1. История развития микропроцессоров Развитие процессоров фирмы amd

Виды микропроцессоров, Intel, Intel Celeron, VIA, NVIDIA, Elbrus, Philips, Hitachi, Sun, AMD, Athlon и др.
Введение

1.История развития микропроцессоров

2. Развитие процессоров фирмы AMD

3. Назначение, функции, классификация процессора

Введение
На сегодняшний день информационные технологии (ИТ) активно внедряются во все сферы общества, происходит модернизация многих процессов. Одной из главных составляющих являются персональные компьютеры (ПК), ноутбуки, карманные ПК (КПК), нетбуки и подобные. Одной из важнейших составляющих этой техники является центральный процессор (ЦП) [1].

В современном мире активно развиваются как зарубежные, так и отечественные процессоры. К наиболее популярным зарубежным компаниям-производителям ЦП относят Intel и AMD. К отечественным относят ЦП Bailcal и Эльбрус.
Современный ПК является неотъемлемой составляющей многих предприятий, так как с его помощью стало возможным решать многие задачи быстро и эффективно. В то же время, актуальной задачей является разработка новых ПК, так как перед современными предприятиями ставиться все более сложные задачи. В связи с этим также возникает необходимость в новых ЦП.
Важность развития ЦП отмечена в работах следующих авторов: Вандербауведе В., Вишневого А., Петниковского В, Федянина Д., Хенесси Дж, Паттерсона Д, Секвина К. и других.
Согласно Закону «Об информации, информационных технологиях и о защите информации» от 8 июля 2006 года № 149-ФЗ [2], приоритетным является внедрение современных ИТ во всех направлениях, которые затрагивают государственные интересы Российской Федерации (РФ), что эффективно влияет на качество работы многих государственных и частных организаций РФ. Информационная среда предприятий должна состоять из совокупности технологических средств: ПК, ноутбуков, нетбуков, баз данных, коммуникационных каналов и программного обеспечения (ПО), а также необходимых организационных форм информационного взаимодействия. Поэтому специалисты должны быть компетентны, то есть знать все комплектующие, необходимые для успешного развития отечественного рынка ИТ с учетом зарубежного опыта, в том числе знать, какие процессоры применяются на современном этапе для эффективной работы организации.
Разумеется, введение в действие необходимой документации позволило добиться существенной информатизации современного общества и повысить качество работы многих организаций РФ.
Применение современных ЦП также способствует улучшению информационной среды сегодняшних организаций и благоприятствует повышению уровня знаний современных специалистов.
Актуальность данной работы определяется тем, что человечество, на основании приобретенного опыта, постоянно развивается. Поэтому для повышения качества работы предприятий необходимо применение ЦП, которые являются высокотехнологичными и обладают соответствующей частотой, что позволит ПК помочь решить поставленные перед специалистами предприятий задачи.
В развитии микропроцессоров нашел яркое проявление закон, который сформулировал в 1964 г. один из основателей фирмы Intel Гордон Мур (закон Мура): «Сложность и быстродействие микропроцессоров будут удваиваться каждые два года».

• 
  1971 год — выпущен первый 4-разрядный микропроцессор Intel 4004, давший начало целому семейству процессоров компании Intel.
  
• 
  1972 год — создан 8-разрядный микропроцессор Intel 8008.
  

• 
  1974 год — появился микропроцессор Intel 8080.
  
• 
  1978 год — выпушен 16-разрядный микропроцессор Intel 8086 (тактовая частота — от 4,77 до 10 МГц), задавший архитектурную основу х86. Он имел 29 тыс. транзисторов (построен по технологии 3 микрона^[1])- Процессор имел свою систему команд, набор неравноправных 16-разрядных регистров, сегментную систему адресации памяти в пределах 1 МБ (2²⁰ — шина адресов 20 бит) и систему прерываний. В процессорах применялась «малая» конвейеризация — пока одни узлы выполняли текущую инструкцию, блок предварительной выборки выбирал из памяти следующую. На выполнение каждой инструкции уходило в среднем по 12 тактов.
  
• 
  1980 год — появился микропроцессор Intel 8088, который, как и все предыдущие микропроцессоры, являлся представителем семейства Intel 186.
  
• 
  1982 год — создан микропроцессор Intel 80286 (тактовая частота — от 6 до 12 МГц). Его главная особенность — возможность работы в двух режимах: реальном и защищенном, позволяющем использовать виртуальную память размером до 1 ГБ для каждой задачи, пользуясь адресуемой физической памятью в пределах 16 МБ (2²⁴ — шина адресов 24 бит). Процессор содержал 134 тыс. транзисторов (создан по технологии 1,5 микрона). В нем был усовершенствован конвейер, что привело к повышению производительности (на выполнение каждой инструкции уходило в среднем по 4,5 такта).
  
