






 
Strona:
30
|
|
Intel
& AMD Procesor – serca każdego komputera. Jest to chyba najszybciej rozwijający się element naszego PC. Istnieje sprawdzona zasada (tzw. prawo Moor`a) mówiąca, iż prędkość taktowania procesora podwaja się co 18 miesięcy. Widać więc, że postęp w tym kierunku jest bardzo szybki. Sam pamiętam jak kilka miesięcy temu mówiąc koledze o tym, że Intel wprowadza procesor 1Gz, spotkałem się z jego strony ze zdziwieniem i niedowierzaniem. Zresztą sami wiecie najlepiej – jeśli kupiliście komputer rok temu czy później, porównajcie wydajność swojego „procka” z modelami obecnie dostępnymi na rynku. Wysokiemu wzrostu szybkości procesorów, na szczęście dla nas użytkowników, towarzyszy wyraźny spadek cen :-)). Walka cenowa została zapoczątkowana kilka lat temu, kiedy do boju o klienta przyłączył się AMD. Myślę więc, że warto przyjrzeć się historii powstawania procesorów, która ma już 30 lat. Przytoczę poniżej historię i krótkie opisy procesorów głównie firm Intel, oraz AMD (Advanced Micro Devices ) głównie dla komputerów stacjonarnych typu Desktop, ponieważ produkty tych firm można spotkać najczęściej w domowych PC, poza tym opierają się na architekturze x86, wykorzystywanej przez IBM PC.
Intel
Historia zaczyna się w 1968 r., kiedy to Robert Noyce i Gordon Moore zakładają przedsiębiorstwo o nazwie N M Electronics. Później nadają mu lepiej brzmiąca nazwę: „Intel”. Ludzie ci mają jak na tamte czasy zwariowany pomysł – planują wykorzystać ( najpierw zaprojektować) układy scalone i pamięci półprzewodnikowe. W czasach kiedy dominowały pamięci taśmowe, było to bardzo odważnym przedsięwzięciem. Pierwsze lata funkcjonowania Intela to konstruowanie głównie pamięci. W tym czasie grupa japońskich inżynierów z firmy ETI zaczęła szukać w Intelu partnera do produkcji układów dla kalkulatorów stołowych japońskiej firmy Busicom. Ted Marcian Hoff – współpracownik naukowy Intela, zdołał namówić kontrahentów na swój pomysł – zestaw składający się z czterech układów pełniących rolę jednostki arytmetyczno-logicznej, wykonującej instrukcje przechowywane w pamięci półprzewodnikowej. Była to maszyna Neumanna. Tak narodził się 4-bitowy mikroprocesor Intel 4004, (2.300 tranzystorów, taktowany zegarem 108 KHz) pokazany po raz pierwszy w wersji produkcyjnej w 1971 r.
Powstają kolejne wersje procesorów: Intel 8008 – 8 bitowy, wykorzystany m.in. przez nastolatka Billa Gatesa w jego firmie, zajmującej się zliczaniem ruchu na autostradach. Taktowany zegarem 200 KHz. Na powierzchni 10 mikrometrów, zawierał 3500 tranzystorów. Mniej więcej w tym samym czasie powstają odmienne procesory Motoroli – 6800 ( łącząca w sobie 60 tyś. tranzystorów.). Kolejne lata to rozwój seryjnej sprzedaży mikrokomputerów wykorzystujących mikroprocesory Intela a także innych producentów np. MOS Technology oferujących modele 6501 i 6502. Ten drugi był początkowo wykorzystywany w Commodore Pet i Apple II (1977 r.). Kolejno powstają modele Intel 8080 w 1974 r. (taktowany był zegarem o częstotliwości 2 MHz, miał 8 bitowa szynę adresową i mógł wykonać pól miliona operacji na sekundę, posiadał 6000 tranzystorów), 8085 ( 1976 r.; 8 bitowy procesor; zawierał zegar o częstotliwości 5 MHz; na 3 mikrometrach powierzchni wbudowano 6500 tranzystorów), 8086 ( oparty na architekturze procesora 8080; uważany jest jako pierwszy z rodziny x86), 8088 (1978 r.; 16- bitowy; dla procesora 8088 zastał zaprojektowany system MS DOS), których szybkość sięga od 4,77 do 8 MHz (czyli przeliczały z szybkością dzisiejszego kalkulatora). Ówczesne modele zbudowane były z ok. 29.000 tranzystorów.
