Процессоры фирмы Intel
Министерство труда и
на тему: Процессоры фирмы Intel.
Студентка группы АСОИ 12 -08(1)
Гараева Алина
Проверил:
Куликов А. М.
2010
Содержание.
История вычислительной техники (до процессора Intel 80486) 3
История персональной вычислительной техники 3
Персональные компьютеры фирмы IВМ 5
Краткий обзор 8
Pentium MMX 9
Pentium Pro 13
Обзор продукции 13
Pentium II 13
История вычислительной техники (до процессора Intel 80486)
Эволюционный процесс, который
привел к современным
История персональной вычислительной техники
Одним из самых важных достижений, которые привели к революции в персональных компьютерах, было изобретение полупроводника или транзистора в 1948 году. Этот подвиг совершили инженеры фирмы Веll Laboratories Джон Бардин, Вальтер Бреттейн и Вильям Шокли.
Транзистор, который является не более чем твердотельным электронным переключателем, заменил гораздо большие по размерам электронные лампы и потреблял значительно меньше энергии, выполняя ту же работу, что и лампа. Таким образом, компьютерная система, построенная на транзисторах, была много меньше и гораздо эффективней.
Лампа также могла выполнять роль переключателя, однако была неэффективной в том качестве. Она потребляла большое количество электроэнергии и выделяла большое количество тепла, которое было важной проблемой в ранних системах. Кроме этого, лампы были чрезвычайно ненадежные, примерно одна поломка каждые два часа или около того для больших систем.
Переход на транзисторы положил
начало миниатюризации, которая сделала
возможным появление
В 1959 году инженеры фирмы Техаs Instruments поняли, как разместить несколько транзисторов на одной основе или подложке и соединить эти транзисторы без проволоки. Так родилась интегральная схема или ИС. Первая интегральная схема содержала только 6 транзисторов, а процессор Intel 80386, который используется во многих современных системах, имеет 280000 транзисторов. Современная ИС может быть создана из миллионов транзисторов.
B 1969 году фирма Intel внесла волнение в электронную индустрию, выпустив ИС с памятью 1 Кбит, которая была намного больше любой другой, имевшейся в то время. Из-за успеха этой фирмы в разработке и производстве микросхем с ней связалась японская фирма Busiсомр, производящая калькуляторы и предложила выпустить 12 микросхем для одного из своих калькуляторов. Инженеры фирмы Intel взяли 12-чиповую разработку и объединили все желаемые функции и возможности в одной родовой многоцелевой микросхеме. Эта ИС отличалась от предыдущих разработок, которые были запрограммированы ддя одной цели с помощью встроенных инструкций. Концепция состояла в том, чтобы сконструировать почти полное вычислительное устройство на одной микросхеме. Таким первым микропроцессором был Intel 4004 четырехбитовый микропроцессор, появившийся в 1971 году. Его преемником был процессор 8008 —восьмибитовый микропроцессор, появившийся в 1972 году. 1973 году были разработаны некоторые из первых комплектов микропроцессоров, основывавшихся на процессоре 8008. Эти комплекты представляли собой немного больше, чем демонстрационные средства и не могли делать многого, за исключением мигания огоньками. В конце 1973 года фирма Intel выпустила процессор 8080, который был в 10 раз быстрее, чем 8008, и мог адресовать 64К памяти. Это был один из прорывов, которого ожидали персональные компьютеры.
В январе 1975 года журнал «Популярная электроника»сообщил о том, что компания МITS приступила к выпуску комплекта Аltair, который обычно считается первым персональным компьютером. Этот комплект включал процессор 8080, источник питания, переднюю панель с огромным количеством лампочек и огромной памятью в 256 байт (не килобайт). Комплект продавался за 395 долларов и должен был собираться. Этот компьютер включал открытую архитектуру (разъемы), которые позволяли подключить внешние устройства и дополнительные ресурсы, не входящие в стандартный набор. Новый процессор вдохновил другие компании писать программы, включая операционную систему СР/М (Сontrol Рrogram for Мiсroprocessor —Управляющая Программа для Микропроцессоров) и первую версию Microsoft BASIC.
