Pentium D - Serie von Dual-Core-Prozessoren: Testbericht, Eigenschaften, Testberichte

• P54CS
• Tillamook

Pentium(ausgesprochen Pentium) - Warenzeichen mehrere Generationen von Mikroprozessoren der x86-Familie, hergestellt von der Intel Corporation seit dem 22. März 1993. Der Pentium ist Intels Prozessor der fünften Generation und ersetzt den Intel 80486 (oft einfach als 486 bezeichnet).

Geschichte

Modelle

Zunächst (22. März 1993) wurden nur zwei Modelle vorgestellt, die auf dem P5-Kern mit Frequenzen von 60 und 66 MHz basierten. Später kamen leistungsstärkere Pentium-Prozessoren auf den Markt, die auf verbesserten Kernen basierten. Darüber hinaus wurden sie vorgestellt mobile Versionen Prozessoren und Pentium OverDrive-Prozessoren.

P5

Die einzigen beiden Modelle der Pentium-Prozessoren der ersten Generation mit Kerntaktraten von 60 und 66 MHz wurden am 23. März 1993 angekündigt.

Der Prozessor wurde in einem 273-Pin-CPGA-Gehäuse hergestellt, auf dem Motherboard im Sockel 4-Prozessorsockel installiert und benötigte eine 5-V-Stromversorgung. Die Systembusfrequenz (FSB) entsprach der Kernfrequenz, also dem Kern Der Multiplikator betrug 1,0.

Alle Pentium-Prozessoren gehören zur SL Enhanced-Klasse – das bedeutet, dass sie über ein SMM-System verfügen, das den Stromverbrauch senkt. Der Cache der zweiten Ebene befand sich auf Hauptplatine und kann bis zu 1 MB groß sein. Frühe Versionen von Prozessoren mit Frequenzen von 60–100 MHz (P5- und P54C-Kerne) hatten einen Fehler im mathematischen Coprozessormodul, der in seltenen Fällen zu einer Verschlechterung der Genauigkeit der Divisionsoperation führte. Dieser Fehler wurde 1994 entdeckt und als „Pentium FDIV-Bug“ bekannt.

Prozessoren auf Basis des P5-Kerns wurden in einer 800-Nanometer-Prozesstechnologie mit bipolarer BiCMOS-Technologie hergestellt. Der Prozessor enthält 3,1 Millionen Transistoren und die Kernchipgröße beträgt 294 mm². Der Pentium 66 verbraucht einen Strom von 3,2 A und hat eine Leistung von 16 W, was den Einbau eines zusätzlichen Lüfters erforderte. Die Herstellung solcher Prozessoren erwies sich als sehr schwierig und der Anteil an verwendbaren Kristallen erwies sich als zu gering. Viele Experten rieten angesichts der zahlreichen Mängel (siehe: F0 0f c7 c8) der Pentium-Prozessoren der ersten Generation vom Kauf dieser Modelle ab. Die Produktion musste vorübergehend eingestellt werden. Bald begann jedoch die Produktion verbesserter Prozessoren auf Basis des P54C-Kerns.

P54C

Pentium-Prozessoren der zweiten Generation verwenden Multiplikation Taktfrequenz, es arbeitet schneller als der Systembus. Ein Multiplikator wird verwendet, um anzugeben, wie oft die Taktfrequenz des Prozessorkerns größer als die Systembusfrequenz ist. Bei allen Prozessoren, die auf dem P54C-Kern basieren, beträgt der Multiplikator 1,5.

P54CS

Die ersten auf diesem Kern basierenden Prozessoren wurden am 27. März 1995 veröffentlicht. Im Wesentlichen handelt es sich bei diesem Kern um einen P54C-Kern, der mit der 350-nm-Bipolar-BiCMOS-Technologie hergestellt wurde, was es ermöglichte, die Größe des Kernchips auf 91 mm² (Pentium 120- und 133-Prozessoren) zu reduzieren, aber aufgrund der Kernoptimierung bald seine Größe wurde bei gleicher Transistoranzahl auf bis zu 83 mm² reduziert. Gleichzeitig verbrauchte der Pentium 200 einen Strom von 4,6 A und seine maximale Energieabgabe (Wärmeabgabe) betrug 15,5 W.

P55C

Am 8. Januar 1997 wurden Pentium-Prozessoren auf Basis des P5-Kerns der dritten Generation (P55C) veröffentlicht. Das Intel R&D Center in Haifa (Israel) hat dem P55C-Kern einen neuen Befehlssatz namens MMX (MultiMedia eXtension) hinzugefügt, der die Computerleistung bei Multimedia-Anwendungen deutlich steigert (von 10 bis 60 %, je nach Optimierung). Aus diesem Grund werden diese Prozessoren Pentium mit MMX-Technologie genannt (normalerweise abgekürzt als Pentium MMX). Der neue Prozessor enthält ein MMX-Gerät mit Pipeline-Befehlsverarbeitung, der L1-Cache wird auf 32 KB erhöht (16 KB für Daten und 16 KB für Anweisungen). Besteht aus neuer Prozessor aus 4,5 Millionen Transistoren und wird in fortschrittlicher 280-Nanometer-CMOS-Technologie unter Verwendung von Siliziumhalbleitern hergestellt, arbeitet mit einer Spannung von 2,8 V. Die maximale Stromaufnahme beträgt 6,5 A, die Wärmeableitung beträgt 17 W (für Pentium 233 MMX). Die Kristallfläche von Pentium MMX-Prozessoren beträgt 141 mm². Die Prozessoren wurden in einem 296-Pin-CPGA- oder PPGA-Gehäuse für Sockel 7 produziert.

Pentium OverDrive

Es wurden mehrere Generationen des Pentium OverDrive veröffentlicht.

