Схемотехника / Опорні конспекти / Модуль 2 / 2.8-к Моделі та покоління МП

Тема 2.8: Моделі та покоління мікропроцесорів.

Мета: Ознайомити з основними моделями та поколіннями процесорів.

Перелік питань для вивчення.

1.Ознайомлення з основними моделями та характеристиками процесорів корпорації Intel.

2.Ознайомлення з поколіннями процесорів корпорацій Intel і AMD.

1. Ознайомлення з основними моделями процесорів корпорації Intel.

Розглянемо основні моделі процесорів корпорації Intel (таблиця 2.8.1).

1)Intel 4004. Калькулятори.

2)Intel 8008. Програмовані калькулятори.

3)Intel 8080. Перший ПК Altair-8800.

4)Intel 8086 та Intel 8088.

Процесор Intel 8088 був використаний в першому ПК фірми IBM – IBM PC.

Процесори Intel 8086 та Intel 8088 започаткували сімейство х86 процесорів корпорації Intel.

5) Intel 80286.

Процесор Intel 80286 використовувався в комп’ютерах IBM PC AT.

Він міг працювати в захищеному режимі, тобто використовувати всі 16 Мбайт оператив-

ної та 1 Гбайт віртуальної пам’яті. Але цей режим роботи не отримав широкого застосування,

так як Intel 80286 не міг переключатися із захищеного режиму в реальний без перезавантаження.

Необхідно зазначити, що за продуктивністю процесор Intel 80286 в два-три рази перевер-

шував Intel 8086.

Це досягнення в історії виготовлення процесорів не було більше повторено ні разу.

6) Intel 80386.

Шина даних процесора Intel 80386 була 32-розрядною.

Даний процесор міг працювати в трьох режимах: реальному, захищеному та віртуальному реальному.

Можна сказати, що Intel 80386 випередив свій час.

Для багатьох користувачів нові можливості цього процесора були не потрібні, а його вар-

тість була високою.

Зцієї причини компанія Intel випустила дешевший процесор Intel 80386SX. Розрядність внутрішніх регістрів Intel 80386SX була 32 біт, але його шина даних була 16-розрядною, він вико-

ристовував лише 16 Мбайт оперативної пам’яті.

Зтого часу повноцінні 32-розрядні процесори Intel 80386 почали називати Intel 80386DX.

7) Intel 80486.

Процесор Intel 80486 мав вбудований співпроцесор та був оснащений кеш-пам’яттю першого рівня.

Трохи згодом Intel випустила дешевший процесор Intel 80486SX, який не мав вбудованого співпроцесора.

З того часу процесори Intel 80486 з вбудованим співпроцесором почали називати Intel 80486DX.

Пізніше були розроблені моделі процесорів Intel 80486DX2, Intel 80486DX4, Intel 80486SX2

та Intel 80486SX4. В цих процесорах була вперше застосована технологія внутрішнього множення частоти системної шини.

8) Pentium (Р5, Intel 80586).

Назва моделі походить від грецького слова “penta”, що означає п’ять. Ці моделі належать до процесорів п’ятого покоління. Компанія Intel відмовилась від назви Intel 80586 для недопущен-

ня копіювання числового номера 586 іншими виробниками.

В процесорі Pentium були реалізовані нові технології: 64-розрядна шина даних, суперскалярність та суперконвеєрність.

Процесор Pentium був оснащений кеш-пам’яттю першого та другого рівнів. Кеш-пам’ять

другого рівня розташовувалась на материнській платі.

9) Pentium Pro (Р6).

Процесор Pentium Pro відрізнявся від процесора Pentium значно швидшою кеш-пам’яттю. Вперше кеш-пам’ять другого рівня була розміщена на кристалі процесора.

На серверні материнські плати можна було встановити до чотирьох процесорів Pentium Pro.

Також в цьому процесорі була реалізована архітектура подвійної незалежної шини (DIB, Dual Independent Bus), що дозволило збільшити пропускну здатність пам’яті майже в три рази.

10) Pentium ММХ.

