1. История развития микропроцессоров Развитие процессоров фирмы amd

Рис. 4.7. Процессор Intel Celeron
Процессоры Celeron строятся на трех основных положениях:

• 
  • основываны на той же архитектуре, что и производительные процессоры (Pentium II и выше), отличаясь уменьшенным объемом кэш-памяти второго уровня;
  
• 
  • используют шину с меньшей частотой;
  
• 
  • меньше тактовая частота процессоров.
  
• 
  1999 год — создан микропроцессор Intel Pentium III, в котором была применена технология SSE (Streaming SIMD Extensions — потоковые расширения SIMD), включающая дополнительный набор из 70 SIMD-команд. Выпускались три версии таких процессоров: на основе ядра Katmai (512 КБ кэш-памяти второго уровня, работающей на половинной частоте процессора), на базе ядра Coppermine (встроенная в процессор кэш-память второго уровня объемом 256 КБ работала на полной тактовой частоте процессора) и позже на ядре Tualatin (использовался технологический процесс 130 нм^[3] и новый процессорный разъем FC-PGA2). Процессоры выпускались с тактовой частотой от 400 МГц до 1,4 ГГц (системные шины 100 и 133 МГц).
  
• 
  1999 год — выпущен конкурирующий процессор AMD Athlon, спроектированный на базе лицензированной у компании DEC шины EV6, использовавшейся в микропроцессоре DEC Alpha 21264. Первая версия процессора на основе ядра К7 [Aigon) имела 512 КБ кэш-памяти второго уровня, которая работала на половинной тактовой частоте процессора (как и у Intel на ядре Katmai). Во второй версии процессора (на базе ядра Thunderbird) кэш-память 256 КБ уже была интегрирована в ядро и работала на полной частоте процессора (аналогично Intel на ядре Coppermine). Обе версии включали кэш-память первого уровня 128 КБ. Процессоры выпускались с тактовой частотой от 500 МГц до 1,33 ГГц.
  
• 
  2000 год — лидерство Intel с процессором Celeron в сегменте недорогих ПК (стоимостью менее 1000 дол.) заставило ее основного конкурента представить новый микропроцессор AMD Duron (от латинского durare — достаточный, последний). Созданный на базе AMD Athlon процессор содержит кэш-память второго уровня емкостью 64 КБ, работающую на основной частоте (и кэш-память первого уровня 128 КБ). Процессоры выпускались с тактовой частотой от 600 до 900 МГц.
  
• 
  2000 год — появился микропроцессор Intel Pentium 4 (на ядре Willamette), в котором была использована новая 100 МГц шина, передающая по четыре пакета данных за такт (пропускная способность — 400 МГц), и технология SSE2, содержащая набор из 144 новых инструкций. Тактовая частота первого процессора Pentium 4 составила 1,3 ГГц.
  
• 
  2001 год — выпущена обновленная версия микропроцессора AMD Athlon ХР (eXtra Performance — дополнительная производительность). Первая версия (на ядре Palomino) использовала шину 266 МГц, а вторая (на ядре Thoroughbred) использовала две шины 266 и 333 МГц. В третьей версии (на ядре Barton) был увеличен размер кэш-памяти второго уровня до 512 КБ и также использовалось две шины 333 и 400 МГц (в последнем случае аналогично Pentium 4).
  
• 
  2002 год — создана вторая версия процессора Pentium 4 (с ядром Northwood) по технологии 130 нм с 512 КБ кэш-памяти второго уровня. Потенциал ядра таков, что на нем позже была достигнута тактовая частота 3,4 ГГц (частота шины сначала 400, а позже 533 МГц).
  
• 
  2003 год — появилась технология НТ[Hyper Threading — гиперпро- низывание) в процессоре Pentium 4, суть которой состоит в одновременном выполнении процессором нескольких вычислительных цепочек без переключения между ними. Сама операционная система видит присутствие двух логических процессоров, между которыми распределяется вся нагрузка. Эффект будет значительным, если программные продукты будут создавать несколько независимых вычислительных цепочек. Первым эту технологию стали использовать серверные микропроцессоры, а далее настольные и мобильные процессоры.
  

2003 год — разработан процессор Pentium 4 Extreme Edition (на ядре Gallatin), содержащий дополнительно к ядру Northwood 2 МБ кэшпамяти третьего уровня и работающий на внешней частоте 800 МГц (позже 1066 МГц).
В 2003 году совместно с Apple компания IBM выпустила 64-раз- рядные процессоры PowerPC G5 (PowerPC 970) для компьютеров iMac. Чипы производились по технологии 130 нм, имели 96 КБ кэш-памяти первого уровня и 512 КБ второго, обладали тактовой частотой до 2 ГГц (системная шина до 1 ГГц).

• 
  2004 год — представлен первый микропроцессор AMD Athlon 64 (ядро Newcastle) на 64-разрядной архитектуре {AMD64), выполненный по технологии 130 нм, который имел 512 КБ кэш-памяти второго уровня и работал на внешней шине 800 МГц.
  