• 1995 wurde der erste Pentium OverDrive veröffentlicht (auf dem P24T-Kern). Es war für den Einbau in Sockel 2 oder Sockel 3 konzipiert und arbeitete mit einer Versorgungsspannung von 5 V, d. h. es diente zur Aufrüstung von Systemen mit 486-Prozessor ohne Austausch des Motherboards. Darüber hinaus verfügte dieser Prozessor über alle Funktionen des Pentium-Prozessors der ersten Generation (auf dem P5-Kern). Es wurden zwei Modelle herausgebracht, die mit Frequenzen von 63 und 83 MHz arbeiteten, das ältere verbrauchte einen Strom von 2,8 A und hatte eine Verlustleistung von 14 W. Aufgrund der hohen Kosten wurde dieser Prozessor vor seinem Erscheinen aufgegeben. Und obwohl diese Prozessoren nach einiger Zeit (4. März 1996) durch Pentium ODP5V mit Frequenzen von 120 und 133 MHz ersetzt wurden, basierend auf dem P5T-Kern (im Wesentlichen ein P54CS-Kern), erlangten sie auch keine Popularität.
• Am 4. März 1996 wurde die nächste Version von Pentium OverDrive veröffentlicht – Pentium ODP3V – basierend auf dem P54CT-Kern. Dieser Kern basiert auf dem P54CS-Kern. Der Prozessor wurde in einem 320-Pin-CPGA-Gehäuse für Sockel 5 oder Sockel 7 produziert.
• Am 3. März 1997 wurden zwei Pentium ODPMT-Modelle (mit Frequenzen von 150 und 166 MHz) veröffentlicht, die auf dem P54CTB-Kern (analog zum P55C) basieren. Später, am 4. August 1997, wurden zwei weitere Modelle auf demselben Kern (mit Frequenzen von 180 und 200 MHz) veröffentlicht. Sie wurden in 320-Pin-CPGA-Gehäusen hergestellt und waren für Sockel 5 oder Sockel 7 (Pentium ODPMT-200 MMX – nur Sockel 7) konzipiert.

Tillamook

Auf diesem Kern basierende Prozessoren waren für Laptop-Computer gedacht und wurden in den sogenannten verwendet. „mobiles Modul“ MMC-1 Mobilmodul-Anschluss mit 280 zusammengearbeiteten Pins Intel-Chipsatz 430 TX und 512 KB Cache-Speicher Hauptplatine, Mainboard, Motherboard. Der Tillamook-Kern (benannt nach einer Stadt in Oregon, USA) ist ein P55C-Kern mit niedrigerer Spannung – das 300-MHz-Modell arbeitete mit 2,0 V, verbrauchte 4,5 A und verbrauchte 8,4 W. Ältere Modelle (mit einer Frequenz von 233, 266 und 300 MHz) wurden in einer 250-nm-Prozesstechnologie hergestellt und hatten eine Kristallfläche von 90 mm²; es gab auch Versionen mit einer Kernfrequenz von 166 MHz. Es wurden die Modelle 200 und 233 hergestellt ab August 1997, Modell 266 ab Januar 1998, und das Spitzenmodell der Linie wurde im Januar 1999 eingeführt.

(oft einfach 486 genannt).

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Untertitel

Geschichte

Prozessoren auf Basis des P5-Kerns wurden in einer 800-Nanometer-Prozesstechnologie mit bipolarer BiCMOS-Technologie hergestellt. Der Prozessor enthält 3,1 Millionen Transistoren und die Kernchipgröße beträgt 294 mm². Der Pentium 66 verbraucht einen Strom von 3,2 A und hat eine Leistung von 16 W, was den Einbau eines zusätzlichen Lüfters erforderte. Die Herstellung solcher Prozessoren erwies sich als sehr schwierig und der Anteil an verwendbaren Kristallen erwies sich als zu gering. Viele Experten wiesen auf die zahlreichen Mängel (siehe: F0 0f c7 c8) der Pentium-Prozessoren der ersten Generation hin und rieten vom Kauf dieser Modelle ab. Die Produktion musste vorübergehend eingestellt werden. Bald begann jedoch die Produktion verbesserter Prozessoren auf Basis des P54C-Kerns.

P54C

Die Pentium-Prozessoren der zweiten Generation nutzen Taktmultiplikation und sind schneller als der Systembus. Ein Multiplikator wird verwendet, um anzugeben, wie oft die Taktfrequenz des Prozessorkerns größer als die Systembusfrequenz ist. Bei allen Prozessoren, die auf dem P54C-Kern basieren, beträgt der Multiplikator 1,5.

P54CS

Die ersten auf diesem Kern basierenden Prozessoren wurden am 27. März 1995 veröffentlicht. Im Wesentlichen handelt es sich bei diesem Kern um einen P54C-Kern, der mit der 350-nm-Bipolar-BiCMOS-Technologie hergestellt wurde, was es ermöglichte, die Größe des Kernchips auf 91 mm² (Pentium 120- und 133-Prozessoren) zu reduzieren, aber aufgrund der Kernoptimierung bald seine Größe wurde bei gleicher Transistoranzahl auf bis zu 83 mm² reduziert. Gleichzeitig verbrauchte der Pentium 200 einen Strom von 4,6 A und seine maximale Energieabgabe (Wärmeabgabe) betrug 15,5 W.

P55C

Am 8. Januar 1997 wurden Pentium-Prozessoren auf Basis des P5-Kerns der dritten Generation (P55C) veröffentlicht. Das Intel R&D Center in Haifa (Israel) hat dem P55C-Kern einen neuen Befehlssatz namens MMX (MultiMedia eXtension) hinzugefügt, der die Computerleistung bei Multimedia-Anwendungen deutlich steigert (von 10 bis 60 %, je nach Optimierung). Aus diesem Grund werden diese Prozessoren als Pentium mit MMX-Technologie bezeichnet (normalerweise abgekürzt als Pentium MMX). Der neue Prozessor enthält ein MMX-Gerät mit Pipeline-Befehlsverarbeitung, der L1-Cache wird auf 32 KB erhöht (16 KB für Daten und 16 KB für Anweisungen). Der neue Prozessor besteht aus 4,5 Millionen Transistoren und wird in fortschrittlicher 280-Nanometer-CMOS-Technologie unter Verwendung von Siliziumhalbleitern hergestellt, arbeitet mit einer Spannung von 2,8 V. Die maximale Stromaufnahme beträgt 6,5 A, die Wärmeableitung beträgt 17 W (für Pentium 233 MMX). Die Kristallfläche von Pentium MMX-Prozessoren beträgt 141 mm². Die Prozessoren wurden in einem 296-Pin-CPGA- oder PPGA-Gehäuse für Sockel 7 produziert.

Pentium OverDrive

Es wurden mehrere Generationen des Pentium OverDrive veröffentlicht.

