Spis treści
1. Wstęp
1. 1. Informacje ogólne
1. 2. Ogólna zasada działania procesora
1. 3. Schemat blokowy procesora
1. 4. Rejestry
1. 5.Dodatki multimedialne
2. Historia
2.1. Rewolucja procesorów
3. Najnowsze procesory
3.1. Procesory AMD
3.2. Procesory INTEL
3.3. Procesory VIA
4. Overclocking
4.1. Zmiana częstotliwości zegara systemowego
4.2. Zwiększamy taktowanie FSB
4.3. Podkręcanie
4.4.Pamięć
4.5. Skutki overclockingu
4.6. Chłodzenie procesora
5. skąd wziąłem
1. Wstęp
1. 1. Informacje ogólne
W owej pracy spróbuje przedstawić najnowsze trendy w budowie procesorów. Zarówno ich szybką ewolucję w przeciągu ostatnich lat oraz nieustanny „wyścig” producentów w osiąganiu coraz wyższych szybkości. Chciałbym wspomnieć, że słowo procesor można również wieloznacznie interpretować. Gdyż możemy wyróżnić:
· Procesor CPU
Uklad scalony, którego dzialanie polega na wykonywaniu instrukcji programów - jego role mozna porównac do mózgu czlowieka. Procesor nadzoruje i synchronizuje prace wszystkich urzedzen w komputerze. Jest kilka charakterystycznych cech, które odrózniaja procesory od siebie: architektura (CISC lub RISC), liczba bitów przetwarzanych w jednym cyklu (mówimy np. procesor 16-bitowy), czestotliwosc taktowania podawana w MHz. Por. AMD, Cyrix, Intel, Motorola.
· Procesor dĽwięku
Cyfrowe urzadzenie obrabiajace dzwiek. Do typowych zadan realizowanych przez procesor dzwieku nalezy zarzadzanie przestrzenia dzwieku (np. w systemie Dolby Pro Logic), czyli tlumaczenie danych dzwiekowych ze zródla na sygnaly elektryczne przesylane do wszystkich glosników, oraz korekcja dzwieku (korekcja niskich i wysokich tonów, echo, poglos itp.). Por. DSP.
· Procesor graficzny
Uklad scalony umieszczony na karcie graficznej lub na karcie akceleratora 3D odpowiedzialny za wiekszosc obliczen zwiazanych z prezentowaniem skomplikowanej grafiki na ekranie. Procesory graficzne znajduja najczesciej zastosowanie w grach komputerowych
W mojej pracy skupie się jedynie nad procesorami CPU.
1. 2. Ogólna zasada działania procesora
Procesor (ang. processor) nazywamy urządzenie przeznaczone do przetwarzania informacji w sposób określony przez użytkownika. Jest najważniejsza część składowa komputera, serce każdego komputera; dlatego jest on nazywany centralną jednostką obliczeniową (w skrócie CPU).
Procesor przetwarza informacje wykonując na niej operacje nazywane instrukcjami lub rozkazami. Ciąg instrukcji realizujący konkretne zadanie nazywany jest programem. Procesor może wykonywać kilkaset dosyć prostych czynności - tzn. rozkazów maszynowych. Każdy rozkaz ma własny kod, liczbę zapisaną w jednym lub kilku bajtach. Procesor pobiera z pamięci kolejne bajty traktując je jako rozkazy lub dane i wykonuje zaprogramowane operacje. Procesor dzieli się na dwie podstawowe jednostki : wykonawczą i sterującą.
Zadaniem jednostki wykonawczej jest przetwarzanie informacji czyli wykonywanie operacji artmetycznych i logicznych. Rodzaj wykonywanych operacji zależy od sygnałów sterujących przesyłanych przez jednostkę sterującą. W skład jednostki wykonawczej wchodzi : jednostka artmetyczno-logiczna, oraz zestaw rejestrów, które z nią współpracują. Informacją wejściową do jednostki wykonawczej są dane a informacją wyjściową wyniki w postaci liczb tekstu sygnałów sterujących pracą innych urządzeń.
W skład jednostki sterującej wchodzi : rejestr rozkazów, dekoder rozkazów oraz układ sterowania. W rejestrze rozkazów przechowywany jest kod aktualnie wykonywanego rozkazu (instrukcji). W czasie wykonywania programu procesor odczytuje kolejne rozkazy, które następnie musi rozpoznać (dekodować).
Istnieje wiele rodzajów mikroprocesorów. Większość z nich różni się częstotliwością zegara, wyrażaną w magahercach. Im wyższa częstotliwość zegara tym szybszy procesor. Wszystkie mikroprocesory więc zawierają podobne elementy:
1. układ sterowania i synchronizacji, który kontroluje pracę procesora i wytwarza sygnały potrzebne do sterowania niektórymi elementami komputera.
2. arytmometr, czyli układ, który wykonuje operacje arytmetyczne i logiczne (niektóre procesory mają kilka arytmometrów).
3. rejestry, tj. układy pamięci.
4. wbudowana pamięć podręczna cache, która działa podobnie do zewnętrznej pamięci RAM. Zapewnia ona, że procesor nie jest zmuszony czekać na dane potrzebne mu do pracy.
5. koprocesor matematyczny, który jest zestawem instrukcji przeznaczonych do obsługi skomplikowanych operacji matematycznych.
6. wewnętrzne szyny łączące elementy procesora
Podstawowymi rejestrami, które znajdują się w każdym mikroprocesorze, są:
1. licznik rozkazów - zawiera on adres następnego rozkazu do wykonania.
2. rejestr rozkazów - zawiera kod aktualnie wykonywanego rozkazu.
3.akumulator, jest używany w czasie wykonywania rozkazów arytmetycznych, logicznych, I/O i in. niektóre procesory mają kilka takich rejestrów.
4.rejestr znaczników - zawiera dodatkowe informacje o wyniku operacji arytmetyczno-logicznych, np. "wynik równy zeru".
1.3. Schemat blokowy procesora
OZNACZENIA:
RAM (Random Acces Memory) - pamięć operacyjna
BU (Bus Unit) - układ zarządzający magistralami
AU (Addresing Unit) - układ obliczania adresu połączony z
MMU (Memory Management Unit) - układem zarządzania pamięcią
IU (Instruction Unit) - dekoder instrukcji
EU (Execution Unit) - moduł wykonawczy zawiera
ALU (Aritmetic-Logic Unit) - jednostkę arytmetyczno-logiczną
FPU (Floating Point Unit) - jednostkę zmiennoprzecinkową
1.4. Rejestry
Zarówno jednostka artmetyczno-logiczna jak i układ sterowania musi współpracować z określonym zestawem rejestru. Zawartość pewnej części rejestru może być zmieniona w wyniku wykonania przez procesor określonej instrukcji. Rejestry takie nazywamy rejestrami dostępnymi programowo. W grupie tych rejestrów występują takie typy rejestrów, których odpowiedniki znajdują się praktycznie w każdym mikroprocesorze. Ich pojemność lub ilość może się zmieniać jednak zastosowanie i wykonywane zadania pozostają takie same.
A - akumulatory
B,C,D,E,H,L - rejestry robocze
SP - wskaĽnik stosu
F - rejestr flagowy
PC - licznik rozkazów
Akumulator - jest to rejestr, który zawiera jeden z argumentów wykonywanej operacji i do którego ładowany jest wynik wykonywanej operacji.
Rejestr flagowy - zawiera dodatkowe cechy wyniku wykonywanej operacji, które potrzebne są do podjęcia decyzji o dalszym sposobie przetwarzania informacji. Cechami tymi mogą być: znak wyniku, przekroczenie zakresu, parzysta lub nieparzysta liczba jedynek. Wystąpienie określonej cechy sygnalizowane jest ustawieniem lub wyzerowaniem określonego bitu w rejestrze flagowym. Ustawione bity nazywane są znacznikami lub flagami.
Licznik rozkazów - jest jednym z istotniejszych rozkazów dzięki któremu procesor potrafi pobierać kolejne rozkazy do wykonania. Licznik rozkazów zawiera adresy komórki pamięci w której przechowywany jest kod rozkazu przeznaczony do wykonania jako następny.
