Historia i rodzaje Historia i rodzaje procesorów firmy
procesorów firmy Intel Intel
Bibliografia:
pl.wikipedia.org www.intel.com
Pentium
Pentium
Pentium - mikroprocesor zaprojektowany i wytwarzany przez firmę Intel, ukazał się na rynku 22 marca 1993 jako następca serii 486.
• Pentium (nazwa kodowa P5) były produkowane używając technologii 0,8 mikrometra.
• Miały częstotliwość taktowania 60 i 66 MHz.
• Były one kompatybilne z gniazdem Socket 4
• 64-bitowa szyna danych.
• Wszystkie główne rejestry pozostały 32-bitowe, ale podwojono ilość informacji pobieranej z RAM-u.
Pentium
Pentium został pierwszym procesorem CISC, w którym użyto typowego dla konkurencyjnej architektury RISC rozwiązania zwanego "potokami" (ang. "pipelines").
• Potok "U" potrafiący wykonać każdą instrukcję,
• Potok "V" potrafiący wykonywać jedynie najprostsze, najczęściej używane komendy,
co pozwalało Pentium na wykonywanie więcej niż jednej instrukcji w czasie pojedynczego cyklu.
Pentium P54C
Pentium P54C
Kolejną wersją procesora po Pentium 60/66 jest Pentium 90/100 MHz
(oznaczany często jako P54C).
Wprowadzono w nim mechanizm
wspomagający pracę dwuprocesorową.
Pozwala on na bezpośrednie
komunikowanie się dwóch procesorów Pentium za pomocą lokalnej magistrali, co zapewnia arbitraż i utrzymanie
zgodności pamięci cache.
Pentium P54C
W przypadku systemu z dwoma
procesorami Pentium jeden z nich pracuje jako procesor podstawowy (ang. primary), a drugi jako procesor dodatkowy (ang. secondary lub dual).
Decyduje o tym wejście sterujące CPUTYP.
Pentium P54C
Kolejną zmianą, także związaną z
systemami dwuprocesorowymi, jest dodanie jako jednej z części tego
procesora unowocześnionego
sterownika przerwań APIC (ang.
Advanced Programmable Interrupt Controller).
Umożliwia on prostszą obsługę przerwań w systemach dwuprocesorowych,
współpracując z zewnętrznym układem APIC.
Pentium P54C
Z nowych cech warto jeszcze wymienić możliwość pracy z wewnętrzną
częstotliwością będącą wielokrotnością częstotliwości zegara wejściowego, przy jednocześnie niższej częstotliwości
taktowania magistrali.
Procesory tej wersji mogły, w zależności od wykonania, pracować z zegarem od 75 do 200 MHz.
Pentium
Pentium Pro Pro
Pentium Pro
Jest to wersja procesora Pentium
optymalizowana pod kątem obsługi
oprogramowania 32-bitowego oraz pracy w systemach wieloprocesorowych
(serwerach).
Architektura jądra tego procesora została w znacznym stopniu zmieniona, dając
początek rdzeniowi oznaczonemu później jako P6. Rdzeń ten, z pewnymi zmianami stosowany był do Pentium III włącznie.
Pentium Pro
Jednym z bardzo istotnych rozwiązań wprowadzonych w Pentium Pro jest dynamiczna realizacja instrukcji, na którą składają się intensywne
przewidywanie realizacji rozgałęzień, dynamiczna analiza przepływu danych oraz spekulatywna, zmieniająca
kolejność realizacja mikrooperacji tworzących wykonywane instrukcje..
Pentium Pro -
podstawowe własności :
Pentium Pro - podstawowe własności :
• mikroarchitektura dynamicznej realizacji instrukcji (ang. Dynamic Execution
microarchitecture)
• realizacja potokowa instrukcji podzielona na 12 faz
• zintegrowana pamięć cache L2 o pojemności 1MB
• zintegrowany interfejs magistrali
Pentium Pro - podstawowe własności :
• realizacja instrukcji optymalizowana dla aplikacji 32-bitowych
• przystosowanie do pracy wieloprocesorowej
Pentium MMX(P55C)
Pentium MMX(P55C)
Kolejna wersja Pentium to Pentium MMX, będące modyfikacją Pentium „zwykłego”.
