МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ХАНТЫ-МАНСИЙСКИЙ АВТОНОМНЫЙ
ОКРУГ
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
МУНИЦИПАЛЬНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ УЧИЛИЩЕ №1
УТВЕРЖДЕНО
Зам. директора по УПР
_______
«____»________2002 г.
ПИСЬМЕННАЯ ЭКЗАМЕНАЦИОННАЯ
РАБОТА
Учащегося:
Специальность:____________________________
Тема:_____________________________________
__________________________________________
Преподаватель:
Консультант:
Дата выдачи задания: «___»_____2002 г.
Срок сдачи: «___»_____2002 г.
Подпись учащегося: «___»_____2002 г.
г. Покачи 2002 г.
Содержание
1. Введение в персональный компьютер.
2. Отличия процессоров.
2.1. Отличия пpоцессоpов SX, DX, SX2, DX2 и DX4.
2.2. Обозначение "SL-Enhanced" y пpоцессоpов Intel 486.
2.5. Идентификация чипов Intel и AMD.
2.5.2. Версия процессора.
2.5.4. Перемаркированные процессоры.
3. Процессоры фирмы Intel.
3.1. Современная микропроцессорная технология фирмы Intel.
3.2. Первые процессоры фирмы Intel.
3.3. Процессор 8086/88.
3.4. Процессор 80186/88.
3.5. Процессор 80286.
3.6. Процессор 80386.
3.7. Процессор 80486.
3.7.1.Процессор i486SX.
3.8. Intel OverDrive процессор.
3.9. Процессор Pentium.
3.10. Процессор Pentium Pro.
3.10.1. Общее описание процессора.
3.10.2. Два кристалла в одном корпусе.
3.10.3. Значения тестов для некоторых чипов фирмы Intel.
4. Процессоры конкурентов Intel.
4.1. Первые процессоры конкурентов Intel.
4.2. Процессоры фирмы AMD.
4.2.1. Судебное разбирательство с Intel.
4.2.2. Процессоры семейства AMD5k86.
4.2.2.1 Экскурсия по внутренней архитектуре.
4.2.2.2. Пример маркировки микропроцессора AMD5k86-P75.
4.2.2.5. AMD планирует выпустить K5.
4.3. Процессоры NexGen.
4.4. Процессоры Cyrix.
4.5. Процессоры Sun Microsystems.
4.6. Процессоры Digital Equipment.
4.7. Процессоры Mips.
4.8. Процессоры Hewlett-Packard.
4.9. Процессоры Motorola.
5. Лабораторные испытания и тестирование микропроцессоров.
5.1. Лабораторные испытания процессоров i386DX.
5.2. Результаты тестирования микропроцессоров с помощью пакета Speed
Test.
6. Сравнительный анализ. ………………..
7. Pentium II. …………………………….………………………. 7.1 Pentium II.
……………………………………………………..……. 7.2 Deschutes. …………………………………………………………... 7.3
Мобильный Pentium II. ……………………………………………. 7.4 Celeron.
……………………………………………………………... 7.5 Pentium “Xeon”. ……………………………………………………
1. Введение в персональный компьютер.
Персональный компьютер - это такой компьютер, который может себе позволить купить отдельный человек.
Наиболее "весомой" частью любого компьютера является системный блок
(иногда его называют компьютером, что является недопустимой ошибкой).
Внутри него расположены блок питания, плата с центральным процессором (ЦП),
видеоадаптер, жесткий диск, дисководы гибких дисков и другие устройства
ввода / вывода информации. Зачастую видеоадаптер и контроллеры ввода/
вывода размещены прямо на плате ЦП. В системном блоке могут размещаться
средства мультимедиа: звуковая плата и устройство чтения оптических дисков
- CD-ROM. Кроме того, в понятие "компьютер" входит клавиатура и монитор.
Манипулятор мышь является необязательной, но весьма важной деталью. Теперь
коротко о выборе основных компонентов ПК. Процессор является основным
компонентом любого ПК. В настоящее время наиболее распространены процессоры
фирмы Intel, хотя ЦП других фирм (AMD, Cyrix, NexGen и др.) составляют им
достойную конкуренцию. Имеется также материнская (MotherBoard) плата.
Основной характеристикой материнских плат является их архитектура.
Основными шинами до недавнего времени считались ISA (Industrial Standard
Architecture) и EISA (Extended ISA), и имеющие разрядность 10 и 32
соответственно. Для обеспечения нормальной работы видеоадаптеров был
разработан стандарт VESA (Video Electronic Standart Association),
рассчитанный на применение процессора серии 486, работающей на частоте
процессора и являющейся "приставкой" к шине ISA или EISA. С появлением
процессора Pentium была разработана самостоятельная шина PCI, которая на
сегодняшний день является наиболее быстрой и перспективной. Обычно в ПК
присутствует дисковод для гибких дисков. Существует два стандарта : 5.25" и
3.5". На сегодняшний день большинство компьютеров поставляется с дисководом
3.5". Жeсткий диск (винчестер), начав свое шествие с объема в 5 МБ, достиг
небывалых высот. На сегодняшний день не удивят диски объемом 2 или 4 ГБ.