После этого дела действительно стали продвигаться. Фирма IВМ выпустила свой первый «персональный компьютер»в 1975 году. Модель 5100 имела 16 K( памяти, встроенный интерпретатор ВАSICa и встроенный кассетный лентопротяжный механизм, который используется в качестве запоминающего устройства. А какой была его стоимость? Только 9000 долларов! Эта цена поставила эту систему за пределы основного рынка персональных компьютеров, на котором доминировали экспериментаторы (кустари), которые создавали дешевые наборы (500 долларов или около того) в качестве хобби. Не стоит даже говорить, что эта система была неконкурентоспособна на Таком рынке и продавалась не очень хорошо. За моделью 5100 последовали модели 5110 и 5120, прежде чем фирма выпустила (ВМ РС (который назывался моделью 5150).
В 1976 году новая компания —Аpplе Computer —выпустила компьютер Аррlе 1, стоимостью 695 долларов. Эта система состояла из главной платы, привинченной к куску клееной фанеры. Корпус и источник питания не входили в набор: покупатели должны были сами позаботиться о них. Только небольшая партия этих компьютеров была сделана, и сегодня за такие вещи коллекционеры платят более 20000 долларов. За компьютером Apple 1 в 1977 году последовал Арр1е 2(. Из-за своего огромного веса компьютер Аррle 2 помог установить стандарты почти для всех основных микрокомпьютеров, которые затем выпускались, включая IВМ РС. Hа фоне этой деятельности происходило выдвижение компьютера IBM РС. В 1980 году мир микрокомпьютеров разделился на две основные фракции. Первая была представлена компьютером Аррlе 2, который имел много последователей среди пользователей и гигантское программное обеспечение, которое возрастало с фантастической скоростью. Существовали также и все системы, которые развились из первоначального компьютера Аltair фирмы MITS. 3tи системы были совместимы друг с другом и отличались по своему использованию операционной системы СР/М и разъемов расширения, которые следовали стандарту S-100 (разъем со 100 иголками). Хотя эти системы создавались различными фирмами и продавались под различными названиями, все они использовали одно и то же программное обеспечение и подключаемые с помощью разъемов аппаратные средства.
Персональные компьютеры фирмы IВМ
В конце 1980 года маленькая группа, названная Entry Systems Division, была образована в составе фирмы IВМ. Первоначальный штат состоял из 12 человек (инженеров и конструкторов) под руководством Дона Эстриджа. Главным конструктором «команды» был Льюис Эггебрехт. Это подразделение получило задание- разработать первый реальный ПК фирмы IВМ.
Фирма IBМ считала, что система 5100, разработанная в 1975 году, является «разумным»программируемым терминалом, а не настоящим компьютером, хотя она действительно была компьютером.
Эстридж и группа конструкторов быстро разработали проект и спецификации новой системы. Группа изучила рынок, который оказал огромное влияние на проект IВМ РС. Конструкторы смотрели господствующие стандарты, изучили другие успешные системы и включили все эти особенности -- и даже больше -- в новый ПК. Фирма IВМ была готова производить систему, которая идеально заполнила свою нишу на рынке ЭВМ.
После того, как параметры для проекта были определены с помощью изучения рынка, фирма IВМ была в состоянии пройти путь от идеи до выпуска системы за один год. Компания совершила этот подвиг, прибегнув к покупке максимального количества компонентов у внешних продавцов. Например, фирма IВМ выдала контракт на разработку языков программирования и операционной системы маленькой компании Мicrosoft. (Сначала фирма IВМ предлагала сотрудничество фирме Digital Research, которая написала СР/М, однако, та не заинтересовалась сделкой. фирма Мicrosoft заинтересовалась и сейчас она стала одной из крупнейших в мире в области программного обеспечения). Кроме помощи в быстром выпуске конечного продукта, использование внешних продавцов было открытым приглашением к дальнейшей поддержке системы. Так это и случилось. Дебют IВМ РС, использующего РС 005, состоялся во вторник, августа 1981 года. В этот день новый стандарт занял свое место в компьютерной индустрии. С тех пор фирма IВМ продала более чем 10 миллионов РС, и РС вырос в целое семейство компьютеров и внешних устройств. Для этого семейства написано больше программных продуктов, чем для любой другой системы, имеющейся на рынке.