• 
  1985 год — появился 32-разрядный микропроцессор Intel 80386 в версии DX (тактовая частота — от 16 до 40 МГц). Он имел 275 тыс. транзисторов (создан по технологии 1,5 микрона). В процессоре были расширены почти все программно-доступные регистры, увеличился объем адресуемой памяти до 4 ГБ (2³² — шина адресов 32 бит), введена возможность переключения разрядности шин адресов и данных, усовершенствован «защищенный» режим. На выполнение каждой инструкции уходило в среднем по 4,5 такта (так же как у Intel 80286). Существовал и менее производительный 16-разрядный процессор версии 386SX.
  
• 
  1989 год — выпущен микропроцессор Intel 80486 (1,2 млн транзисторов), в который для повышения быстродействия была интегрирована кэш-память первого уровня (LI cache) объемом 8 КБ (16 КБ в версии 486DX4) и встроен сопроцессор для выполнения операций с плавающей точкой. В процессоре был значительно усложнен исполнительный конвейер: основные операции выполняло RISC-ядро, задания для которого готовили из входных CISC-инструкций х86.
  

На выполнение каждой инструкции уходило в среднем по два такта. Дальнейшее улучшение производительности в результате повышения тактовой частоты (выше 40 МГц) было затруднено производством соответствующей периферии. Поэтому Intel стала применять новую технологию, когда внутренние схемы процессора работали с удвоением тактовой частоты системной шины (серия процессоров DX2 — максимальная частота 80 МГц) или с утроением (серия процессоров DX4 — максимальная частота 120 МГц).
1991 год — разработан процессор версии 486SX (тактовая частота — от 16 до 33 МГц). Он состоял из 900 тыс. транзисторов (построен по технологии 0,8 микрона), позволял адресовать до 4 Гбайт памяти.
Микропроцессор 80486 долгое время являлся стандартом для персонального компьютера. Однако компания AMD выпустила конкурирующий продукт Ат5х86, построенный по RISC-архитектуре. Процессор также имел 16 КБ кэш-памяти первого уровня и использовал системную шину 33 МГц (при этом его ядро работало на 133 МГц). Это позволило ему составить конкуренцию младшим моделям Pentium (следующего поколения процессоров фирмы Intel).
1993 год — начались поставки микропроцессоров Intel Pentium (80586), послуживших основой целому семейству процессоров Pentium четырех следующих поколений. Образцы Pentium содержали 3,1 млн транзисторов и выпускались с тактовой частотой от 60 до 200 МГц (в них уже применялись системные шины с частотой от 50 до 66 МГц). Для них характерна суперскалярная архитектура (наличие более одного конвейера для вычислений), позволяющая повысить производительность ядра процессора за счет параллельной обработки большего объема данных за один такт. Процессор с такой архитектурой одновременно может выполнять до двух инструкций, но в среднем получается один такт на инструкцию. Так как не все инструкции могут выполняться парно, то эффективность использования конвейеров (коэффициент их загрузки и простоя) зависит от программного кода. В процессорах применяется блок предсказания ветвлений, в обязанности которого входит не оставлять конвейеры без работы «на поворотах» алгоритмов (после очередного условного перехода). Для быстрого снабжения конвейеров инструкциями и данными из памяти шина данных имеет разрядность 64 бит, из-за чего поначалу их даже ошибочно называли 64-разрядными процессорами.
Чуть позже получили распространение аналогичные процессоры AMD К5 и Cyrix 6x86. Конкуренты Intel в маркировке своих процессоров используют не реальную тактовую частоту, а разработанную спецификацию PR (Processor Rating — рейтинг процессора). Так, производительность системы с процессором Cyrix 6x86 Р200 + эквивалентна или даже выше, чем у аналогичного компьютера с процессором Intel соответствующей тактовой частоты (Intel Pentium 200).
Использование рейтинга объясняется особенностями мотивации потребителей микропроцессоров. Так, при приобретении персонального компьютера основное внимание потребителя приковано к такому показателю, как тактовая частота процессора. Однако не наблюдается линейной зависимости между ней и производительностью системы. Тем не менее, желая приобрести более мощную систему, потребитель выбирает ту, которая имеет максимальную частоту. Это выгодно технологическому лидеру — компании, которая поставляет на рынок микропроцессоры с наибольшей тактовой частотой (Intel). А другие фирмы пытаются доказать, что их процессоры — это больше, чем «просто мегагерцы», поэтому присваивают им рейтинги на основании сравнения их производительности с конкурирующими продуктами.

