МОУ Заринская средняя общеобразовательная школа Процессоры Процессоры Авторы:Пинигин С.А. Авторы:Пинигин С.А. Казаков А.В, Казаков А.В, учащиеся учащиеся. - презентация

1 МОУ Заринская средняя общеобразовательная школа Процессоры Процессоры Авторы:Пинигин С.А. Авторы:Пинигин С.А. Казаков А.В, Казаков А.В, учащиеся учащиеся МОУ Заринская средняя МОУ Заринская средняя общеобразовательная общеобразовательная школа школа Плотниково 2005

2 Процессор. Самый, самый первый. Общий обзор структур, характеристик и архитектур 32- разрядных микропроцессоров. Семейство. « Модификация и производительность. История.История. А что дальше ?А что дальше ?

3 Центральный процессор

4 Расположение процессора

5 Архитектура процессора. Архитектура процессора. Устройство процессора во многом похоже на устройство памяти. Процессор тоже состоит из ячеек, но у них другое назначение. В ячейках процессора данные не хранятся, а обрабатываются. Во время обработки они могут изменяться самыми разными способами. Ячейки процессора называют регистрами. Состав регистров процессора называется архитектурой. Существует много разнообразных процессоров, и у каждой модели свои регистры У одних процессоров регистров больше, у других меньше. Бывают регистры восьмиразрядные в такой регистр помещаются 8 битов, то есть один байт. Если регистр шестнадцатиразрядный, то в нем могут поместиться два байта. Пару взаимосвязанных байтов называют словом. В 32-разрядный регистр помещаются 4 байта двойное слово. Существует много разнообразных процессоров, и у каждой модели свои регистры У одних процессоров регистров больше, у других меньше. Бывают регистры восьмиразрядные в такой регистр помещаются 8 битов, то есть один байт. Если регистр шестнадцатиразрядный, то в нем могут поместиться два байта. Пару взаимосвязанных байтов называют словом. В 32-разрядный регистр помещаются 4 байта двойное слово.

6 Архитектура процессора. Разные регистры процессора имеют разное назначение. Регистры общего назначения используются для операций с данными (байтами, словами и двойными словами). Адресные регистры служат для хранения в них адресов, по которым процессор находит данные в памяти. Существуют специальные регистры для самопроверок процессора. Интересен флаговый регистр. Его биты служат как бы флажками, которые включаются или выключаются в особых случаях. Когда от меньшего числа отнимают большее, то, как вы знаете, «занимают» одну единичку в старшем разряде. На этот случай во флаговом регистре есть специальный флажок, который включается при таком событии. Есть там флажки, которые вклю­чаются при переполнении регистров или при их обнулении, а также еще несколько специальных флажков. Разные регистры процессора имеют разное назначение. Регистры общего назначения используются для операций с данными (байтами, словами и двойными словами). Адресные регистры служат для хранения в них адресов, по которым процессор находит данные в памяти. Существуют специальные регистры для самопроверок процессора. Интересен флаговый регистр. Его биты служат как бы флажками, которые включаются или выключаются в особых случаях. Когда от меньшего числа отнимают большее, то, как вы знаете, «занимают» одну единичку в старшем разряде. На этот случай во флаговом регистре есть специальный флажок, который включается при таком событии. Есть там флажки, которые вклю­чаются при переполнении регистров или при их обнулении, а также еще несколько специальных флажков.

7 Архитектура процессора. Система команд процессора Система команд процессора Для каждого процессора существует специальный документ, в котором описано, какая инструкция что выполняет, каким кодом она записывает­ся и как ее следует использовать, этот документ называется системой команд процессора: Для каждого процессора существует специальный документ, в котором описано, какая инструкция что выполняет, каким кодом она записывает­ся и как ее следует использовать, этот документ называется системой команд процессора: У каждого процессора своя система команд. У одного процессо­ра, например, команда 079 может обозначать: «К числу, которое находится в регистре А, прибавить число, которое находится в регистре В, и результат оставить в регистре А». У каждого процессора своя система команд. У одного процессо­ра, например, команда 079 может обозначать: «К числу, которое находится в регистре А, прибавить число, которое находится в регистре В, и результат оставить в регистре А». Другой процессор, может быть, вообще не имеет регистров А и В, и называются они по-другому, и команда 079 выполняет совсем другое действие. В этом случае говорят о том, что эти процессоры имеют разные системы команд. Другой процессор, может быть, вообще не имеет регистров А и В, и называются они по-другому, и команда 079 выполняет совсем другое действие. В этом случае говорят о том, что эти процессоры имеют разные системы команд. Семейство ЭВМ и совместимость процессоров. Семейство ЭВМ и совместимость процессоров. В мире существует несколько семейств процессоров. Все компью­теры типа IBM PC собраны на базе процессоров семейства х 86. Название семейства происходит от названия процессора Intel 8086, на базе которого в 1981 г. был выпущен первый компьютер IBM PC. В мире существует несколько семейств процессоров. Все компью­теры типа IBM PC собраны на базе процессоров семейства х 86. Название семейства происходит от названия процессора Intel 8086, на базе которого в 1981 г. был выпущен первый компьютер IBM PC.

8 Архитектура процессора. К этому семейству относятся процессоры Intel 8086, Intel 80286, Intel 80386, Intel (далее мы будем говорить просто 386 и 486), Intel Pentium, Intel Pentium Pro, Intel Pentium MMX и Intel Pentium И. Все эти процессоры имеют разную (но похожую) архитектуру и разные (но совместимые сверху вниз) системы команд. Совмести­мость сверху вниз означает, что хотя система команд каждого нового процессора шире, тем не менее, любой процессор семей­ства понимает все инструкции своих предшественников. А это означает, что любая программа, написанная 15 лет назад для процессора 8086, будет работать на компьютере с самым совре­менным процессором Pentium II. В этом одна из причин такого повсеместного распространения компьютеров IBM PC. К этому семейству относятся процессоры Intel 8086, Intel 80286, Intel 80386, Intel (далее мы будем говорить просто 386 и 486), Intel Pentium, Intel Pentium Pro, Intel Pentium MMX и Intel Pentium И. Все эти процессоры имеют разную (но похожую) архитектуру и разные (но совместимые сверху вниз) системы команд. Совмести­мость сверху вниз означает, что хотя система команд каждого нового процессора шире, тем не менее, любой процессор семей­ства понимает все инструкции своих предшественников. А это означает, что любая программа, написанная 15 лет назад для процессора 8086, будет работать на компьютере с самым совре­менным процессором Pentium II. В этом одна из причин такого повсеместного распространения компьютеров IBM PC. К процессору подходят две линии проводников их называют шинами. Одна из них адресная шина. Она подключает процессор к оперативной памяти. Чем больше дорожек в этой шине, тем к большему количеству ячеек памяти процессор может подключиться. ' К процессору подходят две линии проводников их называют шинами. Одна из них адресная шина. Она подключает процессор к оперативной памяти. Чем больше дорожек в этой шине, тем к большему количеству ячеек памяти процессор может подключиться. ' Вторую шину называют шиной данных по ней в регистры про­цессора передается содержимое ячеек памяти. Если шина имеет 16 дорожек, то за один раз процессор примет 2 байта. Процессор Pentium работает с 64-разрядной шиной данных, и за один раз принимает 8 байтов. Шина данных двунаправленная: по ней процессор не только получает данные из памяти, но и отправляет результаты обработки назад в память на временное хранение. Вторую шину называют шиной данных по ней в регистры про­цессора передается содержимое ячеек памяти. Если шина имеет 16 дорожек, то за один раз процессор примет 2 байта. Процессор Pentium работает с 64-разрядной шиной данных, и за один раз принимает 8 байтов. Шина данных двунаправленная: по ней процессор не только получает данные из памяти, но и отправляет результаты обработки назад в память на временное хранение.

