Лекція 20. Центральний процесор Pentium
20.1. Процесори Pentium першого покоління Процесор 80586 (Pentium)
Перший CPU 80586 Pentium був анонсований корпорацією Intel в 1993р.
Техпроцес 800-350нм, частота - до 150МГц, напруга живлення ядра - 2,9В, інтерфейса - 3,3В, 3 млн. транзисторів КМОН, роз’єм - Socket 5. Швидше PC/XT приблизно в 300 разів.
Використовуються два конвеєри по 5 ступенів - суперскалярна архітектура (рис.20.1).
Уведена система пророкування переходів. Для цього є спеціальний буфер адреси переходу (Branch Target Buffer, ВТВ), що зберігає дані про останні 256 переходів.
В CPU Pentium інтегрована інклюзивна кеш-пам'ять із політикою зворотного запису обсягом 16кБ: 8кБ для команд та 8кБ для даних.
Процесор Pentium обладнаний співпроцесором, що дає трикратний виграш у порівнянні з FPU 486.
Адресна шина Pentium 32-розрядна, а шина даних інтерфейсу - 64- розрядна.
Запропонована шина PCI.
Функціональна схема системи на базі Pentium наведена на рис.20.2.
Рис. 20.1. Робота конвеєра Pentium
Рис. 20.2. Архітектура Pentium - PCI
Процесор 80686 (Pentium Pro)
У лютому 1995р. фірма Intel провела презентацію перших робочих зразків мікропроцесора наступного покоління 80686 (Р6) - Pentium Pro. Призначений для роботи в складі серверів та робочих станцій:
RISC-ядро із блоком перекодування зовнішніх CISC команд.
Три конвеєри по чотирнадцять ступенів.
Застосовуються статичний та динамічний методи пророкування переходів. Імовірність правильного пророкування переходів - 90%.
Передбачені два буфери передвибірки - виконання по припущенню.
Вбудована кеш-пам'ять другого рівня (L2) 256-2048кБ.
У системі Pentium Pro може працювати одночасно до чотирьох CPU.
Pentium MMX
Процесор Pentium MMX був анонсований корпорацією Intel в 1997р.
Техпроцес - 350нм, тактова частота - до 200МГц, роз’єм Socket 7. Швидше 8088 приблизно в 500 разів.
Уведена підтримка технології MMX.
Удвічі збільшений розмір кеш-пам'яті першого рівня (LI) - 16кБ для даних та 16кБ для команд, що підвищило продуктивність на 15%.
Збільшена на один крок довжина конвеєра (стало 6 ступенів).
Блок пророкувань переходів запозичений у CPU Pentium Pro.
Удвічі збільшена кількість буферів запису даних (4 замість 2).
Є можливість виконання двох МMX-команд одночасно.
Поліпшений механізм паралельної роботи конвеєрів.
Процесор має вбудований тест (Self Test).
20.2. Процесори Pentium другого та третього покоління
Pentium II
Процесор являє собою модифікацію CPU Pentium Pro з підтримкою MMX.
Техпроцесс - 250нм, близько 7,5 млн. транзисторів, тактова частота - до 450МГц. Швидше CPU 8088 в 1000 разів.
Використаний картридж Slot 1 c кеш-пам'яттю другого рівня (L2) до 512кБ, що працює на половинній тактовій частоті ядра CPU.
Використана подвійна системна шина DIB (Dual Independent Bus) - CPU пов'язаний з кеш-пам'яттю другого рівня та RAM двома різними шинами. Це дозволило збільшити тактову частоту системної шини материнської плати з 66 до 100МГц.
Уведена технологія MMX2 з розширеним набором команд.
Використана окрема шина AGP для підключення відеокарти.
Функціональна схема системи на базі Pentium II/III наведена на рис.20.3.
Рис. 20.3. Архітектура системи Pentium III
Pentium III
Процесор представлений в 1999р. Основні відмінності Pentium III-системи:
Техпроцесс - 180нм, близько 30 млн. транзисторів, напруга живлення ядра – 2В, типове тепловиділення - 35Вт. Тактова частота 1ГГц, частота системної шини FSB 133МГц. Роз’єм Socket 370. Швидше CPU 8088 приблизно в 3000 разів.
Кеш другого рівня L2 реалізований на кристалі процесора та працює на частоті FSB.
Технологія Data Prefetch Logic. Вона підвищує продуктивність, попередньо завантажуючи в кеш дані, необхідні для роботи програми.
Технологія SSE для збільшення швидкості роботи з потоками даних.
Фірма Intel випускала також процесори Celeron для нижнього цінового діапазону (до 100$) з урізаним кеш L2 та, навпаки, процесори для серверів та робочих станцій Xeon (більше 400$) з кеш L2 2-4МБ. Крім того, випускався мобільний варіант Pentium-M для ноутбуків з підтримкою технології Wi-Fi.
Контрольні питання
1. Чому процесор Pentium називають революційним?
2. Які особливості побудови ПЕОМ на базі Pentium II?
3. Дайте опис комп'ютерної системи на базі Pentium III.