• 
  1995 год — начался выпуск серверных процессоров Intel Pentium Pro (80686), достигавших высокой производительности за счет использования технологии динамического выполнения (Dynamic Execution), когда процессор исполняет инструкции в удобном ему порядке, а не в том, как это предполагается программным кодом. Ядро процессора содержит несколько конвейеров, к которым подключаются исполнительные устройства обращений к памяти, предсказания переходов и вычислений (на одном конвейере могут объединяться несколько различных исполнительных устройств). В этих процессорах реализовано исполнение по предположению, т.е. процессор пытается исполнить инструкцию, последующую за переходом (по его мнению) еще до самого перехода. Также в систему команд были введены новые инструкции, позволяющие создавать более эффективный программный код (с точки зрения минимизации ветвлений). В итоге на выполнение каждой инструкции в среднем уходило полтакта. Процессор содержал 5,5 млн транзисторов и включал два быстродействующих кэш-буфера первого уровня размером 8 или 16 КБ каждый: один для данных и один для инструкций. В другом кристалле находилось 256 КБ кэш-памяти второго уровня, работающей на частоте процессора. Процессоры выпускались с тактовой частотой от 150 до 200 МГц.
  
• 
  1997 год — технология MMX (Multi Media extension — расширение мультимедиа), впервые реализованная компанией в процессорах Intel Pentium MMX (4,5 млн транзисторов), позволила повысить производительность ПК при работе с коммуникационными и мультимедиапрограммами. В основе технологии ММХ лежит архитектура SIMD^[2] (.Single Instruction Multiple Data — обработка одной командой многократных данных). ММХ включает набор из 57 операций с целочисленными данными для ускорения обработки мультимедийной информации. В процессорах для настольных компьютеров Intel Pentium ММХ впервые был применена раздельная кэш-память для команд и данных по 16 КБ. Микропроцессоры выпускались с тактовой частотой от 166 до 266 МГц (системная шина 66 МГц).
  
• 
  1997 год — конкурирующие фирмы также представили подобные разработки: AMD Кб и Cyrix 6х86МХ. Процессоры AMD Кб отличались интегрированной в кристалл кэш-памятью первого уровня размером 64 КБ (по 32 КБ для команд и данных) и выпускались с тактовой частотой от 166 до 300 МГц (системная шина 66 МГц).
  
• 
  1997 год — выпушен микропроцессор Intel Pentium II, вобравший в себя лучшие черты процессоров Pentium Pro (технология динамического исполнения) и Pentium ММХ (архитектура SIMD). Также в нем была реализована архитектура DIB (Double Independent Bus — двойная независимая шина): фасадная шина FSB связывает процессор с системной платой, на которой находится оперативная память; другая шина связывает процессор с вторичным кэшем, который находится в одной упаковке с процессором (для пользователя вторичный кэш неотделим от процессора). Частота FSB долгое время оставалась в пределах 66 МГц, что обеспечивало пиковую пропускную способность 528 МБ/с. Лишь недавно (в более новых процессорах) эта частота поднялась сначала до 100 МГц, а затем до 133, 200 и 266 МГц. А тактовая частота второй шины пропорциональна частоте ядра процессора (сначала составляла ее половину). Процессор имел модификацию, использующую в кэш-памяти второго уровня (256 МБ) код коррекции ошибок {Error Correction Code — ЕСС), что позволяло серверам и рабочим станциям работать там, где важны целостность данных и надежность хранения информации. Процессоры выпускались с тактовой частотой от 233 до 450 МГц (системная шина 66 МГц).
  
• 
  1998 год — появился аналогичный процессор AMD К6-2, в котором была реализована технология 3DNow/, представляющая собой дополнительный набор из 21 специализированной команды для ускорения обработки ЗЭ-графики. В отличие от похожей технологии ММХ, в которой команды работают с целыми числами, 3DNow! оперирует вещественными числами.
  

1998 год — для наиболее чувствительного к цене сектора рынка персональных компьютеров была разработана специальная менее производительная модель процессора Intel Celeron (Pentium II без кэшпамяти второго уровня — на ядре Covington). Однако последующая интеграция 128 КБ кэш-памяти второго уровня в ядре Mendocino (в отличие от 512 КБ в Pentium II) вместе с разумной ценовой политикой позволила сохранить конкурентные позиции Intel в сегменте наиболее дешевых ПК. С тех пор все процессоры Celeron (рис. 4.7) считаются «бюджетными» и являются неплохим решением для недорогих ПК.