учебник информатика
.pdf
|
|
|
2.1 Процессор |
|
|
|
|
|
|
|
Intel® Core™ i5-680, ™ i5-670, |
от 3,46 до 3,73 |
|
|
2010 |
i5-661, i5-660, i5-650 |
ГГц, технология |
32-нм |
|
|
(2 ядра, 4 потока, HT) |
Turbo Boost |
|
|
|
|
|
|
|
2010 |
Pentium® G6950 (2 ядра) |
2,8 ГГц |
32-нм |
|
2009 |
Intel® Core™ i5-750 (4 ядра) |
2,66 ГГц |
45-нм |
|
|
Intel® Core™ i7-960 – i7-860 (4 |
от 3,2 до 3,46 |
45-нм |
|
2008 |
ядра, 8 потоков, |
ГГц, технология |
||
731 млн. |
||||
|
технология HT) |
Turbo Boost |
||
|
|
|||
|
|
|
|
|
2008 |
Intel® Atom™ |
2,0 - 0,8 ГГц |
45-нм |
|
(для субноутбуков) |
47 млн. |
|||
|
|
|||
|
|
|
|
|
2007 |
Intel® Pentium® Dual-Core |
2,8 - 1,60 ГГц |
45 или 65-нм |
|
2007 |
Intel® Core™ 2 Quad |
3,00 - 2,40 ГГц |
45 или 65-нм |
|
(4 ядра) Q9650 … Q6600 |
820 млн. |
|||
|
|
|||
|
|
|
|
|
2007 |
Intel® Core™ 2 Extreme QX9775, |
3.20 - 2.66 ГГц |
45 или 65-нм |
|
QX6700 (4 ядра) |
410 млн. |
|||
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
Intel®Core™2 Duo (2 ядра) |
|
65-нм; |
|
2006 |
2,66 – 1.80 ГГц |
291 млн., |
||
E6700, E6750 … E4300 |
||||
|
|
167 млн. |
||
|
|
|
||
|
|
|
|
|
2006 |
Core™ Duo (2 ядра) |
1,66 - 2,33 ГГц |
65-нм |
|
152 млн. |
||||
|
|
|
||
|
|
|
|
|
2005 |
Intel® Pentium® |
|
|
|
|
Extreme Edition № 840 |
3,20 ГГц |
90-нм |
|
|
(2 ядра, технология HT) |
|
|
|
|
|
|
|
|
2005 |
Intel® Pentium® D |
3,60 - 2,66 Гц |
90-нм; |
|
|
(2 ядра) №№ 960 … 805 |
376 млн. |
||
|
|
|||
|
|
|
|
|
2004 |
Intel® Celeron® D |
3,20 - 2,53ГГц |
90-нм |
|
|
№№ 351, 346, … 320, 315 |
188 млн. |
||
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
Intel® Pentium® 4 |
|
90 нм, |
|
2004 |
3.73, 3,40 ГГц |
0,13 мкм |
||
Extreme Edition |
||||
|
|
169 млн. |
||
|
|
|
||
|
|
|
|
|
2003 |
Intel® Pentium® 4 |
3,60 - 2,40 ГГц |
0,09 мкм, 0,13 |
|
с технологией Intel® HT |
мкм; 178 млн. |
|||
|
|
|||
2000 |
Intel® Pentium® 4 |
1,40 ГГц |
0,18 мкм; |
|
42 млн. |
||||
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
51 |
Глава 2. Аппаратное обеспечение персональных компьютеров
|
|
|
0,18 мкм; |
|
1999 |
Intel® Pentium® III |
1 ГГц - 450 МГц |
28 млн. |
|
0,25 мкм; |
||||
|
|
|
||
|
|
|
9.5 млн. |
|
|
|
|
|
|
1998 |
Intel® Celeron® |
2,80 ГГц, |
0,13 мкм; 0,25 |
|
266 МГц |
мкм; 7,5 млн. |
|||
|
|
|||
|
|
|
|
|
1997 |
Intel® Pentium® II |
450 – 350 МГц |
0,25 мкм; 0,35 |
|
300 – 233 МГц |
мкм; 7,5 млн. |
|||
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
200 -166 МГц, |
0,35 мкм; |
|
1995 |
Intel® Pentium® Pro |
5,5 млн. |
||
50 МГц |
||||
|
|
0,6 мкм |
||
|
|
|
||
|
|
|
|
|
1997 |
Intel® Pentium® |
