложения. Причем они выполнялись намного быстрее, чем на любом процессоре предыдущего поколения. Для большинства пользователей этого было достаточно; им не требовалось все 32-разрядное программное обеспечение — достаточно было того, чтобы имевшиеся у них 16-разрядные программы работали быстрее. К сожалению, из-за этого процессор никогда не работал в 32-разрядном защищенном режиме, и все возможности такого режима не использовались.

    Когда высокопроизводительный процессор, подобный Pentium III, работает в реальном режиме, он напоминает "Turbo 8088". Слово “Turbo" означает, что процессор имеет преимущество в быстродействии при выполнении 16-разрядных программ; хотя он может выполнять только 16-разрядные команды и обращаться к памяти в пределах все того же 1 Мбайт, предусмотренного картой памяти процессора 8088. Поэтому, даже если у вас система с Pentium III и оперативной памятью емкостью 128 Мбайт, при выполнении Windows 3.x или DOS в дей­ствительности используется только первый мегабайт памяти, а остальные 127 практически не применяются.

    Поэтому были необходимы новые операционные системы и приложения, которые бы выполнились на современных процессорах в 32-разрядном защищенном режиме. Однако некоторые пользователи поначалу сопротивлялись всяческим попыткам перехода к 32-разрядной среде.

    Из-за этого сопротивления 32-разрядные операционные системы типа UNIX, OS/2 и даже Windows NT вначале очень вяло продвигались на рынке PC. Из всех перечисленных систем только Windows NT, вероятно, была близка к коммерческому успеху, да и то благодаря огромной популярности семейства операционных систем Windows 9x. Последней полностью 16-разрядной операционной системой была Windows 3.x. Правда, на самом деле она не была полной операционной системой, а выполнялась как надстройка над DOS.

    В Microsoft поняли, насколько упрямы пользователи компьютеров, и разработали Windows 95 как промежуточную систему для перехода в 32-разрядный мир. Windows 95 — в основном 32-разрядная операционная система, но в ней можно выполнять старые 16-разрядные приложения. Windows 95 появилась в августе 1995 года, т.е. через 10 лет после появления первого 32-разрядного процессора для PC. Потребовалось "всего лишь" 10 лет, чтобы внедрить программное обеспечение, которое может полностью использовать процессоры!

    Виртуальный реальный режим

    Для обратной совместимости 32-разрядная система Windows 9x использует третий режим в процессоре — виртуальный реальный режим. Виртуальный реальный, по существу, является режимом выполнения 16-разрядной среды (реальный режим), которое реализовано внутри 32-разрядного защищенного режима (т.е. виртуально, а не реально). Выполняя команды в окне подсказки DOS внутри Windows 95/98, вы создаете виртуальный сеанс реального режима. Поскольку защищенный режим является подлинно многозадачным, фактически можно выполнять несколько сеансов реального режима, причем в каждом сеансе собственное программное обеспечение выполняется на виртуальном компьютере. И все эти приложения могут выполняться одновременно, даже во время выполнения других 32-разрядных программ.

    Обратите внимание, что любая программа, выполняющаяся в виртуальном окне реального режима, может обращаться только к памяти объемом до 1 Мбайт, причем для каждой такой программы это будет первый и единственный мегабайт памяти в системе. Другими словами, если вы выполняете приложение DOS в виртуальном реальном окне, ему будет доступна память только объемом до 640 Кбайт. Так происходит потому, что имеется только 1 Мбайт общей оперативной памяти в 16-разрядной среде, а верхние 384 Кбайт зарезервированы для системы. Виртуальное реальное окно полностью имитирует среду процессора 8088, и, если не учитывать быстродействие, программное обеспечение будет выполняться так, как оно выполнялось первым PC в реальном режиме. Каждая виртуальная машина получает собственный 1 Мбайт адресного пространства и собственный экземпляр реальных аппаратных подпрограмм управления аппаратурой (базовую систему ввода-вывода), причем при этом эмулируются все регистры и возможности реального режима.

    Виртуальный реальный режим используется при выполнении программ в окне DOS, a также при выполнении 16-разрядных программ, написанных для DOS или Windows 3.x, в Windows 95/98. При запуске приложения DOS операционная система Windows 9x создает виртуальную машину DOS, на которой это приложение может выполняться.

    Важно обратить внимание, что все процессоры Intel (а также Intel-совместимые AMD и Cyrix) при включении питания начинают работать в реальном режиме. При загрузке 32-разрядная операционная система автоматически переключает процессор в 32-разрядный режим и управляет им в этом режиме. Некоторые приложения DOS и Windows 3.x ведут себя непредусмотренным образом, т.е. делают вещи, которые не поддерживаются даже в виртуальном реальном режиме. Диагностическое программное обеспечение — прекрасный тому пример: оно не будет корректно работать в окне реального режима (виртуального реального) под управлением Windows 95/98 или NT. Что­бы на Pentium II запустить такое программное обеспечение в первоначальном упрощенном режиме, необходимо прервать процесс начальной загрузки системы и просто загрузить DOS. Это можно выполнить в Windows 95/98, нажимая клавишу [F8], когда на экране появляется подсказка Starting Windows.... Затем, когда появится загрузочное меню, в нем нужно выбрать команду загрузки простой 16-разрядной операционной системы реального режима DOS. Лучше всего выбрать Safe mode command prompt, если вы собираетесь использовать диагностические процедуры (обычно не выполняемые в защищенном режиме), которые должны быть запущены с минимумом драйверов и другого программного обеспечения.

    Обратите внимание, что выполнить загрузку DOS можно даже и в самой современной операционной системе Windows Me. Для запуска компьютера в этом режиме с операционной системой Windows NT/2000 необходимо использовать загрузочный диск.

    Хотя реальный режим используется DOS и "стандартными" приложениями DOS, есть специальные программы, которые "расширяют" DOS и позволяют доступ к дополнительной памяти XMS (сверх 1 Мбайт). Они иногда называются расширителями DOS и обычно включаются как часть программного обеспечения DOS или Windows 3.x, в котором используются. Протокол, описывающий, как выполнять DOS в защищенном режиме, называется DPMI (DOS protected mode interface — интерфейс защищенного режима DOS). DPMI использовался в Windows 3.x для обращения к дополнительной памяти XMS при работе приложений для Windows 3.x. Этот протокол разрешал 16-разрядным приложениям использовать память, превышающую 1 Мбайт. Расширители DOS особенно часто применяются в играх DOS; именно благодаря им игровая программа может использовать намного больший объем памяти, чем стандартный (1 Мбайт), к которому может адресоваться большинство программ, работающих в реальном режиме. Эти расширители DOS переключают процессор в реальный режим и обратно, а в случае запуска под управлением Windows применяют интерфейс DPMI, встроенный в Windows, и тем самым позволяют другим программам совместно использовать часть дополнительной памяти XMS системы.

    Есть еще одно исключение — первые 64 Кбайт дополнительной памяти в реальном режиме доступны программам. Это результат ошибки в первом компьютере IBM AT, связанной с 21-й линией адреса памяти (A20, поскольку A0 — первая строка адреса). Управляя сигналом на линии A20, программное обеспечение реального режима может получать доступ к первым 64 Кбайт дополнительной памяти — это первые 64 Кбайт памяти, следующие за первым мегабайтом. Эта область памяти называется областью верхних адресов памяти (high memory area — HMA).

    SMM

    Задавшись целью создания все более быстрых и мощных процессоров для портативных компьютеров, Intel разработала схему управления питанием. Эта схема дает возможность процессорам экономно использовать энергию батареи и таким образом продлить срок ее службы. Такая возможность впервые была реализована фирмой Intel в процессоре 486SL, который является усовершенствованной версией процессора 486DX. Впоследствии, когда возможности управления питанием стали более универсальными, их начали встраивать в Pentium и во все процессоры более поздних поколений. Система управления питанием процессоров называется SMM (System Management Mode — режим управления системой).

    SMM физически интегрирована в процессор, но функционирует независимо. Благодаря этому она может управлять потреблением мощности, в зависимости от уровня активности процессора. Это позволяет пользователю определять интервалы времени, по истечении кото­рых процессор будет частично или полностью выключен. Данная схема также поддерживает возможность приостановки/возобновления, которая позволяет мгновенно включать и отключать мощность, что обычно используется в портативных компьютерах. Соответствующие па­раметры устанавливаются в BIOS.

    Суперскалярное выполнение

    В процессорах Pentium пятого и последующих поколений встроен ряд внутренних кон­вейеров, которые могут выполнять несколько команд одновременно. Процессор 486 и все предшествующие в течение определенного отрезка времени могли выполнять только одну команду. Технология одновременного выполнения нескольких команд называется суперскалярной. Благодаря использованию данной технологии и обеспечивается дополнительная эффективность по сравнению с процессором 486.

    Суперскалярная архитектура обычно ассоциируется с микросхемами RISC (Reduced Instruction Set Computer — компьютер с упрощенной системой команд). Процессор Pentium — одна из первых микросхем CISC (Complex Instruction Set Computer — компьютер со сложной системой команд), в которой применяется суперскалярная технология, реализованная во всех процессорах пятого и последующих поколений.

    Технология ММХ

    В зависимости от контекста MMX может означать multi-media extensions (мультимедийные расширения) или matrix math extensions (матричные математические расширения). Технология MMX использовалась в старших моделях процессоров Pentium пятого поколения в качестве расширения, благодаря которому ускоряется компрессия/декомпрессия видеоданных, манипулирование изображением, шифрование и выполнение операций ввода-вывода — почти все операции, используемые во многих современных программах.

    В архитектуре процессоров MMX есть два основных усовершенствования. Первое, фундаментальное, состоит в том, что все микросхемы MMX имеют больший внутренний встроенный кэш, чем их собратья, не использующие эту технологию. Это повышает эффективность выполнения каждой программы и всего программного обеспечения независимо от того, использует ли оно фактически команды MMX. Другое усовершенствование MMX состоит в расширении набора команд процессора 57 новыми командами, а также во введении новой возможности выполнения команд, называемой одиночный поток команд — множественный поток данных (Single Instruction — Multiple Data, SIMD).

    В современных мультимедийных и сетевых приложениях часто используются циклы; хотя они занимают около 10% (или даже меньше) объема полного кода приложения, на их выполнение может уйти до 90% общего времени выполнения. SIMD позволяет одной команде осуществлять одну и ту же операцию над несколькими данными, подобно тому как преподаватель, читая лекцию, обращается ко всей аудитории, а не к каждому студенту в отдельности. Технология SIMD позволяет ускорить выполнение циклов при обработке видео-, аудио-, графических и анимационных файлов; в противном случае эти циклы отнимали бы время у процессора.

    Intel также добавила 57 новых команд, специально разработанных для более эффективной обработки видео-, звуковых и графических данных. Эти команды предназначены для выполнения с высокой степенью параллелизма последовательностей, которые часто встречаются при работе мультимедийных программ. Высокая степень параллелизма в данном случае означает, что одни и те же алгоритмы применяются ко многим данным, например к данным в различных точках при изменении графического изображения.

    Такие фирмы, как AMD и Cyrix, лицензировали у Intel технологию MMX и реализовали ее в собственных процессорах.

    Инструкции SSE

    Процессор Pentium III, выпущенный в феврале 1999 года, содержит обновления технологии MMX, которые называются SSE (Streaming SIMD Extensions — потоковые расширения SIMD). Они содержат 70 новых инструкций для работы с графикой и звуком в дополнение к существующим командам MMX. Инструкции SSE подобны инструкциям MMX и предварительно назывались MMX-2. Операции с плавающей точкой SSE реализованы в виде отдельного модуля в процессоре.

    Новые инструкции SSE позволяют более эффективно работать с трехмерной графикой, потоками аудио- и видеоданных, приложениями распознавания речи. SSE обеспечивают следующие преимущества:

  • более высокое разрешение и лучшее качество при просмотре и редактировании изо­бражений;
  • лучшее качество воспроизведения аудио- и видеофайлов в формате MPEG2;
  • меньшая загрузка процессора при работе приложений распознавания речи.

    Обратите внимание, что наилучший результат при использовании новых инструкций процессора обеспечивается только при их поддержке на уровне приложений. Поддержка инструкций SSE встроена в DirectX 6.1 и самые последние видео- и аудиодрайверы, поставляемые с операционными системами Windows 98 Second Edition, Windows Me, Windows NT 4.0 (с па­кетом обновления 5 или более поздним), а также Windows 2000.

    3DNow и Enhanced 3DNow

    Технология 3DNow разработана фирмой AMD в ответ на реализацию поддержки инструкций SSE в процессорах Intel. Впервые (май 1998 года) 3DNow реализована в процессорах AMD K6, а дальнейшее развитие — Enhanced 3DNow — эта технология получила в процессорах Athlon и Duron. Аналогично SSE, технологии 3DNow и Enhanced 3DNow предназначены для ускорения обработки трехмерной графики, мультимедиа и других интенсивных вычислений чисел с плавающей точкой.

    3DNow представляет собой набор из 21 инструкции SIMD, которые оперируют массивом данных в виде единичного элемента. В Enhanced 3DNow к существующим добавлены еще 24 новых инструкции. Технологии обработки данных 3DNow и Enhanced 3DNow хоть и подобны SSE, но несовместимы на уровне инструкций, поэтому производителям программного обеспечения необходимо отдельно реализовать поддержку этих технологий.

    Все технологии ускорения обработки данных фирм Intel и AMD реализованы на уровне операционных систем Windows 9x и Windows NT/2000. Кроме этого, все программные интерфейсы DirectX (с версии 6) фирмы Microsoft и Open GL фирмы SGI оптимизированы для технологии 3DNow, а практически все современные видеодрайверы 3Dfx, ATI, Matrox и nVidia поддерживают 3DNow и Enhanced 3DNow.

    Динамическое выполнение

    Этот метод сначала использовался в процессорах шестого поколения (P6). Динамическое выполнение представляет собой "творческую" комбинацию трех методов обработки данных в процессоре, таких как предсказание множественного перехода (ветвления), анализ потока команд и упреждающее выполнение. При динамическом выполнении более эффективно обрабатываются данные в процессоре, поскольку при этом учитывается логическая последова­тельность, а не просто обрабатывается поток команд.

    Способ написания программы значительно влияет на эффективность процессора. Например, неблагоприятное воздействие могут оказать частые прерывания выполняемых процессором операций и переходы (ветвления) к меткам в других местах программы. Задержки также происходят, когда процессор не может обрабатывать новую команду, пока не завершена текущая инструкция. Динамическое выполнение позволяет процессору не только динамически предсказывать порядок выполнения команд, но и при необходимости выполнять их внутри арифметико-логического устройства в другом порядке для повышения быстродействия. Динамическое выполнение — один из отличительных признаков всех процессоров шестого поколения.

    Предсказание множественного перехода (ветвления)

    С помощью этого метода можно выяснить, каким будет поток управления программы через несколько команд ветвления. При использовании специального алгоритма процессор может предсказать переходы или ветвления в потоке команд. Это применяется для чтения следующих команд из памяти с вероятностью не менее 90%. Это возможно потому, что во время выборки команд процессор просматривает также и те команды, которые следуют далее в программе, т.е. несколько "забегает" вперед.

    Анализ потока команд

    Это средство анализирует и планирует выполнение команд в оптимальной последовательности, независимо от их первоначального порядка в программе. Процессор рассматривает декодируемые команды программного обеспечения и определяет, доступны ли они для обработки или же зависят от других команд, которые следует выполнить предварительно. Затем процессор определяет оптимальную последовательность обработки и выполняет команды наиболее эффективным способом.

    Упреждающее выполнение

    Этот метод повышает эффективность с помощью опережающего просмотра счетчика команд и выполнения тех из них, к которым, вероятно, потребуется обратиться позже. Поскольку обработка команд программного обеспечения основана на предсказании ветвлений, результаты сохраняются в пуле (накопителе) и могут быть использованы в дальнейшем. Если в результате обработки потока команд окажется, что они должны быть выполнены, то уже завершенные команды пропускаются, а их результаты записываются в основные регистры процессора в первоначальном порядке выполнения команд программы. Эта методика, по существу, позволяет процессору завершать команды заранее, а затем использовать уже вычисленные результаты по мере необходимости.

    Архитектура двойной независимой шины

    Эта архитектура (Dual Independent Bus — DIB) впервые была реализована в процессоре шестого поколения и предназначалась для увеличения пропускной способности шины процессора и повышения производительности. При наличии двух независимых шин данных для ввода-вывода процессор получает доступ к данным с любой из них одновременно и параллельно, а не последовательно, как в системе с одной шиной. Вторая, или фоновая (backside) входная шина процессора с DIB применяется кэш-памятью второго уровня, поэтому она может работать значительно быстрее, чем в том случае, если бы ей пришлось использовать (совместно с процессором) основную шину.

    В архитектуре DIB предусмотрено две шины: шина кэш-памяти второго уровня и шина, соединяющая процессор и основную память, или системная шина. Процессоры Pentium Pro, Celeron, Pentium П/Ш, Athlon и Duron могут использовать обе шины одновременно, благодаря чему снижается критичность такого параметра, как пропускная способность шины.

    Для реализации архитектуры DIB кэш-память второго уровня перемещена с системной платы в один корпус с процессором, что позволило приблизить быстродействие кэш-памяти второго уровня к быстродействию встроенной кэш-памяти, которое значительно превосходит быстродействие памяти, помещаемой на системную плату. Чтобы поместить кэш в корпус процессора, понадобилось модифицировать гнездо процессора. В настоящее время существуют следующие процессоры, которые устанавливаются в гнездо типа Socket и поддержива­ют DIB: Pentium Pro (Socket 8), Pentium III/Celeron (Socket 370) и Socket A (Athlon/Duron); в гнездо типа Slot устанавливаются процессоры Pentium II/III/Celeron (Slot 1) и Athlon (Slot A).

    DIB также позволяет системой шине выполнять одновременно несколько транзакций (а не одну последовательность транзакций), благодаря чему ускоряется поток информации внутри системы и увеличивается эффективность. Все средства архитектуры DIB повышают пропускную способность почти в три раза по сравнению с процессором, имеющим архитектуру одиночной шины.

    Производство процессоров

    Основным химическим элементом, используемым при производстве процессоров, является кремний, самый распространенный элемент на земле после кислорода. Это основной компонент, из которого состоит прибрежный песок (кремниевый диоксид); однако в таком виде он недостаточно чист для производства микросхем.

    Прежде чем использовать кремний для изготовления микросхем, его очищают, плавят, после чего он кристаллизируется; из этого материала делают большие цилиндрические заготовки. В настоящее время используются заготовки диаметром приблизительно 200 мм и длиной до 1000 мм, весить они могут около 40 кг.

    Заготовка вставляется в цилиндр диаметром 200 мм (текущий стандарт), часто с плоской вырезкой на одной стороне для точности позиционирования и обработки. Затем каждая заготовка разрезается алмазной пилой более чем на тысячу круговых подложек толщиной менее миллиметра. После этого подложка полируется до тех пор, пока ее поверхность не станет зеркально гладкой.

    В производстве микросхем используется процесс, называемый фотолитографией. Технология этого процесса такова: на полупроводник, служащий основой чипа, один за другим наносятся слои разных материалов; таким образом создаются транзисторы, электронные схемы и проводники (дорожки), по которым распространяются сигналы. В точках пересечения специфических схем можно создать транзистор или переключатель (вентиль).

    Фотолитографический процесс начинается с покрытия подложки слоем полупроводника со специальными добавками, затем этот слой покрывается фоторезистивным химическим составом, а после этого изображение микросхемы проектируется на ставшую теперь светочувствительной поверхность. В результате добавления к кремнию (который, естественно, является диэлектриком) донорных примесей получается полупроводник. Проектор использует специальный фотошаблон (маску), который является, по сути, картой данного конкретного слоя микросхемы. (Микросхема процессора Pentium III содержит пять слоев; другие современные процессоры могут иметь шесть или больше слоев. При разработке нового процессора потребуется спроектировать фотошаблон для каждого слоя микросхемы.)

    При изготовлении процессоров Pentium Ш 600 МГц и более производительных используется 0,18-микронная технология; при этом площадь микросхемы равна 104 мм , а сторона квадратного кристалла — 10,2 мм. Таким образом, кристалл процессора Pentium Ш имеет те же размеры, что и кристалл Pentium II, но в то же время содержит 28,1 млн транзисторов (для сравнения: Pentium П содержит 7,5 млн транзисторов).

    В будущем планируется перейти с 0,18-микронной технологии к 0,13-микронной и увеличить размер подложки с 200 до 300 мм. Это приведет к существенному увеличению количества микросхем на одной подложке и позволит выпускать микросхемы с 200 млн транзисторов. Например, анонсированный в мае 2000 г. процессор Pentium Ш Хеоп с 2 Мбайт встроенного кэша содержит 140 млн транзисторов.

    В промышленности наблюдается тенденция к увеличению диаметра подложки: в настоящее время используются подложки диаметром 200 мм, но в недалеком будущем диаметр подложки будет увеличен до 300 мм. А если увеличится площадь поверхности, значит, увеличит­ся и количество изготавливаемых из одной подложки микросхем (порядка 675). Intel и другие производители собираются перейти к использованию подложек диаметром 300 мм уже в 2001 году. При вводе новой поточной линии не все микросхемы на подложке будут годными.

    Но по мере совершенствования технологии производства данной микросхемы возрастет и процент годных (работающих) микросхем, который называется выходом годных. В начале выпуска новой продукции выход годных может быть ниже 50%, однако ко времени, когда выпуск продукта данного типа прекращается, он составляет уже 90%. Большинство изготовителей микросхем скрывают реальные цифры выхода годных, поскольку знание фактического отношения годных к бракованным может быть на руку их конкурентам. Если какая-либо компания будет иметь конкретные данные о том, как быстро увеличивается выход годных у конкурентов, она может скорректировать цены на микросхемы или спланировать производство так, чтобы увеличить свою долю рынка в критический момент. Например, в течение 1997 и 1998 годов у AMD был низкий выход годных, и компания утратила значительную долю рынка. Несмотря на то что AMD предпринимала усилия для решения этой проблемы, ей все же пришлось подписать соглашение, в соответствии с которым IBM Microelectronics должна была произвести и поставить AMD некоторые ею же разработанные микропроцессоры.

    По завершении обработки подложки специальное устройство проверяет каждую микросхему на ней и отмечает некачественные, которые позже будут отбракованы. Затем микросхемы вырезаются из подложки с помощью высокопроизводительного лазера или алмазной пилы.

    После того как кристаллы вырезаны из подложек, каждая микросхема испытывается отдельно, упаковывается и снова проходит тест. Процесс упаковки называется соединением: после того как кристалл помещается в корпус, специальная машина соединяет тонюсенькими золотыми проводами выводы кристалла со штырьками (или контактами) на корпусе микро­схемы. Затем микросхема упаковывается в специальный пакет — контейнер, который, по существу, предохраняет ее от неблагоприятных воздействий внешней среды.

    После того как выводы кристалла соединены со штырьками на корпусе микросхемы, а микросхема упакована, выполняется заключительное тестирование, чтобы определить правильность функционирования и номинальное быстродействие.

    Разные микросхемы одной и той же серии зачастую обладают различным быстродействием. Специальные тестирующие приборы заставляют каждую микросхему работать в различных условиях (при разных давлениях, температурах и тактовых частотах), определяя значения параметров, при которых прекращается корректное функционирование микросхемы. Параллельно определяется максимальное быстродействие; после этого микросхемы сортируются по быстродействию и распределяются по приемникам: микросхемы с близкими параметрами попадают в один и тот же приемник. Например, микросхемы PentiumШ 750, 866 и 1000 МГц представляют собой одну и ту же микросхему, т.е. все они были напечатаны с одного и того же фотошаблона, кроме того, сделаны они из одной и той же заготовки, но в конце производственного цикла были отсортированы по быстродействию.

    Поскольку в процессе производства, естественно, совершенствуется линия по сборке микросхем, процент версий с более высоким быстродействием возрастает. Это означает, что, если на подложке всего 150 микросхем, скорее всего, более 100 из них будут работать с тактовой частотой 1000 МГц и только несколько не будет обладать таким быстродействием. Парадокс состоит в том, что Intel продает намного больше дешевых микросхем, маркированных частотами 933 и 866 МГц. Вероятно, это происходит потому, что процессоры, которые могли бы работать на частоте 1 000 МГц, на основе результатов тестирования автоматически направляются в приемник для процессоров, предназначенных для работы на частотах 933 или 866 МГц. Далее эти микросхемы соответствующим образом маркируются и продаются по более низкой цене. Пользователи, обнаружив, что многие из этих дешевых чипов фактически работают на гораздо более высокой тактовой частоте, чем указанная в маркировке, стали по­вышать частоту, на которой работает процессор. Теория разгона (overclocking) описывает поведение микросхемы на тактовых частотах, превышающих номинальную. Во многих случаях процессор работает без сбоев, поскольку, по сути, эти процессоры были рассчитаны на более высокое быстродействие, просто в их маркировке указана более низкая тактовая частота.

    Для того чтобы положить этому конец, Intel и AMD решили встроить защиту от разгона в большинство своих новейших чипов. Это делается в процессе соединения: микросхемы изменяются таким образом, что не могут работать при тактовых частотах, превышающих указанную (в соответствии с которой была установлена их цена). Были изменены схемы, связанные со штырьками частоты шины (Bus Frequency — BF); благодаря этому стало возможным контролировать внутренний множитель, используемый микросхемой. Но даже после этого некоторые пользователи нашли способ повысить тактовую частоту шины системных плат и, невзирая на то что микросхема не по­зволяет устанавливать более высокий множитель, им все же удалось повысить быстродействие.

    Я как-то установил процессор 200 МГц Pentium в системе, которая, как предполагалось, должна использовать множитель 3x при тактовой частоте системной платы 66 МГц. Я попробо­вал изменить множитель, установив его равным 3,5x, а не Зх, но микросхема отказалась работать быстрее; фактически она работала с тем же или даже более низким, чем прежде, быстродействием. Это явный признак внутренней защиты от разгона. Но на моей системной плате был переходник для установки нештатной тактовой частоты 75 МГц; после установки множителя 3x тактовая частота процессора фактически была увеличена до 225 МГц. Система работала быстро и без сбоев. Однако я не рекомендовал бы повышать таким образом тактовую частоту процессора; особенно это касается компьютеров, на которых выполняется ответственная работа. Хотя иногда интересно попробовать: я автомобилист и люблю "разгонять" свой автомобиль!

    Корпус PGA

    Корпус типа PGA до недавнего времени был самым распространенным. Он использовался начиная с 80-х годов для процессоров 286 и сегодня применяется для процессоров Pentium и Pentium Pro. На нижней части корпуса микросхемы имеется массив штырьков, расположенных в виде решетки. Корпус PGA вставляется в гнездо типа ZIF (Zero Insertion Force — нулевая сила вставки). Гнездо ZIF имеет рычаг для упрощения процедуры установки и удаления чипа. Для большинства процессоров Pentium используется разновидность PGA— SPGA (Staggered Pin Grid Array — шахматная решетка массива штырьков), где штырьки на нижней стороне чипа расположены в шахматном порядке, а не в стандартном — по строкам и столбцам. Это было сделано для того, чтобы разместить штырьки ближе друг к другу и уменьшить занимаемую микросхемой площадь. Обратите внимание, что на верхней половине корпуса Pentium Pro имеются дополнительные штырьки, которые расположены среди других строк и столбцов в шахматном порядке.

    Корпуса SEC и SEP

    Фактически корпуса всех процессоров, предшествовавших Pentium II/III, проектировались по принципу "каждому чипу — свое гнездо". При проектировании корпуса процессора Pentium П/Ш пришлось отказаться от этого подхода; корпус этой микросхемы относится к типу Single Edge Cartridge (SEC — корпус с односторонним контактом). Процессор и несколько микросхем кэш-памяти второго уровня установлены на маленькой плате (очень похожей на память SIMM, только несколько больших размеров); эта плата запечатана в картридж из металла и пластмассы. Картридж вставляется в разъем системной платы, называемый Slot1, который очень похож на разъем платы адаптера.

    Корпус Single Edge Processor (SEP — корпус с одним процессором) является более дешевой разновидностью корпуса SEC. В корпусе SEP нет верхней пластмассовой крышки, а так­же может не устанавливаться кэш-память второго уровня (или же устанавливается меньший объем). Корпус SEP вставляется в разъем Slot 1. Чаще всего в корпус SEP помещают недорогие процессоры, например Celeron.

    Slot 1 — это разъем системной платы, имеющий 242 контакта. Корпус SEC или SEP, внутри которого находится процессор, вставляется в Slot1 и фиксируется специальной скобой. Иногда имеется крепление для системы охлаждения процессора. Обратите внимание на большую пластину, рассеивающую тепло, выделяемое процессором.

    Процессор Pentium Ш упаковывается в корпус, который называется SECC2 (Single Edge Contact Cartridge, версия 2). Этот корпус является разновидностью корпуса SEC. Крышка расположена с одной стороны, а с другой стороны непосредственно к микросхеме прикрепляется охлаждающий элемент. Такое конструктивное решение позволяет более эффективно отводить от процессора тепло. Процессоры в этом корпусе вставляются в разъемы Slot 1.

    Основная причина перехода к использованию корпусов SEC и SEP состояла в том, чтобы при минимуме затрат переместить кэш-память второго уровня с системной платы на одну плату с процессором. Используя корпуса SEC и SEP, Intel может легко варьировать объем и быстродействие кэш-памяти, поставляемой в одной упаковке с процессором Pentium III.

    Гнезда для процессоров

    Фирмы Intel и AMD разработали несколько типов гнезд, рассчитанных на установку собственных процессоров.