Oprócz tego procesor ma kilka (kilkanaście) rejestrów używanych w czasie wykonywania niektórych rozkazów np. wskaĽnik stosu służący do adresowania pamięci. Stosem nazywamy wyróżniony obszar pamięci, używany według następujących reguł:
Ř Informacje zapisywane są na stos do kolejnych komórek przy czym żadnego adresu nie wolno pominąć
Ř Informacje odczytuje się w kolejności odwrotnej do zapisu
Ř Informacje odczytujemy z ostatnio uzupełnianej komórki natomiast zapisujemy do pierwszej wolnej
Stos jest wydzielonym miejscem w pamięci w którym obowiązuje zasada: ostatni wchodzi pierwszy wychodzi
1.5.Dodatki multimedialne
Producenci nowoczesnych procesorów za podstawowy kierunek rozwoju technologicznego obrali rozszerzenie multimedialnych mozliwosci ukladu. Poszerzone listy rozkazów operujace na stalo i zmiennoprzecinkowych macierzach znaczaco przyspieszaja obróbke grafiki, dzwieku czy generowanie obrazów 3D.
MMX - Pierwszym wprowadzonym rozszerzeniem multimedialnym, wbudowanym we wszystkie obecnie produkowane modele procesorów, jest zestaw 57 instrukcji arytmetyki stałoprzecinkowej typu SIMD, znany pod nazwa MMX.
3DNow - Firma AMD wprowadziła 21 nowych instrukcji zmiennoprzecinkowych typu SIMD-FP zorientowanych na wspomaganie grafiki trójwymiarowej. Był to pierwszy przypadek wprowadzenia tak istotnych zmian do architektury procesora przez firmę inna niż Intel. SIMD-FP procesorów AMD wykorzystuje do działania połączone w pary 64-bitowe rejestry MMX - co niestety, utrudnia automatyczna optymalizacje kodu programu, gdyż wymagany jest podział danych na dwa segmenty.
SSE - Również Intel wprowadził w swoich procesorach Pentium III, instrukcje zmiennoprzecinkowe SIMD-FP. Instrukcje te są wykonywane przez wyspecjalizowana jednostkę operującą na ośmiu 128-bitowych dedykowanych rejestrach - co sprzyja optymalizacji kodu programu.
2. Historia
2.1. Rewolucja procesorów
Początki rozwoju procesora sięgają roku 1971, wtedy to powstał pierwszy procesor 4004 wykorzystany do budowy kalkulatora. Ten, jak na tamtejsze czasy "cud techniki", pracował z częstotliwością blisko 110 KHz. Następnym tworem inżynierów i projektantów firmy Intel był 8-bitowy procesor 8080. Częstotliwość zegara wynosiła od 0,5 do 2 MHz. Procesor Intela został użyty do budowy komputera osobistego Altair, w którym ponadto znalazły miejsce: 256 bajtów pamięci, stacja dysków i wyświetlacz ciekłokrystaliczny. W roku 1975 na komputerze Altair można było uruchomić BASIC, pierwszy produkt stworzony przez Billa Gatesa i Paula Allena z Microsoft. Komputer kosztował kilkaset dolarów.
W 1978 powstał pierwszy procesor z rodziny x86 8086, jeszcze nie w pełni 16-bitowy. Pierwsze wersje pracowały z częstotliwością 4,77 MHz, a po dołożeniu koprocesora osiągały 10 MHz. W rok póĽniej firma IBM wypuszcza na rynek procesor 8088, ta 8-bitowa konstrukcja była jedynie uproszczoną wersją swojego poprzednika. Nowy procesor zostaje użyty w komputerze o nazwie Acorn. W komputerze tym tylko klawiatura, obudowa i BIOS pochodziły z IBM. Cała architektura zostaje nazwana IBM PC. Procesor został stworzony przez firmę Intel, a system operacyjny i język programowania BASIC - przez firmę Microsoft. Sprzedawana razem z nim drukarka została stworzona przez firmę Epson. Architektura była znana i można było ją kopiować; pierwsza uczyniła to mało znana firma Columbia Data Products, jednak większy sukces odniosła rok póĽniej firma Compaq.
W sierpniu 1985 roku IBM tworzy nowy model swojego komputera osobistego - IBM AT. Posiada on procesor 286 z zegarem 6 MHz i 16-bitową architekturę znacznie przyśpieszające pracę komputera. Na komputerze pracował system operacyjny PC DOS 3.0. Komputer AT z 512 kB RAM i dyskiem 20 MB kosztował około 5000 dolarów. Gdy Intel pracuje nad wersją 32-bitowego procesora, wspomniana już firma Compaq wprowadza na rynek pierwszy komputer z procesorem 386. Nowa konstrukcja nosiła nazwę Deskpro 386 i pojawiła się we wrześniu 1986. 386 to pierwszy w pełni 32-bitowy procesor posiadający mnóstwo nowych instrukcji, dostęp do pamięci powyżej 1MB oraz pracujący w trybie chronionym. Płyty główne pod niego wyposażone były po raz pierwszy w cache L2 - najczęściej 128 kB. Procesor był produkowany przez firmy Intel, AMD, Compaq w wersjach 16, 20, 25, 33 i 40 MHz.
W roku 1987, Intel tworzy procesor 486. Nowy produkt pracuje z częstotliwościami 20, 25, 33 ,40 i 50 MHz, zwiera koprocesor i pamięć cache L2. Działają na nim pierwsze wersje systemu Windows i aplikacje CAD. Kolejne prace producentów doprowadzają jedynie do przyśpieszenia procesora 486 do wartości nawet 100MHz.
Rok 1993 przynosi nowy procesor o nazwie Pentium. Produkt Intela zasilany napięciem 5V odznacza się wydajnością na poziomie najszybszych 486 i pracuje z częstotliwościami 60 i 66 MHz. Dalsze prace doprowadzają do obniżenia napięcia do 3,3V, co pozwoliło zminimalizować układ, zwiększyć upakowanie tranzystorów, a co za tym idzie zwiększyć taktowanie. Dużą zmianą w stosunku do 486 była zastosowana 64-bitowa szyna danych, dwukrotnie szybsza wymiana danych z pamięci oraz możliwość pracy w duecie. Kresem możliwości okazało się 200 MHz. Wersje procesora z zegarem 60 i 66 przystosowane były do gniazda Socket 4. Dla następnych procesorów aż do Pentium z zegarem 120 MHz przeznaczone było złącze Socket 5. Dopiero od Pentium 133 stosowano gniazdo Socket 7. Procesor był produkowany w wersjach 60, 66, 75, 90, 100, 120, 133, 150, 166, 180 i 200 MHz.
W tym samym czasie AMD wprowadza na rynek procesor o nazwie K5, jednakże ze względu na słabą jednostkę zmiennoprzecinkową, produkt jest mniej popularny. Wersje procesora to 75, 90, 100, 120, 133, 150 i 166 MHz.
Jeszcze innym produktem który trafia na rynek jest procesor firmy Cyrix 5x86. Technologia produkcji 0,9 mikrometra oraz wykorzystanie 2 milionów tranzystorów powoduje, że produkt jest mało wydajny . Procesory z częstotliwością pracy zegara 100, 120 i 133 MHz cechują się wydajnością na poziomie rodziny 486.
Wkrótce póĽniej Cyrix opracowuje procesor serii 6x86 M1. Cache L1 wynosząca 16 kB, super skalarna architektura i zastosowana magistrala 75 MHz powodują, że procesory wymagają specjalnej płyty głównej, a producenci nie akceptują takiego rozwiązania. Cyrix-y 6x86 choć zgodne zewnętrznie z Pentium, wewnętrznie działają jak znane ze stacji roboczych układy RISC. Zalety takiej architektury są wyraĽnie widoczne w przypadku 6x86, który przy niższych częstotliwościach taktowania osiągał średnią wydajność procesorów Pentium, pracujących z szybszym zegarem wewnętrznym. Stąd też wziął się pomysł wskaĽnika PR (Performance Rating). Np: procesor 6x86 P166+, taktowany wewnętrznym zegarem 133 MHz, odpowiadał Pentium 166 MHz. Wyprodukowane wersje procesora: 120, 150, 166 i 200 MHz. Następnym procesorem jest 6x86 MX, który od swoich poprzedników różni się od swoich poprzedników szybszymi zegarami : 233, 266 i 300 MHz oraz technologią produkcji. Nowy procesor wykonany w technologii 0,35 mikrona wyposażono w 64 kB, co zaowocowało znacznym wzrostem wydajności. Procesom mógł pracować z częstotliwościami szyny FSB w przedziale od 50 do 83 MHz.