Kolejną linię procesorów Intela otwiera 16 bitowa ( szyna zewnętrzna i wewnętrzna) wersja 80186. Jednak procesor ten zawierał błędy i był niekompatybilny ze starszymi komputerami IBM PC. Zastosowanie znalazł głównie w przemyśle. Po nieudanym 80186, przyszedł czas w 1982 r. na 80286 ( zwany popularnie-286 ). Procesor ten oferował szybkość w zależności od wersji od 6 do 12 MHz. Posiadał kilka nowych cech, min. tryb wirtualny (Protected Mode) oraz tryb Real Mode naśladujący dokładnie procesor 8086. Korzystał z pełnej 16-bitowej architektury, posiadał 134.000 tranzystorów. Niestety tryb Protected Mode powodował często zablokowanie komputera, przez co chip ten zyskał miano „brain dead”(czyli do końca taki bezawaryjny nie był).
W 1985 r. pojawił się 80386 lub jak kto woli po prostu 386. Posiadał jako pierwszy ( z pośród intelowskich) architekturę 32-bitową, wbudowany „multitasking” (wielozadaniowość)i jednostkę zarządzająca pamięcią. „Chodził” z prędkością od 12,5 do 33 MHz (12,5, 12.5, 16, 20, 25, 33 MHz ). Wydawany był w dwóch wersjach SX ( 16 bitowy, bez wbudowanego koprocesora) i SL – zmienione później na DX. Komputery z procesorem 80386 jako pierwsze umożliwiały w miarę wygodną obsługę multimedialnych gier i programów, jako pierwszy również, wykorzystywał płyty główne z pamięcią Cache L2 o wielkości 128 KB. Posiadał 275.000 tranzystorów.
Jego następca był udany 80486. 486 można spotkać jeszcze do dzisiaj, zwłaszcza na terminalach sieciowych lub (sam wiem o tym dobrze), nadają się świetnie do małych, domowych sieci LAN. Jednostka ta wydawana była w dwóch zasadniczych rodzajach: DX i SX (386 także spotkałem w wersji DX i SX z 16-bitową szyną). W wersji 486DX po raz pierwszy zastosowano FPU (Floating Point Unit), eliminujący potrzebę nabycia oddzielnego matematycznego co-procesora (wbudowany ). 486 wprowadzał również po raz pierwszy w historii x86 pamięć L1 ( L1 cache) – 8 Kb. Pierwotnie 486DX pracowały z szybkością 20, 25, 33 i 50 MHz. Przełomowy był również pod względem liczby tranzystorów – 1.200.000 (technologia 0,8 mikrona) Procesory z serii 486 spowodowały istny boom u klientów. Sprzedawała się niczym świeże bułeczki :-). Później udostępniono wersję DX2 i DX4 (1994 r.), które podwoiły i potroiły wydajność magistrali systemowej. 486DX4 był już nawet 100MHz. Zastosowanie tego procesora w komputerach PC stanowiło pewien przełom gdyż był on już w stanie całkiem sprawnie obsługiwać zaawansowane aplikacje multimedialne, programy inżynierskie typu CAD, nowe systemy operacyjne itp.
1993 r. przyniósł nową, rewolucyjną serię procesorów opracowanych w technologii CISC z serii Pentium. Były to kolejno Pentium, MMX i Pro. Szyna procesora pracowała z transferem 64-bitowym, co pozwalało na osiąganie coraz większych prędkości. Pierwsze modele pracowały z częstotliwością 60 i 66 MHz. Zbudowane z 3.1 mln tranzystorów. Wkrótce po nim Intel wprowadził drugą wersję z nowym jądrem, potrafiącym osiągnąć częstotliwość od 75 do 200 MHz. Trzecia wersja wprowadziła rewolucyjne instrukcje MMX. Produkowane wtenczas CPU osiągały szybkość 166 – 233 MHz. Pentium MMX z racji wykorzystywanych instrukcji MMX oraz posiadanej pamięci 32 kb, przeznaczony był głównie dla aplikacji multimedialnych.
W 1995 r. Intel wypuścił na rynek 32-bitowego, wielozadaniowego Pentium Pro, przeznaczone głównie do zastosowań sieciowych. Zawierał od 256 do 1 MB pamięci cache L2 Pamiętajmy, że `95 r. to jeszcze czas w którym znaczny procent rynku zajmowały aplikacje 16-bitowe. Dlatego procesor ten działał wolniej na tego typu programach. (5.5 mln tranzystorów). Potrafił pracować w kwartecie, czyli wspólnie z czterema procesorami na płycie głównej ( w końcu przecież skierowany był dla serwerów).
W 1997 r. powstał wydajny Pentium II. Składał się on z tego co najwydajniejsze było w MMX i Pro. Wraz z nim pojawiły się płyty główne o złączach Slot 1. Dostępne były modele od 233-333 MHz, na szynie 66 MHz i modele 350 i 450 na szynie 100 MHz. Wykonany był w technologii 0,35 mikrona – 7.5 mln tranzystorów ( a szybsze modele w tech. 0,25 mikrona), wyposażony był w 512 kb L2. Z racji swojej wydajności doskonale nadawał do każdej aplikacji, łącznie z grami 3D. Pojawił się w oparciu o dwa jądra: Deschutes (FSB – 100 MHz lub 66 MHz, technologia wykonania – 0,25 mikrona) i Klamath (FSB-66 MHz, technologia 0,35 mikrona)
W 1998 r. zaprojektowano Xeona. Był to zasadniczo PII, z tym że przeznaczony na serwery/stacje robocze. Z racji swojego przeznaczenia głównie był on wykorzystywany w układach wieloprocesorowych z olbrzymia ilością pamięci na płycie. Olbrzymia była także jego cena.
