Intel Pentium - Національна бібліотека ім. Н. Е. Баумана

Сімейство процесорів Intel Pentium Виробництво: з 1993 до 1999 Виробник: Intel Частота ЦП: 60-300 МГц Частота FSB: 50-66 МГц Технологія виробництва:
800-250 нм Набори інструкцій: IA-32, MMX Роз'єми: Ядра:

P54CS
Tillamook

Pentium(вимовляється Пентіум) - торгова маркакількох поколінь мікропроцесорів сімейства x86, що випускаються корпорацією Intel з 22 березня 1993 року. Pentium є процесором Intel п'ятого покоління та прийшов на зміну Intel 80486 (який часто називають просто 486).

Історія

Моделі

Спочатку (22 березня 1993 року) було представлено лише дві моделі, засновані на ядрі P5 із частотами 60 та 66 МГц. Пізніше були випущені продуктивніші процесори Pentium, засновані на вдосконалених ядрах. Крім того, були представлені мобільні версії процесорів та процесори Pentium OverDrive.

Процесори Pentium для настільних комп'ютерів(desktop)

Кодове ім'я ядра	P5		P54C			P54CS					P55C
Техпроцес, нм	800		600			350
Тактова частота ядра, МГц	60	66	75	90	100	120	133	150	166	200	166	200	233
Анонсовано	23 березня 1993		10 жовтня 1993	7 березня 1994		27 березня 1995	12 червня 1995	4 січня 1996		10 червня 1996	8 січня 1997		2 червня 1997

P5

Єдині дві моделі процесорів Pentium першого покоління з тактовою частотою ядра 60 і 66 МГц були анонсовані 23 березня 1993 року.

Процесор випускався в 273-контактному корпусі CPGA, на материнську плату встановлювався в процесорний роз'єм Socket 4 і вимагав живлення напругою 5 В. Частота системної шини (FSB) дорівнювала частоті ядра, тобто множник ядра дорівнював 1,0.

Всі процесори Pentium відносяться до класу SL Enhanced - це означає, що в них передбачено систему SMM, що забезпечує зниження енергоспоживання. Кеш другого рівня розміщувався на материнській платі та міг мати розмір до 1 Мб. Ранні варіанти процесорів, з частотами 60-100 МГц (ядра P5 і P54C), мали помилку в модулі математичного співпроцесора, яка в поодиноких випадках призводила до зменшення точності операції поділу. Цей дефект був виявлений у 1994 році і став відомим як «Pentium FDIV баг».

Процесори на ядрі P5 виготовлялися з використанням 800-нанометрового техпроцесу, за біполярною BiCMOS-технологією. Процесор містить 3,1 млн. транзисторів, а розмір кристала ядра становить 294 мм². Pentium 66 споживає струм 3,2 А і має потужність 16 Вт, що зажадало установки додаткового вентилятора. Виробництво таких процесорів виявилося дуже складним і відсоток виходу придатних кристалів виявився дуже малим. Чимало фахівців, вказуючи на численні недоліки (див.: F0 0f c7 c8) процесорів Pentium першого покоління, не радили купувати дані моделі. Виробництво на якийсь час довелося зупинити. Однак незабаром почалося виробництво вдосконалених процесорів, що базуються на ядрі P54C.

P54C

У процесорах Pentium другого покоління використовується множення тактової частоти, він працює швидше за системну шину. Для вказівки, у скільки разів тактова частота ядра процесора більша за частоту системної шини, використовується множник. У всіх процесорах, заснованих на ядрі P54C, множник дорівнює 1,5.

P54CS

Перші процесори, засновані на даному ядрі, було випущено 27 березня 1995 року. По суті, це ядро є ядром P54C, виготовленим з використанням 350-нанометрової біполярної BiCMOS-технології, що дозволило зменшити розмір кристала ядра до 91 мм² (процесори Pentium 120 і 133), однак незабаром, в результаті оптимізації ядра, його розмір вдалося зменшити до 83 мм при тій же кількості транзисторів. При цьому Pentium 200 споживав струм в 4,6 А, а його максимальна енергія, що розсіюється (тепловиділення) становило 15,5 Вт.

P55C

8 січня 1997 були випущені процесори Pentium, засновані на ядрі P5 третього покоління (P55C). Центром розробок та досліджень Intel у Хайфі (Ізраїль) в ядро P55C був доданий новий набір інструкцій, названий MMX (MultiMedia eXtension), що істотно збільшує (від 10 до 60%, залежно від оптимізації) продуктивність комп'ютера в мультимедіа-додатках. В результаті, ці процесори називаються Pentium w/MMX technology (зазвичай скорочується до Pentium MMX). Новий процесор включає пристрій MMX з конвеєрною обробкою команд, кеш L1 збільшений до 32 Кб (16 Кб для даних і 16 Кб для інструкцій). Складається новий процесорз 4,5 млн транзисторів і виробляється за вдосконаленою 280-нанометровою CMOS-технологією з використанням кремнієвих напівпровідників, працює на напрузі 2,8 В. Максимальний споживаний струм дорівнює 6,5 А, тепловиділення дорівнює 17 Вт (для Pentium 233 MMX). Площа кристала у процесорів Pentium MMX дорівнює 141 мм. Процесори випускалися у 296-контактному корпусі типу CPGA або PPGA для Socket 7.

Pentium OverDrive

Випустили кілька поколінь Pentium OverDrive.

1995 року вийшов перший Pentium OverDrive (на ядрі P24T). Він був призначений для встановлення в гнізда типу Socket 2 або Socket 3 і працював із напругою живлення 5 В, тобто служив для модернізації систем, які використовують процесор 486 без заміни материнської плати. При цьому даний процесор володів усіма функціями процесора Pentiumпершого покоління (на ядрі P5). Було випущено дві моделі, що працюють на частотах 63 і 83 МГц, старша споживала струм в 2,8 А і мала розсіювану потужність 14 Вт. Через високу вартість цей процесор пішов, не встигнувши з'явитися. І хоча через деякий час (4 березня 1996) на зміну цим процесорам прийшли Pentium ODP5V з частотами 120 і 133 МГц, засновані на ядрі P5T (по суті, являє собою ядро P54CS), вони також не стали популярні.
4 березня 1996 року виходить наступна версія Pentium OverDrive – Pentium ODP3V – на ядрі P54CT. Це ядро засноване на ядрі P54CS. Процесор випускався у 320-контактному корпусі CPGA для Socket 5 чи Socket 7.
3 березня 1997 виходять дві моделі Pentium ODPMT (з частотами 150 і 166 МГц), побудовані на ядрі P54CTB (аналог P55C). Пізніше, 4 серпня 1997 року, виходять ще дві моделі на тому самому ядрі (з частотами 180 і 200 МГц). Вони випускалися в 320-контактних корпусах CPGA і були призначені для Socket 5 або Socket 7 (Pentium ODPMT-200 MMX – тільки Socket 7).

Tillamook

Процесори, засновані цьому ядрі, призначалися для портативних комп'ютерів, використовувалися т. зв. «мобільному модулі» MMC-1 Mobile Module Connector з 280 пінами працювали разом із чіпсетом Intel 430 TX та маючи при цьому 512 КБ кеш-пам'яті на системній платі. Ядро Tillamook (названо на честь міста в штаті Орегон, США), являє собою ядро P55C зі зниженою напругою живлення - модель з частотою 300 МГц працювала з напругою 2,0 В, споживаючи при цьому струм 4,5 А і володіла тепловиділенням 8 4 Вт. Старші моделі (з частотою 233, 266 і 300 МГц) випускалися з використанням 250-нм техпроцесу і мали кристал площею 90 мм², також існували версії зі 166 МГц частотою ядра Моделі 200 і 233 випускалися з серпня 1996 р. , А старша в лінійці модель була представлена в січні 1999 року.

(який часто називають просто 486).

Енциклопедичний YouTube

1 / 4

Why Were Pentium 2"s on Cards? | Nostalgia Nerd

Pentium vs 486 PC (1993)

Armado y desarmado de un CPU Pentium 4, практика d'un estudiante en informática.

Why Pentium Kicks 486 Ass (Pipelines & Cache) | Nostalgia Nerd

Субтитри

Історія

Процесори на ядрі P5 виготовлялися з використанням 800-нанометрового-техпроцесу, за біполярною BiCMOS-технологією. Процесор містить 3,1 млн. транзисторів, а розмір кристала ядра становить 294 мм². Pentium 66 споживає струм 3,2 А і має потужність 16 Вт, що зажадало установки додаткового вентилятора. Виробництво таких процесорів виявилося дуже складним і відсоток виходу придатних кристалів виявився дуже малим. Багато фахівців, вказуючи на численні недоліки (див.: F0 0f c7 c8) процесорів Pentium першого покоління, не радили купувати дані моделі. Виробництво на якийсь час довелося зупинити. Однак незабаром почалося виробництво вдосконалених процесорів, що базуються на ядрі P54C.

P54C

P54CS

Перші процесори, засновані на даному ядрі, були випущені 27 березня 1995 року. По суті, це ядро є ядром P54C, виготовленим з використанням 350-нанометрової біполярної BiCMOS-технології, що дозволило зменшити розмір кристала ядра до 91 мм² (процесори Pentium 120 і 133), однак незабаром, в результаті оптимізації ядра, його розмір вдалося зменшити до 83 мм при тій же кількості транзисторів. При цьому Pentium 200 споживав струм в 4,6 А, а його максимальна енергія, що розсіюється (тепловиділення) становило 15,5 Вт.

P55C

8-січня 1997-року були випущені процесори Pentium, засновані на ядрі P5 третього покоління (P55C). Центром розробок та досліджень Intel у Хайфі (Ізраїль) в ядро P55C був доданий новий набір інструкцій, названий MMX (MultiMedia eXtension), що істотно збільшує (від 10 до 60%, залежно від оптимізації) продуктивність комп'ютера в мультимедіа-додатках. В результаті, ці процесори називаються Pentium w/MMX technology (зазвичай скорочується до Pentium MMX). Новий процесор включає пристрій MMX з конвеєрною обробкою команд, кеш L1 збільшений до 32 Кб (16 Кб для даних і 16 Кб для інструкцій). Складається новий процесор з 4,5 млн транзисторів і виробляється за вдосконаленою 280-нанометровою CMOS-технологією з використанням кремнієвих напівпровідників, працює на напрузі 2,8 В. Максимальний струм споживання дорівнює 6,5 А, тепловиділення дорівнює 17 Вт (для Pentium 233 ). Площа кристала у процесорів Pentium MMX дорівнює 141 мм. Процесори випускалися у 296-контактному корпусі типу CPGA або PPGA для Socket 7.

Pentium OverDrive

Випустили кілька поколінь Pentium OverDrive.