233 – 166 МГц |
0,35 мкм; |
|
с технологией MMX™ |
4,5 млн. |
|||
|
|
|||
1993 |
Intel® Pentium® |
66 – 60 МГц |
0,8 мкм; |
|
3,1 млн. |
||||
|
|
|
||
|
|
|
|
|
1992 |
Intel486™ SL |
33 – 20 МГц |
0,8 мкм; |
|
1,4 млн. |
||||
|
|
|
||
|
|
|
|
|
1994 |
IntelDX4™ |
100, 75 МГц |
0,6 мкм; |
|
1,6 млн. |
||||
|
|
|
||
|
|
|
|
|
1989 |
Intel486™ DX |
50, 33, 25 МГц |
1 – 0,8 мкм; |
|
1,2 млн. |
||||
|
|
|
||
|
|
|
|
|
1992 |
Intel386™ SX |
33, 25, 20, |
1,5 – 1 мкм; |
|
16 МГц |
275 тыс. |
|||
|
|
|||
|
|
|
|
|
1985 |
Intel386™ DX |
33, 25, 20, |
1,5 – 1 мкм; |
|
16 МГц |
275 тыс. |
|||
|
|
|||
|
|
|
|
|
1982 |
80286 |
12, 10, 6 МГц |
1,5 мкм; |
|
134 тыс. |
||||
|
|
|
||
|
|
|
|
|
1978 |
8086 |
10, 8, 5 МГц |
3 мкм; 29 тыс. |
|
|
|
|
|
Процессор Core является переработанной версией процессора Pentium M, который был основой платформы Intel Centrino для ноутбуков.
Процессор Pentium M представлял собой продолжение Pentium III, адаптированный под актуальные потребности, с широкой шиной, поддержкой новых наборов инструкций и направленностью на минимальное энергопотребление.
52
2.1 Процессор
Двухъядерные процессоры Intel® Core® Duo, основанные на принципиально иной по сравнению с Pentium 4 архитектуре, появились в начале 2006 года, во второй половине года появились процессоры Intel® Core™2 Duo, в конце 2008 г. – Core™ i7, в 2009 г. – Core™ i5 (см. рисунок 2.4).
Рисунок 2.4. Процессоры Intel®: Core™2 Duo, Core™ i7 и Core™ i5
Эволюционный ряд процессоров Pentium и Core показан на рисунке
2.5.
Pentium 
Pentium II 
Pentium III 
Pentium 4 
Pentium D, EE
|
|
|
|
130-нм, 2003 г. |
|
Pentium M |
|
|
|
|
|
65-нм, 2006 г. Core Duo 
Core 2 Duo 
Pentium Dual Core
HT
45-нм, 2008 г. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Atom |
|
Core i7 |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
HT |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
32-нм, 2010 |
г. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
Core i5 |
|
|
Core i3 |
|
|
Pentium G |
|
|||||
22-нм, 2012 |
г. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Рисунок 2.5. Эволюционный ряд процессоров Pentium и Core фирмы Intel
Процессор Pentium 4, преобладая на рынке почти 6 лет (с 2000 по 2005 год), получил отставку. На смену пришли многоядерные процессоры: двухъядерный Core 2 Duo, двухъядерные четырехпоточные Core i3 и Core i5 1-го поколения и четырехъядерные Core i5 2 и 3-го поколений, четы-
53
Глава 2. Аппаратное обеспечение персональных компьютеров
рехъядерный восьмипоточный Core i7. В дальнейшем планируется выпуск процессоров для обычных ПК с еще большим количеством ядер.