    Характеристики типов гнезд для процессоров
    ----------------------------------------------------------------------------
    Тип гнезда Количество контактов Расположение контактов Напряжение питания, В
    ----------------------------------------------------------------------------
    Socket 1	169	17x17 PGA	5	
    Socket 2	238	19x19 PGA	5	
    Socket 3	237	19x19 PGA	5/3,3	
    Socket 4	273	21x21 PGA	5	
    Socket 5	320	37x37 SPGA	3,3/3,5	
    Socket 6**	235	19x19 PGA	3,3	
    Socket 7	321	37x37 SPGA	Модуль изменения напряжения(VRf	
    Socket 8	387	Двойной корпус SPGA	Модуль автоматического изменения напряжения (Auto VRM)	
    Socket 370 (PGA370)	370	37x37 SPGA	Модуль автоматического изменения напряжения (Auto VRM)	
    Slot A	242	Slot	Модуль автоматического изменения напряжения (Auto VRM)	
    Socket A (Socket 462)	462	PGA Socket	Модуль автоматического изменения напряжения (Auto VRM)	
    Slot 1 (SC242)	242	Slot	Модуль автоматического изменения напряжения (Auto VRM)	
    Slot 2 (SC330)	330	Slot	Модуль автоматического изменения напряжения (Auto VRM)	
    Устанавливаемые процессоры
    486 SX/SX2, DX/DX2*, DX4 OverDrive
    486 SX/SX2, DX/DX2*, DX4 OverDrive, 486 Pentium OverDrive
    486 SX/SX2, DX/DX2, DX4, 486 Pentium OverDrive, AMD 5x86
    Pentium 60/66, OverDrive
    Pentium 75-133, OverDrive
    486 DX4,486 Pentium OverDrive
    Pentium 75-233+, MMX, OverDrive, AMD K5/K6, Cyrix I
    Pentium Pro
    Celeron/Pentium III PPGA/FC-PGA AMD Athlon PGA AMD Athlon/Duron SECC Pentium ll/lll, Celeron SECC Pentium ll/lll Xeon
    ----------------------------------------------------------------------------
    * Допускается установка DX4 с адаптером, понижающим напряжение питания.
    ** Гнездо Socket 6 никогда не устанавливалось в какую-либо систему.
    Гнезда Socket 1, Socket 2, Socket 3 и Socket 6 предназначены для процессора 486. Гнезда Socket 4, Socket 5, Socket 7 и Socket 8 предназначены для процессоров Pentium и Pentium Pro. Более подробное описание каждого гнезда приводится ниже.
    

    Гнездо типа Socket 7, в сущности, представляет собой тип Socket 5 с одним дополнительным ключевым выводом во внутреннем углу ключевого контакта. Поэтому в гнезде типа Socket 7 всего 321 вывод, расположенный по сетке SPGA 21*21. Действительное отличие этого гнезда заключается не в нем самом, а в сопутствующем блоке регулирования напряжения питания VRM (Voltage Regulator Module).

    Этот блок представляет собой небольшую плату, содержащую все схемы для регулирования напряжения, которые используются, чтобы понизить напряжение питания 5 В до величины, необходимой для питания процессора. Главной причиной появления блока регулирования напряжения стало создание фирмой Intel новых процессоров Pentium, работающих на разных напряжениях: 3,3 (VR); 3,465 (VRE); 3,1; 2,8 и 2,45 В. На этих же и других напряжениях работают процессоры фирм AMD и Cyrix.

    Такое количество процессоров побудило производителей системных плат устанавливать блок регулирования напряжения непосредственно на системной плате.

    Фирма AMD доработала гнездо Intel Socket 7 и назвала его Super Socket 7 (или просто Super 7). Это гнездо поддерживает процессоры, работающие на частотах от 66 до 95 и 100 МГц. Его стали активно использовать производители системных плат Acer Laboratories Inc. (Ali), VIA Technologies и SiS. По быстродействию эти платы не уступают аналогичным моделям с использованием разъемов Slot 1 и Socket 370.

    Иными словами, если вы хотите купить плату Pentium, которая легко модернизируется до следующего поколения более быстродействующих процессоров, вам нужна системная плата с гнездом типа Socket 7 и адаптером напряжения питания VRM.

    Socket 8

    Это гнездо SPGA с огромным количеством (387!) штырьков. Оно разработано специально для процессора Pentium Pro с интегрированной кэш-памятью второго уровня. Дополнительные штырьки должны позволить набору микросхем системной логики управлять кэш­памятью второго уровня, которая интегрирована в один корпус с процессором.

    Socket 370 (PGA-370)

    В январе 1999 года Intel анонсировала новое гнездо для процессоров класса P6. Оно получило название Socket 370 (PGA-370) и с ним можно использовать недорогие версии процессоров Celeron и Pentium П в исполнении PGA (Pin Grid Array). Эту новую разработку можно назвать ответом Intel на создание фирмой AMD гнезда Super 7.

    Изначально все процессоры Celeron и Pentium П выпускались в корпусе SECC или SEPP. После того как были разработаны "облегченные" версии этих процессоров (без кэш-памяти второго уровня или с небольшим ее объемом), необходимость использования этих корпусов отпала.

    Все процессоры Celeron с рабочей частотой 333 МГц и ниже доступны только в корпусе Slot 1, 366–433 МГц — как в корпусе Slot 1, так и в Socket 370, а начиная с модели 466 МГц — только в корпусе Socket 370. Процессоры в исполнении Socket 370 (PGA-370) можно устанавливать в разъем Slot 1. Для этого необходимо приобрести специальный переходник PGA-Slot 1.

    FCPGA (Flip Chip Pin Grid Array)

    В октябре 1999 года Intel анонсировала процессоры Pentium Ш с интегрированной кэш­памятью, которые подключались к гнезду Socket 370. В этих процессорах использовался корпус FC-PGA (Flip Chip Pin Grid Array). Скорее всего, именно этот корпус будет использоваться в последующих версиях процессоров Intel.

    Обратите внимание, что некоторые системные платы Socket 370 не поддерживают новых процессоров Pentium Ш и Celeron в корпусе FC-PGA. Это связано с тем, что новые процессоры имеют два вывода RESET и им нужна поддержка спецификации питания VRM 8.4. Чтобы выяснить, поддерживает ли ваша системная плата новые процессоры, обратитесь к ее производителю.

    Slot 2 (SC330)

    Гнездо Slot 2 (его иногда называют SC330) используется в высокопроизводительных системных платах на базе процессоров Pentium II Xeon и Pentium Ш Хеоп. Процессоры Pentium П Xeon и Pentium Ш Хеоп упакованы в корпус большего размера, чем корпуса процессоров Pentium II и Pentium III. Системные платы с гнездом Slot 2 применяются в основном в высокопроизводительных системах, чаще всего в серверах или рабочих станциях, созданных на базе процессоров Pentium П/Ш Хеоп.

    Напряжение питания процессоров

    В последнее время явно прослеживается тенденция к снижению напряжения питания процессоров. Наиболее очевидным следствием этого является снижение потребляемой мощности. Конечно, если потребляемая мощность меньше, то функционирование системы обходится дешевле; еще более важным является снижение потребляемой мощности для переносных систем, так как благодаря этому компьютер может работать намного дольше на одной и той же батарее. Именно значительное удлинение срока службы батареи, вызванное снижением потребляемой мощности, повлекло за собой множество усовершенствований, направленных на понижение напряжения питания процессора.

    Еще одним преимуществом является то, что при пониженном напряжении, а следовательно, и при более низкой потребляемой мощности, выделяется меньше тепла. Процессор и вентилятор можно размещать ближе к другим компонентам, т.е. упаковка системы может быть более плотной; кроме того, срок службы процессора возрастает. К преимуществам можно отнести и то, что процессор вместе с вентилятором потребляет меньшую мощность, а потому может работать быстрее. Именно благодаря снижению напряжения удалось повысить тактовую частоту процессоров.

    До выпуска портативных компьютеров на базе Pentium и Pentium MMX в большинстве процессоров использовалось одно и то же напряжение и для процессора, и для схем ввода-вывода. Вначале большинство процессоров, а также схемы ввода-вывода работали при напряжении, равном 5 В, которое позже было снижено до 3,5 или 3,3 В (с целью уменьшения потребляемой мощности). Когда один и тот же уровень напряжения используется для процессора, его внешней шины и сигналов схем ввода-вывода, говорят, что такой процессор использует единственный, или унифицированный, уровень напряжения.

    При создании процессора Pentium для переносных компьютеров фирмой Intel был разработан способ, применяя который можно значительно уменьшить потребляемую мощность при сохранении совместимости с существующими наборами микросхем системной логики, микросхемами логики шины, микросхемами памяти и другими компонентами, рассчитанными на 3,3 В. Благодаря этому был создан компьютер с двумя уровнями напряжения, или с расщеплением уровня напряжения, в котором процессор использовал более низкое напряжение, а схемы ввода-вывода работали при напряжении 3,3 В. Это новшество стали называть технологией уменьшения напряжения (Voltage Reduction Technology — VRT); оно появилось в портативных вариантах процессора Pentium в 1996 году. Позже два уровня напряжения использовались также в процессорах для настольных систем; например, в Pentium MMX использовалось напряжение 2,8 В, а схемы ввода-вывода работали при напряжении 3,3 В. Теперь в большинстве современных процессоров как для переносных, так и для настольных компьютеров используются два уровня напряжения. В некоторых современных процессорах типа Mobile Pentium II используется напряжение 1,6 В, хотя все еще поддерживается совмес­тимость с компонентами ввода-вывода, работающими при напряжении 3,3 В.

    Гнезда и разъемы процессоров Pentium Pro (Socket 8) и Pentium II (Slot 1 или Slot 2) имеют специальные контакты — Voltage ID (VID), которые используются процессором для сообще­ния системной плате точных значений требуемого напряжения. Это дает возможность преобразователям напряжения, встроенным в системную плату, автоматически устанавливать правильный уровень напряжения сразу при установке процессора.

    К сожалению, в Socket 7 и в системных платах, рассчитанных на более ранние версии процессоров, возможность автоматической установки напряжения не предусмотрена. Это означает, что необходимо устанавливать перемычки или указывать напряжение для устанавливаемого процессора при конфигурировании системной платы вручную. Для процессоров Pentium (Socket 4, Socket 5 или Socket 7) требуются различные напряжения, но последние процессоры версии MMX рассчитаны на напряжение 2,8 В, за исключением процессоров Pentium для переносных компьютеров, работающих при напряжении 1,8 В.

    Обычно приемлемый диапазон составляет ±5% от номинального напряжения. Большинство системных плат с гнездом типа Socket 7, а также рассчитанные на более поздние версии процессоров Pentium поддерживают несколько уровней напряжения (например, 2,5; 2,7; 2,8 и 2,9 В) для совместимости с будущими устройствами. Преобразователь напряжения, встроенный в системную плату, трансформирует напряжение питания в напряжения различных уровней, требуемые для питания процессора. Значения соответствующих напряжений должны быть указаны в документации к системной плате и процессору.

    Процессоры Pentium Pro, Celeron и Pentium ПЛП автоматически устанавливают величину напряжения питания, управляя встроенным в системную плату преобразователем напряжения через контакты Voltage ID (VID).

    Напряжения, используемые процессорами с одним и двумя уровнями напряжения
    ----------------------------------------------------------------------------
    Название	Процессор	Напряжение ядра	Напряжение схем	Уровень напряжения	
    		процессора, В	ввода-вывода, В
    ----------------------------------------------------------------------------
    VRE (3,5 В)	Intel Pentium	3,5	3,5	Один	
    STD (3,3 В)	Intel Pentium	3,3	3,3	Один	
    ММХ(2,8В)	Intel MMX Pentium	2,8	3,3	Два	
    VRE (3,5 В)	AMDK5	3,5	3,5	Один	
    3,2 В	AMDK6	3,2	3,3	Два	
    2,9 В	AMDK6	2,9	3,3	Два	
    2,4 В	AMD K6-2/K6-3	2,4	3,3	Два	
    2,2 В	AMD K6/K6-2	2,2	3,3	Два	
    VRE (3,5 В)	Cyrix 6x86	3,5	3,5	Один	
    2,9 В	Cyrix 6x86MX/MII	2,9	3,3	Два	
    ММХ(2,8В)	Cyrix 6x86L	2,8	3,3	Два	
    2,45 В	Cyrix 6x86LV	2,45	3,3	Два	
    ----------------------------------------------------------------------------
    

    Перегрев и охлаждение

    В компьютерах с быстродействующими процессорами могут возникать серьезные проблемы, связанные с перегревом микросхем. Более быстродействующие процессоры потребляют большую мощность и соответственно выделяют больше тепла. Для отвода тепла необходимо принимать дополнительные меры, поскольку встроенного вентилятора может оказаться недостаточно.

    Для охлаждения процессора нужно приобрести дополнительный теплоотвод (радиатор). В некоторых случаях может потребоваться нестандартный теплоотвод с большей площадью поверхности (с удлиненными ребрами).

    Теплоотводы бывают пассивными и активными. Пассивные теплоотводы являются простыми радиаторами, а активные содержат небольшой вентилятор, требующий дополнительного питания.

    Теплоотводы могут быть прижатыми к микросхеме или приклеенными к ее корпусу. В первом случае для улучшения теплового контакта между радиатором и корпусом микросхемы их поверхности следует смазать теплопроводящей пастой. Она заполнит воздушный зазор, обеспечив лучшую передачу тепла.

    Эффективность теплоотводов определяется отношением температуры радиатора к рассеиваемой мощности. Чем меньше это отношение, тем эффективность рассеивания тепла выше. Для увеличения эффективности радиатора в него встраивают вентиляторы. Такие теплоотводы называются активными. Разъем питания вентилятора похож на обычный разъем питания накопителя, но в последнее время выпускаются радиаторы с вентилятором, который подключается к системной плате.

    Активные теплоотводы со встроенным вентилятором выпускаются для быстродействующих процессоров, однако в случае отказа такого теплоотвода процессор быстро перегревается. Вентиляторы обычно подключаются к разъему питания дисковода или специальному разъему питания 12 В для вентилятора на системной плате. Однако нередко эти вентиляторы представляют собой дешевые устройства на подшипниках с гарантией работы всего на один год. Когда подшипники изнашиваются, вентилятор начинает издавать скрежет и останавливается, что приводит к перегреву процессора и выходу его из строя.

    Надежность пассивных теплоотводов стопроцентная, поскольку они не имеют никаких механических компонентов, выходящих из строя. В большинстве случаев они представляют собой алюминиевый радиатор, который рассеивает тепло через конвекцию. Однако пассивные радиаторы не охлаждают процессор в достаточной степени, если через их пластины не протекает поток воздуха, обычно создаваемый вентилятором блока питания или дополнительным вентилятором, установленным в корпусе. Если корпус и блок питания разработаны с учетом распределения температур, то можно использовать менее дорогой пассивный теплоотвод вместо активного.

    Для эффективной работы радиатора необходимо обеспечить надежный контакт с корпусом процессора. Даже небольшая воздушная прослойка между процессором и радиатором приведет к перегреву процессора и выходу его из строя. Для надежности соединения теплоотводных элементов иногда используются специальные крепежные материалы, например теплопроводный клей.

    В большинстве новых систем используется улучшенный формфактор системной платы, называемый ATX. В системах с системной платой и корпусом этого типа улучшено охлаждение процессора: он установлен близко от источника питания, а вентилятор источника питания в большинстве систем ATX установлен так, что обдувает процессор. И потому в таких системах можно использовать пассивный теплоотвод (т.е. обойтись без вентилятора процессора).

    Сопроцессоры

    С любыми процессорами фирмы Intel (и их аналогами) могут использоваться сопроцессоры. В процессорах Pentium и 486 они расположены на том же кристалле, что и сам процессор. Сопроцессоры выполняют операции с плавающей запятой, которые потребовали бы от основного процессора больших затрат машинного времени. Выигрыш можно получить только при выполнении программ, написанных с расчетом на использование сопроцессора.

    Сопроцессоры выполняют такие сложные операции, как деление длинных операндов, вычисление тригонометрических функций, извлечение квадратного корня и нахождение логарифма, в 10-100 раз быстрее основного процессора. Точность результатов при этом значительно выше обеспечиваемой вычислителями, входящими в состав самих процессоров. Операции сложения, вычитания и умножения выполняются основным процессором и не передаются сопроцессору.

    Система команд сопроцессора отличается от системы команд процессора. Выполняемая программа должна сама определять наличие сопроцессора и после этого использовать написанные для него инструкции; в противном случае сопроцессор только потребляет ток и ничего не делает. Большинство современных программ, рассчитанных на использование сопроцессоров, обнаруживают его присутствие и используют предоставляемые возможности. Наиболее эффективно сопроцессоры используются в программах со сложными математическими расчетами: в электронных таблицах, базах данных, статистических программах и системах автоматизированного проектирования. В то же время при работе с текстовыми редакторами сопроцессор совершенно не используется.

    Число, указанное после обозначения типа сопроцессора 387 и процессоров 486, 487 и Pentium, — это максимальная тактовая частота в мегагерцах. Например, процессор с маркировкой 486DX2-66 работает на частоте 66 МГц.

    Рационально используя сопроцессор, можно существенно сократить время выполнения программы. Если вы часто работаете с программами, которые могут применять сопроцессор, обязательно его установите. В большинстве старых компьютеров (с процессорами до 386-го) предусматривалось гнездо для сопроцессора, но сам он не устанавливался. В некоторых из них не было даже гнезда. Это относится в основном к PS/1 и первым портативным компьютерам.

    Тестирование процессоров

    Фирмы-производители используют для тестирования процессоров специальное оборудование. (Самый лучший и доступный прибор для рядового пользователя — работающий компьютер.) Используя диагностические программы, вы можете проверить работоспособность процессора и системной платы. В большинстве компьютеров процессор устанавливается в гнездо, что упрощает его замену.

    Поскольку процессор является мозгом системы, при его выходе из строя большинство компьютеров перестает работать. Если вы заподозрили, что процессор неисправен, попробуйте заменить его другим (такого же типа), вынутым из работоспособной платы. Возможно, виновником действительно окажется процессор. Но если компьютер попрежнему не работает, причину следует искать в другом месте.

    В очень редких случаях проблемы возникают из-за заводских дефектов, о которых надо знать, так как это поможет избежать ненужного ремонта и замен. О неисправностях такого рода лучше всего узнать у разработчика.

    Возможность модификации процессора

    Все процессоры могут содержать дефекты разработки, или ошибки. Часто с помощью программного обеспечения или аппаратных средств можно избежать эффектов, вызванных любой конкретной ошибкой. Ошибки в процессорах хорошо описаны в документах и руководствах фирмы Intel (Specification Update manuals), которые можно найти на Web-сервере. Другие изготовители процессоров также имеют свои Web-серверы, где размещают советы, рекомендации, предупреждения, а также бюллетени, в которых перечислены все возможные неполадки и указаны способы их исправления.

    Ранее единственным способом исправления ошибки в процессоре была замена микросхемы. Теперь в процессоры Intel P6, включая Pentium Pro и Pentium II, встроено новое средство, которое позволяет исправлять многие ошибки, изменяя микропрограмму в процессоре. Это средство называется перепрограммируемой микропрограммой; благодаря ему некоторые типы ошибок можно устранить, модифицируя микропрограммы. Модификации микропрограмм постоянно находятся в системной ROM BIOS и загружаются в процессор системой BIOS во время выполнения теста при включении питания. При каждой перезагрузке системы этот код будет перезагружаться, тем самым гарантируется, что ошибка будет устранена в любой момент работы процессора.

    Самый простой способ проверить модификацию микропрограммы— использовать про­грамму модификации процессоров Pentium Pro и Pentium П (Pentium Pro and Pentium П Processor Update Utility), разработанную и поддерживаемую фирмой Intel. С помощью этой программы можно проверить, правильно ли модифицирована BIOS на системных платах для всех процессоров Pentium Pro. Программа отображает поколение (изменение) процессора и версию микро­программы модификации. Чтобы можно было установить новую модификацию микропрограм­мы, BIOS системной платы должна содержать подпрограммы поддержки модификации микропрограмм; фактически все BIOS плат для Pentium Pro и Pentium П такие подпрограммы имеют. С помощью программы модификации процессора (Processor Update) фирмы Intel можно также определить, присутствует ли необходимый код в BIOS, сравнить номер версии процессора с номером версии микропрограммы модификации, загруженной в настоящее время, или установить новую микропрограмму модификации, если это необходимо. Использование указанной программы с системными платами, содержащими микропрограмму модификации подпрограмм BIOS, позволяет модифицировать только данные микропрограммы; остальная часть BIOS не изменится. Программа модификации поставляется со всеми процессорами, которые Intel называет упакованными ("боксированными") процессорами (boxed processors). Термин упакованные относится к процессорам, укомплектованным для использования системными интеграторами, т.е. сборщиками систем. Если вам нужна самая современная версия этой утилиты, обратитесь к ближайшему дилеру фирмы Intel.

    Если BIOS вашей системной платы не имеет подпрограммы модификации микропрограмм процессора, вы должны получить полностью обновленную BIOS. При сборке системы с процессором Pentium Pro, Celeron или Pentium ПЛП необходимо использовать программу модификации процессора, чтобы убедиться, что BIOS содержит модификации микропрограмм, специфические для конкретного поколения устанавливаемого процессора. Другими словами, следует удостовериться, что модификация соответствует используемому поколению процессора.

    С помощью программы модификации процессора (Checkup3.exe) сборщик системы может легко проверить наличие нужной версии микропрограммы модификации во всех системах с процессорами Pentium Pro, Celeron, Pentium П/Ш и Xeon. Например, если система содержит процессор поколения C1 и сигнатура изменения — 0x634, то BIOS должна содержать версию 0x33 микропрограммы модификации. Программа модификации процессора идентифицирует поколение процессора, сигнатуру и версию микропрограммы модификации, используемой в настоящее время.

    Чтобы в систему можно было установить новую микропрограмму модификации, BIOS должна содержать Intel-определенные подпрограммы модификации процессора, дабы программа модификации могла постоянно устанавливать последнюю версию. В противном случае изготовитель системной платы должен полностью обновить BIOS. Рекомендуется запускать программу модификации процессора после обновления BIOS системной платы и перед установкой операционной системы (после сборки компьютера на основе процессоров P6). Программа проста в использовании и выполняется всего за несколько секунд. Поскольку программе модификации, возможно, потребуется загрузить новый код в вашу BIOS, установите все переключатели на системной плате в положение "enable flash upgrade", позволяющее обновить флэш-память.

    После выполнения программы выключите питание системы и перезагрузите компьютер, а не делайте перезапуск из памяти. Только в этом случае можно гарантировать, что новая модификация будет правильно инициализирована в процессоре. Также вы должны быть уверены, что все переключатели, например переключатели обновления флэш-памяти и др., возвращены в нормальное положение.

    Более подробное описание процесса обновления микропрограммы можно найти на Web-узлах производителей процессоров и системных плат.

    Кодовые названия процессоров Intel

    Разрабатывая процессоры, Intel, AMD и Cyrix всегда присваивают им кодовые названия. Предполагается, что они не будут широко использоваться, но зачастую именно так и происходит. Кодовые названия встречаются в журнальных статьях, посвященных будущим поколениям процессоров, а иногда даже в руководствах по системным платам, поскольку те составляются еще до официального представления процессоров.

    Кодовые названия процессоров
    ----------------------------------------------------------------------------
    Кодовое название       Процессор AMD процессоров AMD
    ----------------------------------------------------------------------------
    Х5	5x86-133 [Socket 3]
    SSA5	К5 (PR75-100) [Socket 5,7]
    5k86	K5 (PR120-200)[Socket 7]
    Кб	Оригинальное ядро Кб; не используется после приобретения AMD компании NexGen
    NX686	Ядро NexGen, которое стало Кб [Socket 7]
    Uttle Foot	0,25 мкм Кб [Socket 7]
    Chompers	K6-2 (ранее назывался K6-3D) [Socket 7, Super 7]
    Sharptooth	K6-3 (ранее назывался Кб Plus-3D) [Super 7]
    Argon	Оригинальное кодовое название для К7
    К7	Athlon [Slot A]	
    К75	0,18 мкм Athlon [Slot A]	
    Spitfire	Duron [Socket A]	
    Thunderbird	Athlon [Slot A, Socket A]	
    Mustang	Athlon с медными проводниками [Slot A, Socket A]	
    Corvette	Мобильный Athlon [Socket A]	
    SledgeHammer	K8 (64-разрядный процессор)
    ----------------------------------------------------------------------------
    Кодовое название процессоров Cyrix	Процессор Cyrix
    ----------------------------------------------------------------------------
    Мб	486DX [Socket 1,2,3]	
    М7	486DX2/DX4 [Socket 3]	
    М9	5x86 [Socket 3]	
    M1SC	5x86 [Socket 3]	
    Chili	Проект 5x86	
    М1	6x86 (версии 3,3 или 3,52 В) [Socket 7]	
    M1L	6x86L (отдельные версии 2,8/3,3 В) [Socket 7]	
    M1R	Переход от процесса ЗМ SGS к процессу 5М IBM для 6x86	
    М2	6х86МХ/М-Н [Socket 7, Super 7]	
    Cayenne	Ядро Mxi и Gobi	
    Jedi	Оригинальное кодовое название для Joshua (до этого Gobi)	
    Gobi	Ранее кодовое название для Joshua	
    Joshua	VIA/Cyrix-III [Socket 370]	
    Jalapeno	Ранее кодовое название для Mojave	
    Mojave	Cyrix/VIA M3 [Socket 370]	
    Serrano	Cyrix/VIA M4	
    C5	Ядро Samuel (Winchip-4 со встроенной кэш-памятью второго уровня)	
    Samuel	Микросхема Cyrix/VIA на основе Winchip-4 [Socket 370]	
    ----------------------------------------------------------------------------
    Кодовое название процессоров Intel	Процессор Intel	
    ----------------------------------------------------------------------------
    P23	486SX [Socket 1,2,3]	
    P23S	486SX SL-enhanced [Socket 1,2,3]	
    P23N	487SX (сопроцессор) [Socket 1]	
    P4	486DX [Socket 1,2,3]	
    P4S	486DX SL-enhanced [Socket 1,2,3]	
    P24	486DX2 [Socket 1,2,3]	
    P24S	486DX2 SL-enhanced [Socket 1, 2,3]	
    P24D	486DX2 (версия с кэш-памятью типа write-back) [Socket 3]	
    P24C	486DX4 [Socket 3]	
    P23T	486DXODP (486 overdrive) [Socket 1,2,3]	
    P4T	486DXODPR (486 overdrive) [Socket 1,2,3]	
    Р24Т	PODP5V (Pentium OverDrive для 486) [Socket 2, 3]
    Р24СТ	Pentium OverDrive для 486DX4 (ядро 3,3 В) [Socket 2, 3]
    Р5	Pentium (версии 60/66 МГц) [Socket 4]
    Р5Т	Pentium OverDrive (120,133) [Socket 4]
    P54C	Pentium (версии 75-120 МГц) [Socket 5, 7]
    P54CQS	Pentium (версии 120-133 МГц) [Socket 5,7]
    P54CS	Pentium (версии 120-200 МГц) [Socket 7]
    P54CTA	Pentium OverDrive (125,150,166) [Socket 5,7]
    P55C	Pentium MMX [Socket 7]
    P54CTB	Pentium MMX OverDrive [Socket 5, 7]
    Tillamook	Мобильный Pentium MMX
    P6	Pentium Pro [Socket 8]
    P6T	Pentium II OverDrive [Socket 8]
    Klamath	Pentium II [Slot 1]
    Drake	Pentium II Xeon [Slot 2]
    Deschutes	0,25 мкм Pentium II [Slot 1 & 2]
    Tonga	Мобильный Pentium II
    Covington	Celeron (Deschutes без кэша) [Slot 1 ]
    Mendocino	Celeron (встроенная кэш-память второго уровня объемом 128 Кбайт) [Slot 1, Socket 370]
    Dixon	Мобильный Pentium II (256KB on-die L2)
    Katmai	Pentium III [Slot 1]
    Tanner	Pentium III Xeon [Slot 2]
    Coppermine	0,18 мкм Pentium III со встроенной кэш-памятью второго уровня объемом 256 Кбайт
    [Slot 1, Socket 370]
    Cascades	Coppermine Xeon (встроенная кэш-память второго уровня объемом 256 Кбайт) [Slot 2]
    Coppermine-128	Celeron III (встроенная кэш-память второго уровня объемом 128 Кбайт) [Socket 370]
    Timna	Celeron III со встроенной частью набора микросхем системной логики
    Р68	Ранее кодовое название для Willamette
    Willamette	Pentium IV [Socket 423]
    Foster	Pentium IV server [Socket 603]
    Gallatin	0,13 мкм наследник Foster [Socket 603]
    Northwood	Мобильный Pentium IV
    P7	Ранее кодовое название для Merced
    Merced	Itanium (IA64) [Slot M]
    McKinley	Второе поколение Itanium [Slot M]
    Madison	0,13 мкм McKinley [Slot M]
    Deerfield	Дешевая версия Madison [Slot M]
    ----------------------------------------------------------------------------
    

    Intel-совместимые процессоры

    Некоторые компании — в основном это фирмы AMD и Cyrix — разработали свои процессоры, полностью совместимые с процессорами фирмы Intel, т.е. эмулирующие каждую их команду. Большинство этих микросхем имеют аналогичную разводку контактов, поэтому их можно использовать в любом компьютере, рассчитанном на процессоры фирмы Intel; однако есть и такие, для которых нужна специальная системная плата. Любое аппаратное или программное обеспечение, работающее на компьютере с процессорами Intel, будет работать и в системах, оснащенных совместимыми с Intel процессорами. Компаний, выпускающих Intel-совместимые процессоры, не так уж мало, поэтому далее речь пойдет о самых крупных из них.

    Процессоры AMD

    Фирма Advanced Micro Devices (AMD), имеющая собственную линию Intel-совместимых процессоров, стала играть ведущую роль на рынке процессоров, совместимых с Pentium. Несколько лет назад между AMD и Intel испортились отношения, поскольку AMD в процессо­рах 486 использовала микропрограммы фирмы Intel. Эта проблема была улажена, и теперь между AMD и Intel заключено пятилетнее лицензионное соглашение. В 1996 году AMD купила компанию NexGen — производителя клонов Intel. Теперь AMD предлагает самый широкий спектр процессоров — от 486-го до Кб с ММХ-возможностями, а также Athlon/Duron.

