Современные микропроцессоры (апрель 2001г.)
Ростовский-на-Дону электротехнический колледж.
Реферат по информатике на тему:
Современные микропроцессоры.
Выполнил студент гр. 1-25 ПВМ
Михалёв Игорь.
Ростов-на-Дону 2001г.
Содержание.
1. содержание.
2. введение.
3. процессоры Intel Pentium III и Celeron.
4. процессоры AMD Athlon и Duron.
5. подробные характеристики процессора AMD Duron 650.
6. разгон процессора.
7. охлаждение процессоров (на примере вентиляторов для AMD Athlon и Duron).
8. производство микропроцессоров.
9. преодолён очередной рубеж – 1 ГГц.
10. микропроцессоры седьмого поколения.
11. используемые условные обозначения.
12. список использованных источников информации.
2
3
4
8
11
13
15
21
25
28
33
34
Введение.
Мозгом персонального компьютера является микропроцессор или центральный процессор – CPU (Central Processing Unit). Микропроцессор выполняет вычисления и обработку данных и, как правило является одной из самых дорогостоящих микросхем компьютера. Во всех PC-совместимых компьютерах используются процессоры совместимые с семейством микросхем Intel, но выпускаются и проектируются они как самой фирмой Intel, так и компаниями AMD и Cyrix.
Звёздный час фирм Intel и Microsoft наступил в 1981 году, когда фирма IBM выпустила первый персональный компьютер IBM PC с процессором Intel 8088 (4,77 МГц) и операционной системой Microsoft Disk Operating System (MS-DOS) версия 1.0. С этого момента практически во все персональные компьютеры устанавливаются процессоры фирмы Intel и операционные системы Microsoft...
Ушедший 2000г. ознаменовался обострившейся борьбой на рынке процессоров между двумя наиболее крупными производителями. Речь идет о компаниях Intel и AMD. Безоговорочное многолетнее лидерство первой серьезно было поставлено под вопрос благодаря усилиям второй.
Можно сказать, впервые в ушедшем году вопрос выбора процессора для компьютера потерял однозначность. До недавнего времени процессоры AMD при одинаковой тактовой частоте были дешевле своих аналогов от Intel, но, как правило, проигрывали им в производительности. Главным образом это отставание происходило за счет менее эффективной работы при операциях с плавающей точкой. С выходом процессоров AMD седьмого поколения положение дел изменилось в корне. Цена же на "улучшенные микроустройства" при этом осталась ниже, чем на изделия от Intel. Обострившаяся конкуренция привела к значительному ускорению выхода в свет новых моделей процессоров со все более высокими тактовыми частотами. Был взят еще недавно казавшийся фантастическим барьер в 1 ГГц. По той же самой причине оба производителя были вынуждены значительно снижать цены на свои процессоры. Острота взаимоотношений между Intel и AMD весьма благотворно сказалась на рядовых пользователях, получивших возможность значительно повысить производительность своих компьютеров за умеренные деньги. Рассмотрим по подробнее характеристики нескольких моделей процессоров обоих фирм.
Intel Pentium III и Celeron.
Ушедший год нельзя было назвать особенно удачным для Intel. Конкуренты не дремали. На рынке микросхем системной логики укрепить свои позиции смогла расторопная компания VIA, а в сфере процессоров реально возросшую конкуренцию Intel составила фирма AMD, с удачными последними разработками - Athlon и Duron. И вот 20 ноября корпорация Intel анонсировала новый продукт. Процессор Pentium 4 должен стать подтверждением многолетнего лидирующего положения фирмы в этой области. Первые модели имеют тактовую частоту 1,4 и 1,5 ГГц.
При разработке нового поколения Willamette инженерами Intel ставились задачи добиться максимального быстродействия сейчас и создания запаса производительности и масштабируемости на будущее. Необходимость этого диктовалась последними тенденциями движения рынка. Резко возросла роль Internet, где все чаще применяются системы визуализации. Постоянно совершенствуются такие, ставшие привычными, технологии, как трехмерная графика и мультимедиа. Внедряются в жизнь и новшества: потоковое видео и распознавание речи. Поэтому постоянно растут требования к быстродействию ЦПУ. Тщательная проработка архитектуры нового процессора позволит обеспечить ему более долгую жизнь и облегчит модернизацию систем на его основе в будущем.