Цей процесор був створений на базі процесора Pentium.

В процесорі Pentium ММХ вперше була реалізована система мультимедійних команд ММХ

на основі технології SIMD (паралельна обробка декількох потоків даних).

Також був збільшений об’єм кеш-пам’яті першого рівня.

11) Pentium ІІ та Pentium ІІ Xeon.

Конструкція процесора Pentium ІІ дуже відрізнялася від попередніх.

Процесор не встановлювався на материнській платі в роз’єм типу Socket, а був розміщений в спеціальному картриджі. Картридж встановлювався на материнську плату в спеціальний роз’єм Slot 1. Разом з процесором в картридж була вміщена кеш-пам’ять другого рівня.

Іншою особливістю цього процесора є значно збільшена частота системної шини (до 100 МГц) та організація ядра процесора, схожа на RISC-архітектуру.

Крім того, Pentium ІІ мав систему команд ММХ.

Pentium ІІ став родоначальником процесорів Xeon, призначених для багатопроцесорних серверів. Перший процесор цієї серії Pentium ІІ Xeon був розроблений в 1998 році. На відміну від

Pentium ІІ, процесор Pentium ІІ Xeon мав значно більший об’єм кеш-пам’яті другого рівня.

12) Intel Celeron.

Процесор Celeron був виготовлений на основі ядра Pentium ІІ. Celeron - це спрощений варіант процесора Pentium ІІ для дешевих ПК. Процесор Celeron має дві основні відмінності порівняно з Pentium ІІ:

1)зменшений об’єм кеш-пам’яті другого рівня;

2)пластиковий корпус, який встановлюється на материнську плату в роз’єм типу Socket.

Це дозволило значно зменшити вартість процесора та розміри материнської плати.

Необхідно зазначити, що лінійка процесорів Celeron до нашого часу супроводжує головну лінію процесорів Intel. Останні моделі Celeron є багатоядерними процесорами.

13) Pentium ІІІ та Pentium ІІІ Xeon.

Нова система інструкцій SSE процесора Pentium ІІІ підвищила ефективність роботи з мультимедійними даними.

Вперше в процесорі Pentium ІІІ кеш-пам’ять другого рівня працювала на частоті ядра.

На основі ядра процесора Pentium ІІІ був розроблений процесор Pentium М, який викорис-

товувався в ноутбуках.

В свою чергу, Pentium М став прообразом архітектури Core, на основі якої побудовані су-

часні багатоядерні процесори.

Існував також варіант Pentium ІІІ Xeon, який мав збільшений об’єм кеш-пам’яті другого рівня та був орієнтований на використання в багатопроцесорних серверних системах.

14)Pentium 4.

Процесор Pentium 4 підтримує систему команд SSE2 та SSE3. Це дозволяє вести ефективну роботу зі складними математичними обчисленнями та мультимедійними даними.

В ньому була застосована гіперконвеєрна технологія - багатоступінчатий конвеєр, який складався із 20 стадій.

Ще одне нововведення в процесорі Pentium 4 - технологія Hyper Threading (HT), яка дозво-

ляє виконувати одночасно два потоки команд.

В залежності від моделей, процесори Pentium 4 встановлювалися на материнську плату в роз’єми Socket 423, Socket 478 або Socket 775.

На базі процесорів Pentium 4 виготовлялись їх дешевші версії – Celeron зі зменшеним об’є-

мом кеш-пам’яті другого рівня від 128 кбайт до 256 кбайт.

15) Itanium та Itanium 2.

Ці процесори є повністю 64-розрядними. Розрядність шини даних в них дорівнює 128 біт. Itanium та Itanium 2 призначені для високопродуктивних багатопроцесорних серверів.

З 2002 року випускаються також 64-розрядні серверні процесори Pentium Xeon, які трохи

дешевші та простіші порівняно з Itanium 2.

16)Pentium D.

Головна особливість цього процесора – двоядерна архітектура (Dual Core). По суті, це два

процесори Pentium 4, об’єднані в одному корпусі.