Nie każdemu jednak potrzebny był wydajny lecz drogi Pentium II ( o Xeonie nawet nie wspominając). Konstruktorzy wyszli więc naprzeciw zapotrzebowaniu klientów na niedrogie mniej wydajne jednostki, tworząc w 1998 r. Celerony. początkowo wydawano je w dwóch wersjach –„Covington” bez pamięci drugiego poziomu i w wersji „Mendocino” wyposażonego w 128 kb L2. W późniejszym czasie zaprzestano sprzedaży Covingtona, produkując tylko Celerony z posiadające cache L2, oznaczone symbolem „A” Szybko stały się procesorami używanymi przez mniej zamożnych graczy. Obecnie tzw. Celerony II pracują na jądrze Coppermine. Celerony również zasłynęły z elastyczności względem przetaktowywania – można było podkręcać i podkręcać... ( no, bez przesady). Z serii Celeron, Intel nie rezygnuje do dzisiaj wprowadzając coraz szybsze jednostki rzędu 800 MHz. Jednak nadal jego dużym minusem jest wolna szyna –66 MHz, choć od tego roku ma się on zwiększyć do 100 MHz (już jest- Celeron 800), co jednak nadal jest zbyt mało w stosunku do konkurencji. (Duron pracuje na szynie 200 MHz) i wciąż 128 kb cache L2.
Mniej więcej rok później powstaje Pentium III, który jest obecnie dominującym procesorem z rodziny Intela (P4 dopiero zaczyna być wprowadzany). Poentium III zaczynał od prędkości 450 MHz. Zaprojektowano go w dwóch modelach: Katmai ( od nazwy wprowadzonych instrukcji - Katmai New Instructions, oznaczano tak pierwsze procesory z serii PIII, posiadały m.in. 512 Kb cache L2, ale taktowane z połową częstotliwości zegara) i Coppermine ( obecne modele PIII z m.in. 256 Kb pamięci L2, taktowane z całą częstotliwością zegara) oraz w kilku wersjach: standard - A, model B ( pojawił się przed Coppermine), model E i EB. Różnica między nimi polega głównie na wykorzystaniu szyny i technologii np. model E wykonany był w technologii 0,18 mikrona, przez co był bardziej energooszczędny i „chłodniejszy”. Z kolei „EB” pracuje na szynie 133 MHz.. Posiada zintegrowaną pamięć podręczną (32 kb pamięci L1 i 256 kb cahce L2). Pentium III wykorzystują zestaw instrukcji SSE (ISSE), który przyśpiesza działanie optymalizowanych dla niego aplikacji graficznych, gier itp. W testach specjalistycznych wychodzi na to, że PIII wypada gorzej niż Athlon, jednak PIII jest procesorem bardziej uniwersalnym. Intel opracowuje nową wersję PIII, następcę Coppermine pod nazwą „Tualatin” (ma się ukazać w połowie roku). Tualatin ma posiadać 512 kb zintegrowanej pamięci L2 i działać na szynie FSB 200 MHz. Wraz z PIII pojawił się PIII Xeon do zastosowań sieciowych.
Rok 2000/2001 Intel wprowadza najmocniejszy jak dotąd procesor: Pentium IV. Pentium IV (nazwa kodowa Willamette) to, 32 bitowy procesor stanowiący kontynuacje rodziny układów Pentium. Jednostka w odróżnieniu od swego poprzednika - Pentium III, posiada szereg innowacji technologicznych z których najbardziej spektakularne polega na wydłużeniu potoków wykonawczych przy jednoczesnym zmniejszeniu liczby tranzystorów (42 mln.) potrzebnych do realizowania poszczególnych etapów obliczeń. Dzięki temu, możliwe było zwiększenie częstotliwości zegara zachowując jednocześnie te sama technologie wytwarzania. Inne przełomowe rozwiązania konstrukcyjne to mechanizm podwójnego wspomagania jednostki stałoprzecinkowej (Double Pumped Integer ALU) umożliwiający taktowanie procesora z podwójna prędkością (np. z 1,5 GHz do 3 GHz) czy rozszerzone o dodatkowe 144 rozkazy instrukcje SIMD (SSE2) dzięki którym wzbogacono możliwości procesora np. w zakresie kompresji/dekompresji obrazu w czasie rzeczywistym lub szyfrowania danych. Willamette korzysta ponadto z magistrali systemowej o częstotliwości aż 400 MHz dzięki czemu osiąga maksymalna przepustowość nawet do 3,2 GB/s. Jednym z ciekawszych elementów architektury procesora (określanej mianem NetBurst) jest REE (Rapid Execution Engine). Jest to moduł działający z dwukrotnie większa częstotliwością niz. pozostała cześć układu a jego zadaniem jest przetwarzanie często powtarzających się operacji wykorzystując do tego celu specjalnie zaprojektowana do tego pamięć cache - Execution Trace. Procesor wytwarzany jest w technologii 0,18 lub 0,13 mikrometra (zależnie od wersji) i posiada zintegrowana z jądrem procesora pamięć podręczna L1 i L2. Jednostka umieszczona została w nowym typie obudowy wymagającym również odpowiedniej podstawki (Socket 423).