• 
  2004 год — создана третья версия процессора Pentium 4 (с ядром Prescott) по технологии 90 нм с 1 МБ кэш-памяти второго уровня. В нем была расширенная спецификация SSE3, включающая 13 дополнительных инструкций. Потенциал ядра таков, что на нем позже была достигнута тактовая частота 3,8 ГГц (на внешней шине 800 МГц).
  
• 
  2004 год — представлен первый микропроцессор AMD Sempron на 64-разрядной архитектуре (ядро Paris), выполненный по технологии 130 нм с внешней шиной 800 МГц (как и прародитель AMD Athlon 64), но имевший 256 КБ кэш-памяти второго уровня.
  
• 
  2004 год — разработан первый процессор семейства Celeron D (на ядре Prescott) по технологии 90 нм с 256 КБ кэш-памяти второго уровня, поддерживающий спецификацию SSE3. Выпускались процессоры с частотой до 3,2 ГГц (модели с номерами 310—350).
  
• 
  2004 год — создан первый процессор Intel Pentium 4 (ядро Prescott) на 64-разрядной архитектуре (ЕМ64Т) по технологии 90 нм с 1 МБ кэш-памяти второго уровня на внешней шине 533 МГц (модели с номерами 5хх).
  
• 
  2004 год — представлена вторая версия процессора AMD Athlon 64 (на ядре Venice), выполненного по новой технологии 90 нм, имеющего 512 КБ или 1 МБ кэш-памяти второго уровня и работающего на внешней шине 1000 МГц.
  
• 
  2004 год — разработана третья версия семейства Celeron D на 64-разрядной архитектуре (на ядре Prescott) по технологии 90 нм с 256 КБ кэш-памяти второго уровня на внешней шине 533 МГц (модели с номерами 326, 336, 346, 355).
  
• 
  2005 год — создана версия процессора Pentium 4 (с ядром Prescott- 2М) по технологии 90 нм с 2 МБ кэш-памяти второго уровня (модели с номерами 620—670).
  

2005 год — представлен первый двухъядерный микропроцессор Pentium D на ядре Smithfield, выполненный по технологии 90 нм с 1 МБ кэш-памяти второго уровня для каждого ядра (с номерами 820—840) и на ядре Presler по технологии 65 нм с 2 МБ кэш-памяти второго уровня для каждого ядра (модели с номерами 920—960).
Фирма AMD является постоянным конкурентом Intel с 1996 года. В тот период ею был выпущен первый процессор К5, который был разработан самостоятельно. Но он отставал в производительности и никакой конкуренции с процессорами Intel не представлял (рис. 1) [9].

Рисунок2 – Внешний вид архитектуры процессора К5
После неудачной попытки создания своего процессора AMD приобрел фирму NexGen, который стал еще одним независимым разработчиком х86 процессоров. Эта фирма обладала передовой на то время технологией и выпускала кристаллы, пусть даже в небольших количествах, но без арифметического сопроцессора., AMD, поддерживая технологию ММХ в операциях с целыми числами, спроектировал новое поколение своих МП - К6 с использованием этих наработок., В результате этого процессоры AMD превзошли аналоги от Intel в общем, но все еще отставали в операциях с плавающей точкой. Как следствие имело место отставание и в игровых тестах.
Но в результате появления процессоров AMD Athlon, который выпускается все время как пластиковый корпус Card Module, куда помещена процессорная плата. При этом Card Module вставляют в Slot A, совместимый с Slot 1. Напряжение питания ядра для процессоров с частотой до 750 МГц составляет 1.6 В и 1.7 В для процессоров с 800 МГц и выше.
Лицензия системной шины AMD Athlon EV6 осуществляется у фирмы DEC. Она работает на частоте 100 МГц и при осуществлении передачи данных по ней на двоих фронтах сигнала, поэтому частота передачи данных фактически составляет 200 МГц. Шина данных EV6 с разрядностью 72 бита, 8 из которых применяется под контрольную сумму для обнаружения и коррекции ошибок ECC. Процесс передачи данных EV6 происходит при скорости 1.6 Гб/с, что обеспечивает соединение точка-точка между процессорами и чипсетом при подключении до 14 МП, как показано на рис. 2.

Рисунок 2 – Многопроцессорная система на МП АМО Athlon с шиной
ЕV6
Наименования сокетов (механизм соединения материнской платы с ЦП) этих процессоров обозначается по-разному. В качестве примера можно привести наименования А и AM. Например, АМ2 имеет 940 ножек, соответственно и на материнской плате с таким сокетом, находится ровно 940 дырочек для каждой ножки или контакта. Следовательно, ЦП AMD необходимо подбирать для конкретного сокета, а не для конкретных материнских плат (рис. 3) [10].

Рисунок 3 – Внешний вид сокета для процессоров
Некоторые из основных современных ЦП AMD представлены в приложении 3.