    Параметры	процессоров фирмы	AMD
    ---------------------------------------------------------------------------
    Тип процессора	Оценка            Тактовая эффективности    частота, МГц (P-Rating)	Множитель	Частота системной платы,МГц	Тип гнезда
    ---------------------------------------------------------------------------
    Am486DX4-100	-	100	Зх	33	Socket 1,2,3	
    Am486DX4-120	—	120	Зх	40	Socket 1,2,3	
    Am5x86-133	75	133	4х	33	Socket 1,2,3	
    К5	PR75	75	1,5х	50	Socket 5,7	
    К5	PR90	90	1,5х	60	Socket 5,7	
    К5	PR100	100	1,5х	66	Socket 5,7	
    К5	PR120	90	1,5х	60	Socket 5,7	
    К5	PR133	100	1,5х	66	Socket 5,7	
    К5	PR166	116,7	1,75х	66	Socket 5,7	
    Кб	PR166	166	2,5х	66	Socket 7	
    Кб	PR200	200	Зх	66	Socket 7	
    Кб	PR233	233	3,5х	66	Socket 7	
    Кб	PR266	266	4х	66	Socket 7	
    Кб	PR300	300	4,5х	66	Socket 7	
    К6-2	PR233	233	3,5х	66	Socket 7	
    К6-2	PR266	266	4х	66	Socket 7	
    К6-2	PR300	300	4,5х	66	Socket 7	
    К6-2	PR300	300	Зх	100	Super 7	
    К6-2	PR333	333	5х	66	Socket 7	
    К6-2	PR333	333	3,5х	95	Super 7	
    К6-2	PR350	350	3,5х	100	Super 7	
    К6-2	PR366	366	5,5х	66	Socket 7	
    К6-2	PR380	380	4х	95	Super 7	
    К6-2	PR400	400	4х	100	Super 7	
    К6-2	PR450	450	4,5х	100	Super 7	
    К6-2	PR475	475	5х	95	Super 7	
    К6-2	PR500	500	5х	100	Super 7	
    К6-2	PR533	533	5,5х	97	Super 7	
    К6-2	PR550	550	5,5х	100	Super 7	
    К6-3	PR400	400	4х	100	Super 7	
    К6-3	PR450	450	4,5х	100	Super 7	
    Duron	PR550	550	5,5	100	Socket A	
    Duron	PR600	600	6	100	Socket A	
    Duron	PR650	650	6,5	100	Socket A	
    Duron	PR700	700	7	100	Socket A	
    Athlon	PR500	500	5х	100	Slot A/Socket A	
    Athlon	PR550	550	5,5х	100	Slot A/Socket A	
    Athlon	PR600	600	6х	100	Slot A/Socket A	
    Athlon	PR650	650	6,5х	100	Slot A/Socket A	
    Athlon	PR700	700	7х	100	Slot A/Socket A	
    Athlon A	PR750	750	7,5х	100	Slot A/Socket A	
    Athlon	PR800	800	8х	100	Slot A/Socket A	
    Athlon	PR850	850	8,5х	100	Slot A/Socket A	
    Athlon	PR900	900	9х	100	Slot A/Socket A	
    Athlon	PR950	950	9,5х	100	Slot A/Socket A	
    Athlon	PR1000	1000	10х	100	Slot A/Socket A	
    ----------------------------------------------------------------------------
    

    Как видно из приведенной таблицы, последние модели процессоров K6-2 устанавливаются в гнездо Super 7, которое является улучшенной версией гнезда Socket 7 и позволяет работать на частоте системной шины более 100 МГц. А семейство процессоров Athlon разработано для использования с разъемом Slot A. Самые современные версии процессоров Athlon/Duron используют гнездо Socket A.

    Процессоры Cyrix

    Cyrix отвоевала еще большую долю рынка после того, как была приобретена компанией National Semiconductor в ноябре 1997 года и VIA Technologies в 1999 году. До этого она была "мифической" фирмой, так как не имела никаких заводов по производству микросхем. Все микросхемы Cyrix сперва производила Texas Instruments, а позднее IBM. В настоящее время большую часть процессоров Cyrix изготавливает National Semiconductor.

    Как и Intel, фирма Cyrix ограничивает предложения только самыми последними технологиями. Сейчас она сконцентрировала свое внимание на рынке Pentium, выпустив процессоры M1 (6x86 и 6x86MX) и M2. Процессор M1 содержит 3,3 млн транзисторов; вначале он производился по 0,65-микронной технологии. В модели 6x86 использованы два внутренних конвейера команд и внутренний кэш на 16 Кбайт. По своим интеллектуальным возможностям и способности выполнять команды, не следуя их естественному порядку, этот процессор очень напоминает Pentium Pro. А в процессор 6x86MX интегрирована еще и технология MMX. Для процессоров Cyrix подходит гнездо типа Socket 7 (или Super 7), но некоторым из них требуются модифицированные наборы микросхем и системные платы новой конструкции. Обратите внимание, что не все системные платы поддерживают частоту шины 55 МГц, а для частоты 75 МГц нужны специальные системная плата и набор микросхем.

    Процессор 6x86MX имеет универсальную кэш-память первого уровня объемом 64 Кбайт, а его быстродействие более чем вдвое превышает быстродействие предыдущих центральных процессоров 6x86. Процессор 6x86MX работает на тактовых частотах от 180 до 225 МГц и, подобно 6x86, устанавливается в гнездо типа Socket 7. Все микросхемы Cyrix производятся компанией IBM, которая также выпускает клоны под своим именем.

    Обратите внимание, что более поздние версии микропроцессора 6x86MX были переименованы в МП по аналогии с Pentium II. Микросхемы МП не новые, фактически это те же самые микросхемы 6x86MX, но работающие на более высоких тактовых частотах. Первая микросхема МП 300 фактически работает с тактовой частотой, равной 233 МГц, на системной плате с тактовой частотой 66 МГц и устанавливается в гнездо типа Socket 7. Имеется также микросхема МП 333, которая работает на тактовой частоте 250 МГц на системной плате с частотой 100 МГц и устанавливается в гнездо типа Super 7.

    Фирма Cyrix предприняла попытку еще более увеличить свою долю на рынке дешевых процессоров, представив процессор MediaGX. Это низкоэффективный гибрид процессоров 486 и Pentium, объединенный со специальным набором микросхем системной логики системной платы в корпус с двумя чипами. Эти две микросхемы содержат все необходимое для системной платы, за исключением микросхемы Super I/O; на их базе можно построить очень дешевые компьютеры. Появление процессоров MediaGX ожидается в некоторых самых дешевых компьютерах. Более поздние версии этих микросхем, скорее всего, будут включать больше средств мультимедиа и даже поддержку сети.

    Процессор IDT Winchip

    Не так давно на рынке процессоров появилась фирма Integrated Device Technology (IDT), которая ранее специализировалась на производстве микросхем кэш-памяти SRAM. В свое время она приобрела компанию Centaur Technology, разработавшую микросхему C6 Winchip. И вскоре после этого был изготовлен процессор C6.

    Устройство процессора C6 Winchip очень простое: он больше похож на 486-й, чем на Pentium. У него нет суперскаляра (множественных конвейеров обработки команд) процессора Pentium, вместо него установлен одиночный быстродействующий конвейер. Кажется, что внутреннее устройство C6 имеет немного общего с другими процессорами x86 пятого и шестого поколений. Но даже при такой конструкции по эффективности он близок Pentium MMX, по крайней мере это показали эталонные тесты Winstone 97 (эти тесты не предназначены для оценки эффективности средств мультимедиа). Кроме того, данный процессор помещается на кристалле, намного меньшем (88 квадратных миллиметров), чем типичный Pentium, что значительно удешевляет его производство.

    Процессор C6 имеет два больших внутренних кэша (объемом 32 Кбайт каждый для команд и данных); работает он с тактовой частотой 180, 200, 225 и 240 МГц. Потребляемая мощность очень низкая: у микросхемы для настольных компьютеров — максимум 14 Вт при 200 МГц, у микросхем для портативных компьютеров — от 7,1 до 10,6 Вт. Этот процессор, вероятно, будет иметь успех на рынке дешевых компьютеров.

    Оценка эффективности (P-Rating)

    Чтобы упростить измерение эффективности процессора, компании Cyrix, IBM Microelectronics, SGS-Thomson Microelectronics и Advanced Micro Devices совместными усилиями разработали систему оценки эффективности, названную P-Rating (Performance—производительность). По этой новой системе измерения производительность микропроцессора прирав­нивается к производительности Intel Pentium. Чтобы определить P-Rating конкретного микропроцессора, Cyrix и AMD пользуются эталонными тестами типа Winstone 9x. Широко используемый эталонный тест Winstone 9x является промышленным стандартом для приложений, работающих под управлением операционной системы Windows.

    Идея прекрасна, но в некоторых случаях она может вводить в заблуждение. Один эталонный тест или даже их группа не могут служить всеобъемлющим средством оценки эффективности процессора или системы. Большинство пользователей, в компьютерах которых установлены PR-номинированные процессоры, верят, что они действительно работают на тактовой частоте, обозначенной в маркировке микросхемы. Однако, например, Cyrix/IBM 6x86MX-PR200 в действительности работает на тактовой частоте не 200, а 166 МГц. Другими словами, создается иллюзия, что этот процессор работает на тактовой частоте 200 МГц. Я не сторонник этой системы оценки эффективности и предпочитаю знать истинное быстродействие процессора в мегагерцах. Если процессор работает на тактовой частоте 166 МГц, но быстродействие у него выше, чем у болыпинства других процессоров, работающих на тактовой частоте 166 МГц, то это и должно быть отражено в документации.

    Лучше использовать эталонный тест Ziff-Davis Winstone, поскольку он учитывает реальные потребности приложений; этот тест можно выполнить на процессоре Pentium. Кроме того, эталонный тест Winstone свободно распространяется и легкодоступен.

    Первое поколение процессоров: Р1 (086)

    Процессоры 8086 и 8088

    В июне 1978 года Intel совершила революцию, представив свой новый процессор 8086. Это был один из первых 16-разрядных микропроцессоров на рынке; в то время все другие процессоры были 8-разрядными. Процессор 8086 имел 16-разрядные внутренние регистры и мог выполнять программное обеспечение нового типа, использующее 16-разрядные команды. Он также имел 16-разрядную внешнюю шину данных и поэтому мог передавать одновременно 16 бит данных в память.

    Разрядность шины адреса составляла 20 бит, и процессор 8086 мог адресовать память емкостью 1 Мбайт (2 в 20-й степени). В то время это казалось чудом, так как большинство других микросхем имели 8-разрядные внутренние регистры, 8-разрядную внешнюю шину данных и 16-разрядную шину адреса и могли адресовать не более 64 Кбайт оперативной памяти (2 в 16-й степени).

    В большинстве персональных компьютеров того времени использовались 8-разрядные процессоры, которые работали под управлением 8-разрядной операционной системы CP/M (Control Program for Microprocessors — управляющая программа для микропроцессоров) и такого же программного обеспечения. Плата и интегральные микросхемы как правило были также 8-разрядными. Тогда производство полностью 16-разрядной системной платы с памятью было настолько дорогостоящим, что такой компьютер вряд ли кто-либо мог позволить себе купить.

    Стоимость процессора 8086 была довольно высокой — для него требовалась 16-разрядная шина данных, а не более дешевая 8-разрядная. Доступные в то время системы были 8-разрядными, и потому процессоры 8086 продавались плохо. В Intel поняли, что пользователи не хотят (или не могут) так дорого платить за дополнительную эффективность 16-разрядного процессора, и через какое-то время была представлена своего рода "усеченная" версия процессора 8086, названная 8088. В ней, по существу, были удалены 8 из 16 разрядов на шине данных, и теперь процессор 8088 мог рассматриваться как 8-разрядная микросхема в отношении ввода и вывода данных. Однако, поскольку в нем были полностью сохранены 16-разрядные внутренние регистры и 20-разрядная шина адреса, процессор 8088 выполнял 16-разрядное программное обеспечение и мог адресовать оперативную память емкостью 1 Мбайт.

    Исходя из этого, IBM выбрала 8-разрядные микросхемы 8088 для своего первого IBM PC. Однако через несколько лет ее критиковали именно за это. (Сейчас понятно, что это было очень мудрое решение.) В то время IBM даже скрывала физические детали проекта, просто отмечалось, что ее новый PC имел быстродействующий 16-разрядный микропроцессор. Это утверждение было справедливым, поскольку процессор 8088 осуществлял то же самое 16-разрядное программное обеспечение, что и 8086, только немного медленнее. Фактически для всех программистов процессор 8088 являлся 16-разрядной микросхемой — на самом деле тогда не было никакого способа, с помощью которого программа могла бы отличить 8088-й от 8086-го. Благодаря этому IBM могла поставлять PC, поддерживающий 16-разрядное программное обеспечение и использующий недорогие 8-разрядные аппаратные средства. Даже в начале производства цена IBM PC была ниже, чем у самого популярного персонального компьютера того времени — Apple II. IBM PC вместе с оперативной памятью объемом 16 Кбайт стоил 1265 долларов, в то время как Apple II аналогичной конфигурации — 1355 долларов.

    В первом IBM PC устанавливался процессор 8088. Этот процессор был представлен еще в июне 1979 года, a IBM PC с процессором 8088 появился на рынке лишь в августе 1981 года. В те годы от выхода нового процессора до появления компьютеров с этим процессором могло пройти довольно значительное время; сегодня это немыслимо — компьютеры с новыми процессорами зачастую выпускаются в тот же день, что и сами процессоры.

    В первом компьютере IBM PC использовался процессор 8088 с тактовой частотой 4,77 МГц, т.е. за одну секунду происходило 4 770 000 тактов. На выполнение команды в процессорах 8088 и 8086 в среднем затрачивалось 12 тактов. Иногда возникает вопрос, почему объем основной памяти в компьютере ограничен использованием 640 Кбайт, хотя процессор 8088 может адресовать основную память емкостью до 1 Мбайт. Это объясняется тем, что IBM с самого начала зарезервировала 384 Кбайт в верхней части адресного пространства для плат адаптеров и системной BIOS. Оставшиеся 640 Кбайт используются DOS и программами-приложениями.

    Процессоры 80186 и 80188

    После выпуска процессоров 8088 и 8086 Intel начала разработку более производительного процессора с расширенной системой команд. Первые процессоры 80188 и 80186 были не очень удачными. Однако размещение на кристалле процессора некоторых компонентов, ранее выпускавшихся в виде отдельных микросхем, было настоящей находкой, поскольку в конечном счете привело к разработке процессора 286.

    Процессоры 80186 и 80188 похожи на своих прародителей. Каждый из них является улучшенной версией предшественника. Процессор 80186 (как и 8086) полностью 16-разрядный, а 80188 (как и 8088) — компромиссный вариант с внешней 8-разрядной и внутренней 16-разрядной шинами. Различие между этими процессорами заключается в том, что в один корпус, помимо собственно процессоров, встроено еще 15-20 дополнительных компонентов, а это позволило резко сократить количество микросхем в компьютере. Микросхемы 80186 и 80188 использовались в высокоинтеллектуальных периферийных адаптерах, напри­мер сетевых.

    Сопроцессор 8087

    Процессор 8086 появился в 1976 году. Позже для него был разработан сопроцессор 8087, который иногда называют числовым процессором, процессором для обработки числовых данных, процессором NDP (Numeric Data Processor) или просто математическим сопроцессором. Он предназначался для выполнения сложных математических операций с более высокой скоростью и точностью, чем это мог сделать обычный процессор. Наиболее полно его преимущества проявляются при обработке больших массивов числовых данных в программах наподобие электронных таблиц.

    Второе поколение процессоров: Р2 (286)

    Процессор 286

    Для процессора 80286 (или просто 286) проблем с совместимостью, характерных для 80186 и 80188, не существует. Он появился в 1981 году, и на его основе был создан компьютер IBM AT. Затем он был установлен в первых PS/2 моделей 50 и 60 (более поздние модели PS/2 строились на базе процессоров 386 и 486). Несколько фирм освоило выпуск аналогов (так называемых клонов IBM), многие из которых являлись компьютерами класса AT.

    Выбор процессора 286 (рис. 3.25) в качестве основы для компьютера AT объяснялся его совместимостью с процессором 8088, т.е. все разработанные для IBM PC и XT программы подходили и для AT. Процессор 286 имеет более высокое быстродействие, чем его предшественники, что и объясняет широкое распространение этих компьютеров в деловом мире. Производительность первого компьютера AT с тактовой частотой 6 МГц в пять раз превышала производительность IBM PC (4,77 МГц).

    Главная причина столь высокой производительности компьютеров с процессором 286 состоит в том, что команды выполняются в среднем за 4,5 такта (сравните с 12 тактами в процессоре 8088). Кроме того, благодаря 16-разрядной внешней шине вдвое возросла скорость обмена данными.

    Еще одной причиной успеха компьютеров AT стало увеличение тактовой частоты процессо­ра. Существуют его разновидности с тактовыми частотами 6, 8, 10, 12, 16 и 20 МГц. У прежних процессоров она не превышала 8 МГц. Но даже при одинаковых тактовых частотах (варианты с частотой 8 МГц существуют и для процессора 8086, и для процессора 286) производительность последнего приблизительно в три раза выше.

    Процессор 286 может работать в двух существенно отличающихся друг от друга режимах — реальном и защищенном. В реальном режиме он эквивалентен процессору 8086 и совместим по объектному коду с процессорами 8086 и 8088. Это означает, что он может выполнять предназначенные для них программы и системные команды без модификации.

    Процессор 286 в защищенном режиме — это совершенно новая модель. Если выполняемая программа написана с расчетом на его новые возможности, то ей доступна виртуальная память до 1 Гбайт, хотя процессор может адресовать только 16 Мбайт реальной памяти. Существенный недостаток процессора 286 в том, что он не может переключаться из защищенного режима в реальный без предварительного аппаратного сброса, т.е. горячей перезагрузки компьютера. Переключение из реального режима в защищенный происходит без сброса. Поэтому основным преимуществом процессора 386 стала именно возможность программного переключения из реального режима в защищенный и наоборот.

    До появления оболочки Windows 3.0, в которой предусмотрен так называемый стандартный режим, совместимый с микропроцессором 286, было очень мало программ, использующих все его возможности. Но к этому моменту наиболее популярным стал процессор 386. Однако надо отдать должное создателям процессора 286, предпринявшим первую попытку построить многозадачный процессор, который мог бы выполнять сразу несколько программ. Он был спроектирован так, что при зависании одной из программ не нужно было перезагружать всю систему горячим (сброс) или холодным (отключение и включение питания) способом. Теоретически происходящее в одной области памяти не должно сказываться на работе других программ. Однако для полной изоляции многозадачных программ друг от друга процессор 286 и последующие модели должны работать с операционной системой, которая обеспечивает такую защиту.

    Сопроцессор 80287

    Внутренняя архитектура сопроцессора 80287 аналогична архитектуре 8087. Работают они одинаково, но отличаются разводкой выводов. В большинстве компьютеров рабочая частота системной платы делится внутри процессора на 2, а 80287 делит ее на 3. Таким образом, сопроцессор 80287 работает на частоте, равной /3 от частоты системной платы, или /3 от тактовой частоты 80286. Из-за асинхронной работы двух микросхем взаимодействие между ними не столь эффективно, как между 8088 и 8087. В конечном счете сопроцессоры 8087 и 80287 работают примерно на одинаковой тактовой частоте. Если рассудить здраво, 80287 ничем не лучше 8087, хотя сам процессор 286 во многом превосходит процессоры 8088 и 8086. Поэтому в большинстве компьютеров класса AT выигрыш от применения сопроцессора 80287 оказывается не столь значительным по сравнению с тем, что дает 8087 в компьютерах класса PC, XT или 80386.

    Проблемы процессора 286

    Если вы удаляете из компьютера класса AT сопроцессор, следует заново выполнить программу установки параметров BIOS. Некоторые программы не сбрасывают бит сопроцессора должным образом. Если во время самопроверки (при выполнении программы POST) появляется сообщение о том, что компьютер не может найти сопроцессор, необходимо временно отключить аккумулятор на системной плате. При этом вся информация в CMOS-памяти будет утеряна, следовательно, прежде чем отключить аккумулятор, надо записать типы жесткого диска, накопителей на гибких дисках, а также конфигурации памяти и монитора. Эта информация понадобится для восстановления работоспособности компьютера.

    Третье поколение процессоров: РЗ (386)

    Процессор 386

    Процессор 80386 (или просто 386) стал настоящей сенсацией в мире компьютеров благодаря исключительно высокой производительности по сравнению с предшественниками.

    Создатели этого полностью 32-разрядного процессора стремились добиться максимальной производительности и возможности работать с многозадачными операционными системами. Intel выпустила процессор 386 в 1985 году, а системы на его основе, например Compaq Deskpro 386 и некоторые другие, появились в конце 1986 — начале 1987 года; несколько позже IBM выпустила компьютер класса PS/2 модели 80. Пик популярности процессора 386 пришелся примерно на 1991 год, затем его стали вытеснять более совершенные и постоянно дешевеющие процессоры 486 и Pentium. Однако он широко применялся в недорогих и довольно высокопроизводительных для своего времени портативных компьютерах.

    В реальном режиме процессор 386 может выполнять команды процессоров 8086 и 8088, затрачивая на них меньше тактов. Среднее количество тактов на команду, как и у 286-го, равно 4,5. Таким образом, "чистая" производительность компьютеров с процессорами 386 и 286 при равных тактовых частотах одинакова. Многие фирмы, производившие компьютеры на базе процессора 286, утверждали, что быстродействие их систем с тактовыми частотами 16 и 20 МГц аналогичных компьютеров на основе процессора 386 одинаково. И они были правы! Повышение реальной производительности процессора 386 было достигнуто за счет введения дополнительных программных возможностей (режимов) и значительного усовершенствования диспетчера памяти MMU (Memory Management Unit).

    Процессор 386 может программно переключаться в защищенный режим и обратно без общей перезагрузки компьютера. Кроме того, в нем предусмотрен виртуальный режим (virtual real mode), в котором может выполняться сразу несколько защищенных одна от другой программ в реальных режимах.

    Защищенный режим процессора 386 полностью совместим с защищенным режимом 286-го. Его часто называют естественным (native mode), поскольку оба процессора разрабатывались для операционных систем OS/2 и Windows NT, работающих только в защищенном режиме. Дополнительные возможности адресации памяти в защищенном режиме появились благодаря разработке нового диспетчера памяти MMU, в котором реализованы более эффективная страничная организация памяти и программные переключения. Поскольку новый MMU создавался на базе аналогичного узла процессора 286, система команд процессора 386 полностью совместима с 286-м.

    Нововведение, появившееся в процессоре 386, — виртуальный режим, в котором имитируется работа процессора 8086. При этом несколько экземпляров DOS или других операционных систем могут работать одновременно, используя свои защищенные области памяти.

    Сбой или зависание программы в одной области не влияет на отдельные части системы. Испорченный экземпляр можно перезагрузить.

    Существует довольно много разновидностей процессоров 386, отличающихся производительностью, потребляемой мощностью и т.п. В следующих разделах некоторые из них рассматриваются подробнее.

    Процессор 386DX

    Микросхема 386DX была первым процессором этого семейства. Она представляет собой полностью 32-разрядный процессор, у которого внутренние регистры, а также внутренняя и внешняя шины данных 32-разрядные. На кристалле процессора размещается 275 тыс. транзисторов, т.е. она относится к сверхбольшим интегральным схемам. Процессор выпускается в 132-контактном корпусе и потребляет ток около 400 мА (значительно меньше, чем 8086). Столь низкое потребление мощности связано с тем, что процессор выполнен по технологии CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor — комплиментарная МОП-структура, КМОП-структура), допускающей потребление крайне низких уровней энергии.

    Тактовая частота процессоров 386, выпускаемых фирмой Intel, колебалась от 16 до 33 МГц, в микросхемах других фирм она достигала 40 МГц. Процессор может адресовать память объемом до 4 Гбайт. Встроенный администратор памяти позволяет программам работать так, как будто в их распоряжении есть практически неограниченная виртуальная память объемом 64 Тбайт (1 Тбайт = 1 024 Гбайт = 1 099 511 627 776 байт).

    Процессор 386SX

    Этот процессор предназначен для компьютеров с возможностями процессора 386, который стоил бы не больше системы 286. Как и в процессоре 286, для взаимодействия с остальными компонентами компьютера использовалась 16-разрядная шина данных. Однако внутренняя архитектура процессора 386SX аналогична архитектуре 386DX, т.е. он может обрабатывать одновременно 32 бит данных. Шина адреса 386SX — 24-разрядная (в отличие от 32-разрядной в других модификациях процессора 386), и он может адресовать только 16 Мбайт (а не 4 Гбайт) памяти, т.е. столько же, сколько 286-й. Процессоры 386 выпускаются с различными тактовыми частотами в пределах от 16 до 33 МГц.

    Появление 386SX ознаменовало конец "карьеры" процессора 286, в первую очередь, благодаря более совершенному MMU и появлению виртуального режима. Под управлением операционных систем Windows или OS/2 процессор 386SX может одновременно выполнять несколько программ DOS. Кроме того, в отличие от 286-го и предшествующих, он может выполнять все программы, ориентированные на процессоры 386. Например, Windows 3.1 работает с 386SX почти так же хорошо, как с 386DX.

    Если вы думаете, что для превращения системы 286 в 386 достаточно установить процессор 386SX вместо уже имеющегося, то вы ошибаетесь. В процессорах 386SX и 286 различные разводки и расположения выводов, поэтому установить новый процессор в старое гнездо не удастся. Вам понадобятся дополнительные приспособления для установки процессора 386SX в систему 286. Но такая замена почти не дает выигрыша в быстродействии, так как возможности обмена с памятью и периферийными устройствами ограничены 16-разрядным интерфейсом системной платы. Процессор 386SX с тактовой частотой 16 МГц лишь ненамного превосходит по производительности процессор 286 с той же частотой, однако его возможности по управлению памятью значительно шире (если системная плата позволяет их использовать). Кроме того, вы получаете возможность работать с программами, разработанными специально для систем 386.

    Процессор 386SL

    Это еще одна версия процессоров 386. Процессор 386SL с малым потреблением мощности предназначен для портативных компьютеров, в которых это обстоятельство имеет решающее значение; при этом он обладает всеми возможностями процессора 386SX. В процессоре 386SL предусмотрены возможности снижения энергопотребления, что имеет важное значение при питании компьютера от аккумуляторов, и несколько дежурных режимов, в которых расход энергии уменьшается.

    Структура процессора несколько усложнена за счет схем SMI (System Management Interrupt), обеспечивающих управление потребляемой мощностью. В процессоре 386SL также предусмотрена поддержка расширенной памяти стандарта LIM (Lotus Intel Microsoft) и встроен кэш-контроллер для управления внешней кэш-памятью объемом от 16 до 64 Кбайт.

    В результате этих нововведений количество транзисторов в микросхеме возросло до 855 тыс., и их стало больше, чем в 386DX. Тактовая частота центрального процессора 386SL равна 25 МГц.

    Intel разработала вспомогательную микросхему ввода-вывода 82360SL для совместного использования с центральным процессором 386SL в портативных компьютерах. В ней на одном кристалле объединены такие стандартные устройства, как последовательные и параллельные порты, контроллер прямого доступа к памяти, контроллер прерываний, а также схема управления потребляемой мощностью для процессора 386SL. Эта микросхема использовалась вместе с процессором в малогабаритных компьютерах с ограниченными ресурсами.

    Сопроцессор 80387

    Несмотря на то что микросхема 80387 работает асинхронно, компьютеры с процессором 386 спроектированы так, что сопроцессор работает на частоте процессора. В отличие от 80287 (который аналогичен 8087 во всем, кроме разводки выводов), сопроцессор 80387 с повышенной производительностью разрабатывался специально для работы с процессором 386.

    Все микросхемы 387 производятся по CMOS-технологии и отличаются малым потреблением мощности. Существует две разновидности сопроцессора: 387DX (работает с CPU 386DX) и 387SX (работает с CPU 386SX, SL и SLC).

    Сначала Intel выпускала несколько модификаций 387DX с разными тактовыми частотами. Но при разработке сопроцессора на 33 МГц пришлось уменьшить длину сигнальных проводников (при этом, естественно, потребовались новые фотошаблоны). В результате размер структур на кристалле удалось уменьшить с 1,5 до 1 мкм, а площадь кристалла сократить на 50%. В конечном итоге производительность микросхемы увеличилась на 20%.

    Intel запоздала с разработкой сопроцессора 387: гнездо для сопроцессора 287 устанавливалось еще в первых компьютерах с процессором 386. Разумеется, производительность такого комплекта оставляла желать лучшего. Некоторые фирмы разработали собственные варианты сопроцессоров 387, рекламируемые как более быстродействующие по сравнению с микросхемами фирмы Intel. Все они полностью совместимы с упомянутыми сопроцессорами.

    Сопроцессоры фирмы Weitek

    В 1981 году несколько инженеров фирмы Intel основали компанию Weitek, которая занялась разработкой сопроцессоров для компьютеров, включая компьютеры с процессорами фирмы Motorola. Поскольку Intel запаздывала с разработкой собственной микросхемы 387, она заключила с Weitek контракт на разработку сопроцессора для процессора 386. Так появился сопроцессор Weitek 1167, система команд которого не совместима с командами сопроцессора 387. Weitek 1167 — это не отдельная микросхема, а плата с несколькими микросхемами. Она вставляется в специальное 112-контактное гнездо, которое не совместимо с гнездами сопроцессора 387 и процессора 486SX. Четвертое поколение процессоров: Р4 (486)

    Процессоры 486

    Появление процессора 80486 (или просто 486) стало следующим этапом повышения быстродействия компьютера. Его новые возможности привели к бурному росту производства программного обеспечения. Десятки миллионов копий Windows и миллионы копий OS/2 были проданы потому, что благодаря процессору 486 графический пользовательский интерфейс превратился в нечто само собой разумеющееся для тех, кто ежедневно работает на компьютере. Достичь вдвое большей производительности процессора 486 по сравнению с 386 (при одной и той же тактовой частоте) удалось благодаря целому ряду нововведений.