9 Архитектура процессора. Тактовая частота процессора Тактовая частота процессора В системе команд процессора есть как простые, так и сложные инструкции. Исполнение более сложных инструкций занимает больше времени. Время исполнения инструкций измеряется в тактах. Команды сдвига и ротации байта, с которыми мы уже знакомы, очень быстрые и занимают всего 24 такта. Но есть команды, занимающие десятки тактов. В системе команд процессора есть как простые, так и сложные инструкции. Исполнение более сложных инструкций занимает больше времени. Время исполнения инструкций измеряется в тактах. Команды сдвига и ротации байта, с которыми мы уже знакомы, очень быстрые и занимают всего 24 такта. Но есть команды, занимающие десятки тактов. (Количество инструкций, которые процессор может выполнить за одну секунду, зависит от его тактовой частоты. Она измеряется в мегагерцах (МГц). Один мегагерц это миллион тактов в секунду. 100 МГц сто миллионов тактов в секунду. Чем больше тактовая частота процессора, тем быстрее он работаетА (Количество инструкций, которые процессор может выполнить за одну секунду, зависит от его тактовой частоты. Она измеряется в мегагерцах (МГц). Один мегагерц это миллион тактов в секунду. 100 МГц сто миллионов тактов в секунду. Чем больше тактовая частота процессора, тем быстрее он работаетА

10 CISC RISC Superscalar EPIC Performance Time Наиболее тяжелые рабочие нагрузки требуют нового подхода Наиболее тяжелые рабочие нагрузки требуют нового подхода Опыт, накопленный при использовании других архитектур Опыт, накопленный при использовании других архитектур Сближение наиболее передовых разработок в индустрии Сближение наиболее передовых разработок в индустрии Увеличивает число команд, исполняемых параллельно Увеличивает число команд, исполняемых параллельно Несколько исполнительных устройств и портов исполнения Несколько исполнительных устройств и портов исполнения Большой и быстрый кэш на кристалле Большой и быстрый кэш на кристалле 128 общих регистров, 128 регистров арифметики с плавающей запятой 128 общих регистров, 128 регистров арифметики с плавающей запятой Эффективное управляющее устройство Эффективное управляющее устройство –Register stack engine –4 GB page size Модульность Модульность Можно прозрачно добавлять исполнительные устройства и порты исполнения Можно прозрачно добавлять исполнительные устройства и порты исполнения Массивные ресурсы Производительность через параллелизм Масштабируемость IBM 370, VAX 11* Возраст : 20+ Sun SPARC, MIPS R4000* Возраст : Intel ® Itanium ® Processor Возраст : 3+ Возраст : 3+ IBM PowerPC* Возраст : 8+ Следующая серверная архитектура * Source: Computer Organization and Architecture, 1999 W. Stallings Архитектура Intel Itanium разработана с нуля для работы с самыми требовательными приложениями

11 История Начало истории микропроцессоров. Корпорация Intel выпус Начало истории микропроцессоров. Корпорация Intel выпус- тила первый в мире микропроцессор Intel Процессор имел 2300 транзисторов. Тактовая частота 108 КГц, произ­водительность 60 тыс. операций в секунду. Процессор использовался в производстве микрокалькуляторов. тила первый в мире микропроцессор Intel Процессор имел 2300 транзисторов. Тактовая частота 108 КГц, произ­водительность 60 тыс. операций в секунду. Процессор использовался в производстве микрокалькуляторов Состоялся выпуск первого в мире 8-разрядного процессора 1972 Состоялся выпуск первого в мире 8-разрядного процессора Intel Тактовая частота 200 КГц, 3500 транзисторов. Производительность 60 тыс. операций в секунду. На базе этого процессора был создан первый в мире персональный компьютер Micral (Франция, 1973 г.). Intel Тактовая частота 200 КГц, 3500 транзисторов. Производительность 60 тыс. операций в секунду. На базе этого процессора был создан первый в мире персональный компьютер Micral (Франция, 1973 г.) Корпорация Intel выпустила 8-разрядный процессор Он использовал 6000 транзисторов, работал с тактовой частотой 2 МГц; выполнял 640 тыс. операций в секунду и мог адресовать­ся к 64 Кбайт оперативной памяти. На базе этого процессора в США был создан первый 1974 Корпорация Intel выпустила 8-разрядный процессор Он использовал 6000 транзисторов, работал с тактовой частотой 2 МГц; выполнял 640 тыс. операций в секунду и мог адресовать­ся к 64 Кбайт оперативной памяти. На базе этого процессора в США был создан первый в мире персональный компьютер со встроенным языком в мире персональный компьютер со встроенным языком программирования Altair программирования Altair Компания Zilog выпустила 8-разрядный процессор Z Компания Zilog выпустила 8-разрядный процессор Z-80 (так­товая частота 2,5 МГц). В основу системы команд положен (так­товая частота 2,5 МГц). В основу системы команд положен расширенный набор команд процессора Intel На базе этого расширенный набор команд процессора Intel На базе этого процессора в 90-е годы только в России было собрано несколько процессора в 90-е годы только в России было собрано несколько миллионов бытовых компьютеров системы Sinclair. миллионов бытовых компьютеров системы Sinclair Компания Intel представила 16-разрядный процессор Intel 1978 Компания Intel представила 16-разрядный процессор Intel Тактовая частота 4,77 МГц. Адресуемое пространство 1 Мбайт, транзисторов; производительность 330 тыс. операций в секунду. Последующие модели работали с часто­той 8 МГц (660 тыс. операций в секунду) и 10 МГц (750 тыс. операций в секунду) Тактовая частота 4,77 МГц. Адресуемое пространство 1 Мбайт, транзисторов; производительность 330 тыс. операций в секунду. Последующие модели работали с часто­той 8 МГц (660 тыс. операций в секунду) и 10 МГц (750 тыс. операций в секунду).

12 История Компания Motorola выпустила свой 16-разрядный процессор 1979 Компания Motorola выпустила свой 16-разрядный процессор Motorola Процессоры этого семейства легли в основу известных Motorola Процессоры этого семейства легли в основу известных компьютеров Macintosh. компьютеров Macintosh Выпущен процессор Intel По внутренней архитектуре он 16-разрядный, как и процессор Intel 8086, но работает с 8-разрядной шиной данных. Это позволяло использовать его в работе с широкораспространенными в то время 8-разряд­ными устройствами Выпущен процессор Intel По внутренней архитектуре он 16-разрядный, как и процессор Intel 8086, но работает с 8-разрядной шиной данных. Это позволяло использовать его в работе с широкораспространенными в то время 8-разряд­ными устройствами Выпуск процессора (16 разрядов, тактовая частота 6 МГц, 134 тыс. транзисторов, адресуемое пространство 16 Мбайт). Производительность 900 тыс. операций в секунду. Последую­щие модели имели частоту 10 МГц (1,5 млн. операций в секун­ду) и 12 МГц (2,66 млн. операций в секунду) Выпуск процессора (16 разрядов, тактовая частота 6 МГц, 134 тыс. транзисторов, адресуемое пространство 16 Мбайт). Производительность 900 тыс. операций в секунду. Последую­щие модели имели частоту 10 МГц (1,5 млн. операций в секун­ду) и 12 МГц (2,66 млн. операций в секунду) Компания Motorola выпустила свой первый 32-разрядный 1984 Компания Motorola выпустила свой первый 32-разрядный процессор Motorola процессор Motorola Первый 32-разрядный процессор в серии х 86' процессор 1985 Первый 32-разрядный процессор в серии х 86' процессор 80386DX. Он имел 32-разрядные регистры и 32-разрядную шину данных, содержал 275 тыс. транзисторов и работал с частотой 16 МГц. Адресуемое пространство 4 Гбайт. После­дующие модели работали с частотами 25, 33 и 40 МГц DX. Он имел 32-разрядные регистры и 32-разрядную шину данных, содержал 275 тыс. транзисторов и работал с частотой 16 МГц. Адресуемое пространство 4 Гбайт. После­дующие модели работали с частотами 25, 33 и 40 МГц Создан микропроцессор Intel 80486DX. В нем объединены процессор Intel 80386DX и сопроцессор Intel в одном корпусе и добавлена кэш-память. Процессор работал с часто­той 25 МГц и содержал 1,2 млн. транзисторов. Последующие версии процессора 486DX2 и 486DX4 имели внутреннее умножение частоты и работали с частотами до 40 МГц. Про­изводительность достигла 20 млн. операций в секунду Создан микропроцессор Intel 80486DX. В нем объединены процессор Intel 80386DX и сопроцессор Intel в одном корпусе и добавлена кэш-память. Процессор работал с часто­той 25 МГц и содержал 1,2 млн. транзисторов. Последующие версии процессора 486DX2 и 486DX4 имели внутреннее умножение частоты и работали с частотами до 40 МГц. Про­изводительность достигла 20 млн. операций в секунду.