• 1995 wurde der erste Pentium OverDrive veröffentlicht (auf dem P24T-Kern). Es war für den Einbau in Sockel des Typs Socket 2 oder Socket 3 konzipiert und arbeitete mit einer Versorgungsspannung von 5 V, d. h. es wurde für die Aufrüstung von Systemen mit dem 486-Prozessor ohne Austausch des Motherboards verwendet. Darüber hinaus verfügte dieser Prozessor über alle Funktionen des Pentium-Prozessors der ersten Generation (auf dem P5-Kern). Es wurden zwei Modelle herausgebracht, die mit Frequenzen von 63 und 83 MHz arbeiteten, das ältere verbrauchte einen Strom von 2,8 A und hatte eine Verlustleistung von 14 W. Aufgrund der hohen Kosten wurde dieser Prozessor vor seinem Erscheinen aufgegeben. Und obwohl diese Prozessoren nach einiger Zeit (4. März 1996) durch Pentium ODP5V mit Frequenzen von 120 und 133 MHz ersetzt wurden, basierend auf dem P5T-Kern (im Wesentlichen ein P54CS-Kern), erlangten sie auch keine Popularität.
• Am 4. März 1996 wurde die nächste Version von Pentium OverDrive veröffentlicht – Pentium ODP3V – basierend auf dem P54CT-Kern. Dieser Kern basiert auf dem P54CS-Kern. Der Prozessor wurde in einem 320-Pin-CPGA-Gehäuse für Sockel 5 oder Sockel 7 produziert.
• Am 3. März 1997 wurden zwei Pentium ODPMT-Modelle (mit Frequenzen von 150 und 166 MHz) auf den Markt gebracht, die auf dem P54CTB-Kern (analog zum P55C) basieren. Später, am 4. August 1997, wurden zwei weitere Modelle auf demselben Kern (mit Frequenzen von 180 und 200 MHz) veröffentlicht. Sie wurden in 320-Pin-CPGA-Gehäusen hergestellt und waren für Sockel 5 oder Sockel 7 (Pentium ODPMT-200 MMX – nur Sockel 7) konzipiert.

Tillamook

Auf diesem Kern basierende Prozessoren waren für Laptop-Computer gedacht und wurden in den sogenannten verwendet. Der „Mobile Module“ MMC-1 Mobile Module Connector mit 280 Pins arbeitete mit dem Intel 430 TX Chipsatz zusammen und verfügte über 512 KB Cache-Speicher auf dem Motherboard. Der Tillamook-Kern (benannt nach einer Stadt in Oregon, USA) ist ein P55C-Kern mit niedrigerer Spannung – das 300-MHz-Modell arbeitete mit 2,0 V, verbrauchte 4,5 A und verbrauchte 8,4 W. Ältere Modelle (mit einer Frequenz von 233, 266 und 300 MHz) wurden in einer 250-nm-Prozesstechnologie hergestellt und hatten eine Kristallfläche von 90 mm²; es gab auch Versionen mit einer Kernfrequenz von 166 MHz. Es wurden die Modelle 200 und 233 hergestellt ab August 1997, Modell 266 ab Januar 1998, und das Spitzenmodell der Linie wurde im Januar 1999 eingeführt.

Im Jahr 1995 Jahr Intel Mikro gestartet Pentium-Prozessor Profi. Trotz des Namens hatte er wenig mit dem regulären Pentium gemeinsam. Eine der wichtigsten Neuerungen beim Pentium Pro bestand darin, dass x86-Anweisungen nicht direkt ausgeführt, sondern in einer Folge einfacher interner Mikrooperationen dekodiert wurden. Mit anderen Worten: Der Pentium Pro ähnelte „im Inneren“ eher zeitgenössischen RISC-Prozessoren als den Chips früherer x86-Familie.

Diese Architektur ermöglichte es Intel, viele Maßnahmen umzusetzen, die zu einer Leistungssteigerung führten. Insbesondere war der Pentium Pro der erste x86-Prozessor, der eine Out-of-Order-Ausführung erhielt. Bei der Ausführung außerhalb der Reihenfolge gelangen Mikrooperationen zunächst in den Operationspuffer, wo sie sortiert und nicht in der Reihenfolge ihres Empfangs, sondern in der Reihenfolge ihrer Ausführungsbereitschaft an Recheneinheiten gesendet werden. Dieser Ansatz ermöglichte es, Ausfallzeiten der Recheneinheiten des Prozessors praktisch zu eliminieren. Die Adressbusbreite wurde auf 36 Bit erhöht, was in Kombination mit der PAE-Technologie eine Vergrößerung ermöglichte maximale Lautstärke Arbeitsspeicher bis zu 64 GB. (Diese Funktionalität wurde jedoch nur in Server-Sets implementiert Systemlogik, außerdem betrug die maximale Speichermenge, die einem Prozess zur Verfügung stand, immer noch 4 GB.) Der Pentium Pro erhielt außerdem einen integrierten L2-Cache mit einer Kapazität von 256 KB bis 1 MB, der mit der vollen Prozessortaktrate arbeitete. Dadurch wurde der Pentium Pro zum Zeitpunkt seiner Markteinführung zum schnellsten 32-Bit-Mikroprozessor der Welt und übertraf damit die von der AIM-Allianz (Apple-IBM-Motorola) entwickelten PowerPC-Chips.

Ursprünglich war geplant, dass der Pentium Pro den Pentium komplett ersetzen würde, was aber gerade wegen des bereits erwähnten Cache-Speichers nicht geschah. Es stellte sich heraus, dass die Ausbeute an geeigneten schnellen SRAM-Speicherchips, die mit der vollen Prozessorfrequenz arbeiten können, gering war, sodass der Pentium Pro sehr hohe Kosten verursachte. Daraufhin erschien 1997 der Nachfolger des Pentium Jahr Pentium II, der den MMX-Befehlssatz und den Cache-Speicher erhielt und mit der halben Prozessorfrequenz arbeitete. Darüber hinaus verbesserte der Pentium II die Leistung beim Arbeiten mit 16-Bit-Code (das war damals wichtig, da Windows 95 und Windows 98 noch große Mengen an 16-Bit-Code enthielten).