У 1995-му році вийшов перший Pentium OverDrive (на ядрі P24T). Він був призначений для установки в гнізда типу Socket 2 або Socket 3 і працював з напругою живлення 5 В, тобто служив для модернізації систем, що використовують процесор 486 без заміни материнської плати. При цьому цей процесор мав усі функції процесора Pentium першого покоління (на ядрі P5). Було випущено дві моделі, що працюють на частотах 63 і 83 МГц, старша споживала струм в 2,8 А і мала розсіювану потужність 14 Вт. Через високу вартість цей процесор пішов, не встигнувши з'явитися. І хоча через деякий час (4 березня 1996) на зміну цим процесорам прийшли Pentium ODP5V з частотами 120 і 133 МГц, засновані на ядрі P5T (по суті, являє собою ядро P54CS), вони також не стали популярні.
4 березня 1996 року виходить наступна версія Pentium OverDrive - Pentium ODP3V - на ядрі P54CT. Це ядро засноване на ядрі P54CS. Процесор випускався у 320-контактному корпусі CPGA для Socket 5 чи Socket 7.
3 березня 1997 року виходять дві моделі Pentium ODPMT (з частотами 150 і 166 МГц), побудовані на ядрі P54CTB (аналог P55C). Пізніше, 4 серпня 1997 року, виходять ще дві моделі на тому самому ядрі (з частотами 180 і 200 МГц). Вони випускалися в 320-контактних корпусах CPGA і були призначені для Socket 5 або Socket 7 (Pentium ODPMT-200 MMX – тільки Socket 7).

Tillamook

Процесори, засновані цьому ядрі, призначалися для портативних комп'ютерів, використовувалися т.зв. "мобільному модулі" MMC-1 Mobile Module Connector з 280 пінами працювали разом із чіпсетом Intel 430 TX і маючи при цьому 512 КБ кеш-пам'яті на системній платі. Ядро Tillamook (названо на честь міста в штаті Орегон, США), являє собою ядро P55C зі зниженою напругою живлення - модель з частотою 300 МГц працювала з напругою 2,0 В, споживаючи при цьому струм 4,5 А і володіла тепловиділенням 8 4 Вт. Старші моделі (з частотою 233, 266 і 300 МГц) випускалися з використанням 250-нм техпроцесу і мали кристал площею 90 мм², також існували версії зі 166 МГц частотою ядра Моделі 200 і 233 випускалися з серпня 1996 р. , А старша в лінійці модель була представлена в січні 1999 року.

За більш ніж 10 років свого існування процесори Pentium фірми Intel пройшли величезний шлях. Тільки тактова частота зросла більш ніж 53 разу, з 60 МГц до 3200 МГц. Також Intel є автором багатьох розробок, які вже потім використовували такі компанії як AMD і VIA.

Усього за ці 10 років було випущено такі сімейства процесорів:

1993 рік - Intel Pentium
1995 рік - Intel Pentium PRO
1997 рік - Intel Pentium MMX
1997 рік - Intel Pentium II
1999 рік - Intel Pentium !!!
2000 рік - Intel Pentium 4

А тепер розглянемо кожне з них докладніше.

Все почалося 22 березня 1993 року. Саме тоді Intel представляє перші процесори під торговою маркою Pentium, яка на довгі роки стала синонімом слова процесор.

Це був перший процесор із двоконвеєрною структурою. Носив кодове ім'я P5. Мав тактові частоти 60 та 66 МГц. Частота шини збігалася із тактовою частотою процесора. Процесори містили понад 3.1 млн. транзисторів та випускалися за технологією 0.80 мкм, а пізніше – 0.60 мкм. Розмір кешу першого рівня L1 становив 16 Кб - 8 Кб на дані та 8 Кб на інструкції, тоді як кеш другого рівня розміщувався на материнській платі і міг мати об'єм до 1 Мб. Процесор випускався для гнізда Socket 4.

Через рік, у березні 1994 року, Intel випускає друге покоління Pentium (ядро P54).

Процесор мав частоти від 75 до 200 МГц. Частота шини 50-66 МГц. Розмір кешу L1 залишився тим самим – 16 Кб (8 Кб на дані та 8 Кб на інструкції). Кеш другого рівня залишився на материнській платі і міг мати об'єм до 1 Мб. При виробництві цього процесора Intel застосовує досконаліший техпроцес 0.50 мкм. Процесор містив понад 3,3 млн. транзисторів. Випускався для рознімання Socket 5, пізніше Socket 7.

Pentium PRO

1 листопада 1995 року, випуском процесора Pentium PRO (кодове ім'я) P6), розпочався відлік шостого покоління процесорів. Від попереднього покоління їх відрізняло застосування технології динамічного виконання – зміни порядку виконання інструкцій та архітектура подвійної незалежної шини. Додалася ще одна шина, яка з'єднує процесор із кешем другого рівня, який вбудований у ядро. В результаті цього вперше було застосовано кеш L2, що працює на частоті процесора. Початковий розмір кешу L2 - 256 Кб; до 18 серпня 1997 досяг 1024 Кб. Максимальний розмір – 2048 Кб. Кеш першого рівня залишився тим самим: 8 Кб + 8 Кб. Мав тактові частоти 150, 166, 180, 200 МГц.

Процесори Pentium PRO випускалися в корпусах SPGA (Staggered Pin Grid Array) із матрицею штиркових висновків. В одному корпусі було встановлено два кристали – ядро процесора та кеш другого рівня власного виготовлення. Встановлювався в Socket 8 з можливістю поєднати до 4-х процесорів для симетричної мультипроцесорної обробки. Шина 60-66 МГц. При 32-бітових обчисленнях і багатозадачності значно перевершував за продуктивністю Pentium, але у 16-бітних додатках програвав йому. Процесор 150 МГц вироблявся з використанням техпроцесу 0.60 мкм, старші моделі – 0.35 мкм. Pentium PRO складався з більш як 5.5 млн. транзисторів, плюс від 15.5 до 31 млн. включав кеш. Pentium MMX

8 січня 1997 року відбувся випуск процесора Pentium w/MMX technology(кодове ім'я P55), що є продовженням лінійки Pentium, в якому вперше був реалізований новий набір з 57 команд MMX (Multi Media eXtention), що істотно збільшує продуктивність комп'ютера в мультимедіа-додатках (від 10 до 60%, залежно від оптимізації).

Випускався з тактовими частотами 166, 200 та 233 МГц. Працював на 66 МГц шині. Порівняно з Pentium, було вдвічі збільшено розмір кешу першого рівня, що становить 32 Кб. Як і в попередніх версіях, був застосований роздільний кеш: 16 Кб на дані і 16 Кб на інструкції. Такий поділ (і розмір) кешу L1 став своєрідним стандартом на довгі роки. Кеш другого рівня, як і в попередника, залишився на материнській платі і міг мати об'єм до 1 Мб. Процесори випускалися за 0.35 мкм технології та складалися з 4.5 млн. транзисторів. Розрахований на Socket 7.

Pentium II

Перші процесори під назвою Pentium II з'явилися 7 травня 1997 року. Ці процесори поєднують архітектуру Pentium PRO та технологію MMX. У порівнянні з Pentium Pro подвоєно розмір первинного кешу (16 Кб + 16 Кб). У процесорі використовується нова технологія корпусів - картридж з друкованим крайовим роз'ємом, на який виведено системну шину: S.E.C.C (Single Edge Contact Cartridge). Випускався у конструктиві Slot 1, що природно зажадало апгрейду старих системних плат. На картриджі розміром 14 x 6.2 x 1.6 см встановлена мікросхема ядра процесора (CPU Core), кілька мікросхем, що реалізують вторинний кеш, та допоміжні дискретні елементи (резистори та конденсатори).

Такий підхід можна вважати кроком тому – у Intel вже було відпрацьовано технологію вбудовування в ядро кешу другого рівня. Але в такий спосіб можна було використовувати мікросхеми пам'яті сторонніх виробників. Свого часу Intel вважала такий підхід перспективним на найближчі 10 років, хоча через нетривалий час відмовляється від нього.

У той самий час зберігається незалежність шини вторинної кеш-пам'яті, що тісно пов'язані з ядром процесора власної локальної шиною. Частота цієї шини була вдвічі менша за частоту ядра. Отже Pentium II мав великий кеш, що працює на половинній частоті процесора.

Перші процесори Pentium II (кодова назва Klamath), що з'явилися 7 травня 1997, налічували близько 7.5 млн. транзисторів тільки в процесорному ядрі і виконувались за технологією 0.35 мкм. Вони мали тактові частоти ядра 233, 266 та 300 МГц при частоті системної шини 66 МГц. При цьому вторинний кеш працював на половинній частоті ядра та мав об'єм 512 Кб. Для цих процесорів був розроблений Slot 1, що за складом сигналів сильно нагадує Socket 8 для Pentium Pro. Однак Slot 1 дозволяє об'єднувати лише пару процесорів для реалізації симетричної мультипроцесорної системи або системи з надмірним контролем функціональності (FRC). Так що цей процесор є більш швидким Pentium Pro з підтримкою MMX, але з урізаною підтримкою мультипроцесорності.

26 січня 1998 вийшов процесор з лінійки Pentium II з назвою ядра - Deschutes. Від Klamathвідрізнявся більш тонким технологічним процесом – 0.25 мкм та частотою шини 100 МГц. Мав тактові частоти 350, 400, 450 МГц. Випускався в конструктиві S.E.C.C, який у старших моделях був змінений на S.E.C.C.2 - кеш з одного боку від ядра, а не з двох, як у стандартному Deschutes та змінене кріплення кулера. Останнє ядро, що офіційно застосовувалося в процесорах Pentium II, хоча останні моделі Pentium II 350-450 йшли з ядром, яке вже більше нагадувало Katmai - тільки, природно, з обрізаним SSE. Залишилась підтримка MMX. Кеш першого рівня – ті самі 32 Кб (16 + 16). Кеш другого рівня також не змінився - 512 Кб, що працюють на половинній частоті. Процесор складався з 7.5 млн транзисторів і випускався для роз'єму Slot 1.

Pentium II OverDrive- так називався процесор, що вийшов 11 серпня 1998 для апгрейду Pentium PRO на старих материнських платах, і працюючий у роз'ємі Socket 8).

Носив кодове ім'я P6T. Мав частоту 333 МГц. Кеш першого рівня – 16 Кб на дані + 16 Кб на інструкції, кеш другого рівня мав розмір 512 Кб та був інтегрований у ядро. Працював на частоті процесора. Шина 66 МГц. Утримував 7.5 млн. транзисторів та вироблявся за техпроцесом 0.25 мкм. Підтримував набір інструкцій MMX.

Новою гілкою у напрямку технології мікропроцесорів для Intel був випуск паралельних основним, "полегшених" та здешевлених варіантів. Такою є серія Celeron. 15 квітня 1998 року був представлений перший процесор, що має назву Celeronта працюючий на тактовій частоті 266 МГц.

Кодове ім'я Covington. Цей процесор є "обрізаним" Pentium II. Celeron побудований на базі ядра Deschutesбез кешу другого рівня. Що, звичайно, позначилося на його продуктивності. Зате розганявся він просто чудово (від півтора до двох разів). Якщо розгін PentiumІІ обмежувала максимальна частота кешу, то тут його просто не було!

Celeron працював на шині 66 МГц і повторював усі основні характеристики свого предка – Pentium II Deschutes: кеш першого рівня – 16 Кб + 16 Кб, MMX, техпроцес 0.25 мкм. 7,5 млн. транзисторів. Процесор випускався без захисного картриджа – конструктив – S.E.P.P (Single Edge Pin Package). Роз'єм - Slot 1.