Doceniając rozwój multimediów, Intel zmodyfikował architekturę i listę
rozkazów tego procesora w ten sposób, aby można było skuteczniej realizować aplikacje multimedialne.
Ponadto zmodyfikowano architekturę tego procesora w celu osiągnięcia większej szybkości przetwarzania.
Pentium MMX(P55C)
Należy podkreślić, że Pentium MMX
wymaga dwóch napięć zasilających, osobnego dla rdzenia procesora i
osobnego dla jego układów wejścia/wyjścia.
Wyprowadzenia dla tych napięć zostały odpowiednio pogrupowane (w tak
zwane wyspy) w celu ułatwienia
ewentualnego unowocześnienia (ang.
upgrade) dla tych procesorów.
Pentium MMX(P55C)
W Pentium MMX dodano do listy rozkazów grupę rozkazów
ułatwiających obsługę urządzeń multimedialnych.
Przy obsłudze tych urządzeń stwierdzono, że znaczna część realizacji programów multimedialnych polega na powtarzaniu tych samych, prostych operacji na dużej ilości krótkich danych (np.: piksel
obrazu).
Pentium MMX
– podstawowe własności:
Pentium MMX - podstawowe własności :
• zestaw instrukcji MMX realizujący rozkazy SIMD
• dwie 16 KB wewnętrzne pamięci cache
(jedna dla kodu programu i jedna dla danych)
• ulepszony układ przewidywania rozgałęzień
• udoskonalona praca potokowa
• praca potokowa w trybie MMX
• możliwość wykonania do dwóch instrukcji na takt
Pentium MMX
– zmiany ułatwiające
obsługę multimediów
Pentium MMX – zmiany ułatwiające obsługę multimediów
• dodano 8 nowych rejestrów MM0-MM7 o długości 64 bitów. Umożliwia to wykonywanie operacji na większych porcjach informacji.
• wprowadzono nowe typy danych, tak zwane dane spakowane. Pozwalają one traktować
zawartość 64-bitowych rejestrów jako spakowane bajty (8x8 B).
• wprowadzono rozkazy wykonujące równolegle tą samą operację na danych spakowanych.
Są to operacje typu SIMD (ang. Single Instruction Multiple Data)
Pentium MMX – zmiany ułatwiające obsługę multimediów
• wprowadzono tak zwaną arytmetykę nasycenia.
W przypadku pakowania danych lub wykonywania działań na danych
spakowanych może wystąpić przekroczenie zakresu, którego nie możemy
zasygnalizować.
Przyjęto, że wówczas wynik ma maksymalną (dla dodawania) lub minimalną (dla
odejmowania), dla danego typu danych.
Pentium MMX – zmiany ułatwiające obsługę multimediów
• wprowadzono operacje łączące dwa działania, mnożenie i dodawanie.
Ułatwia to realizację operacji na macierzach.
Pentium II
Pentium II
Pentium II łączy w sobie rozwiązania
zastosowane w Pentium Pro z technologią MMX. Poprawiono w nim obsługę aplikacji 16-bitowych, która była słabą stroną
Pentium Pro.
W Penatium II rdzeń procesora wraz z układami wejścia / wyjścia stanowią
osobne struktury umieszczone na wspólnej płytce drukowanej. Płytka ta montowana
jest na płycie głównej w złączu Slot 1 (nowość).