Pentium III Tualatin: der schnellste Pentium III

Im Jahr 1999 wurde der Pentium II durch den Pentium III ersetzt, der baulich nahezu identisch war, aber einen neuen Satz zusätzlicher Anweisungen namens SSE erhielt. Der Pentium III durchlief mehrere Iterationen, wobei spätere Chips dieser Familie Taktraten über 1 GHz und 512 KB Cache aufwiesen, die mit voller Prozessorgeschwindigkeit liefen.

„Netzwerkexplosion“

Trotz des Erfolgs der P6-Mikroarchitektur (die dem Pentium Pro, Pentium II und Pentium III zugrunde lag) wurde der Pentium 4 nach einem völlig anderen Prinzip gebaut. Anstelle eines komplexen Kerns mit einem hohen IPC (Instructions Per Clock – die Anzahl der ausgeführten Befehle pro Takt) und einer relativ niedrigen Taktfrequenz wurde beschlossen, auf einen einfacheren Kern mit einer langen Pipeline und einem niedrigeren IPC, aber einem höheren umzusteigen Taktfrequenz. Hatten die späteren Pentium III-Prozessoren eine Pipelinelänge von 10 Stufen, so lag die Länge der Pipeline beim Pentium 4 zwischen 20 und 31 Stufen (abhängig von der Chipversion). Kompensieren geringe Produktivität Während des Prozessorkerns liefen die Integer Processing Units (ALUs) im Prozessor mit der doppelten Taktrate. Beispielsweise liefen die ALUs im 3-GHz-Pentium-4-Prozessor mit 6 GHz. Ursprünglich war geplant, dass Prozessoren mit der NetBurst-Mikroarchitektur eine Taktfrequenz von 4 GHz erreichen würden, doch in der Realität erwies sich die Frequenz von 3,8 GHz als Grenze.

Die NetBurst-Mikroarchitektur kann als relativ erfolglos angesehen werden, aber darauf basierende Prozessoren weisen mehrere Errungenschaften auf: Der Pentium 4 war der erste x86-Prozessor, der eine Taktrate von 3 GHz erreichte, und der erste 64-Bit-x86-Prozessor von Intel. Darüber hinaus entstand auf Basis des Pentium 4 der Pentium D-Prozessor, der Intels erster Dual-Core-Prozessor wurde.

Pentium M und seine Nachkommen

Fast unmittelbar nach dem Erscheinen des mobilen Pentium 4 wurde klar, dass die NetBurst-Architektur aufgrund der hohen Wärmeentwicklung und des Stromverbrauchs nicht für Laptops geeignet ist. Daher erschien im Jahr 2003 der Pentium M-Prozessor, der tatsächlich eine verbesserte und modernisierte Version des P6-Kerns war. Dieser Prozessor wurde zur Basis des äußerst erfolgreichen Mobiltelefons Intel-Plattformen Centrino, das einen Prozessor, einen Chipsatz und kabelloser Adapter Intel. Es war die Centrino-Plattform, die die Entwicklung der ersten dünnen und leichten Laptops ermöglichte. Gleichzeitig werden die Bemühungen von Intel gefördert drahtlose Netzwerke Insbesondere in der Ukraine wurden unter der Schirmherrschaft des Unternehmens Mitte der 2000er Jahre Bauprojekte umgesetzt Wi-Fi-Netzwerke in Kiewsky Nationaluniversität ihnen. T. G. Shevchenko und der internationale Flughafen „Kiew-Borispol“.

Samsung X10: eines der ersten dünnen und leichten Laptops auf Basis von Centrino

In den Jahren 2004-2005 wurde deutlich, dass Pentium-M-Prozessoren mehr leisten Hochleistung als Desktop-Prozessoren, die auf der NetBurst-Mikroarchitektur basieren. Deshalb bildeten die darin verwendeten architektonischen Lösungen die Grundlage Kernmikroarchitektur, das sowohl im Desktop- als auch im Desktop-Bereich verwendet wurde mobile Prozessoren. Im Jahr 2006 wurde der erste Desktop-4-Core-Intel-Prozessor veröffentlicht – es war der Core 2 Extreme QX6700 mit einer Taktfrequenz von 2,67 GHz und 8 MB L2-Cache.

Von Kern zu Kern

Im Jahr 2008 führte Intel die Marke Core i7 ein, unter der Spitzenprozessoren auf Basis der neuen Nehalem-Mikroarchitektur verkauft wurden. Diese Prozessoren erhielten einen neuen Systembus, integrierte Grafiken sowie integrierte Speichercontroller und PCIe-Busse. In den Jahren 2009–2010 wurden außerdem die Marken Core i5 und Core i3 eingeführt und Core-2-Prozessoren sowie deren Derivate aus allen Preissegmenten verdrängt.

Im Jahr 2011 kamen auf dieser Architektur basierende Prozessoren auf den Markt Sandy Bridge Im Jahr 2012 wurde eine verbesserte Version von Sandy Bridge namens „Sandy Bridge“ eingeführt Ivy Bridge, der als erster Intel-Prozessor die 22-nm-Prozesstechnologie und 3D-Prozessoren nutzte. Im Jahr 2013 stellten sie vor Haswell-Prozessoren und 2014 und 2015 - Broadwell. Broadwell-Prozessoren Hergestellt im 14-nm-Verfahren. Dazu gehört unter anderem der Core-M-Prozessor, der eine berechnete Wärmeableitung von nur 4,5 W aufweist, was den Einsatz in Geräten mit passiver Kühlung ermöglicht.

Es kann festgestellt werden, dass die Wachstumsrate der reinen Prozessorleistung in In letzter Zeit leicht gesunken: Im Prinzip reichen selbst Core-2-Prozessoren (ganz zu schweigen vom Core i7/i5 der ersten Generation) für fast jede Aufgabe aus. Dies liegt daran, dass die Hersteller der Verbesserung der Energieeffizienz von Prozessoren und einem Parameter wie „Leistung pro Watt“ mehr Aufmerksamkeit schenken. Dadurch laufen moderne Laptops mit energieeffizienten Intel-Prozessoren 9-12 Stunden im Akkubetrieb und bieten gleichzeitig ausreichend Leistung für nahezu jede Aufgabe. Noch vor 3-4 Jahren wäre das unmöglich gewesen.

Atom: Netbooks, Tablets, Smartphones...