Для большинства приложений вполне достаточно объема 420 - 700 МБ, однако
если вам приходится работать с полноцветными графическими изображениями или
версткой, то придется подумать о диске в 1.5- 2 ГБ или даже паре таких
дисков. Следует придать значение не только емкости диска, но и его
временным характеристикам. В качестве оптимальных можно порекомендовать
винчестеры фирмы Western Digital, Seagate или Corner. Для оперативной
памяти (RAM, ОЗУ) закон простой: чем больше, тем лучше. В настоящее время
трудно найти конфигурацию с объемом памяти менее 4 МБ. Для нормальной
работы большинства программных продуктов желательно иметь хотя бы заметить,
что при увеличении ОЗУ более чем 32 МБ быстродействие ПК увеличивается
менее значительно, и такая конфигурация необходима художникам и
мультипликаторам. Hеотъемлемой частью ПК является клавиатура. Стандартной в
России является 101 - клавишная клавиатуры с английскими и русскими
символами. Мышь. Необходима для работы с графическими пакетами, чертежами,
при разработке схем и при работе под Windows. Следует отметить, что
некоторое игровое и программное обеспечение требует наличие мыши. Основной
ха мыши является разрешающая способность, измеряемая в точках на дюйм
(dpi). Нормальной считается мышь, обеспечивающая разрешение 300-400 dpi.
Неплохо иметь также специальный коврик под мышь, что обеспечивает ее
сохранность и долговечность. Выбору монитора ПК следует уделить особое
внимание, поскольку от качества монитора зависит сохранность вашего зрения
и общую утомляемость при работе. Мониторы имеют стандартный размер
диагонали в 14,15,17,19,20 и 21 дюйм. Необходимый размер диагонали монитора
выбирается исходя их разрешения, при котором вы собираетесь работать. Так,
для большинства приложений вполне достаточно иметь 14 дюймовый монитор,
который обеспечивает работу при разрешениях до 800 на 600 точек. ПК может
иметь звуковую карту. С одной стороны, звуковая карта не является
необходимым элементом компьютера, но, с другой стороны, позволяет
превратить его в мощное подспорье при обучении и написании музыки, изучении
языков. Да и какой интерес бить врагов на экране, если не слышишь их
предсмертные крики. Простейшей картой является Adlib, который позволяет
воспроизводить только музыку без оцифрованной речи. И CD-ROM, с одной
стороны, также не являются необходимой для функционирования компьютера
частью, но становится все более и более популярными в связи с тенденцией
поставлять профессиональное, обучающее и игровое программное обеспечение на
CD-дисках.
2. Отличия процессоров.
2.1. Отличия процессоров SX, DX, SX2, DX2 и DX4.
SX и DX обозначает "облегченную" и полную версию одного и того же
процессора. Для 386 вариант SX был сделан с 16-pазpядным интерфейсом, что
позволяло экономить на обвязке и устанавливать память по два SIMM, а не по
четыре, как для DX. Пpи работе с 16-pазpядными программами 386SX почти не
отстает от 386DX на той же частоте, однако на 32-pазpядных программах он
работает ощутимо медленнее из-за разделения каждого 32-pазpядного запроса к
памяти на два 16-pазpядных. Hа самом же деле большинство компьютеров с
386DX работают быстрее компьютеров с SX даже на 16-pазpядных программах –
благодаря тому, что на платах с 386DX чаще всего установлен аппаратный
кэш, которого нет на большинстве плат с SX. внутренняя архитектура 386SX -
полностью 32-pазpядная, и программно обнаружить разницу между SX и DX без
запроса кода процессора или измерения скорости работы магистpали в общем
случае невозможно.
Для 486 SX обозначает вариант без встроенного сопроцессора. Ранние
модели представляли собой просто отбраковку от DX с неисправным
сопроцессором – сопроцессор в них был заблокирован, и для установки такого
процессора вместо DX требовалось перенастроить системную плату. Более
поздние версии выпускались самостоятельно, и могут устанавливаться вместо
DX без изменения настройки платы. Кроме отсутствия сопроцессора и
идентификационных кодов, модели SX также ничем не отличаются от
соответствующих моделей DX, и программное различение их в общем случае тоже
невозможно.
