Центральный процессор
Процессор или CPU (Central Processing Unit) управляет, контролирует все элементы материнской платы. Подавляющее большинство современных процессоров совместимы с архитектурой Intel 80x86. К середине 90-х годов корпорация Intel занимает лидирующее положение на рынке CPU. Основные характеристики процессоров [1;51]:
• степень интеграции чипа – сколько транзисторов может в ней уместиться, к примеру, для Intel 80586 – это от 3 млн. транзисторов на 3,5 см2. Для более новых процессоров это соотношение выглядит следующим образом: Pentium III (Katmai) имеет 9,5 млн. транзисторов при площади 106 мм2, Pentium III (Coppermine) - 28 млн. транзисторов при площади 128 мм2, AMD Athlon (Thunderbird) имеет 37 млн. транзисторов при площади 120 мм2;
• внутренняя разрядность данных – количество бит, которое может одновременно обрабатываться внутри CPU (16, 32, 64);
• тактовая частота – частота внутреннего тактового генератора основного микропроцессора;
• адресация памяти – размер поддерживаемой памяти (1 Мбайт для CPU 8086/88, 4 Гбайт для 80486).
Основные типы процессоров:
1) 8086/8088 применялся IBM в вычислительных системах класса XT (eXtended Technology).
2) 80286 был составной частью PC AT фирмы IBM. В защищённом режиме процессор обращался к 16 Мбайт физической памяти. Процессор 16-разрядный. Тактовая частота – до 20 МГц.
3) 80386 появился в 1986 году в ПК от фирмы Compaq. Разрядность – 32, тактовая частота наиболее распространённого 386DX – 33 МГц. У менее производительного 386SX внешняя разрядность – 16.
4) 80486 долгое время являлся стандартом для ПК. В микросхему интегрирована кэш-память (Internal Cashe) для повышения быстродействия. Впервые сопроцессор интегрирован в CPU для выполнения операции с плавающей точкой. Дальнейшим повышением производительности являлось повышение тактовой частоты, однако производство периферии было бы очень затруднено. Intel выводит на рынок системы, в которых внутренние схемы процессоров работали на частоте в два раза большей, чем частота системной шины. К семейству 486 процессоров относят и последнюю разработку Intel в рамках этого процессора – DX4 с утроением внутренней тактовой частоты.
5) процессоры семейства 80586 выпускался Intel под названием Pentium®. Это 32-разрядный процессор с 3,1 млн. транзисторов. Широкое распространение получили процессоры данного класса компаний AMD и Cyrix.
6) процессоры класса 80686: Intel Pentium Pro, Pentium II, Pentium III, Pentium 4 и основного конкурента AMD К6, К7.
7) процессоры 80786 разрабатываются Intel совместно с Hewlett Packard (HP). Процессор «Merced» совмещает в себе архитектуру RISC и технологию VLIW (сверхдлинные команды).
Процессоры класса 586
На основе паспортных данных нами подготовлена обобщающая таблица, в которой представлены модели процессоров класса 586, внутренние и внешние тактовые частоты процессоров корпорации Intel, а также основных её конкурентов – AMD и Cyrix.
Таблица 4
|
Производитель и модель CPU |
Тактовая частота CPU (МГц) |
Внешняя тактовая частота и к-т |
|
Intel Pentium P54C |
75 |
50x1.5 |
|
Intel Pentium P54C |
90 |
60x1.5 |
|
Intel Pentium P54C |
100 |
66x1.5 |
|
Intel Pentium P54C |
120 |
60x2.0 |
|
Intel Pentium P54C |
133 |
66x2.0 |
|
Intel Pentium P54C |
150 |
60x2.5 |
|
Intel Pentium P54C |
166 |
66x2.5 |
|
Intel Pentium P54C |
180 |
60x3.0 |
|
Intel Pentium P54C |
200 |
66x3.0 |
|
Intel Pentium P55C MMX |
166 |
66x2.5 |
|
Intel Pentium P55C MMX |
180 |
60x3.0 |
|
Intel Pentium P55C MMX |
200 |
66x3.0 |
|
Intel Pentium P55C MMX |
233 |
66x3.5 |
|
Cyrix 6x86 PI 20+ |
100 |