Pentium II
– podstawowe własności:
Pentium II
• mikroarchitektura dynamicznej realizacji instrukcji
• dwie rozdzielone magistrale, osobna dla pamięci cache L2 i osobna magistrala zewnętrzna (Dual Independent Bus)
• technologia MMX
• udoskonalony system poboru mocy
• 32 KB wewnętrznej pamięci cache
• zintegrowana 512-kilobajtowa pamięć cache L2
• możliwość pracy w systemie dwuprocesorowym
Celeron
Celeron
Celeron jest tanią wersją procesora Pentium.
Obniżenie ceny osiągnięto w sposób prosty, lecz drastyczny, usuwając z płytki
procesora pamięć cache L2, a w kolejnych wersjach ograniczono jej rozmiar do 128 KB.
Obniżyło to koszt procesora, ale zmniejszyło również szybkość działania. Pozostałe
parametry uzyskano jak w Pentium II.
Pentium III
Pentium III
W maju 1999r. Intel opracował kolejny model procesora – Pentium III.
Zasadnicza architektura tego procesora jest 32 bitowa, jednakże wprowadzono w nim szereg istotnych zmian, głównie z myślą o grafice
trójwymiarowej i multimediach.
Rozszerzono zestaw rozkazów MMX do 69.
Zamieniono rozkazy typu SIMD na rozkazy zmiennoprzecinkowe.
Kolejna nowość to wprowadzenie współpracy procesora z pamięciami. Instalowany był w gnieździe Slot 1.
Pentium III (slot 1)
w obudowie
bez obudowy
Pentium IV
Pentium IV
Wprowadzono w nim rozwinięcie
architektury dynamicznej realizacji instrukcji zwane mikroarchitekturą NetBurst
Magistrala adresowa została poszerzona do 36 bitów, co pozwala na zaadresowanie fizycznej pamięci o pojemności 64 GB.
Pentium IV
– podstawowe
elementy architektury :
Pentium IV – podstawowe elementy architektury :
• jednostka wykonawcza Rapid Extecution Engine.
W jej skład wchodzą między innymi dwie
jednostki arytmetyczno-logiczne ALU oraz dwie jednostki adresowe AGU.
Układy te pracują z podwojoną częstotliwością zegara procesora. Większość instrukcji
stałoprzecinkowych, w tym wszystkie instrukcje proste wykonywane są ze zwiększoną szybkością.
Pentium IV – podstawowe elementy architektury :
Instrukcje złożone wykonywane są przez osobną ALU ze zwykłą częstotliwością zegara.
• Rozszerzono zestaw instrukcji SIMD, które tworzą obecnie zestaw 144
instrukcji o nazwie SSE 2.
Pentium
Pentium IVIV – podstawowe elementy architektury : – podstawowe elementy architektury :
• Zmieniony podsystem pamięci Cache.
Podstawową różnicą jest zastosowanie pamięci cache, w której umieszczane są mikrooperacje zdekodowanych instrukcji.
Ciągi takich mikrooperacji otrzymały angielska nazwę „traces” i stąd pamięć ta nosi nazwę Execution Trace Cache, co można
przetłumaczyć jako pamięć ścieżek realizacji instrukcji. Pamięć ta może przechowywać
około 12 000 mikrooperacji.
Pentium IV – podstawowe elementy architektury :
Zastosowanie tej pamięci przyśpiesza
wykonywanie wielokrotnych pętli, gdyż eliminuje powtórne dekodowanie tych samych rozkazów.
Ponadto zarówno pamięci cache L1
jak i L2 pracują z pełną szybkością
zegara procesora.
Pentium IV – podstawowe elementy architektury :
• Ulepszona architektura dynamicznej realizacji instrukcji oraz zmieniony potok. Potok w Pentium IV jest 20-
stopniowy.
W związku z rozbudową potoku oraz realizacją instrukcji w zmienionej
kolejności (do 126), ulepszone zostały układy przewidywania realizacji
rozgałęzień.