  • Уменьшение времени выполнения команд. В среднем одна команда в процессоре 486 выполняется всего за 2 такта, а не за 4,5, как в 386-м. Встроенная кэш-память первого уровня. Встроенная кэш-память обеспечивает коэффициент попадания 90-95% (коэффициент, отображающий, как часто операции считывания выполняются без ожидания). Использование дополнительного внешнего кэша может еще больше увеличить этот коэффициент. Укороченные циклы памяти (burst mode). Стандартный 32-разрядный (4-байтовый) обмен с памятью происходит за 2 такта. После стандартного 32-разрядного обмена можно выполнить до трех следующих обменов (т.е. до 12 байт), затрачивая на каждый из них по одному такту вместо двух. В результате 16 последовательных байтов данных передаются за пять тактов вместо восьми. Выигрыш может оказаться даже еще большим при 8- или 16-разрядных обменах. Встроенный (синхронный) сопроцессор (в некоторых моделях). Сопроцессор работает на той же тактовой частоте, что и основной процессор, поэтому на выполнение математических операций затрачивается меньше циклов, чем в предыдущих сопроцессорах. Производительность встроенного сопроцессора в среднем в 2-3 раза выше посравнению с внешним 80387.

    Быстродействие процессоров 486 в два раза выше, чем у 386-го, т.е. производительность процессора 486SX на 20 МГц такая же, как и у процессора 386DX на 40 МГц. Процессор 486 с более низкой тактовой частотой не только обладает таким же (или даже более высоким) быстродействием, но и имеет еще одно преимущество: его можно легко заменить на DX2 или DX4, производительность которых еще в 2-3 раза выше. Теперь нетрудно понять, почему процессор 486 быстро вытеснил 386-й.До появления процессора 486 многие избегали графических пользовательских интерфейсов, не желая долго разглядывать песочные часы на экране при выполнении системных опе­раций. Но с его появлением ситуация резко изменилась, и теперь считается, что именно он способствовал росту популярности графических пользовательских интерфейсов.

    С появлением еще более быстродействующего процессора Pentium фирма Intel начала снижать цены на процессоры семейства 486, стремясь сделать их доминирующими. (Кстати, цены на все модели процессоров снижаются постоянно.) Было выпущено множество модификаций процессора 486: с сопроцессором и без него, с тактовыми частотами от 16 до 120 МГц, с устройствами снижения энергопотребления и с напряжением 3,3 В (что позволяет еще больше снизить потребляемую мощность).

    Со времени, прошедшего после появления в 1989 году первой микросхемы 486DX, образовалось целое семейство подобных процессоров. Будучи в основном похожими друг на друга (одинаковая 32-разрядная архитектура, наличие встроенной кэш-памяти и т.д.), они обладают разным быстродействием и разводкой выводов.

    Среди них можно выделить несколько групп, отличающихся конструктивным исполнением и тактовой частотой:

  • 486SX без сопроцессора;
  • 486DX с сопроцессором;
  • 486DX2 с удвоенным быстродействием (OverDrive) и сопроцессором;
  • 486DX4 с утроенным быстродействием и сопроцессором.

    Процессор с максимальной тактовой частотой будет работать и на меньших частотах. Например, 486DX4 с тактовой частотой 100 МГц будет работать на 75 МГц в составе системной платы с рабочей частотой 25 МГц. Отметим, что в процессорах DX2/OverDrive внутренние операции выполняются с частотой, в два раза превышающей рабочую частоту системной платы, а в процессоре DX4 этот коэффициент может быть равен 2, 2,5 или 3.

    Тактовые частоты процессоров DX2 и DX4 в зависимости от рабочей частоты системной платы
    ---------------------------------------------------------------------------
    Частота системной	DX2(режим 2х) DX4(режим 2х) DX4(режим 2,5х) DX4(режим Зх)
    платы,МГц
    ---------------------------------------------------------------------------
      16                      32         32           40             48	
      20                      40         40           50             60	
      25                      50         50           63             75	
      33                      66         66           83            100	
      40                      80         80          100            120	
      50                       -        100           -              -	
    ---------------------------------------------------------------------------
    

    Внутренняя частота процессора DX4 контролируется сигналом кратности умножения час­тоты CLKMUL на выводе R-17 (гнездо типа Socket 1) или S-18 (гнездо типа Socket 2, Socket 3 или Socket 6). Входной сигнал CLKMUL задается только во время перезагрузки компьютера и определяет отношение внутренней частоты к частоте сигнала CLK на выводе С-3 (гнездо типа Socket 1) или D-4 (гнездо типа Socket 2, Socket 3 или Socket 6) внешней шины. Если уровень сигнал CLKMUL низкий, то внутренняя тактовая частота будет в два раза выше частоты внешней шины, а если высокий или остается переменным (большинство системных плат работает с переменным уровнем сигнала CLKMUL), задается режим утроенного быстродействия. Если сигнал CLKMUL соединяется с сигналом запроса шины BREQ (Bus Request) на выводе Q-15 (гнездо типа Socket 1) или R-16 (гнездо типа Socket 2, Socket 3 или Socket 6), внутренняя тактовая частота будет в 2,5 раза превышать тактовую частоту CLK. Ниже поясняется, как можно соединять разъемы для каждой из тактовых частот DX4.

    Кратность тактовой частоты CLKMUL
    (выбранный исключительно при перезагрузке компьютера)
    -----------------------------------------------------
           2х                  Низкий
         2,5х                  Соединенный с BREQ
           Зх                  Высокий или переменный
    -----------------------------------------------------
    

    Вам потребуется определить, как установлены перемычки на вашей системной плате, и выяснить, можно ли их установить так, чтобы тактовая частота процессора была кратна (т.е. больше в количество раз, равное множителю) тактовой частоте сигнала CLK. В большинстве случаев следует просто изменить положение перемычек, расположенных на плате около гнезда процессора. Процессор DX4-100 имеет одну интересную возможность: он способен работать в режиме удвоения тактовой частоты с системной платой, имеющей частоту 50 МГц, что значительно увеличивает производительность шины памяти при частоте процессора 100 МГц (как будто вы работаете с процессором в режиме утроения тактовой частоты 33/100 МГц). Однако, если вы хотите, чтобы платы VL-Bus корректно выполняли операции, уменьшите частоту до 33 или 40 МГц. Гнезда VL-Bus в большинстве системных плат VL-Bus могут работать в буферном ре­жиме. Кроме того, эти системные платы способны добавлять состояния ожидания и даже избирательно изменять частоту исключительно для разъемов VL-Bus, чтобы обеспечить их совместимость. Вряд ли они будут корректно работать при частоте 50 МГц. Конструкция системной платы описана в технической документации.

    Процессоры 486 различаются не только быстродействием, но и разводкой выводов. Их разновидности DX, DX2 и SX выпускаются практически в одинаковых 168-контактных корпусах, а микросхемы OverDrive — либо в обычном 168-контактном, либо в модифицированном 169-контактном варианте (который иногда называют корпусом 487SX).

    Гнездо модернизируемого компьютера должно соответствовать устанавливаемому процессору. Если установить процессор DX4 в гнездо с уровнем сигнала 5 В, то процессор выйдет из строя!

    Семейство процессоров 486 обладает столь высокой производительностью (по сравнению с предыдущими типами процессоров) в основном благодаря тому, что такие устройства, как кэш-контроллер, кэш-память и сопроцессор, которые до сих пор выпускались в виде отдельных микросхем, введены в состав самих процессоров. Еще одно достоинство — простота модернизации. В большинстве случаев достаточно установить новый процессор — и можно практически удвоить производительность компьютера.

    Процессоры 486DX

    Первый процессор 486DX был выпущен фирмой Intel 10 апреля 1989 года, а первые компьютеры на его основе — в 1990 году. Тактовая частота первого процессора составляла 25 МГц, напряжение питания — 5 В. Позднее появились микросхемы на 33 и 50 МГц. Сначала они выпускались только в 168-контактных корпусах PGA, но существуют модификации как с напряжением питания 5 В в 196-контактных корпусах PQFP (Plastic Quad Flat Pack), так и 3,3 В в 208-контактных корпусах SQFP (Small Quad Flat Pack). Два последних варианта выпускаются в улучшенной версии SL Enhanced и предназначены для портативных компьютеров, в которых важна малая потребляемая мощность.

    Процессоры 486 отличаются от старых CPU 286 и 386 высокой степенью интеграции (в них есть встроенные сопроцессор, кэш-контроллер и кэш-память) и возможностью модернизации ком­пьютеров на их основе — для большинства разновидностей 486 существуют варианты OverDrive с удвоенным быстродействием.

    Процессор 486DX производится по технологии CMOS (КМОП-технологии), его внутренние регистры, внешняя шина данных и шина адреса 32-разрядные, как и у процессора 386. На кристалле размером с ноготь размещается 1,2 млн транзисторов (в четыре раза больше, чем в процессоре 386). По этому параметру можно косвенно судить о возможностях микросхемы.

    В стандартный процессор 486DX входят арифметико-логическое устройство, сопроцессор, устройство управления памятью и встроенный кэш-контроллер с памятью емкостью 8 Кбайт. Благодаря встроенной кэш-памяти и эффективному арифметико-логическому устройству среднестатистическая команда в процессорах семейства 486 выполняется всего за 2 такта (в процессорах 286 и 386 на это затрачивается 4,5 такта, а в процессорах 8086/8088 — 12 тактов). При одной и той же тактовой частоте процессор 486 вдвое производительнее 386-го.

    Система команд процессора 486 полностью совместима с системами команд предыдущих процессоров Intel, например 386-го, но в ней предусмотрены некоторые дополнения, связанные в основном с управлением встроенным кэшем. Как и 386-й, процессор 486 может адресовать память объемом 4 Гбайт и работать с виртуальной памятью до 64 Тбайт. Он может работать во всех трех предусмотренных для про­цессора 386 режимах: реальном, защищенном и виртуальном.

    В реальном режиме выполняются программы, написанные для процессора 8086. В защищенном режиме реализуются более эффективная страничная организация па­ мяти и программные переключения. В виртуальном режиме возможно создание нескольких копий DOS или другой операционной системы, для каждой из которых создается виртуальный центральный процессор 8086. Таким образом, под управлением Windows или OS/2 процессор может одновременно выполнять 16- и 32-разрядные программы в защищенных от взаимного влияния областях памяти. При сбое или зависании программы в одной области остальные части системы не пострадают, а зависшую операционную систему можно перезагрузить отдельно.

    В процессоре 486DX имеется встроенный сопроцессор MCP (Math CoProcessor) или FPU (Floating-Point Unit). В отличие от предыдущих сопроцессоров, выпускавшихся в виде отдельных микросхем, его не нужно дополнительно устанавливать на системную плату, если вы захотите ускорить выполнение сложных математических вычислений. Сопроцессор, входящий в CPU 486DX, полностью совместим с сопроцессором 387, встроенным в 386, но его производительность приблизительно в два раза выше, поскольку он работает синхронно с основным процессором и по сравнению с 387-м затрачивает на выполнение большинства команд вдвое меньше тактов.

    Процессор 486SL

    Этот процессор некоторое время выпускался в виде отдельной микросхемы, а затем был снят с производства. Усовершенствования и нововведения варианта SL были учтены практически во всех процессорах 486 (SX, DX и DX2), выпускавшихся с маркировкой SL Enhanced. В процессорах SL Enhanced содержатся дополнительные узлы, обеспечивающие снижение потребляемой мощности.

    Микросхемы SL Enhanced первоначально предназначались для использования в портативных компьютерах с питанием от аккумуляторов, но они применялись и в настольных компьютерах. Предусмотрены такие приемы снижения энергопотребления, как работа в дежурном режиме и переключение тактовой частоты. Выпускаются также разновидности этих микросхем с напряжением питания 3,3 В.

    Intel разработала систему снижения энергопотребления, названную SMM (System Management Mode). Она функционирует независимо от остальных узлов процессора и выполняемых им программ. Система построена на основе таймеров, регистров и других логических схем, которые могут регулировать потребление энергии некоторыми устройствами, входящими в состав портативного компьютера, не мешая при этом работе других устройств. Программа SMM записывается в специально отведенную область памяти (System Management Memory), недоступную для операционной системы и прикладных программ. Для обслуживания событий, связанных с управлением потребляемой мощностью, предусмотрено прерывание SMI (System Management Interrupt). Оно не зависит от остальных прерываний и имеет наивысший приоритет.

    SMM обеспечивает гибкое и безопасное управление питанием. Если, например, прикладная программа пытается обратиться к периферийному устройству, которое находится в режиме пониженного потребления энергии, то вырабатывается прерывание SMI. После этого устройство включается на полную мощность и программа обращается к нему еще раз.

    В процессорах SL можно использовать режимы приостановки (suspend) и возобновления (resume). В портативных компьютерах режим приостановки применяется для их временного выключения и включения. Переход из одного режима в другой обычно занимает не больше одной секунды, причем после переключения из режима приостановки восстанавливается то же самое состояние компьютера, в котором он находился до этого. При этом не требуется перезагружать компьютер и операционную систему, запускать приложение и снова вводить данные. Достаточно просто нажать соответствующую кнопку — и компьютер готов к работе.

    В режиме приостановки процессоры SL практически не потребляют энергии. Поэтому компьютер может находиться в таком режиме в течение нескольких недель, а затем его моментально можно привести в рабочее состояние. Пока компьютер находится в режиме приостановки, "замороженные" программы и данные могут храниться в памяти, хотя лучше сохранить их на диске.

    Процессор 486SX

    Этот процессор начали выпускать в апреле 1991 года как более дешевый вариант CPU 486DX без сопроцессора.

    Как уже отмечалось, процессор 386SX — это "урезанный" 16-разрядный вариант полноценного 32-разрядного CPU 386DX. У него другая разводка выводов, и он не взаимозаменяем с более производительным процессором 386DX. Ситуация с процессором 486SX совершенно иная. Это полноценный 32-разрядный процессор, выводы которого в основном соответствуют имеющимся в процессоре 486DX (изменены функции и нумерация лишь нескольких выводов). Их геометрическое расположение одинаковое, и указанные микросхемы могут быть установлены в одно и то же гнездо.

    Процессор 486SX появился скорее по коммерческим, нежели по технологическим причинам. Первые партии этих процессоров были обычными микросхемами DX с дефектными сопроцессорами. Вместо того чтобы отправить их на переработку, производители вставляли кристаллы в корпус, отключив при этом сопроцессор, и продавали под названием 486SX.

    Так называемый сопроцессор 487SX фактически является процессором 486DX с тактовой частотой 25 МГц, к которому добавлен еще один вывод и изменены функции некоторых других выводов. При установке в дополнительное гнездо компьютера этот процессор отключает имеющийся 486SX с помощью дополнительного сигнала, подаваемого на один из выводов. Дополнительный 169-й вывод используется не для передачи сигналов, а для правильной ориентации микропроцессора в гнезде.

    Микросхема 487SX выполняет все функции CPU 486SX и содержит сопроцессор. Процессор 487SX был промежуточным этапом подготовки фирмой Intel настоящего сюрприза — процессора OverDrive. Микросхемы DX2/OverDrive с удвоенной тактовой частотой устанавливаются в то же 169-контактное гнездо и имеют такую же разводку выводов, что и процессор 487SX. Поэтому в любой компьютер, рассчитанный на использование 487SX, можно установить и микросхему DX2/OverDrive.

    Единственное различие между процессорами 487SX и 486DX заключается в том, что 487SX имеет 169 выводов. При установке 487SX в гнездо специальный сигнал с одного из ранее не использовавшихся выводов (интересно, что не с дополнительного 169-го вывода!) отключает существующий в компьютере процессор 486SX, и все операции выполняет процессор 487SX со своим сопроцессором. Собственно, этим и объясняется высокая стоимость 487SX.

    Старый процессор 486SX остается на плате и при этом вообще не функционирует! Несмотря на то что процессор 487SX практически идентичен 486DX, установить стандартный 486DX в гнездо OverDrive просто так невозможно, поскольку назначения выводов у них не совпадают (на некоторых системных платах имеются перемычки, переставляя которые определенным образом, можно использовать процессоры с различными конфигурациями выводов). Поскольку у CPU 487SX фактически используется 168 выводов (хотя он и вставляется в 169-контактное гнездо), а их геометрическое расположение такое же, как у 486DX, в гнездо SX в принципе можно установить процессор DX. Сможете ли вы заставить его при этом работать, зависит от конструкции системной платы. В большинстве случаев можно было бы модернизировать компьютер, заменив процессор 486SX на 487SX (и даже на DX или OverDrive). Однако Intel рекомендует всем фирмам-производителям устанавливать на платах дополнительное гнездо (OverDrive). Дело в том, что замена процессора, установленного в стандартном гнезде, — процедура довольно рискованная. Правда, Intel настаивает на том, чтобы для процессора на системной плате предусматривалось одно-единственное гнездо типа ZIF, что намного упрощает модернизацию компьютеров.

    Отметим также, что незначительное количество системных плат для компьютеров на базе процессора 486 имели гнездо для установки сопроцессора Weitek 4187, появившегося в нояб­ре 1989 года.

    Процессоры DX2/OverDrive и DX4

    В марте 1992 года Intel приступила к выпуску процессоров DX2 с удвоенной тактовой частотой. В мае они поступили в розничную продажу под названием OverDrive. Сначала процессоры OverDrive были 169-контактными, т.е. их можно было установить только в те компьютеры с процессором 486SX, в которых имелось дополнительное гнездо на 169 контактов.

    В сентябре 1992 года появились модели OverDrive со 168-ю контактами, предназначенные для модернизации компьютеров с процессорами 486DX. Эти процессоры можно устанавливать в любые компьютеры, построенные на базе процессоров 486 (SX или DX), и даже в те, которые не рассчитаны на использование 169-контактных микросхем. Новый процессор просто устанавливается на плату — и компьютер работает вдвое быстрее!

    Внутренняя тактовая частота процессоров DX2/OverDrive вдвое выше частоты системной платы. Например, при тактовой частоте системной платы 25 МГц процессор работает на частоте 50 МГц, при 33 МГц — на частоте 66 МГц. Удвоение внутренней частоты не сказывается на работе других компонентов компьютера — все они функционируют так же, как с обычным процессором 486. Поэтому при переходе на процессор с удвоенной частотой заменять другие компоненты компьютера, например модули памяти, не нужно. Одним словом, вы существенно повысите производительность системы, заменив всего одну микросхему, а не устанавливая более быстродействующую и дорогую системную плату.

    Микросхемы DX2/OverDrive выпускались со следующими тактовыми частотами:

  • 40 МГц для компьютеров с частотами 16 и 20 МГц;
  • 50 МГц для компьютеров с частотой 25 МГц;
  • 66 МГц для компьютеров с частотой 33 МГц.

    Это максимальные значения тактовых частот. Микросхему на 66 МГц без проблем можно использовать вместо микросхемы с максимальной частотой 40 или 50 МГц, хотя при этом процессор будет работать несколько медленнее. Реальная тактовая частота процессора определяется только частотой системной платы и равна ее удвоенному значению. Например, установленный вместо 486SX на 16 МГц процессор DX2/OverDrive на 40 МГц (частота системной платы — 16 МГц) будет работать на частоте 32 МГц. Выпускать процессоры DX2/OverDrive с тактовой частотой 100 МГц (для компьютеров с частотой системной платы 50 МГц) сначала не предполагалось, но затем все же началось производство процессора DX4, который можно перевести в режим удвоенной частоты и установить на системной плате с частотой 50 МГц (более подробно об этом речь пойдет в следующих разделах).

    Единственным устройством внутри микросхемы DX2, работающим на основной (не удвоенной) частоте, является интерфейс шины, через который осуществляется связь процессора с внешним миром. В нем происходит "согласование" различных внутренней и внешней тактовых частот, и удвоение частоты остается "невидимым" для остальных устройств. Для них DX2 выглядит, как обычный процессор 486DX, выполняющий операции в два раза быстрее.

    Процессоры DX2 производятся по технологии, позволяющей получить минимальный размер структуры на кристалле 0,8 мкм. Эта технология впервые была разработана для процессоров 486DX. В микросхеме содержится 1,1 млн транзисторов в трех слоях "монтажа". Встроенная кэш-память на 8 Кбайт и сопроцессор работают на удвоенной частоте. Для обеспечения совместимости связь с внешними устройствами осуществляется на основной частоте (рабочей частоте системной платы).

    С появлением DX2 разработчикам представилась возможность не только модернизировать существующие компьютеры, но и проектировать относительно дешевые системные платы для быстродействующих компьютеров, поскольку теперь не требовалось, чтобы сами системные платы могли работать на такой же высокой частоте, что и процессор. Компьютер с процессором 486DX2 на 50 МГц оказался гораздо дешевле полной системы 486DX-50, так как системная плата в компьютере с процессором 486DX-50 работает на тактовой частоте 50 МГц, а в компьютере с процессором 486DX2 только тактовая частота процессора равна 50 МГц, а частота системной платы вдвое меньше — всего 25 МГц. При этом процессоры в обоих компьютерах имеют одинаковое быстродействие.

    В принципе полная система 486DX-50 работает несколько быстрее, чем компьютер с системной платой на 25 МГц и удвоенной частотой процессора. Но это различие очень невелико, в первую очередь благодаря высокой степени интеграции процессора и использованию кэш-памяти.

    Обращение процессора к системной памяти за данными или программными инструкциями синхронизируется тактовым сигналом с рабочей частотой системной платы, например, 25 МГц. Поскольку коэффициент попадания во встроенный кэш в процессоре 486DX2 равен 90-95%, на обращение к памяти в среднем затрачивается всего 5-10% времени считывания. Таким образом, компьютер с процессором DX2 очень близок по производительности к компьютеру с системной платой, работающей на тактовой частоте 50 МГц, но стоимость его при этом намного ниже. Например, относительно дешевый компьютер с рабочей частотой системной платы 33 МГц и процессором 486DX2 на 66 МГц работает быстрее дорогого компьютера с процессором 486DX-50, особенно при установке в ОХ2-системе кэш-памяти второго уровня.

    На системных платах многих компьютеров с процессором 486 устанавливается вторичная (внешняя) кэш-память емкостью от 16 до 512 Кбайт (и более). Она обеспечивает более быстрый обмен с внешней памятью. При установке в компьютер процессора DX2 внешняя кэш­память играет даже более важную роль в повышении его производительности. Ее использование позволяет уменьшить количество тактов ожидания при записи данных в оперативную память, а также при считывании, если данные не были найдены во встроенном кэше. Разница в производительности между различными компьютерами с процессорами DX2 чаще всего обусловливается разными емкостями кэш-памяти на системной плате. В компьютерах без внешнего кэша производительность, конечно, выше благодаря удвоению тактовой частоты процессора, но операции, связанные с интенсивным обменом с памятью, выполняются медленнее по сравнению с системами, в которых есть внешний кэш.

    Ну а как же модернизировать компьютеры с частотой системной платы 50 МГц? Перво­начально Intel не собиралась выпускать процессоры DX2/OverDrive для компьютеров с частотой системной платы 50 МГц, т.е. с внутренней тактовой частотой 100 МГц. Однако в какой-то степени эта проблема была решена благодаря выпуску процессора DX4.

    Хотя DX4 не предназначался для розничной продажи, его все же можно приобрести в комплекте с преобразователем напряжения питания (3,3 В), который понадобится при установке процессора в гнездо с напряжением 5 В (если в системной плате не предусмотрено на­пряжение 3,3 В). На преобразователе также имеются перемычки, позволяющие задать кратность (множитель) тактовой частоты 2х, 2,5х или Зх. Если установить процессор DX4 в компьютер 486DX-50 и выбрать множитель 2х, то процессор будет работать с внутренней тактовой частотой 100 МГц!

    Intel также выпускала специальный процессор DX4 OverDrive, в который входят встроенный адаптер напряжения и теплоотвод. DX4 OverDrive, по сути, идентичен стандартному процессору DX4 с напряжением 3,3 В, но он работает при напряжении 5 В благодаря встро­енному адаптеру напряжения питания. Кроме того, процессор DX4 OverDrive будет работать только в режиме утроенной тактовой частоты, а не в режимах 2х и 2,5х, приемлемых для стандартного DX4.

    Pentium OverDrive для компьютеров с процессорами DX2 и DX4

    В 1995 году вышел в свет процессор Pentium OverDrive. Фактически во всех компьютерах 486 имеются гнезда типа Socket 2 или Socket 3 c напряжением питания 5 В, необходимым для стандартного процессора Pentium OverDrive.

    Процессор Pentium OverDrive предназначен для компьютеров, в которых имеется гнездо типа Socket 2. Он будет работать и в компьютерах с гнездом типа Socket 3, но в этом случае необходимо убедиться, что оно настроено на напряжение питания 5, а не 3,3 В. Кроме того, если вы собираетесь использовать процессор с напряжением 3,3 В, не забудьте удостовериться, что гнездо типа Socket 3 настроено именно на это напряжение. Вставить микросхему на 3,3 В в гнездо типа Socket 2 невозможно: соответствующее расположение ключей не позволит этого сделать.

    Эти процессоры, работающие на повышенной тактовой частоте (за счет внутреннего умножения), кроме 32-разрядного ядра Pentium (с суперскаляром!), обладают и стандартной для Pentium встроенной (первого уровня) двунаправленной кэш-памятью емкостью 32 Кбайт. Ес­ли системная плата позволяет этой кэш-памяти выполнять свои функции, вы в полной мере сможете использовать повышенную производительность. К сожалению, большинство системных плат, особенно устаревшие (с гнездом типа Socket 2), позволяют встраивать только кэш-память со сквозной записью.

    Испытания процессоров OverDrive свидетельствуют об их небольшом преимуществе пе­ред DX4-100 и некоторых недостатках по сравнению с DX4-120 и Pentium 60, 66 или 75. Из-за высокой стоимости процессор Pentium OverDrive оказался нежизнеспособным вариантом модернизации для большинства компьютеров 486. Значительно дешевле использовать DX4-100 или 120 либо просто заменить всю системную плату новой платой Pentium с настоящим процессором Pentium, а не Pentium OverDrive.

    Микросхема 80487

    Выпуск процессора 80486 начался в конце 1989 года, а первые компьютеры на его основе появились в 1990 году. Начиная с модели 486DX, процессоры стали дополняться сопроцессорами.

    Предполагалось, что процессор 486SX будет полноценной микросхемой 486DX, но при изготовлении микросхем встроенный сопроцессор стали отключать. В то же время Intel начала выпуск так называемого сопроцессора 487SX, а изготовители системных плат установили для него разработанное фирмой Intel гнездо. Однако, по существу, 487SX был просто разновидностью процессора 486DX. При установке этой микросхемы в гнездо на системной плате процессор 486SX отключался, в результате чего был получен эквивалент компьютера с пол­ноценным процессором 486DX.

    AMD 486 (5x86)

    486-совместимые процессоры AMD устанавливаются в стандартные системные платы для процессора 486. Процессоры AMD являются самыми быстрыми в классе 486 и называются Am5x86(TM)-P75. Название может ввести в заблуждение, так как некоторые пользователи думают, что 5x86 — это процессор пятого поколения, подобный Pentium. Фактически это процессор 486, но с большим множителем тактовой частоты (4x), т.е. он работает на тактовой частоте, в четыре раза превышающей частоту системной платы для процессора 486 (33 МГц).

    В процессоре 5x85 имеется универсальная сквозная кэш-память емкостью 16 Кбайт, работающая на тактовой частоте 133 МГц. Производительность этого процессора приблизительно такая же, как у Pentium 75, поэтому обозначение P-75 применяется в числовой части маркировки. Это идеальный, экономный выбор для замены процессора 486 в случае, когда заменить системную плату трудно или невозможно.

    Не все системные платы поддерживают процессор 5x86. Лучше всего проверить по документации к системной плате, поддерживает ли она эту микросхему. (Ищите ключевые слова "Am5X86", "AMD-X5", "clock-quadrupled", "133MHz" или что-нибудь подобное.) Можно также заглянуть на Web-сервер фирмы AMD.

    При установке процессора 5x86 на системную плату для процессора 486 следует обратить внимание на ряд обстоятельств.

    Рабочее напряжение для 5x86 — 3,45 (±0,15) В. Не во всех системных платах предусмотрена поддержка этого напряжения, но она существует в большинстве плат с гнездом типа Socket 3. Если на системной плате для процессора 486 установлено гнездо типа Socket 1 или Socket 2, то процессор 5x86 нельзя установить непосредственно.

    Процессор, рассчитанный на напряжение 3,45 В, не будет функционировать в 5-вольтовом гнезде и может быть поврежден. Чтобы преобразовать напряжение 5 В в 3,45 В, можно использовать преобразователи, выпускаемые такими компаниями, как Kingston, Evergreen и AMP. Причем Kingston и Evergreen упаковывают процессор 5x86 и преобразователь напряжения в корпус, который легко устанавливается в гнездо. Эти версии идеально подходят для старых системных плат к процессору 486, не имеющих гнезда типа Socket 3.

    Вообще лучше приобрести новую системную плату с гнездом типа Socket 3, чем покупать один из этих переходников; однако в настоящее время уже трудно найти системные платы для процессора 486. Лучше купить новую системную плату, а не использовать переходник, потому что старая BIOS может не поддерживать необходимую тактовую частоту. Как правило, при использовании старых плат приходится обновлять BIOS.

    Большинство системных плат с гнездом типа Socket 3 имеют переходные устройства, позволяющие установить необходимое напряжение. Некоторые платы не имеют переходных устройств, но содержат устройства автоматической установки необходимого напряжения. Эти устройства опрашивают контакт VOLDET (контакт S4) на микропро­цессоре при включении системы.

    Контакт VOLDET предназначен для заземления микропроцессора. Если нет никаких переходных устройств для установки необходимого напряжения, вы можете проверить системную плату самостоятельно: выключите компьютер, снимите микропроцессор, соедините контакт S4 с контактом Vss на гнезде /№, включите компьютер и измерьте с помощью вольтметра напряжение на любом контакте Vcc. Напряжение должно быть 3,45 (±0,15) В.