13 История Компания Motorola выпустила свой первый 32-разрядный 1984 Компания Motorola выпустила свой первый 32-разрядный процессор Motorola процессор Motorola Первый 32-разрядный процессор в серии х 86' процессор 1985 Первый 32-разрядный процессор в серии х 86' процессор 80386DX. Он имел 32-разрядные регистры и 32-разрядную шину данных, содержал 275 тыс. транзисторов и работал с частотой 16 МГц. Адресуемое пространство 4 Гбайт. После­дующие модели работали с частотами 25, 33 и 40 МГц DX. Он имел 32-разрядные регистры и 32-разрядную шину данных, содержал 275 тыс. транзисторов и работал с частотой 16 МГц. Адресуемое пространство 4 Гбайт. После­дующие модели работали с частотами 25, 33 и 40 МГц Создан микропроцессор Intel 80486DX. В нем объединены процессор Intel 80386DX и сопроцессор Intel в одном корпусе и добавлена кэш- память. Процессор работал с часто­той 25 МГц и содержал 1,2 млн. транзисторов. Последующие версии процессора 486DX2 и 486DX4 имели внутреннее умножение частоты и работали с частотами до 40 МГц. Про­ изводительность достигла 20 млн. операций в секунду Создан микропроцессор Intel 80486DX. В нем объединены процессор Intel 80386DX и сопроцессор Intel в одном корпусе и добавлена кэш- память. Процессор работал с часто­той 25 МГц и содержал 1,2 млн. транзисторов. Последующие версии процессора 486DX2 и 486DX4 имели внутреннее умножение частоты и работали с частотами до 40 МГц. Про­ изводительность достигла 20 млн. операций в секунду Выпущены процессоры Pentium 60 (100 млн. операций в 1993 Выпущены процессоры Pentium 60 (100 млн. операций в секунду) и Pentium 66 (112 млн. операций в секунду). Процес­соры содержали 3,1 млн. транзисторов и могли напрямую адресоваться к 4 Гбайт оперативной памяти. Процессоры счи­таются 32-разрядными, хотя имеют 64-разрядную шину данных. секунду) и Pentium 66 (112 млн. операций в секунду). Процес­соры содержали 3,1 млн. транзисторов и могли напрямую адресоваться к 4 Гбайт оперативной памяти. Процессоры счи­таются 32-разрядными, хотя имеют 64-разрядную шину данных Второе поколение процессоров Intel Pentium Pentium 75, Второе поколение процессоров Intel Pentium Pentium 75, 90 и 100. Рабочее напряжение снижено с 5 В до 3,3 В, введено внутреннее умножение частоты. и 100. Рабочее напряжение снижено с 5 В до 3,3 В, введено внутреннее умножение частоты.

14 История Второе поколение процессоров Intel Pentium Pentium 75, Второе поколение процессоров Intel Pentium Pentium 75, 90 и 100. Рабочее напряжение снижено с 5 В до 3,3 В, введено внутреннее умножение частоты. и 100. Рабочее напряжение снижено с 5 В до 3,3 В, введено внутреннее умножение частоты Модели Intel Pentium 120 и 133 (3,2 млн. транзисторов, 1995 Модели Intel Pentium 120 и 133 (3,2 млн. транзисторов, 220 млн. операций в секунду). 220 млн. операций в секунду) Процессор нового поколения Intel Pentium Pro с рабочей часто Процессор нового поколения Intel Pentium Pro с рабочей часто- той (внутренней) 150 МГц. Количество транзисторов 5,5 млн. Впоследствии были выпущены модели для работы с частотой 166, 180 и 200 МГц. той (внутренней) 150 МГц. Количество транзисторов 5,5 млн. Впоследствии были выпущены модели для работы с частотой 166, 180 и 200 МГц Модели Intel Pentium 150, 166 и Модели Intel Pentium 150, 166 и Процессоры Intel Pentium MMX. Выпускаются с тактовыми 1997 Процессоры Intel Pentium MMX. Выпускаются с тактовыми частотами 166, 200 и 233 МГц. частотами 166, 200 и 233 МГц Процессоры Intel Pentium II. Выпускаются с тактовыми часто Процессоры Intel Pentium II. Выпускаются с тактовыми часто- тами 233, 266 и 300 МГц. тами 233, 266 и 300 МГц Процессоры Intel Pentium II с тактовыми частотами 350 и 1998 Процессоры Intel Pentium II с тактовыми частотами 350 и 400 МГц. 400 МГц. Исторически сложилось так, что «в народе» наиболее известны процессоры фирмы Intel. Вспомним характеристики самых первых процессоров этого семейства.

15 Самый, самый первый. История процессоров началась в 1979 году, когда фирма Intel выпустила первый микропроцессор i4004. Он имел разрядность данных 4 бита, способность адресовать 640 байт памяти, тактовую частоту 108 к Гц и производительность 0.06 MIPS. Такой процессор уже мог работать в качестве вычислительного ядра калькулятора. Он содержал 2300 транзисторов и выполнялся по технологии с разрешением 10 мкм. Через год появился его 8-битный родственник – i8008, адресующий уже 16 Кб памяти. История процессоров началась в 1979 году, когда фирма Intel выпустила первый микропроцессор i4004. Он имел разрядность данных 4 бита, способность адресовать 640 байт памяти, тактовую частоту 108 к Гц и производительность 0.06 MIPS. Такой процессор уже мог работать в качестве вычислительного ядра калькулятора. Он содержал 2300 транзисторов и выполнялся по технологии с разрешением 10 мкм. Через год появился его 8-битный родственник – i8008, адресующий уже 16 Кб памяти. В 1974 году появился 8-разрядный процессор i8080, ставший весьма популярным устройством. Он уже имел частоту 2 МГц и адресовал 64 Кб памяти транзисторов позволила разместить 6-мкм технология изготовления. Процессор требовал трех источников питания (+5В, +12 В и –5В) и сложной двух контактной синхронизации. На этом процессоре строились разнообразные терминалы, контроллеры и даже первый ПК Altair. В нашей стране запоздалым эхом 8086 стали процессоры 580ИК80 и КР580ВМ80, на базе которых в начале и середине 80-ых годов строилось много самодельный ПК. В 1974 году появился 8-разрядный процессор i8080, ставший весьма популярным устройством. Он уже имел частоту 2 МГц и адресовал 64 Кб памяти транзисторов позволила разместить 6-мкм технология изготовления. Процессор требовал трех источников питания (+5В, +12 В и –5В) и сложной двух контактной синхронизации. На этом процессоре строились разнообразные терминалы, контроллеры и даже первый ПК Altair. В нашей стране запоздалым эхом 8086 стали процессоры 580ИК80 и КР580ВМ80, на базе которых в начале и середине 80-ых годов строилось много самодельный ПК. Следующим этапом стал процессор i8085 (5 МГц, 0.37 MIPS, 6500 транзисторов, 3-мкм технология). Он сохранил популярную регистровую архитектуру 8080 и программную совместимость, но в него добавился порт последовательного интерфейса, упразднили специальные ИС поддержки (тактового генератора и системного контроллера) и несколько изменили внешний интерфейс. Главным подарком разработчикам аппаратуры стало одно питающее напряжение +5В. Следующим этапом стал процессор i8085 (5 МГц, 0.37 MIPS, 6500 транзисторов, 3-мкм технология). Он сохранил популярную регистровую архитектуру 8080 и программную совместимость, но в него добавился порт последовательного интерфейса, упразднили специальные ИС поддержки (тактового генератора и системного контроллера) и несколько изменили внешний интерфейс. Главным подарком разработчикам аппаратуры стало одно питающее напряжение +5В.

