Historia i rodzaje Historia i rodzaje procesorów firmy procesorów firmy IntelIntel

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.

PentiumPentium ProPro

Pentium ProJest 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

CeleronCeleron 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 IIIW 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 IVIV – schemat blokowy:– schemat blokowy:

Pentium Pentium MM

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 MPentium 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 MPentium 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 MM

Pentium MBanias 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 MDothan 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 MConroeData 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