Починаючи з частоти 300 МГц, з'явилися процесори Celeron з інтегрованим у ядро кешем другого рівня, що працює на частоті процесора розміром 128 Кб. Кодове ім'я Mendocino. Вийшов 8 серпня 1998 року. Завдяки повношвидкісному кешу має високу продуктивність, порівнянну з Pentium II (за умови однакової частоти системної шини). Випускалися із тактовими частотами від 300 до 533 МГц. 30 листопада 1998 року вийшов варіант процесора з конструктивом P.P.G.A (Plastic Pin Grid Array), який працював у роз'ємі Socket 370.

До 433 МГц випускався у двох конструктивах: S.E.P.P та P.P.G.A. Деякий час паралельно існували Slot-1 (266 – 433 МГц) та Socket-370 (300A – 533 МГц) варіанти, зрештою, перший був плавно витіснений останнім.

Новий Celeron був кроком до Pentium!!!, але оскільки працював на шині 66 МГц, не міг показати всі переваги інтегрованого високошвидкісного кешу. Оскільки кеш був інтегрований у ядро, значно збільшилася кількість транзисторів, у тому числі складається процесор - 19 млн. Техпроцес залишився тим самим – 0.25 мкм.

Для потужних комп'ютерівпризначено сімейство Xeon. Pentium II Xeon – серверний варіант процесора Pentium II, який прийшов на зміну Pentium PRO. Вироблявся на ядрі Deschutesі відрізнявся від Pentium II більш швидкою (повношвидкісною) та більш ємною (є варіанти з 1 або 2 Мб) кеш-пам'яттю другого рівня та конструктивом. Випускався в конструктиві SEC для Slot 2. Це теж крайовий роз'єм, але з 330 контактами, регулятором напруги VRM, запам'ятовуючим пристроєм EEPROM. Чи здатний працювати в мультипроцесорних конфігураціях. Було випущено 29 червня 1998 року.

Кеш другого рівня, як і Pentium PRO, повношвидкісний. Тільки тут він знаходиться на одній платі із процесором, а не інтегрований у ядро. Кеш першого рівня - 16 Кб + 16 Кб. Частота шини – 100 МГц. Підтримував набір інструкцій MMX. Процесор працював на частотах 400 та 450 МГц. Випускався із застосуванням техпроцесу 0.25 мкм. та містив 7.5 млн. транзисторів.

У цьому розвиток лінійки Pentium II закінчується. Починаючи з Pentium II, Intel виділяє три основні напрямки у виробництві процесорів: Pentium– високопродуктивний процесор для робочих станцій та домашнього застосування, Celeron– бюджетний варіант пентіуму для офісу чи будинку, Xeon- серверний варіант, що має підвищену продуктивність.

Pentium !!!

Перші процесори з назвою Pentium! мало чим відрізнялися від Pentium II. Вони працювали на такій же шині з частотою 100 МГц (пізніше, з 27 вересня 1999, з'явилися моделі, що працюють на шині 133 МГц), випускалися в конструктиві S.E.C.C. 2 і були розраховані на встановлення Slot 1.

Кеш пам'ять залишилася колишньою: L1 - 16 Кб + 16 Кб. L2 - 512 Кб, розміщені на процесорній платі, та працюють на половинній частоті процесора. Головною відмінністю є розширення набору SIMD-інструкцій – SSE (Streaming SIMD Extensions). Також розширено набір команд MMX та вдосконалено механізм потокового доступу до пам'яті. Кодове ім'я ядра Katmai. Вийшов 26 лютого 1999 року. p align="justify"> Процесор працював на частотах 450-600 МГц, містив 9.5 млн. транзисторів. Також як попередник – Pentium II Deschutes, випускався із застосуванням техпроцесу 0.25 мкм.

Coppermine- Так називалося наступне ядро процесора Pentium !!!, що прийшло на зміну Katmai 25 жовтня 1999 року. По суті саме Coppermine є новим процесором, а не доробкою Deschutes. Новий процесор мав повношвидкісний інтегрований у ядро кеш другого рівня розміром 256 Кб (Advanced Transfer Cache).

Випускався із використанням техпроцесу 0.18 мкм. Утончення технології з 0.25 до 0.18 мкм дозволило розмістити на ядрі більша кількістьтранзисторів і тепер їх стало 28 млн., проти 9.5 млн. у старому Katmai. Щоправда, переважна більшість нововведених транзисторів належить до інтегрованого L2-кешу. L1 кеш залишився без змін. Підтримував набори команд MMX та SSE. Спочатку випускався у конструктиві S.E.C.C. 2, але так як кеш тепер вбудований в ядро процесора, процесорна плата виявилася непотрібною, і лише підвищувала вартість процесора. Тому невдовзі процесори стали виходити у конструктиві FC-PGA (Flip-Chip PGA). Як і Celeron Mendocino, вони працювали у роз'ємі Socket 370.

Щоправда, зі старими материнськими платами була обмежена сумісність. Так як тепер процесор працював на високих тактових частотах, ядро було розташоване зверху, і мало безпосередній контакт з радіатором. Coppermine був останнім процесором для Slot 1. Працював на шині 100 та 133 МГц (в назві процесора 133-а шина позначалася буквою B, Наприклад - Pentium !!! 750B). Процесори з ядром Coppermine працювали на тактових частотах із 533 до 1200 МГц. Перші спроби випустити процесор на цьому ядрі з частотою 1113 МГц закінчилися невдачею, тому що він у граничних режимах працював дуже нестабільно, і всі процесори з цією частотою були відкликані – цей інцидент сильно підмочив репутацію Intel.

Ядро Tualatinприйшло на зміну Coppermine 21 червня 2001 року. У цей час на ринку вже були перші процесори Pentium 4, і новий процесор був призначений для випробування нової 0.13 мкм. технології, а також для того, щоб заповнити нішу високопродуктивних процесорів, так як продуктивність перших Pentium 4 була досить низькою. Tualatin - це початкова назва глобального проекту Intel із перекладу виробництва процесорів на 0.13-мікронну технологію. Самі процесори з новим ядром стали першими продуктами, що з'явилися цього проекту.

Змін у самому ядрі небагато – додалася лише технологія "Data Prefetch Logic". Вона підвищує продуктивність, завантажуючи дані, необхідні додатку в кеш. Крім цього відмінність цих ядер полягає у використаній технології виробництва - Coppermine виготовляється за технологією 0.18 мкм, а Tualatin по 0.13 мкм. Роз'єм для нового процесора залишився колишнім - Socket 370, а ось конструктив змінився на FC-PGA 2, який використовувався в процесорах Pentium 4. Від старого FC-PGA він в першу чергу відрізняється тим, що ядро вкрите теплорозсіювальною пластиною, яка також захищає його від пошкодження під час встановлення радіатора.

З випуском Tualatin, лінійка Pentium !!! "розпалася" на два класи - настільних та серверних процесорів. У перших обсяг L2-кешу так і залишився рівним 256 Кб, у других – подвоївся до 512 Кб; також у настільної версії нового P-III (так званого Desktop Tualatin) була підтримка SMP. Кеш першого рівня - 16 Кб + 16 Кб. Слід сказати, що Desktop Tualatin проіснував недовго: він поставлявся тільки великим збирачам ПК, і був вилучений з ринку, щоб не складати конкуренцію Pentium 4. А ось Pentium !!!-S, серверна версія процесора, повинен був зайняти нішу потужних серверних процесорів, оскільки продуктивності процесорів Xeon вже не вистачало, а Pentium 4 у відсутності підтримки SMP, та й взагалі показував досить низьку продуктивність.

Як було зазначено вище, процесори Tualatin випускалися із застосуванням досконалішого 0.13 мкм. Техпроцес, працювали на шині з частотою 133 МГц і складалися з 44 млн. транзисторів. Підтримували набори інструкцій MMX та SSE. Процесор працював на частотах від 1 ГГц до 1.33 ГГц (Desktop Tualatin) і від 1.13 ГГц до 1.4 ГГц (серверний варіант).

Нещодавно я дізнався досить цікаву інформацію - виявляється Intel розробляла процесор, який повинен був бути продовженням лінійки Pentium !!!. Цей процесор був заснований на модернізованому ядрі Tualatin із застосуванням 0.13 мкм. техпроцесу. Основними його відмінностями від звичайного Tualatin був збільшений до 1024 Кб. кеш другого рівня та системна шина з частотою 166 МГц! Частоти мали досягати як мінімум 2.0 ГГц. Але Intel, роблячи ставку на процесор Pentium 4, цурається нового Tualatin. Адже якщо навіть Celeron Tualatin, розігнаний до частот порядку 1.7 ГГц, з легкістю конкурує не тільки з Celeron Willamette, але і з Pentium 4, то новий Tualatin, оснащений величезним кешем і швидкою шиною не залишав би їм жодного шансу.

Після виходу процесорів Pentium!!!, Intel, щоб не втрачати позиції на ринку бюджетних процесорів, продовжила випуск лінійки Celeron. Тепер це були абсолютно інші процесори - Intel повторює досвід створення перших процесорів під назвою Celeron: використовує ядро процесора Pentium !!! з обрізаним до 128 кб кешем другого рівня та повільною шиною 66 МГц.

29 березня 2000 року з'являються перші процесори Celeron на ядрі Coppermine 128або Coppermine Lite.

Як видно з назви, процесор виконаний на ядрі Coppermine з удвічі зменшеним кешем другого рівня. Як і старший брат – Pentium!!! Coppermine, новий Celeron, має набір додаткових команд SSE, швидку вбудовану кеш-пам'ять і виробляється за тією ж технологічною нормою (0.18 мкм.), відрізняючись тільки об'ємом кешу другого рівня – 128 Кб проти 256 Кб у Pentium! (Прикріше те, що кеш-то в процесорі фізично присутній, він просто відключений). Працює в тому ж роз'єм Socket 370.

Перші процесори з'явилися із частотою 566 МГц і працювали на шині 66 МГц. Пізніше, 3 січня 2001 року, з виходом 800 МГц версії, Celeron переходить на швидшу 100 МГц шину. Максимальна частота цих процесорів становила 1100 МГц. Кеш першого рівня: 32 Кб (16 Кб на дані та 16 Кб на інструкції). Процесор складався із 28.1 млн. транзисторів.

Ще ніколи Celeron не був такий близький до процесора Pentium. Від Pentium !!! Desktop Tualatin він відрізнявся лише повільнішою 100 МГц шиною. Загалом, залишивши незмінним обсяг кешу другого рівня та знизивши частоту FSB до 100 МГц біля ядра Tualatin для desktop застосування, Intel випустила "новий Celeron". Процесори випускалися з тактовими частотами від 900 МГц до 1400 МГц, складалися з 44 млн транзисторів, підтримували MMX, SSE. Техпроцес 0.13 мкм. Випускалися в конструктиві FC-PGA 2 для роз'єму Socket 370.

З виходом Pentium !!! Intel продовжує випускати серверні процесорина базі нового покоління Pentium. 17 березня 1999 року вийшов перший процесор з лінійки Pentium !!! Xeon.