W roku 1995 Intel ulepsza swój dotychczasowy produkt, czego owocem jest Pentium MMX. Nowy procesor od zwykłego Pentium, różni się przede wyspecjalizowaną jednostkę do współpracy z aplikacjami multimedialnymi i komunikacyjnymi. Zastosowanie jednostki MMX przyspiesza o ok. 60 procent działanie gier, programów edukacyjnych, programów do współpracy z Internetem, do obróbki audio i wideo. Na chipie wykonanym w technologii 0,35 mikrometra umieszczono 4,5 miliona tranzystorów. Pentium MMX to dodatkowe instrukcje typu SIMD, czyli instrukcje działające na wielu danych np. obliczenia macierzowe, cache L1 zwiększona do poziomu 32 kB. MMX był dostępny w wersjach dla komputerów stacjonarnych (166,180, 200 i 233 MHz) i przenośnych (150 i 166 MHz).
PóĽniej na rynek trafia Pentium Pro czyli P6. Przeznaczony był głównie do dużych serwerów i maszyn klasy workstation, pracujących pod kontrolą w pełni 32-bitowych systemów operacyjnych. W przypadku oprogramowania 16-bitowego lub "mieszanki" 32-bitowego systemu operacyjnego i 16-bitowej aplikacji działał wolniej od Pentium z tym samym zegarem! W procesorze zastosowano architekturę DIB (Dual Independent Bus), czyli oddzielenia magistrali cache drugiego poziomu od magistrali głównej. Pentium Pro pojawił się w następujących wersjach: 150, 166, 180, 200 MHz.
W 1997 AMD produkuje procesor K6 wyposażony w instrukcje MMX. Sporą przewagę nad Pentium dała układowi AMD olbrzymia pamięć podręczna pierwszego poziomu o pojemności po 32 kB dla danych i programu, oprócz tego ze względu na tanią produkcję i zgodność z Pentium procesor tan był bardzo konkurencyjną konstrukcją. Pierwsze wersje zawierały błędy, póĽniej dzięki obniżeniu napięcia układ pracował z coraz większą częstotliwością. Wprowadzone wersje to 166, 200, 233, 266 i 300 MHz.
Intel w końcu pokazuje nowy produkt o nazwie Pentium II. Architektura DIB, podstawka Slot 1, 512 kB cache L2 we wspólnej obudowie spowodowało że konkurencja została w tyle. Pierwsze Pentium II o nazwie kodowej Klamath, produkowany był w przestarzałej technologii 0,35 mikrometra. Owa technologia decydowała o tym że procesory te spisywały się gorzej od Celeronów.
Następcą Klamatha był Pentium II Deschutes, produkowany już w technologii 0,25 mikrona, z nowym jądrem, magistralą FSB 100 MHz i cachem o szybkości dostępu 4,4, był już szybszy od poprzednika. Pentium II Xeon taką oficjalną nazwę przyjął Deschutes. Ulepszona jednostka i poprawione błędy z poprzednika dały nowym procesorom wzrost wydajności o około 10 %. Procesory produkowano już w technologii 0,25 mikrona. Zastosowano nowe złącze Slot 2. Xeony wyposażone były w 32 kB pamięci L1 oraz od 512 do 2 MB cache L2. Ze względu na jego cenę i mały nakład produkcji trafił do wydajnych serwerów i stacji roboczych. Wersje Pentium II 233, 266, 300, 333, 350, 400, 450 MHz, Xeon 400 i 450 MHz.
Drugim nowym produktem Intela jest Celeron. To tania wersja Pentium II z 66 MHz magistralą. Początkowo produkowany bez cache L2 i niewiele szybszy od Pentium MMX, przeznaczony jest głównie dla dolnego segmentu rynku. Celerony nie spotkały z entuzjastycznym przyjęciem - pozbawiony pamięci cache L2 procesor nieszczególnie spisywał się w typowych testach wydajności. Okazało się , że zgodność z rodziną Pentium II i relatywnie niska cena to argumenty wystarczające dla mniej zamożnych użytkowników. Co prawda "overclocking" nie jest rozwiązaniem, które należałoby polecać, ale wielu użytkowników domowych lubi takie eksperymenty, a uzyskiwana w ten sposób wydajność pozwala Celeronowi skutecznie walczyć z konkurencyjnymi w tym segmencie rynku procesorami Socket 7, łącznie z AMD "3DNow!". Nieco póĽniej pojawia się Celeron z literką "A". Celeron A o nazwie kodowej Mendocino, jest wyposażony w pamięć cache L2, umieszczoną w tej samej strukturze krzemowej. Pamięć ta jest niewielka - 128 kB, tym niemniej dostatecznie duża, by nowy procesor swoją wydajnością dorównywał Pentium II, a nawet w niektórych zastosowaniach przewyższał. Dzięki temu, że komunikacja z pamięcią cache odbywa się z pełną prędkością zegara procesora, podczas gdy PII komunikuje się z cache L2 z połową tej prędkości. Celeron A był oferowany zarówno w wersji Slot 1, jak i w "oszczędnej" wersji Socket 370. Wyprodukowane wersje to 266, 300, 300A, 366A, 400A.
Kilka miesięcy póĽniej Intel wypuścił nowego Celerona z zegarem 500 MHz, wciąż niestety z szyną FSB taktowaną częstotliwością 66 MHz. Także i firma Cyrix nie pozostawała w tyle za konkurencją i wypuściła procesor Cyrix 6x86 MII. Jednakże wersje 166, 200, 233, 266, 300 i 333 MHz są dużo słabsze od konkurencyjnych produktów i nie nadają się do gier czy aplikacji 3D, pomimo zaimplementowania instrukcji MMX. Nic nie dało zastosowanie nowej technologii wykonania, wynoszącej 0,35 mikrona przy pierwszych egzemplarzach oraz 0,25 przy następnych.
Rok 1998 przynosi wzrost szybkości i wydajności procesorów. Pojawiają się nowe produkty AMD, o nazwie K6-2 i K6-III. Dodatkowe instrukcje wektorowej arytmetyki zmiennoprzecinkowej, rozłam x86 na dwie odrębne listy rozkazów, w K6-III pamięć cache L2 o pojemności 256 kB wbudowana w chip, dodatkowe instrukcje SSE (streaming SIMD extensions) oraz 3D Now! powodują że procesory bardzo dobrze zachowują się w grach 3D.
Rok 1999 to znowu wzrost mocy i wydajności procesorów. Na rynku pojawiają się Pentium III i AMD Athlon. Pentium III taką nazwę otrzymał procesor Intela, znany pod nazwą kodową Katmai. Procesorowi wbudowano rozszerzoną listę instrukcji, zorientowaną na wspomaganie grafiki trójwymiarowej. Nowe instrukcje, początkowo nazywane jako MMX 2, a póĽniej KNI (Katmai New Instructions), otrzymały oficjalną nazwę Streamed SIMD eXtension. Streamed SIMD eXtension to przede wszystkim zmiennoprzecinkowa jednostka wykonawcza, umożliwiająca wykonywanie operacji o pojedynczej precyzji równocześnie na czterech argumentach, przy wykorzystaniu ośmiu 128-bitowych rejestrów. Zestaw pięćdziesięciu instrukcji SIMD pozwala na intensywne wspomaganie grafiki trójwymiarowej, a także innych zadań wymagających dużej wydajności zmiennoprzecinkowej, jak np. rozpoznawanie mowy. Dzięki tym instrukcjom procesor Pentium III dysponuje wydajnością wystarczającą do takich zadań, jak np. kompresja strumienia wideo do formatu MPEG 2 w czasie rzeczywistym. System pamięci cache w Pentium III jest analogiczny, jak w jego poprzedniku. Stosunkowo niewielka pamięć L1 (32 kB), umieszczona w strukturze procesora i pracująca z pełną szybkością jego zegara, wspierana jest dużą, bo liczącą 512 kB pamięcią drugiego poziomu, umieszczoną na zewnątrz i pracującą z połową szybkości zegara procesora. Wyglądem zewnętrznym Pentium III nie odbiega od swojego starszego brata. Zmiennoprzecinkowe instrukcje SIMD dały Pentium III dwukrotnie większa wydajność w aplikacjach 3D, nad konkurencyjnymi dotychczas procesorami AMD K6-2 i K6-III. Pierwsze wersje Pentium III o oznaczeniach E i EB pracują z zegarami od 500 do 800 MHz. Coppermine to klon Pentium III, jego jądro wyposażone w 256 kB pamięci cache L2, umieszczonej na wspólnej z procesorem strukturze krzemowej. Pamięć ta współpracuje z procesorem z pełną szybkością jego zegara - dwukrotnie szybciej niż ma to miejsce w procesorze Pentium III. Coppermine mają zegary 800, 866, 933, 1000 i 1133 MHz.
