Intel (Процессоры Intel)

Министерство общего и профессионального образования

Тольятиннский политехнический институт

Кафедра автоматизации технологических процессов

Реферат

«Процессоры

корпорации Intel»

Группа: Э-109

Студент: Топоров Д.Г.

г. Тольятти

1998 год

Корпорация Intel на данный момент предоставляет модельный ряд процессоров Pentium MMX, Pentium Pro, Celeron, Pentium II, Pentium II Xeon. Первые 2 модели на данный момент уже не производятся, но предоставляются дилерами Intel по всему миру. Начнем обзор с про­цессоров Intel Pentium MMX.

Intel Pentium MMX

Краткий обзор:

•Процессоры Pentium® с тактовой частотой 233, 200 и 166 МГц обеспечивают лучшую производительностьсреди процессоров с гнездом Socket 7.

 •Более высокая производительность по сравнению с обычными процессорамиPentium

-- на 10-20% на стандартных тестах

-- более 60% на тесте Intel's Media Benchmark,оценивающем производительность технологии MMX™ при работе с мультимедиа

 •Имеет улучшенную микроархитектуру по сравнению с процессором Pentium

-- полная поддержка технологии MMX

-- удвоены кэш данных и кэш кода до 16 К каждая

-- улучшен механизм предсказания ветвления

-- улучшенная конвейерная обработка

-- более глубокие буферы записи

•Полная совместимость со всей библиотекой программного обеспечения персональныхкомпьютеров, созданного для процессоров Pentium®, Intel486™ и Intel386™

  Процессоры Pentium® c технологией MMX™, выпускающиеся с тактовой частотой 233, 200 и 166 МГц,являются существенным дополнением семейства Pentium.Скорость работы приложений в системах с процессором Pentium с технологией MMXна 10-20% больше, чем в системах с процессором Pentium той же тактовой частоты. Приложения, разработанные для технологии MMX, реализуют дополнительнуюпроизводительность, которую обеспечивает технология MMX, позволяя использоватьбогатую цветовую гамму, более реалистичную графику, полно-экранное видео ит.д. Конкретные возможности определяются типомприложения и степенью использования технологии MMX. Эталонный тест IntelMedia Benchmark, который оценивает производительность мультимедиа, исполняетсболее чем на 60% быстрее в системе на базе процессора Pentium с технологией MMX, чем в системе с процессором Pentium той же тактовой частоты.

Для более полного интерактивного использования ПК система должна обладать высокойпроизводительностью в трех направлениях: при выполнении целочисленных вычислений и операций с плавающей запятой, а такжепри работе с мультимедиа. Обычные приложения, такие как текстовые редакторы, программы для создания и просмотрапрезентаций, персональные финансовые программы, требуют высокой производительности целочисленных вычислений. Однако,для использования видео, трехмерных игр и обработки изображений необходимо максимальное расширение мультимедийныхвозможностей ваших процессоров и систем, а также высокая производительность операций с плавающей запятой.Процессор Pentium® c технологией MMX™ с тактовой частотой 233 МГц имеет лучшие показатели производительности во всех трех областях.

Процессор Pentium с технологией MMX обеспечивает полную совместимость, как программную, так и по выводам, спредыдущими процессорами семейства Pentium. Он содержит 4.5 миллионатранзисторов и изготовлен по расширенной 0.35 микронной технологиис использованием технологии КМОП и технологии понижения напряжения. Это позволяетсохранить тепловые характеристики оригинального процессораPentium при существенном увеличении производительности.

Описание процессора

Процессор Pentium с технологией MMX - новый представитель семействапроцессоров Pentium c улучшенной микроархитектурой:

•Полная поддержка технологии MMX.  В основе технологии MMX лежитметод SIMD - одна инструкция над многими данными, - который позволяет увеличитьпроизводительность широкого набора мультимедийных и коммуникационных приложений. Процессор Pentium c технологией MMX поддерживает 57 новых инструкций и 4 новых64-разрядных типа данных. Все существующие операционные системы и приложениполностью совместимы с процессором Pentium с технологией MMX.

•Удвоен объем кэш данных и кэш кода до 16К каждой. Кэш данных и кэш кода1-го уровня процессора были удвоены до 16kb каждая.Раздельные встроенныекэш увеличивают производительность, сокращая среднее время доступа к памятии обеспечивая быстрый доступ к часто используемым инструкциям и данным.Кэш кода и кэш данных используются одновременно, причем кэш данных поддерживаетдва обращения одновременно.Кэш данных поддерживает метод обратной записи(write-back) или, альтернативно, построчной сквозной записи (writethrough).

