Микропроцессоры

Для усовершенствования архитектуры  также было увеличено число всевозможных буферов. Прежде всего, это WC-буферы, которые  отвечают за сбрасывание данных в  оперативную память при переполнении кэша L2. Их количество пришлось увеличить примерно до 4000, видимо, из-за удвоения кэша L2.

Итак, сделан еще один шаг на пути, указанном Гордоном Муром, — был выпущен первый процессор по проектным нормам 0,09 мкм. Результаты отчасти разочаровывают: резко увеличилось тепловыделение, тесты не показывают заметного роста производительности, причем значительная доля из них вообще говорит о снижении вычислительной мощи. Процессор, которому прочили звание процессора нового поколения – Pentium 5 – оказался лишь технологическим развитием старой линейки Northwood, тем более что стартовал он на тех же частотах, что и его предшественник, выполненный по техпроцессу 0,13 мкм. Что касается разгона кристаллов, то новый Prescott 3,20 едва ли «дотягивает» до 3,40, в то время как новый Northwood 3.40 спокойно «заводится» на 4 ГГц. Но не все так плохо — реальные приложения, в отличие от тестов, оказываются более чувствительными к увеличению объема кэш-памяти. Высокая температура кристалла процессора, малый разгон кристаллов – всё это говорит о том, что существующее ядро Prescott вовсе не окончательное, а переходное. И не смотря на все недостатки нового процессора, будущее технологий, так или иначе, за Prescott!

 

 

 

Intel Celeron D и  интерфейс LGA775

21 июня 2004г. Intel выпустила на рынок новый интерфейс LGA775 и пять новых процессоров Pentium 4 на ядре Prescott с маркировкой 560, 550, 540, 530 и 520. Однако за неделю до этого, вместе с пятеркой новых процессоров увидел свет и новый Pentium 4 Extreme Edition на ядре Gallatin, также с интерфейсом LGA775 и работающий на тактовой частоте 3,4 ГГц. Через несколько дней после анонса шести процессоров, произошел официальный анонс четырех новых процессоров семейства Celeron D с маркировкой 335, 330, 325 и 320. Эти процессоры были также построены на ядре Prescott, однако максимум частоты системной шины составит 533 МГц, а объем кэш-памяти второго уровня - 256 Кб.

Процессоры выпущены по технологическому процессу 90 нм. Процессоры Celeron D за номерами 335, 330, 325 и 320 имеют, соответственно, частоты 2.80 ГГц, 2.66 ГГц, 2.53 ГГц и 2.40 ГГц. Они выполнены под процессорный разъем Socket 478..

 

Intel Pentium M и Centrino

Благодаря  архитектуре Centrino и процессорам Pentium M, в частности, Intel практически  безраздельно властвует на рынке портативных компьютеров. И такое положение, судя по всему, сохранится еще очень долго. В этом и в следующем году Intel продолжит развивать удачную архитектуру Pentium M и выпускать новые модели.

Осенью 2004 года Intel объявила о выпуске новых процессоров семейств Pentium M и Celeron M, предназначенных для небольших мобильных ПК (весом менее 1,5 кг), в том числе для мини-ноутбуков, суб-ноутбуков и планшетных ПК. Линейка мобильных процессоров Intel пополнилась новыми чипами Pentium M 738 с пониженным энергопотреблением, Pentium M 733 и 723 со сверхнизким энергопотреблением и Celeron M 353 со сверхнизким энергопотреблением. Процессоры совместимы с чипсетами семейства Intel 855 и 852GM. Процессоры Pentium M с низким и сверхнизким энергопотреблением, построены на ядре Dothan и выполнены по 90-нанометровому техпроцессу. Новые чипы отличаются необычайно низким расходом энергии. Тактовая частота нового мобильного Celeron составляет 900 мегагерц, а трёх процессоров Pentium – 1, 1,1 и 1,4 гигагерца. Новые процессоры Pentium M с пониженным энергопотреблением включают такие архитектурные улучшения, как кэш-память второго уровня объемом 2 МБ, системная шина с частотой 400 МГц и оптимизированным энергопотреблением, улучшенный блок предварительной выборки данных и расширенный менеджер доступа к реестрам для быстрого выполнения команд при низком энергопотреблении. Также в новых процессорах используется улучшенная технология Intel SpeedStep, позволяющая оптимизировать производительность приложений и энергопотребление для увеличения времени автономной работы.