Parallel zur Höchstleistung Kernprozessoren Intel-Unternehmen entwickelt außerdem eine Reihe energieeffizienter Atom-Prozessoren. Sie erschienen erstmals 2008 als Prozessoren für Netbooks (also preisgünstige Laptops der unteren Preisklasse), fanden aber seitdem Verwendung als Chips für darauf basierende Smartphones und Tablets Betriebssysteme Android und Windows. Tatsächlich ist Atom heute der einzige Konkurrent verschiedener Chips, die auf der ARM-Architektur basieren. Im Jahr 2014 wurden 46 Millionen Tablets mit Atom-Prozessoren auf den Markt gebracht.

Quark: kleiner als Atom

Intel Galileo: Entwicklungsboard mit Quark-Prozessor

Die neueste Familie von Intel-Prozessoren ist die Quark-Reihe. Dabei handelt es sich um sehr einfache Prozessoren, die architektonisch dem ursprünglichen Pentium nahe kommen. Jeder Prozessor enthält außerdem alle Controller, die zum Aufbau eines vollständigen Geräts erforderlich sind. Diese Prozessoren sind in erster Linie für die Erstellung eingebetteter Lösungen gedacht, die in das Internet der Dinge integriert sind. Für Enthusiasten und Entwickler gibt es Intel-Veröffentlichungen Intel-Boards Galileo mit Quark-Prozessoren, diese Boards sind mit Arduino kompatibel und können zum Erstellen eigener Projekte und zur Durchführung verschiedener Automatisierungsaufgaben verwendet werden.

Heute sind wir so an die modernen Realitäten gewöhnt, dass wir sie für selbstverständlich halten. Ein Smartphone in unserer Tasche oder ein Laptop in einer Tasche erscheint uns nicht als Wunderwerk der Technik, sondern als etwas Gewöhnliches. Doch alles begann mit einem winzigen Chip, der 2.300 Transistoren enthielt und mit einer Taktfrequenz von 740 kHz arbeitete. Manchmal lohnt es sich, zurückzublicken, um das Ausmaß der Reise, die Sie unternommen haben, zu würdigen.

Die Chips der Pentium-D-Serie waren die ersten Desktop-Prozessoren, die zwei Rechenmodule auf einem einzigen Siliziumchip enthielten. Diese Ausführung ermöglichte es ihnen, die Leistung bei Aufgaben zu steigern, die mehrere physische Kerne erforderten. Es ist die Serie dieser innovativen Zentralprozessoren, die in diesem Material besprochen wird.

Hintergrund des Aussehens

Zu Beginn des Jahres 2005 kam es in der Welt der Prozessorlösungen zu einer sehr problematischen Situation: Eine weitere Erhöhung der Taktfrequenz war nicht mehr möglich, eine Leistungssteigerung war jedoch dennoch erforderlich. Daher war es notwendig, bestimmte Änderungen an der bestehenden Organisation von Personalcomputern vorzunehmen, deren Kern darin bestand, dass zwei Computermodule auf einem Chip hergestellt wurden. Bei der Ausführung von Single-Threaded-Anwendungen blieb die Leistung auf dem gleichen Niveau. Bei der Ausführung von bereits für 2 Kerne optimiertem Programmcode konnte durch diese Anordnung jedoch eine deutliche Leistungssteigerung erzielt werden, die in manchen Fällen 30-40 Prozent erreichen konnte. Der erste Chip dieser Art war der Pentium-D-Prozessor. Im Wesentlichen gab es bei den Halbleiterkristallen dieses Produkts keine große Neuheit, da es sich um bekannte Pentium-4-Codeverarbeitungsmodule handelte. Nur bei letzterem gab es nur einen Kern, beim Pentium D waren es jedoch bereits zwei.

Nische der Prozessoren dieser Familie

Die ersten Pentium D wurden von Intel als erschwingliche Flaggschiff-Lösungen mit hoher Leistung positioniert. Darüber hinaus, wie bereits erwähnt, die Daten Prozessorgeräte hatte 2 Kerne auf einem Siliziumsubstrat. Eine Stufe weiter unten im Intel-Produktsegment lag damals der Pentium 4 mit NT-Unterstützung. Sie hatten einen physischen Block und zwei logische. Das heißt, der Programmcode für solche Lösungen könnte in 2 Threads abgearbeitet werden. Dadurch lieferten sie ein durchschnittliches Leistungsniveau innerhalb der LGA775-Plattform. Die Prozessoren der Celeron-Serie waren auf die Nische der Bürosysteme ausgerichtet. Bescheiden technische Eigenschaften dürfen in keinem anderen Bereich verwendet werden.

Was war in der Lieferliste enthalten?

In zwei Konfigurationslisten konnte man eine Pentium-D-Serie-CPU von Intel finden. Einer davon ist erweitert und heißt BOX. Zum Herstellerunternehmen gehörten:

Karton mit Markenlogo.

Transparenter Kunststoffkoffer zum sicheren Transport des Prozessorgeräts.

Von Intel entwickeltes Kühlsystem. Es enthielt einen Luftkühler und eine spezielle Modifikation der Wärmeleitpaste, die zu einer verbesserten Wärmeableitung von der CPU beitrug.

Kurze Gebrauchsanweisung in Papierform.

Aufkleber mit dem Logo der Prozessorfamilie.

Garantiekarte.

Diese Auslieferungsvariante eignete sich am besten für die Nutzung der CPU im Nominalmodus. Wenn geplant war, den Prozessor zu „übertakten“, schien das TRAIL-Paket vorzuziehen. Es war fast vollständig identisch mit der Liste der BOX-Verbrauchsmaterialien. Der einzige Unterschied war das Fehlen eines Kühlsystems. In diesem Fall musste es separat erworben werden. In der Regel wurde die TRAIL-Konfigurationsoption von Computer-Enthusiasten gekauft, die ihre PCs dann mit einem fortschrittlichen Kühlsystem ausstatteten. Dadurch war es möglich, den Computer zu übertakten und seine Leistung zu steigern.