Кодова назва ядра Tanner. Був збудований на базі Pentium !!! Katmai. Містив 512, 1024 чи 2048 Кб повношвидкісний кеш пам'яті другого рівня. Кеш першого рівня – 16 Кб + 16 Кб. Випускався із частотами 500 і 550 МГц із застосуванням 0.25 мкм. техпроцесу і складався з 9.5 млн. транзисторів. Працював на 100 МГц системній шині. Випускався в конструктиві SEC для Slot 2. Був призначений для використання в двох-, чотири-, восьмипроцесорних (і більше) серверах і робочих станціях.

З переходом Pentium !!! на нове ядро 25 жовтня 1999 з'явилася і модифікація процесора Xeon з новим ядром Cascades. По суті це було модернізоване ядро Coppermine. Процесор мав від 256 КБ до 2048 Кб кеш пам'яті другого рівня, працював на частотах системної шини 100 та 133 МГц (залежно від версії). Випускалися процесори із частотами від 600 до 900 МГц. Процесори з частотою 900 МГц з перших партій перегрівалися та їх постачання було тимчасово припинено. Як і попередник, Xeon Cascades був розрахований на установку в роз'єм Slot 2. Випускався із застосуванням 0.18 мкм. техпроцесу та складався з 28.1 млн. транзисторів. Міг працювати у двох-, чотири- та восьмипроцесорних серверах та робочих станціях.

На базі ядра Tualatinпроцесори Xeon не випускалися. Їхнє місце зайняв Pentium !!!-S, про який я розповідав вище. Процесори Xeonпідтримували набори команд MMX та SSE.

Pentium 4

Зіткнувшись із безліччю проблем при спробі збільшити частоту процесора Pentium !!! на ядрі Coppermine вище 1 ГГц, інженери Intel зрозуміли, що стара архітектура процесорів, що не змінювалася з часів Pentium Pro, потребує радикальних змін. І хоча перехід виробництва на 0.13 мкм допоможе Pentium! ще близько року цілком гідно виконувати свою роботу, потенціал цієї архітектури вже практично вичерпано і компанія для своїх нових 32-розрядних процесорів розробила нову архітектуру, яку назвала Intel NetBurst Micro-Architecture. Щоб процесори могли працювати на частотах порядку кількох гігагерц, Intel збільшує довжину конвеєра Pentium 4 до 20 ступенів (Hyper Pipelined Technology) за рахунок чого вдалося навіть при технологічних нормах 0,18 мкм домогтися роботи процесора на частоті в 2 ГГц. Однак через збільшення довжини конвеєра час виконання однієї команди в процесорних тактах також сильно збільшується. Тому компанія сильно попрацювала над алгоритмами передбачення переходів (Advanced Dynamic Execution).

Кеш 1-го рівня в процесорі зазнав значних змін. На відміну від Pentium !!!, кеш якого міг зберігати команди та дані, Pentium 4 має лише 8 Кб кеш даних. Команди зберігаються в так званому Trace Cache. Там вони зберігаються у декодованому вигляді, тобто. у вигляді послідовності мікрооперацій, що надходять для виконання у виконавчі пристрої процесора. Місткість цього кешу становить 12000 мікрооперацій.

Також у новому процесорі було розширено набір команд - SSE2. До 70 інструкцій SSE додалися ще 144 нові інструкції. Однією з безлічі інновацій була абсолютно нова 100 МГц шина, що передає по 4 пакети даних за такт - QPB (Q uad P umped B us), що дає результуючу частоту 400 МГц.

Першим з лінійки Pentium 4 був процесор із ядром Willamette 423.

З'явившись 20 листопада 2000 з частотами 1.4 і 1.5 ГГц, ці процесори, виготовлені із застосуванням техпроцесу 0.18 мкм, досягли частоти 2 ГГц. Процесор встановлювався у новий роз'єм Socket 423 і випускався у конструктиві FC-PGA 2. Складався із 42 млн. транзисторів.

Кеш 2-го рівня залишився колишнього обсягу – 256 Кб. Ширина шини кешу L2 становить 256 біт, але латентність кешу зменшилася вдвічі, що дозволило досягти пропускної спроможності кеша в 48 Гб при частоті 1.5 ГГц.

Так як архітектура нового процесора була орієнтована насамперед на зростання частоти, то не дивно, що перші процесори Pentium 4 показують вкрай низьку продуктивність. У більшості завдань 1.4 ГГц процесор поступався Pentium !!! Coppermine, що працює на частоті 1000 МГц.

Пізніше, 27 серпня 2001 року, з'явилися процесори з ядром Willametteпризначені для встановлення в новий роз'єм - Socket 478. Процесор повторював усі характеристики свого предка, за винятком конструктиву - mPGA та роз'єму Socket 478.

Попередній форм-фактор Socket 423 був "перехідним" і Intel надалі не має наміру його підтримувати. Розміри процесора зменшилися завдяки тому, що тепер висновки зроблено безпосередньо під ядром процесора. Цей процесор, як і попередник, працював на частотах від 1,4 до 2,0 ГГц.

Northwood- так називається наступне ядро, на якому і досі випускаються процесори Pentium 4.

Перехід до 0.13 мкм. техпроцес дозволив ще більше нарощувати тактову частоту, і збільшити кеш другого рівня до 512 Кб. Збільшилася і кількість транзисторів, які становлять процесор - тепер їх стало 55 млн. Природно, що залишилася підтримка наборів інструкцій MMX, SSE та SSE2.

Перші процесори на ядрі Northwood з'явилися 7 серпня 2001 з частотою 2.0 ГГц і частотою системної шини 400 МГц (4 * 100 МГц). На сьогоднішній день, процесори Northwood працюють на частотах від 1.6 до 3.2 ГГц. Щоб не виникало плутанини з процесорами, що працюють на однакових частотах, але з різним ядром Intel знову застосовує буквене маркування. Наприклад, Pentium 1.8 A, де буква Aвказує на нове ядро та збільшений кеш другого рівня.

6-го травня 2002 року Intel випускає процесор на базі ядра Northwood з частотою системної шини 533 МГц (4 * 133 МГц) і тактовою частотою 2.26 ГГц. Так як моделі з частотою шини 400 МГц випускалися з частотами до 2.6 ГГц, то й тут було застосовано буквене маркування. Як і в процесорах Pentium! наявність 133 МГц шини позначалося буквою B. Наприклад, Pentium 4 2.4 B.

Але Intel не зупиняється на досягнутому, і 14 квітня 2003 випускає процесор на тому ж ядрі Northwood, але вже з частотою системної шини 800 МГц (4 * 200 МГц) і тактовою частотою 3.0 ГГц. Пізніше процесори з 800 МГц системною шиною стали випускатися з меншими частотами - від 2.4 ГГц. Для позначення нової шини у маркуванні процесора з'являється буква C. Наприклад, Pentium 4 2.4 C. (Таким чином, є три модифікації процесора 2.4 ГГц з різними частотами шини, що розрізняються у 2 рази!)

Усі процесори із частотою системної шини 800 МГц підтримують нову технологію HT, що розшифровується як Hyper-Threading.

Pentium 4 HT

14 листопада 2002 року був випущений процесор Pentium 4 із частотою 3.06 ГГц та частотою системної шини 533 МГц із підтримкою нової технології Hyper-Threading.

Один фізичний процесор з Hyper-Threading бачиться системою як два, що дозволяє оптимізувати завантаження його ресурсів та підвищити продуктивність. Принцип дії Hyper-Threading ґрунтується на тому, що в кожний момент часу лише частина ресурсів процесора використовується під час виконання програмного коду. Невикористовувані ресурси також можна завантажити роботою - наприклад, задіяти для паралельного виконання ще однієї програми (чи іншого потоку цієї програми).

HT – це не справжня багатопроцесорність, адже кількість блоків, що безпосередньо виконують команди, не змінилася. Підвищився лише ККД їхнього використання. Тому чим краще оптимізована конкретна програма під HT, тим вище буде виграш у продуктивності. За даними Intel, перевага від HT може досягати 30%, у той час як блоки, що її реалізують, займають менше 5% загальної площі кристала Pentium 4. Втім, навіть ідеально оптимізовані програми можуть, наприклад, звертатися до даних, яких немає в кеш -Пам'яті процесора, змушуючи його простоювати. Якщо сама архітектура NetBurst була розрахована на підвищення кількості мегагерц, то Hyper-Threading навпаки розрахований на підвищення виконуваної роботи за один такт.

Однією з причин досить пізнього уявлення Hyper-Threading у Pentium 4 (підтримка існує не тільки в ядрі Northwood, але навіть у Willamette, проте була заблокована) була відносно невелика поширеність Windows XP - єдиної ОС сімейства Windows, що повноцінно підтримує нову технологію. Також технологію має підтримувати чіпсет та BIOS системної плати.

На сьогоднішній день технологію Hyper-Threading підтримує процесор Pentium 4 3.06 ГГц із частотою системної шини 533 МГц, а також усі процесори із частотою шини 800 МГц.

Після випуску Pentium 4 Willamette для роз'єму Socket 478 з метою витіснення з ринку процесорів для Socket 370, а також, бажаючи зайняти нішу бюджетних процесорів (де до цього був Celeron Tualatin), Intel випускає Celeron на базі ядра Willamette 128.

Ядро Willamette 128 архітектурно нічим не відрізняється від ядра Pentium 4 Willamette. Організація кешу та алгоритми його роботи не змінилися, єдина відмінність полягає у розмірі - 128 Кб кешу другого рівня замість 256 Кб в оригінальному Pentium 4 Willamette.

Звичайно, збережений і форм-фактор Socket 478, який Intel збирається використовувати ще довго. Таким чином, Intel перекладає свої процесори на одну платформу, так що при подальшому апгрейді не доведеться змінювати разом з процесором і материнську плату.

15 травня 2002 року з'являється перший процесор під назвою Celeron, побудований з урахуванням Pentium 4, з частотою 1.7 ГГц. Пізніше, 12 червня 2002 з'являється версія на 1.8 ГГц.

Новий Celeron, як і раніше, використовує 100 МГц системну шину, щоправда, тепер уже з передачею 4-х сигналів за такт. Вчорашня 100 МГц системна шина вирішує стару проблему Celeron - недолік пропускної спроможності FSB.

Як і Pentium 4 Willamette, новий Celeron виконаний із застосуванням 0.18 мкм. техпроцесу. Складається із 42 млн. транзисторів. Випускається із частотами 1.7 та 1.8 ГГц.

Наступне та останнє на сьогоднішній день ядро процесора Celeron, це Northwood(Звичайно з урізаним до 128 Кб кешем другого рівня). Першим процесором у цьому ядрі був Celeron 2.0 ГГц, який вийшов 18 вересня 2002 року. Він, як і Celeron Willamette 128, повністю повторює характеристики старшого брата Pentium 4 Northwood, за винятком шини розрахованої виключно на 400 МГц (4*100 МГц) та кешу другого рівня розміром 128 Кб.

Застосування: 0.13 мкм. техпроцесу дає перевагу у вигляді гарної розганяльності. Ядро Northwood має хороший частотний потенціал (на сьогоднішній день до 3.2 ГГц), тому запас для розгону є.