Najwydajniejszym procesorem z rodziny Pentium III jest Tanner. Oficjalnie procesor przybrał nazwę - Pentium III Xeon. Na budowę układu wykonanego w technologii 0,25 wykorzystano 9,5 miliona tranzystorów. Częstotliwość pracy zegara wynosząca 100 MHz, pamięć cache L2 o pojemności od 512 kB do 2 MB zapewniły moc, którą wykorzystano głównie w konfiguracjach wieloprocesorowych. Intel wyprodukował jedynie dwa egzemplarze z zegarami 500 i 550 MHz.
Odpowiedzią AMD na nowe procesory Intela był Athlon. Po raz pierwszy w historii procesorów x86 konstrukcja AMD uzyskała znaczną przewagę wydajności nad produktami konkurencji. Pierwsze testy nowego procesora wykazały, że Athlon w porównaniu z procesorem Pentium III, pracującym z tą samą częstotliwością zegara osiągnął dużą przewagę. Źródła wydajności K7 należy dopatrywać się w jego wewnętrznej architekturze. Pamięć cache L1 zastosowana w K7 była największą jak na ówczesne czasy tego typu pamięcią w historii procesorów z rodziny x86, wynosiła 128 kB. Cache L1 podzielono na 64 kB cache danych i 64 kB cache instrukcji. Takie rozwiązanie pozwoliło na znaczne zwiększenie poziomu trafień pamięci, a tym samym na zwiększenie płynności przepływu danych. Pierwszy seryjny K7, pod nazwą Athlon z 512 kB pamięci cache L2, pracującej z 1/3 częstotliwości zegara jądra procesora, wykonany został w technologii 0,25 mikrona, w wersjach 500, 550, 600, 650 i 700 MHz.
Następcą Athlona zostaje procesor znany pod kryptonimem Thunderbird. Układ wykonany w technologii 0,18 mikrona różni się od poprzednika, przede wszystkim zintegrowaną z jądrem pamięcią podręczną drugiego poziomu oraz typem złącza. Pamięć cache L2 zredukowana została o połowę, czyli do 256 kB. Nowe Atlony pracują z częstotliwością magistrali 200 MHz, a w przypadku Athlona 1200 MHz 266 MHz. W procesorze AMD zaimplementowano znane z układów K6-2/III instrukcje SIMD, dzięki którym możliwe jest znaczne przyśpieszenie obliczeń zmiennoprzecinkowych. Listę poleceń zwiększono z 21 do 45, z czego nowością są nowe rozkazy wykorzystywane do kodowani i dekodowania MP3, dĽwięku przestrzennego, MPEG2.
Dla mniej wymagających użytkowników AMD wprowadziło tanią konstrukcję procesora o nazwie Duron. Układ ten zaprojektowano z myślą o bezpośredniej rywalizacji z Celeronem, a wyniki jakie osiąga, pozwalają mu konkurować także ze słabszymi wersjami Pentium III. Duron komunikuje się z pamięcią przez magistralę taktowaną zegarem 100 MHz, pracującą w trybie DDR, co daje w efekcie częstotliwość FSB równą 200 MHz. Projektanci z AMD zastosowali ciekawe rozwiązanie w przypadku pamięci, stosując tak zwany exclusive cache. Rozwiązanie to polega na połączeniu cache L1 i L2, stanowiącą praktycznie wspólną pamięć podręczną o sumarycznej pojemności. Podobnie jak w układach K6, w układzie zaimplementowano zestaw rozkazów 3DNow!, poszerzając je o dodatkowe rozkazy nazwane Enchanced 3DNow!. Dzięki tym instrukcjom Duron nie tylko sprawdza się w zastosowaniach biurowych ale także w bardzo obciążających procesor grach 3D. Główną zaletą procesora jest jego cena.
W obliczu rosnącej konkurencji ze strony AMD, Intel wprowadził na początku 2000 roku na rynek procesor Celeron II. Od swoich starszych braci różni się przede wszystkim nową architekturą i szerokością ścieżek. Celeron II produkowany w technologii 0,18 mikrometra jest bardzo podobny do Pentium III Coppermine. Wyposażono go w instrukcje SSE, co korzystnie wpłynęło na jego wydajność. Także obudowa procesora zmieniła się z PPGA na FC-PGA. Intel aż do modelu z zegarem 766 MHz nie zmienił częstotliwości magistrali i w dalszym ciągu wynosi 66 MHz. Dopiero Celerony z zegarem od 800 MHz wzwyż wyposażono w 100-megaherową magistralę. Jednak i ten zabieg nie pozwolił uzyskać przewagi wydajnościowej Celerona II nad Duronem. Obecnie najsilniejszym zegarem z jakim pracuje Celeron Tualatin to 1300 MHz. Nowe Celerony otrzymały obudowę FC-PGA2 oraz metalową osłonę na chip lepiej odprowadzającą ciepło. Procesory z serii Tualatin wyprodukowano w technologii 0,13 mikrona, co pozwoliło obniżyć napięcie zasilania do 1,475 V.
Przeciwko Athlonowi Intel wystawił groĽnego konkurenta Pentium IV. Ten najświeższy produkt wyróżnia się głównie zastosowaną architekturą i częstotliwością pracy układu, wynoszącą od 1,3 do 2 GH przy konwencjonalnym chłodzeniu. Willamette, tak brzmi nazwa kodowa procesora wykonanego w technologii 0,18 mikrona, a w przypadku układu z zegarem 2 GHz w technologii 0,13 mikrona. Procesor szczególnie sprawdza się w grach, przy obróbce muzyki i obrazu, ze względu na zastosowanie w nim nowej jednostki arytmetryczno-logicznej, która pracuje z dwukrotnie większą prędkością niż reszta układu. Wyróżniającym się elementem Pentium IV jest 64-bitowa, 400 megahercowa magistrala systemowa o przepustowości 3,2 GB/s oraz 16 kB cache L1. Cache L2 wynosi 256 kB. W Pentium IV usprawniono działanie mechanizmów SIMD, a zestaw instrukcji SSE powiększono o kolejne 144 rozkazy SSE2, umożliwiające operacje na 128-bitowych liczbach zmiennoprzecinkowych. Nowe procesory wymagają użycia podstawki Socket 432 lub Socket 478. Przy zakupie procesora dostajemy 128 MB pamięci RDRAM.
W wyniku kolejnych eksperymentów Intela przy poszukiwaniu wydajności powstało Pentium IV o nazwie kodowej Northwood. Technologia produkcji układu 0.13 mikrometra, napięcie zasilania rdzenia: 1.5V spowodowały znaczne pomniejszenie układu. Jednakże mimo małych rozmiarów Northwood wymaga bardzo wydajnego chłodzenia. Pierwsze testy pokazywały znaczną przewagę nowego układu nad procesorami konkurencji, jednak po pojawieniu się na rynku Athlona XP 2000+ z jądrem Palomino przewaga zmalała niemalże całkowicie. Athlon prawie we wszystkich testach osiąga wyniki lepsze od Pentium, a w niektórych osiąga przewagę kilku dziesięcio procętową. Przed zakupem nowego procesora Intela odstrasza jego cena. Za procesor 2,2 GHz trzeba zapłacić prawie 2500zł.
Pentium IV Xeon kodowa nazwa Foster, to procesor o przeznaczeniu na rynek konfiguracji wieloprocesorowych. Architekturą nie odbiega od swojego poprzednika Willamette. Wykonany w technologii 0,18 mikrona, ma 603 nóżki i wymaga odpowiedniej podstawki. Pojawi się w wersjach 1400, 1500 i 1700 MHz.
Intel pokazał na salonie LinuxWorld procesor Itanium kodowa nazwa Merced. Najwyższa zaprezentowana wersja pracowała z zegarem 733 MHz w konfiguracji jednoprocesorowej. Natomiast w konfiguracji 16-procesorowej Itanium, układy chodziły z częstotliwością zegara ok. 500 MHz. Zapowiadana jest również wersja z 800 MHz zegarem. Ten nowy układ zrywa zupełnie z dotychczasową architekturą x86 na korzyść EPIC (Explicitly Parallel Instruction Computing), która ma znacząco poprawić szybkość wykonywania równoległych instrukcji. Itanium pozostanie kompatybilny "w dół" z 32-bitowymi aplikacjami, dzięki wbudowaniu dodatkowo starego jądra x86. Największą wydajność Itanium ma zapewnić zastosowanie specjalnie zoptymalizowanego oprogramowania, napisanego z wykorzystaniem EPIC i skompilowanego w 64-bitowym środowisku. Intel wspiera czołówkę światowych producentów software'u w przygotowaniu 64-bitowych systemów operacyjnych. Przede wszystkim firma Microsoft z 64-bitowym systemem operacyjnym ma pomóc wprowadzić na rynek 64-bitowe układy. Powstaje również 64-bitowy Linux Trilion.