Prozessorsockel. Architektonische Besonderheiten

Im LGA775-Sockel hätte jeder Chip der Pentium-D-Reihe verbaut werden müssen. Ihre Eigenschaften deuteten darauf hin, dass nicht alle Motherboards dieser Plattform solche CPUs unterstützten. Daher ist es beim Zusammenbau eines neuen Computersystems unbedingt erforderlich, die Liste der unterstützten Prozessormodelle zu überprüfen und darin „Pentium D“ zu finden. Bei der Aufrüstung eines Personalcomputers ist die gleiche Vorgehensweise anzuwenden. Wie bereits erwähnt, waren im Pentium D 2 Kerne herkömmlicher Pentium-4-Kristalle enthalten. Aufgrund dieser Anordnung des Substrats stieg die Temperatur während des Betriebs deutlich an. Um eine Überhitzung zu verhindern Halbleiterbasis CPU war Intel gezwungen, die nominellen Taktraten deutlich zu reduzieren. Dadurch nahm die Leistung bei Single-Threaded-Aufgaben nicht wesentlich ab, jedoch bei Programmcode, optimiert für 2 Threads, die Leistung ist gestiegen.

Pentium D der ersten Generation

Der Intel Pentium D wurde erstmals im Mai 2005 vorgestellt. Der Codename für diese Familie ist Smithfield. Diese CPUs wurden in 90-nm-Technologie hergestellt, ihr Wärmepaket wurde mit 130 W angegeben. Das jüngere Modell mit dem Index 805 hatte eine Taktfrequenz von 2,66 GHz, der Datenbus auf dem Motherboard lief mit 533 MHz. Alle anderen Chips hatten eine Systembusfrequenz von 800 MHz. Darüber hinaus sowohl die erste als auch die zweite Generation. Das leistungsfähigste CPU-Modell wurde mit dem Index 840 gekennzeichnet. Seine Arbeitsfrequenz betrug 3,2 GHz. Der Cache der ersten Ebene war 64 KB groß und der Cache der zweiten Ebene bestand aus 2 Clustern mit jeweils 1 MB. Die Anzahl der Transistoren betrug in diesem Fall 230 Millionen und die Kristallfläche betrug 206 mm 2.

Zweite Revision dieser Chipgeneration

Ein Jahr später wurde eine aktualisierte Generation dieser Chipfamilie veröffentlicht. Die erste Innovation war das technische Verfahren. Nun wurden Halbleiterkristalle mit der 65-nm-Technologie hergestellt. Dadurch konnte die Kristallfläche auf 140 mm 2 reduziert werden. Gleichzeitig änderte sich das Wärmepaket der CPU jedoch nicht und blieb bei 130 W. Das zweite wichtige Update ist eine Erhöhung der Taktrate. Der Mindestwert wurde vom Hersteller für Chips mit dem Index 915 auf 2,8 GHz festgelegt. In diesem Fall gab es drei Flaggschiffe: Pentium D 945 und 950 arbeiteten mit einer Frequenz von 3,4 GHz und 960 mit 3,6 GHz. Eine weitere wichtige Neuerung ist die Vergrößerung des Second-Level-Cache um das Zweifache – bis zu 2 Cluster à 2 MB. Durch die Kombination dieser mehreren Faktoren konnte Intel eine Produktivitätssteigerung erzielen, die prozentual bis zu 20 Prozent betragen konnte.

Preis

Zu Beginn des Verkaufs lagen die Kosten für solche Chips zwischen 70 und 110 US-Dollar. Unter Berücksichtigung der Positionierung und der Möglichkeiten war ein solcher Preis völlig gerechtfertigt. Mittlerweile ist seit dem Verkaufsstart schon einiges an Zeit vergangen, dennoch findet man solche Prozessoren immer noch im Angebot. Lediglich ihre Preise sind deutlich gesunken und liegen im Bereich von 30 bis 50 Dollar. Beispielsweise kostet der Pentium D 945 jetzt 3.800 Rubel. Wenn man bedenkt, dass die Hauptnische solcher CPUs Bürosysteme sind, ist ein solcher Preisansatz durchaus gerechtfertigt. Gleichzeitig sind die restlichen Komponenten gleich persönlicher Computer wird viel weniger kosten. Daher ist Pentium D eine würdige Option für den Zusammenbau kostengünstiger PCs mit geringer Leistung.

Nur wenige wissen es, aber die Ursprünge der Schöpfung sind die berühmtesten der Welt Intel-Prozessor Auch bei Pentium gab es sowjetische Spezialisten und Ingenieure. Die UdSSR hat einst recht ernsthafte Erfolge bei der Schaffung erzielt Computerausrüstung. Ein Beispiel hierfür ist die Serie der sowjetischen Supercomputer „Elbrus“, die am Institut für Feinmechanik und Computertechnologie(ITMiVT) in den 1970er-1990er Jahren des letzten Jahrhunderts, derselbe Name wird einer Reihe von Mikroprozessoren und Systemen gegeben, die auf ihrer Basis erstellt und heute von JSC MCST (Moskauer Zentrum für SPARC-Technologien) hergestellt werden.

Geschichte der Firma „Elbrus MSCT“ - begann im Jahr 1992, als Babayan und seine Kollegen unter Beteiligung von David Dietzel, der damals bei Sun Microsystems arbeitete, das „Moscow Center for SPARC Technologies“ organisierten. Später wurden unter Beteiligung von Babayan mehrere weitere Unternehmen gegründet: „Elbrus 2000“, „Elbrus International“, die „Elbrus MCST“ bilden.

Das Unternehmen arbeitete sowohl im Auftrag ausländischer Unternehmen: Sun, Transmeta (zu diesem Unternehmen wechselte David Dietzel schließlich) als auch im Auftrag der russischen Regierung. Dies sind zunächst die in der russischen Armee eingesetzten Elbrus 90-Mikrocomputersysteme, die auf eigenen Prozessoren der MCST R-Serie basieren. Für ihre Entwicklung erhielten Babayan und seine Kollegen einst staatliche Auszeichnungen.

Allerdings ist die Geschichte des „Elbrus“ selbst viel länger. Der erste Computer mit diesem Namen wurde bereits 1978 am ITMiVT im erstellt. S.A. Lebedew-Akademie der Wissenschaften der UdSSR unter der Leitung von B.S. Burtsev und unter Beteiligung von Boris Babayan, einem der stellvertretenden Chefdesigner. Die Hauptkunden der Elbrus-Computer waren natürlich das Militär.