Вконце 2008 г. Intel представила четырехъядерные восьмипоточные процессоры Core i7 на микроархитектуре Nehalem cо встроенным контроллером памяти (выпускается в корпусе LGA1366). Пропускная способность шины памяти компьютеров с процессорами Intel Core i7 выросла более чем в два раза по сравнению с процессорами Intel серии Extreme
благодаря новому интерфейсу Intel QuickPath Interconnect (Intel® QPI),
заменившему привычную системную шину FSB (Front-Side Bus, см. далее
вразделе 2.2).
В2010 году произошел переход на 32-нм технологию для процессо-
ров Core i7, Core i5, Core i3 и Pentium G6950 архитектуры Clarkdale (с
интегрированными на одном кристалле контроллерами памяти и видеоподсистемой), в 2012 году – на 22-нм технологию.
Блок-схема процессоров семейства Clarkdale (Core i5, i3, Pentium G6950) показана на рисунке 2.6.
Рисунок 2.6. Блок-схема процессоров семейства Clarkdale
54
2.1 Процессор
В двухъядерных и четырехъядерных процессорах Intel используются все новейшие технологии Intel, обеспечивающие экстремальную производительность, например, для Core i5:
Технология Intel® Turbo Boost – максимально повышает производительность ресурсоемких приложений, динамически увеличивая производительность в соответствии с нагрузкой.
Технология Intel® Virtualization (Intel® VT) – управление эффективной и масштабируемой виртуальной инфраструктурой, с сохранением оптимальной производительности при низких затратах.
Технология Intel® Enhanced Speedstep – управления энергопотреблением процессора в зависимости от нагрузки.
Функция Execute Disable Bit позволяет процессору выделять области памяти, где допускается выполнение кода приложений, и где оно не допускается. Когда вредоносная программа-червь пытается установить свой код в буфер памяти, процессор отключает выполнение кода.
Архитектура Intel 64 – обеспечивает поддержку 64-разрядных вычислений, предоставляет процессору доступ к большему объёму памяти
Технология Intel® Hyper-Threading – обеспечивает обработку 2 потоков команд каждым физическим ядром, повышая общую пропускную способность процессора до 4 потоков. Она позволяет каждому ядру процессора одновременно выполнять две задачи.
Технология Intel® Smart Cache – использование общей кэш-памяти процессора 2 уровня, которая динамически распределяется между ядрами в зависимости от нагрузки..
Интегрированный контроллер памяти поддерживает 2 канала памя-
ти DDR3 1333 МГц.
Графическая система Intel® Graphics Media Accelerator HD, располо-
женная в одном корпусе с процессором, обеспечивает высокое качество воспроизведения видео HD и графики в трехмерных играх без необходимости использования дополнительных видеокарт или декодеров. Графическое ядро HD Graphics оснащено 14 исполнительными блоками (14 EU, Execution Units) с потоковыми процессорами Intel 3-го поколения.
Начиная с Core, в модельном ряду Intel произошло изменение способа нумерации процессоров. Если раньше использовались трехцифровые обозначения, то теперь модельный номер представляет собой комбинацию из пяти символов – одной буквы и четырёх цифр. Например: Core 2 Duo E6700, Core 2 Quad Q6600 (у экстремальных процессоров добавляется еще одна буква Х: Core2 Extreme quad-core QX6800).
55
Глава 2. Аппаратное обеспечение персональных компьютеров
Первая буква символизирует энергопотребление/тепловыделение и, таким образом, тип процессора. (например, E – более 50 Вт, процессор для настольных ПК). Четыре цифры после буквы показывают производительность в пределах одной линейки.
У процессоров Core i7, Core i5 и Core i3 первого поколения использовалось трехцифровое обозначение, у 2-го и 3-го поколений добавились первые цифры 2 и 3 соответственно.
Врамках каждого класса или семейства процессоров больший номер соответствует большему количеству различных функций, в том числе: объем кэш-памяти, тактовая частота, частота системной шины, поддержка новых технологий, новых команд и пр.
Рейтинг процессоров Intel можно посмотреть на сайте http://www.intel.com/ru_RU/consumer/rating.htm.
Втаблице 2.3 показаны некоторые процессоры Intel и их цены (январь 2010 г.), в Приложении 2 приведены более подробные сведения.