W momencie gdy Intel pokazał 2-u GHz Pentium IV, AMD wprowadziło na rynek następcę obecnych Atlonów. Zademonstrowany procesor o nazwie kodowej Palomino pracował z częstotliwością zegara 1433 MHz (XP 1600+). Jak się póĽniej okazało nowe procesory otrzymały nowe nazewnictwo. Np: Athlon o nazwie XP 1700+ oznacza że osiąga wydajność porównywalną z Pentium IV 1,7GHz, jednakże "+" zapowiada jeszcze większą wydajność. Architektura QuantiSpeed™, liczba operacji w jednym cyklu zegara: 9, potoki stałoprzecinkowe: 3, potoki zmiennoprzecinkowe: 3, dekodery x86: 3, pamięć L1 cache: 128KB, pamięć L2 cache: 256KB zintegrowanej pamięci, łączna ilość pamięci cache pracującej z pełną częstotliwością: 384KB, częstotliwość magistrali systemowej: 266MHz, maksymalna przepustowość magistrali: 2.1 GB/s, zaległe operacje magistrali: 24 na procesor, technologia zegara: Source synchronous (Zegar wyprzedzający) i instrukcje rozszerzające 3D: 3DNow!™ Professional to tylko niektóre cechy nowego superwydajnego procesora. Nowy Athlon jak sama nazwa wskazuje (XP) zapewnia extra wydajność (w przeciwieństwie do Pentium IV) a ponadto za tę super moc niewiele trzeba zapłacić.
Jeszcze za mniejsze pieniądze można kupić ulepszonego Durona z jądrem Morgan. Począwszy od modelu 1,0 GHz, dotychczasowy rdzeń został zastąpiony jądrem zapożyczonym z Athlona XP (Palomino). W nowych Duronach oprócz nowego modułu dekodowania rozkazów (data prefetch), zastosowano zestaw instrukcji 3DNow! Professional odpowiednik Intelowskich SSE. Wydajność Morgana można porównać z procesorami Celeron II Tualatin, jednak w testach wyraĽnie widać dużą przewagę tego pierwszego.
Niedawno na rynku pojawił się nowy procesor Intela Prestonia. Jest to typowa konstrukcja procesora przeznaczonego dla stacji roboczych i wydajnych serwerów. Procesor ma 602 wyprowadzenia, wielkość cache L2 zależy od modelu. Xeon z L2 o pojemności 256KB przeznaczony jest do stacji roboczych, natomiast o 512KB do serwerów. Procesory pracują także z różnymi zegarami, ten z 256KB cache z zegarami 1,4, 1,5, 1,7 i 2,0GHz, natomiast jego brat bliĽniak z zegarami 1,8, 2,0 i 2,2GHz.
Producent z Texasu zapowiedział nowe procesory o kodowych nazwach Hammer. Przyszły 64-bitowy procesor AMD o nazwie Hammer będzie obsługiwał instrukcje SSE oraz SSE 2. Będzie to więc dodatkowy atut w rywalizacji tego procesora z 64-bitowym Itanium Intela. Podobnie jak lista rozkazów 3DNow, instrukcje SSE mają przyśpieszyć niektóre obliczenia 3D oraz aplikacje multimedialne (rozpoznawanie głosu, dekodowanie obrazu wideo). Hammer będzie obsługiwał następujące zestawy instrukcji: MMX, 3DNow!, SSE, SSE 2. K8 będzie produkowany w technologii 0,13 mikrona. Ukaże się w dwóch wersjach: "ClawHammer" (2002) dla systemów jedno- i dwuprocesorowych oraz "SledgeHammer" na szynie LDT i z dużym cache'm L2 (2002), który będzie montowany w maszynach dwu- i czteroprocesorowych.
W najbliższym czasie ma pojawić się Athlon Thoroughbred przeznaczony dla stacji roboczych nieco póĽniej Barton. Oba procesory pojawią się pod postacią Athlona XP o oznaczeniach od 1800+ do 2600+ (Thoroughbred) oraz od 2400+ do 2800+ (Barton). Oba będą produkowane w technologii 0,13 mikrona.
Także i rodzina Duronów powiększy się, następcą Morgana będzie Appalloosa produkowany w technologii 0,13 microna. Szyna FSB zostanie podniesiona ze 100 do 133. Szeroką gamę procesorów będzie rozpoczynał model 1500+ kończąc na 2200+. Wieczny konkurent AMD także nie składa broni, wręcz przeciwnie prace wrą nad procesorami o kodowych nazwach: Galatin, Nocona, Banias, Derfield, Madison i Prescott. Galatin to nowe jądro Pentium Xeon przeznaczonego do konstrukcji wieloprocesorowych. 16 KB cache L1, 512 L2 i od 1 do 2 MB L3, technologia produkcji 0,13 microna oraz zegary od 1,6GHz to wielkości którymi będzie mógł szczycić się Galatin. Prescott to procesor który jak zakładają jego twórcy będzie wykonany w technologii 0,09 mikrona. Nowy procesor przeznaczony dla domowego użytkownika wykorzystywał będzie technologię HyperThreading (równoległe przetwarzanie instrukcji). Następny w kolejności Nocona to nic innego jak Pentium 5 Xeon. Ma być 32-bitowym procesorem produkowanym w technologii 0,1 mikrona przeznaczonym dla wydajnych dwuprocesorowych serwerów i stacji roboczych. Pojawić się powinien w 2003 roku z zegarami powyżej 3GHz. Także wtedy ujrzy światło dzienne Deerfield i Madison kości dla 64-bitowego procesora Itanium. NajpóĽniej swoją premierę będzie miał Banias około 2004 roku..
3.Najnowsze procesory
Produkowane w obecnym czasie procesory pomimo istotnych podobieństw w ogólnej architekturze, występują w nich znaczące różnice w działaniu i w konstrukcji poszczególnych bloków wykonawczych. Te rozwiązania, różniące się wewnętrznymi szczegółami budowy, wpływają na wydajność różnych modeli CPU. Jeśli mowa o procesorach to uwzględnię produkty firm AMD, INLET i VIA.
AMD Durom
Procesor AMD Duron umożliwia stworzenie systemu PC zoptymalizowanego dla zwracających uwagę na koszty użytkowników domowych oraz typu business. Wraz z premierą procesora AMD Duron, użytkownicy segmentu value mają dostęp do technologii, która wyróżnia ten procesor od innych w swojej klasie
Cechy charakterystyczne:
· Szybka magistrala systemowa: Procesor AMD Duron posiada 200MHz-ową magistralę sytemową, oferującą trzykrotnie większą przepustowość niż procesor Intel Celeron (66MHz). Szybka magistrala systemowa oznacza bardzo wysoką wydajność aplikacji przetwarzających duże ilości danych, takich jak odtwarzacze MP3 i kompresory, odtwarzacze softDVD, pakiety do edycji video. Ponadto, posiada zapas mocy na przyszłość dla urządzeń peryferyjnych o dużej przepustowości oraz innych dopiero pojawiających się technologii bez straty wydajności.
· Wyrafinowana architektura pamięci cache: Architektura pamięci cache procesora AMD Duron zawiera 192KB zintegrowanej pamięci cache-20% więcej niż oferuje Intel Celeron.
· Superskalarna jednostka zmiennoprzecinkowa z rozszerzoną technologią 3DNow!TM: Procesor AMD Duron oferuje trzy potoki zmiennoprzecinkowe podczas gdy procesor Intel Celeron tylko jeden. Jest to cecha bardzo podnosząca wydajność, która w połączeniu z rozszerzoną multimedialną technologią AMD 3DNow!TM, umożliwia procesorowi AMD Duron dostarczanie najwyższej wydajności w aplikacjach wykorzystujących obliczenia zmiennoprzecinkowe i multimedialne. Aplikacje tego rodzaju to na przykład narzędzia do projektowania stron internetowych, jak również wiele współczesnych produktów rozrywkowych i edukacyjnych.
Bezkonkurencyjny lider w swoim segmencie. Dzięki wszystkim korzyściom wynikającym z jego innowacyjnej architektury, procesor AMD Duron spełnia potrzeby najbardziej wymagających użytkowników segmentu value bez nadwyrężania ich budżetów. W zastosowaniach domowych, procesor AMD Duron ujawnia swą bardzo dużą moc obliczeniową.