Plany rozwoju procesorów firmy Intel – pierwsza połowa 2001 roku.
Procesor Itanium- 800 MHz , pamięć podręczna L3 o wielkości 2 MB oraz 4 MB, prawdopodobnie już układ 64-bitowy (nazwa kodowa Merced).
Procesor Pentium III Xeon - 900 MHz, duża, wbudowana pamięć podręczna L2, magistrala systemowa FSB 100 MHz, internetowe potokowe rozszerzenia SIMD
Procesor Pentium 4 - Częstotliwość większa niż 1.40 GHz
Procesor Pentium III Xeon oraz procesor Pentium III - Częstotliwość 1 GHz lub wyższa.
III kwartał 2001 – ( choć być może stanie się to wcześniej, już teraz Intel wprowadza egzemplarze do testów) ma się pojawić Intel Tualatin, ulepszony PIII z 512 kb zintegrowanej pamięci podręcznej L2 i być może z magistralą 200 MHz, wykonany w technologii 0,13 mikrona.)
Pisząc o historii procesorów Intela trudno nie wspomnieć o ich cenach. Okazuje się, że Intel zawsze był drogim producentem. Pierwszy 4004 kosztował 200$, do 386 ceny kształtowały się na poziomie 300-360$. Należy wspomnieć, że konkurencyjny w tamtych czasach procesor 6051 czy 6052 (patrz wyżej) kosztowały 20-25$. Prawdziwe ceny jednak zaczynają się od procesora 486 –950$, aż po Pentium II, które kosztowało nawet 2000$
Advanced Micro Devices
AMD, można powiedzieć, iż właściwie przerwało świetną passę Intela, który jeszcze trochę o byłby z pewnością, podobnie jak Microsoft oskarżony o działanie monopolistyczne. AMD swoją historie rozpoczyna kilkanaście lat później w stosunku do Intela. Warto również wspomnieć, że początkowo firma ta produkowała CPU na licencji Intela. Procesory firmy AMD właściwie do wersji K6-2 były jednostkami bardzo podobnymi do intelowskich układów, więc wymienię tu z pośród początkowych modeli tylko kilka.
W 1982 r. powstaje jeden z pierwszych procesorów firmy – AM286A (lub 286), taktowany zegarem 12 i 16 MHz, posiadający m.in. Protected Mode. Kolejnym
procesorem był AM386 w wersjach DX i SX. Później przyszedł czas na AM486, taktowany zegarem 80 i 120 MHz. Następnym produktem był AM586, z częstotliwością
taktowania 133 MHz, pracujący na szynie 33 MHz, posiadający m.in. układ zarządzania energią.
w 1996 r. powstaje AMD K5, procesor kompatybilny z procesorami - Pentium firmy Intel, wyposażony w 4,3 - mln tranzystorów, wykorzystujący technologię CMOS 0,35 mikrona występujący w - wersjach od 75 MHz, wyposażony w 16 kB pamięci podręcznej cache dla rozkazów i 8 - kB dla danych.
W 1997 r. AMD wydał K6, początkowo częstotliwością zegara równą 166, 200, 233, 266 i 300 MHz. Poprawiono u niego jednostkę zmiennoprzecinkową, a także wprowadzono bardzo wydajną jednostkę stałoprzecinkową. Produkowany był w technologii 0,35 mikrona, pracował na szynie 66 MHz. Upakowano w nim 8,8 mln. tranzystorów. Posiadał 64 Kb cache L2, miał już technologię MMX, zastosowano w nim nowatorską architekturę RISC86.
1998 r. – to rok bardzo szczęśliwy dla tej firmy. Wówczas bowiem wprowadzono bardzo udane K6-2 3DNow! Najważniejszą innowacja w tych procesorach moim zdaniem było wprowadzeni instrukcji 3DNow!. Procesory te ukazały się z częstotliwością taktowania od 300 do 550 MHz . Zawierał 9,3 mln tranzystorów, produkowany w technologii 0,25 mikrona. Posiadał 64 Kb cache L1. Wielkość pamięć drugiego poziomu zależało od płyty głównej. Dostępne były przeważnie płyty główne zawierające 512 Kb a nawet 1 MB.