Таблица 2.3. Некоторые процессоры Intel и их цены (http://price.ru)
|
|
Тактовая |
Кэш, |
Цена, руб. |
Модель (ядер/потоков) |
частота, |
Мб |
(январь 2013 г.) |
|
|
|
ГГц |
|
|
Intel® Pentium™ G840 |
32 нм |
2,80 |
3 |
2094 |
Intel® Core™ i3-2120 (2/4) |
32 нм |
3,30 |
3 |
3686 |
Intel® Core™ i5-2400 (4/4) |
32 нм |
3,1-3,4 |
6 |
6172 |
Intel® Core™ i5-3550 (4/4) |
22 нм |
3,3-3,7 |
6 |
6685 |
Intel® Core™ i7-3770 (4/8) |
22 нм |
3,4-3,9 |
8 |
9678 |
Фирма AMD также выпускает многоядерные процессоры для настольных ПК – AMD Athlon™ и Phenom™ (см. таблицу 2.4).
Таблица 2.4. Некоторые модели процессоров AMD
Модель |
Тактовая |
Кэш L2, |
Цена, руб. |
||
|
|
|
частота, ГГц |
всего, Мб |
(январь 2013 г.) |
AMD A4-3300 (2 ядра) |
2,5 |
1 |
1119 |
||
AMD FX 4100 (4 ядра) |
3,6 |
4 |
3000 |
||
AMD FX 6100 (6 ядер) |
3,3 |
6 |
3320 |
||
AMD FX 8150 (8 ядер) |
3,6 |
8 |
5570 |
||
AMD FX 8320 |
|
(8 ядер) |
3,5-4,0 |
8 |
5820 |
Особенность процессоров AMD – контроллер памяти интегрирован в процессор. Каждое ядро имеет свой кэш второго уровня и работает со своей оперативной памятью, но при необходимости может обращаться и к
56
2.1 Процессор
памяти другого ядра (технология HyperTransport™). Сравнению процессоров AMD и Core посвящено большое количество статей на сайтах www.thg.ru, www.ixbt.com и пр.
57
Глава 2. Аппаратное обеспечение персональных компьютеров
2.2 Чипсет
Чипсет (chipset) – набор микросхем материнской платы для обеспечения работы процессора с памятью и внешними устройствами.
Раньше компьютер имел до 2-х сотен микросхем на материнской плате. Современные компьютеры до появления процессоров Core i3/i5/i7 имели две большие микросхемы чипсета, либо одну микросхему :
1.Трехчиповая компоновка (третий чип – процессор):
северный мост (North Bridge) – один из двух вариантов:
контроллер-концентратор памяти (MCH), который обеспе-
чивает работу процессора с памятью и с видеоподсистемой или
контроллер ввода-вывода (IOH) – для процессоров с интегрированным контроллером памяти;
южный мост (South Bridge) – контроллер-концентратор ввода-
вывода (ICH), обеспечивающий работу с внешними устройствами.
2.Двухчиповая компоновка компьютеров с процессорами Core i3/i5/i7 – используется только одна большая микросхема чипсета (PCH – Platform Controller Hub), обеспечивающая работу с внешними устройствами.
Разработкой чипсетов для настольных ПК занимаются 5 компаний: Intel, AMD, NVIDIA, VIA и SIS.
Выбор типа чипсета зависит от процессора, с которым он работает, и определяет вид других устройств ПК (оперативной памяти, видеокарты, винчестера и пр.). Для процессоров Intel можно найти список рекомендованных материнских плат, построенных на определенных чипсетах.
Например, для процессоров Core 2 Duo E8600 в список совместимых входят чипсеты Intel® G31, G33, G35, G45, Q35, Q43, Q45, P45, X38, X48 (http://processormatch.intel.com/CompDB/SearchResult.aspx?ProcNbr=E8600)
и материнские платы на их основе (первая цифра в номере – серия чипсета).