AMD DURON Applebred
AMD potwierdziło wypuszczenie nowej wersji tych procesorów, opartej na rdzeniu zwanym Applebred, lub bardziej popularnie Duron Model 8. Zadaniem nowych procesorów jest podbicie rynków w Chinach, Ameryce Łacińskiej i Europie Wschodniej, gdzie wciąż utrzymuje się dość wysokie zapotrzebowanie procesory Duron. Procesory AMD Duron Model 8 posiadają 128KB pamięci cache L1 i tylko 64KB pamięci cache L2, analogicznie jak poprzednia wersja Duronów. Podstawową różnicą pomiędzy starym i nowym Duronem jest częstotliwość szyny systemowej, która została zwiększona z 200 MHz do 266 MHz
Cena nowych Duronów poniżej 50 dolarów sugeruje, że procesory te były dopasowywane do mocno wrażliwych na cenę rynków, gdzie ważniejszym czynnikiem decydującym o zakupie chipa jest jego cena, a nie możliwości. Biorąc pod uwagę, że na takich rynkach raczej dominuje starszy sprzęt komputerowy, maksymalna częstotliwość taktowania jednostki wynosząca 1,8 GHz wydaje się być całkiem wystarczającą dla dużej części potencjalnych nabywców nowego Durona.
Nowy Duron 1400 ma zablokowany mnożnik przez nacięte laserem mostki. W ich odblokowywanie mogą się oczywiście bawić posiadacze starszych płyt, chętni podkręcić trochę swój procesor (porady jak to zrobić znajdziecie między innymi w naszych dziale PROBLEMY). Jednak zacznie większe możliwości i efekty w podkręcaniu Durona 1400 Applebred, będą mieć posiadacze najnowszych płyt, np: z VIA KT400, KT600 czy nForce2. Moi drodzy, ten procesor „świetnie” dobrze podkręca się przez szynę FSB. Bez żadnego zająknięcia, bez żadnej zmiany napięcia VCore (całe szczęście, bo Gigabyte którego wybrałem sobie do testów jak na złość nie oferuje zmiany napięć VCore) poszedł na szynie 175 MHz ! (efektywnie na FSB 350 MHz~) i pociągając tym samym za sobą pamięci DDR do częstotliwości 350 MHz. Tak więc teraz już wiecie, po co nam były tak mocne ramy. Sądzę, że przy podniesieniu napięcia VCore o 0.1-0.2V, procesor ten zdolny byłby pracować nawet przy magistrali 200 MHz (efektywne 400 MHz) czyli z częstotliwością 2100 MHz.
AMD Athlon
Procesor AMD Athlon reprezentuje pierwszą w przemyśle x86 mikroarchitekturę siódmej generacji. Rodzina procesorów AMD Athlon została zaprojektowana dla platform x86 następnej generacji. Spełnia wymagania najnowszych aplikacji przeznaczonych dla najnowocześniejszych komputerów desktop, stacji roboczych i serwerów. Wszystkie procesory AMD Athlon są obecnie produkowane z użyciem technologii 0.18-mikrona. Podczas gdy wszystkie produkowane obecnie przez AMD procesory AMD Athlon posiadają 256K zintegrowanej pamięci L2 cache, działającej z pełną częstotliwością jądra, wcześniejsze wersje bez zintegrowanej pamięci L2 cache mogą być dostępne w niektórych komputerach. Rewolucyjna szyna danych, pracująca obecnie z częstotliwością 266MHz. Procesor siódmej generacji AMD Athlon oparty jest o najbardziej zaawansowaną architekturę x86. Poniższe cechy i możliwości łączą się by dać użytkownikom komputera z procesorem AMD Athlon największą moc oraz pewność, że zaspokoi on ich potrzeby w nadchodzących latach.
o Mikroarchitektura: Procesor AMD Athlon posiada wielopotokową, dziewięciojednostkową, superskalarną architekturę zoptymalizowaną dla wysokich częstotliwości taktowania zegara. AMD Athlon zawiera dziewięć potoków wykonawczych: trzy dla adresowania danych, trzy dla obliczeń stałoprzecinkowych i trzy do wykonywania instrukcji x87(koprocesor), 3DNow!™ i MMX™.
o Magistrala systemowa: Magistrala systemowa procesora AMD Athlon jest pierwszą magistralą dla platform x86 pracującą z częstotliwością 200MHz i większą. W chwili obecnej procesory AMD Athlon dostępne są w wersjach z magistralą 200 i 266MHz. Jako jedna z najszybszych magistral dostępnych dla procesorów x86, zapewnia aż o 100 procent większą przepustowość niż jakakolwiek inna magistrala x86. Została zaprojektowana dla skalowalnych systemów wieloprocesorowych i wykorzystuje bardzo wydajny protokół AlphaTM EV6 aby zapewnić najwyższą wydajność systemu.
o Jednostka zmiennoprzecinkowa: Procesor AMD Athlon posiada pierwszą, w pełni potokowaną, superskalarną jednostkę zmiennoprzecinkową dla platform x86. W efekcie posiada on najpotężniejszą jednostkę zmiennoprzecinkową jaką kiedykolwiek posiadał procesor x86.
o Rozszerzona technologia 3DNow!TM: Rozszerzona technologia 3DNow! zaimplementowana w procesorze AMD Athlon znacznie podnosi wydajność i tworzy w oparciu o 21 oryginalnych instrukcji 3DNow! firmy AMD pierwszy zestaw rozkazów x86 używający superskalarnych, zmiennoprzecinkowych instrukcji SIMD. Rozszerzone 3DNow! dodaje 24 nowe instrukcje -19 by poprawić obliczenia stałoprzecinkowe MMX? i zwiększyć transfer danych w aplikacjach internetowych oraz 5 instrukcji DSP dla soft modemu, soft ADSL, Dolby Digital i programów do odtwarzania MP3.
o Architektura pamięci cache: Procesor AMD Athlon posiada łącznie 384K zintegrowanej z jądrem, pracującej z pełną częstotliwością zegara pamięci cache, w tym 128K pamięci L1 cache--cztery razy więcej niż procesor Intel PentiumŽ III -- oraz 256K zintegrowanej pamięci L2 cache. Ten system pamięci cache zwiększa ogólną wydajność systemu.
o Pamięć Double Data Rate (DDR): Stanowiąca naturalną ewolucję pamięci PC100/133, pamięć DDR umożliwia uzyskanie niezrównanej wydajności x86 pozostając jednocześnie konkurencyjna cenowo. Podczas gdy inne rodzaje pamięci SDRAM pozwalają tylko na jeden zapis i odczyt w cyklu zegara, pamięć DDR pozwala na zapis i odczyt dwukrotnie w każdym cyklu zegara. Pamięć DDR jest dostępna u głównych producentów pamięci DRAM na całym świecie.
AMD Athlon XP
Firma AMD od wielu lat stanowi siłę, która zmusza innych producentów procesorów do ciągłego rozwoju. Zdarzają się okresy, w których wychodzi na prowadzenie szczególnie udanymi konstrukcjami, jednak od kilku już miesięcy jej układy pozostają w cieniu . Dopiero ostatnia premiera, czyli Athlon XP 2600+, zmieniła dość wyraĽnie ten niekorzystny układ sił, pozwalając AMD zbliżyć się do najszybszych procesorów Intela. Cechują się bardzo dobrym współczynnikiem wydajności do ceny, a ich największą wadą spora podatność wysoka na uszkodzenia wynikające ze zbyt wysokiej temperatury pracy. Z tego powodu konieczne jest używanie wydajnych, ale przez to dość hałaśliwych wentylatorów.
Najnowszy procesor 2600+ to już inna historia. Jądro Thoroughbred, wprowadzone w wersji 2200+, zostało przeprojektowane (zwiększono liczbę wewnętrznych połączeń), co dało znakomite rezultaty. Wyniki testów pokazują, że najnowszy układ AMD może bez obaw konkurować z 2,53 GHz, choć do 2,83 GHz wciąż nieco traci. Są to jednak różnice o marginalnym praktycznym znaczeniu. Jedyny problem z AMD 2600+ to jego mocno ograniczona dostępność. Wiele płyt do procesorów AMD ma wbudowane funkcje przetaktowywania układów, jednak Athlony w niewielkim stopniu poddają się tego typu zabiegom.
Nowe funkcje
AthlonXP oferuje 3-7% więcej wydajności na takt zegara w porównaniu do poprzednich wersji desktopowych Athlona opartych na rdzeniu 'Thunderbird', ponieważ oparty jest na nowym rdzeniu 'Palomino', który już znamy z wieloprocesorowej oferty AMD - AthlonaMP i przenośnych procesorów Mobile Athlon4.