До появления ПК IВМ все модели микрокомпьютеров имели закрытую архитектуру. Это означало, что аппаратные средства компьютера давались для конечного пользователя «вещью в себе»: любая их модификация требовала достаточно высокой специальной квалификации в области электроники. Совершенствование микрокомпьютера оставалось уделом профессионалов-разработчиков, а пользователям приходилось довольствоваться тем, что они приобретали. С того момента, когда на корпусе микрокомпьютера при его сборке был завернут последний винт, система была обречена на необратимое старение. Безусловно, это не означало кризисного положения в производстве ПК, но спрос на них (и, соответственно, объем производства и сбыта) был весьма невелик, а производительность не могла быть даже сравнима с профессиональными мини-ЭВМ. Именно поэтому первоначально их чаще называли «домашними», а не «персональными».
Фирма IВМ произвела в этой области настоящий переворот. Так как еще до появления ее первого ПК IВМ была фирмой-производителем больших вычислительных систем и мини-ЭВМ, она просто перенесла модульный принцип их построения в структуру ПК. Именно в этом смысле его открытая архитектура допускает (не сказать бы -- «побуждает») замену дополнительных устройств на новые при старении прежних. Это качество поддерживается строго соблюдаемым правилом, выработанным производителями аппаратных и программных средств: все новые устройства и программы должны быть совместимыми по принципу «сверху - вниз», то есть последующие версии должны обслуживать все ранее существовавшее.
Например: пользователь приобрел ПК IВМ с монохромным (одноцветным) монитором и таким же видеоконтроллером (контроллером, который управляет монитором). Через 1— года на рынке появился цветной контроллер. Даже неспециалист в состоянии извлечь из системы устаревшее устройство и заменить его новым. Еще через 2 года появился улучшенный цветной графический контроллер. Пользователь вновь заменяет лишь один из компонентов ПК и так далее. Преимущества подобно подхода очевидны:
во-первых, нет необходимости в замене системы в целом, если возможно ее обновление «по частям», во- вторых, совершенствование ПК становится уделом самого пользователя, который вследствие своей близости к конкретному применению ПК лучше представляет себе, что требуется от системы,
а в-третьих, процесс ремонта сводится к замене не отдельного элемента, а устройства в целом, что можно делать намного быстрее.
Именно вследствие удачного конструктивного решения через короткий срок после рождения IВМ РС (IВМ Рersonal Соmputer -- ПК IВМ) началось лавинообразное нарастание производства ПК, совместимых с оригинальной моделью. Достаточно сказать, что производитель прежде весьма популярных микрокомпьютеров TRS-80 -- фирма Таndу Corporation -- достаточно быстро освоила производство IВМ-совместимых ПК, эффективно переориентировав производство. Модели ПК выпускаются и другими фирмами. Как правило, они полностью совместимы с соответствующими моделями IВМ, но стоят дешевле (иногда весьма значительно). Это семейство микрокомпьютеров получило название «клона»IВМ. Так как сам по себе принцип открытой архитектуры не подлежит авторской и патентной защите, то вследствие «клонирования»ПК сторонними производителями фирма IВМ начала быстро утрачивать монополию на контроль рынка ПК и терять доходы. Только тоща специалисты IВМ поняли, насколько замечательное решение они предложили. Можно сказать, что в этом отношении фирма сработала частично против себя, но от этого выиграли потребители. Любая из моделей «клока»оказывалась в конечном счете лучше своего прототипа (по быстродействию, дизайну и т.д.), то есть IВМ как бы инициировала процесс разработки очередного ПК, а затем другие производители всесторонне совершенствовали каждую из моделей. Неудивительно, что к настоящему моменту IВМ, имея в руках весь арсенал сверхсовременных технологий, является хоть и самым крупным, но не самым популярным производителем ПК своей собственной архитектуры; и совсем не ее модели занимают первые места в рейтинге ПК использовала микропроцессор Intel 8088 и имела 64 КБ оперативной памяти, магнитофон для загрузки/сохранения программ и данных, дисковод и встроенную версию языка BASIС. Через короткий отрезок времени эта модель была усовершенствована.
Новая модификация получила название "расширенного"Производители отказались от использовании магнитофона в качестве накопителем информации, добавили второй дисковод гибких дисков, а также возможность использования жесткого диска емкостью 10—30 МБ. В настоящее время наличие жесткого диска в ПК ХТ является практически обязательным. Модель базировалась на использовании того же микропроцессора -- intel 8088.