SX2, DX2 и DX4 – варианты соответствующих процессоров с внутренним
удвоением или утроением частоты. Hапpимеp, аппаратная настройка платы для
DX2-66 делается, как для DX33, и на вход подается частота 33 МГц, однако в
программной настройке может потребоваться увеличение задержек при обращении
к памяти для компенсации возросшей скорости работы процессора. Все
внутренние операции в процессорах выполняются соответственно в два и три
раза быстрее, однако обмен по внешней магистpали определяется внешней
тактовой частотой. За счет этого DX4-100 работает втрое быстрее DX33 только
на тех участках программ, которые целиком помещаются в его внутренний кэш,
на больших фрагментах это отношение может упасть до двух с половиной и
меньше.
Hекотоpые серии процессоров AMD (в частности – 25253) выпускались с единым кристаллом DX4, который мог переключаться в режим удвоения по низкому уровню на выводе B-13. маркировка как DX2 или DX4 проводилась по результатам тестов; соответственно, процессор, маркированный как DX4, мог работать как DX2 и наоборот. Процессоры Intel DX4 – 100 могут переключаться в режим удвоения по низкому уровню на выводе R – 17. процессор AMD 5x86 стандартно работает с утроением внешней частоты, а низкий уровень на выводе R – 17 переключает его в режим учетвеpения.
2.2. Обозначение "SL – Enhanced" у процессоров Intel 486.
Hаличие SMM (System Management Mode - режим управления системой),
используемого главным образом для перевода процессора в экономичный режим.
Еще обозначается как "S – Series", с добавлением к обозначению процессора
суффикса "–S". В SL – Enhanced процессорах имеется также команда CPUID,
которая возвращает идентификатор процессора.
2.3. Отличия процессоров UMC 486 U5 от Intel, AMD и других.
Прежде всего - оптимизированным микрокодом, за счет чего часто
используемые команды выполняются за меньшее число тактов, чем в процессорах
Intel, AMD, Cyrix и других. Пpоцессоpы U5 не имеют внутреннего умножения
частоты, а результаты в 65 МГц и подобные, получаемые некоторыми
программами, получаются потому, что для определения частоты программе
необходимо правильно опознать процессор - точнее, число тактов, за которое
он выполнит тестовую последовательность, а большинство распространенных
программ не умеют правильно опознавать U5. По этой же причине на U5
зависает игра Heretic, ошибочно найдя в нем сопроцессор - чтобы это
исключить, нужно в командной строке Heretic указать ключ "- debug".
2.4. Чипы RISC и CISC.
RISC - это аббревиатура от Reduced Instruction Set Computer (компьютер с
сокращенным набором команд), а CISC - аббревиатура от Comlex Instruction
Set Computer (компьютер с полным набором команд). Существенная разница
между ними состоит в следующем: чипы RISC понимают лишь некоторые
инструкции, но каждую из них они могут выполнить очень быстро. Программы
для RISC-машин достаточно сложны, но выполняются они быстрее тех, которые
совместимы с CISC-машинами. Hо, может быть, это и не так? (Исследования
производительности еще не завершены.)
Все чипы Intel 80x86 (как и чипы Motorola 680x0
(68010,68020,..,68040), используемые в компьютерах Macintosh и NeXT)
являются яркими представителями CISC-чипов. Hекоторые рабочие станции,
начиная с IBM, используют чипы RISC.
2.5. Идентификация чипов Intel и AMD.
2.5.1. Кодексы даты.
Просите у продавца кодексы даты прежде, чем Вы купите процессор. Все
ЦПУ имеют дату выпуска, которая проставляется на корпусе. Удостоверьтесь,
что Вы приобретаете новый процессор, а не прошлогодний.
Например A80486DX33 ( by Intel )
V74400223
V - первый символ, код завода (plant code);
7 - второй символ, это последняя цифра года выпуска процессора, рассматриваемый процессор выпущен в 1987 году;
44 - следующие две цифры, 44-я рабочая неделя в этом году (1987); 002 - следующие 3 цифры, номер партии (sequence number);
3 - код замены (change code).
Hапример E6 9433 DPD (on AMD CPUs)
E6 - версия реализации (version release);
9433 - выпущен на 33 рабочей неделе 1994 года;
DPD - шифр серии (wafer number);
2.5.2. Версия процессора.
Просите данные о версии процессора. Сравните версию процессора,
который Вам предлагают с процессорами Intel 800-468-3548 или AMD 800-222-
9323, так как более ранние версии процессоров имеют ошибки и различные
дефекты.
2.5.3. Demo-образцы.
Никогда не платите полную цену за demo-образцы. AMD и Intel делают технические образцы для каждой версии процессора, прежде, чем будет начат серийный выпуск процессора. Такой ЦПУ может иметь ошибки(дефекты), так как обычно создан для испытания. Совершенно не предполагается, что такой процессор продадут конечному пользователю.
Hапример:
Нормальная версия (normal version): i486DX-33:
Разработка образцов (engineering samples): i486DX-33 E
2.5.4. Перемаркированные процессоры.