Der erste Elbrus-Computer hatte eine modulare Architektur und konnte 1 bis 10 Prozessoren enthalten, die auf Schaltkreisen mittlerer Integration basierten. Die Geschwindigkeit dieser Maschine erreichte 15 Millionen Operationen pro Sekunde. Der allen 10 Prozessoren gemeinsame Arbeitsspeicher betrug bis zu 2 hoch 20 Maschinenwörter oder, wenn wir die heute akzeptierte Notation verwenden, 64 MB. Das Interessanteste an Elbrus-1 war jedoch seine Architektur. Der in der UdSSR entwickelte Supercomputer war der weltweit erste kommerzielle Computer, der eine superskalare Architektur nutzte. Der Masseneinsatz im Ausland begann erst in den 90er Jahren des letzten Jahrhunderts mit der Markteinführung erschwinglicher Intel Pentium-Prozessoren.

Wie sich später herausstellte, gab es bereits vor „Elbrus“ bei der IBM Corporation ähnliche Entwicklungen, diese Arbeiten wurden jedoch eingestellt und führten nicht zur Schaffung eines kommerziellen Produkts. Zwar tauchten in einer Reihe von Veröffentlichungen Informationen auf, dass bei der Gestaltung von „Elbrus“ die Entwicklungen ausländischer Unternehmen als Grundlage herangezogen wurden. Allerdings sind die an der Entwicklung des sowjetischen Supercomputers Beteiligten mit dieser Position nicht einverstanden. In einem der Interviews mit V.S. Burtsev, der Chefdesigner von Elbrus, stellte fest, dass die Designer bei der Entwicklung des Computers versucht haben, die besten Praktiken in- und ausländischer Entwickler zu nutzen. Und die Architektur des Elbrus wurde nicht nur von Burroughs-Computern beeinflusst, sondern auch von den Entwicklungen von Unternehmen wie Hewlett-Packard sowie der Erfahrung der Entwickler von BESM-6.

Gleichzeitig war ein erheblicher Teil der Entwicklungen originell, einschließlich der superskalaren Architektur. Darüber hinaus könnten spezielle Ein-/Ausgabeprozessoren eingesetzt werden, um die Übertragung von Datenströmen zwischen Peripheriegeräten und dem Arbeitsspeicher des Computers zu organisieren. Es konnten bis zu 4 solcher Prozessoren im System vorhanden sein; sie arbeiteten parallel zum Zentralprozessor und verfügten über einen eigenen Speicher.

Der nächste Arbeitsschritt war die Entwicklung des Elbrus-2-Computers. Diese Computer gingen 1985 in Massenproduktion. Auf seine eigene Art und Weise Innenarchitektur Sie unterschieden sich nicht sehr von Elbrus-1, verwendeten aber ein neues Elementbasis, wodurch die maximale Leistung auf 125 Millionen Operationen pro Sekunde gesteigert werden konnte. Die RAM-Kapazität des Computers wurde auf 16 Millionen 72-Bit-Wörter oder 144 MB erhöht. Maximal Durchsatz Die I/O-Kanäle von Elbrus-2 betrugen 120 MB/s.

Diese Computer wurden in der UdSSR aktiv in Bereichen eingesetzt, die eine große Anzahl von Berechnungen erforderten, vor allem in der Verteidigungsindustrie. Die Elbrus-2-Computer wurden in Kernforschungszentren in Tscheljabinsk-70 und in Arzamas-16 am MCC betrieben; schließlich wurde dieser spezielle Komplex ab 1991 unter anderem im Raketenabwehrsystem A-135 eingesetzt militärische Einrichtungen im Land.
Zusätzlich zu den beiden oben aufgeführten Computern wurde auch der Allzweckcomputer Elbrus 1-KB hergestellt, die Kreation dieses Computers wurde 1988 fertiggestellt. Bis 1992 wurden 60 solcher Computer hergestellt. Sie basierten auf Elbrus-2-Technologien und dienten als Ersatz für veraltete BESM-6-Maschinen. Gleichzeitig bestand eine vollständige Software-Abwärtskompatibilität zwischen Elbrus 1-KB und BESM-6, die durch neue Betriebsmodi mit erhöhter Bittiefe von Zahlen und Adressen ergänzt wurde.

Die Entwicklung der Elbrus-Computer wurde von der Führung der Sowjetunion begrüßt. Für die Entwicklung von Elbrus-1 wurden viele Ingenieure mit Orden und Medaillen ausgezeichnet. Boris Babayan wurde mit dem Orden der Oktoberrevolution ausgezeichnet, sein Kollege V.V. Bardizh - Lenin-Orden. Für die Entwicklung von Elbrus-2 wurden Babayan und einige seiner Kollegen mit dem Lenin-Preis ausgezeichnet, und der Generaldesigner V.S. Burtsev und eine Reihe anderer Spezialisten - Staatspreis.

Nach Abschluss der Arbeiten am Elbrus-2-Computer begann ITMiVT mit der Entwicklung eines Computers, der auf einer grundlegend neuen Prozessorarchitektur basiert. Das Projekt, das ganz einfach „Elbrus-3“ genannt wurde, war auch ähnlichen Entwicklungen im Westen deutlich voraus. Elbrus-3 war der erste, der einen Ansatz implementierte, den Boris Babayan „post-superskalar“ nennt. Intel Itanium-Prozessoren sowie Transmeta-Chips verfügten künftig über genau diese Architektur. Es ist erwähnenswert, dass in der UdSSR 1986 mit der Arbeit an dieser Technologie begonnen wurde und Intel, Transmeta und HP erst Mitte der 1990er Jahre mit der Umsetzung von Arbeiten in diese Richtung begannen.

Leider wurde Elbrus-3 nie in Massenproduktion gebracht. Das einzige funktionierende Exemplar wurde 1994 gebaut, aber damals brauchte es niemand. Eine logische Fortsetzung der Arbeit an diesem Computer war das Erscheinen des Elbrus-2000-Prozessors, auch bekannt als E2K.

Laut Boris Artashesovich Babayan, dem Chefarchitekten der Elbrus-Supercomputerreihe, wurde die superskalare Architektur in Russland erfunden: „- 1978 stellten wir die erste superskalare Maschine her, Elbrus-1. Jetzt werden im Westen nur noch Superskalare dieser Architektur hergestellt. Der erste Superskalar erschien 1992 im Westen, unserer 1978. Darüber hinaus ähnelt die von uns erstellte Version des Superskalars dem Pentium Pro, den Intel 1995 hergestellt hat«-.