Вследствие естественного
Соответственно появилась и новая модель ПК IВМ. Она получила название IВМ РС/АТ (Рersonal Computer)ПК АТ, но на базе иной архитектуры. Затем IВМ начала использовать микропроцессор Intel 80386 и даже Intel 80486.
Новая модель ПК на базе очередном поколения микропроцессоров Intel 80386 (ПК 386) била впервые разработана уже не IВМ, а фирмой Соmpaq. Этот ПК может работать в реально многозадачном и многопользовательском режиме. С некоторым запозданием IВМ выпустила компьютер такого класса как новую модель семейства РS/2.
В целом, надежды фирмы IВМ, возлагавшиеся на концепцию новой архитектуры РS/2 -- так называемую микроканальную (кстати, действительно более прогрессивную в смысле скорости обмена данными), пока коммерчески не оправдались. Пользователи неспециалисты оказались практичнее профессионалов и не захотели приобретать ПК, новая конструкция которых не поддержана другими производителями дополнительных устройств. Именно вследствие этого не будем останавливаться здесь на особенностях микроканальной архитектуры ПК второго поколения.
Другие производители (в их числе такие гиганты, как Соmpaq, Zenith, АSТ, Арricot и др.) разработали модели ПК 386 на основе использования прежней архитектуры. С этот момента фирма IВМ, породившая ПК как идеологию, перестала быть его самым популярным производителем. Сотни фирм в десятках стран мира производят модели клона IBМ, включая модель с микропроцессором Intel 80386, причем эти модели раскупаются едва ли не охотнее, чем РS/2 фирмы IВМ. Первое место среди различных вариантов модели ПК 386 (данные 1989 года) занимает микрокомпьютер Соmраq DeskPro/386.
После освоения производства процессора Intel 80486 в выпуске моделей ПК 486 лидировали Арricot и Соmpaq, затем -- АSТ, Zenith и другие. Сама IВМ неохотно выпускает ПК с этими микропроцессорами и, похоже, не собирается расширять производство.
Краткий обзор
Процессор Pentium фирмы Intel объединяет в себе высокую производительность с гибкостью и совместимостью, характеризующими платформу персонального компьютера. В настоящее время процессор Pentium является основой большинства продаваемых ПК и обеспечивает широкие возможности для работы с новым поколением мультимедийного программного обеспечения и Internet. Это способствует созданию новейшего программного обеспечения с мощной реалистичной графикой и возможностью воспроизведения полноэкранного видео. Процессор Pentium расширяет диапазон микропроцессоров архитектуры Intel до новых вершин, создавая новую область возможностей для компьютерных систем сегодня и в будущем.
Семейство процессоров Pentium:
Процессор Pentium 200 МГц, индекс iCOMP 2.0 - 142
Процессор Pentium 166 МГц, индекс iCOMP 2.0 - 127
Процессор Pentium 150 МГц, индекс iCOMP 2.0 - 114
Процессор Pentium 133 МГц, индекс iCOMP 2.0 - 111
Процессор Pentium 120 МГц, индекс iCOMP 2.0 - 100
Процессор Pentium 100 МГц, индекс iCOMP 2.0 - 90
Процессор Pentium 75 МГц, индекс iCOMP 2.0 - 67
Высокая производительность для всего программного обеспечения ПК
Новые возможности и усовершенствования, появившиеся в результате развития полупроводниковой технологии, делают процессор Pentium полностью программно-совместимым с предыдущими микропроцессорами Intel, тем самым сохраняя капиталовложения пользователей в программное обеспечение, которые достигают миллиардов долларов. Семейство процессоров Pentium оправдывает ожидания пользователей компьютеров, например, на процессоре Pentium эффективно работают все ведущие операционные системы и многочисленные сложные приложения.
Процессоры семейства Pentium производятся с использованием современной полупроводниковой технологии и имеют размер элемента разрешения меньше микрона. Процессоры Pentium 75МГц, 90МГц, 100МГц и 120МГц выполнены по 0.6-микронной 3.3V технологии, а процессоры Pentium 120МГц, 133МГц, 150МГц, 166МГц и 200МГц - по 0.35-микронной 3.3V технологии.