Перемаркированные процессоры (remaked CPUs) - это процессоры, которые
разгоняют сильнее, чем оригинальные для более высокой цены и прибыли. Эти
действия считаются незаконными. Использование такого ЦПУ всегда рискованно.
Разгонка процессора иногда бывает успешной, например, с 33MHz до 40MHz, или
с 25MHz до 33MHz, но не всегда. Использование разогнанного процессора
приводит к перегреванию чипа и его нестабильной работе, что часто служит
причиной всевозможных ошибок, сбоев и зависаний системы. Перемаркированный
и разогнанный ЦПУ имеет гораздо меньший срок службы, чем оригинальный
процессор, благодаря перегреванию чипа.
3. Процессоры фирмы Intel.
3.1. Современная микропроцессорная технология фирмы Intel.
Достижения фирмы Intel в искусстве проектирования и производства полупроводников делают возможным производить мощные микропроцессоры в все более малых корпусах. Разработчики микропроцессоров в настоящее время работают с комплиментарным технологическим процессом метал – оксид полупроводник (CMOS) с разрешением менее, чем микрон.
Использование субмикронной технологии позволяет разработчикам фирмы
Intel располагать больше транзисторов на каждой подложке. Это сделало
возможным увеличение количества транзисторов для семейства X86 от 29,000 в
8086 процессоре до 1,2 миллионов в процессоре Intel486 DX2, с наивысшим
достижением в Pentium процессоре. Выполненный по 0.8 микронной BiCMOS
технологии, он содержит 3.1 миллиона транзисторов. Технология BiCMOS
объединяет преимущества двух технологий: биполярной (скорость) и CMOS (
малое энергопотребление ). С помощью более, чем в два раза большего
количества транзисторов Pentium процессора по сравнению с Intel486,
разработчики поместили на подложке компоненты, ранее располагавшимися
снаружи процессора. Наличие компонентов внутри уменьшает время доступа, что
существенно увеличивает производительность. 0.8 микронная технология фирмы
Intel использует трехслойный металл и имеет уровень, более высокий по
сравнению с оригинальной 1.0 микронной технологией двухслойного металла,
используемой в процессоре Intel486.
3.2. Первые процессоры фирмы Intel.
За 20-летнюю историю развития микропроцессорной техники, ведущие
позиции в этой области занимает американская фирма Intel (INTegral
ELectronics). До того как фирма Intel начала выпускать микрокомпьютеры, она
разрабатывала и производила другие виды интегральных микросхем. Главной ее
продукцией были микросхемы для калькуляторов. В 1971 г. она разработала и
выпустила первый в мире 4-битный микропроцессор 4004. Фирма первоначально
продавала его в качестве встроенного контроллера (что-то вроде средства
управления уличным светофором или микроволновой печью). 4004 был
четырехбитовым, т.е. он мог хранить, обрабатывать и записывать в память или
считывать из нее четырехбитовые числа. После чипа 4004 появился 4040, но
4040 поддерживал внешние прерывания. Оба чипа имели фиксированное число
внутренних индексных регистров. Это означало, что выполняемые программы
были ограничены числом вложений подпрограмм до 7.
В 1972 г., т.е. спустя год после появления 4004, Intel выпустила очередной процессор 8008, но подлинный успех ей принес 8-битный микропроцессор 8080, который был объявлен в 1973 г. Этот микропроцессор получил очень широкое распространение во всем мире. Сейчас в нашей стране его аналог - микропроцессор KP580ИК80 применяется во многих бытовых персональных компьютерах и разнообразных контроллерах. С чипом 8080 также связано появление стека внешней памяти, что позволило использовать программы любой вложенности.
Процессор 8080 был основной частью первого небольшого компьютера,
который получил широкое распространение в деловом мире. Операционная
система для него была создана фирмой Digital Research и называлась Control
Program for Microcomputers (CP/M).
3.3. Процессор 8086/88.
В 1979 г. фирма Intel первой выпустила 16-битный микропроцессор 8086,
возможности которого были близки к возможностям процессоров миникомпьютеров
70-х годов. Микропроцессор 8086 оказался "прародителем" целого семейства,
которое называют семейством 80x86 или х86.
Hесколько позже появился микропроцессор 8088, архитектурно повторяющий микропроцессор 8086 и имеющий 16-битный внутренние регистры, но его внешняя шина данных составляет 8 бит. Широкой популярности микропроцессора способствовало его применение фирмой IBM в персональных компьютерах PC и PC/XT.
3.4. Процессор 80186/88.
В 1981 г. появились микропроцессоры 80186/80188, которые сохраняли
базовую архитектуру микропроцессоров 8086/8088, но содержали на кристалле
контроллер прямого доступа к памяти, счетчик/таймер и контроллер
прерываний. Кроме того, была несколько расширена система команд. Однако
широкого распространения эти микропроцессоры (как и персональные компьютеры
PCjr на их основе), не получили.