Процесор Pentium D може працювати в розширеному 64-розрядному режимі. Pentium D встановлюється в роз’єм Socket 775.

На базі Pentium D випускалися спрощені та дешевші процесори Celeron D з тактовою час-

тотою від 2,53 ГГц до 3,2 ГГц та об’ємом кеш-пам’яті другого рівня до 256 кбайт.

17)Процесори сімейств Intel Core та Intel Core 2.

Воснові цих процесорів лежить перероблене ядро Pentium M, нова системна шина, підтримка багатоядерності та мультимедійних команд.

До процесорів сімейства Intel Core належать Intel Core Duo - це одноядерні та двоядерні 32розрядні процесори для ноутбуків.

Сімейство Intel Core 2 – це 64-розрядні процесори з поліпшеною архітектурою для персональних комп’ютерів і ноутбуків.

До процесорів Intel Core 2 належать 2-ядерні процесори Intel Core 2 Duo та 4-ядерні процесори Intel Core 2 Quad. Багатоядерна архітектура та нові технології виготовлення забезпечують високу продуктивність роботи даних процесорів.

18) Процесори сімейства Intel Pentium Dual-Core.

Відновлення імені Pentium на даному етапі може здатися дивним, але Intel все ж на це зважилась. Ще більше заплутує ситуацію той факт, що Pentium Dual-Core базується не на процесорах Pentium, а на технології Core.

Перші процесори Pentium Dual-Core були призначені для ноутбуків, але пізніше вони також почали використовуватися в персональних комп’ютерах.

Необхідно зазначити, що процесори Pentium Dual-Core дешевші від процесорів Intel Core 2 Duo та Intel Core 2 Quad.

Сімейство процесорів Intel Pentium розвивається до сьогодні, в даний час ці процесори дешевші від процесорів сімейства Intel Core і Series.

19) Процесори сімейства Intel Core і Series.

До цього сімейства належать процесори Intel Core i3/i5/i7.

Це багатоядерні сучасні процесори з кількістю ядер 2, 4, 6 та 8. В них застосовані нові тех-

нології: вбудований контроллер двоканальної та трьохканальної оперативної пам'яті DDR3, вбу-

дований відеоконтроллер, системна шина нового типу для сполучення процесора з чіпсетом. Велика увага приділена енергоефективності даних процесорів.

20) Intel Atom.

Не можна оминути увагою процесори Intel Atom. Це недорогі, з дуже низьким енергоспо-

живанням одно- та двоядерні процесори, які використовують в нетбуках, неттопах та інших не-

дорогих офісних комп’ютерах. Виробництво процесорів Intel Atom зумовлено їх невисокою вартістю порівняно з іншими сучасними процесорами.

Процесори Intel Atom мають систему мультимедійних команд та підтримку багатопотокового виконання команд (SMT, аналог Hyper Threading).

Процесори Intel Atom мають можливість виконання 64-бітних команд.

Багато з цих процесорів впаяні в материнські плати, з якими вони разом продаються.

2. Ознайомлення з поколіннями процесорів корпорацій Intel і AMD.

Необхідно сказати, що термін «покоління процесорів» різні спеціалісти можуть трактувати

по-різному.

Спробуємо самостійно провести короткий огляд основних поколінь процесорів Intel і AMD

(таблиця 2.8.2).

Таблиця 2.8.2 Покоління процесорів Intel та AMD.

Контрольні запитання.

1.В яких пристроях застосовували процесор Intel 4004?

2.Яку розрядність мав процесор Intel 4004?

3.В яких пристроях застосовували процесор Intel 8080?

4.Яку розрядність мав процесор Intel 8080?

5.Які процесори започаткували сімейство х86 процесорів корпорації Intel?

6.В якому році виготовлені процесори Intel 8086 та Intel 8088?

7.Яку розрядність мали процесори Intel 8086 та Intel 8088?

8.Яку нову технологію підтримував процесор Intel 80286?

9.В скільки разів продуктивність процесора Intel 80286 перевищувала продуктивність Intel 8086?