Od początku istnienia przygotowany był do pracy z magistralą 100 MHz. Jako, że posiadam wersje 400 MHz, mogę stwierdzić, że faktycznie jest to dobry procesor, choć jeśli ktoś lubi przetaktowywać – nie polecam, co prawda można zwiększyć wydajność poprzez zwiększenie częstotliwości szyny na np. 105 MHz, jednak przez to osiągnie się wynik rzędu tylko 448 MHz. Nie radzę zmieniać mnożnika. Pisząc o tych procesorach należy wspomnieć, że ugruntowały one pozycje złącza Socket 7 ( właściwie na Super Socket 7), które pomału odchodziło już w zapomnienie. Uogólniając można powiedzieć iż AMD dla swoich procesorów wykorzystuje ten typ gniazda.
Kolejnym procesorem był K6-3 3DNow! (1998/99 r.). Już pierwsze wyniki testów pokazały, że była to najbardziej wydajna jednostka z pośród dostępnych na rynku procesorów zgodnych z x86. Tym co pozwoliło mu uzyskać taką wydajność było zastosowanie pamięci drugiego poziomu – 256 Kb w jednej strukturze z procesorem, dodatkowo pracującej z pełną szybkością zegara, a także kontynuowanie technologii 3DNow!. Mógł opcjonalnie także wykorzystywać pamięć L3, która zawarta była na płytach głównych. Zastosowanie technologii 0,25 mikrona, pozwalało na upakowanie 21,3 miliona tranzystorów.
W połowie 1999 r. pojawił się Athlon (kodowo nazwany K7, później pojawia się wersja K75 ) o częstotliwości 600 MHz. Wyposażono go w 128 Kb pamięci pierwszego poziomu, pamięć L2 pozostawało poza procesorem tak więc było jej 512 Kb. Jednak obecnie najlepiej przedstawia się Athlon w wersji Thunderbird. Posiada 256 Kb zintegrowanej pamięci drugiego stopnia i 128 cache L1, pracuje na szynie 200 MHz. Jednak już pod koniec 2000 r. AMD planował wprowadzić następcę Thunderbirda – Mustanga wyposażonego w wydajniejszą szynę 266 MHz i 1 MB pamięć L2 (w momencie pisania tego artykuły spotkałem już Athlona z 266 MHz szyną pod nazwą K76). Nowatorskim rozwiązaniem w tych układach jest zastosowanie organizacji pamięci o tzw. wykluczającej się architekturze dostępu (exclusive L2 cache memory) dzięki czemu układ niezbędne informacje pobiera z RAM-u w taki sposób, że pamięć L2 zawiera całkowicie inne dane niż cache L1, przez co system zachowuje się tak jakby był wyposażony w pamięć L1 o sumarycznej pojemności L1 + L2 (384 KB), przy tym średni czas dostępu równy jest około 1,5 cyklu zegara. Athlony obsługują pamięć DDR. Moc Athlona tkwi również w wykorzystywanych instrukcjach. Standardowych 21 instrukcji 3DNow!, poszerzono o 25 kolejnych – 19 by poprawić obliczenia stałoprzecinkowe MMX? i zwiększyć transfer danych w aplikacjach internetowych oraz 5 instrukcji DSP dla soft modemu, soft ADSL, Dolby Digital i programów do odtwarzania MP3, oczywiście nadal pozostaje zgodny z instrukcjami x86 i MMX, które rozszerzono o dodatkowe 19. Posiada spore możliwości podkręcania np. udało się na Athlonie 1200 MHz osiągnąć 2000 MHz ( dokładnie 2027,03 MHz) – chłodzono go ciekłym azotem. Nowe Athlony wykonane są w technologii 0,18 mikrona, na 120 mm kwadratowych upakowano 37 mln tranzystorów.
Natomiast dla mniej wymagających i zamożnych wprowadzono w ubiegłym roku Durony (od hiszpańskiego Durate - twarda sztuka). W zamierzeniu Duron to konkurent najnowszych układów Celeron. Okazuje się jednak, że Duron może również konkurować z PIII, okazało się bowiem że Duron 600 MHz w teście PC WorldBench był tylko o 5 punktów słabszy od podobnie wyposażonego komputera z PIII 733 MHz. Kodowa nazwa Durona to. Spitfire. Pracuje na tym samym jądrze co jego wydajniejszy brat Athlon. Posiada 200 MHz szynę systemową, w sumie 192 Kb zintegrowanej pamięci podręcznej ( 64 cache L2, zintegrowanej z jądrem procesora i 128 cache L1). Jednak zaskakująco mała pamięć cache L2 Durona stosunkowo nieznacznie ogranicza wydajność procesora, dzięki zastosowaniu trybu obsługi "exclusive" (patrz Athlon). Spore możliwości podkręcania ( trik z ołówkiem grafitowym, w przypadku zablokowanego mnożnika), ponoć Durona 600 MHz da się podkręcić do 900 MHz, rzecz jasna jaka będzie wtedy jego żywotność to już inna sprawa. Oczywiście niewątpliwym atutem jest jego cena.