    Тактовая частота системной платы, в которую устанавливается процессор 5x86, должна составлять 33 МГц. Процессор 5x86 работает на тактовой частоте 133 МГц. Следовательно, переходные устройства должны быть установлены в режим "clockquadrupled" ("учетверенная частота") или "4X Clock". Чтобы правильно установить переходные устройства на системной плате, контакт CLKMUL (контакт R17) на процессоре необходимо заземлить (соединить с Vss). Но, если вам не удалось установить четырехкратную частоту, не отчаивайтесь — процессор должен работать и при стандартной для DX2 двукратной частоте.

    Некоторые системные платы имеют переходные устройства, конфигурирующие внутреннюю кэш-память в режим c обратной (WB) или сквозной (WT) записью. На контакт WB/WT (контакт B13) микропроцессора подается высокий уровень сигнала (Vcc) для режима WB или нулевой (Vss) — для режима WT. Самая высокая производительность системы достигается в режиме WB; однако, если при выполнении прикладных программ возникнут какие-то проблемы или перестанет правильно работать дисковод для гибких дисков (из-за конфликтов с DMA), понадобится установить кэш в режим WT. Поскольку при работе процессор 5x86 нагревается, то для теплоотвода требуется вен­тилятор.

    Cyrix/TI 486

    Фирмой Cyrix были разработаны процессоры 486DX2/DX4, рассчитанные на рабочие частоты 100, 80, 75, 66 и 50 МГц. Как и AMD 486, процессоры Cyrix полностью совместимы с процессорами Intel 486 и могут быть установлены на большинстве системных плат для процессора 486.

    В процессоре Cx486DX2/DX4 предусмотрены кэш-память с обратной записью емкостью 8 Кбайт, встроенный сопроцессор для операций над числами с плавающей запятой, усовершенствованное управление питанием и SMM. Он был рассчитан на напряжение 3,3 В.

    Первоначально все разрабатываемые Cyrix процессоры 486 выпускала фирма TI, и в соответствии с соглашением эти процессоры продавались под именем TI. Но через какое-то время TI и Cyrix рассорились, и IBM стала производить большинство микросхем для Cyrix. Однако вскоре после приобретения корпорацией National Semiconductor фирмы Cyrix процессоры стали выпускаться под этой торговой маркой, и даже после по­купки Cyrix компанией VIA Technologies ситуация не изменилась.

    Пятое поколение процессоров: Р5 (586)

    Процессоры Pentium

    В октябре 1992 года Intel объявила, что совместимые процессоры пятого поколения (разрабатывавшиеся под кодовым названием Р5) будут называться Pentium, а не 586, как предполагали многие. Такое название было бы вполне естественным, однако выяснилось, что цифровые обозначения не могут быть зарегистрированы в качестве торговой марки, a Intel опасалась конкурентов, которые могли начать выпуск аналогичных микросхем под давно ожидавшимся "непатентуемым" названием. Первые процессоры Pentium были выпущены в марте 1993 года, а через несколько месяцев появились и первые компьютеры на их основе.

    Pentium совместим с предыдущими процессорами фирмы Intel, но при этом значительно отличается от них. Одно из отличий вполне можно признать революционным: в процессоре Pentium есть два конвейера, что позволяет ему выполнять сразу две команды. (Все предыдущие процессоры выполняли в каждый момент времени только одну команду.) Intel назвала эту воз­можность суперскалярной технологией. Благодаря этой технологии производительность Pentium по сравнению с процессорами 486 существенно повысилась.

    Стандартная микросхема 486 выполняет одну команду в среднем за два внутренних такта, а в процессорах DX2 и DX4 за счет удвоения частоты — за один такт. Благодаря использованию суперскалярной технологии в процессоре Pentium можно выполнять по две команды за один такт. Понятие суперскалярная архитектура обычно связывается с высокопроизводительными RISC-процессорами. Pentium — один из первых процессоров CISC (Complex Instruction Set Computer), который можно считать суперскалярным. Он практически эквивалентен двум процессорам 486, объединенным в одном корпусе.

    Характеристики процессора Pentium
    ---------------------------------------------------------------------------
    Дата появления   22 марта 1993 года (первое поколение), 7 марта 1994 года (второе поколение)
    Максимальная тактовая частота	60,66 МГц (первое поколение); 75,90,100,120,133,150,166,200 МГц
    (второе поколение)
    Кратность умножения частоты     1х (первое поколение); 1,5х-3х (второе поколение)
    Разрядность регистров               32
    Разрядность внешней шины данных     64
    Разрядность шины адреса             32
    Адресуемая память                   4 Гбайт
    Размер встроенной кэш-памяти    8 Кбайт (для кода), 8 Кбайт (для данных)
    Тип встроенной кэш-памяти       Двухстраничная, двунаправленная (для данных)
    Укороченные циклы памяти           Есть
    Количество транзисторов            3,1 млн и более
    Размер элемента на кристалле  0,8 мкм (60/66 МГц), 0,6 мкм (75-100 МГц), 0,35 мкм (120 МГц и выше)
    Корпус             273-контактный PGA, 296-контактный SPGA, пленочный корпус
    Сопроцессор                     Встроенный
    Снижение энергопотребления    Система SMM, во втором поколении — улучшенная
    Напряжение питания    5 В (первое поколение), 3,465; 3,3; 3,1 и 2,9 В (второе поколение)
    ---------------------------------------------------------------------------
    

    Два конвейера данных обозначаются буквами u и v. Конвейер u — основной — может выполнять все операции над целыми числами и числами с плавающей запятой. Конвейер v — вспомогательный — может выполнять только простые операции над целыми числами и частично над числами с плавающей запятой. Одновременное выполнение двух команд в разных конвейерах называется сдваиванием. Не все последовательно выполняемые команды допускают сдваивание, и в этом случае используется только конвейер u. Чтобы достичь максимальной эффективности работы процессора Pentium, желательно перекомпилировать программы так, чтобы появилась возможность сдваивать как можно больше команд.

    Pentium полностью совместим с процессорами 386 и 486. Хотя все существующие программы выполняются на Pentium значительно быстрее, многие разработчики программного обеспечения стремятся переработать свою продукцию так, чтобы возможности Pentium использовались в полной мере. Intel разработала для этого новые компиляторы и продает лицензии на них фирмам, производящим программное обеспечение. Программы, в которых используются преимущества суперскалярной технологии (параллельная обработка), уже довольно распространены на рынке. Оптимизированное программное обеспечение должно повысить производительность путем выполнения еще большего количества команд сразу в обеих секциях.

    Чтобы в одном или обоих конвейерах сократить время простоев, вызванных задержками выборки команд при изменении счетчика адреса в результате выполнения в программах команд ветвления, в Pentium применяется буфер адреса ветвления ВТВ (Branch Target Buffer), в котором используются алгоритмы предсказания адресов ветвления. Если переход по команде ветвления должен произойти в ближайшем будущем, программные инструкции из соответствующей ячейки памяти заранее считаются в буфер ВТВ. Предсказание адреса перехода позволяет обоим конвейерам работать с максимальным быстродействием. Внутренняя архитектура процессора Pentium показана на рис. 3.28.

    Процессор Pentium имеет 32-разрядную шину адреса (такую же, как и у процессоров 386 и 486), что позволяет адресовать память объемом до 4 Гбайт. Но поскольку разрядность шины данных увеличена до 64, то при одинаковой тактовой частоте скорость обмена данными оказывается в два раза выше, чем у процессора 486. При использовании такой шины данных требуется соответствующая организация памяти, т.е. каждый банк памяти должен быть 64-разрядным.

    В большинстве системных плат память строится на основе модулей SIMM или DIMM. Модули SIMM бывают 8- и 32-разрядными. В специальных версиях этих модулей применя­ются коды коррекции ошибок (Error Correction Codes — ECC). В компьютерах с процессором Pentium применяются в основном 36-разрядные модули SIMM (32 бит данных и 4 бит четно­сти) — по два модуля на один банк памяти. На системной плате обычно устанавливается че­тыре гнезда для этих модулей, т.е. для двух банков памяти. В более новых компьютерах с процессором Pentium и Pentium II применяются 64-разрядные модули DIMM.

    Несмотря на то что внешняя шина данных 64-разрядная, внутренние регистры Pentium — 32-разрядные. При выполнении команд и обработке данных внутри процессора они предварительно разбиваются на 32-разрядные элементы и обрабатываются почти так же, как в процессоре 486. Иногда говорят, что Intel вводит всех в заблуждение, называя Pentium 64-разрядным процессором. На это можно ответить, что внешний обмен данными все-таки 64-разрядный. Внутренние же регистры Pentium полностью соответствуют регистрам процессора 486.

    Pentium имеет два встроенных кэша объемом по 8 Кбайт каждый, тогда как в процессоре 486 со­держится один кэш объемом 8 или 16 Кбайт. Схемы кэш-контроллера и сама кэш-память размещены на кристалле процессора. В кэш-память копируется информация (данные и программные коды) из различных областей системной памяти. Кэш-память процессора Pentium может также хранить информацию, которая должна быть записана в память, до того момента, пока не снизится нагрузка на процессор и другие компоненты системы. (Процессор 486 выполняет все записи в память сразу.)

    Отдельное кэширование кода и данных организовано по двухстраничной схеме; каждая страница разделена на строки по 32 байт. Для каждого кэша предусмотрен специальный ассоциативный буфер трансляции (преобразования) адресов (Translation Lookaside Buffer — TLB), предназначенный для преобразования линейных адресов в физические адреса памяти. Кэш-память может работать как в режиме сквозной записи, так и в двунаправленном режиме, т.е. с построчным опросом. Производительность процессора в двунаправленном режиме оказывается выше, поскольку в кэш-память записываются не только считываемые данные, но и результаты, в отличие от режима сквозной записи (при котором в кэш-память записываются только считываемые данные). В двунаправленном режиме значительно уменьшается количество обменов данными между процессором и системной памятью. В программном кэше предусмотрена защита от записи, поскольку в нем хранятся только программные инструкции, а не меняющиеся по ходу выполнения программ данные. Благодаря использованию укороченных циклов памяти данные в кэш-память (или из нее) могут быть переданы очень быстро. Производительность компьютеров с процессором Pentium значительно повышается при использовании внешней кэш-памяти (второго уровня), которая обычно имеет емкость 512 Кбайт и выше и строится на основе быстродействующих микросхем статических RAM (время задержки — 15 не и меньше). Если процессор пытается считать данные, которых еще нет во встроенной кэш­памяти (первого уровня), то состояния ожидания существенно замедляют его работу. Если же эти данные уже записаны во внешнюю кэш-память, процессор выполняет программу без остановок.

    Процессор Pentium изготавливается с использованием биполярной КМОП-технологии (Bipolar Complementary Metal Oxide Semiconductor — BiCMOS), применение которой приблизительно на 10% увеличивает сложность микросхемы, но позволяет повысить ее производительность на 30-35% без увеличения размеров кристалла и потребляемой мощности.

    Все процессоры Pentium относятся к классу SL Enhanced, т.е. в них предусмотрена система SMM, обеспечивающая снижение энергопотребления. В процессорах Pentium второго поколения (с тактовой частотой 75 МГц и выше) эта система усовершенствована и предусматривает возможность переключения тактовой частоты, в результате чего дополнительно сни­жается потребляемая мощность. Возможна даже полная приостановка подачи тактовых сигналов (при этом процессор переходит в дежурный режим с минимальным потреблением мощности). Процессоры Pentium второго поколения работают при напряжении питания 3,3 В, что также снижает потребляемую мощность и, следовательно, нагревание микросхемы.

    Во многих системных платах предусмотрено напряжение 3,465 или 3,3 В. Напряжение 3,465 В Intel называет VRE (Voltage Reduced Extended); оно требуется для некоторых версий процессора Pentium, в особенности для тех, которые работают на частоте 100 МГц. Стандартная величина напряжения 3,3 В называется STD (стандартной), оно используется большинством процессоров Pentium второго поколения. Величина напряжения STD может нахо­диться в диапазоне от 3,135 до 3,465 В, номинальное значение— 3,3 В. Существует также специальное значение напряжения— 3,3 В, называемое VR (Voltage Reduced — уменьшенное напряжение), его величина может находиться в диапазоне от 3,300 до 3,465 В, номинальное значение — 3,38 В. Для работы некоторых процессоров требуется именно такое напряжение, и оно поддерживается большинством системных плат. Ниже приведены спецификации применяемых напряжений.

    ----------------------------------------------------------------------------
    Спецификация           Номинальное, В   Погрешность,В   Мин.,В     Макс.,В
     напряжения 
    ----------------------------------------------------------------------------
    STD (Standard)             3,30             ±0,165       3,135     3,465
    VR (Voltage Reduced)       3,38             ±0,083       3,300     3,465
    VRE (VR Extended)          3,50             ±0,100       3,400     3,600
    ----------------------------------------------------------------------------
    

    Чтобы еще больше снизить энергопотребление, Intel разработала специальные процессоры Pentium. Они встраиваются не в обычные корпуса, а в новый пленочный корпус (Tape Carrier Packaging — TCP). Процессор не устанавливается в керамический или пластиковый корпус, а покрывается тонкой защитной пластиковой пленкой. Процессор очень тонок (менее 1 мм, или в два раза тоньше монеты в 10 центов) и весит меньше 1 г. Производителям компьютеров эти процессоры продаются в катушках. Процессор в корпусе TCP припаивается непосредственно на системную плату специальным устройством, и, поскольку он легче, а его корпус меньше, улучшается распределение температуры и снижается энергопотребление. Специально впаянные разъемы на плате, расположенной прямо под процессором, в портативных компьютерах прекрасно охлаждаются и без вентиляторов.

    В Pentium, как и в процессоре 486, имеется встроенный сопроцессор. Однако работает он в 2-10 раз быстрее, и при этом сохраняется совместимость с сопроцессорами 486 и 387. Кроме того, как уже отмечалось, два конвейера процессора выполняют математические операции над целыми числами — сопроцессор же предназначен для более сложных расчетов. В других процессорах, например в 486-м, всего один конвейер, значит, и один математический сопроцессор.

    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.

    Таким образом, можно сформулировать одно из главных правил компьютерного мира: никогда не связывайтесь с первым поколением устройств. Наберитесь терпения и подождите, пока на горизонте появится что-либо получше.

    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, рассчитанные 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. 3.29. 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 3 А при напряжении 3,3 В (мощность 11,6 Вт); процессор с тактовой частотой 166 МГц — 4,4 А (14,5 Вт), а процессор на 200 МГц — 4,7 А (15,5 Вт).

    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.

    Рабочие частоты процессоров и системных плат Pentium
    ---------------------------------------------------------------------------
    Тип процессора/быстродействие	Тактовая частота, МГц	Частота системной платы, МГц
    ---------------------------------------------------------------------------
    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	66
    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 таблице показано, как состояние этих выводов влияет на умножение тактовой частоты в процессоре Pentium.

    Состояние выводов BFx и тактовые частоты процессора Pentium
    ---------------------------------------------------------------------------
    BF1    BF2    Кратность умножения частоты    Тактовая частота шины, МГц    Тактовая частота ядра, МГц
    ---------------------------------------------------------------------------
    0	1	Зх	
    0	1	Зх	
    0	1	Зх	
    0	0	2,5х	
    0	0	2,5х	
    0	0	2,5х	
    1	0	2х/4х	
    1	0	2х	
    1	0	2х	
    1	1	1,5х/3,5х	
    1	1	1,5х	
    1	1	1,5х	
    6(5	200
    60	180
    50	150
    66	166
    60	150
    50	125
    66	133/266
    60	120
    50	100
    66	100/233
    60	90
    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, хотя оно часто срабатывает, процессор при этом очень 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.

    Существуют микросхемы OverDrive для модернизации процессоров Pentium второго поколения. Этой микросхемой можно заменить центральный процессор в гнезде типа Socket 5 или Socket 7 (используется множитель 3x), благодаря чему тактовая частота процессора будет увеличена до 200 МГц (при тактовой частоте системной платы 66 МГц), а также будут добавлены возможности MMX. 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 MMX, 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.

    Процессор Pentium ММХ

    Третье поколение процессоров Pentium с кодовым названием P55C, появившееся в январе 1997 года, объединило в своей конструкции технологические решения Pentium второго поко­ления и новую разработку, названную фирмой Intel технологией MMX. Процессоры Pentium MMX работают на тактовых частотах 66/166 МГц, 66/200 МГц и 66/233 МГц; есть также версия для портативных компьютеров, работающая на тактовой частоте 66/266 МГц. Они имеют много общего с процессорами второго поколения, а именно: суперскалярную архитектуру, поддержку многопроцессорной обработки, встроенный локальный контроллер APIC и функции управления энергопотреблением. Однако новый процессор включает устройство MMX с конвейерной обработкой команд, кэш с обратной записью объемом 16 Кбайт (против 8 Кбайт в более ранних) и 4,5 млн транзисторов. Микросхемы Pentium ММХ производятся по усовершенствованной 0,35-микронной КМОП-технологии с использованием кремниевых полупроводников и работают на пониженном напряжении в 2,8 В. Микросхемы для портативных компьютеров, работающие на тактовых частотах 233 и 266 МГц и изготовленные с использованием 0,25-микронной технологии, потребляют энергии меньше, чем процессор Pentium без MMX 133 МГц.

    Чтобы на системную плату можно было установить процессор Pentium MMX, она должна обеспечивать ему пониженное рабочее напряжение в 2,8 В. Сделать системные платы более универсальными в отношении используемого процессорами напряжения помогло новое решение фирмы Intel — процессорное гнездо типа Socket 7 c устанавливаемым модулем VRM (Voltage Regulation Module — модуль, регулирующий напряжение). Модуль можно легко заменить и таким образом перенастроить плату на использование новейших процессоров с любым рабочим напряжением.

    Пониженное напряжение— это прекрасно, но главное достоинство процессора Pentium MMX состоит в мультимедиа-расширениях MMX (MultiMedia eXtentions). Разработанная фирмой Intel технология MMX была реакцией на постоянно растущую популярность сетевых и мультимедиа-приложений, предъявляющих повышенные требования к аппаратному обеспечению. Во многих из этих приложений присутствуют циклично повторяющиеся последовательно­сти команд, на выполнение которых уходит основная часть процессорного времени. Разработанная Intel технология SIMD (Single Instruction Multiple Data — один поток команд на несколько потоков данных) решает эту проблему путем выявления таких циклов и выполнения одной операции (команды) над несколькими данными. Кроме этого, в архитектуру процессора введены 57 дополнительных команд, специально предназначенных для работы с графическими, видео- и аудиоданными.

    Чтобы системная плата для процессоров Pentium допускала дальнейшую модернизацию (предполагающую установку новых ММХ-процессоров), на ней должно быть установлено 321-контактное процессорное гнездо типа Socket 7, а также модуль VRM. Кроме того, на плату, имеющую два процессорных гнезда, можно установить второй процессор Pentium, тогда станут доступными все возможности некоторых новейших операционных систем, поддерживающих симметричную многопроцессорную обработку.

    Покупая системную плату для процессора Pentium, убедитесь, что на ней есть перемычки, переключающие частоту системной шины с 60 на 66 МГц. На такую плату можно установить процессор Pentium, поддерживающий более высокую внешнюю частоту. Этот простой совет позволит вам, не меняя системной платы, несколько раз модернизировать свой компьютер.

    Модели и номера изменений процессора Pentium

    Точно так же, как не бывает совершенного программного обеспечения, не бывает и совершенных процессоров. Изготовители накапливают списки обнаруженных ошибок и время от времени вносят в процесс изготовления соответствующие изменения. И совершенно естественно, что последующая версия продукта, в которой были учтены все замечания и устранены ошибки, лучше предыдущей. И хотя процессор несовершенен, после очередного исправления он медленно, но уверенно приближается к идеалу. За время "жизни" микропроцессора производитель может внести с полдюжины, а то и больше, таких изменений.

    Выяснить технические характеристики процессора можно в таблице технических данных. Но для этого необходимо знать номер спецификации. Обычно он указан непосредственно на микросхеме. Если на микросхему приклеен радиатор, то, чтобы увидеть номер, нужно вытащить микросхему вместе с радиатором из гнезда (номер вы найдете в нижней части микросхемы).

    Поскольку Intel постоянно разрабатывает микросхемы, то, чтобы быть в курсе всех новостей, рекомендую регулярно посещать ее Web-сервер, там вы найдете массу информации о процессорах Pentium, кодах изменения (S-spec, S-specification) — в общем, все технические характеристики выпускаемых ею процессоров.

    AMD-K5

    AMD-K5 — это Pentium-совместимый процессор, разработанный AMD и маркируемый как PR75, PR90, PR100, PR120, PR133 и PR166. Поскольку разработчики стремились создать процессор, физически и функционально совместимый с Intel Pentium, то любая системная плата, которая корректно поддерживает Intel Pentium, должна поддерживать и AMD-K5. Однако для правильного распознавания AMD-K5 может потребоваться обновить BIOS. На Web-сервере AMD содержится список системных плат, которые были проверены на совместимость.

    AMD-K5 имеет следующие усовершенствованные средства:

  • кэш команд емкостью 16 Кбайт, кэш данных с обратной записью емкостью 8 Кбайт;
  • динамическое выполнение — предсказание перехода с упреждающим выполнением;
  • RISC-подобный пятишаговый конвейер с шестью параллельными функциональными модулями;
  • высокоэффективный сопроцессор для выполнения операций над числами с плавающей запятой;
  • контакты для выбора множителя тактовой частоты (1,5x и 2x).

    Микросхемы K5 маркируются в соответствии с их оценкой эффективности (P-Rating), т.е. число на микросхеме указывает не истинную тактовую частоту, а оценочное значение.

    Обратите внимание, что у некоторых процессоров число, указанное в P-Rating, не совпадает с номинальной тактовой частотой. Например, процессор версии PR-166 фактически работает на тактовой частоте 117 МГц. Это может "запутать" BIOS.

    AMD-K5 работает при напряжении 3,52 В (VRE). В некоторых устаревших системных платах по умолчанию устанавливается напряжение 3,3 В, которое ниже специфицированного для K5, и это может быть причиной ошибок.

    Имеется по крайней мере один процессор, который обычно относят к процессорам пятого поколения, но который не имеет многих функций, присущих микросхеме такого класса, — это IDT Centaur C 6 Winchip. Настоящий процессор пятого поколения имеет множественный внутренний конвейер, т.е. суперскалярную архитектуру для обработки более одной команды за один такт, схему предсказания переходов и многое другое. Но поскольку этими возможно­стями C6 не обладает, он, скорее всего, более близок к процессорам 486; однако по уровню эффективности и разводке выводов он, несомненно, принадлежит к классу процессоров Pentium. Это идеальный процессор для дешевых компьютеров. Он устанавливается в гнездо типа Socket 7.

    IDT Centaur C6 Winchip

    Процессор C6 выпущен фирмой Centaur, которая является подразделением ЮТ (Integrated Device Technologies). Этот процессор совместим с Intel Pentium, устанавливается в гнездо типа Socket 7, содержит расширения MMX и работает на тактовых частотах 180, 200, 225 и 240 МГц. Стоимость его ниже, чем Intel Pentium MMX.

    Фирму Centaur возглавляет Гленн Генри (Glenn Henry), более двух десятилетий разрабатывавший архитектуру компьютеров в IBM и шесть лет возглавлявший проект по разработке технологий в корпорации Dell Computer Corp. Фирма Centaur принадлежит компании Integrated Device Technology (IDT), известному изготовителю полупроводниковых компонентов, таких как SRAM.

    ЮТ имеет собственные заводы по производству полупроводниковых микросхем. Опыт производства SRAM наверняка будет полезен при изготовлении новых версий центрального процессора C 6 (в корпус которого встроена кэш-память второго уровня, подобная кэш­памяти Pentium Pro).

    C6 содержит два кэша для команд и данных, каждый емкостью по 32 Кбайт, как AMD K6 и Cyrix 6x86MX, однако он имеет только 5,4 млн транзисторов, а не 8,8 млн, как в микросхемах AMD, и даже не 6,5 млн, как в микросхемах Cyrix. Поэтому кристалл процессора очень маленький, соответственно и потребляемая им мощность также мала. Фирме Centaur удалось уменьшить размер кристалла благодаря рациональной обработке потока команд. В отличие от микросхем других производителей, C6 не суперскаляр: подобно процессору 486, он обрабатывает только одну команду за цикл. Однако большим объемом кэш-памяти, эффективным модулем управления памятью и тщательно оптимизированными средствами выполнения часто используемых команд процессор C6 сравним с Pentium. А благодаря малому энергопотреблению он может использоваться и в портативных компьютерах.

    Дабы упростить проект, фирма Centaur не стала разрабатывать сверхмощный сопроцессор и средства MMX, а сосредоточила внимание на создании средств, способных повысить эффективность приложений. Поэтому эффективность выполнения некоторых мультимедийных приложений и игр на таком процессоре ниже, чем на аналогичных.

    Шестое поколение процессоров: Р6 (686)

    В P6 (686) реализованы возможности, которых не было в процессорах предыдущих поколений. Основных процессоров класса P6 два: Pentium Pro и Pentium II. Это не просто улучшенная версия процессоров P5 Pentium. В табл. 3.26 приведен список представителей семейства процессоров P6 и их характеристики.

    Характеристики представителей семейства процессоров Р6
    ----------------------------------------------------------------------------
    Pentium Pro        Оригинальный процессор Р6 с кэш-памятью второго уровня объемом 256 Кбайт, 512 Кбайт или
    1	Мбайт, работающей на частоте процессора
    Pentium II	Р6 с кэш-памятью второго уровня объемом 512 Кбайт, работающей на половине частоты процессора
    Pentium II Xeon     P6 с кэш-памятью второго уровня объемом 512 Кбайт, 1 или 2 Мбайт, работающей на частоте процессора
    Celeron	P6 без кэш-памяти второго уровня
    Celeron-A	Р6 с кэш-памятью второго уровня объемом 128 Кбайт, работающей на частоте процессора
    Pentium III          P6 с набором инструкций SSE (MMX2), кэш-память второго уровня объемом 512 Кбайт работает на половине частоты процессора
    Pentium IIPE        P6 с кэш-памятью второго уровня объемом 256 Кбайт, работающей на частоте процессора
    Pentium III Xeon     P6 с набором инструкций SSE (MMX2), кэш-память второго уровня объемом 512 Кбайт, 1 или
    2	Мбайт работает на частоте процессора
    ---------------------------------------------------------------------------
    

    Основным новшеством в пятом поколении процессоров Pentium была суперскалярная архитектура; два модуля этих процессоров могли выполнять команды одновременно. В более поздних версиях микросхем пятого поколения имеются команды MMX. Что же нового добавила Intel в шестом поколении микросхем? Основными особенностями всех процессоров шестого поколения являются: динамическое выполнение, архитектура двойной независимой шины (Dual Independent Bus — DIB), улучшенный суперскаляр.

    Благодаря динамическому выполнению процессор может параллельно обрабатывать большое количество команд. Основные особенности динамического выполнения следующие:

  • множественное предсказание ветвлений; это средство предназначено для прогнозирования значения счетчика команд при выполнении команд ветвления;
  • анализ потока данных, благодаря которому можно получить информацию, необходи­мую для планирования выполнения команд, независимо от их первоначального порядка в программе;
  • упреждающее выполнение, которое "предугадывает" изменения счетчика команд и выполняет команды, результаты которых, вероятно, вскоре понадобятся.

    Предсказание ветвления ранее использовалось только в высокопроизводительных универсальных процессорах. Это средство позволяет полностью задействовать возможности конвейера команд процессора, что способствует повышению быстродействия. В специальном устройстве выборки и дешифрации команд используется высокооптимизированный алгоритм предсказания ветвления, благодаря которому удается с большой точностью прогнозировать поток и результаты команд, которые будут выполнены после нескольких команд ветвления, вызовов процедур и возвратов. Работа этого алгоритма подобна выработке множественных стратегий шахматистом, который в процессе игры, предсказывая стратегию противника, как бы перемещается в будущее. Прогнозируя результаты команд заранее, можно избежать задержек при выполнении других команд.

    Средство анализа потока данных исследует этот поток, проходящий через процессор, чтобы предотвратить неправильный порядок выполнения команд. Специальный модуль диспетчеризации и выполнения команд в процессоре контролирует многие команды и может обрабатывать их в таком порядке, при котором множественные суперскалярные модули выполнения команд используются оптимально. Выполнение команд в неподходящем порядке может привести к тому, что модули выполнения команд будут заняты даже в том случае, если из-за промахов кэша и зависимости команды от результатов других команд они были приостановлены.

    Упреждающее выполнение — возможность процессоров выполнять команды с опережением фактического значения счетчика команд. Устройство диспетчеризации и выполнения команд процессора использует результаты анализа потока данных для выполнения всех доступных команд из пула команд и сохраняет результаты во временных регистрах. Затем специальный модуль (модуль вытеснения результатов) отыскивает в пуле команд завершенные команды, которые больше не зависят от данных, вычисляемых в других командах, или от других команд ветвления. Когда такие завершенные команды найдены, модуль вытеснения или соответствующие средства, предусмотренные в стандартной архитектуре Intel, запоминают их результаты таким образом, как в случае выполнения этих команд в порядке их первоначального расположения. После этого пул команд от них освобождается.

    Динамическое выполнение, по существу, ликвидирует недостатки и зависимость от линейного (последовательного) выполнения команд. Поддерживая независимое от линейного расположения выполнение команд, это средство может предотвратить задержки в модулях обработки команд, возникающие вследствие ожидания данных из памяти. Несмотря на то что устройство предсказания порядка команд помогает изменить порядок выполнения, результаты записываются так, как если бы команды выполнялись в первоначальном порядке. Поэтому процессор P6 точно так же, как процессоры P5 (Pentium) и более ранние, может выполнять имеющиеся программы, но только значительно быстрее!

    Другим новшеством P6 является архитектура двойной независимой шины. Процессор имеет две шины данных: одну — для системы (системной платы), другую — для кэш-памяти. Благодаря этому существенно повысилось быстродействие кэш-памяти.