16 Самый, самый первый. Вариацию на тему 8080 и 8085 представляет процессор Z80 фирмы Zilog. Сохранив программную совместимость с 8080, в него ввели дополнительные регистры, что позволило существенно повысить производительность. Результат оказался впечатляющим – еще недавно популярные компьютеры Sinclair, построенные на Z80, демонстрировали на играх графику, не уступающему PC на 16 –разрядном процессоре 286. Вариацию на тему 8080 и 8085 представляет процессор Z80 фирмы Zilog. Сохранив программную совместимость с 8080, в него ввели дополнительные регистры, что позволило существенно повысить производительность. Результат оказался впечатляющим – еще недавно популярные компьютеры Sinclair, построенные на Z80, демонстрировали на играх графику, не уступающему PC на 16 –разрядном процессоре 286. Первый 16–разрядный процессор 8086 фирма Intel выпустила в 1978 году. Частота 5 МГц, производительность 0.33 MIPS, но инструкции уже с 16-битными операндами (позже появились процессоры 8 и 10 МГц). Технология 3 мкм, 29 тыс. транзисторов. Адресуемая память 1 Мб. Регистровая архитектура и система команд существенно отличалась от 8080, но естественно прослеживаются общие идеи. Через год появился 8088 – тот же процессор, но с 8-битной шиной данных. С него началась история IBM PC, наложившая свой отпечаток на дальнейшее развитие этой линии процессоров Intel. Массовое распространение и открытость архитектуры PC привили к лавинообразному появлению программного обеспечения, разрабатываемого крупными, средними и мелкими фирмами и энтузиастами-одиночками. Технический требовал (и сейчас требует) развития процессоров, но груз программного обеспечения PC, которое должно работать и на более новых процессорах, в свою очередь требовал обратной программной совместимости. Таким образом, все нововведения в архитектуре последующих процессоров должны были пристраиваться к существующему ядру. А тут еще сама архитектура PC подбросила, например, сложности с использованием вектора прерываний. Фирма Intel зарезервировала первые 32 вектора для служебного пользования, однако на них наехали прерывания BIOS PC. Один из результатов – дополнительный способ обработки исключений сопроцессора, применяемы в старших моделях PC. Первый 16–разрядный процессор 8086 фирма Intel выпустила в 1978 году. Частота 5 МГц, производительность 0.33 MIPS, но инструкции уже с 16-битными операндами (позже появились процессоры 8 и 10 МГц). Технология 3 мкм, 29 тыс. транзисторов. Адресуемая память 1 Мб. Регистровая архитектура и система команд существенно отличалась от 8080, но естественно прослеживаются общие идеи. Через год появился 8088 – тот же процессор, но с 8-битной шиной данных. С него началась история IBM PC, наложившая свой отпечаток на дальнейшее развитие этой линии процессоров Intel. Массовое распространение и открытость архитектуры PC привили к лавинообразному появлению программного обеспечения, разрабатываемого крупными, средними и мелкими фирмами и энтузиастами-одиночками. Технический требовал (и сейчас требует) развития процессоров, но груз программного обеспечения PC, которое должно работать и на более новых процессорах, в свою очередь требовал обратной программной совместимости. Таким образом, все нововведения в архитектуре последующих процессоров должны были пристраиваться к существующему ядру. А тут еще сама архитектура PC подбросила, например, сложности с использованием вектора прерываний. Фирма Intel зарезервировала первые 32 вектора для служебного пользования, однако на них наехали прерывания BIOS PC. Один из результатов – дополнительный способ обработки исключений сопроцессора, применяемы в старших моделях PC.

17 Самый, самый первый. Процессор 80286, заменяющий следующий этап архитектуры, появился только в 1982 году. Он уже имел 134 тыс. транзисторов (технология 1.5 мкм) и адресовал до 16 Мб физической памяти. Его принципиальное новшество – защищенный режим и виртуальная память размером до 1 Гб – не нашли массового применения, процессор большей частью использовался как очень быстрый Процессор 80286, заменяющий следующий этап архитектуры, появился только в 1982 году. Он уже имел 134 тыс. транзисторов (технология 1.5 мкм) и адресовал до 16 Мб физической памяти. Его принципиальное новшество – защищенный режим и виртуальная память размером до 1 Гб – не нашли массового применения, процессор большей частью использовался как очень быстрый Класс 32-разрядных процессоров был открыт в 1985 году моделью (275 тыс. транзисторов, 1,5 мкм). Разрядность шины данных (как и внутренних регистров) достигла 23 бит, адресуемая физическая память - 4 Гб. Появились новые регистры, новые 32-битные операции, существенно доработан защищенный режим, появился режим V86, страничное управление памятью. Процессор нашел широкое применение в PC, и на благодатной почве его свойств стал разрастаться самый большой вирус – MS Windows с приложениями. С этого времени стала заметна тенденция положительной обратной связи: на появление нового процессора производители ПО реагируют выпуском новых привлекательных продуктов, последующим версиям которых становится явно тесно в рамках этого процессора. Появляется более производительный процессор, но после непродолжительного восторга и его ресурсы быстро съедают и т. д. Это вечное движение, конечно, естественно, но есть обоснованное подозрение, что большие ресурсы развращают (или, по крайней мере, расслабляют) разработчика ПО, не принуждая его напрягаться в поисках более эффективных способов решения задачи. Примером эффективного программирования можно считать игрушки на Sinclair ZX-Spectrum, которые реализуются на игрушечных ресурсах – 8-битном процессоре и 64 (128) Кбайт ОЗУ. С противоположными примерами большинство пользователей PC сталкиваются регулярно, но с процессором Pentium 200 и 32 Мб ОЗУ на них не всегда обращают внимание. Класс 32-разрядных процессоров был открыт в 1985 году моделью (275 тыс. транзисторов, 1,5 мкм). Разрядность шины данных (как и внутренних регистров) достигла 23 бит, адресуемая физическая память - 4 Гб. Появились новые регистры, новые 32-битные операции, существенно доработан защищенный режим, появился режим V86, страничное управление памятью. Процессор нашел широкое применение в PC, и на благодатной почве его свойств стал разрастаться самый большой вирус – MS Windows с приложениями. С этого времени стала заметна тенденция положительной обратной связи: на появление нового процессора производители ПО реагируют выпуском новых привлекательных продуктов, последующим версиям которых становится явно тесно в рамках этого процессора. Появляется более производительный процессор, но после непродолжительного восторга и его ресурсы быстро съедают и т. д. Это вечное движение, конечно, естественно, но есть обоснованное подозрение, что большие ресурсы развращают (или, по крайней мере, расслабляют) разработчика ПО, не принуждая его напрягаться в поисках более эффективных способов решения задачи. Примером эффективного программирования можно считать игрушки на Sinclair ZX-Spectrum, которые реализуются на игрушечных ресурсах – 8-битном процессоре и 64 (128) Кбайт ОЗУ. С противоположными примерами большинство пользователей PC сталкиваются регулярно, но с процессором Pentium 200 и 32 Мб ОЗУ на них не всегда обращают внимание.