Poniżej plany AMD na najbliższe kilkanaście miesięcy:
grudzień 2000 - Athlon 1.33GHz (266MHz FSB) - ostatni T-bird,
I kw. 2001 - Athlon 1.4GHz ''Palomino'', Duron 850 (jeszcze T-bird),
II kw. 2001 - Athlon 1.5GHz, Duron 900 ''Morgan'',
II połowa 2001 - Athlon 1,7GHz, prawdopodobnie najszybszy ''Palomino'', Duron 1000,
I kw. 2002 - Athlon ''Thoroughbred'' w technologii 0,13 mikrona, Duron 1100,
II kw. 2002 - Duron ''Appaloosa'' 0,13 mikrona.
Od powstania pierwszego mikroprocesora minęło już trochę czasu, a zmagania inżynierów nadal zmierzają do tworzenia coraz to nowszych, szybszych, wydajniejszych jednostek, zajmujących jak najmniejszą powierzchnię, co zresztą jest logiczne. Jednak procesorów wykonanych w technologii krzemowej nie można bez końca miniaturyzować. W końcu naukowcy napotkają taką barierę, którą nie będą mogli przekroczyć, nie będą mogli stworzyć mniejszego tranzystora. Niedawno naukowcy z koncernu IBM przeprowadzili ciekawy eksperyment. Mianowicie skonstruowali bramkę logiczną (podstawowy element logiczny procesora, składający się co najwyżej z czterech tranzystorów) o średnicy 30 nanometrów ( nanometr = 1/1.000.000.000 metra) Niestety, okazało się, że w tej skali nie udało się uzyskać poprawnej komunikacji między poszczególnymi elementami logicznymi. Oznacza to, że niezwykle trudne będzie zbudowanie układu wykonanego w technologii na przykład 0,05 mikrona. Z kolei w grudniu 2000 r. Intel opracował najszybszy i najmniejszy na świecie tranzystor typu CMOS (ang. Complementary Metal Oxide Semiconductor, to określenie technologii opierającej się na zjawisku zmiany właściwości elektrycznych krzemu pod wpływem działającego na nie światła co wykorzystywane jest przy przetwarzaniu obrazów na postać cyfrowa. Światłoczule matryce CMOS stosuje się np. w aparatach cyfrowych i kamerach internetowych co znacznie redukuje ich rozmiary i koszty produkcji).. Tranzystor będzie wykorzystywany do produkcji na skale masową w 2005 r. Dzięki takiemu procesorowi będzie można za 5-10 lat stworzyć procesor zbudowany z ponad 400 milionów tranzystorów, taktowany zegarem 10 GHz i zasilany napięciem nie większym niż 1V ! Tak Intel pisze o swoim wynalazku: „Tranzystor jest tak szybki, że w (dosłownym) mgnieniu oka dokonuje 400 milionów obliczeń lub przeprowadza 2 miliony operacji w czasie, w którym wystrzelona kula przelatuje zaledwie 2,5 centymetra. Jego długość wynosi 30 nanometrów, a grubość trzy warstwy atomowe. Tranzystory są tak małe, że gdyby ułożyć 300 jeden na drugim, uzyskano by grubość kartki papieru.” Co taki szybki procesor nam da ? Dzięki takim układom m.in. „w przyszłości turyści podróżujący do innych krajów będą mogli się swobodnie porozumiewać wykorzystując elektroniczne urządzenia, które "na bieżąco" tłumaczą ich mowę na języki obce”. Jeśli jesteśmy już przy innowacjach intela warto wspomnieć o jeszcze jednym odkryciu, które korporacja ta opublikowała na początku marca tego roku, mianowicie naukowcy odkryli nową technologię, która pozwoli produkować układy z pięciokrotnie większą szybkością niż obecne procesory. Technologia ta opiera się na opracowaniu specjalnej fotomaski, którą będzie można wykorzystać w nowoczesnym procesie litografii EUV (Extreme Ultraviolet). Dzięki tej technologii będzie można produkować układy w technologii 0,07 mikrona. Technologia litografii EUV może już niedługo zastąpić stosowaną obecnie litografię DUV (Deep Ultraviolet) i pozwolić na produkcje układów taktowanych zegarami o częstotliwości 10 GHz. Opracowane właśnie fotomaski umożliwiają stosowanie światła ultrafioletowego podczas procesu "drukowania" na krzemowych płytkach przy produkcji procesorów. Patrząc na osiągnięcia Intela można się zastanawiać czym AMD nas zaskoczy :-).