Какие изменения должны обеспечить качественный скачок в производительности процессора Pentium 4? Принципиальные отличия нового процессора от его предшественника отражены в микроархитетектуре NetBurst. Для работы используется 400-МГц системная шина, что дает утроенное быстродействие по сравнению с шиной Pentium III и рост масштабируемости на системном уровне. Разработанная гиперконвейерная технология предоставляет расширенные возможности для масштабирования по частоте и большой запас ресурсов. Производительность Pentium 4 повышена за счет механизма ускоренного выполнения команд, ряд которых выполняется на удвоенной частоте. В процессоре используется новая схема трассировки исполнения. Усовершенствованная кэш-память первого уровня сохраняет декодированные команды, сокращая время ожидания в главном исполнительном конвейере. Кстати, размер ее памяти уменьшился до 8 Кбайт, против 32 Кбайт у Pentium III. Факт несколько странный. Объем кэш-памяти второго уровня остался прежним - 256 Кбайт. Наконец, последним вкладом в росте производительности Pentium 4 стал новый набор SIMD-инструкций SSE2. В этом последнем поколении потоковых расширений используется 144 новых инструкции, предназначенные для ускорения обработки видео, мультимедиа, трехмерной графики и повышающие быстродействие средств визуализации и криптографии. Правда, в полной мере эффект от них можно будет получить по мере появления программного обеспечения, поддерживающего SSE2.
Первые Pentium 4 выпускаются по 0,18-мкм технологии. Площадь кристалла составляет 217 мм2. Следующее поколение процессоров Nortwood будет производиться по 0,13-мкм технологии.
Для того чтобы Pentium 4 могли продаваться на рынке, нужны системные платы с набором микросхем системной логики, поддерживающих их. Первым чипсетом для новых процессоров стал Intel 850. Стоит отметить, что в нем предусмотрено использование двух каналов памяти RDRAM, которая пока обладает не столько высокой производительностью, сколько высокой ценой. Несколько системных плат на новом наборе системной логики уже представлены производителями.
Основной линией процессоров Intel являются пока Pentium III на ядре Coppermine, изготавливаемые по 0,18-мкм технологии. Хотя они и сохранили название своих предшественников на ядре Katmai, но имеют ряд принципиальных от них отличий. Процессоры Pentium III на ядре Coppermine были анонсированы корпорацией Intel 25 октября 1999 г. Помимо перехода на 0,18-мкм технологию производства, в их внутреннюю архитектуру были внесены существенные изменения, позволившие увеличить их производительность. Объем кэш-памяти первого уровня не изменился и остался равным 32 Кбайт. Кэш-память второго уровня уменьшилась до 256 Кбайт, но она стала размещаться на ядре процессора и работает на одинаковой с ним тактовой частоте. В качественном отношении эта кэш-память тоже стала другой и получила название Advanced Transfer Cache (ATC). На русский язык это можно перевести как кэш с усовершенствованной передачей данных. Новый кэш, в совокупности с другими улучшениями, позволяет добиться прироста производительности до 25% по сравнению с предшествующими моделями процессора Pentium III с той же тактовой частотой. В нем используется двухтактная, каскадно подключаемая, 256-битная передача данных. Передается по 32 байт на каждые 2 такта. Используется масштабируемость в зависимости от частоты ядра процессора и полномасштабное применение системной шины. Время запаздывания кэша второго уровня улучшено в четыре раза по сравнению с предшествующими версиями процессоров Pentium III.
Pentium III 1000 МГц.
Рост производительности обеспечивается и за счет применения усовершенствованной системной буферизации (Advanced System Buffering - ASB). Для этого используется ряд усовершенствований:
- оптимизирован интерфейс системной шины для 133 МГц;
- минимизированы критические параметры системы путем сбалансированного увеличения числа буферов;
- использовано шестикратное заполнение буферов вместо четырехкратного;
- использовано четыре буфера с обратной записью вместо одного;
- применено восемь точек постановки в очередь на доступ к шине вместо четырех.
Площадь кристалла этого процессора равна 106 мм2. Он состоит из 28 млн. транзисторов, в нем используется шестислойная металлизация. Pentium III пока выпускаются как в классическом исполнении под разъем Slot 1, так и в корпусе FC-PGA (Flip-Chip Package). Причем осуществляется постепенный переход на изготовление процессоров в исполнении только под более перспективный Socket 370. Процессоры с ядром Coppermine производятся под системную шину с частотами 100 и 133 МГц. Разобраться в этом можно по буквенному индексу в их маркировке. Буквенный индекс "E" означает, что процессор произведен по 0,18-мкм технологии. Буквенный индекс "B" свидетельствует о том, что процессор работает на системной частоте 133 МГц.