18 Самый, самый первый. Микропроцессор i Микропроцессор i В имеется 32 регистра, разделяемых на следующие группы : регистры общего назначения, сегментные, указатель команд и флаги, управления. В имеется 32 регистра, разделяемых на следующие группы : регистры общего назначения, сегментные, указатель команд и флаги, управления. Шесть программно доступных регистров отладки реализуют поддержку процесса отладки программ : четыре указывают четыре точки останова, управляющий используется для установки контрольных точек, а статусный показывает текущее состояние точек останова. Эти регистры обеспечивают задание контрольных точек останова по командам и данным, а также пошаговый режим выполнения программы. Шесть программно доступных регистров отладки реализуют поддержку процесса отладки программ : четыре указывают четыре точки останова, управляющий используется для установки контрольных точек, а статусный показывает текущее состояние точек останова. Эти регистры обеспечивают задание контрольных точек останова по командам и данным, а также пошаговый режим выполнения программы.

19 Семейство. Микропроцессор содержит шесть блоков, обеспечивающих управление выполнением команд, сегментацию, страничную организацию памяти, сопряжение с шинами, декодирование и упреждающую выборку команд. Все эти устройства работают в виде конвейера, причем каждое из них может выполнять свою Микропроцессор содержит шесть блоков, обеспечивающих управление выполнением команд, сегментацию, страничную организацию памяти, сопряжение с шинами, декодирование и упреждающую выборку команд. Все эти устройства работают в виде конвейера, причем каждое из них может выполнять свою конкретную функцию параллельно с другими. Таким образом, во время выполнения одной команды производится декодирование второй, а третья выбирается из памяти. Дополнительным средством повышения производительности служит специальный блок быстрого умножения (деления). Устройство управления памятью содержит блок сегментации и блок страничной организации. Сегментация позволяет управлять логическим адресным пространством, обеспечивая переместимость программ и данных и эффективное разделение памяти между задачами. Страничный механизм работает на более низком уровне я прозрачен для сегментации, позволяя управлять физическим адресным пространством. Каждый сегмент разделяется на одну или несколько страниц размером 4 Кбайт. Память организована в виде одного или нескольких сегментов переменной длины. Максимальная длина сегмента 4 Гбайта. Каждая область адресного пространства может иметь связанные с ней атрибуты, определяющие ее расположение, размер, тип (стек, программа или данные) характеристики зашиты. Устройство сегментации обеспечивает четырехуровневую защиту для изоляции прикладных задач и операционной системы друг от друга. конкретную функцию параллельно с другими. Таким образом, во время выполнения одной команды производится декодирование второй, а третья выбирается из памяти. Дополнительным средством повышения производительности служит специальный блок быстрого умножения (деления). Устройство управления памятью содержит блок сегментации и блок страничной организации. Сегментация позволяет управлять логическим адресным пространством, обеспечивая переместимость программ и данных и эффективное разделение памяти между задачами. Страничный механизм работает на более низком уровне я прозрачен для сегментации, позволяя управлять физическим адресным пространством. Каждый сегмент разделяется на одну или несколько страниц размером 4 Кбайт. Память организована в виде одного или нескольких сегментов переменной длины. Максимальная длина сегмента 4 Гбайта. Каждая область адресного пространства может иметь связанные с ней атрибуты, определяющие ее расположение, размер, тип (стек, программа или данные) характеристики зашиты. Устройство сегментации обеспечивает четырехуровневую защиту для изоляции прикладных задач и операционной системы друг от друга.

20 Семейство. Микропроцессор i486. Микропроцессор i486. По сравнению с процессором, почти все усовершенствования сделаны на аппаратном уровне, и у нового процессора гораздо больше. На кристалле, кроме центрального процессора, были размещены : математический сопроцессор, кэш и устройство управления памятью, которое позволяло физически адресовать до 4 Гбайт ОЗУ. Микропроцессор на частоте 25 - МГц работал в раза быстрее чем микропроцессор 80386, рассчитанный на такую же частоту. По сравнению с процессором, почти все усовершенствования сделаны на аппаратном уровне, и у нового процессора гораздо больше. На кристалле, кроме центрального процессора, были размещены : математический сопроцессор, кэш и устройство управления памятью, которое позволяло физически адресовать до 4 Гбайт ОЗУ. Микропроцессор на частоте 25 - МГц работал в раза быстрее чем микропроцессор 80386, рассчитанный на такую же частоту. В микропроцессоре используются раздельные 32 - разрядные шины адреса и данных, обеспечивающие в монопольном режиме скорость передачи данных до 106 М байт\с ( при тактовой частоте 33 МГц ), а также 8 Кбайт встроенной кэш - памяти, играющей роль буфера между относительно медленной основной памятью и высокоскоростным процессором. Процессор i80486 в своё время являлся незаменимым при работе в такой многопользовательской системе как В микропроцессоре используются раздельные 32 - разрядные шины адреса и данных, обеспечивающие в монопольном режиме скорость передачи данных до 106 М байт\с ( при тактовой частоте 33 МГц ), а также 8 Кбайт встроенной кэш - памяти, играющей роль буфера между относительно медленной основной памятью и высокоскоростным процессором. Процессор i80486 в своё время являлся незаменимым при работе в такой многопользовательской системе как

21 Модификация и производительность.

22 Как ускорить работу процессора. Как ускоряют работу процессора Как ускоряют работу процессора Главная задача ученых и инженеров сделать процессоры более производительными, и каждое новое поколение процессоров работает заметно быстрее. Увеличение производительности про­цессоров может достигаться несколькими способами. Главная задача ученых и инженеров сделать процессоры более производительными, и каждое новое поколение процессоров работает заметно быстрее. Увеличение производительности про­цессоров может достигаться несколькими способами. Повышение тактовой частоты Повышение тактовой частоты Это самый очевидный путь повышения производительности. Чем больше тактов операций происходит в секунду, тем быстрее работает процессор. Самые первые процессоры Intel 8086 рабо­тали с тактовой частотой 4,7 МГц, а современные процессоры Pentium II уже работают с частотой 100 МГц на внешней шине (не путать с внутренней частотой, которую мы рассмотрим далее). Это самый очевидный путь повышения производительности. Чем больше тактов операций происходит в секунду, тем быстрее работает процессор. Самые первые процессоры Intel 8086 рабо­тали с тактовой частотой 4,7 МГц, а современные процессоры Pentium II уже работают с частотой 100 МГц на внешней шине (не путать с внутренней частотой, которую мы рассмотрим далее). При увеличении частоты процессора в нем заметно увеличивается выделение тепла, поэтому чем мощнее процессор, тем больше он нуждается в хорошем теплоотводе. При увеличении частоты процессора в нем заметно увеличивается выделение тепла, поэтому чем мощнее процессор, тем больше он нуждается в хорошем теплоотводе. Повышение разрядности процессора Повышение разрядности процессора Чем выше разрядность процессора, тем больше байтов данных он может обработать за один раз. Это тоже очевидный путь повыше­ния производительности. Первые процессоры Intel 8086 были шестнадцатиразрядными и работали с двухбайтными числами. Последние процессоры 32-разрядные, и за один такт опериру­ют с четырьмя байтами. Чем выше разрядность процессора, тем больше байтов данных он может обработать за один раз. Это тоже очевидный путь повыше­ния производительности. Первые процессоры Intel 8086 были шестнадцатиразрядными и работали с двухбайтными числами. Последние процессоры 32-разрядные, и за один такт опериру­ют с четырьмя байтами.