Dodane funkcje Palomino:
o Nowa konstrukcja zmniejszająca pobór energii w porównaniu do rdzenia Thunderbird o 20%
o Implementacja pełnego zestawu intelowskich instrukcji SSE. Flaga SSE procesora jest ustawiona (jeżeli BIOS płyty głównej obsługuje Palomino), więc oprogramowanie może uznać AthlonaXP za procesor SSE. AMD nazywa swoją implementację SSE '3Dnow! Professional'.
o Jednostka automatycznego sprzętowego pre-odczytu danych
o Bufor TLB (ang. Translation Look-Aside Buffer) pamięci podręcznej danych pierwszego poziomu został zwiększony z 32 do 40 wpisów, architektury buforów TLB pamięci podręcznych danych i instrukcji pierwszego i drugiego poziomu teraz będą pracować w trybie wykluczającym, a wpisy TLB będą mogły być dokonywane z wyprzedzeniem.
o Implementacja diody termicznej monitorującej temperaturę procesora
Nowa obudowa
AthlonXP posiada nową obudowę, która jest oparta na tym samym materiale, co intelowskie procesory Pentium III, Celeron czy Pentium 4. Jedyna różnica jest taka, że materiał wykorzystywany w Athlonach XP jest brązowy, natomiast procesory Intela są zielone. Nowy materiał ma mieć lepsze właściwości termiczne i posiadać większą elastyczność od poprzednio wykorzystywanej ceramiki. Poza tą ważną cechą, nowy materiał organiczny jest również lżejszy i tańszy od poprzedniego.
Częstotliwości zegarów:
Częstotliwość Oznaczenie
1333 1500+
1400 1600+
1467 1700+
1533 1800+
1600 1900+
1667 2000+
AMD Hammer
Procesor z rodziny Hammer oparty jest na architekturze X86-64 będącej logicznym rozszerzeniem typowej architektury X86-32. Procesory ósmej generacji firmy AMD posiadają 8 dodatkowych, uniwersalnych, 64 bitowych rejestrów a więc niezwykle szybkich obszarów pamięci używanych wewnątrz CPU przy wykonywaniu obliczeń i innych operacji. Rozszerzenie rejestrów GPR do 64 bitów umożliwi nowym procesorom wydajne, szybkie a przede wszystkim bardzo dokładne wykonywanie obliczeń na szalenie dużych liczbach całkowitych. Rejestry te przyspieszą też wykonywanie zaawansowanych algorytmów szyfrowania. Nowe procesory AMD obsługują też 64 bitowe, płaskie adresowanie wirtualne umożliwiające obsługę 4500 terabajtów pamięci operacyjnej. Jednak pierwsze Hammer'y obsługiwać będą tylko 48 bitowe adresowanie, co i tak umożliwi obsługę do 280 terabajtów pamięci, a więc wystarczająco dużo nawet jak dla super wydajnych serwerów.
Architektura X86-64 obsługuje też intelowskie instrukcje SSE oraz SSE2, a także 16 dodatkowych instrukcji tego typu obsługiwanych w trybie 64 bitowym.Hammer'y posiadać będą zintegrowany kontroler pamięci DDR SDRAM o 64 lub 128 bitowym interfejsie. Obsługiwać on będzie mógł zarówno pamięci PC1600, 2100 jak i nadchodzące PC2700, a z rdzeniem procesora połączony będzie za pomocą szyny HyperTransport.
Dzięki temu kontrolerowi zmniejszeniu ulegną opóĽnienia w korzystaniu z pamięci, a ogólna przepustowość będzie wzrastać wraz ze zwiększaniem liczby pracujących wspólnie układów. Przykładowo przepustowość 4 procesorów Hammer sięgać ma 8 GB/sec.
Dodatkowo w rdzeniu tych procesorów umieszczono 1 MB pamięci cache drugiego poziomu.
Przeznaczony dla wysokowydajnych serwerów SladgeHammer posiadać będzie najprawdopodobniej dwa jądra procesorów zintegrowane w jednym krzemie i połączone z wykorzystaniem technologii HyperTransport. 128 bitowy kontroler pamięci tego procesora obsłużyć może do 8 modułów pamięci, zaś 8 procesorowy system będzie w stanie obsłużyć 64 moduły obsadzone nawet 128 GB pamięci. Kontroler 64 bitowy ujrzymy w desktopowej wersji nowych procesorów o nazwie ClawHammer.
Hammery posiadać będą dłuższy, bo nie 10 a 12 etapowy potok wykonawczy, co przy jeszcze innych usprawnieniach architektury Athlona sprawi, iż układy tę będą w stanie pracować z zegarami znacznie wyższymi aniżeli dzisiejsze procesory firmy AMD. Warto dodać, iż podobnie jak Athlon'y, układy te posiadają 3 potoki przetwarzania i 9 jednostek wykonawczych. Różnica polega na tym, iż każdy potok ma dostęp do wszystkich jednostek wykonawczych i w każdym z tych potoków równolegle przetwarzane są dwie instrukcje.
Hammer'y posiadać będą zintegrowany mostek północny i obsługiwać będą AGP w trybie 8x, mówi się też o obsłudze mostka PCI-X. Desktopowy ClawHammer dzięki zintegrowanemu kontrolerowi pamięci, większemu rozmiarowi pamięci cache L2, a także poprawionemu mechanizmowi przewidywania kolejności wykonywania instrukcji programu będzie z pewnością układem bardzo wydajnym w typowym dla nas środowisku 32-bitowym, mało tego, raczej na pewno będzie wydajniejszy od Northwood'a, a więc następcy obecnego Pentium 4.AMD oczekuje, że w testach SPECcpu2000 procesor ten będzie uzyskiwał wyniki dwukrotnie lepsze od najwydajniejszych, dzisiejszych procesorów. Pomimo zintegrowania z procesorem kontrolera pamięci i zastosowania cache L2 o pojemności dochodzącej do 1 Mb procesory te nie będą jednak układami aż tak złożonymi jak następca Itanium, który składa się z przeszło 200 milionów tranzystorów.
Procesor AMD Opteron
Procesor AMD Opteron™, który umożliwia jednoczesne przetwarzanie 32-bitowe i 64-bitowe, jest oparty na nowej, przełomowej architekturze AMD64. Procesor ten jest zaprojektowany w taki sposób, że może wykonywać z nadzwyczajną wydajnością dotychczasowe aplikacje 32-bitowe, udostępniając równocześnie prostą ścieżkę migracji do aplikacji 64-bitowych. Ten rewolucyjny procesor oznacza ogromny postęp pod względem kompatybilności, wydajności, ochrony poczynionych inwestycji oraz obniżania całkowitego kosztu posiadania (TCO). Oferowane są trzy serie procesorów AMD Opteron: seria 100 (do konfiguracji 1-procesorowej), seria 200 (do konfiguracji 1- lub 2-procesorowej) oraz seria 800 (do konfiguracji maksymalnie 8-procesorowej).
Zalety procesora AMD Opteron
Procesor AMD Opteron to architektura w wysokim stopniu skalowalna, która zapewnia nowy poziom wydajności, a także elastyczną ścieżkę migracji od aplikacji 32- do 64-bitowych. Procesor AMD Opteron umożliwia przedsiębiorstwu wprowadzenie jednej architektury, która pozwoli na realizację zarówno aktualnych, jak i przyszłych jego potrzeb. Procesor ten pomaga zminimalizować komplikacje związane z integracją, jakie występują i będą w przyszłości występować w środowiskach biznesowych.