    Процессоры поколения P5 имели только одиночную шину процессора на системной плате, и все данные, включая передаваемые в кэш и из него, передавались по ней. Основная проблема состояла в том, что быстродействие кэш-памяти было ограничено тактовой частотой шины системной платы, которая равнялась 66 МГц. Сегодня кэш-память может работать на тактовой частоте 500 МГц или выше, а оперативная память (SDRAM) — с тактовой частотой 100 МГц, в си­лу этого возникла необходимость поместить память ближе к процессору. Было принято решение подсоединить к процессору дополнительную тину, называемую специализированной (или выделенной) шиной кэша. Кэш-память второго уровня была соединен с этой тиной и могла работать на любой тактовой частоте.

    Сначала это было реализовано в Pentium Pro, где кэш-память второго уровня была установлена в корпусе процессора и работала на его тактовой частоте. Однако такое решение оказалось слишком дорогостоящим, и поэтому кэш-память второго уровня была перемещен из корпуса процессора на картридж, в который теперь упаковывается Pen­tium II. В этом случае шина кэша могла работать на любой тактовой частоте, и вначале она работала на частоте, вдвое меньшей тактовой частоты процессора.

    При наличии кэша на дополнительной шине, непосредственно соединенной с процессором, его быстродействие соизмеримо с быстродействием процессора. Если бы быстродействие кэша ограничивалось тактовой частотой системной платы (например, 66 или 100 МГц), как в случае использования гнезда типа Socket 7 (процессор P5), тактовая частота кэш-памяти была бы равна 66 МГц, даже если частота процессора равнялась бы 333 МГц; на более новых платах кэш "увяз" бы на тактовой частоте 100 МГц при частоте процессора 500 МГц и выше. По мере роста тактовой частоты процессора с двойной независимой тиной за счет более высоких множителей тактовой частоты системной платы быстродействие кэша увеличивается в то же количество раз, что и тактовая частота процессора. Другими словами, быстродействие кэш-памяти на двойной независимой шине увеличивается пропорционально быстродействию процессора.

    Архитектура двойной независимой шины необходима для повышения эффективности процессора, работающего на тактовой частоте 300 МГц и выше. Со старым гнездом типа Socket 7 (для процессоров P5) таких тактовых частот достичь было невозможно и пришлось бы нести огромные потери в эффективности из-за медленной (привязанной к тактовой частоте системной платы) кэш-памяти второго уровня. Именно поэтому тактовая частота процессоров Pentium класса P5 не превосходит 266 МГц; процессоры P6 работают на тактовых час­тотах 500 МГц и выше.

    Наконец, в архитектуре P6 были расширены вычислительные возможности суперскаляра процессоров P5: добавлены новые устройства выполнения команд, а команды разбиты на специальные микрооперации. Можно сказать, что команды CISC реализованы как последовательности команд RISC. Сложность команд уровня RISC ниже, и потому организовать их более эффективную обработку в параллельно работающих устройствах выполнения команд гораздо проще. Если вы помните, P5 имел только два модуля выполнения команд, в то время как P6 имеет не менее шести отдельных специализированных (выделенных) модулей. Такой суперскаляр называется трехконвейерным (множественные модули выполнения команд могут выполнять до трех команд в одном цикле).

    Помимо всего прочего, в архитектуру P6 встроена поддержка многопроцессорной системы, усовершенствованы средства обнаружения и исправления ошибок, а также оптимизиро­вано выполнение 32-разрядного программного обеспечения. Pentium Pro, Pentium ПЛП и другие процессоры шестого поколения — это не просто Pentium с более высоким быстродействием, они имеют много дополнительных возможностей и более совершенную архитектуру. Ядро микросхемы RISC-подобно, а команды более высокого уровня принадлежат к классической для Intel архитектуре CISC. Расчленяя CISC-команды на отдельные команды RISC и выполняя их на параллельно работающих конвейерах, Intel добивается увеличения общего быстродействия.

    По сравнению с Pentium, работающим на той же тактовой частоте, процессоры P6 быстрее выполняют 32-разрядное программное обеспечение. В процессорах P6 средства динамического выполнения оптимизированы, в первую очередь, с целью повышения эффективности при выполнении 32-разрядного программного обеспечения (например, такого как Windows NT/2000). Если вы используете 16-разрядное программное обеспечение наподобие опе­рационных систем Windows 9x (которые часть времени работают в 16-разрядной среде) или еще более старые приложения, P6 не будет обеспечивать ожидаемого повышения эффективности. Это объясняется тем, что в данном случае не будут до конца использованы возможности динамического выполнения. Поэтому Windows NT/2000 часто расценивают как наиболее желательную операционную систему для процессоров Pentium Pro, Celeron и Pentium П/Ш. Хотя эти процессоры прекрасно работают под управлением Windows 9x, только Windows NT/2000 полностью использует преимущества P6. Причем эти преимущества используются не столько самой операционной системой, сколько приложениями под ее управлением. Думаю, что разработчики при создании программного обеспечения не замедлят воспользоваться всеми преимуществами процессоров шестого поколения. Для этого понадобятся современные компиляторы, которые смогут повысить эффективность выполнения 32-разрядного кода во всех процессорах Intel. Но прежде нужно улучшить предсказуемость кода, дабы можно было использовать преимущества динамического выполнения множественного предсказания ветвлений.

    Процессор Pentium Pro

    Первым наследником Pentium MMX стал процессор Pentium Pro. Представлен он был в сентябре 1995 года, а массовые продажи начались в 1996 году. Процессор заключен в 387-контактный корпус, устанавливаемый в гнездо типа Socket 8, поэтому он не совместим по разводке контактов с более ранними процессорами Pentium. Несколько микросхем объединены в модуль MCM (Multi-Chip Module), выполненный по новой уникальной технологии Intel, названной Dual Cavity PGA (двойной корпус PGA). Внутри 387-контактного корпуса на самом деле находятся две микросхемы, одна из них содержит сам процессор Pentium Pro, а другая— кэш-память второго уровня объемом 256 Кбайт, 512 Кбайт или 1 Мбайт. В самом процессоре содержатся 5,5 млн транзисторов, в кэш-памяти объемом 256 Кбайт — 15,5 млн транзисторов, а в кэш-памяти объемом 512 Кбайт — 31 млн, итого в модуле с кэш-памятью объемом 512 Кбайт содержится 36,5 млн транзисторов, а при емкости 1 Мбайт их количество возрастет до 68 млн! Pentium Pro с кэш-памятью объемом 1 Мбайт состоит из трех микросхем: процессора и двух кэшей объемом по 512 Кбайт.

    На основном кристалле процессора находится также встроенная кэш-память первого уровня объемом 16 Кбайт (фактически два кэша емкостью по 8 Кбайт — для команд и для данных).

    В Pentium Pro реализована архитектура двойной независимой шины (DIB), благодаря чему сняты ограничения на пропускную способность памяти, присущие организации памяти у процессоров предыдущих поколений.

    Шина, имеющая архитектуру DIB, состоит из шины кэш-памяти второго уровня (содержащейся полностью внутри корпуса процессора) и системной шины для передачи данных между процессором и основной памятью системы. Тактовая частота специализированной (выделенной) шины кэш-памяти второго уровня на Pentium Pro равна тактовой частоте процессора. Поэтому микросхема кэш-памяти помещена непосредственно в корпус процессора Pentium Pro. Архитектура DIB увеличивает пропускную способность памяти почти в три раза по сравнению с классическими системами с гнездом типа Socket 7, построенными на основе процессоров Pentium.

    Характеристики процессора Pentium Pro
    ----------------------------------------------------------------------
    Дата появления                              Ноябрь 1995 года
    Максимальная тактовая частота               150,166,180, 200 МГц
    Кратность умножения частоты                 2,5х, Зх
    Разрядность регистров                       32
    Разрядность внешней шины данных             64
    Разрядность шины внутреннего кэша           64
    Разрядность шины адреса                     36
    Максимально адресуемый объем памяти         64 Гбайт
    Максимальный объем виртуальной памяти       64 Тбайт
    Размер встроенной кэш-памяти        8 Кбайт (для кода), 8 Кбайт (для данных)
    Тип гнезда                                  Socket 8
    Корпус                                      387-контактный Dual Cavity PGA
    Размеры                                     6,25x6,76 см
    Сопроцессор                                 Встроенный
    Снижение энергопотребления              Система SMM (System Management Mode)
    Напряжение питания                          3,1 или 3,3 В 
    ----------------------------------------------------------------------------
    
    Технические характеристики моделей процессора Pentium Pro
    ----------------------------------------------------------------------------
    Дата представления Тактовые частоты Число транзисторов
    Кэш-память Размер кристалла
    Процессор Pentium Pro (200 МГц) со встроенной кэш-памятью второго уровня объемом 1 Мбайт
    18 августа 1997 года 200 МГц (66 МГцхЗ)
    5,5 млн (0,35-микронный процесс) плюс 62 млн в кэш-памяти второго уровня объемом 1 Мбайт (0,35-микронный процесс)
    Первого уровня: 8 Кбайтх2 (16 Кбайт), второго уровня: 1 Мбайт Квадрат со стороной 14,0 мм
    Процессор Pentium Pro (200 МГц)
    Дата представления Тактовые частоты
    Производительность по тесту ЮОМР 2.0 Число транзисторов
    Кэш-память Размер кристалла
    1 ноября 1995 года 200 МГц (66 МГцхЗ) 220
    5,5 млн (0,35-микронный процесс) плюс 15,5 млн в кэш-памяти второго уровня объемом 256 Кбайт (0,6-микронный процесс) или 31 млн в кэш­памяти второго уровня объемом 512 Кбайт (0,35-микронный процесс)
    Первого уровня: 8 Кбайтх2 (16 Кбайт), второго уровня: 256 или 512 Кбайт Квадрат со стороной 14,0 мм
    Процессор Pentium Pro (180 МГц)
    Дата представления Тактовые частоты
    Производительность по тесту ЮОМР 2.0 Число транзисторов
    Кэш-память Размер кристалла
    1 ноября 1995 года 180 МГц (60 МГцхЗ) 197
    5,5 млн (0,35-микронный процесс) плюс 15,5 млн в кэш-памяти второго уровня объемом 256 Кбайт (0,6-микронный процесс)
    Первого уровня: 8 Кбайтх2 (16 Кбайт), второго уровня: 256 Кбайт Квадрат со стороной 14,0 мм
    Процессор Pentium Pro (166 МГц)
    Дата представления Тактовые частоты Число транзисторов
    Кэш-память Размер кристалла
    1 ноября 1995 года 166 МГц (66 МГцх2,5)
    5,5 млн (0,35-микронный процесс) плюс 31 млн в кэш-памяти второго уровня объемом 512 Кбайт (0,35-микронный процесс)
    Первого уровня: 8 Кбайтх2 (16 Кбайт), второго уровня: 512 Кбайт Квадрат со стороной 14,0 мм
    Процессор Pentium Pro (150 МГц)
    Дата представления Тактовые частоты Число транзисторов
    Кэш-память Размер кристалла
    1 ноября 1995 года 150 МГц (60 МГцх2,5)
    5,5 млн (0,6-микронный процесс) плюс 15,5 млн в кэш-памяти второго уровня объемом 256 Кбайт (0,6-микронный процесс)
    Первого уровня: 8 Кбайтх2 (16 Кбайт), второго уровня: 256 Кбайт Квадрат со стороной 17,6 мм
    ----------------------------------------------------------------------------
    

    Чтобы увидеть, какой вклад вносят различные средства в повышение производительно­сти, можно обратиться к сравнительным индексам iCOMP 2.0, приведенным выше в этой гла­ве. По сравнению с индексом 142 классического процессора Pentium 200 индекс 220 процессора Pentium Pro 200 просто впечатляет. Pentium MMX с индексом 182 занимает промежуточное положение. Однако, работая с 16-разрядными программами, Pentium Pro теряет почти все свои преимущества. Ниже приведены показатели быстродействия процессоров и системных плат Pentium Pro.

    Тип процессора/быстродействие  Кратность тактовой частоты Тактовая частота системной платы, МГц
    ----------------------------------------------------------------------------
    Pentium Pro 150                         2,5х                     60
    Pentium Pro 166                         2,5х                     66
    Pentium Pro 180                           Зх                     60
    Pentium Pro 200                           Зх                     66
    ----------------------------------------------------------------------------
    

    Встроенная кэш-память второго уровня действительно одна из уникальных особенностей процессора Pentium Pro. Встроенная в процессор и удаленная из системной платы, эта память работает на максимальной частоте процессора и не зависит от более низкой тактовой частоты (60 или 66 МГц) шины системной платы. Фактически кэш-память второго уровня имеет собственную внутреннюю 64-разрядную шину, функционирующую независимо от внешней 64-разрядной шины процессора. Внутренние регистры и каналы данных — 32-разрядные, как и в Pentium. Системные платы стали дешевле, поскольку им больше не требуется отдельная кэш­память. По общему мнению, кэш-память третьего уровня (как она могла бы называться) в Pentium Pro была бы менее эффективна, чем кэш-память второго уровня.

    Одно из свойств встроенной кэш-памяти второго уровня заключается в том, что она значительно улучшает работу многозадачной системы. Процессор Pentium Pro поддерживает новую многопроцессорную структуру Multi-Processor Specification (MPS), а не симметричную многопроцессорную работу (SMP), как в случае с Pentium. Благодаря MPS в системах с Pentium Pro одновременно может работать до четырех процессоров. В отличие от других многопроцессор­ных систем, при использовании Pentium Pro не возникает проблемы когерентности кэшей.

    Системные платы на базе Pentium Pro поставляются в основном с шинами PCI и ISA. Pentium Pro поддерживают такие наборы микросхем, как 450KX/GX (Orion) и 440LX (Natoma). Кроме того, Intel разработала новую конструкцию системных плат для Pentium Pro и Pentium II, названную ATX. Главное назначение новой конструкции — переместить процессор в область, свободную от плат расширения, что позволит улучшить охлаждение процессора. При работе на компьютерах Baby-AT с процессорами, расположенными под разъемами, возникают проблемы, которые подчас не позволяют использовать все доступные разъемы.

    На корпусе процессора Pentium Pro находится четыре специальных контакта для идентификации напряжения (Voltage Identification — VID). Они используются для автоматического выбора напряжения питания. И потому системная плата Pentium Pro не имеет переходного устройства для выбора напряжения, как у большинства плат для Pentium, а это в значительной степени упрощает установку Pentium Pro и сборку системы. По этим контактам сигналы фактически не передаются. На самом деле эти контакты входят в состав замкнутой или разомкнутой цепи в корпусе. Комбинация замкнутых и разомкнутых контактов определяет напряжение, требуемое процессору. Контакты VID пронумерованы (VID0, VID1, VID2, VID3); их назначение описано в таблице ниже. Цифра 1 в этой таблице обозначает контакт в разомкнутой цепи, а 0 — в замкнутой (т.е. контакт заземлен). Преобразователи напряжения на системной плате должны подавать необходимое напряжение или отключаться.

    Для большинства процессоров Pentium Pro требуется напряжение 3,3 В, а для некоторых — 3,1 В. Обратите внимание, что комбинация контактов 1111 (все контакты разомкнуты) указывает на то, что процессор в данном гнезде отсутствует.

    Устанавливаемые напряжения для Pentium Pro
    ------------------------------------------------------------------------
    Комбинация контактов	Устанавливаемое напряжение, В
    ------------------------------------------------------------------------
    3^5
    3,4
    3,3
    3,2
    3,1
    3,0
    2,9
    2,8
    2,7
    2,6
    2,5
    2,4
    2,3
    2,2
    2,1
    Процессор не установлен
    -------------------------------------------------------------------------
    

    Pentium Pro никогда широко не применялся в настольных компьютерах, как правило он использовался в качестве процессора файл-сервера, прежде всего благодаря большому объему внутренней кэш-памяти второго уровня, работающей на частоте процессора.

    Процессор Pentium II

    Этот процессор 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.

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

    Существует два типа картриджей процессоров, называемые SECC (Single Edge Contact Cartridge) и SECC2. Обратите внимание, что в картридже SECC2 меньше компонентов. В начале 1999 года Intel перешла на использование картриджей при производстве процессоров Pentium ТТ/ТТТ Изгото­вить один из типов описанных картриджей дороже, чем процессор Pentium Pro.

    Предлагаемые Intel процессоры Pentium П работают на перечисленных ниже тактовых частотах.

    Тип процессора/быстродействие    Кратность тактовой частоты   Тактовая частота системной платы, МГц
    ---------------------------------------------------------------------------
    Pentium II 233                       3,5x                   66
    Pentium II 266                         4x                   66
    Pentium II 300                       4,5x                   66
    Pentium II 333                         5x                   66
    Pentium II 350                       3,5x                  100
    Pentium II 400                         4x                  100
    Pentium II 450                       4,5x                  100
    ---------------------------------------------------------------------------
    

    Ядро процессора Pentium II имеет 7,5 млн транзисторов; при его производстве использу­ется улучшенная архитектура P6 фирмы Intel. Вначале все процессоры Pentium II производи­лись по 0,35-микронной технологии. А уже при изготовлении Pentium П 333 МГц используется 0,25-микронная технология. Это дает возможность уменьшить кристалл, увеличить тактовую частоту и снизить потребляемую мощность. При тактовой частоте 333 МГц эффективность процессора Pentium II на 75-150% выше, чем Pentium MMX 233 МГц, а при проведении эталонных мультимедийных тестов приблизительно на 50% выше. На сегодня эти процессоры считаются довольно быстрыми. Приведенный выше в этой главе индекс iCOMP 2.0 у Pentium II 266 МГц вдвое выше, чем у оригинального процессора Pentium 200 МГц.

    Если не учитывать скорость, то процессор Pentium П можно рассматривать как комбина­цию Pentium Pro и технологии MMX. У него такие же многопроцессорные возможности и точно такой же интегрированный кэш второго уровня, как у Pentium Pro, а у MMX заимствованы 57 новых мультимедиа-команд. Кроме того, в Pentium II объем внутренней кэш-памяти первого уровня вдвое выше, чем в Pentium Pro (теперь он составляет не 16, а 32 Кбайт).

    Максимальная потребляемая процессором Pentium П мощность и рабочее напряжение приведены ниже.

    Процесс(размер структуры), микрон	Напряжение, В	
    --------------------------------------------------------------------
       0,25                                2,0	
       0,25                                2,0	
       0,25                                2,0	
       0,25                                2,0	
       0,35                                2,8	
       0,35                                2,8	
       0,35                                2,8
    --------------------------------------------------------------------
    Основная тактовая частота, МГц    Потребляемая мощность, Вт
    --------------------------------------------------------------------
       450                                 27,1
       400                                 24,3
       350                                 21,5
       333                                 23,7
       300                                 43,0
       266                                 38,2
       233                                 34,8
    ---------------------------------------------------------------------
    

    Процессор Pentium II 450 МГц потребляет меньшую мощность, чем его первоначальная версия 233 МГц. Это было достигнуто за счет уменьшения размера структуры до 0,25 микрона и снижения напряжения до 2,0 В. Как и в процессоре Pentium Pro, в Pentium II реализовано повышающее эффективность средство динамического выполнения. Основные особенности динамического выполнения следующие: множественное предсказание переходов, которое ускоряет выполнение, прогнозируя поток программы через отдельные ветви; анализ потока данных, благодаря которому анализируются и переупорядочиваются команды программы; упреждающее выполнение, которое "предугадывает" изменение счетчика команд и выполняет команды, результаты которых, вероятнее всего, вскоре понадобятся. Благодаря широкому использованию этих возможностей эффективность процессора Pentium П значительно повышается.

    Как и в Pentium Pro, в Pentium П реализована архитектура двойной независимой шины (Dual Independent Bus — DIB). Термин двойная независимая шина своим происхождением обязан двум независимым шинам в процессоре Pentium II — шине кэш-памяти второго уровня и системной шине, по которой происходит обмен данными между процессором и основной памятью. Pentium II может использовать обе шины одновременно, поэтому интенсивность обмена данными других устройств с Pentium II может быть вдвое выше, чем с процессором, в котором использовалась архитектура одиночной шины. Архитектура двойной независимой шины позволяет повысить быстродействие кэш-памяти второго уровня процессора Pentium П 333 МГц в 2,5 раза. Причем с увеличением тактовой частоты процессоров Pentium П возрастает и быстродействие кэш-памяти второго уровня. Кроме того, системная шина с конвейерной организацией позволяет параллельно выполнять два потока транзакций, а не один. Все эти улучшения архитектуры двойной независимой шины увеличивают ее пропускную способность почти в три раза по сравнению с пропускной способностью шины с одиночной архитектурой у обычного процессора Pentium.

    Технические данные процессоров Pentium II
    ----------------------------------------------------------------------------
    Частота шины	66,100 МГц
    Кратность умножения частоты          3,5х, 4х, 4,5х, 5х
    Тактовая частота	233, 266, 300, 333, 350,400,450 МГц
    Объем встроенной кэш-памяти         Первого уровня: 32 Кбайт (16 Кбайт для кода и 16 Кбайт для данных); второго
    уровня: 512 Кбайт (половинная тактовая частота процессора)
    Разрядность внутренних регистров	32
    Разрядность внешней шины данных	64
    Разрядность шины адреса	36
    Максимальная адресуемая память	64 Гбайт
    Максимальная виртуальная память	64 Тбайт
    Корпус	242-контактный с односторонним контактом (Single Edge Contact Cartridge — SECC)
    Размеры корпуса	12,82x6,28x1,64 см
    Сопроцессор	Встроенный
    Снижение энергопотребления         Система SMM (System Management Mode)
    ----------------------------------------------------------------------------
    Процессор Pentium II ММХ (350,400 и 450 МГц)
    ----------------------------------------------------------------------------
    Дата представления	15 апреля 1998 года
    Тактовая частота	350 (100x3,5), 400 (100x4) и 450 (100x4,5) МГц
    Производительность по тесту iCOMP 2.0      386,440 и 483 (350,400 и 450 МГц соответственно)
    Количество транзисторов	7,5 млн (0,25-микронная технология) плюс 31 млн кэш-памяти второго
    уровня объемом 512 Кбайт
    Кэшируемая оперативная память	4 Гбайт
    Рабочее напряжение	2,0 В
    Тип разъема	Slot 2
    Размер кристалла	Квадрат со стороной 10,2 мм
    ----------------------------------------------------------------------------
    Мобильный процессор Pentium II (266, 300, 333 и 366 МГц)
    ----------------------------------------------------------------------------
    Дата представления	25 января 1999 года
    Тактовая частота	266, 300, 333 и 366 МГц
    Количество транзисторов	27,4 млн (0,25-микронная технология)
    Размеры	31x35 мм
    Рабочее напряжение	1,6 В
    Выделяемое тепло	366 Мгц - 9,5 Вт, 333 МГц - 8,6 Вт, 300 МГц - 7,7 Вт, 266 МГц -
    7,0 Вт
    ----------------------------------------------------------------------------
    Процессор Pentium II ММХ (333 МГц)
    ----------------------------------------------------------------------------
    Дата представления Тактовая частота
    Производительность по тесту iCOМР 2.0 Количество транзисторов
    Кэшируемая оперативная память Рабочее напряжение Тип разъема Размер кристалла
    7 мая 1997 года 333 МГц (66 МГцх5) 366
    7,5 млн (0,35-микронная технология) плюс 31 млн кэш-памяти второго уровня объемом 512 Кбайт
    512 Мбайт 2,0 В Slot 1
    Квадрат со стороной 10,2 мм
    ----------------------------------------------------------------------------
    Процессор Pentium II ММХ (300 МГц)
    ----------------------------------------------------------------------------
    Дата представления Тактовая частота
    Производительность по тесту ЮОМР 2.0 Количество транзисторов
    Кэшируемая оперативная память Тип разъема Размер кристалла
    7 мая 1997 года 300 МГц (66 МГцх4,5) 332
    7,5 млн (0,35-микронная технология) плюс 31 млн кэш-памяти второго уровня объемом 512 Кбайт
    512 Мбайт Slot 1
    Квадрат со стороной 14,2 мм
    ----------------------------------------------------------------------------
    Процессор Pentium II ММХ (266 МГц)
    ----------------------------------------------------------------------------
    Дата представления Тактовая частота
    Производительность по тесту ЮОМР 2.0 Количество транзисторов
    Кэшируемая оперативная память Тип разъема Размер кристалла
    7 мая 1997 года 266 МГц (66 МГцх4) 303
    7,5 млн (0,35-микронная технология) плюс 31 млн кэш-памяти второго уровня объемом 512 Кбайт
    512 Мбайт Slot 1
    Квадрат со стороной 14,2 мм
    ----------------------------------------------------------------------------
    Процессор Pentium II ММХ (233 МГц)
    ----------------------------------------------------------------------------
    Дата представления Тактовая частота
    Производительность по индексу ЮОМР 2.0 Количество транзисторов
    Кэшируемая оперативная память Тип разъема Размер кристалла
    7 мая 1997 года 233 МГц (66 МГцхЗ,5) 267
    7,5 млн (0,35-микронная технология) плюс 31 млн кэш-памяти второго уровня объемом 512 Кбайт
    512 Мбайт Slot 1
    Квадрат со стороной 14,2 мм
    ----------------------------------------------------------------------------
    

    Как видите, Pentium II может адресовать до 64 Гбайт физической памяти. При его создании использовалась архитектура двойной независимой шины. Это значит, что процессор имеет две независимые шины: для доступа к кэш-памяти второго уровня и для доступа к основной памяти. Работают эти шины одновременно, значительно увеличивая проходящий через систему поток данных. Кэш-память первого уровня всегда работает на основной тактовой частоте процессора, потому что она установлена непосредственно на кристалле процессора. Кэш-память второго уровня в Pentium II обычно работает на половине основной тактовой частоты процессора, что позволяет снизить стоимость микросхемы кэша. Например, в Pentium II 333 МГц кэш-память первого уровня работает на тактовой частоте 333 МГц, в то вре­мя как кэш-память второго уровня — на тактовой частоте 167 МГц. Хотя кэш-память второго уровня работает не на полной тактовой частоте, как это было в Pentium Pro, ее быстродейст­вие значительно выше по сравнению с кэш-памятью на системной плате, работающей на так­товой частоте 66 МГц (это частота большинства системных плат с гнездом типа Socket 7 для Pentium). Как утверждает Intel, пропускная способность новой двойной шины втрое выше, чем у обычной.

    Теперь, перенеся кэш-память из внутреннего корпуса процессора и используя внешнюю микросхему, установленную в одном корпусе, Intel может обходиться более дешевыми микросхемами кэш-памяти и еще больше увеличивать тактовую частоту процессора. Тактовая частота Pentium Pro была ограничена 200 МГц, так как было трудно найти доступную кэш­память с более высокой частотой. А поскольку тактовая частота кэш-памяти составляет по­ловину тактовой частоты процессора, Pentium П может работать на частоте 400 МГц, что по­зволяет использовать микросхемы кэш-памяти с номинальной тактовой частотой всего лишь 200 МГц. Чтобы компенсировать половинную тактовую частоту кэш-памяти в Pentium II, In­tel удвоила объем кэш-памяти второго уровня (в Pentium Pro стандартный объем равен 256 Кбайт, а в Pentium II — 512 Кбайт).

    Обратите внимание, что дескрипторы ОЗУ, имеющиеся в кэш-памяти второго уровня, допускают кэширование оперативной памяти объемом до 512 Мбайт в процессорах Pentium П — от 233 до 333 МГц. В процессорах на 350, 400 МГц и выше дескрипторы ОЗУ расширены, поэтому в таких моделях разрешается кэшировать до 4 Гбайт оперативной памяти. Это очень важно, если вы планируете когда-либо установить память емкостью более 512 Мбайт. В этом случае вам определенно нужен процессор на 350 МГц или выше, иначе снижается эффективность памяти.

    Шина системы Pentium П может поддерживать один либо два процессора, при этом не требуются дополнительные микросхемы. Это дает возможность снизить стоимость симметричной многопроцессорной обработки данных, не добавляя дополнительных внешних микросхем, что позволит значительно увеличить эффективность многозадачных операционных систем и многопоточных приложений. В будущем наборы микросхем системной логики будут способны организовать работу четырех или большего количества процессоров Pentium II в единой многопроцессорной системе, прежде всего для использования в качестве файл-сервера.

    Имеются версии Pentium II с кодами коррекции ошибок (Error Correction Code — ECC) на шине кэша второго уровня (L2). Они разработаны специально для серверов или других систем, выполняющих жизненно важные задачи, в которых большую роль играет надежность и целостность данных. Во всех процессорах Pentium П сигналы запроса и выдачи адреса на шину защищены контролем четности и, кроме того, предусмотрен механизм повторения для повышения целостности и надежности данных.

    Для установки Pentium П в систему существует специальное крепление. Процессор устанавливается в Slot 1 на системной плате так, чтобы быть защищенным от повреждений в результате вибраций и толчков. Крепления разрабатываются изготовителями системных плат. (Например, такие системные платы, как Intel Boxed AL440FX и DK440LX, имеют крепления и другие важные компоненты для сборки системы.)

    Pentium П генерирует большое количество тепла, которое необходимо рассеивать. Для этого на процессоре устанавливается теплоотвод (радиатор). Кроме этого, для охлаждения процессоров Pentium II можно использовать активный теплоотвод (вентилятор). В отличие от активных теплоотводов, устанавливаемых раньше для боксированных процессоров Intel, вентиляторы Pentium П получают питание от разъема с тремя контактами на системной плате. Для электрического подключения вентиляторов в большинстве системных плат предусмотрено несколько соединителей.

    Для теплоотвода на системной плате имеются специальные монтажные отверстия. Обычно пластмассовая опорная стойка вставляется в отверстия теплоотвода около центрального процессора (перед установкой картриджа центрального процессора с теплоотводом). Большинство теплоотводов имеет два компонента: вентилятор в пластмассовом кожухе и металлический радиатор. Радиатор присоединяется к теплоотводящей пластине процессора и не снимается, тогда как вентилятор можно снять и заменить в случае необходимости.

    В приведенных ниже таблицах указаны технические характеристики различных версий Pentium II. Чтобы вы могли идентифицировать свой процессор Pentium II, найдите номер спецификации на корпусе SEC. Он находится в изменяемой части метки на верхней стороне модуля процессора.