23 Как ускорить работу процессора. Внутреннее умножение частоты Внутреннее умножение частоты Начиная с процессоров 486, применяется внутреннее умножение частоты. Это означает, что внешние операции (например обмен с памятью) процессор выполняет с одной тактовой частотой, а внутренние операции (обмен между регистрами) с другой, более высокой. Процессоры серии 486 имеют индекс, например, 486DX2 или 486DX4. Индекс DX2 показывает, что частота в процессоре удваивается, a DX4 соответствует утроению частоты (не учетве- рению, как можно было бы предположить). Начиная с процессоров 486, применяется внутреннее умножение частоты. Это означает, что внешние операции (например обмен с памятью) процессор выполняет с одной тактовой частотой, а внутренние операции (обмен между регистрами) с другой, более высокой. Процессоры серии 486 имеют индекс, например, 486DX2 или 486DX4. Индекс DX2 показывает, что частота в процессоре удваивается, a DX4 соответствует утроению частоты (не учетве- рению, как можно было бы предположить). Процессоры Pentium тоже имеют внутреннее умножение частоты на коэффициенты 2, 2,5, 3, 3,5 и даже 4. Процессоры Pentium тоже имеют внутреннее умножение частоты на коэффициенты 2, 2,5, 3, 3,5 и даже 4.

24 Как ускорить работу процессора. Кэширование памяти Кэширование памяти Для процессора операции обмена с оперативной памятью самые неудобные. Операции внутри процессора выполняются быстрее. К тому же внутренняя-тактовая частота процессора обычно в несколько раз больше, чем внешняя, и потому внутри процессо­ра операции выполняются быстрее, чем снаружи. Для процессора операции обмена с оперативной памятью самые неудобные. Операции внутри процессора выполняются быстрее. К тому же внутренняя-тактовая частота процессора обычно в несколько раз больше, чем внешняя, и потому внутри процессо­ра операции выполняются быстрее, чем снаружи. Чтобы процессор реже обращался к оперативной памяти, внутри него создают относительно небольшой участок памяти размером 256 или 512 Кбайт. Эта «сверхоперативная» память получила название кэш. Чтобы процессор реже обращался к оперативной памяти, внутри него создают относительно небольшой участок памяти размером 256 или 512 Кбайт. Эта «сверхоперативная» память получила название кэш. Когда процессор обращается в оперативную память за какими- то данными, он заодно записывает их в кэш. Если эти данные понадобятся еще раз, процессор возьмет их уже отсюда. Когда процессор обращается в оперативную память за какими- то данными, он заодно записывает их в кэш. Если эти данные понадобятся еще раз, процессор возьмет их уже отсюда. Очень часто эти данные действительно пригождаются, и работа процессора происходит быстрее. Тогда процессор берет их не из оперативной памяти, а из собственного кэша/Хранение часто используемых данных в сверхоперативной кэш-памяти назы­ вается кэшированием данных. Очень часто эти данные действительно пригождаются, и работа процессора происходит быстрее. Тогда процессор берет их не из оперативной памяти, а из собственного кэша/Хранение часто используемых данных в сверхоперативной кэш-памяти назы­ вается кэшированием данных. Когда процессор записывает данные в память, он тоже может использовать кэш. Иногда он не спешит делать запись, а накап­ ливает результаты расчетов в кэше, чтобы потом записать все данные одним приемом. Этот метод называется отложенной записью. Когда процессор записывает данные в память, он тоже может использовать кэш. Иногда он не спешит делать запись, а накап­ ливает результаты расчетов в кэше, чтобы потом записать все данные одним приемом. Этот метод называется отложенной записью. У отложенной записи есть важный недостаток она небезо­ пасна. Любой сбой может привести к потере данных. В ответ­ ственных случаях применяют непосредственную запись, когда данные записываются в оперативную память одновременно с записью в кэш. Это хоть и медленнее, но надежнее. У отложенной записи есть важный недостаток она небезо­ пасна. Любой сбой может привести к потере данных. В ответ­ ственных случаях применяют непосредственную запись, когда данные записываются в оперативную память одновременно с записью в кэш. Это хоть и медленнее, но надежнее.

25 Как ускорить работу процессора. Конвейерная обработка данных Конвейерная обработка данных Мы уже знаем, что инструкции процессора занимают несколько тактов. Сократить продолжительность инструкций трудно, но можно выполнять несколько инструкций одновременно. Когда результат работы одной команды «сходит с конвейера», другая команда уже выполняется, а третья готовится к выполнению. Несмотря на то что каждая команда внутри процессора занимает несколько тактов, на выходе процессора за один такт выдается результат работы одной, а иногда даже и двух команд. Мы уже знаем, что инструкции процессора занимают несколько тактов. Сократить продолжительность инструкций трудно, но можно выполнять несколько инструкций одновременно. Когда результат работы одной команды «сходит с конвейера», другая команда уже выполняется, а третья готовится к выполнению. Несмотря на то что каждая команда внутри процессора занимает несколько тактов, на выходе процессора за один такт выдается результат работы одной, а иногда даже и двух команд.

26 Выбор процессора. Чтобы собрать вполне современный и производительный компьютер для дома, исходя из следующих требований: на нем должны работать практически все программы, которые могут потребоваться домашнему пользователю, включая обработку фотографий; просмотр всех видео файлов; кодирование и, естественно, воспроизведение МРЗ; обработка цифрового фото и всякие мелочи - Windows ХР (или 2000), Office, Outlook и прочие нужные вещи. Хороший компьютер конечно должен поддерживать «игрушки», такие например как «F.E.A.R». или «Most Wanted». Для этого необходимо выбрать подходящий процессор, наиболее хороший вариант Pentium 4 с тактовой частотой 3.00 или Pentium 4 с тактовой частотой 3.06 ГГц, но он стоит намного дороже первого.

27 Выбор процессора. Для работы большинства популярных операционных систем, офисных и корпоративных приложений, а также большинства пользовательских программ достаточно производительности начальных моделей Pentium 4 ( ГГц), Celeron (ядро Wilamette или Nortwood, ГГц) и Athlon XP ( ГГц). В общем, офисные приложения. Для офисных компьютеров хватит процессоров с не большой тактовой частотой. По большому счету, повышение тактовой частоты на 1000 МГц всего за один год случилось для того, чтобы пользователи могли играть в Doom III с приличным количеством fps при нормальном разрешении экрана. Производители процессоров работают сейчас исключительно на игровую индустрию и рынок home entertaiment. Цена топовых моделей процессоров в свою очередь тоже заставляет задуматься подавляющее большинство потенциальных покупателей. Для работы большинства популярных операционных систем, офисных и корпоративных приложений, а также большинства пользовательских программ достаточно производительности начальных моделей Pentium 4 ( ГГц), Celeron (ядро Wilamette или Nortwood, ГГц) и Athlon XP ( ГГц). В общем, офисные приложения. Для офисных компьютеров хватит процессоров с не большой тактовой частотой. По большому счету, повышение тактовой частоты на 1000 МГц всего за один год случилось для того, чтобы пользователи могли играть в Doom III с приличным количеством fps при нормальном разрешении экрана. Производители процессоров работают сейчас исключительно на игровую индустрию и рынок home entertaiment. Цена топовых моделей процессоров в свою очередь тоже заставляет задуматься подавляющее большинство потенциальных покупателей.