В дополнение ко всем свойствам предыдущих поколений процессоров Intel, процессоры семейства Pentium имеют следующие особенности:
Основные характеристики
- Суперскалярная Архитектура
- Динамическое Предсказание
- Модуль конвейерной обработки операций с плавающей запятой
- Меньшее время исполнения
- Раздельные кэш данных (8Kб ) и кэш кода (8Kб)
- Протокол обратной записи MESI в кэш данных
- 64-битная Шина Данных
- Конвейер циклов на шине
- Контроль четности адресов
- Внутренняя проверка четности
- Контроль функциональной
- Контроль исполнения
- Мониторинг производительности
- Периферийное сканирование в соответствии с IEEE 1149.1
- Режим управления системой (Systems Management Mode)
- Расширение виртуальных режимов
- Поддержка двухпроцессорности
- Интеллектуальное управление потреблением энергии (SL)
- Частичные операции на шине
- Встроенный API
Pentium MMX
Краткий обзор
Процессоры Pentium с тактовой частотой 233, 200 и 166 МГц обеспечивают лучшую производительность среди процессоров с гнездом Socket 7. Более высокая производительность по сравнению с обычными процессорами Pentium
- на 10-20% на стандартных тестах
- более 60% на тесте Intel's Media Benchmark, оценивающем производительность технологии MMX при работе с мультимедиа
Имеет улучшенную
- полная поддержка технологии MMX
- удвоены кэш данных и кэш кода до 16 К каждая
- улучшен механизм предсказания ветвления
- улучшенная конвейерная
- более глубокие буферы записи
Полная совместимость со всей
библиотекой программного
Процессоры Pentium c технологией MMX, выпускающиеся с тактовой частотой 233, 200 и 166 МГц, являются существенным дополнением семейства Pentium. Скорость работы приложений в системах с процессором Pentium с технологией MMX на 10-20% больше, чем в системах с процессором Pentium той же тактовой частоты. Приложения, разработанные для технологии MMX, реализуют дополнительную производительность, которую обеспечивает технология MMX, позволяя использовать богатую цветовую гамму, более реалистичную графику, полно-экранное видео и т.д. Конкретные возможности определяются типом приложения и степенью использования технологии MMX. Эталонный тест Intel Media Benchmark, который оценивает производительность мультимедиа, исполняется более чем на 60% быстрее в системе на базе процессора Pentium с технологией MMX, чем в системе с процессором Pentium той же тактовой частоты.
Для более полного интерактивного использования ПК система должна обладать высокой производительностью в трех направлениях: при выполнении целочисленных вычислений и операций с плавающей запятой, а также при работе с мультимедиа. Обычные приложения, такие как текстовые редакторы, программы для создания и просмотра презентаций, персональные финансовые программы, требуют высокой производительности целочисленных вычислений. Однако, для использования видео, трехмерных игр и обработки изображений необходимо максимальное расширение мультимедийных возможностей ваших процессоров и систем, а также высокая производительность операций с плавающей запятой. Процессор Pentiumг c технологией MMX с тактовой частотой 233 МГц имеет лучшие показатели производительности во всех трех областях.
Процессор Pentium с технологией MMX обеспечивает полную совместимость, как программную, так и по выводам, с предыдущими процессорами семейства Pentium. Он содержит 4.5 миллиона транзисторов и изготовлен по расширенной 0.35 микронной технологии с использованием технологии КМОП и технологии понижения напряжения. Это позволяет сохранить тепловые характеристики оригинального процессора Pentium при существенном увеличении производительности.
Описание процессора
Процессор Pentium с технологией MMX - новый
представитель семейства
- Полная поддержка технологии MMX.
- В основе технологии MMX лежит
метод SIMD - одна инструкция над
многими данными, - который позволяет
увеличить производительность
- Процессор Pentium c технологией MMX
поддерживает 57 новых инструкций
и 4 новых 64-разрядных типа
- Все существующие операционные системы и приложение полностью совместимы с процессором Pentium с технологией MMX.
- Удвоен объем кэш данных и кэш кода до 16К каждой.
- Кэш данных и кэш кода 1-го
уровня процессора были
- Улучшенное предсказание ветвления. Динамическое предсказание ветвления использует Branch Target Buffer (BTB), который предсказывает наиболее вероятный набор инструкций для исполнения.