В декабре 2004 года был представлен Pentium M 765 с частотой 2.1 ГГц (шина 533 МГц, кэш L2 - 2 МБ). В феврале 2005 года был представлен новый Pentium M 770 (частота - 2.13 ГГц, шина - 533 МГц, L2 - 2 МБ), а также новый мобильный Celeron M 370 (тактовая частота - 1.5 ГГц, шина - 400 МГц, кэш L2 - 1 МБ).

 

Intel Xeon - серверные решения

Представители Intel объявили о выходе процессора Xeon нового поколения,  поддерживающим кроме 32-разрядных инструкций, дополнительный набор 64-разрядных - Extended Memory 64 Technology (EM64T). Процессор, ранее известный под кодовым именем Nocona, получил название Xeon E7525. Объявлено также о выходе сопутствующего набора микросхем, поддерживающего частоту системной шины 800 МГц. Хотя на уровне базового набора команд совместим с AMD Opteron, процессоры, как заявляют в Intel, все же имеют существенные различия. В частности, Xeon E7525 не поддерживает набор мультимедиа-команд AMD 3DNow. В корпорации обещают, что к 2005 году 64-разрядными будут большинство новых рабочих станций и серверов на процессорах Intel, а к 2006-му - большинство систем остальных типов. Тактовая частота различных модификаций Xeon E7525 - от 2,8 до 3,6 ГГц.

Будущие процессоры и чипсеты от Intel

• Выпуск семейства процессоров Potomac вновь откладывается, теперь на второй квартал 2005 года. Однако теперь утверждается, что Potomac начнет жизнь с тактовыми частотами не менее 3,5 ГГц и будет оснащаться 8 Мб кэш-памяти третьего уровня.
• Не будут забыты и IA-32 процессоры: Intel должна будет объявить процессор на ядре Cranford, работающем на частоте от 3,66 ГГц с 1 Мб L2-кэша.
• Микропроцессоры на ядре Irwindale, ожидаемые в апреле 2005 года, будут работать на тактовых частотах 3 ГГц, 3,2 ГГц, 3,4 ГГц и 3,6 ГГц.
• Что до процессоров Xeon, то их частоты также начнут расти с 3,6 ГГц до 4,0 ГГц к апрелю 2005 года. Эти процессоры будут построены на 90-нм ядре Irwindale с 800-МГц системной шиной, 2 Мб L2-кэша.
• Itanium на ядре Montecito (поддерживаемый чипсетом E8870) увидит свет лишь в третьем квартале 2005 года, и частота его системной шины составит лишь 400 МГц.
• Наконец, для рабочих станций во втором квартале 2005 года Intel обещает представить чипсеты Lakeport, поддерживающие процессоры с тактовой частотой 3,73 ГГц и 4,0 ГГц.
• Во второй половине 2005 года Intel должна официально представить Montecito, являющегося первым двуядерным Itanium MP с, даже страшно сказать, 24 Мб кэша третьего уровня! Ориентировочная тактовая частота составит 2 ГГц.
• Ну и, наконец, заглядывая в совсем уж далёкие перспективы, мы видим там 0,065-мкм технический процесс и сплошную многоядерность. Так, у старшего Itanium MP (Tukwila) будет присутствовать аж 4 ядра!

Достижения, сделанные корпорацией  за 25 лет в начале пути невозможно было бы даже представить. При таком стремительном прогрессе микропроцессорной и компьютерной индустрии вполне возможно, что к 2011 г. микропроцессоры Intel будут работать на тактовой частоте до 10 ГГц. При этом число транзисторов на каждом процессоре достигнет 1 миллиарда, а вычислительная мощность - 100 миллиардов операций в секунду. Сейчас практически невозможно описать все сферы применения ПК. Немалый вклад в осуществление наилучших надежд компьютерных и информационных технологий внесла и ещё внесёт корпорация Intel.

 

1.3.2 AMD Corporation

В 1968 году образовалась американская компания Intel, впоследствии разработавшая  архитектуру процессоров с набором  команд x86, которые стали фундаментом PC-платформы.  Годом позже разработкой и выпуском аналогичных чипов занялась и другая американская компания — AMD. Первая полностью самостоятельная разработка AMD в области x86-совместимых микропроцессоров — серия процессоров AMD K5 (другое название 5k86), которая хоть и была призвана конкурировать с чипами Pentium, но из-за невысокой производительности, реальной угрозы продукции Intel не представляла. Остановимся немного подробнее на этой модели процессора.