З моменту першого випуску Intel Pentium II Xeon пройшло трохи менше трьох років. І Intel, 21 травня 2001 року, продовжуючи свій курс із сегментування своїх процесорів, анонсує процесор Xeon наступного покоління, який базується на ядрі Pentium 4 Willamette. Процесор називається по-старому, Intel Xeon, і випускається у трьох варіантах: 1.4 ГГц, 1.5 ГГц та 1.7 ГГц. Ядро процесора майже повністю ідентичне звичайній (desktop) версії Pentium 4 крім незначних деталей. Це означає, що новий Xeon має все те, що є в Pentium 4 як переваги нової архітектури, так і її недоліки.

Перші моделі Xeon випускалися із застосуванням 0.18 мкм. техпроцесу, з ядром, що практично повністю повторював Pentium 4 Willamette і носив кодове ім'я Foster. Процесор випускався із тактовими частотами до 2,0 ГГц. Складався із 42 млн. транзисторів.

Кеш пам'ять першого рівня, як і у всіх процесорів лінійки Pentium 4, з архітектурою NetBurst, 8 Кб кеш даних. Кеш другого рівня – 256 Кб з покращеною передачею даних (256 Кб Advanced Transfer Cache). Також як у Pentium 4 Willamette, у новому Xeon застосована 400 МГц системна шина (4*100 МГц) яка синхронно працює з двома каналами пам'яті на частоті 400 МГц.

Історично, лінійки процесорів Intel Xeon (тобто Pentium II Xeon, Pentium III Xeon) завжди використовували відмінний від звичайних версійпроцесора конструктив. У той час як процесори Pentium II і Pentium III випускалися в 242-контактному Slot1 варіанті, їх Xeon версії використовували 330-контактний роз'єм Slot-2. Більшість додаткових ніжок використовували для постачання чіпа додатковою енергією. З двома мегабайтами L2 кешу Pentium III Xeon споживав більше енергії, ніж його 256-кілобайтний побратим. Аналогічна ситуація сталася і з новим Xeon. Якщо перші процесори Pentium 4 Willamette використовують 423-контактний роз'єм, то в Xeon застосовується 603-контактний інтерфейс, призначений для використання в роз'ємі Socket 603. Процесор може працювати тільки в одно-або двопроцесорних конфігураціях.

9 січня 2002 року з'являються процесори Xeon, створені з урахуванням ядра Northwood із застосуванням 0.13 мкм. техпроцесу, та оснащені 512 Кб кеш пам'яті другого рівня. Кодова назва ядра – Prestonia. Від свого попередника - Xeon Foster, відрізняється лише збільшеним кешем та більш досконалим техпроцесом. Процесори працюють на частотах від 1.8 ГГц до 3.0 ГГц. Складаються із 55 млн. транзисторів. У процесорах із ядром Prestonia вперше з'явилася підтримка Hyper-Threading.

12 березня 2002 року, виходить процесор Xeon MP. Виготовлений із застосуванням 0.18 мкм. та оснащений 256 Кб кеш пам'яті другого рівня. Основна відмінність від процесорів Xeon Foster – можливість працювати в багатопроцесорних системах. Працюють на частотах від 1,4 до 1,6 ГГц. Також у цих процесорах здійснено підтримку технології Hyper-Threading.

4 листопада 2002 з'являються процесори Xeon MP, виготовлені із застосуванням 0.13 мкм. техпроцесу. Ці процесори, що працюють на частотах 1.5 ГГц, 1.9 ГГц і 2.0 ГГц, відрізняються від свого побратима Xeon Prestonia, не тільки можливістю роботи в багатопроцесорних конфігураціях, але і наявністю інтегрованого кеша третього рівня розміром 1 або 2 Мб. Завдяки цьому збільшилася кількість транзисторів, що становлять процесор до 108 млн.!

18 листопада 2002 року з'явилися процесори Xeon, що працюють на 533 МГц (4 * 133 МГц) системній шині. Ці процесори виготовлені на ядрі Prestonia, із застосуванням 0.13 мкм. Техпроцес і складаються з 108 млн. транзисторів. Кеш пам'ять другого рівня – 512 Кб. Кеш третього рівня 1 Мб. Процесори Xeon на 533 МГц шині випускаються з тактовими частотами від 2.0 ГГц до 3.06 ГГц (вийшов 10 березня 2003 року). Також нещодавно було анонсовано 3.2 ГГц процесор.

Наприкінці 2003 року Intel представить нове ядро для своїх процесорів. Prescott. Ці процесори виготовлятимуться із застосуванням 0.09 мкм. (90 нм) технології. Ядро Prescott складатиметься з 125 млн. транзисторів і міститиме 1 Мб кеш другого рівня. Також, можливо буде збільшено кеш першого рівня до 32 Кб. Природно, що нове ядро матиме підтримку технології Hyper-Threading. Тільки це вже буде Hyper-Threading 2, подальший розвиток"багатопроцесорності" в одному чіпі. У чому полягатиме їхня відмінність поки не відомо, але є припущення (ніким не підтверджені), що новинка дозволяє в одному фізичному процесорі бачити не два, а кілька віртуальних процесорів.

Також буде додано новий набір інструкцій (або розширений вже присутній), що включає 15 нових інструкцій з переведення чисел з плаваючою комою в цілі, арифметику комплексних чисел, спеціальні команди для декодування відео, SIMD-інструкції для формату з плаваючою комою та процес синхронізації потоків.

Перші процесори з цим ядром працюватимуть на частотах 3.2 та 3.4 ГГц. Їхні корпуси будуть сумісні з використовуваними зараз у процесорах Pentium 4 Northwood. Надалі процесори Prescott будуть переведені в нову упаковку LGA 775, що містить 775 висновків, для якої будуть потрібні нові материнські плати з роз'ємом Socket T.

На базі нового ядра буде продовжено випуск процесорів лінійки Celeron. Тільки тепер це вже зовсім не той Celeron, що раніше. Чіпи Celeron на ядрі Prescott будуть швидше за попередників на Northwood не тільки за рахунок збільшеної тактової частоти ядра. Вони підтримуватимуть системну шину з частотою 533 МГц, а їх кеша збільшиться з 128 до 256 кб. Перші Celeron на ядрі Prescott матимуть частоти 2.8 та 3.06 ГГц. Не встигнувши випустити процесори за 90-нм технології, Intel вже розвиває наступне покоління технології виробництва чіпів - з нормами 65 нм. Також ведуться розробки, і є чіпи, що працюють, виготовлені із застосуванням не тільки 0.065 мкм. техпроцесу, а й 45 нм, 32 нм і навіть 22 нм.

За Prescott піде ядро Tejasіз шиною 1066 МГц. На його основі буде представлено вісім різних процесорів з тактовими частотами від 6 до 9.2 ГГц. Поява у продажу першого з них запланована на кінець 2004 року. Після цього компанія представить ядро Nehalem, що використовує системну шину 1200 МГц і дозволяє отримати робочу частоту понад 10 ГГц Nehalem буде заснований на повністю новій архітектурі. Це буде не модернізований Pentium 4, як Prescott та Tejas. У ньому буде застосовано систему апаратного захисту LaGrande, і за деякими даними, використано більш досконалу технологію багатопотокової обробки. Число транзисторів у чіпі складе близько 150-250 мільйонів. З'явитися Pentium Nehalem мають у 2005 році.

Також нещодавно був оголошений новий процесор із лінійки Pentium 4 - Intel Pentium 4 Extreme Edition.

Він оснащений технологією Hyper-Threading, що працює на системній шині 800 МГц, має тактову частоту ядра 3.2 ГГц. Але головною його відмінністю від попередніх Pentium 4 стала наявність інтегрованої кристал кеш-пам'яті третього рівня L3 об'ємом 2 Мб! Ця кеш-пам'ять доповнює стандартний кеш L2 512 кбайт і працює також на частоті ядра процесора (правда, з набагато більшою латентністю, оскільки вона асинхронна і покликана прискорювати роботу з даними з областей, що найчастіше використовуються) системної пам'яті). Таким чином, новий Pentium 4 Extreme Edition має кеш-пам'ять об'ємом 2.5 Мб! А також є єдиним desktop процесором із кешем третього рівня, інтегрованим у ядро.

Процесор Pentium 4 Extreme Edition позиціонується Intel головним чином для ігрового ринку, хоча не виключено його застосування в продуктивних робочих станціях. Новий процесор використовує ядро від мультипроцесорних Xeon MP з інтегрованою кеш-пам'яттю L3. Його трохи змінили з метою підтримки системної шини 800 МГц, зменшення енергоспоживання та ін. та упаковали у стандартний корпус від Pentium 4.

При написанні даного матеріалу було використано інформацію з Інтернет сайтів

www.ixbt.com

www.3DNews.ru

www.Intel.ru

www.сайт

Олексій Гавриленко aka [-Alex-]

Pentium (вимовляється Пентіум) – торгова марка кількох поколінь мікропроцесорів сімейства x86, що випускаються корпорацією Intel з 22 березня 1993 року. Pentium є процесором Intel п'ятого покоління та прийшов на зміну Intel 80486 (який часто називають просто 486).

Відмінності від i3(4)86:

адресна пам'ять у травленні з попередньою моделлю не змінилася;
шана даних 64 біта (якщо Pentium 32 біта);
вперше 2 конвеєри самостійно зчитує та обробляє потоки;
вперше з'явилося спекулятивне виконання команд;
вперше використовується така технологія, як автоматичне перевпорядкування команд:

ADD AX,BX ADD CX,AX - перепустка, читання наступної DX, 5h

Змінений порядок ні на що не впливає. АЛЕ проблема - умовний перехід.

ADD AX, BX ADD CX, AX YZ M1 MOV DX, 5h

Рішення: передбачається, що перехід виконався, отже, відбулося зчитування команди до конвеєра; якщо з'ясовується, що все правильно – продовжується виконання, інакше – відбувається скидання конвеєра та перезавантаження з місця переходу.

Підстави для припущення:

статистика переходів (якщо багато, кратний цикл);
блок прогнозів використовує статистику: якщо перехід умовний, вказує назад, то з великою ймовірністю виконається. (Приклад: repeat until). А якщо вперед, то велика ймовірність, що не виконуватиметься.

Вперше апаратна підтримка мультипроцесорності (з'єднання за допомогою спеціальної шини/спец інтерфейсу)

(Шина даних 32 ----> 64, так як 2 конвейєри)

Тактова частота Pentium: 60-150 МГц Тактова частота MMX: 200 МГц

Існують додаткові регістри, відповідальні за минуле початку коду число тактів.

Існує команда CPUID – ідентифікатор CPU.

Різні регістри.

Архітектурна особливість

(до цього CISC) Існує внутрішній перекодувальник перетворення CISC команд у внутрішній код RISC в оболонці CISC.

Переривання: раніше -> PIC (програмний контролер переривання).

Раніше джерело перериває сигнал на ніжці процесора, і адреса переходу.

APIC: джерело - повідомлення, яке надходить спеціальною шиною.

Процесор Intel Pentium P6200

Intel Pentium P6200- процесор початкового рівня, призначений для ноутбуків. Він працює на частоті 2.13 ГГц, але, на жаль, не підтримує технологію TurboBoost автоматичного розгону. Крім того, відсутня функція шифрування AES та підтримка багатопоточності. CPU підтримує технологію Enhanced Speedstep, яка дозволяє знизити енергоспоживання під час низького навантаження на процесор, але інші енергозберігаючі технології в цьому процесорі відключені (як і в серії Penryn Pentium).