Elbrus bestätigt auch seinen historischen Vorrang in Amerika. Im selben Artikel des Microprocessor Report schreibt Keith Diefendorff, Entwickler des Motorola 88110, einem der ersten westlichen superskalaren Prozessoren: „- Im Jahr 1978, fast 15 Jahre vor dem Erscheinen der ersten westlichen superskalaren Prozessoren, verwendete Elbrus-1 einen Prozessor, der zwei Befehle pro Taktzyklus ausgab, die Reihenfolge der Befehlsausführung änderte, Register umbenannte und durch Annahme ausführte«-.

Im Jahr 1991 besuchte Herr Peter Rosenbladt von Hewlett-Packard Elbrus (damals noch ITMiVT) und erhielt eine umfassende Dokumentation über Elbrus-3. Später stellte sich heraus, dass HP zu diesem Zeitpunkt ein Projekt startete, das zur gemeinsamen Entwicklung des Merced EPIC-Prozessors mit Intel führte. Seine Architektur ist der von Elbrus-3 sehr ähnlich, und die Unterschiede sind hauptsächlich auf Vereinfachungen im Intel-Mikroprozessor zurückzuführen.

Laut B.A. Babayan, Peter Rosenbladt schlug eine Zusammenarbeit mit HP vor. Aber Babayan entschied sich für Sun (das erste Treffen mit dem Sun-Management fand bereits 1989 statt). Und 1991 wurde ein Vertrag mit Sun unterzeichnet. Sun-Beamte wissen, dass Elbrus an der Entwicklung des UltraSPARC-Mikroprozessors beteiligt war und Compiler, Betriebssysteme (einschließlich Solaris), Java-Tools und Multimedia-Bibliotheken optimierte.

Das E2k-Projekt wurde ursprünglich von Sun finanziert. Jetzt ist das Projekt völlig unabhängig, das gesamte geistige Eigentum gehört Elbrus und ist durch etwa 70 US-Patente geschützt. B.A. Babayan erklärt: „- Wenn wir in diesem Bereich weiterhin mit Sun zusammengearbeitet hätten, wäre alles Eigentum von Sun gewesen. Obwohl 90 % der Arbeit bereits erledigt waren, bevor Sun erschien«-.

Von 1992 bis 1995 arbeitete Elbrus bei Sun mit dem renommierten Mikroprozessorarchitekten Dave Dietzel. Wie B.A. sagt Babayan, "- Dann gründete Dave seine eigene Firma, Transmeta, und begann mit der Arbeit an einem Auto, das unserem sehr ähnlich war. Wir pflegen weiterhin engen Kontakt zu Ditzel. Und er möchte unbedingt mit uns zusammenarbeiten"-. Über das zukünftige Produkt von Transmeta ist wenig bekannt. Es handelt sich bekanntermaßen um einen VLIW/EPIC-Mikroprozessor mit geringem Stromverbrauch, die Binärkompatibilität mit x86 wird durch dynamische Übersetzung des Objektcodes gewährleistet.

E2K vs. Itanium

Der 64-Bit-Intel-Itanium-Prozessor entsprach nicht den Erwartungen und war auf dem Papier dem Elbrus-2000 deutlich unterlegen.

Von 1994 bis 1998 hörte man nichts über die Arbeit des Teams von Boris Babayan – die Russen bereiteten eine Sensation vor. Im Jahr 1998 benannten sich Babayan und Co. (rund 400 Mitarbeiter) ohne viel Aufsehen in Elbrus Company um.

Unterdessen schliefen ausländische Konkurrenten nicht. 1989 schlossen sich Intel und Hewlett-Packard zusammen, um einen Prozessor der neuen Generation zu entwickeln – Itanium (Codename – Merced). Itanium sollte alle neuesten Entwicklungen integrieren und zur Krone der Prozessortechnologie werden. Viele erwarteten, dass der neue Prozessor den Server-, Workstation- und vielleicht Desktop-Markt dominieren und alle anderen verdrängen würde. Die Designfrequenz von Merced betrug 800 MHz, die Wärmeableitung betrug 60 W und der L3-Cache betrug 2 bis 4 MB. Gleichzeitig musste der Prozessor auf 64-Bit umgestellt werden.

Der völlig echte R500-Prozessor von MCST war ein verblasstes Echo des vielversprechenden Elbrus-2000.

Am 25. Februar 1999 kam Tag . Die gesamte Computer-Community erstarrte vor Vorfreude. Statt der geplanten zwei Stunden sprach Babayan vier Stunden. Es wurden Fragen zur Konkurrenz westlicher Unternehmen und zu den Aussichten für den Markteintritt eines Mikroprozessors und darauf basierender Computer beantwortet. Irgendwann schockierte Boris Babayan die Öffentlichkeit, als er erklärte, dass 60 Millionen US-Dollar für die Produktion einer Testcharge von Elbrus-2000-Prozessoren nötig seien. Diese Zahl schreckte alle potenziellen Investoren ab. Natürlich waren alle Versprechen Babayans reine Theorie – es wurden keine technischen Muster oder Prototypen gezeigt.

Die Legende der Computerwelt Gordon Bell, der während seiner Arbeit bei DEC PDP- und VAX-Line-Computer entwickelte und jetzt die Forschungsabteilung von Microsoft (Telepresence Research Group) leitet, macht das Elbrus E2k-Projekt auf internationalen Konferenzen bekannt.

Sein Vortrag mit dem Titel „The Next Ten Years in Supercomputing“ eröffnete am 26. Mai 1999 das Internationale Symposium für Hochleistungsrechnen in Japan und am 10. Juni die vierzehnte Mannheimer Supercomputer-Konferenz in Deutschland. Beide Male widmete Dr. Bell einen Teil seines Vortrags der Diskussion über E2k. Auf einer Folie mit dem Titel „Russian Elbrus E2K“ stellt er eine Tabelle zur Verfügung, in der er E2k und Merced bewertet. Darüber hinaus spricht der Vergleich eindeutig nicht für Intels Idee.

Nachfolgend finden Sie eine Tabelle aus dem Bericht von Gordon Bell.