3.5. Процессор 80286.
Следующим крупным шагом в разработке новых идей стал микропроцессор
80286, появившийся в 1982 году. При разработке были учтены достижения в
архитектуре микрокомпьютеров и больших компьютеров. Процессор 80286 может
работать в двух режимах: в режиме реального адреса он эмулирует
микропроцессор 8086, а в защищенном режиме виртуального адреса (Protected
Virtual Adress Mode) или P-режиме предоставляет программисту много новых
возможностей и средств. Среди них можно отметить расширенное адресное
пространство памяти 16 Мбайт, появление дескрипторов сегментов и
дескрипторных таблиц, наличие защиты по четырем уровням привилегий,
поддержку организации виртуальной памяти и мультизадачности. Процессор
80286 применяется в ПК PC/AT и младших моделях PS/2.
3.6. Процессор 80386.
При разработке 32-битного процессора 80386 потребовалось решить две
основные задачи - совместимость и производительность. Первая из них была
решена с помощью эмуляции микропроцессора 8086 - режим реального адреса
(Real Adress Mode) или R-режим.
В Р – режиме процессор 80386 может выполнять 16-битные программы
(код) процессора 80286 без каких-либо дополнительных модификаций. Вместе с
тем, в этом же режиме он может выполнять свои "естественные" 32-битные
программы, что обеспечивает повышение производительности системы. Именно в
этом режиме реализуются все новые возможности и средства процессора 80386,
среди которых можно отметить масштабированную индексную адресацию памяти,
ортогональное использование регистров общего назначения, новые команды,
средства отладки. Адресное пространство памяти в этом режиме составляет 4
Гбайт.
Микропроцессор 80386 дает разработчику систем большое число новых и эффективных возможностей, включая производительность от 3 до 4 миллион операций в секунду, полную 32-битную архитектуру, 4 гигабитное (2 байт) физическое адресное пространство и внутреннее обеспечение работы со страничной виртуальной памятью.
Несмотря на введение в него последних достижений микропроцессорной
техники, 80386 сохраняет совместимость по объектному коду с программным
обеспечением, в большом количестве написанным для его предшественников,
8086 и 80286. Особый интерес представляет такое свойство 80386, как
виртуальная машина, которое позволяет 80386 переключаться в выполнении
программ, управляемых различными операционными системами, например, UNIX и
MS-DOS. Это свойство позволяет производителям оригинальных систем
непосредственно вводить прикладное программное обеспечение для 16-битных
машин в системе на базе 32-битных микропроцессоров. Операционная система P-
режима может создавать задачу, которая может работать в режиме виртуального
процессора 8086 (Virtual 8086 Mode) или V-режим. Прикладная программа,
которая выполняется в этом режиме, полагает, что она работает на процессоре
8086.
32-битная архитектура 80386 обеспечивает программные ресурсы, необходимые для поддержки "больших " систем, характеризуемых операциями с большими числами, большими структурами данных, большими программами (или большим числом программ) и т.п. Физическое адресное пространство 80386 состоит из 2 байт или 4 Гбайт; его логическое адресное пространство состоит из 2 байт или 64 терабайт (Тбайт). Восемь 32-битных общих регистров 80386 могут быть взаимозаменяемо использованы как операнды команд и как переменные различных способов адресации. Типы данных включают в себя 8-, 16- или 32-битные целые и порядковые, упакованные и неупакованные десятичные, указатели, строки бит, байтов, слов и двойных слов. Микропроцессор 80386 имеет полную систему команд для операций над этими типами данных, а также для управления выполнением программ. Способы адресации 80386 обеспечивают эффективный доступ к элементам стандартных структур данных: массивов, записей, массивов записей и записей, содержащих массивы.
Микропроцессор 80386 реализован с помощью технологии фирмы Intel CH
MOSIII - технологического процесса, объединяющего в себе возможности
высокого быстродействия технологии HMOS с малым потреблением технологии
кмоп. Использование геометрии 1,5 мкм и слоев металлизации дает 80386 более
275000 транзисторов на кристалле. Сейчас выпускаются оба варианта 80386,
работающих на частоте I2 и I6 МГц без состояний ожидания, причем вариант
80386 на 16 МГц обеспечивает скорость работы 3-4 миллиона операций в
секунду.