10.Який процесор вперше в історії був 32-розрядним?

11.В яких режимах міг працювати процесор Intel 80386?

12.Якими показниками відрізняються процесори Intel 80386DX та Intel 80386SX?

13.Які нові технології були застосовані в процесорі Intel 80486?

14.Якими показниками відрізняються процесори Intel 80486DX та Intel 80486SX?

15.Яка розрядність шини даних процесора Pentium?

16.Які нові технології були застосовані в процесорі Pentium?

17.Де була розташована кеш-пам’ять другого рівня процесора Pentium Pro?

18.Яка архітектура процесорної шини була застосовані в процесорі Pentium Pro?

19.Звідки процесор Pentium ММХ отримав таку назву?

20.Чим відрізняються конструктивні особливості процесора Pentium ІІ від попередніх процесорів?

21.Який серверний процесор був створений на базі процесора Pentium ІІ?

22.Якими показниками відрізняються процесори Pentium ІІ та Pentium ІІ Xeon?

23.Який основний показник відрізняє процесор Celeron від процесора Pentium ІІ?

24.Яку систему мультимедійних команд має процесор Pentium ІІІ?

25.Що можна сказати про особливість роботи кеш-пам’яті другого рівня процесора Pentium ІІІ?

26.Який серверний процесор був створений на базі процесора Pentium ІІІ?

27.Якими показниками відрізняються процесори Pentium ІІІ та Pentium ІІІ Xeon?

28.Яку систему мультимедійних команд має процесор Pentium 4?

29.Які нові технології були застосовані в процесорі Pentium 4?

30.Яку розрядність мали процесори Itanium та Itanium 2?

31.Яку розрядність шини мали процесори Itanium та Itanium 2?

32.Яка головна особливість процесора Pentium D?

33.В якому сучасному режимі може працювати процесор Pentium D?

34.Яке ядро лежить в основі процесорів Intel Core та Intel Core 2?

35.Скільки ядер мають процесори Intel Core?

36.Де використовуються процесори Intel Core?

37.Скільки ядер мають процесори Intel Core 2 Duo?

38.Скільки ядер мають процесори Intel Core 2 Quad?

39.На якій технології базується процесор Pentium Dual-Core?

40.Скільки ядер мають процесори Intel Core i3/i5/i7?

41.Які нові технології застосовані в процесорах Intel Core i3/i5/i7?

42.Де використовуються процесори Intel Atom?

43.Чи мають процесори Intel Atom систему мультимедійних команд?

44.Чи можуть процесори Intel Atom виконувати 64-бітні команди?

45.Чим може відрізнятися спосіб встановлення процесорів Intel Atom на материнську плату від інших процесорів?

46.Проведіть короткий огляд основних поколінь процесорів Intel і AMD.

Література.

1.Основи комп'ютерної техніки: Компоненти, системи, мережі: Навч. посіб. для студ. вищ. навч. закл./ С.О. Кравчук, В.О. Шонін. - К.: ІВЦ "Видавництво «Політехніка»: Видавництво

«Каравела», 2005. - 344 с.

2.Леонтьев В.П. Новейшая энциклопедия персонального компьютера 2007. - М.: ОЛМА Медиа Групп, 2007. - 896 с.: ил. – (Новейшая энциклопедия).

3.Мюллер Скотт. Модернизация и ремонт ПК, 17-е издание.: Пер. с англ. - М.: ООО “И.Д.

Вильямс”, 2007. — 1360 с. (+147 c. на СD) : ил. - Парал. тит. англ.

4.Тхір І.Л., Калушка В.П., Юзьків А.В. Посібник користувача ПК. Третє видання. – Тернопіль: 2005, - 1026 с.: іл..

5.Татьяна Валентинова. Краткая история процессоров: 31 год из жизни архитектуры х86. Сайт www.hwp.ru

6.Новиков Максим Глебович. Поколения IBM-совместимых настольных компьютеров. - 25.01.2008, дополнено 11.01.2009

7.Сайт uk.wikipedia.org