P6200 заснований на мікроархітектурі Arrandale, отже, має вбудований контролер пам'яті та графічну карту Intel HD Graphics (обидва виготовлені по 45 нм технологічного процесу, а CPU по 32 нм). Вбудована відеокарта GMA HD працює на частоті 500 МГц та здатна розганятися до 667 МГц завдяки технології Turbo Boost.

Продуктивність даного процесора трохи обмежена через низьку тактову частоту і відсутність Turbo Boost і Hyperthreading. Якщо судити за показником частоти ГГц, то процесор Pentium P6200 повинен бути трохи краще, ніж Core 2 Duo з аналогічною тактовою частотою, через вбудований контролер пам'яті і невеликих поліпшень в ядрі.

*Вказані тактові частоти можуть бути змінені виробником

Історія появи Pentium процесора

Одним звичайним тихим недільним ранком 10 травня 1992 року чотири інженера фірми INTEL прибули в аеропорт San Jose International. Встановивши відеоапаратуру, Анджела Чанг, Ерік Деваннайн, Автар Саїні та Сухель Заатрі нервозно походжали залою, чекаючи з хвилини на хвилину літака з Орегона.

Коли Марк Хопман, через кілька хвилин після приземлення літака, вийшов з коридору, тримаючи в руках маленьку блакитну валізу, вся група, що зустрічала, попрямувала до нього. Вся увага була прикута до валізи, в якій був продукт розробників 5 Орегонської фабрики. Важко було повірити, що в цій валізі був результат трирічної праці багатьох людей, втілений у маленький чіп. Так почалося життя Pentium процесора, який формально було представлено 22 березня 1993 року.

У той час, коли Винод Дем робив перші нариси, розпочавши у червні 1989 року розробку Pentium процесора, він і не підозрював, що саме цей продукт буде одним із головних досягнень фірми INTEL. З появою Pentium процесора ринок комп'ютерів відразу змінився і розпочався новий етап конкуренції. San Microsistems, MIPS та інші продавці RISC процесорів, які розробляють супершвидкі чіпи, беззастережно визнали, що новий процесор фірми INTEL стане стандартом нових настільних PC.

Процес народження Pentium процесора був нелегким

За теорією, створюючи процесор, команда розробників створює концепцію проекту, у якому визначаються його основні властивості та нововведення. Далі інженери проектують логіку, яка потім втілюється у конкретні схеми. Щойно закінчується схемотехнічне проектування, проектувальники топології промальовують кожен транзистор. В результаті їх праці створюється кінцевий шаблон. Реально все було інакше. Традиційний процес проектування був кардинально перероблений, оскільки були потрібні прискорені темпи реалізації проекту.

Як тільки команда розробників виконувала локальне завдання, менеджери перерозподіляли ресурси. Кожен інженер вирішував персональне завдання. Командний дух постійно зазнавав таких випробувань, як затримки та труднощі, проте тимчасовий план виконання проекту від цього не залежав. Для виконання всіх завдань використовувалися останні досягнення автоматизованого проектування. Дуже нагоді досвід, накопичений при проектуванні та вирішенні аналогічних проблем в 286, Intel386 і Intel486 процесорах.

Як тільки виконувався черговий етап проекту, одразу розпочинався процес всеосяжного тестування. Було бажання не повторити проблеми, що виникли свого часу з Intel486, які затримали його запуск у виробництво. Кожна помилка трасувалась у зворотному порядку та усувалися її причини. Інші інженери виконували сотні тестувань для перевірки логіки, архітектури та загальної конструкції. Вони виконали більш ніж 5000 уточнюючих тестувань, перш ніж Pentium процесор знайшов свою архітектуру. Для тестування було розроблено спеціальну технологію, що дозволила імітувати функціонування Pentium процесора з допомогою програмованих пристроїв, об'єднаних на 14 платах з допомогою кабелів. Тільки коли було виявлено всі помилки, процесор зміг працювати у реальній системі. На додаток до всього, у процесі розробки та тестування Pentium процесора брали активну участь усі основні розробники персональних комп'ютеріві програмного забезпеченнящо чимало сприяло загальному успіху проекту.

Наприкінці 1991 року, коли було завершено макет процесора, інженери змогли запустити у ньому програмне забезпечення. Проекувальники почали вивчати під мікроскопом розведення та проходження сигналів по підкладці з метою оптимізації топології та підвищення ефективності роботи. Проектування переважно було завершено у лютому 1992 року. Почалося всеосяжне тестування досвідченої партії процесорів, протягом якого піддавалися випробуванням всі блоки і вузли. У квітні 1992 року було прийнято рішення, що настав час починати промислове освоєння Pentium процесора. Як основна промислова база була обрана 5 Орегонська фабрика.

Понад 3 мільйони транзисторів було остаточно перенесено на шаблони. Почалося промислове освоєння виробництва та доведення технічних характеристик, що завершилися через 10 місяців, 22 березня 1993 широкою презентацією Pentium процесора.

Сучасна мікропроцесорна технологія фірми INTEL

Досягнення фірми INTEL у мистецтві проектування та виробництва напівпровідників уможливлюють виробляти потужні мікропроцесори в дедалі менших корпусах. Розробники мікропроцесорів в даний час працюють з комплементарним технологічним процесом металоксид напівпровідник (CMOS) з роздільною здатністю менше, ніж мікрон.

Використання субмікронної технології дозволяє розробникам фірми INTEL мати більше транзисторів на кожній підкладці. Це уможливило збільшення кількості транзисторів для сімейства X86 від 29,000 в 8086 процесорі до 1,2 мільйонів у процесорі Intel486 DX2, з найвищим досягненням у Pentium процесорі. Виконаний за 0.8 мікронною BiCMOS технологією, він містить 3.1 мільйона транзисторів. Технологія BiCMOS поєднує переваги двох технологій: біполярної (швидкість) та CMOS (мале енергоспоживання). За допомогою більш ніж у два рази більшої кількості транзисторів Pentium процесора в порівнянні з Intel486, розробники помістили на підкладці компоненти, що раніше розташовувалися зовні процесора. Наявність компонентів усередині зменшує час доступу, що значно збільшує продуктивність. 0.8 мікронна технологія фірми INTEL використовує тришаровий метал і має більш високий рівень порівняно з оригінальною 1.0 мікронною технологією двошарового металу, що використовується в процесорі Intel486.

Фірма INTEL використовувала останні досягнення технології проектування мікропроцесорів для досягнення переваг, порівнянних з альтернативними архітектурами, що використовуються в наукових та інженерних робочих станціях, забезпечивши при цьому сумісність із програмним забезпеченням вартістю $50 мільярдів, напрацьованого для сімейства мікропроцесорів серії X86.

Та й саме програмне забезпечення для Pentium процесора розроблялося за новою технологією. Ще на етапі проектування апаратних засобів процесора до проекту стали залучатися експерти з усіх основних компаній, що розробляють операційні системи та компілятори – Microsoft, IBM, NeXT, Borland, Watcom, MetaWare та ін. Це дозволило на апаратному рівні підтримати нові технології програмування з урахуванням фірмового стилю постачальників стандартного програмного забезпечення З іншого боку, ще до народження нового процесора використовувалися методи класичної та спеціальної оптимізації, що розкривають специфічні переваги архітектури X86, наприклад використання команд завантаження-запису, потужних режимів адресації, видалення інваріантних ділянок коду з циклів і т.д. Тепер тільки за рахунок перекомпіляції традиційних додатків вдається підвищити їхню продуктивність на новому процесорі ще вдвічі. Такого в даний час не може запропонувати не один із конкурентів фірми INTEL.

Нове покоління процесорів фірми INTEL

Об'єднуючи більш ніж 3.1 мільйон транзисторів на одній кремнієвій підкладці, 32-розрядний Pentium процесор характеризується високою продуктивністю з тактовою частотою 60 і 66 МГц. Його суперскалярна архітектура використовує вдосконалені способи проектування, які дозволяють виконувати більш ніж одну команду за один період тактової частоти, в результаті чого Pentium може виконувати величезну кількість PC-сумісного програмного забезпечення швидше, ніж будь-який інший мікропроцесор. Крім існуючих напрацювань програмного забезпечення, високопродуктивний арифметичний блок з плаваючою комою Pentium проесора забезпечує збільшення обчислювальної потужності до необхідної для використання недоступних раніше технічних та наукових додатків, спочатку призначених для платформ робочих станцій. Також, як локальні та глобальні мережі продовжують витісняти застарілі ієрархічні мережі, керовані великими ЕОМ, переваги мультипроцесорності та гнучкість операційної системи Pentium процесора – ідеал для хост-комп'ютера для сучасних додатків клієнт-серверів, що застосовуються в промисловості.

Оскільки Pentium процесор здатний досягати рівня продуктивності рівного або вищого, ніж сучасні робочі станції високого рівня, він має переваги, яких позбавлені звичайні робочі станції: повна сумісність з більш ніж 50 000 програмних додатківз вартістю мільярди доларів, написаних під ахітектуру фірми INTEL. Крім того, процесор Pentium дозволяє використовувати всі основні операційні системи, які доступні сучасним настільним персональним комп'ютерам, робочим станціям і серверам, включаючи UNIX, Windows-NT, OS/2, Solaris і NEXTstep.

Pentium процесор. Технічні нововведення

Численні нововведення - характерна особливість Pentium процесора у вигляді унікального поєднання високої продуктивності, сумісності, інтеграції даних та нарощуваності. Це включає:

Суперскалярну архітектуру;
Роздільне кешування програмного коду та даних;
Блок передбачення правильної адреси переходу;
Високопродуктивний блок обчислень з плаваючою комою;
Розширену 64-бітову шину даних;
Підтримка багатопроцесорного режиму роботи;
засоби завдання розміру сторінки пам'яті;
Засоби виявлення помилок та функціональної надмірності;
Управління продуктивністю;
Нарощування за допомогою Intel OverDrive процесора.

Архітектура Pentium процесора

1 – 64-бітовий шинний інтерфейс;
2 – Засоби кешування програмного коду;
3 - Буфери вибірки із випередженням;
4 - 32-бітовий цілий блок АЛУ;
5 - 32-бітовий цілий блок АЛУ;
6 - Набір регістрів;
7 - Засоби кешування даних;
8 - Блок передбачення правильної адреси переходу;
9 - Блок конвейєрних обчислень з плаваючою комою.

Суперскалярна архітектура

Суперскалярна архітектура Pentium процесора є сумісною лише з INTEL двоконвейєрною індустріальною архітектурою, що дозволяє процесору досягати нових рівнів продуктивності за допомогою виконання більш ніж однієї команди за один період тактової частоти. Термін "суперскалярна" означає мікропроцесорну архітектуру, яка містить більше одного обчислювального блоку. Ці обчислювальні блоки, або конвейєри, є вузлами, де відбуваються всі основні процеси обробки даних та команд.

Поява суперскалярної архітектури Pentium процесора є природним розвитком попереднього сімейства процесорів з 32-бітовою архітектурою фірми INTEL. Наприклад, процесор Intel486 здатний виконувати кілька своїх команд за період тактової частоти, проте попередні сімейства процесорів фірми INTEL вимагали безліч циклів тактової частоти до виконання однієї команди.