Микропроцессор 80386 разделен внутри на 6 автономно и параллельно
работающих блоков с соответствующей синхронизацией. Все внутренние шины,
соединяющие эти блоки, имеют разрядность 32 бит. Конвейерная организация
функциональных блоков в 80386 допускает временное наложение выполнения
различных стадий команды и позволяет одновременно выполнять несколько
операций. Кроме конвейерной обработки всех команд, в 80386 выполнение ряда
важных операций осуществляется специальными аппаратными узлами. Блок
умножения/деления 80386 может выполнять 32-битное умножение за 9-41 такт
синхронизации, в зависимости от числа значащих цифр; он может разделить 32-
битные операнды за 38 тактов (в случае чисел без знаков) или за 43 такта (в
случае чисел со знаками). Регистр группового сдвига 80386 может за один
такт сдвигать от 1 до 64 бит. Обращение к более медленной памяти (или к
устройствам ввода/вывода) может производиться с использованием конвейерного
формирования адреса для увеличения времени установки данных после адреса до
3 тактов при сохранении двухтактных циклов в процессоре. Вследствие
внутреннего конвейерного формирования адреса при исполнении команды, 80386,
как правило, вычисляет адрес и определяет следующий магистральный цикл во
время текущего магистрального цикла. Узел конвейерного формирования адреса
передает эту опережающую информацию в подсистему памяти, позволяя, тем
самым, одному банку памяти дешифрировать следующий магистральный цикл, в то
время как другой банк реагирует на текущий магистральный цикл.
3.7. Процессор 80486.
В 1989 г. Intel представила первого представителя семейства 80х86,
содержащего более миллиона (а точнее, 1,2 миллиона) транзисторов в чипе.
Этот чип во многом сходен с 80386. Он на 100% программно совместим с
микропроцессорами 386(ТМ) DX & SX. Один миллион транзисторов объединенной
кэш-памяти (сверхбыстрой оперативной памяти), вместе с аппаратурой для
выполнения операций с плавающей запятой и управлением памяти на одной
микросхеме, тем не менее поддерживают программную совместимость с
предыдущими членами семейства процессоров архитектуры 86. Часто
используемые операции выполняются за один цикл, что сравнимо со скоростью
выполнения RISC-команд. Восьмикилобайтный унифицированный кэш для кода и
данных, соединенный с шиной пакетного обмена данными со скоростью 80/106
Мбайт/сек при частоте 25/33 Мгерц гарантируют высокую производительность
системы даже с недорогими дисками (DRAM). Новые возможности расширяют
многозадачность систем. Новые операции увеличивают скорость работы с
семафорами в памяти. Оборудование на микросхеме гарантирует
непротиворечивость кэш-памяти и поддерживает средства для реализации
многоуровневого кэширования. Встроенная система тестирования проверяет
микросхемную логику, кэш-память и микросхемное постраничное преобразование
адресов памяти. Возможности отладки включают в себя установку ловушек
контрольных точек в выполненяемом коде и при доступе к данным. Процессор
i486 имеет встроенный в микросхему внутренний кэш для хранения 8Кбайт
команд и данных. Кэш увеличивает быстродействие системы, отвечая на
внутренние запросы чтения быстрее, чем при выполнении цикла чтения
оперативной памяти по шине. Это средство уменьшает также использование
процессором внешней шины. Внутренний кэш прозрачен для работающих программ.
Процессор i486 может использовать внешний кэш второго уровня вне микросхемы
процессора. Обычно внешний кэш позволяет увеличить быстродействие и
уменьшить полосу пропускания шины, требуемую процессором i486.
3.7.1.Процессор i486SX
Появление нового микропроцессора i486SX фирмы Intel вполне можно считать
одним из важнейших событий 1991 года. Уже
предварительные испытания показали, что компьютеры на базе i486SX с
тактовой частотой 20 МГц работают быстрее (примерно на 40%) компьютеров,
основанных на i80386DX с тактовой частотой 33 МГц. Микропроцессор i486SX,
подобно оригинальному i486DX, содержит на кристалле и кэш-память, а вот
математический сопроцессор у него заблокирован. Значительная экономия
(благодаря исключению затрат на тестирование сопроцессора) позволила фирме
Intel существенно снизить цены на новый микропроцессор. Надо сказать, что
если микропроцессор i486DX был ориентирован на применение в сетевых
серверах и рабочих станциях, то i486SX послужил отправной точкой для
создания мощных настольных компьютеров. Вообще говоря, в семействе
микропроцессоров i486 предусматривается несколько новых возможностей для
построения мультипроцессорных систем: соответствующие команды поддерживают
механизм семафоров памяти, аппаратно - реализованное выявление
недостоверности строки кэш-памяти обеспечивает согласованность между
несколькими модулями кэш-памяти и т.д. Для микропроцессоров семейства i486
допускается адресация физической памяти размером 64 Тбайт
3.8. Intel OverDrive процессор.
Возможность постоянного совершенствования. Пользователи персональных
компьютеров все чаще сталкиваются с этим по мере все возрастающих
требований к микропроцессорам со стороны аппаратного и программного
обеспечения. Фирма Intel уверена: лучшая стратегия совершенствования -
первоначально заложенная в систему возможность модернизации, модернизации
согласно вашим нуждам. Впервые в мире такая возможность предоставляется
нашим потребителям. Фирма Intel приступила к выпуску Intel OverDrive
процессора, открывающего новую категорию мощных сопроцессоров. После
простой установки этого сопроцессора на плату резко вырастет скорость
работы всей системы и прикладных программ в MS-DOS, Windows, OS/2,
Windows'95 и UNIX.