28 Выбор процессора. Раньше двухпроцессорные конфигурации изначально находились в сегменте высокопроизводительных рабочих станций для графики, дизайна и пр., то сегодня Intel предлагает флагманскую модель - Pentium ГГц с технологией Hyper- Threading пользователям самых что ни на есть домашних ПК. Правда, очень дорогих, но теперь и эта проблема решаема - многие предлагают приобретать технику в кредит, да и сама компания Intel, со своей стороны, организовала маркетинговую акцию Pentium ГГц за $1001. Раньше двухпроцессорные конфигурации изначально находились в сегменте высокопроизводительных рабочих станций для графики, дизайна и пр., то сегодня Intel предлагает флагманскую модель - Pentium ГГц с технологией Hyper- Threading пользователям самых что ни на есть домашних ПК. Правда, очень дорогих, но теперь и эта проблема решаема - многие предлагают приобретать технику в кредит, да и сама компания Intel, со своей стороны, организовала маркетинговую акцию Pentium ГГц за $1001.

29 Выбор процессора. При покупке процессора Pentium 4 с частотой выше 2 ГГц, нужно обращать внимание на частоту системной шины, поскольку не все процессоры умеют общаться с чипсетом на частоте 533 МГц. Например, модели 2.0 и 2.2 ГГц поддерживают FSB только 400 МГц, модель 2.4 ГГц бывает двух видов - 2.4А (400 МГц) и 2.4В (533 МГц), а модели 2, и 2.8 ГГц работают с частотой FSB 533 MГц. Чем выше частота FSB, тем больше производительность При покупке процессора Pentium 4 с частотой выше 2 ГГц, нужно обращать внимание на частоту системной шины, поскольку не все процессоры умеют общаться с чипсетом на частоте 533 МГц. Например, модели 2.0 и 2.2 ГГц поддерживают FSB только 400 МГц, модель 2.4 ГГц бывает двух видов - 2.4А (400 МГц) и 2.4В (533 МГц), а модели 2, и 2.8 ГГц работают с частотой FSB 533 MГц. Чем выше частота FSB, тем больше производительность Pentium III па ядре Tualatin (1333 МГц МГц. FSB 133 МГц, техпроцесс 0.13 мкм. кэш-память 256 Кбайт) прочно сидит в нише рабочих станций и серверов начального уровня. Покупать домашним пользователям этот процессор не имеет смысла из-за его цены - за модель 1400 МГц просят немногим больше $200. Pentium III па ядре Tualatin (1333 МГц МГц. FSB 133 МГц, техпроцесс 0.13 мкм. кэш-память 256 Кбайт) прочно сидит в нише рабочих станций и серверов начального уровня. Покупать домашним пользователям этот процессор не имеет смысла из-за его цены - за модель 1400 МГц просят немногим больше $200. Что касается предыдущего поколения моделей Celeron с ядром Tualatin, частотой FSB 100 МГц и объемом кэш-памяти 256 Кбайт. Пока их производительность является достаточной для офисных и домашних компьютеров начального уровня. На рынке можно найти модели от 1000 до 1400 ГГц по цене $ Любителей серьезных игр, вроде Unreal Tournament 2003, предупреждение, если разрешение 640x480 при минимальных настройках вам не по душе, копите деньги на полноценный Northwood или обратитесь за помощью в стан AMD Что касается предыдущего поколения моделей Celeron с ядром Tualatin, частотой FSB 100 МГц и объемом кэш-памяти 256 Кбайт. Пока их производительность является достаточной для офисных и домашних компьютеров начального уровня. На рынке можно найти модели от 1000 до 1400 ГГц по цене $ Любителей серьезных игр, вроде Unreal Tournament 2003, предупреждение, если разрешение 640x480 при минимальных настройках вам не по душе, копите деньги на полноценный Northwood или обратитесь за помощью в стан AMD

30 Intel Pentium 4 (Northwood, Willamette) Pentium ГГц (ядро Northwood. технологический процесс 0.13 микрон. кэш-память Кбайт) - на сегодняшний день первый и единственный из настольных процессоров, поддерживающий технологию Hyper-Threading. Суть ее состоит в том, что в кристалл процессора добавлено несколько блоков, благодаря которым один физический процессор определяется в системе как два логических, со всеми вытекающими из этого. Два логических процессора работают как система на двух физически разных процессорах, т.е. процессор будет одновременно обрабатывать две задачи, распределяя вычислительные ресурсы между ними. Таким образом, суммарное время выполнения задач сокращается. Впервые такая технология была реализована Intel в высокопроизводительных моделях Intel Xeon. Pentium ГГц (ядро Northwood. технологический процесс 0.13 микрон. кэш-память Кбайт) - на сегодняшний день первый и единственный из настольных процессоров, поддерживающий технологию Hyper-Threading. Суть ее состоит в том, что в кристалл процессора добавлено несколько блоков, благодаря которым один физический процессор определяется в системе как два логических, со всеми вытекающими из этого. Два логических процессора работают как система на двух физически разных процессорах, т.е. процессор будет одновременно обрабатывать две задачи, распределяя вычислительные ресурсы между ними. Таким образом, суммарное время выполнения задач сокращается. Впервые такая технология была реализована Intel в высокопроизводительных моделях Intel Xeon.

31 Intel Pentium 4 (Northwood, Willamette) Однако в реальной жизни пока подобными задачами занимаются единицы. Речь идет о кодировании больших объемов музыки из формата.wav в MP3 - здесь скорость процесса напрямую зависит от производительности CPU; захват аналогового видеосигнала и кодирование его в MPEG-1 или MPEG-2; кодирование из формата MPEG-2 в MPEG-4. Обработкой сложной графики, дизайнеры, верстальщики, предпочитающие работать дома, - все они потенциальные покупатели топовых моделей процессоров Intel. При этом вовсе не значит, что Pentium 4 с частотами от 2.0 до 2.8 ГГц не справятся с задачами подобного рода, вовсе нет, просто выполнять, они их будут несколько медленнее, ведь технология Hyper-Threading, распараллеливая вычисления, позволяет добиться прироста производительности в раза в зависимости от задачи и оптимизации ее кода под процессоры Pentium 4. Однако в реальной жизни пока подобными задачами занимаются единицы. Речь идет о кодировании больших объемов музыки из формата.wav в MP3 - здесь скорость процесса напрямую зависит от производительности CPU; захват аналогового видеосигнала и кодирование его в MPEG-1 или MPEG-2; кодирование из формата MPEG-2 в MPEG-4. Обработкой сложной графики, дизайнеры, верстальщики, предпочитающие работать дома, - все они потенциальные покупатели топовых моделей процессоров Intel. При этом вовсе не значит, что Pentium 4 с частотами от 2.0 до 2.8 ГГц не справятся с задачами подобного рода, вовсе нет, просто выполнять, они их будут несколько медленнее, ведь технология Hyper-Threading, распараллеливая вычисления, позволяет добиться прироста производительности в раза в зависимости от задачи и оптимизации ее кода под процессоры Pentium 4.

32 Intel Pentium 4 (Northwood, Willamette) Процессоры Pentium 4 с ядром Willamette (частота FSB 400 МГц техпроцесс 0.18 мкм.- кэш 256 Кбайт) занимают сейчас некое промежуточное положение. С одной стороны производительность ниже - все-таки предыдущее ядро и вдвое меньший кэш. С другой стороны, цена не так сильно отличается от Northwood: 1.7 ГГц Willamette всего па $15 дешевле 1.8 ГГц Northwood. Кажется, что предыдущему поколению Pentium 4 быть на рынке осталось совсем недолго. Процессоры Pentium 4 с ядром Willamette (частота FSB 400 МГц техпроцесс 0.18 мкм.- кэш 256 Кбайт) занимают сейчас некое промежуточное положение. С одной стороны производительность ниже - все-таки предыдущее ядро и вдвое меньший кэш. С другой стороны, цена не так сильно отличается от Northwood: 1.7 ГГц Willamette всего па $15 дешевле 1.8 ГГц Northwood. Кажется, что предыдущему поколению Pentium 4 быть на рынке осталось совсем недолго.