50x2 |
|
Cyrix 6x86 PI 33 + |
110 |
55x2 |
|
Cyrix 6x86 PI 50+ |
120 |
60x2 |
|
Cyrix 6x86 PI 66+ |
133 |
66x2 |
|
Cyrix 6x86 P200+ |
150 |
75x2 |
|
Cyrix 6x86MX-PR 166 |
133 |
66x2 |
|
Cyrix 6x86MX-PR 166 |
150 |
60x2,5 |
|
Cyrix 6x86MX-PR200 . |
150 |
75x2 |
|
Cyrix 6x86MX-PR200 |
166 |
66x2,5 |
|
Cyrix 6x86MX-PR233 |
188 |
75x2 |
|
Cyrix 6x86MX-PR266 |
208 |
83x2 |
|
Cyrix 6x86MX-PR300 IBM |
225 |
75x3,5 |
|
AMD K5 PR75ABR |
75 |
50x1,5 |
|
AMD K5 PR90ABQ |
90 |
60x1,5 |
|
AMD K5 PR100ABQ |
100 |
66x1,5 |
|
AMD K5 PR120ABQ |
90 |
60x1,5 |
|
AMD K5 PR133ABQ |
100 |
66x1,5 |
|
AMD K5 PR150ABQ |
105 |
60x1,75 |
|
AMD K5 PR166ABQ |
116 |
66x1,75 |
|
AMD K5 PR200ABQ |
133 |
66x2 |
|
AMD K6 PR166ABQ |
166 |
66x2,5 |
|
AMD K6 PR200ABQ |
200 |
66x3 |
|
AMD K6 PR233ABQ |
233 |
66x3,5 |
|
AMD K6 PR266ABQ |
266 |
66x4 |
Рис. 9. Процессор AМD K5
Как видно из табл. 4, на рынке конкуренцию Intel составляют две фирмы: Cyrix и AMD. Конкуренты Intel разработали спецификацию для маркировки своих процессоров 5-го и 6-го поколений – P-Rating. Данный показатель отражает тот факт, что производительность эталонной системы с подобным процессором эквивалентна и даже выше, чем у аналогичной машины с процессором Intel соответствующей тактовой частоты [11;29].
Процессор Р166+, являющийся совместным продуктом Cyrix и IBM, на выставке СеВ1Т'96 получил наивысшую оценку журнала BYTE в категории «Лучшая технология» [200;25]. Этот процессор принадлежит к серии Сх6х86 (рабочее название «Ml») и является аналогом Pentium, но на одинаковой тактовой частоте значительно производительнее. В процессоре применено RISC-ядро Ml и динамическое переименование регистров, чего нет в Pentium. Стоимость процессоров от Cyrix значительно (почти в 2 раза) ниже [ 131 ;71]. По данным фирмы AMD (табл. 5), K5™-PR 133 работает быстрее, чем Pentium® (данные опубликованы на форзаце еженедельника «Компьютерра» № 45/1996).
По данным фирмы Intel, производительность процессоров Pentium® по индексу iCOMP приведена в табл. 6 (данные опубликованы в приложении к журналу «Мир ПК» № 10/1994). За 100 единиц iCOMP принята производительность CPU Intel 486SX-25.
Таблица 5
|
Процессор |
Winstone 96 |
Landmark Speed 2.0 |
Norton SI for Win'95 |
|
AMD-K5-PR133 |
78.8 |
893 |
42.9 |
|
Pentium-133 |
78.7 |
767 |
34.7 |
Таблица 6
|
Процессор |
Индекс iCOMP® |
|
Intel Pentium® processor (120 МГц) |
1000 |
|
Intel Pentium® processor (100 МГц) |
815 |
|
Intel Pentium® processor (90 МГц) |
735 |
|
Intel Pentium® processor (75 МГц) |
610 |
|
Intel Pentium® processor (60 МГц) |
510 |
|
Intel DX2® processor (66 МГц) |
297 |
Реализованная впервые Intel технология ММХ (MultiMedia eXtention) позволила повысить производительность ПК при работе с коммуникационными и мультимедиа-программами. Увеличение производительности оценивается: при выполнении алгоритма MPEG I – на 40%; при работе с аудиосигналом – на 25%; при цифровой обработке видео – на 5%; при обработке 3D-графики – на 30%. С IV квартала 1997 года все новые процессоры Intel используют данное расширение.
Сопоставляя процессоры Intel Pentium 200 и Pentium 233MMX, отмечается повышение производительности [106;8]:
• целочисленных операций на 30% (по тесту SPEC CPU95) - традиционные приложения;
• операций с плавающей точкой на 25% (SPECfp95) - трёхмерные игры и приложения виртуальной реальности;
• программ мультимедиа на 60% (Intel Media Benchmark) – работа со звуком, видео, графикой, трёхмерной геометрией.
Компании Cyrix и AMD также представляют процессоры с использованием технологии ММХ – 6х86МХ и К6 соответственно [25;30].