С помощью этой одной-единственной микросхемы Вы сразу же сможете
воспользоваться преимуществами новой стратегии фирмы Intel, заложенной в
нашей продукции. Когда настанет неотвратимый момент, когда Вам потребуется
производительность большая, чем у Вашего компьютера, то все, что Вам будет
нужно - это вставить OverDrive процессор в Вашу систему - и пользоваться
преимуществами, которые даст Вам новая микропроцессорная технология фирмы
Intel. Более чем просто модернизация, OverDrive процессор - это стратегия
защиты Ваших настоящих и будущих вкладов в персональные компьютеры.
Intel OverDrive процессор гарантирует Вам отвечающую стандартам и
экономичную модернизацию. Всего лишь одна микросхема увеличит
вычислительную мощь Вашего компьютера до требований самого современного
программного обеспечения и даже тех программ, которые еще не написаны, в MS-
DOS, в Windows, в PS/2, в UNIX, от AutoCAD - до WordPerfect.
Итак, наш первый микропроцессор в серии Single Chip Upgrade
(Качественное улучшение - одной микросхемой) - это OverDrive процессор для
систем на основе Intel i486SX. Установленный в OverDrive – разъем, этот
процессор позволяет системе i486SX использовать новейшую технологию
"удвоения скорости", используемую в процессоре i486DX2, и дающую общее
увеличение производительности до 70%. OverDrive процессор для систем i486SX
содержит модуль операций над целыми числами, модуль операций над числами с
плавающей точкой, модуль управления памятью и 8К кэш-памяти на одном
кристалле, работающем на частоте, в два раза превышающей тактовую частоту
системной шины. Это уникальное свойство позволяет Вам удвоить тактовую
частоту Вашей системы, не тратясь на покупку и установку других
дополнительных компонентов. OverDrive процессор удвоит, например,
внутреннюю частоту МП i486SX 25 МГц до 50 МГц.
Хотя Intel OverDrive - это совершенно новая технология качественной
модернизации, в нем узнаются и фамильные черты Intel. Изготовленный и
испытанный в соответствии с жесткими стандартами Intel, OverDrive
отличается зарекомендовавшими себя свойствами продукции Intel: качеством и
надежностью. OverDrive обеспечен постоянной гарантией и привычным сервисом
и поддержкой во всем мире. OverDrive полностью совместим более чем с 50000
прикладных программ. OverDrive процессор для i486SX - только первый из
наших новых процессоров. Во втором полугодии 1992 года мы выпустим
OverDrive процессор для систем i486DX2, самих по себе представляющих новое
поколение технологии МП. Мощный и доступный, OverDrive процессор проложит
для Вас непрерывный путь к качественно новым уровням производительности
персональных компьютеров.
Hекоторые результаты лабораторных испытаний Intel OverDrive процессора:
1. Работа с Microsoft Word for Windows 6.1 в среде Windows
3.0, популярным текстовым процессором.
Тест исполнялся на системе с i486SX 20 МГц с файлом 330 КВ.
WordPerfect, преобразованном в формат Windows Word, было выполнено 648
контекстных поисков и замен, проверка правописания во всем файле, затем
файл был сохранен.
Время исполнения: i486SX без OverDrive =107 с
---------------------------- ВЫИГРЫШ = 57% i486SX с OverDrive = 68 с
2. Работа с Lotus 1-2-3 Release 3.0, электронной таблице, приближающейся по возможностям к интегрированной среде, обладающей широким выбором аналитических, экономических и статистических функций.
Тест исполнялся на i486SX 20 МГц с таблицей объемом 433К на 10000 ячеек, которая была загружена и пересчитана. Кроме того, был обработан большой блок текстовых данных.
Время исполнения: i486SX без OverDrive=250 с
---------------------------- ВЫИГРЫШ = 481% i486SX с OverDrive = 43 с
i486SX с i487SX = 72 с
---------------------------- ВЫИГРЫШ = 67% i486SX c OverDrive = 43 c
3. Работа с AutoCAD, популярной системой САПР.
Тест исполнялся на i486SX 20 МГц с трехмерным архитектурным чертежом, над которым выполнялись операции перечеркивания, панорамирования, масштабирования, удаления скрытых линий и повторной генерации файла во внешнем формате.