Можливість виконувати безліч команд за період тактової частоти існує завдяки тому, що Pentium процесор має два конвейєра, які можуть виконувати дві інструкції одночасно. Так само, як і Intel486 з одним конвейером, подвійний конвейєр Pentium процесора виконує просту командуза п'ять етапів: попередня підготовка, перше декодування (декодування команди), друге декодування (генерація адреси), виконання та зворотне вивантаження. Це дозволяє кільком командам перебувати у різних стадіях виконання, збільшуючи цим обчислювальну продуктивність.

Кожен конвейєр має своє арифметично-логічне пристрій (ALU), сукупність пристроїв генерації адреси та інтерфейс кешування даних. Так само як і процесор Intel486, Pentium процесор використовує апаратне виконання команд, що замінює безліч мікрокоманд, що використовуються в попередніх сімейства мікропроцесорів. Ці інструкції включають завантаження, запам'ятовування та прості операції АЛУ, які можуть виконуватися апаратними засобами процесора без використання мікрокоду. Це підвищує продуктивність без торкання сумісності. У разі більш складних команд, для додаткового прискорення продуктивності виконання розширеного мікрокоду Pentium процесора для виконання команд використовуються обидва конвейєри суперскалярної архітектури.

В результаті цих архітектурних нововведень, порівняно з попередніми мікропроцесорами, значно більша кількість команд може бути виконана за один і той самий час.

Роздільне кешування програмного коду та даних

Інше найважливіше революційне удосконалення, реалізоване в Pentium процесорі, це запровадження окремого кешування. Кешування збільшує продуктивність за допомогою активізації місця тимчасового зберігання для програмного коду, що часто використовується, і даних, що отримуються з швидкої пам'яті, замінюючи по можливості звернення до зовнішньої системної пам'яті для деяких команд. Процесор Intel486, наприклад, містить один 8-KB блок вбудованої кеш-пам'яті, яка використовується одночасно для кешування програмного коду та даних.

Проектувальники фірми INTEL обійшли це обмеження використанням додаткового контуру, виконаного на 3.1 мільйонах транзисторів Pentium процесора (для порівняння, Intel486 містить 1.2 мільйони транзисторів), що створюють роздільне внутрішнє кешування програмного коду та даних. Це покращує продуктивність за допомогою виключення конфліктів на шині та робить подвійне кешування доступним частіше, ніж це було можливо раніше. Наприклад, під час фази попередньої підготовкивикористовується код команди, отриманий з кешу команд. У разі наявності одного блоку кеш-пам'яті, можливий конфлікт між процесом попередньої підготовки команди та доступом до даних. Виконання роздільного кешування для команд та даних виключає такі конфлікти, даючи можливість обом командам виконуватися одночасно. Кеш-пам'ять програмного коду та даних Pentium процесора містить по 8 KB інформації кожна, і кожна організована як набір двоканального асоціативного кеша - призначена для запису лише попередньо переглянутого специфікованого 32-байтного сегмента, причому швидше ніж зовнішній кеш. Всі ці особливості розширення продуктивності зажадали використання 64-бітової внутрішньої шини даних, яка забезпечує можливість подвійного кешування та суперскалярної обробки конвеєрної одночасно з завантаженням наступних даних. Кеш даних має два інтерфейси, по одному для кожного конвеєра, що дозволяє йому забезпечувати даними дві окремі інструкції протягом одного машинного циклу. Після того, як дані дістаються з кешу, вони записуються в головну пам'ять як зворотний запис. Така техніка кешування дає кращу продуктивність, Чим просте кешування з безпосереднім записом, при якому процесор записує дані одночасно в кеш та основну пам'ять. Тим не менш, Pentium процесор здатний динамічно конфігуруватися для підтримки кешування з безпосереднім записом.

Таким чином, кешування даних використовує два різні чудові рішення: кеш зі зворотним записом і алгоритм, названий MESI (модифікація, виключення, розподіл, звільнення) протокол. Кеш із зворотним записом дозволяє записувати в кеш без звернення до основної пам'яті на відміну від використовуваного до цього безпосереднього простого кешування.

Ці рішення збільшують продуктивність за допомогою використання перетвореної шини і запобіжного виключення найвужчого місця в системі. У свою чергу MESI-протокол дозволяє даними в кеш-пам'яті та зовнішньої пам'ятізбігатися - чудове рішення у вдосконалених мультипроцесорних системах, де різні процесори можуть використовувати до роботи одні й самі дані.

Високопродуктивний блок обчислень з плаваючою комою

Наростаюча хвиля 32-розрядних програмних додатків включає багато інтенсивно обчислювальних, графічно орієнтиро-програм, які займають багато процесорних ресурсів на виконання операцій з плаваючою комою, що забезпечують математичні обчислення. Оскільки вимоги до персональних комп'ютерів з боку програмного забезпечення з обчислення з плаваючою комою постійно зростають, задовольнити ці потреби можуть удосконалення мікропроцесорної технології. Процесор Intel486 DX, наприклад, був першим мікропроцесором, інтегрованим на одній підкладці з математичним співпроцесором. Попередні сімейства процесорів фірми INTEL, за потреби використання обчислень з плаваючою комою, використовували зовнішній математичний співпроцесор.

Pentium процесор дозволяє виконувати математичні обчислення на вищому рівні завдяки використанню удосконаленого вбудованого блоку обчислень з плаваючою комою, що включає восьмитактовий конвейєр та апаратно реалізовані основні математичні функції. Чотиритактові конвейєрні команди обчислень з плаваючою комою доповнюють чотиритактову цілочисленну конвеєризацію. Більшість команд обчислень з плаваючою комою можуть виконуватися в одному цілісному конвейєрі, після чого подаються в конвейєр обчислень з плаваючою комою. Звичайні функції обчислень з плаваючою комою, такі як додавання, множення та поділ, реалізовані апаратно з метою прискорення обчислень.

В результаті цих інновацій Pentium процесор виконує команди обчислень з плаваючою комою в п'ять разів швидше, ніж 33-МГц Intel486 DX, оптимізуючи їх для високошвидкісних чисельних обчислень, що є невід'ємною частиною таких удосконалених відеододатків, як CAD і 3D-графіка.

Pentium процесор на тактовій частоті 66 МГц працює як "числодробилка" з рейтингом 64.5 за тестом SPECint92, практично не поступаючись RISC-процесору Alpha компанії Digital, але з тактовою частотою вдвічі вищою.

Загальна продуктивність Pentium процесора перевищує 6 разів 25 МГц Intel486 SX й у 2.6 разів - 66 МГц Intel486 DX2. Індекс рейтингу iCOMP для 66 МГц Pentium процесора, який виконує 112 мільйонів операцій на секунду, становить 567. Індекс iCOMP (Intel COmparative Microprocessor Peformance) виконує відносне порівняння продуктивності 32-бітових процесорів фірми INTEL.

Розширена 64-бітова шина даних

Pentium процесор зовні є 32-бітовий пристрій. Зовнішня шина даних до пам'яті є 64-бітовою, подвоюючи кількість даних, що передаються протягом одного шинного циклу. Pentium процесор підтримує кілька типів шинних циклів, включаючи пакетний режим, протягом якого відбувається порція даних з 256 біт кеш даних і протягом одного шинного циклу.

Шина даних є головною магістраллю, яка передає інформацію між процесором та підсистемою пам'яті. Завдяки цій 64-бітовій шині даних, Pentium процесор суттєво підвищує швидкість передачі порівняно з процесором Intel486 DX – 528 MB/сек для 66 МГц, порівняно зі 160 MB/сек для 50 МГц процесора Intel486 DX. Ця розширена шина даних сприяє високошвидкісним обчисленням завдяки підтримці одночасного підживлення командами та даними процесорного блоку суперскалярних обчислень, завдяки чому досягається ще більша загальна продуктивність Pentium процесора порівняно з процесором Intel486 DX.

Загалом, маючи ширшу шину даних, Pentium процесор забезпечує конвеєризацію шинних циклів, що сприяє збільшенню пропускної спроможності шини. Конвеєризація шинних циклів дозволяє другому циклу стартувати раніше завершення виконання першого циклу. Це дає підсистемі пам'яті більше часу для декодування адреси, що дозволяє використовувати повільніші та менш дорогі компоненти пам'яті, зменшуючи в результаті загальну вартість системи. Прискорення процесів читання та запису, паралелізм адреси та даних, а також декодування протягом одного циклу – все разом дозволяє покращити пропускну здатність та підвищує можливості системи.

Мультипроцесорність

Pentium процесор - це ідеал для наростаючої хвилі мультипроцесорних систем, а також найвищий рівень продуктивності та обчислювальної потужності в галузі сучасних обчислювальних засобів. Мультипроцесорні додатки, які з'єднують два або більше Pentium процесорів - добре обслуговуються за допомогою вдосконаленої архітектури кристалів, окремим вбудованим кешуванням програмного коду та даних, а також наборами мікросхем для керування зовнішньою кеш-пам'яттю та витонченими засобами контролю цілісності даних.

Як раніше обговорювалося, Pentium процесор підтримує впорядкований кеш з його MESI протоколом. Коли один процесор отримує доступ до даних, які кешуються в іншому процесорі, він може приймати правильні дані. І якщо дані модифікувалися, всі процесори отримують можливість доступу до прийому даних модифікованому вигляді. Новий Pentium процесор фірми INTEL також визначає, які команди розпізнаються системою відповідно до способу програмування, що використовується. Це суворо точно підказує, яким чином програмному забезпеченню, розробленому для однопроцесорної системи, коректно працювати в багатопроцесорному оточенні.

Засоби поділу пам'яті на сторінки

Pentium процесор пропонує опції підтримки будь-якої з традиційних розмірів сторінок пам'яті – 4 KB або ширші, 4 MB сторінки. Ця опція дозволяє проводити обчислення частоти свопінгу сторінок у комплексних графічних додатках, буферах кадрів, а також ядер операційних систем, де збільшений розмір сторінки зараз дозволяє користувачам перепланувати ширше спочатку громіздкі об'єкти. Збільшення сторінок дає результат у вигляді підвищення продуктивності, причому все це відбивається на прикладному програмному забезпеченні.

Визначення помилок та функціональна надмірність

Хороший захист даних та забезпечення їх цілісності за допомогою внутрішніх засобів стає вкрай важливим у додатках, критичним до втрат даних завдяки поширенню сучасного оточення клієнт-серверів. Pentium процесор містить два вдосконалення, традиційно властиві проектування класу великих ЕОМ - внутрішнє визначення помилок і контроль за рахунок функціональної надмірності (FCR) - це допомагає забезпечити цілісність даних систем, що розвиваються сьогодні, базуються на настільних комп'ютерах.

Внутрішнє визначення помилок доповнює бітом парності внутрішній код і кешування даних, асоціативну зсувну таблицю сторінок, мікрокод, а також цільовий буфер переходу, допомагаючи визначати помилки таким чином, що це залишається непомітним і для користувача, і для системи. У той же час контроль за допомогою функціональної надмірності оптимізований для додатків, критичних до втрат даних, де процесор Pentium може працювати в конфігурації основний/контролюючий. Якщо між двома процесорами виявляються розбіжності, система повідомляється про помилку. В результаті відбувається виявлення більш ніж 99% помилок.