- Улучшенная конвейерная
- Более глубокие буферы записи. Для улучшения производительности записи в память, буферная область, состоящая из четырех буферов, теперь используется совместно двумя конвейерами.
Все процессоры семейства Pentium разработаны для господствующих в настоящее время настольных систем и обеспечивают существенные улучшения по сравнению с предыдущими поколениями микропроцессоров Intel, типа Intel486 и lntel386 и т.д., при сохранении кодовой совместимости.
Основные характеристики:
- 64-разрядная шина данных
- Целостность данных
- Встроенный контроллер
- Контроль производительности и отслеживание исполнения
- Улучшение страничного обмена
- Управление мощностью с
- Суперскалярная архитектура с возможностью параллельного исполнения двух целочисленных инструкций за один такт
- Конвейерный блок вычислений с плавающей запятой (FPU) для поддержки 32- и 64- разрядных форматов, установленных стандартом IEEE 754, а также 80-разрядного формата. Это дает возможность исполнения в одном такте двух инструкций с плавающей запятой, обеспечивая увеличение производительности вычислений с плавающей запятой до пяти раз с планированием инструкции и конвейерным исполнением. FPU - это объектный код, совместимый с математическими сопроцессорами Intel486 DX и Intel 487 SX, Intel 387 DX, и Intel 387 SX.
- Многие инструкции, микрокодированные
в процессорах x86, теперь аппаратно
встроены в процессор для
- Контрольные сигналы шины для управления согласованностью кэш-памяти в мультипроцессорных системах.
- Встроенный контроллер
- Двухпроцессорный режим, обеспечивающий повышение производительности приложений в 32-разрядных операционных системах.
- Расширенная форма страничного обмена обеспечивает доступ к структурам данных, большим доступного объема памяти, сохраняя их частично в памяти и частично на диске.
- Аппаратная поддержка
- Идентификация CPU для получения
информации о семействе,
- Определение ошибок внутренних устройств и интерфейса шины обеспечивается с помощью защиты контроля по четности и Machine Check Exception (MCE). Также обеспечивается аппаратная поддержка для проверки завершения цикла шины.
Некоторые возможности процессора используются для тестирования и контроля производительности. Это:
- Встроенный Self Test (BIST), обеспечивающий
100% определение единичных
- Порт доступа к стандартным тестам IEEE 1149.1 и архитектурный механизм сканирование границ, позволяющий тестирование процессора с помощью стандартного интерфейса.
- Расширения Отладки, которые позволяют отлаживать адреса ввода-вывода и доступ к памяти.
- Внутренние счетчики, которые
могут использоваться для
Pentium Pro
Обзор продукции
Семейство процессоров Pentium Pro - это
следующее поколение
Основные характеристики
- Тактовая частота ядра 150, 166, 180 и 200 Mгц
- Совместим по кодам с
- Оптимизирован для 32-
- Микроархитектура с Динамическим Исполнением
- Единый корпус содержит
- Наращивается до
- Раздельные внешняя системная шина и внутренняя полноскоростная шина кэш-памяти
- Раздельные неблокируемая кэш-
- Интегрированная неблокируемая кэш-память второго уровня 256 или 512 Kб
- Средства сохранения
Pentium II
Наиболее
Процессор Pentium II с тактовой частотой 266 МГц, согласно стандартным эталонным тестам, обеспечивает повышение производительности от 1.6x до 2x по сравнению с процессором Pentium-200 МГц, и более, чем в 2 раза при оценке с помощью мультимедийных тестов.
- Как и процессор Pentium Pro, процессор Pentium II использует архитектуру двойной независимой шины, повышающую пропускную способность и производительность.
- Процессоры ЭВМ
- Процессоры электронных таблиц
- Процесс осаждения частиц под действием электрического тока
- Процесс осуществления управленя организацией
- Процесс оформления и ведения личных дел
- Процесс оформления и ведения личных дел
- Процес социальной работы
- Процессоры PC. Эволюция 1971-2012
- Процессоры Pentium, Celeron
- Процессоры: классификация, сферы использования, характеристики
- Процессоры. Назначение. Основные характеристики
- Процессоры персональных компьютеров
- Процессоры семейства Intel Core
- Процессоры. Технические характеристики