•Улучшенное предсказание ветвления.Динамическое предсказание ветвления используетBranch Target Buffer (BTB), который предсказывает наиболее вероятный наборинструкций для исполнения.

•Улучшенная конвейерная обработка.Для повышения производительности быладобавлена дополнительная стадия конвейерной обработки.

•Более глубокие буферы записи.Для улучшенипроизводительности записи в память, буферная область,состоящая из четырех буферов,теперь используется совместно двумя конвейерами.

Все процессоры семейства Pentium разработаны для господствующих в настоящеевремя настольных систем и обеспечивают существенные улучшения посравнению с предыдущими поколениями микропроцессоров Intel, типаIntel486 и lntel386 и т.д., при сохранении кодовой совместимости.  Основные характеристики:

•64-разрядная шина данных

•Целостность данных

•Встроенный контроллер прерываний микропроцессора

•Контроль производительности и отслеживание исполнения

•Улучшение страничного обмена

•Управление мощностью с помощью SL-технологии

•Суперскралярная архитектура с возможностью параллельного исполнения двухцелочисленныхинструкций за один такт

•Конвейерный блок вычислений с плавающей запятой (FPU) для поддержки32- и 64- разрядных форматов, установленных стандартом IEEE 754,а также 80-разрядного формата.  Это дает возможность исполнения водном такте двух инструкций с плавающей запятой, обеспечивая увеличениепроизводительности вычислений с плавающей запятой до пяти раз с планированиеминструкции и конвейерным исполнением. FPU - это объектный код,совместимый с математическими сопроцессорами Intel486 DX и Intel 487 SX,Intel 387 DX, и Intel 387 SX.

•Многие инструкции, микрокодированные впроцессорах x86, теперь аппаратно встроены в процессор для обеспеченивысокой производительности.

•Контрольные сигналы шины для управления согласованностью кэш-памяти вмультипроцессорных системах.

•Встроенный контроллер прерываний микропроцессора, обеспечива-

ющий симметричную многопроцессорную обработку с минимальными затратами.

•Двухпроцессорный режим, обеспечивающий повышение производительности приложенийв 32-разрядных операционных системах.

•Расширенная форма страничного обмена обеспечивает доступ к структурам данных,большим доступного объема памяти, сохраняя их частично в памяти и частично на диске.

•Аппаратная поддержка виртуальных прерываний, которая обеспечивается Виртуальным флагом прерываний(VIF) и Виртуальным ожиданием прерываний(VIP) врегистре EFLAGS, в некоторых случаях устраняет необходимость мониторногозахвата из виртуального-8086 или защищенного режимов.

•Идентификация CPU для получения информации о семействе,модели, степпинге и характеристиках процессора с помощью командыCPUID.  Возможность выполнения этой инструкции определяется возможностьюустановки ID в регистре EFLAGS.

•Определение ошибок внутренних устройств и интерфейса шины обеспечиваетсс помощью защиты контроля по четности и Machine Check Exception (MCE).Также обеспечивается аппаратная поддержка для проверки завершения цикла шины.

Некоторые возможности процессора используются для тестирования и контролпроизводительности.  Это:

•Встроенный Self Test (BIST), обеспечивающий 100% определение единичных константныхошибок микрокода и больших PLA, а также тестирование кэш кода, кэш данных,Translation Lookaside Buffers(TLB) и постоянных ROM.

•Порт доступа к стандартным тестам IEEE 1149.1 и архитектурный механизм сканированиграниц, позволяющий тестирование процессора с помощью стандартного интерфейса.

•Расширения Отладки, которые позволяют отлаживать адреса ввода-вывода и доступ кпамяти.

•Внутренние счетчики, которые могут использоваться для контроля производительностии учета событий.

Intel Celeron

15 апреля среди прочих продуктов фирмой Intel был представлен новый процессор Celeron. Он представляет собой удешевленную версию Pentium II за счет изъятия из него кеша второго уровня. Этот процессор ориентирован, в первую очередь, на системы нижней ценовой категории, однако стоимость Pentium II пока еще велика, и Celeron может сыграть важную роль при переходе на новое поколение процессоров.

Частота, на которой работает Celeron, составляет 266 МГц при внешней - 66 МГц. Представленная в тот же день 100-мегагерцовая шина новым процессором официально не поддерживается. Кристалл обладает 32 Кбайтами кеш-памяти первого уровня и устанавливается в гнездо Slot 1.

По всем этим причинам, этот процессор расценивался многими как абсолютно неприменимый в нормальных условиях из-за катастрофически низкой производительности, немалый вклад в которую вносит L2-кеш.