Время исполнения: i486SX с i487SX = 162 с
---------------------------- ВЫИГРЫШ = 45% i486SX c OverDrive = 112 c
А вот что говорят об OverDrive процессоре те, кому уже посчастливилось поработать с ним:
Брент Грэхэм: (специалист по автоматизации офисов, US Bank, Портленд)
"С теми возможностями модернизации, которые предоставляет Intel 486, я не
вижу причин не использовать OverDrive процессор. Что касается его установки
в систему, то с этим справится даже мой 10-летний сынишка."
Билл Лодж: (руководитель проектной группы,
Corporation, Нью – Йорк) "Я работал с Windows и OS/2 в сети Banyan Wines,
используя OverDrive процессор без единой заминки. Моя усовершенствованная
система с i486SX 25 МГц работает не хуже, чем системы на 50 МГц."
Стив Симмонс: (технический менеджер, Даллас)
"Windows визжит от счастья, когда работает с OverDrive процессором. Расчеты
на электронной таблице в Excel выполняются мгновенно."
3.9. Процессор Pentium.
В то время, когда Винод Дэм делал первые наброски, начав в июне 1989
года разработку Pentium процессора, он и не подозревал, что именно этот
продукт будет одним из главных достижений фирмы Intel. Как только
выполнялся очередной этап проекта, сразу начинался процесс всеобъемлющего
тестирования. Для тестирования была разработана специальная технология,
позволившая имитировать функционирование Pentium процессора с
использованием программируемых устройств, объединенных на 14 платах с
помощью кабелей. Только когда были обнаружены все ошибки, процессор смог
работать в реальной системе. В дополнение ко всему, в процессе разработки и
тестирования Pentium процессора принимали активное участие все основные
разработчики персональных компьютеров и программного обеспечения, что
немало способствовало общему успеху проекта. В конце 1991 года, когда была
завершен макет процессора, инженеры смогли запустить на нем программное
обеспечение. Проектировщики начали изучать под микроскопом разводку и
прохождение сигналов по подложке с целью оптимизации топологии и повышения
эффективности работы. Проектирование в основном было завершено в феврале
1992 года. Началось всеобъемлющее тестирование опытной партии процессоров,
в течение которого испытаниям подвергались все блоки и узлы. В апреле 1992
года было принято решение, что пора начинать промышленное освоение Pentium
процессора. В качестве основной промышленной базы была выбрана 5 Орегонская
фабрика. Более 3 миллионов транзисторов были окончательно перенесены на
шаблоны. Началось промышленное освоение производства и доводка технических
характеристик, завершившиеся через 10 месяцев, 22 марта 1993 года широкой
презентацией Pentium процессора.
Объединяя более, чем 3.1 миллион транзисторов на одной кремниевой
подложке, 32-разрядный Pentium процессор характеризуется высокой
производительностью с тактовой частотой 60 и 66 МГц. Его суперскалярная
архитектура использует усовершенствованные способы проектирования, которые
позволяют выполнять более, чем одну команду за один период тактовой
частоты, в результате чего Pentium в состоянии выполнять огромное
количество PC-совместимого программного обеспечения быстрее, чем любой
другой микропроцессор. Кроме существующих наработок программного
обеспечения, высокопроизводительный арифметический блок с плавающей запятой
Pentium процессора обеспечивает увеличение вычислительной мощности до
необходимой для использования недоступных ранее технических и научных
приложений, первоначально предназначенных для платформ рабочих станций.
Многочисленные нововведения - характерная особенность
Pentium процессора в виде уникального сочетания высокой производительности,
совместимости, интеграции данных и наращиваемости. Это включает:
- Суперскалярную архитектуру;
- Раздельное кэширование программного кода и данных;
- Блок предсказания правильного адреса перехода;
- Высокопроизводительный блок вычислений с плавающей запятой;
- Расширенную 64-битовую шину данных;
- Поддержку многопроцессорного режима работы;
- Средства задания размера страницы памяти;
- Средства обнаружения ошибок и функциональной избыточности;
- Управление производительностью;
- Наращиваемость с помощью Intel OverDrive процессора. Cуперскалярная архитектура Pentium процессора представляет собой совместимую только с Intel двухконвейерную индустриальную архитектуру, позволяющую процессору достигать новых уровней производительности посредством выполнения более, чем одной команды за один период тактовой частоты. Термин "суперскалярная" обозначает микропроцессорную архитектуру, которая содержит более одного вычислительного блока. Эти вычислительные блоки, или конвейеры, являются узлами, где происходят все основные процессы обработки данных и команд.
Появление суперскалярной архитектуры Pentium процессора представляет собой естественное развитие предыдущего семейства процессоров с 32-битовой архитектурой фирмы Intel. Например, процессор Intel486 способен выполнять несколько своих команд за один период тактовой частоты, однако предыдущие семейства процессоров фирмы Intel требовали множество циклов тактовой частоты для выполнения одной команды.