Помимо поддержки двух- и четырехъядерных процессоров Intel Core, большинство чипсетов 3-ей, 4-ой и 5-ой серий поддерживают тип памяти DDR3 (наряду с традиционной DDR2), новое поколение интерфейса PCI Express 2.0 с удвоенной пропускной способностью графики, а также работают с новой технологией Intel Turbo Memory для ускорения загрузки приложений. Чипсеты с буквой G и Q в обозначении имеют интегрированную графику с полноценной аппаратной поддержкой DirectX10,
58
2.2 Чипсет
все чипсеты этих серий имеют интегрированную аудиоподсистему High Definition Audio.
Принципиальная схема трехчипового чипсета Intel® G45 Express приведена на рисунке 2.7 (информация с сайта фирмы Intel).
FSB
Рисунок 2.7. Принципиальная схема чипсета Intel® G45 Express
На схеме чипсета Intel® G45 Express мы видим:
–системная шина (FSB – front side bus) может работать с частотой 1333/1066/800 МГц и поддерживает скорость работы процессора
(Intel® Core™2 Quad, Intel® Core™2 Duo и др.) с контроллером-
концентратором памяти (G45 GMCH) 10,6 Гбит/с;
–MCH имеет 2 контроллера для работы с памятью типа DDR3 (скорость 8,5 Гбит/с) или DDR2 (6,4 Гбит/с) – двухканальная память, скорость работы увеличивается при использовании двух модулей памяти;
–MCH имеет интегрированную видеоподсистему Intel® Graphics Media Accelerator X4500HD с поддержкой Microsoft DirectX 10, Shader
Model 4.0 и OpenGL 2.0 (поддерживают высокий уровень качества
59
Глава 2. Аппаратное обеспечение персональных компьютеров
Windows Vista Aero). Поддерживаются интерфейсы с оборудовани-
ем HDMI, DVI, HDCP, MEC;
–поддержка портов HDMI (интерфейс мультимедиа высокого разре-
шения), DisplayPort (с разрешением до 2560 × 1600) и DVI;
–MCH поддерживает интерфейс работы с видеокартами PCI Express 2.0 Graphics x16, скорость работы 16 Гбит/с;
–MCH через межчипсетную шину DMI обменивается информацией с контроллером-концентратором ввода-вывода (ICH10) со скоростью 2 Гбит/с;
–ICH поддерживает до 12-ти портов USB 2.0 для подключения внешних устройств (скорость работы 480 Мбит/с каждый);
–ICH поддерживает работу с шестью слотами PCI Express x1 для подключения плат различных внешних устройств (скорость работы 500 Мбит/с);
–ICH имеет интегрированный сетевой адаптер Intel Gigabit LAN Connect;
–ICH обеспечивает работу с интегрированной 8-ми канальной (7.1) аудиоподсистемой типа High Definition Audio;
–ICH поддерживает до 6-ти контроллеров Serial ATA (SATA) (ско-
рость работы 3 Гбит/с каждый) для подключения дисковых устройств.
Таким образом, для материнских плат, созданных на основе данного чипсета, характерно использование памяти типа DDR3 или DDR2, винчестеров SATA, они имеют интегрированные видеоподсистему, аудиоподсистему и один или два гигабитных сетевых адаптера.
Для процессоров Intel® Core™ i3/i5/i7 (в которых контроллеры памяти и графический процесссор на одном кристалле с основным процессором) предназначены чипсеты в виде одной микросхемы (бывший контрол- лер-концентратор ввода-вывода). Для 1-го поколения – чипсеты 5-й серии, для 2-го – 6-й серии, для 3-го – 7-й серии.
Принципиальная схема одночипового набора микросхем чипсета Intel® Z77 Express для процессора Intel® Core™ 3-го поколения показана на рисунке 2.8, его фото – на рисунке 2.9.
Набор микросхем Z77 Express позволяет увеличивать быстродействие при необходимости и дает возможность использовать дополнительный твердотельный накопитель, ускоряющий загрузку системы и приложений, имеет возможность подключения 3-х независимых монитьров, 4 порта USB 3.0 и 10 USB 2.0 и поддержку множества новейших Intelтехнологий.
60