    По номеру спецификации (фактически это алфавитно-цифровой код) можно точно установить тип процессора. Например, номер спецификации SL2KA идентифицирует процессор как Pentium П 333 МГц (тактовая частота системной шины 66 МГц) с кэш-памятью второго уровня (L2), в которой применяются коды с исправлением ошибок. В этой же таблице указано, что для данного процессора требуется напряжение питания только 2,0 В. Кроме того, указан номер изменения, и вы, воспользовавшись руководством Pentium II Specification Update Manual, изданным Intel, можете точно узнать, какие изменения были внесены.

    Версии и	изменения процессора Pentium II
    ----------------------------------------------------------------------------
    S-спецификация	Изменения ядра	CPUID	Тактовая частота ядра/шины, МГц	Объем кэш­памяти второго уровня, Кбайт	Тип кэш­памяти второго уровня	Тип корпуса	Приме­чания	
    ----------------------------------------------------------------------------
    SL264	С0	0633h	233/66	512	НеЕСС	SECC3.00	5	
    SL265	С0	0633h	266/66	512	НеЕСС	SECC3.00	5	
    SL268	с0	0633h	233/66	512	ЕСС	SECC3.00	5	
    SL269	с0	0633h	266/66	512	ЕСС	SECC3.00	5	
    SL28K	с0	0633h	233/66	512	НеЕСС	SECC3.00	1,3,5	
    SL28L	с0	0633h	266/66	512	НеЕСС	SECC3.00	1,3,5	
    SL28R	с0	0633h	300/66	512	ЕСС	SECC3.00	5	
    SL2MZ	с0	0633h	300/66	512	ЕСС	SECC3.00	1,5	
    SL2HA	С1	0634h	300/66	512	ЕСС	SECC3.00	5	
    SL2HC	С1	0634h	266/66	512	НеЕСС	SECC3.00	5	
    SL2HD	С1	0634h	233/66	512	Не ЕСС	SECC3.00	5	
    SL2HE	С1	0634h	266/66	512	ЕСС	SECC3.00	5	
    SL2HF	С1	0634h	233/66	512	ЕСС	SECC3.00	5	
    SL2QA	С1	0634h	233/66	512	НеЕСС	SECC3.00	1,3,5	
    SL2QB	С1	0634h	266/66	512	НеЕСС	SECC3.00	1,3,5	
    SL2QC	С1	0634h	300/66	512	ЕСС	SECC3.00	1,5	
    SL2KA	dA0	0650h	333/66	512	ЕСС	SECC3.00	5	
    SL2QF	dA0	0650h	333/66	512	ЕСС	SECC3.00	1	
    SL2K9	dA0	0650h	266/66	512	ЕСС	SECC3.00		
    SL35V	dA1	0651h	300/66	512	ЕСС	SECC3.00	1,2	
    SL2QH	dA1	0651h	333/66	512	ЕСС	SECC3.00	1,2	
    SL2S5	dA1	0651h	333/66	512	ЕСС	SECC3.00	2,5	
    SL2ZP	dA1	0651h	333/66	512	ЕСС	SECC3.00	2,5	
    SL2ZQ	dA1	0651h	350/100	512	ЕСС	SECC3.00	2,5	
    SL2S6	dA1	0651h	350/100	512	ЕСС	SECC3.00	2,5	
    SL2S7	dA1	0651h	400/100	512	ЕСС	SECC3.00	2,5	
    SL2SF	dA1	0651h	350/100	512	ЕСС	SECC3.00	1,2	
    SL2SH	dA1	0651h	400/100	512	ЕСС	SECC3.00	1,2	
    SL2VY	dA1	0651h	300/66	512	ЕСС	SECC3.00	1,2	
    SL33D	dB0	0652h	266/66	512	ЕСС	SECC3.00	1,2,5	
    SL2YK	dB0	0652h	300/66	512	ЕСС	SECC3.00	1,2,5	
    SL2WZ	dB0	0652h	350/100	512	ЕСС	SECC3.00	1,2,5	
    SL2YM	dB0	0652h	400/100	512	ЕСС	SECC3.00	1,2,5	
    SL37G	dB0	0652h	400/100	512	ЕСС	SECC2 OLGA	1,2,4	
    SL2WB	dB0	0652h	450/100	512	ЕСС	SECC3.00	1,2,5	
    SL37H	dB0	0652h	450/100	512	ЕСС	SECC2 OLGA	1,2	
    SL2KE	TdB0	1632h	333/66	512	ЕСС	PGA	2,4	
    SL2W7	dB0	0652h	266/66	512	ЕСС	SECC2.00	2,5	
    SL2W8	dB0	0652h	300/66	512	ЕСС	SECC3.00	2,5	
    SL2TV	dB0	0652h	333/66	512	ЕСС	SECC3.00	2,5	
    SL2U3	dB0	0652h	350/100	512	ЕСС	SECC3.00	2,5	
    SL2U4	dB0	0652h	350/100	512	ЕСС	SECC3.00	2,5	
    SL2U5	dB0	0652h	400/100	512	ЕСС	SECC3.00	2,5	
    SL2U6	dB0	0652h	400/100	512	ЕСС	SECC3.00	2,5	
    SL2U7	dB0	0652h	450/100	512	ЕСС	SECC3.00	2,5	
    SL356	dB0	0652h	350/100	512	ЕСС	SECC2 PLGA	2,5	
    SL357	dB0	0652h	400/100	512	ЕСС	SECC2 OLGA	2,5	
    SL358	dB0	0652h	450/100	512	ЕСС	SECC2 OLGA	2,5	
    SL37F	dB0	0652h	350/100	512	ЕСС	SECC2 PLGA	1,2,5	
    SL3FN	dB0	0652h	350/100	512	ЕСС	SECC2 OLGA	2,5	
    SL3EE	dB0	0652h	400/100	512	ЕСС	SECC2 PLGA	2,5	
    SL3F9	dB0	0652h	400/100	512	ЕСС	SECC2 PLGA	1,2	
    SL38M	dB1	0653h	350/100	512	ЕСС	SECC 3.00	1,2,5	
    SL38N	dB1	0653h	400/100	512	ЕСС	SECC 3.00	1,2,5	
    SL36U	dB1	0653h	350/100	512	ЕСС	SECC 3.00	2,5	
    SL38Z	dB1	0653h	400/100	512	ЕСС	SECC 3.00	2,5	
    SL3D5	dB1	0653h	400/100	512	ЕСС	SECC2 OLGA	1,2
    ----------------------------------------------------------------------------
    SECC — Single Edge Contact Cartridge.
    SECC2 — Single Edge Contact Cartridge, версия 2.
    PLGA — Plastic Land Grid Array.
    OLGA — Organic Land Grid Array.
    ECC — Error Correcting Code.
    

    Процессор Pentium II с установленным вентилятором ("боксированный "). Эти процессоры имеют расширенную кэш-память второго уровня, что позволяет кэшировать до 4 Гбайт основной памяти. Все остальные процессоры Pentium II по­зволяют кэшировать 512 Мбайт. Эти "боксированные" процессоры поддерживают коды коррекции ошибок для кэш­ памяти второго уровня. "Боксированный" процессор Pentium II OverDrive с установленным вентилятором предназначен для обновления систем на базе процессоров Pentium Pro (Socket 8). Эти процессоры могут работать только на фиксированной частоте, установленной производителем. Для "разгона" этих процессоров необходимо повышать частоту системной шины.

    В настоящее время существует две модификации корпуса SECC2. Более старая модификация PLGA использовалась в корпусах SECC. В настоящее время она заменяется модифика­цией OLGA. В этой модификации уменьшены размеры процессора, она проще в производстве и обеспечивает лучший отвод тепла от процессора — теплоотводные элементы монтируются непосредственно к микросхемам.

    Системные платы Pentium II имеют преобразователь напряжения, который служит для подачи нужного напряжения на центральный процессор. Для разных моделей Pentium II требуются различные напряжения, и поэтому преобразователь надо установить так, чтобы обеспечить этому конкретному процессору подачу необходимого напряжения. На платах для Pentium Pro, в отличие от плат для более старых моделей Pentium, нет никаких переходных устройств или переключателей для установки напряжения: эта процедура выполняется автоматически с помощью имеющихся на корпусе процессора контактов идентификации напряжения (VID).

    Устанавливаемое напряжение для Pentium II
    ----------------------------------------------------------------------------
    VID4	VID3	VID2	VID1	VID0	Напряжение, В
    ----------------------------------------------------------------------------
    0			1	1	1	1,30	
    0			1	1	0	1,35	
    0			1	0	1	1,40	
    0			1	0	0	1,45	
    0			0	1	1	1,50	
    0			0	1	0	1,55	
    0			0	0	1	1,60	
    0			0	0	0	1,65	
    	0	0	1	1	1	1,70	
    	0	0	1	1	0	1,75	
    	0	0	1	0	1	1,80	
    	0	0	1	0	0	1,85	
    	0	0	0	1	1	1,90	
    	0	0	0	1	0	1,95	
    	0	0	0	0	1	2,00	
    	0	0	0	0	0	2,05	
    	1	1	1	1	1	Процессор не установлен	
    	1	1	1	1	0	2,1	
    	1	1	1	0	1	2,2	
    	1	1	1	0	0	2,3	
    	1	1	0	1	1	2,4	
    	1	1	0	1	0	2,5	
    	1	1	0	0	1	2,6	
    	1	1	0	0	0	2,7	
    	1	0	1	1	1	2,8	
    	1	0	1	1	0	2,9	
    	1	0	1	0	1	3,0	
    	1	0	1	0	0	3,1	
    	1	0	0	1	1	3,2	
    	1	0	0	1	0	3,3	
    	1	0	0	0	1	3,4	
    	1	0	0	0	0	3,5
    ----------------------------------------------------------------------------
    1 — контакт процессора соединен с Vss.
    0 — контакт процессора разомкнут.
    

    Большинство процессоров Pentium П работает при напряжении 2,8 В; последние модели — при 2,0 В. Pentium II Mobile Module является процессором Pentium II для портативных компьютеров, в него входит высокоэффективный набор микросхем системной логики 440BX, который позволяет шине процессора работать с тактовой частотой 100 МГц. Набор микросхем системной логики 440BX был выпущен одновременно с версиями Pentium П на 350 и 400 МГц. В моделях мобильных процессоров Pentium ПРЕ устанавливается кэш-память второго уровня объемом 256 Кбайт, которая работает на частоте процессора.

    Процессор Celeron

    Celeron относится к семейству процессоров P6 и построен на основе ядра Pentium II, а самые последние версии — на базе ядра Pentium III. Основная область использования процессоров Celeron — недорогие системы класса "до ... долларов". Можно сказать, что Celeron — это "недорогой" Pentium II. Основные различия между этими двумя типами процессоров существуют в объеме кэш-памяти второго уровня.

    До недавнего времени все процессоры Celeron выпускались в корпусах SEPP (Single Edge Processor Package). Этот корпус похож на корпус SECC и помещается в разъем Slot 1. Един­ственное отличие SEPP — отсутствие пластикой крышки.

    После выпуска фирмой AMD процессоров для разъема Socket 7 фирма Intel анонсировала новое конструктивное исполнение семейства процессоров Celeron — корпус PPGA (Plastic Pin Grid Array). Разъем для такого типа процессоров называется PGA-370 или Socket 370 (370 контактов). Использование корпуса PPGA позволило снизить стоимость процессора и уменьшить размеры системы.

    Все модели процессоров Celeron до 433 МГц выпускаются в корпусе SEPP. Модели на 300 МГц и выше выпускаются в корпусе PPGA. Таким образом, процессоры Celeron 300-433 МГц доступны в двух корпусах. Все модели процессоров Celeron 466 МГц и выше вы­пускаются только в корпусах PPGA.

    Практически все системные платы класса Pentium ШШ имеют разъем Slot 1. Неужели нельзя использовать процессоры Celeron в корпусе PPGA с этими системными платами? Для решения этой проблемы был разработан переходник Slot

    Приведем наиболее общие характеристики процессоров семейства Celeron:

    ----------------------------------------------------------------------------
    Начиная с процессора Celeron 300A, устанавливается кэш-память второго уровня объ­емом 128 Кбайт.
    Может кэшировать до 4 Гбайт оперативной памяти с кодами коррекции ошибок.
    Используется ядро P6 Pentium П (модели с частотами 266-533 МГц) и Pentium Ш
    (модели 533 МГц и выше).
    Микроархитектура динамического исполнения.
    Поддерживает частоты шины 66 и 100 МГц (последние модели).
    Специально предназначен для недорогих систем начального уровня.
    Включает поддержку технологии MMX, а модели Celeron 533A и выше также поддер­живают набор команд SSE.
    Выпускается в корпусах SEP, PPGA и FCPGA.
    Интегрированная кэш-память первого уровня объемом 32 Кбайт (16 Кбайт для кэши­рования инструкций и 16 Кбайт для данных).
    Интегрированный термодатчик, позволяющий отслеживать температурный режим
    процессора.
    

    Начиная с модели Celeron 300A, в процессор устанавливается кэш-память второго уровня объемом 128 Кбайт. Во всех выпускавшихся до этого процессорах Celeron (266 и 300 МГц) кэш-памяти второго уровня нет. Процессоры на базе ядра Pentium II (Celeron 300A и до моделей 533 МГц) содержат 19 млн транзисторов, а новые модели на базе ядра Pentium Ш (с частотами 533 МГц и выше) — 28,1 млн транзисторов. Следует отметить, что эти современные процессоры Celeron содержат кэш-память второго уровня объемом 256 Кбайт, но 128 Кбайт отключены, т.е. функциональны по-прежнему 128 Кбайт. Благодаря этому Intel может выпускать как высокопроизводительные, так и недорогие версии процессоров на основе одной технологии. Кроме этого, новые модели процессоров Celeron на базе ядра Pentium Ш поддерживают как MMX, так и SSE. Все процессоры Celeron выпускаются по 0,25-микронной технологии. По сравнению с Pentium П они выделяют меньшее количество тепла. ----------------------------------------------------------------------------

    Энергопотребление процессоров Celeron
    ----------------------------------------------------------------------------
    Тактовая
    Тип корпуса
    Максимальная температура, °С
    Напряжение питания,В
    Максимальная потребляемая мощность, Вт
    частота, МГц
    Объем кэш­памяти второго уровня, Кбайт
    ----------------------------------------------------------------------------
    266	нет	85	2,0	16,59	SEPP	
    266	нет	85	2,0	16,59	SEPP	
    300	нет	85	2,0	18,48	SEPP	
    300	нет	85	2,0	18,48	SEPP	
    З00А	128	85	2,0	19,05	SEPP	
    З00А	128	85	2,0	19,05	SEPP	
    З00А	128	85	2,0	19,05	PPGA	
    333	128	85	2,0	20,94	SEPP	
    333	128	85	2,0	20,94	SEPP	
    333	128	85	2,0	20,94	PPGA	
    366	128	85	2,0	21,7	SEPP	
    366	128	85	2,0	21,7	PPGA	
    400	128	85	2,0	23,7	SEPP	
    400	128	85	2,0	23,7	PPGA	
    433	128	85	2,0	24,1	PPGA	
    466	128	70	2,0	25,7	PPGA	
    500	128	70	2,0	27,2	PPGA	
    533	128	70	2,0	28,3	PPGA	
    533А	128	90	1,5	11,2	FCPGA	
    566	128	90	1,5	14,9	FCPGA	
    600	128	90	1,5	15,8	FCPGA	
    ---------------------------------------------------------------------------
    
    Версии и изменения процессора Celeron
    ----------------------------------------------------------------------------
    Тактовая частота, МГц
    Частота
    шины,
    МГц
    Множитель    S-спецификация
    боксированного процессора
    S-спецификация         Изменения ядра процессора для OEM
    CPUID      Объем кэш-памяти второго уровня, Кбайт
    ----------------------------------------------------------------------------
    266	66	4х	SL2YN	
    266	66	4х	SL2QG	
    300	66	4,5х	SL2Z7	
    300	66	4,5х	SL2Y2	
    300А	66	4,5х	SL32A	
    300А	66	4,5х	SL2WM	
    300А	66	4,5х	SL35Q	
    333	66	5х	SL32B	
    333	66	5х	SL2WN	
    333	66	5х	SL35R	
    366	66	5,5х	SL37Q	
    366	66	5,5х	SL35S	
    400	66	6х	SL37V	
    400	66	6х	SL37X	
    433	66	6,5х	SL3BS	
    466	66	7х	SL3FL	
    500	66	7,5х	SL3LQ	
    533	66	8х	SL3PZ	
    533А	66	8х	-	
    566	66	8,5х	SL3W7	
    600	66	9х	SL3W8	
    
    SL2SY	dAO	0650	нет	
    SL2TR	dA1	0651	нет	
    SL2YP	dAO	0650	нет	
    SL2X8	dA1	0651	нет	
    SL2WM	mAO	0660	128	
    SL2WM	mAO	0660	128	
    SL36A	mBO	0665	128	
    SL2WN	mAO	0660	128	
    SL2WN	mAO	0660	128	
    SL36B	mBO	0665	128	
    SL376	mAO	0660	128	
    SL36C	mBO	0665	128	
    SL39Z	mAO	0660	128	
    SL3A2	mBO	0665	128	
    SL3BA	mBO	0665	128	
    SL3EH	mBO	0665	128	
    SL3FY	mBO	0665	128	
    SL3FZ	mBO	0665	128	
    SL46S	cBO	068x	128	
    SL46T	cBO	068x	128	
    SL46U	cBO	068x	128
    ----------------------------------------------------------------------------
    Тактовая частота, МГц
    Поддержка
    дополнительных
    инструкций
    Максимальная температура, С
    Напряжение питания, В
    Максимальная потребляемая мощность, Вт
    Процесс, мкм
    Число
    транзисторов,
    млн
    Тип корпуса
    Дата появления на рынке
    ----------------------------------------------------------------------------
    266	ММХ	85	2,0	16,59	0,25	7,5	SEPP	Апрель 1998 г.	
    266	ММХ	85	2,0	16,59	0,25	7,5	SEPP	Апрель 1998 г.	
    300	ММХ	85	2,0	18,48	0,25	7,5	SEPP	Июнь 1998 г.	
    300	ММХ	85	2,0	18,48	0,25	7,5	SEPP	Июнь 1998 г.	
    300А	ММХ	85	2,0	19,05	0,25	19	SEPP	Август 1998 г.	
    300А	ММХ	85	2,0	19,05	0,25	19	SEPP	Август 1998 г.	
    300А	ММХ	85	2,0	19,05	0,25	19	PPGA	Август 1998 г.	
    333	ММХ	85	2,0	20,94	0,25	19	SEPP	Август 1998 г.	
    333	ММХ	85	2,0	20,94	0,25	19	SEPP	Август 1998 г.	
    333	ММХ	85	2,0	20,94	0,25	19	PPGA	Август 1998 г.	
    366	ММХ	85	2,0	21,70	0,25	19	SEPP	Январь 1999 г.	
    366	ММХ	85	2,0	21,70	0,25	19	PPGA	Январь 1999 г.	
    400	ММХ	85	2,0	23,70	0,25	19	SEPP	Январь 1999 г.	
    400	ММХ	85	2,0	23,70	0,25	19	PPGA	Январь 1999 г.	
    433	ММХ	85	2,0	24,1	0,25	19	PPGA	Март 1999 г.	
    раг466	ММХ	70	2,0	25,7	0,25	19	PPGA	Апрель 1999 г.	
    500	ММХ	70	2,0	27,2	0,25	19	PPGA	Август 1999 г.	
    533	ММХ	70	2,0	28,3	0,25	19	PPGA	Январь 2000 г.	
    533А	SSE	90	1,5	11,2	0,18	28,1	FCPGA	Март 2000 г.	
    566	SSE	90	1,5	14,9	0,18	28,1	FCPGA	Март 2000 г.	
    600	SSE	90	1,5	15,8	0,18	28,1	FCPGA	Март 2000 г.
    ----------------------------------------------------------------------------
    SEPP — Single Edge Processor Package. 
    PPGA — Plastic Pin Grid Array. 
    FCPGA — Flip Chip Pin Grid Array.
    

    Процессор Pentium III

    Intel Pentium III — самый совершенный и высокопроизводительный процессор Intel для настольных компьютеров, который унаследовал лучшие качества процессоров микроархитектуры P6, а именно: динамическое выполнение команд, системную шину с множественными транзакциями и технологию Intel MMX для обработки данных мультимедиа.

    Этот процессор был анонсирован в феврале 1999 года. В нем реализованы новые поточные SIMD-расширения: 70 новых команд, обеспечивающих улучшенные возможности обработки изображений, трехмерной графики, поточного видео, аудио и распознавания речи. В Pentium Ш учтены требования пользователей серверов и рабочих станций начального и среднего уровней.

    Процессор Pentium Ш выпускается по 0,25-микронной технологии и содержит 9,5 млн транзисторов. В настоящее время доступны модели с тактовыми частотами 450-1000 МГц. В Pentium Ш установлено 32 Кбайт кэш-памяти первого уровня и 512 Кбайт кэш-памяти второго уровня, работающей на половинной или полной частоте процессора. Объем кэш-памяти второго уровня позволяет кэшировать до 4 Гбайт адресуемой памяти. Pentium Ш может использоваться в двухпроцессорных системах с объемом памяти 64 Гбайт. Процессор выпускается в корпусах SECC2 и FCPGA.

    Основные особенности Pentium III:

  • добавлено 70 новых SIMD-инструкций, улучшающих работу с приложениями трех­мерной графики, поточного аудио, видео и распознавания речи, а также включены ко­манды MMX;
  • быстродействие Pentium Ш с тактовой частотой 500 МГц более чем на 93% превыша­ет быстродействие Pentium П с тактовой частотой 450 МГц при работе с трехмерной графикой (по результатам теста 3D WinBench 99) и на 42% — при работе с приложе­ниями мультимедиа (по результатам теста MultimediaMark 99);
  • благодаря использованию архитектуры двойной независимой шины увеличены пропу­скная способность и производительность;
  • содержит функцию серийного номера процессора, является первым компонентом сис­темы обеспечения безопасности PC, предлагаемой корпорацией Intel.

    Обратите внимание, что тактовую частоту процессора Pentium Ш изменить нельзя. Таким способом Intel предотвращает "разгон" процессора.

    Процессор Pentium II/III Xeon

    В семействе процессоров Pentium II/III есть модели для рабочих станций и серверов высшего уровня, называемые Xeon. От обычных процессоров Pentium ТТЯТТ семейство Xeon отличается следующими параметрами: тип корпуса, объем кэш-памяти и скорость ее работы. Процессоры Pentium III Хеоп выпускаются в больших корпусах типа SEC. Большие размеры корпуса обусловлены большим объемом кэш-памяти второго уровня.

    Процессоры Pentium II/III Хеоп выпускаются с кэш-памятью второго уровня объемом 512 Кбайт, 1 и 2 Мбайт. Этим и объясняются большие размеры их корпусов и высокая стоимость. Во всех процессорах Xeon кэш-память второго уровня работает на частоте процессора.

    Технические данные процессоров Pentium II/III Хеоn
    ----------------------------------------------------------------------------
    Тактовая	Частота	S-специ-	Изменения	CPUID	Объем кэш-	Число	Процесс,	
    частота,	шины,	фикация	ядра		памяти второго	транзисторов,	мкм	
    МГц	МГц				уровня, Кбайт	млн		
    Pentium II	Хеоn
    ----------------------------------------------------------------------------
    400	100	SL2RH	ВО	0652	512	7,5	0,25	
    400	100	SL2NB	во	0652	1024	7,5	0,25	
    400	100	SL35N	В1	0653	512	7,5	0,25	
    400	100	SL34H	В1	0653	512	7,5	0,25	
    400	100	SL35P	В1	0653	1024	7,5	0,25	
    400	100	SL34J	В1	0653	1024	7,5	0,25	
    450	100	SL33T	В1	0653	512	7,5	0,25	
    450	100	SL354	В1	0653	512	7,5	0,25	
    450	100	SL36W	В1	0653	512	7,5	0,25	
    450	100	SL2XJ	В1	0653	512	7,5	0,25	
    450	100	SL33U	В1	0653	1024	7,5	0,25	
    450	100	SL2XK	В1	0653	1024	7,5	0,25	
    450	100	SL33V	В1	0653	2048	7,5	0,25	
    450	100	SL2XL	В1	0653	2048	7,5	0,25	
    500	100	SL2XU	ВО	0672h	512	9,5	0,25	
    500	100	SL2XV	во	0672h	1024	9,5	0,25	
    500	100	SL2XW	во	0672h	2048	9,5	0,25	
    500	100	SL3C9	во	0672h	512	9,5	0,25	
    500	100	SL3CA	во	0672h	1024	9,5	0,25	
    500	100	SL3CB	во	0672h	2048	9,5	0,25	
    550	100	SL3FK	со	0673h	512	9,5	0,25	
    500	100	SL3D9	со	0673h	512	9,5	0,25	
    500	100	SL3DA	со	0673h	1024	9,5	0,25	
    500	100	SL3DB	со	0673h	2048	9,5	0,25	
    550	100	SL3AJ	со	0673h	512	9,5	0,25	
    550	100	SL3CE	со	0673h	1024	9,5	0,25	
    550	100	SL3CF	со	0673h	2048	9,5	0,25	
    550	100	SL3TW	со	0673h	1024	9,5	0,25	
    550	100	SL3Y4	со	0673h	512	9,5	0,25	
    550	100	SL3FR	со	0673h	512	9,5	0,25	
    500	100	SL385	со	0673h	512	9,5	0,25	
    500	100	SL386	со	0673h	1024	9,5	0,25	
    500	100	SL387	со	0673h	2048	9,5	0,25	
    550	100	SL3LM	со	0673h	512	9,5	0,25	
    550	100	SL3LN	со	0673h	1024	9,5	0,25	
    550	100	SL3LP	со	0673h	2048	9,5	0,25	
    600	133	SL3BJ	А2	0681h	256	28,1	0,18	
    600	133	SL3BK	А2	0681h	256	28,1	0,18	
    667	133	SL3BL	А2	0681h	256	28,1	0,18	
    667	133	SL3DC	А2	0681h	256	28,1	0,18	
    733	133	SL3SF	А2	0681h	256	28,1	0,18	
    733	133	SL3SG	А2	0681h	256	28,1	0,18	
    800	133	SL3V2	А2	0681h	256	28,1	0,18	
    800	133	SL3V3	А2	0681h	256	28,1	0,18	
    600	133	SL3SS	А2	0681h	256	28,1	0,18	
    667	133	SL3ST	А2	0681h	256	28,1	0,18	
    733	133	SL3SU	А2	0681h	256	28,1	0,18	
    800	133	SL3VU	А2	0681h	256	28,1	0,18	
    600	133	SL3WM	ВО	0683h	256	28,1	0,18	
    600	133	SL3WN	ВО	0683h	256	28,1	0,18	
    667	133	SL3WP	ВО	0683h	256	28,1	0,18	
    667	133	SL3WQ	ВО	0683h	256	28,1	0,18	
    733	133	SL3WR	ВО	0683h	256	28,1	0,18	
    733	133	SL3WS	во	0683h	256	28,1	0,18	
    800	133	SL3WT	во	0683h	256	28,1	0,18	
    800	133	SL3WU	во	0683h	256	28,1	0,18	
    866	133	SL3WV	во	0683h	256	28,1	0,18	
    866	133	SL3WW	во	0683h	256	28,1	0,18	
    933	133	SL3WX	во	683h	256	28,1	0,18	
    933	133	SL3WY	во	683h	256	28,1	0,18	
    700	100	SL3U4	АО	6A0h	1024	84	0,18	
    700	100	SL3U5	АО	6A0h	1024	84	0,18	
    700	100	SL3WZ	АО	6A0h	2048	140	0,18	
    700	100	SL3X2	АО	6A0h	2048	140	0,18	
    700	100	SL4GD	АО	6A0h	1024	84	0,18	
    700	100	SL4GE	АО	6A0h	1024	84	0,18	
    700	100	SL4GF	АО	6A0h	2048	140	0,18	
    700	100	SL4GG	АО	6A0h	2048	140	0,18
    ----------------------------------------------------------------------------
    

    Обратите внимание, что процессоры Pentium II/III Xeon, устанавливаемые в Slot 2, не могут заменить процессоры, устанавливаемые в Slot 1. Процессоры Xeon для разъема типа Slot 2 используются в средних и высокопроизводительных серверах и рабочих станциях с большим объемом кэш-памяти второго уровня, работающей на тактовой частоте процессора. Pentium II, Celeron или Pentium III, устанавливаемые в разъем типа Slot 1, применяются в обычных компьютерах, серверах и рабочих станциях начального уровня — в одно- и много­процессорных системах.

    В 1998 году Intel прекратила выпуск обычных процессоров Pentium. Им на смену пришел Pentium II, а впоследствии и Pentium III, который теперь используется и в обычных настольных компьютерах, и в портативных. В дешевых компьютерах широко применяется Celeron. Процессор Pentium Ш встречается почти повсюду — ив дешевых настольных системах, и в очень дорогих и совершенных серверах; на его основе строятся, например, такие портативные компьютеры, как ноутбук. С появлением Pentium Ш перед пользователями открываются новые горизонты производительности.

    Сначала Intel выпускала процессоры Pentium Ш по 0,25-микронной технологии (ядро Katmai), а теперь ей на смену идет 0,18-микронная (ядро Coppermine). Вскоре 0,13-микронная технология с использованием медных соединений вытеснит алюминиевую.

    Другие процессоры шестого поколения

    Существует класс процессоров, наделенных многими возможностями P6, но разработанных для систем пятого поколения. Предназначенные, прежде всего, для замены Pentium, эти процессоры устанавливаются в гнездо типа Socket для процессора P5 (или Pentium), и их недостатки обусловлены ограниченностью возможностей системных плат для компьютеров класса Pentium. Единственным конкурентом процессорам Intel можно считать недавно выпущенные компанией AMD процессоры Athlon и Duron.