 

Процессоры AMD K5

Процессор K5 изготавливался под Socket 5 (совместим и с Socket 7). Кэш первого  уровня имел объём 24 Кб (16 Кб для инструкций и 8 Кб для данных), кэш L2 размещался на материнской плате. Рабочее напряжение - 3.52 В. Для обозначения производительности процессоров использовался PR-рейтинг. Первые версии K5, изготавливаемые по 0.6 мкм техпроцессу, имели рабочие частоты 75, 90, 100 МГц. Они не пользовались хорошей репутацией, т. к. имели множество проблем с совместимостью и температурной стабильностью.

Исправив некоторые ошибки и  улучшив техпроцесс до 0.35 мкм, AMD выпустила  усовершенствованные K5 с PR133 и PR166 (реальные частоты 100 и 116 МГц). Это очень хорошие показатели, говорящие об удачной конструкции ядра процессора. Пожалуй, единственным слабым местом процессоров, был блок операций с плавающей запятой (FPU), который оказался на 20-30% медленнее, чем в Pentium. Частота системной шины K5 составляла от 50 до 66 МГц.

 

Поколение процессоров AMD K6

AMD K6 начал поставляться с апреля 1997 года, на месяц раньше, чем Pentium II. Работал на частотах 166-233 МГц (0,35 мкм технологический процесс, напряжение питания ядра – 2,9-3,3 В) и 200-300 МГц (0,25 техпроцесс, напряжение – 2,2 В). Частота системной шины - 66 МГц. По сравнению со своим предшественником, у K6 были улучшены FPU и блок предсказания переходов, добавлен модуль MMX, объем кэша L1 увеличился до 64 Кб (по 32 Кб для инструкций и данных). Кэш L2 объемом от 512 Кб до 2 Мб по-прежнему размещался на материнской плате и работал на частоте системной шины. Стоит отметить, что часть нововведений была заимствована у компании NexGen, которую AMD приобрела накануне. Возросшая тактовая частота позволила AMD отказаться от PR-рейтинга. Процессор K6 изготавливался под разъём - Socket 7.

AMD K6-2 - следующее поколение процессоров  K6. Вышел в мае 1998 года, изготавливался по 0,25 мкм техпроцессу и имел напряжение питания ядра 2,2-2,4 В. Основные отличия от K6:

• поддержка дополнительного набора инструкций 3DNow!; 
• частота системной шины возросла до 100 МГц;
• максимальная рабочая частота процессоров достигла 550 МГц.

Нововведения позволили процессору от AMD конкурировать с Pentium II, хотя в программах, эффективно использующих операции с плавающей запятой, он по-прежнему отставал от своего соперника. Выпускался под всё тот же Socket 7.

AMD K6-III появился с выходом очередного  процессора от Intel - Pentium III. Имея практически  такие же технические характеристики, как и K6-2, новый процессор от AMD получил кэш 2-го уровня объёмом 256 Кб на ядре процессора и работающий на его полной частоте. Кроме того, в новый процессор была добавлена функция пакетной записи в память Write Allocate, позволяющая передавать данные по шине не как придется, а 8-байтовыми пакетами, что также даёт небольшой выигрыш в производительности.

Позже AMD представила усовершенствованный  вариант K6-2 - K6-2+.

Отличия: 0.18-микронная технология и 128 Кб кэша второго уровня на ядре процессора. Улучшенная технологичность позволила снизить напряжение питания до 2.0 В.

Вышел и K6-III+, выполненный по 0.18 мкм  техпроцессу. Правда, особого распространения  он в России не получил.

 

AMD Athlon (K7 и К75)

К концу 1999 года компании AMD надоела роль вечно догоняющего соперника Intel, и она представила принципиально новый процессор седьмого поколения Athlon. Первый его вариант был выполнен на ядре K7, выпускавшемся по 0.25 мкм технологии и имеющем рабочие частоты 500-700 МГц. В нём применена новая системная шина EV6, позволяющая обмениваться данными по обоим фронтам синхросигнала. Частота системной шины - 200 МГц, но имеет потенциал до 400 МГц и выше. Объём кэша 1-го уровня составил 128 Кб (64 Кб на команды и 64 - на данные). Быстродействующий кэш 2-го уровня с базовым объемом 512 Кб размещался на процессорной плате и работал на частоте 1/2, 2/5 или 1/3 от процессорной.