Pentium
Pentium IV IV
– schemat blokowy:
– schemat blokowy:
Pentium
Pentium M M
Pentium M
Pentium M to mikroprocesor należący do rodziny x86 zaprojektowany i produkowany przez firmę Intel,
zadebiutował w marcu 2003 roku.
Pentium M był oryginalnie przeznaczony wyłącznie do użytku w komputerach przenośnych.
Pentium M jest to poważnie zmodyfikowany Pentium III (który z kolei wywodzi się od Pentium Pro).
Pentium M
Pentium M został zoptymalizowany, aby zużywać jak najmniej prądu i wydzielać jak najmniej ciepła, co jest niezmiernie ważne w notebookach.
Zużywając mniej energii, Pentium M jest taktowany znacznie wolniejszym zegarem niż współczesne mu Pentium 4, ale ma bardzo podobne osiągi, na
przykład, wersja Pentium M z zegarem 1,6 GHz osiąga, a w niektórych testach nawet prześciga
Pentium 4 "Northwood" z zegarem 2,4 GHz (FSB 400 MHz, układ bez Hyper Threadingu).
Pentium M
Pentium M łączy w sobie:
• zmodyfikowany rdzeń Pentium III połączony z magistralą kompatybilną z Pentium 4,
• ma poprawioną funkcję branch prediction,
• dodatkowe instrukcje SSE i SSE2,
• a także większą pamięć cache.
Cache drugiego poziomu, która zazwyczaj zużywa bardzo dużo prądu, zbudowana jest w specjalny sposób, który pozwala na wyłączenie tych jej części, które nie są używane.
Inne metody ograniczenia zużycia prądu pozwalają na dynamiczną zmianę szybkości taktowania i zasilania rdzenia, pozwalając Pentium M na znaczne spowolnienie (do około 600 MHz), kiedy nie jest wymagana cała moc procesora.
Procesor ten jest częścią platformy Intela Centrino.
Typy procesora Typy procesora
Pentium
Pentium M M
Pentium M
Banias
Pierwsza wersja procesora była:
• produkowana przy użyciu procesu 0.13 mikrometra,
• taktowana zegarem od 1,3 do 1,7 GHz,
• miała 1 MB cache L2.
Banias nie posiadał funkcji Hyper Threading, ale większość analityków uważała, że dodanie tej funkcji nie zmieniłoby w znaczący sposób
wydajności procesora z powodu dużych różnic architekturalnych pomiędzy rdzeniem P6 użytym w Pentium M a rdzeniem "Netburst" z P4.
Pentium M
Dothan
Udoskonalona wersja Pentium M wypuszczona przez Intel 10 maja 2004.
Był to jeden z pierwszych procesorów sprzedawanych przez Intel, który otrzymał nowy "numer kodowy" jako nazwę zamiast szybkości taktowania zegara – Pentium M 715 (1,5 GHz), 725 (1,6 GHz), 735 (1,7 GHz), 745 (1,8 GHz), 755 (2,0 GHz) i 765 (2,1 GHz).
Procesory serii 700 mają tę samą architekturę jak pozostałe Pentium M, ale są wykonane w technologii 90 nm.
Wielkość samego procesora pozostała taka sama, 84 mm², pomimo że bardzo zwiększyła się ilość tranzystorów (około 140 milionów) z powodu zwiększenia wielkości cache do 2 MB.
Zmniejszyła się za to ilość wydzielanego ciepła (zaledwie 21 W w porównaniu z 24,5 W w przypadku Banias).
Pentium M
Conroe
Data wydania została określona na 23 lipca 2006 roku.
Jest to jednostka dwurdzeniowa wykonana w 65nm (0,065μm).
Klasyczna konstrukcja przygotowana jako dwa rdzenie ze współdzieloną pamięcią cache (w zależności od modelu rdzenia:
Allendale - 2MB L2 cache, Conroe - 4MB L2 cache) co eliminuje problem
spójności danych i potrzebę korzystania z komunikacji przez FSB (Front Side Bus).
rdzenie