Cechy charakterystyczne:
· Możliwość jednoczesnego wykonywania aplikacji 32- i 64-bitowych
· Obsługa maksymalnie 3 koherentnych łączy HyperTransport, zapewniających maksymalną szczytową przepustowość 19,2 GB/s na procesor
· Przestrzeń adresowa pamięci 256 TB
· Skalowanie od konfiguracji 1-procesorowej do 8-procesorowej, możliwość używania tej samej infrastruktury sprzętowej i programowej przez centra przetwarzania danych lub centra komputerowe
· Zintegrowany kontroler pamięci, zapewniający mniejsze opóĽnienie dostępu do pamięci w systemie serwera z symetryczną wieloprocesowością (SMP)
Zastosowania procesora AMD Opteron™
Procesor AMD Opteron jest stosowany w serwerach od 1- do 8-procesorowych oraz w stacjach roboczych od 1- do 4-procesorowych. Obszary zastosowań tego procesora obejmują:
· przedsiębiorstwa globalne, małe i średnie firmy, instytucje rządowe i oświatowe
· przedsiębiorstwa, które wymagają szybkiego przetwarzania transakcji bazodanowych lub obsługi większej liczby użytkowników w aplikacjach handlu elektronicznego
· zastosowania wymagające szybkiej grafiki, takie jak CAD i DCC
· zastosowania wymagające intensywnego przetwarzania, takie jak modelowanie finansowe i aplikacje naukowe
AMD Athlon 64
Jest pierwszą w pełni sześćdziesięcioczterobitową jednostkę centralną. Kolejną wyjątkową cechą architektury Hammer jest natywne wykonywanie kodu x86-32 - języka, w jakim działają dzisiejsze Athlony i Pentiumy. Dotychczas, w przypadku np. Intel Itanium (64 bity w wydaniu Intela) potrzebna była translacja rozkazów, co owocowało znacznym spadkiem wydajności. Tutaj nie mamy takiego problemu - AMD określa swoje dziecko jako jedyny 32- oraz 64-bitowy procesor na świecie. Jeszcze jedną unikalną cechą nowych Athlonów jest zintegrowany kontroler pamięci DDR - w przypadku AMD Athlon 64 mamy do czynienia z jednokanałową wersją, natomiast w Athlonie FX miejsce znalazło dwukanałowe rozwiązanie, oferujące maksymalną przepustowość rzędu 6,4 gigabajta na sekundę. Dzięki takiemu rozwiązaniu dostępu do pamięci, eliminujemy opóĽnienia powstające na drodze procesor - chipset oraz umożliwiamy wykorzystywanie pełnej przepustowości, nielimitowanej przez prędkość magistrali systemowej. Inżynierowie AMD stworzyli magistralę o nieco szumnie brzmiącej nazwie HyperTransport, potrafiącą przesyłać dane ze szczytową prędkością 6,4GB/s. To właśnie poprzez HyperTransport odbywa się komunikacja jednostki centralnej ze światem zewnętrznym - kartą graficzną, kontrolerem IDE, podsystemem wejścia/wyjścia itp. Takie, a nie inne opracowanie architektury Hammer zaowocowało jeszcze jednym - logika płyty głównej spełnia teraz jedynie bardzo proste zadanie, jakim jest stworzenie mostu pomiędzy AGP, PCI a HyperTransportem. Brak konieczności integrowania z mostkiem północnym kontrolera pamięci prowadzi do dużego zmniejszenia ilości wydzielanego przez chipset ciepła.
Charakterystyczne cechy:
· Rdzeń AMD64
» obsługa zestawu rozkazów x86 czyli 32-bitowe przetwarzanie danych, oraz
wykonywanie aplikacji 64-bitowych,
» 40-bitowe adresy fizyczne, 48-bitowe adresy wirtualne,
» szesnaście (w tym osiem nowych) 64-bitowych rejestrów całkowitoliczbowych,
» szesnaście (w tym osiem nowych) 128-bitowych rejestrów SSE / SSE2,
» obsługa technologii 3DNow! Professional i zestawu rozkazów SSE2,
· Pamięć cache L1 i L2
» 64 KB pamięci podręcznej instrukcji poziomu 1,
» 64 KB pamięci podręcznej danych poziomu 1,
» 1024 KB pamięci podręcznej poiozmu 2,
» udoskonalone przewidywanie rozgałęzień zapewniające większą dokładność przy pobieraniu rozkazów z wyprzedzeniem,
» powiększone bufory TLB umożliwiające lepsze zarządzanie pamięcią w przypadku złożonych obciążeń,
· Zintegrowany kontroler pamięci DDR
» obsługa pamięci DDR SDRAM typu PC3200, PC2700, PC2100 lub PC1600,
» 64 bitowy intrefejs, z maksymalną przepustowością pamięci 3,2 GB/s,
» obsługa niebuforowanych modułów pamięci i pamięci ECC,
· Technologia HyperTransport
» 16-bitowe łącze o maksymalnej częstotliwości taktowania 1600 MHz,
» maksymalna przepustowość wejścia-wyjścia magistrali HyperTransport 6,4 GB/s,
» maksymalna całkowita przepustowość komunikacji między procesorem a resztą systemu komputerowego 9,6 GB/s.
3.2. Procesory INLET-a
INTEL Celeron
Intel wprowadził do swojej oferty nowy procesor z rodziny Celeron, taktowany zegarem 2,8 GHz. Procesor produkowany jest w technologii 0,13 mikrona i współpracuje z szyną systemową 400 MHz. Najszybszy dostępny do tej pory procesor z rodziny Celeron taktowany jest zegarem 2,7 GHz.
Poprzednie modele Celeronów o zegarach 1.7GHz i 1.8GHz wykonane były na starszym jądrze Wilamette, w technologii 0.18 mikrona. Posiadały 128kb pamięci cache drugiego poziomu podczas gdy procesory Pentium 4 z tym samym rdzeniem posiadały 256kb cache L2.
Obecnie rodzina Celeronów przesiadła się na rdzeń Northwood produkowany w technologii 0.13 mikrona jednak pamięć cache pozostała dalej na poziomie 128kb. Procesory Pentium 4 Northwood posiadają natomiast 512kb tej pamięci.
W przyszłym roku na rynku mają pojawić się układy Prescott z dużo wyższymi zegarami i mają osiągnąć taktowanie 3.06 GHz. Natomiast w trzecim kwartale mają pojawić się układy taktowane zegarem 3.2 GHz. Dodatkowo przed końcem roku 2004 ma być dostępny procesor Prescott z taktowaniem powyżej 3.2 GHz i wykonany w nowej technologii 90-nanometrów. Czas pokaże co z tego wyniknie bo konkurencja przecież nie śpi z nowymi procesorami Athlon 64 i Athlon 64 FX
INTEL Pentium III
Procesor Intel® Pentium® III posiada odpowiednią wydajność, wystarczającą do prowadzenia biznesu w małych firmach i dla domowych komputerów desktop. Procesor Pentium III jest uniwersalnie przystosowany do obsługi szerokiej gamy aplikacji używanych w środowisku e-biznesu lub domowych systemów elektronicznych. Serwery typu entry-level bazujące na procesorze Pentium III z pamięcią podręczną L2 512 KB mogą obsługiwać pamięć o pojemności do 6 GB. To najlepszy wybór dla jedno- lub dwuprocesorowych kompaktowych serwerów, przydatnych w środowiskach, w których liczy się zarówno moc serwera, jak i zajmowane przez niego miejsce.
Cechy charakterystyczne:
Dostępne częstotliwości 1,40GHz, 1GHz, 933 MHz, 866 MHz, 850 MHz, 800 MHz, 750 MHz, 733 MHz, 700 MHz, 667 MHz i 650 MHz
Chipset Chipset Intel® 815E, 815, 815EP, 815P, 815G, 815EG, 810E2, 810E, 810
Cechy - Technologia dynamicznego wykonywania rozkazów, zawarta w mikroarchitekturze P6- Internetowe potokowe rozszerzenia SIAD- Nieblokująca pamięć podręczna L1- Pamięć podręczna przesyłania L2 o wielkości 256 KB- Technologia rozszerzeń multimedialnych Intel MMX
Pamięć podręczna Poziom 1: 32 KB (16 KB dla infrastruktury i 16 KB dla danych) Poziom 2: 512 KB ujednolicona i nieblokująca lub zintegrowana 256 KB zaawansowana pamięć podręczna przesyłania
Pamięć RAM Pamięć typu SDRAM i pamięć typu SDRAM w technologii Rambus
Częstotliwość magistrali systemowej 100 MHz
INTEL Pentium 4
Firma Intel umożliwiła zastosowanie technologii Hyper-Threading¹ w komputerach desktop, wprowadzając procesor Intel® Pentium® 4 o szybkościach od 2,40C do 3,20 GHz obsługujący zaawansowaną magistralę systemową 800 MHz. Technologia Hyper-Threading firmy Intel umożliwia wykonywanie przez procesor równolegle dwóch wątków (części oprogramowania) - teraz oprogramowanie uruchamiane jest sprawniej, a wykonywanie wielu zadań jednocześnie jest wydajniejsze.
Utworzony w oparciu o mikroarchitekturę Intel® NetBurst® i technologię 0,13 mikrometra procesor Pentium® 4 zapewnia znaczny skok wydajności.
<<< wstecz (1) | (2) dalej >>>Wygenerowano: 2003-11-30 
informatyka
darmowe wypracowania i ściągi - szkoła i studia