Однако, возможно, придется пересмотреть свои позиции. Проведенные тесты показывают, что этот процессор очень даже неплохо разгоняется благодаря использованию 100-мегагерцовой шины. Уже многие специалисты отметили, что Celeron разгоняется до частоты 400 МГц. Наши опыты это подтверждают.

О результатах наших исследований будет рассказано ниже, а сейчас о том, где же можно использовать Celeron. Что касается необходимых требований, то во-первых, в отличии от ранних Pentium II, Celeronу требуется напряжение питания 2 В, а не 2.8. Практически все платы имеют автоматическую установку напряжения питания, но только некоторые могут обеспечить требуемое напряжение. В общем, можно сказать, что если плата не на чипсете 440FX, то 2 В она скорее всего поддерживает. Во-вторых, о существовании процессора Celeron должен знать BIOS. Дело в том, что этот процессор требует загрузку специфичного микрокода, который поддерживает оригинальные Celeronовские цепи ECC и арбитр кеша L2, который в Celeronе тоже есть. Так что при загрузке BIOS должен выдавать, что установлен процессор Celeron, иначе система работать не будет вовсе или будет зависать на этапе загрузки.

Что касается чипсетов. Специально для Celeron Intel разработал новый чипсет 440EX. Это - облегченная версия 440LX, в корпусе микросхемы которой не разводятся некоторые цепи кристалла LX. В частности, 440EX не поддерживает многопроцессорности и ECC, и имеет ограничение в объеме оперативной памяти 256 Мбайт и не поддерживает более трех слотов PCI. Так что, если ориентироваться на разгон, то применять ни 440LX, ни 440EX смысла нет, Celeron поддерживает только фиксированное умножение на 4. Так что, чтобы получить действительно хорошие результаты при разгоне, необходима хотя бы 100-мегагерцовая шина, то есть чипсет 440BX.

Есть ли уверенность, что любой Celeron будет работать на частоте 400 МГц? Нет, но высокий потенциал этого процессора в области разгона обусловлен рядом факторов. Во-первых, низким напряжением ядра, во-вторых, прогрессивной технологией, на которой основаны все существующие процессоры Pentium II, и в третьих, отсутствием L2-кеша - самого чувствительного к разгону элемента. Все процессоры, протестированные нашими коллегами до 400 МГц разгонялись, да и Intel вряд ли будет встраивать какую-то еще защиту в дешевый процессор. Так что, скорее всего, разгоняться Celeron будет и дальше. Однако, все же при разгоне на 400 МГц, для обеспечения стабильной работы, к радиатору процессора был прикреплен вентилятор от процессора Pentium. Более 400 МГц процессор не разгонялся - компьютер просто не включался.

Теперь собственно о том, что такой разгон дает. Нами были протестированы процессор Celeron и Pentium II, чтобы выявить, насколько плох первый по сравнению со вторым. Тестирование проводилось на базе материнской платы Abit BX6 на чипсете 440BX, позволяющей установку внешней частоты 66, 75, 83, 112 и 133 МГц. Остальные комплектующие - SDRAM Hyundai 2х32 Мбайта с SPD, жесткий диск Quantum Fireball SE 2.1 Гбайта, видео Diamond Viper V330 AGP. На компьютере установливалась операционная система Windows 95 OSR 2.1, DX 5.0 и все необходимые драйвера - видео (бета 1.44 с поддержкой OpenGL) и Bus Mastering. В качестве тестов применялся WinStone98 для измерения скорости работы офисных приложений, Quake2 для измерения скорости работы OpenGL-игр и Xdemo для оценки скорости работы DirectX-игр.

Как мы видим, в офисных приложениях Celeron проявил себя весьма скудно даже при разгоне, но зато в игровых приложениях - это настоящая находка. Intel был прав, утверждая что в мультимедиа-задачах кеш L2 нужен мало. Главное - частота процессора. К тому же, если учитывать, что скорость текcтового редактора или электронной таблицы мало влияет на качество работы, то в играх скорость очень важна. Но там она и есть. Так что можно сказать, что Сeleron - действительно хорошее решение для системы, используемой в большей степени для игр. Единственное, где этот процессор совсем применять нельзя, так это в профессиональной 3D-графике, САПР и вообще, везде где нужны серьезные расчеты. Даже чисто зрительно видно, что при работе на Сeleron затыкаются архиваторы.

Так что за те $150, которые стоит этот процессор, ничего лучше не найти - это самый дешевый кристалл в линейке Pentium II. По соотношению скорость к цене, если учитывать возможность разгона и игровое применение, он самый первый на настоящий момент.