Słownik:
3D Now! - Dwadzieścia jeden dodatkowych instrukcji zgodnych z poleceniami x86 i MMX, zorientowanych przede wszystkim na wspomaganie grafiki trójwymiarowej. Zestaw instrukcji oraz związane z nim zmiany w architekturze procesora zaprojektowano tak, aby przyspieszyć wykonywanie operacji nie wspomaganych przez akceleratory 3D, tj. przede wszystkim geometrii scen, transformacji geometrycznych obiektów i efektów oświetlenia, pozostawiając akceleratorom takie zadania, jak pozycjonowanie trójkątów i teksturowanie. Instrukcje wykorzystywane są już programowo od wersji DirectX 6.x i OpenGL SDK 1.2
CISC - (ang. Complex Instruction Set Computing-processor) to architektura konwencjonalnych procesorów, charakteryzująca się znaczna liczba elementarnych rozkazów i trybów adresowania przy niewielkiej liczbie rejestrów uniwersalnych. Charakterystyczna cecha takiej architektury jest to, ze na wykonanie jednej instrukcji wymaganych co najmniej kilka cyklów zegara systemowego.
Koprocesor arytmetyczny (ang. Math Processing Unit) to jednostka wspomagająca prace centralnej jednostki przetwarzającej, wykorzystywana do przeprowadzania matematycznych kalkulacji, używając arytmetyki zmiennoprzecinkowej. W komputerach osobistych dodawanie koprocesora do procesora może znacznie zwiększyć wydajność systemu pod względem operacji matematycznych i graficznych..
FPU - Wewnętrzny koprocesor matematyczny (Floating Point Unit - jednostka zmiennoprzecinkowa) służy do wykonywania obliczeń na liczbach ułamkowych, nazywanych też zmiennoprzecinkowymi. Duża wydajność FPU jest ważna w przypadku gier 3D, ponieważ podczas odświeżania obrazu poszczególne współrzędne obliczane są za pomocą liczb zmiennoprzecinkowych.
MMX - MultiMedia Extension. Dodatkowy zestaw 57 instrukcji dołączony do standardowego zbioru poleceń, wprowadzony przez Intela wraz z modelem Pentium MMX.
Multitasking - system, w którym pojedynczy procesor wykonuje jednocześnie wiele różnych programów (lub wiele żądań jednego programu). Wszystkie programy rezydują w pamięci i uruchamiane są cyklicznie przez system w krótkich odstępach czasowych. Dany program może na przykład wykorzystywać procesor , podczas gdy inne oczekują na wprowadzenie danych przez operatora lub z urządzenia zewnętrznego. Wielozadaniowość jest cecha systemu operacyjnego a nie samego komputera. Spośród systemów tego typu najbardziej znany jest Unix
Pamięć podręczna pierwszego poziomu L1 - First level cache oznacza zintegrowaną z procesorem szybką pamięć podręczną, która działa z częstotliwością wewnętrzną procesora.
Pamięć podręczna drugiego poziomu L2 - Second level cache oznacza pamięć podręczną, która buforuje dane wymieniane pomiędzy pamięcią komputera a pamięcią podręczną L1 lub procesorem. W zależności od typu procesora pamięć podręczna L2 może być zintegrowana z jądrem procesora , umieszczona na płytce procesora lub znajdować się na płycie głównej - ostatnia możliwość jest regułą w przypadku modeli z gniazdem Socket 7 z wyjątkiem K6 III, który zawiera 256 kB pamięci podręcznej L2.
RISC (ang. Reduced Instruction Set Computer) to wywodząca się z Berkley (1985) koncepcja architektury procesora o ograniczonej liczbie rozkazów, mających niewiele formatów i trybów adresowania, ale rozporządzających znaczna liczba rejestrów uniwersalnych. W rozwiązaniach RISC stosuje się krótkie proste rozkazy o stałej długości (jeden cykl zegara to jedna wykonana instrukcja), a operacje kontaktu z pamięcią są sprowadzone jedynie do czytania i pisania. Działanie procesora przyspieszają dodatkowe ulepszenia w postaci przetwarzania potokowego i pamięci podręcznej. RISC jest popularna architektura procesorów 32 i 64 bitowych
SSE lub ISSE - (Internet Streaming - SIMD Extensions) to zestaw 70 instrukcji zastosowanych w procesorach Intela z rodziny Pentium III. Pozwalają one na bardziej efektywną obsługę grafiki dwu i trójwymiarowej, filmów w kompresji MPEG-2, rozpoznawania mowy, aplikacji inżynierskich typu CAD CAM oraz aplikacji bazodanowych. Podobnie jak w przypadku rozszerzenia 3DNow! zastosowanego w procesorach firmy AMD, aplikacje muszą posiadać specjalne rozszerzenia wspierające najnowsze multimedialne rozszerzenia procesorów.