    Nexgen Nx586

    Компанию Nexgen основал Тампи Томас (Thampy Thomas), один из первых создателей процессоров 486 и Pentium в Intel. В Nexgen он разработал процессор Nx586, функционально эквивалентный Pentium, но не совместимый с ним по разъему. Он всегда поставлялся с системной платой (фактически он был впаян в нее). Компания Nexgen не производила микросхем и системных плат; для этого она заключила контракты с IBM Microelectronics. Позже Nexgen была куплена фирмой AMD; проект Nx586 был объединен с AMD K5, и таким образом был "создан" процессор AMD K6.

    Процессор Nx586 имел все стандартные возможности процессора пятого поколения: суперскалярное выполнение с двумя внутренними конвейерами и встроенной высокоэффективной кэш-памятью первого уровня (фактически с двумя отдельными кэшами — для кода и для данных). Преимущество этого процессора состояло в том, что у него был отдельный кэш для команд емкостью 16 Кбайт и кэш для данных емкостью 16 Кбайт (в Pentium объем кэшей составлял всего лишь 8 Кбайт). В этих кэшах хранятся часто используемые команды и данные.

    В Nx586 было включено средство предсказания переходов, которое также является одним из признаков процессора шестого поколения. Поэтому процессор мог предсказывать поток выполняемых команд и оптимизировать выполнение программы.

    -Ядро процессора Nx586 также RISC-подобно. Модуль трансляции динамически транслирует команды x86 в команды RISC86. Команды RISC86 были разработаны специально для поддержки архитектуры x86 при соблюдении принципов эффективности RISC. Эти команды выполняются проще команд x86. (Данная возможность реализована только в процессорах класса P6.)

    Серия AMD-K6

    Это высокоэффективный процессор шестого поколения, устанавливаемый на системных платах для процессоров P5 (Pentium). По уровню эффективности он занимает промежуточное место между Pentium и Pentium II. Поскольку этот процессор разработан для гнезда типа Socket 7, предназначенного для процессоров и системных плат пятого поколения, он не может работать как настоящий процессор шестого поколения, так как архитектура гнезда типа Socket 7 строго ограничивает эффективность памяти и кэша. Однако процессор AMD-K6 является серьезным конкурентом Pentium, по крайней мере на рынке систем средней производительности, где все еще популярен Pentium.

    В процессоре AMD-K6 в соответствии с промышленным стандартом реализована новая система команд мультимедиа (MMX), которая была обновлена в процессорах AMD K6-2 и стала называться 3DNow. Фирма AMD разработала процессор K6 с гнездом типа Socket 7. Это позволило производителям компьютеров создавать системы, которые можно легко модернизировать.

    Технические характеристики процессора AMD-K6:

  • внутренняя архитектура шестого поколения, внешний интерфейс пятого поколения;
  • внутреннее RISC-ядро, транслирующее команды x86 в команды RISC; суперскалярные модули выполнения команд (семь);
  • динамическое выполнение;
  • предсказание переходов;
  • упреждающее выполнение;
  • большой кэш объемом 64 Кбайт (кэш объемом 32 Кбайт для команд плюс двухпортовый кэш с обратной записью объемом 32 Кбайт для данных);
  • встроенный модуль для выполнения операций над числами с плавающей запятой (FPU);
  • промышленный стандарт поддержки команд MMX;
  • режим SMM;
  • гнездо типа Socket 7 конструкции Ceramic Pin Grid Array (CPGA);
  • использование при изготовлении 0,35- и 0,25-микроннной технологий для пяти слоев.

    В процессоре K6-2 было добавлено следующее:

  • более высокие тактовые частоты;
  • поддержка системной шины 100 МГц (для системных плат с гнездом Super 7);
  • 21-я новая инструкция для работы с графикой и мультимедиа, названная 3DNow.

    В процессоре K6-3 была добавлена кэш-память второго уровня объемом 256 Кбайт, рабо­тающая на частоте процессора. Это усовершенствование процессора K6-3 значительно увеличило его производительность, которая находится на уровне процессоров Celeron и Pentium II.

    Архитектура процессора AMD-K6 такова, что он полностью совместим по двоичному коду с x86, т.е. выполняет все программное обеспечение Intel, включая команды MMX. Чтобы восполнить довольно низкую эффективность кэш-памяти второго уровня, обусловленную конструкцией гнезда типа Socket 7, AMD увеличила общий объем внутренней кэш-памяти первого уровня до 64 Кбайт (т.е. его объем вдвое больше, чем у Pentium II). Добавив к этому динамическую возможность выполнения, процессор K6 можно сравнить по быстродействию с Pentium, а по эффективности для данной тактовой частоты — с Pentium II.

    Процессоры AMD-K5 и K6 устанавливаются в гнездо типа Socket 7. Однако может понадобиться внести некоторые коррективы, чтобы установить нужное напряжение и изменить параметры в BIOS. Надежная работа AMD-K6 будет гарантирована, если системная плата поддерживает соответствующее напряжение. Ядро AMD-K6-166 (200 МГц) работает при напряжении в 2,9 В, а схемы ввода-вывода — при 3,3 В, в то время как AMD-K6 233 МГц работает при напряжении 3,2 В, а схемы ввода-вывода — при 3,3 В. В более старых системных платах по умолчанию устанавливаются напряжения 2,8 В для ядра и 3,3 В для схемы ввода-вывода; напряжение 2,8 В ниже указанного в спецификации для AMD-K6, что может стать причиной неправильного функционирования процессора. Чтобы такой процессор работал правильно, системная плата должна иметь гнездо типа Socket 7 с преобразователем напряжения, рассчитанным на два уровня: 2,9 или 3,2 В (233 МГц) — для ядра центрального процессора (Vcc2); 3,3 В — для схем ввода-вывода (Vcc3). Преобразователь напряжения должен допускать ток до 7,5 A (9,5 A — для 233 МГц) для процессора. При использовании процессора на 200 МГц или более медленного отклонение основного напряжения от номинального значения должно составлять не более 145 мВ (2,9 В+145 мВ). Если же используется процессор на 233 МГц, преобразователь напряжения должен допускать отклонение основного напряжения не более чем на 100 мВ от номинального значения (3,2 В ±100 мВ).

    Если в системной плате установлен преобразователь, который не может поддерживать необходимого напряжения, скорее всего, система будет работать ненадежно. Если напряжение на центральном процессоре превышает максимально допустимое, то процессор может выйти из строя. Следует сказать и о том, что K6 может перегреваться. Убедитесь, что теплоотвод надежно укреплен на процессоре и не высохла термопроводящая смазка.

    Системная BIOS должна поддерживать процессор AMD-K6. В BIOS фирмы Award этот процессор стал поддерживаться с 1 марта 1997 года. Фирма AMI встраивает средства поддержки K6 в каждую версию BIOS с модулем центрального процессора CPU Module 3.31 или более поздним. BIOS версии 4.0 (выпуск 6.0 и выпуск 5.1 с датой 4/7/97 или более поздней) фирмы Phoenix поддерживает AMD-K6. Как вы понимаете, запомнить все эти технические данные довольно сложно, проще на Web-сервере AMD найти список системных плат, которые могут использоваться для установки процессора AMD-K6. Все системные платы, приведенные в этом списке, протестированы и хорошо работают с AMD-K6, поэтому, если осуществить проверку на соответствие техническим требованиям невозможно, рекомендуем приобретать для него системные платы из этого списка.

    Тактовые частоты и напряжения AMD-K6
    ----------------------------------------------------------------------------
    Процессор	Тактовая	Множитель	Частота шины, МГц	Напряжение	Напряжение ввода-	
    	частота, МГц			ядра, В	вывода, В
    ----------------------------------------------------------------------------
    К6-3	450	4,5х	100	2,4	3,3	
    К6-3	400	4х	100	2,4	3,3	
    К6-2	475	5х	95	2,4	3,3	
    К6-2	450	4,5х	100	2,4	3,3	
    К6-2	400	4х	100	2,2	3,3	
    К6-2	380	4х	95	2,2	3,3	
    К6-2	366	5,5х	66	2,2	3,3	
    К6-2	350	3,5х	100	2,2	3,3	
    К6-2	333	3,5х	95	2,2	3,3	
    К6-2	333	5,0х	66	2,2	3,3	
    К6-2	300	Зх	100	2,2	3,3	
    К6-2	300	4,5х	66	2,2	3,3	
    К6-2	266	4х	66	2,2	3,3	
    К6	300	4,5х	66	2,2	3,45	
    К6	266	4х	66	2,2	3,3	
    К6	233	3,5х	66	3,2	3,3	
    К6	200	Зх	66	2,9	3,3	
    К6	166	2,5х	66	2,9	3,3	
    ----------------------------------------------------------------------------
    

    В старых системных платах множитель 1,5x устанавливался с помощью переходного устройства. Подобная установка приравнивается к установке множителя 3,5x для AMD-K6 и более поздних процессоров Intel. Перед установкой процессора в системную плату обязательно просмотрите документацию и выясните все необходимые положения переключателей. В отличие от Cyrix и некоторых других конкурентов Intel, AMD является и разработчиком и изготовителем. K6 имеет 8,8 млн транзисторов и производится с использованием 0,35-микронной технологии для пяти слоев. Сторона кристалла равна 12,7 мм, а площадь — приблизительно 162 мм . В производстве K6 используется 0,25-микронная технология. За последние пять лет AMD поставила более 50 млн Windows-совместимых процессоров.

    Процессор AMD Athlon

    Процессор Athlon — наиболее успешный продукт фирмы AMD. Это абсолютно новая разработка и достойный конкурент семейству процессоров Pentium III. Фирма AMD начала производство этих процессоров в корпусе Slot A, который подобен корпусам Pentium II/III. Оригинальный процессор Athlon имеет 512 Кбайт кэш-памяти второго уровня, работающей на частоте половины, двух пятых или трети частоты ядра и расположенной в картридже процессора. В июне 2000 года фирма AMD выпустила обновленную версию Athlon (кодовое название Thunderbird), в которой кэш-память второго уровня объемом 256 Кбайт находится непосредственно на одном кристалле с ядром процессора и работает на частоте ядра процессора. Такое решение существенно повысило шанс победить в конкурентной борьбе с процессорами фирмы Intel. Кроме этого, был создан новый корпус типа PGA — Socket A (рис. 3.51), который пришел на смену Slot A.

    Несмотря на то что картридж Slot A похож на Slot 1, a Socket A на Socket 370, по расположению выводов эти разъемы несовместимы. Чтобы предотвратить установку процессора Socket A в разъем Socket 370 фирмой AMD предусмотрен специальный контакт.

    В настоящее время AMD выпускает процессоры Athlon с тактовыми частотами 550-1000 МГц, в которых используется шина типа EV6 с частотой 200 МГц для подключения к компоненту North Bridge системной платы. Этот тип шины лицензирован у компании Digital Equipment, которая использовала ее в процессорах Alpha 21264. Производительность этой шины достигает 1,6 Гбайт/с (для сравнения: современные процессоры Intel используют шину с частотой 133 МГц и производительностью 1,07 Гбайт/с). Таким образом, AMD устранила потенциальное узкое место в передаче данных между процессором и набором микросхем.

    В процессорах Athlon устанавливается кэш-память первого уровня объемом 128 Кбайт. Объем кэш-памяти второго уровня зависит от модели процессора. Во всех процессорах Athlon в корпусе PGA кэш-память второго уровня работает на частоте ядра. Процессор Athlon поддерживает инструкции MMX и Enhanced 3Dnow. Первые процессоры этого семейства выпускались по 0,25-микронной технологии, а самые современные — по 0,18-микронной. Кроме того, в последних моделях процессоров Athlon в качестве проводников используется медь, что позволяет снизить потребляемую мощность.

    Процессор AMD Duron

    Этот процессор (кодовое имя Spitfire) был анонсирован в июне 2000 года и предназначен для недорогих систем начального уровня. Процессор Duron фирмой AMD позиционируется аналогично семейству Celeron фирмы Intel. Основное отличие этого процессора от Athlon — меньший объем кэш-памяти второго уровня, а в остальном он полностью идентичен Athlon. Процессор Duron содержит 64 Кбайт кэш-памяти второго уровня и выпускается для разъема Socket A.

    Процессор Cyrix MediaGX

    Процессор Cyrix MediaGX был разработан для недорогих компьютеров. В него встроены средства работы со звуком, графикой и средства управления памятью. Стоимость компьютера на основе микросхемы MediaGX ниже стоимости других систем с подобными возможностями. В процессор MediaGX встроен интерфейс PCI, а также функции управления звуком, графикой и памятью. Кроме того, для системы с MediaGX не требуется дорогостоящая звуковая или видеоплата. Микросхема MediaGX и дополнительная микросхема на системной плате заменяют процессор, микросхемы North и South Bridge, аппаратные средства управления памятью и кэш-память второго уровня, т.е. все то, что находится на плате для Pentium. И наконец, поскольку процессоры MediaGX упрощают конструкцию компьютера и уменьшают потребляемую им мощность, а значит, и выделяемое количество теплоты, они могут применяться в портативных компьютерах.

    Процессор MediaGX не устанавливается в гнездо типа Socket 7. Он не устанавливается вообще ни в какое гнездо, а запаивается в системную плату. Поскольку MediaGX, в отличие от других процессоров, довольно существенно интегрирован с системной платой и микросхемой для поддержки процессора (Cx5510), естественно, и платы для него устроены не так, как стандартные платы для Pentium. Процессор MediaGX — система скорее готовая, чем предназначенная для модернизации. Нарастить вычислительные возможности большинства компонентов такой системы почти нереально, но, как правило, этого и не требуется. Если в будущем вы предполагаете модернизировать компьютер, то выбирайте другой процессор. В то же время, если вы нуждаетесь в самой дешевой системе, обратите внимание на MediaGX.

    Процессор MediaGX полностью совместим с Windows: на нем можно выполнять то же программное обеспечение, что и на Pentium. Причем эффективность системы на основе MediaGX такая же, как системы на основе Pentium, работающей на той же тактовой частоте. Отличие MediaGX состоит в том, что тот же уровень эффективности достигается за более низкую цену. Поскольку процессор MediaGX впаян в системную плату и для него требуется специальный набор микросхем системной логики, он продается только в комплекте с системной платой.

    Существует также улучшенная версия процессора MediaGX — с дополнительными средствами MMX, интегрированным контроллером игрового порта, поддержкой стандарта для звука AC97 и стандарта Microsoft PC97 для доступа к устройствам Plug and Play. Кроме того, этот процессор поддерживает игры для Windows 95 и DOS, а также программное обеспечение с MMX. Системы на основе данного процессора содержат два порта для универсальной последовательной шины (USB), которые понадобятся для нового поколения периферийных устройств с USB (принтеров, сканеров, джойстиков, цифровых камер и др.).

    Если процессор MediaGX работает на тактовых частотах 166 и 180 МГц, то процессор MediaGX с MMX-расширениями — на частотах более 200 МГц. Фирма Compaq использует MediaGX с MMX-расширениями в ноутбуках Presario 1220. На основе процессора MediaGX могут быть созданы и другие недорогие системы.

    Cyrix/IBM 6x86 (MI) и 6х86МХ (ММ)

    В семейство процессоров Cyrix 6x86 входят процессоры 6x86 (уже не выпускается) и 6x86MX. Подобно AMD-K5 и K6, их внутренняя архитектура принадлежит к шестому поколению, а устанавливаются они, как и Pentium пятого поколения, в гнездо типа Socket 7.

    Процессоры Cyrix 6x86 и 6x86MX (последний переименован в МП) имеют два оптимизированных суперконвейерных целочисленных модуля и встроенный модуль для операций над числами с плавающей запятой. В этих процессорах реализована возможность динамического выполнения, характерная для центрального процессора шестого поколения. Кроме того, в этих процессорах реализованы возможности предсказания, переходов и упреждающего выполнения.

    Процессор 6x86MX/MII совместим с технологией MMX. Он поддерживает самые современные ММХ-игры и мультимедийное программное обеспечение. Благодаря расширенному модулю управления памятью, внутренней кэш-памяти объемом 64 Кбайт и другим архитектурным усовершенствованиям процессор 6x86MX более эффективен, чем другие.

    Особенности процессоров 6x86 перечислены ниже:

  • Суперскалярная архитектура. Имеется два конвейера для параллельного выполнения нескольких команд.
  • Предсказание переходов. С высокой точностью прогнозируется, какие команды будут выполнены следующими.
  • Упреждающее выполнение. Позволяет рационально использовать конвейеры; благодаря этому средству конвейеры непрерывно, без остановки, выполняют команды (даже после команд ветвления).
  • Средства переупорядочения команд. Допускают изменение порядка выполнения ко­манд в конвейере, благодаря чему экономится время, так как не прерывается поток команд программы.

    В процессоре 6x86 предусмотрено два кэша: двухпортовый объединенный (универсальный) кэш емкостью 16 Кбайт и 256-байтовый кэш команд. Объединенный кэш дополнен маленьким (емкостью в четверть килобайта) быстродействующим ассоциативным кэшем команд. В процессоре 6x86MX в четыре раза увеличен размер внутреннего кэша (т.е. его объем равен 64 Кбайт), что значительно повысило его эффективность.

    В систему команд процессора 6x86MX входит 57 команд MMX, благодаря которым ускоряется выполнение некоторых циклов с большим объемом вычислений в сетевых и мультимедийных приложениях. Все процессоры 6x86 поддерживают режим System Management Mode (SMM). Это означает, что предусмотрено прерывание, которое может использоваться для управления питанием системы или эмуляции периферийных устройств ввода-вывода, прозрачной для программного обеспечения. Кроме того, в 6x86 поддерживается аппаратный интерфейс, позволяющий перевести центральный процессор в режим приостановки, в котором он потребляет меньше энергии.

    Процессор 6x86 совместим с программным обеспечением для x86 и со всеми популярны­ми операционными системами, включая Windows 95/98, Windows NT/2000, OS/2, DOS, Solaris и UNIX. Кроме того, процессор 6x86 сертифицирован компанией Microsoft как совместимый с Windows 95. Как и в случае с AMD-K6, системная плата для процессоров 6x86 должна удовлетворять некоторым специфическим требованиям. (На Web-сервере Cyrix имеется список рекомендуемых системных плат.) При установке или конфигурировании системы с процессором 6x86 необходимо правильно установить тактовую частоту шины системной платы и множитель. Производительность процессоров Cyrix определяется не истинным значением тактовой частоты, а путем оценки эффективности (P-Raining). Обратите внимание, что оценка эффективности не совпадает с фактической тактовой частотой микросхемы. Например, микросхема 6x86MX-PR300 работает на тактовой частоте не 300, а только 263 или 266 МГц (это зависит от тактовой частоты шины системной платы и установки множителя тактовой частоты центрального процессора).

    Прежде чем поместить процессор 6x86 на системную плату, необходимо правильно установить напряжение. Обычно в маркировке на верхней части микросхемы указывается необ­ходимое напряжение. Различные версии процессора 6x86 работают при разном напряжении: 3,52 В (установка VRE), 3,3 В (установка VR) или 2,8 В (MMX). Для версии MMX используется стандартный уровень напряжения 2,8 В, а для схем ввода-вывода — 3,3 В.

    Процессоры седьмого поколения Р7 (Itanium/Merced)

    Какой же процессор придет на смену Pentium III? В настоящее время разрабатывается процессор, который имеет кодовое название Merced или официальное имя Itanium. Первые образцы 64-разрядного процессора Itanium уже появились в конце 2000 года. Itanium — первый процессор Intel в серии продуктов с архитектурой IA-64 (64-разрядная архитектура Intel), содержащий новаторские, повышающие эффективность архитектурные средства: предсказание и упреждающее выполнение.

    Itanium

    Процессоры семейства IA-64 расширяют возможности архитектуры Intel, что очень важно для реализации высокоэффективных серверов и рабочих станций. Ряд промышленных компаний, среди которых ведущие изготовители рабочих станций и серверов, создатели операционных систем и множество независимых разработчиков программного обеспечения, публично заявили о своей поддержке процессора Itanium и семейства изделий с архитектурой IA-64. Процессор P7 — это абсолютно новая конструкция; он применяется только в самых высокоэффективных системах, например файл-серверах или рабочих станциях. В Intel предполагают, что к 2004 году P7 станет основным процессором (P6, вероятно, будет использоваться только в дешевых системах). В настоящее время Intel разрабатывает еще более совершенный процессор семейства P7, который значительно быстрее Itanium; его производ­ство начато в 2001 году.

    Intel и Hewlett-Packard начали разработку процессора P7 еще в 1994 году. В октябре 1997 года, через три года после начала работы над созданием новой архитектуры микропроцессора, эти компании официально объявили некоторые технические данные нового процессора.

    Itanium — первый микропроцессор, в основу которого положена 64-разрядная архитектура IA-64. Это совершенно новая архитектура процессора, в которой используется концепция VLIW (Very Long Instruction Words — очень длинные командные слова), предсказание команд, удаление перехода, упреждающая загрузка и другие усовершенствованные методы, позволяющие увеличить параллелизм программного кода. Новая микросхема будет содержать как элементы RISC, так и CISC.

    Существует еще одна новая архитектура, которую Intel называет EPIC (Explicitly Parallel Instruction Computing — команды явно параллельных вычислений); они дают указание процессору выполнять одновременно несколько команд. В Itanium в 128-разрядном слове закодированы три команды, каждая из них будет содержать еще несколько дополнительных битов, в отличие от сегодняшних 32-разрядных команд. Дополнительные биты позволяют адресовать большее количество регистров и используются для управления процедурой параллельного выполнения команд в процессоре. Все это упрощает проектирование процессоров со многими модулями для параллельного выполнения команд и позволяет повысить их тактовую частоту. Другими словами, помимо способности одновременно выполнять несколько отдельных команд внутри процессора, Itanium может связываться с другими микросхемами и создавать среду параллельной обработки.

    Помимо новых возможностей и абсолютно новой 64-разрядной системы команд, Intel и Hewlett-Packard гарантируют полную совместимость "вниз" от Itanium до нынешнего 32-разрядного программного обеспечения Intel x86 и программного обеспечения PA-RISC фирмы Hewlett-Packard. В Itanium объединены три различных процессора в одном, а это значит, что Itanium сможет одновременно выполнять усовершенствованное, явно "параллельное" программное обеспечение с архитектурами IA-64, Windows (с архитектурой IA-32) и программы HP-RISC UNIX. Таким образом, Itanium поддерживает 64-разрядные команды при сохранении совместимости с сегодняшними 32-разрядными приложениями. Это наверняка будет способствовать увеличению спроса на них.

    Чтобы использовать IA-64, понадобится перетранслировать программы для новой систе­мы команд. Подобное требовалось выполнить и в 1985 году, когда Intel представила 80386 — первый 32-разрядный процессор. Этот процессор должен был стать платформой для усовер­шенствованной 32-разрядной операционной системы. Чтобы 386-й и последующие 32-разрядные процессоры были приняты рынком, они должны были выполнять 16-разрядный код. Чтобы использовать преимущества 32-разрядных компьютеров, первым из которых был 386-й, необходимо было написать новое программное обеспечение. К сожалению, индустрия создания программного обеспечения развивается намного медленнее индустрии аппаратных средств. Прошло целых 10 лет после появления процессора 386, прежде чем Microsoft выпустила Windows 95 — первую 32-разрядную операционную систему.

    В Intel утверждают, что такое не может случиться с Itanium: Microsoft уже начала работать над 64-разрядной версией Windows NT. Однако, несмотря на это, скорее всего, потребуется несколько лет, чтобы рынок программного обеспечения переориентировался на 64-разрядные операционные системы и 64-разрядное программное обеспечение. Сейчас установлено очень много 32-разрядных процессоров, и обратная совместимость с 32-разрядным режимом позволит Itanium быстро выполнять 32-разрядное программное обеспечение, поскольку для этого будут предусмотрены аппаратные средства, а не эмуляция с помощью программного обеспечения.

    При изготовлении Itanium используется 0,18-микронная технология. Это позволит уменьшить размер транзистора, а значит, увеличить их количество на кристалле.

    Главная цель разработки архитектуры IA-64 состоит в том, чтобы создать микросхемы, которые доминировали бы на рынке рабочих станций и серверов и могли конкурировать с та­кими микросхемами, как Digital Alpha, Sun Sparc и Motorola PowerPC. Компания Microsoft разрабатывает версию операционной системы Windows NT для P7, а фирма Sun — версию Solaris (программное обеспечение для операционной системы UNIX). NCR уже объявила, что будет строить Solaris-системы на основе Itanium. В процессоре Itanium применяется новый тип корпуса Pin Array Cartridge (PAC); вес процессора около 170 г.

    Модернизация процессора

    При создании процессора 486 и более поздних Intel, учитывая тот факт, что может потребоваться наращивание вычислительных возможностей, разработала стандартные гнезда типа Socket, которые подходят для ряда процессоров. Таким образом, имея системную плату с гнездом типа Socket 3, можно установить в него фактически любой процессор 486, а имея системную плату с гнездом типа Socket 7 — любой процессор Pentium.

    Чтобы максимально использовать возможности системной платы, вы можете установить самый быстрый процессор из числа поддерживаемых вашей платой. Обычно это определяется типом гнезда на системной плате. В табл. 3.42 указано, какой (самый быстрый) процессор можно установить в конкретный тип гнезда.

    Например, если ваша системная плата имеет гнездо типа Socket 5 для Pentium, можете установить процессор Pentium MMX 233 МГц с преобразователем напряжения 2,8 В или AMD-K6. Если у вас гнездо типа Socket 7, значит, ваша системная плата поддерживает (непосредственно, без каких-либо преобразователей) более низкое напряжение, необходимое, например, для Pentium MMX или AMD-K6.

    Максимальные тактовые частоты процессора для различных типов гнезд
    --------------------------------------------------------------------------
    Тип гнезда	Максимальное быстродействие процессора
    --------------------------------------------------------------------------
    Socket 1	5x86-133 МГц с преобразователем на 3,3 В
    Socket 2	5x86-133 МГц с преобразователем на 3,3 В
    Socket 3	5x86-133 МГц
    Socket 4	Pentium OverDrive 133 МГц
    Socket 5	Pentium MMX 233 МГц или AMD Кб с преобразователем на 2,8 В
    Socket 7	AMD K6-2, К6-3 до 550 МГц
    Socket 8	Pentium Pro OverDrive (производительность Pentium II 333 МГц)
    Socket 370	Celeron 600 МГц (частота шины 66 МГц)
    Socket 370	Pentium III 850 МГц (частота шины 100 МГц)
    Socket 370	Pentium III 1 000 МГц (частота шины 133 МГц)
    Slot 1	Celeron 600 МГц (частота шины 66 МГц)
    Slot 1	Pentium III 850 МГц (частота шины 100 МГц)
    Slot 1	Pentium III 1 000 МГц (частота шины 133 МГц)
    Slot 2	Pentium III Xeon 550 МГц (частота шины 100 МГц)
    --------------------------------------------------------------------------
    

    Замена процессора может в некоторых случаях удвоить эффективность системы, например если Pentium 100 поменять на Pentium MMX 233. Однако если у вас Pentium 233, то заменить его вы не сможете, поскольку это самый быстрый процессор, который можно установить в гнездо типа Socket. В таком случае вам придется полностью заменить системную плату, чтобы установить процессор Pentium II. Если ваш корпус не какой-то особенный и в него можно установить стандартную системную плату с формфактором Baby-AT или ATX, рекомендую заменить системную плату и процессор, а не пытаться найти процессор, который будет работать с вашей платой.

    Одно время Intel активно продвигала идею процессоров OverDrive. Но частая смена типов корпусов и разъемов, напряжения питания, изменение системы охлаждения и т.д. привели к тому, что процессоры OverDrive не пользуются популярностью.

    Тестирование быстродействия процессора

    Пользователи обожают знать, насколько "быстрый" у них компьютер. Чтобы помочь им удовлетворить это любопытство, разработаны различные программы тестирования (для измерения различных параметров эффективности системы и процессора). Хотя ни одно число не может полностью отобразить эффективность сложного устройства, такого как процессор или весь компьютер, тесты могут быть полезны при сравнении различных компонентов и систем.

    Единственно верный и точный способ измерить эффективность системы — проверить ее в работе с приложениями. На производительность одного компонента системы зачастую оказывают влияние другие ее компоненты. Нельзя получить точных цифр, сравнивая системы, которые имеют не только разные процессоры, но и разные объемы или типы памяти, жесткие диски, видеоадаптеры и пр. Все это влияет на результаты испытаний, и получаемые значения могут сильно отличаться от истинных, если тестирование проводилось неправильно.

    Тесты бывают двух видов: тесты компонентов, измеряющие эффективность специфических частей компьютерной системы, таких как процессор, жесткий диск, видеоадаптер или накопитель CD-ROM, и тесты системы, измеряющие эффективность всей компьютерной системы, которая выполняет данное приложение или данный набор тестовых программ.

    Тесты чаще всего выдают только один вид информации. Лучше всего проверить систему, используя собственный набор операционных систем и приложений.

    Причины неисправности процессоров

    Чаще всего проблемы в работе компьютера возникают "по вине" других устройств. Процессор является одним из важнейших устройств, поэтому его работоспособность сразу же повлияет на функционирование всей системы в целом. Выявить неисправность процессора можно только с помощью второго заведомо исправного процессора. Однако при этом можно "сжечь" исправный процессор, если, например, неверно установлены перемычки питания на системной плате. Все действия с процессором необходимо выполнять с особой аккуратностью, а питание компьютера включать только после повторной проверки правильности установки процессора в гнезде и соответствующих перемычек на системной плате. Одной из самых распространенных причин возникновения проблем при работе процессоров является их "разгон", т.е. установка параметров, не соответствующих рабочим. Это приводит к нагреванию процессора и, как следствие, к выходу его из строя. Если вы пытаетесь "разогнать" процессор, то обращайте особое внимание на температурный режим его работы. Проконтролировать температурный режим работы можно, или непосредственно прикоснувшись к радиатору процессора, или с помощью программных средств.

    КомпьютерМастер computermaster.ru



  • [Услуги] [Цены] [Гарантии] [Вызов мастера] [Всё о компьютерах] [Полезные ссылки]

    © КомпьютерМастер, 2004.
    Rambler's Top100 Rambler's Top100