Процессор Athlon наконец-то избавился  от главного недостатка ранних чипов AMD — низкой производительности блока FPU. Напомним, именно от производительности этого блока зависит скорость работы с мультимедийными и графическими приложениями. Новый блок FPU отличался оригинальной конструкцией: он состоял из трех независимых конвейеров, что позволяло выполнять до трех операций с плавающей точкой за один такт. Для ускорения обработки потоковых данных в чипе был реализован набор инструкций 3DNow! Еще одна особенность архитектуры Athlon — двухуровневая кэш-память, причем данные в кэше первого уровня не дублируются в кэше второго уровня. Трудно было представить себе более удачный выбор для домашнего компьютера с широким кругом выполняемых задач - каждый из этих процессоров в своем классе обеспечивал наилучшее соотношение производительность/затраты.

Существенным недостатком Athlon на ядре K7 было повышенное энергопотребление и тепловыделение. Поэтому AMD достаточно быстро перешла на 0.18 мкм техпроцесс, назвав новое ядро K75. При этом рабочие частоты составили от 750 МГц и вплоть до 1 ГГц.

 

 

AMD Athlon (Thunderbird)

Летом 2000 года AMD объявила о начале поставок процессоров Athlon на ядре Thunderbird. Новое ядро имеет встроенный в  процессор кэш 2-го уровня, работающий на частоте ядра (объём - 256 Кб). Кэш L1 оставлен без изменений. Максимальная рабочая частота процессора достигла 1,4 ГГц. Техпроцесс остался тем же – 0,18 мкм. Напряжение питания составило 1,7-1,75 В. Снизилось энергопотребление. Thunderbird получил новый разъём - Socket A.  Начиная с чипов на ядре Thunderbird, кэш второго уровня стал размещаться на одном кристалле с ядром, что существенно повысило производительность. Тактовая частота у этих процессоров достигла 2 ГГц.

На ядре Thunderbird был выпущен и  бюджетный процессор Duron. Техпроцесс – 0,18 мкм, напряжение питания – 1,5 В. Работает Duron, как и его старший брат, на шине EV6, что является большим плюсом, по сравнению со 100 МГц (не говоря уже о 66 МГц) шиной у процессоров Celeron. Имея такой же, как у процессоров Athlon, кэш 1-го уровня, кэш L2 у Duron "урезали" до 64 Кб. Устанавливается Duron в Socket A.

 

AMD Athlon 4 (Palomino)

14 мая 2001 года компания AMD анонсировала новый микропроцессор Athlon на новом ядре Palomino. В отличие от своего предшественника на ядре Thunderbird, в новом процессоре было пересмотрено расположение всех его модулей в целях уменьшения энергопотребления (удалось снизить на 20%). Значительно улучшилась система кэширования, появился блок аппаратной предвыборки данных, позволяющий более эффективно работать с памятью, был расширен набор инструкций 3DNow!. Одновременно с Palomino был объявлен и Duron на ядре Morgan с традиционно урезанным вчетверо кэшем 2-го уровня.

 

AMD Athlon XP

В 2001 г. компания AMD в мире микропроцессоров, неоднократно устраивала фирме-ветерану Intel показательную порку во многих тестах на производительность. Но 2002 году Intel свое отставание от AMD сократила. Новейшие и самые «продвинутые» системы с процессором Intel Pentium 4 наконец-то показали, что они способны одолеть лучшие ПК на базе Athlon XP в тестах на быстродействие.

Похоже, что компания AMD оправилась от удара, выпустив 1,8-ГГц кристалл Athlon XP 2200+. Первые испытания четырех ПК на базе нового процессора AMD выявили, что лучшие системные блоки с Athlon XP не отстают в тестах на производительность в офисных программах от наиболее быстрых систем с Pentium 4. Хотя в аудио и видеозадачах преимущество моделей с Pentium 4 становится более прочным. Тем не менее, по соотношению цены и качества машины на базе AMD Athlon XP соревнование по-прежнему выигрывают: они обычно стоят на 200—300 долларов дешевле аналогичных машин с процессором Pentium 4.