Socket 7 - Popularność gniazd typu Socket 7 zmalała w 1997 roku wraz z wprowadzeniem przez Intela procesorów Pentium II ze złączem Slot 1. Powróciły one "do łask" z końcem 1998 roku, kiedy Intel zakończył produkcję procesorów Pentium MMX.
Super 7 - To poprawiona wersja złącza Socket 7, taktowana jest z częstotliwością magistrali 100 MHz i obsługuje zarówno AGP jak i USB. Ze złączem Super 7 współpracują takie procesory, jak K6-2 firmy AMD (wersje 300 MHz i więcej), K6-3 tej samej firmy, procesor M II 333 firmy Cyrix oraz procesory Winchip 2 taktowane z częstotliwością 200, 233 i 266 MHz firmy IDT. Do gniazda Super 7 można wmontować wszystkie procesory przystosowane do gniazd Socket 7.
Socket 370 - Procesory przeznaczone do montowania w gniazdach Slot 1 są dużo droższe od swoich odpowiedników, przewidzianych do montowania w gniazdach Socket 7. Intel, począwszy od pierwszego kwartału 1999 r. roku, wyposażono procesory Celeron w 128 KB pamięć podręczną drugiego poziomu (cache L2), z której dotychczas korzystały jedynie procesory z gniazdem Slot 1. Tego typu procesory wykorzystują 369-stykowe złącze Socket 370. Procesory Celeron wyprodukowane wcześniej, a przewidziane do montowania w gnieździe Slot 1, nie pasują do gniazd Socket 370.
Slot 1 - Gniazdo do procesorów Pentium II, również Celeron, zarówno w wersji z jak bez pamięci podręcznej drugiego poziomu (podręczna L2). Istnieje wiele modeli płyt głównych Slot 1. Procesory Pentium II produkowane są w dwóch wersjach różniących się od siebie technologią wytwarzania (0,35 lub 0,25 mikrona), częstotliwością taktowania magistrali (66 MHz lub 100 MHz) oraz rozmiarem pamięci buforowej (512 MB lub 4 GB).
Slot A - Gniazdo do procesorów K7 firmy AMD, wprowadzone na rynek w pierwszej połowie roku, jest zgodne z gniazdem Socket do procesorów Alpha o architekturze RISC (Reduced Instruction Set Computer) firmy DEC.
Slot 2 - Gniazdo zaprojektowane przez Intela do obsługi procesorów typu Xeon, przeznaczonych głównie do wysoko wydajnych komputerów, np. serwerów.
x86 - to zbiorcze oznaczenie procesorów produkowanych przez firmę Intel oraz innych konkurujących z nią firm które bazują na wspólnej architekturze CISC. Z czasem nazwą tą obdarzono również listę instrukcji i8086, z którą musiał być zgodny każdy z ewentualnych naśladowców. Dopiero przy opracowywaniu procesorów przeznaczonych dla komputerów 5 generacji pojawiła się rzeczywista konkurencja, gdyż konstrukcje procesorów zachowywały z intelowskim pierwowzorem zgodność jedynie na poziomie modelu programistycznego i listy instrukcji. W produkcję zgodnych z x86 procesorów włączyły się intensywnie takie firmy, jak AMD, IDT czy Cyrix. Architektura procesorów z rodziny x86 jest już obecnie znacznie przestarzała. Rozwijana od wielu lat, wlecze za sobą wiele problemów związanych ze zgodnością wstecz – każdy nowy procesor musi być zdolny do wykonywania kodu, napisanego dla pierwszego z procesorów tej rodziny. Komplikacje, jakie z tego wynikają, stanowią obecnie istotny problem z którym borykają się producenci chcący zachować zgodność nowych modeli ze starszymi a jednocześnie wykorzystywać w produkcji procesorów najnowsze technologie. Od czasu opracowania procesora 8086 minęło już ponad 20 lat, a obecne zasady konstrukcji procesorów uległy wielu modyfikacjom. Pierwotne procesory o architekturze CISC zostały zastąpione przez znacznie wydajniejsze konstrukcje, wykorzystujące wewnętrznie architekturę RISC. W obliczu wyraźnie widocznych barier rozwoju firma Intel zdecydowała się na opracowanie z firmą HP od podstaw zupełnie nowej architektury procesorów – IA-64 (Intel Architecture 64) która w niczym nie przypomina leciwej już x86.
Źródła:
www.intel.com
www.amd.com
Enter, PCkurier
Łukasz Kryj
xboy@poczta.wp.pl
http://cmielow.w.interia.pl
UIN 104041061
OdigoID 1846502
|