33 Intel Celeron(Willamette, Northwood ) Intel Celeron(Willamette, Northwood ) Гораздо более популярны нынче Intel Celeron ( ГГц - Willamette, 2.0., 2.1., 2.2 ГГц -Northwood, кэш 128 Кбайт). Конечно, о производительности, сравнимой с Pentium 4, речь не идет. У Celeron слишком малый объем кэш-памяти и частота FSB 400 МГц не дают "разгуляться", зато соотношение цена/производительность достойно всяческих похвал. На данный момент это наиболее массовый и выгодный вариант для домашних и офисных пользователей, поскольку старшая модель 2.2 ГГц предлагается по сравнительно низкой цене. Гораздо более популярны нынче Intel Celeron ( ГГц - Willamette, 2.0., 2.1., 2.2 ГГц -Northwood, кэш 128 Кбайт). Конечно, о производительности, сравнимой с Pentium 4, речь не идет. У Celeron слишком малый объем кэш-памяти и частота FSB 400 МГц не дают "разгуляться", зато соотношение цена/производительность достойно всяческих похвал. На данный момент это наиболее массовый и выгодный вариант для домашних и офисных пользователей, поскольку старшая модель 2.2 ГГц предлагается по сравнительно низкой цене.

34 AMD Athlon XP, Duron AMD Athlon XP (Palomino, Thoroughbred), Duron (Morgan) AMD Athlon XP (Palomino, Thoroughbred), Duron (Morgan) Процессоры от AMD справляются с пользовательскими задачами хуже, чем это делают процессоры от Intel. Большинство корпоративных пользователей, а также профессионалы предпочитают ипользовать изделия Intel, полагая, что в плане совместимости они ведут себя надежнее. Там же, где эти критерии не являются основополагающими (игровые компьютеры, домашние мультимедийные компьютеры), AMD вполне могут стать альтернативой, особенно учитывая агрессивную ценовую политику компании. Деление на касты здесь примерно такое же, как и у Intel - самыми дорогими и производительными являются старшие модели Athlon XP на ядре Thoroughbred 2200+, и (частота FSB 266 МГц, техпроцесс 0.13 мкм), ниже находятся самые популярные сейчас Palomino (1600+, 2100+, FSB 266 МГц, 0.18 мкм -медь), а для системных блоков начального уровня предусмотрены Duron (1100, 1200 и 1300 МГц, FSB 200 МГц, 0.18 мкм – алюминий ). Процессоры от AMD справляются с пользовательскими задачами хуже, чем это делают процессоры от Intel. Большинство корпоративных пользователей, а также профессионалы предпочитают ипользовать изделия Intel, полагая, что в плане совместимости они ведут себя надежнее. Там же, где эти критерии не являются основополагающими (игровые компьютеры, домашние мультимедийные компьютеры), AMD вполне могут стать альтернативой, особенно учитывая агрессивную ценовую политику компании. Деление на касты здесь примерно такое же, как и у Intel - самыми дорогими и производительными являются старшие модели Athlon XP на ядре Thoroughbred 2200+, и (частота FSB 266 МГц, техпроцесс 0.13 мкм), ниже находятся самые популярные сейчас Palomino (1600+, 2100+, FSB 266 МГц, 0.18 мкм -медь), а для системных блоков начального уровня предусмотрены Duron (1100, 1200 и 1300 МГц, FSB 200 МГц, 0.18 мкм – алюминий ).

35 Таблица процессоров. НАЗВАНИЕЯДРОДИАПАЗОН ЧАСТОТ ГГц РАЗЪЁМЧАСТОТАШИНЫКЭШ Intel Xeon Prestonia 2,0-2,4 2,0-2,4 Socket 603 МГц 400 I/II уровня, Кбайт 20/512 Intel Pentium 4 Northwood Socket 478 МГц 533 I/II уровня, Кбайт 20/512 Intel Pentium 4 Northwood 2.0 и выше 2.0 и выше Socket 478 МГц 400 I/II уровня, Кбайт 20/512 Intel Pentium 4 Willamette Socket 478 МГц 400 I/II уровня, Кбайт 20/256 I/II уровня, Кбайт 20/256

36 Intel Pentium III Tualatin Tualatin 1.3 и выше 1.3 и выше Socket 370 МГц 133 I/II уровня, Кбайт 32/512 Intel P4 Celeron Willamette и выше 1.7 и выше Socket 478 МГц 400 I/II уровня, Кбайт 32/128 I/II уровня, Кбайт 32/128 Intel P3 Celeron Tualatin Tualatin 1.0 и выше 1.0 и выше Socket 370 МГц 100 /II уровня Кбайт 32/256 AMD Athlon XP Thoroughbred 1.8 и выше 1.8 и выше Socket A МГц 266 I/II уровня Кбайт 128/256 AMD Athlon Thunderbirci Socket A МГц 266 I/II уровня, Кбайт 128/256 I/II уровня, Кбайт 128/256 AMD Athlon MP Palomino Socket A МГц 266 I/II уровня, Кбайт 128/256 I/II уровня, Кбайт 128/256 AMD Duron Morgan Socket A МГц 200 I/II уровня, Кбайт 128/64

37 А что дальше? Перспективы развития микропроцессоров. Перспективы развития микропроцессоров. Поразмышлять о будущем PC весьма интересно. Технология совершенствуется столь быстро, что ее постоянные новинки становятся нормой. Остановимся подробнее на будущем процессоров семейства 86. Поразмышлять о будущем PC весьма интересно. Технология совершенствуется столь быстро, что ее постоянные новинки становятся нормой. Остановимся подробнее на будущем процессоров семейства 86. Обратимся к таблице, показывающей приблизительное количество транзисторов в каждом процессоре, позволяющее приближённо оценить их сложность. Чтобы показать стремительный прогресс компьютерной технологии, в таблицу включены предшественники семейства 86. Обратимся к таблице, показывающей приблизительное количество транзисторов в каждом процессоре, позволяющее приближённо оценить их сложность. Чтобы показать стремительный прогресс компьютерной технологии, в таблицу включены предшественники семейства 86.

38 А что дальше? Процессор Число транзисторов Год выпуска Процессор Число транзисторов Год выпуска A A A A Предшественники, члены и будущие члены процессорного семейства 86 фирмы Intel:

39 А что дальше? Глядя на приведенные в таблице числа, нетрудно представить себе мир не столь отдаленного будущего, в котором люди будут обладать небольшими, портативными компьютерами невообразимой мощности. Уже сейчас в ноутбуки устанавливаются процессоры с тактовой частотой свыше 3.0 ГГц. Возможно будут создаваться двухпроцессорные модели и для ноутбуков, тогда не каждый современный компьютер сможет сравниться с таким микрокомпьютером. Глядя на приведенные в таблице числа, нетрудно представить себе мир не столь отдаленного будущего, в котором люди будут обладать небольшими, портативными компьютерами невообразимой мощности. Уже сейчас в ноутбуки устанавливаются процессоры с тактовой частотой свыше 3.0 ГГц. Возможно будут создаваться двухпроцессорные модели и для ноутбуков, тогда не каждый современный компьютер сможет сравниться с таким микрокомпьютером.