Крім того, на підкладці процесора розташований пристрій вбудованого тестування. Самотестування охоплює більше 70% вузлів Pentium процесора, не вимагає виконання скидання кристала і є процедурою, що зазвичай використовується при діагностиці систем. Іншими вбудованими рішеннями є реалізація стандарту IEEE 1149.1, що дозволяє тестувати зовнішні з'єднання проесора та налагоджувальний режим, що дозволяє програмному забезпеченню переглядати регістри та стан процесора.

Управління продуктивністю

Управління продуктивністю - особливість Pentium процесора, що дозволяє розробникам систем та прикладних розширень оптимізувати свої апаратні та програмні засобиза допомогою визначення потенційно вузького місця для програмного коду. а робітники можуть спостерігати та вважати такти для внутрішніх подій процесора, таких, як продуктивність читання та запису даних, кешування збігів та випадень, переривань та використання шини. Це дозволяє їм вимірювати ефективність, яку має код у подвійній архітектурі Pentium процесора та у своїх продуктах та виконувати тонке налаштування своїх додатків чи систем для досягнення оптимальної продуктивності. Вигода для кінцевих користувачів - це вищі переваги та вища продуктивність, і все це завдяки гарній взаємодії з Pentium процесором, системою користувача і прикладним програмним забезпеченням.

Даючи можливість розробникам проектувати системи з керуванням енергоспоживанням, захистом та іншими властивостями, Pentium процесор підтримуємо режим керування системою (SMM), подібний до режиму архітектури Intel SL.

Нарощування

Разом з усім, що зроблено нового для 32-бітової мікропроцесорної архітектури фірми INTEL, процесор Pentium сконструйований для легкої нарощуваності з використанням архітектури нарощування фірми INTEL. Ці нововведення захищають інвестиції користувачів за допомогою нарощування продуктивності, яка допомагає підтримувати рівень продуктивності систем, заснованих на архітектурі процесорів фірми INTEL, більша, ніж тривалість життя окремих компонентів. Технологія нарощування уможливлює використання переваг більшості процесорів удосконаленої технології у вже існуючих системах за допомогою простої інсталяції засобу однокристального нарощування продуктивності. Наприклад, перше засіб нарощування - це OverDrive процесор, розроблений для процесорів Intel486 SX та Intel486 DX, що використовує технологію простого подвоєння тактової частоти, використану під час розробки мікропроцесорів Intel486 DX2.

За допомогою нарощування одного з цих додаткових процесорів у сокет, розташований біля центрального мікропроцесора на більшості материнських плат Intel486, користувачі можуть збільшити загальну продуктивність системи більш, ніж на 70% практично для всіх програмних додатків.

Технологія нарощування за допомогою OverDrive процесорів можлива і для систем, заснованих на сімействі Pentium процесора за допомогою простої установки в майбутньому процесора, виконаного за вдосконаленою технологією. У свою чергу, технологія Pentium процесора є основою додаткового процесора, що розробляється для систем, що базуються на Intel486 DX2

Процесори Pentium фірми Intel являють собою п'яте покоління процесорів сімейства х86. За базовою реєстровою архітектурою та системою команд вони сумісні з вищеописаними 32-бітними процесорами, але мають 64-бітну шину даних, завдяки чому їх іноді помилково називають 64-розрядними. Порівняно з попередніми поколіннями процесори Pentium мають такі якісні відмінності:

Суперскалярна архітектура: процесор має два паралельно працюючі конвеєри обробки (U-конвеєр з повним наборомінструкцій та V-конвеєр з дещо обмеженим набором), завдяки чому він здатний одночасно виконувати дві інструкції. Проте переваги цієї архітектури повністю реалізуються лише за спеціальному режимі компіляції ПЗ.
Застосування технології динамічного передбачення розгалужень спільно з виділеним внутрішнім кешем команд обсягом 8 Кбайт забезпечує максимальне завантаження конвеєрів.
Внутрішній (Level 1) кеш даних об'ємом до Кбайт, на відміну від 486-го, працює з відкладеним (до звільнення зовнішньої шини) записом і налаштовується на режим наскрізного або зворотного запису, підтримуючи протокол

Зовнішня шина даних для підвищення продуктивності має розрядність 64 біт, що вимагає відповідної організації пам'яті.
Вбудований співпроцесор за рахунок архітектурних поліпшень (конвеєризації) у 2-10 разів перевищує FPU-486 за продуктивністю.
Введено кілька нових інструкцій, у тому числі розпізнавання сімейства та моделі CPU.
Застосовано виявлення помилок внутрішніх пристроїв (внутрішній контроль паритету) та зовнішнього інтерфейсу шини, контролюється паритет шини адреси.
Введено можливість побудови функціонально-надлишкової двопроцесорної системи.
Реалізовано інтерфейс побудови двопроцесорних систем із симетричною архітектурою (починаючи з другого покоління Pentium).
Запроваджено засоби управління енергоспоживанням.
Застосовано конвеєрну адресацію шинних циклів.
Скорочено час (кількість тактів) виконання інструкцій.
Введено трасування інструкцій та моніторинг продуктивності.
Розширено можливості віртуального режиму – введено віртуалізацію прапора переривань.
Введено можливість оперування сторінками розміром 4 Мб у режимі переадресації сторінок (Paging).

Всі Pentium-процесори мають засоби SMM, можливості яких розширювалися з появою нових моделей. Засоби тестування включають можливість виконання вбудованого тесту BIST (Built-In Self Test), який забезпечує виявлення помилок мікрокодів, програмованих логічних матриць, тестування командної кеш-пам'яті, кеш-пам'яті зберігання даних, буфера швидкої переадресації та ROM. Усі процесори мають стандартний тестовий порт IEEE 1149.1, що дозволяє тестувати процесор за допомогою інтерфейсу JTAG.

У процесорах реалізовано нові додаткові засоби налагодження:

зондовий режим (Probe Mode), що забезпечує доступ до внутрішніх регістрів та просторів введення-виведення системної пам'яті процесора Pentium. Цей режим дозволяє перевіряти та змінювати стан CPU, забезпечуючи засоби для налагодження програм з можливостями, подібними до внутрішньосхемних емуляторів;
розширення налагодження DE (Debug Extensions), що дозволяють ставити контрольні точки за адресами вводу-виводу;
внутрішні лічильники, що використовуються для поточного контролю продуктивності та обліку числа подій;
покрокове виконання за допомогою команди CPUID.

Процесори Pentium першого покоління (Р5) з тактовою частотою 60 і 66 МГц мали напругу живлення 5, що призводило до великого тепловиділення (на частоті 66 МГц - 16 Вт). Вони випускалися у корпусах PGA-273 (матриця 21x21), для встановлення цих процесорів призначений сокет 4.

Перші моделі процесорів мали помилку в FPU (floating point flaw), що виражалася у втраті точності при виконанні поділу з деякими поєднаннями операндів. Помилка могла з'являтись від 4-го до 19-го розряду після десяткової точки. З початку 1995 року процесори випускалися вже без помилок. Статистичні дослідження показують, що помилка може виявлятися раз на кілька років. Проте фірма Intel досі забезпечує безкоштовну заміну вже проданих процесорів з помилкою на виправлені версії, але без апгрейду на більш сучасні моделі. Процесори помилково можуть бути виявлені за допомогою утиліти CPUIDF.EXE, яку можна отримати на Web-сервері компанії.

Pentium Overdrive 120 і 133 МГц (Overdrive for Pentium) – варіант процесора Pentium другого покоління (зі зниженим енергоспоживанням та подвоєнням частоти), призначений для заміни процесорів Pentium 1-го покоління. Він має корпус PGA-273, що встановлюється в сокет 4. Ці процесори дорожчі за звичайні Pentium 120 або 133, їх застосування має сенс тільки тоді, коли з яких-небудь причин немає можливості замінити стару системну плату, а продуктивності Pentium 60 або 66 Мгц недостатньо. Але більше потужний процесорна таку плату все одно вже не поставити.

Процесори Pentium другого покоління (Р54) мають напругу живлення 3,3 В і менше, що істотно знижує потужність, що розсіюється. При цьому їх вхідні та вихідні сигнали залишаються сумісними з ТТЛ, проте для входів допустимий рівеньсигналу обмежений на рівні 3,3 (крім тактових входів CLC і PICCLC, що допускають рівень до 5 В). Більш досконалі моделі другого покоління використовують технологію зниження напруги живлення VRT (Voltage Reduction Technology). При цьому напруга живлення VCC для інтерфейсних схем залишається рівним 3,3 В, а для живлення ядра, що споживає близько 90% потужності, VCC знижено до 2,9 В, що зменшує потужність, що розсіюється.

Процесори виготовляються в корпусах SPGA-296 з шаховим розташуванням висновків, для їхньої установки призначені сокети 5 і 7. Сокет 7 має дві шини живлення: VCC2 для живлення ядра процесора і VCC3 для живлення інтерфейсних схем - і допускає встановлення процесорів з VRT-технологією.

У процесорах другого покоління застосовується внутрішнє множення частоти, при цьому інтерфейсні схеми зовнішньої системної шини працюють на частотах 50, 60 або 66,66 МГц, а ядро процесора працює на вищій частоті (75, 90, 100, 120, 133, 6 , 180 та 200 МГц). Поділ частот дозволяє реалізувати досягнення технології виготовлення процесорів, що суттєво випереджають можливості підвищення продуктивності пам'яті та інших традиційних компонентів комп'ютера. Коефіцієнт множення (1,5, 2, 2,5 або 3) визначається комбінацією рівнів сигналів на входах BF0, BF1 в межах, дозволених специфікацією тактової частоти процесора. Незалежність установки зовнішньої частоти та коефіцієнта множення дозволяє одну і ту ж внутрішню частоту задавати різними способами. Наприклад, 100 МГц можна отримати як 50x2, і як 66,66x1,5. Останній варіант у загальному випадку кращий, оскільки при цьому шина PCI працюватиме на частоті 33 МГц, а не 25 МГц. Однак бувають і винятки: якщо встановлена пам'ятьпри частоті 66 МГц вимагатиме більше тактів очікування, ніж при 50 МГц, то краще швидше за все буде частота 50 МГц.

Процесори з значеннями тактових частот, що розрізняються, зазначених у маркуванні на корпусі, виконуються за одним і тим же шаблонами (схемами) в межах однієї групи степінгу (див. нижче). Маркування частоти наноситься після жорстких відбракувальних випробувань залежно від частоти, де він повністю пройшов вихідний контроль. Це відкриває можливості для «розгону» процесорів, включно з піратським перемаркуванням, коли на процесор наноситься нове позначення завищеної тактової частоти. Проти перемаркування у деяких моделях процесорів встановлювали спеціальні схеми, які не допускають розгону.

Pentium OverDrive 125, 150 та 166 МГц - варіант процесорів 2-го покоління для заміни Pentium 75, 90 та 100 МГц. Від звичайних переважно відрізняються фіксованим (встановленим всередині корпусу) коефіцієнтом множення частоти. Призначені для встановлення в сокет 5 або 7.

Процесори Pentium MMX (Р55С) - нове покоління процесорів, засноване на MMX-технології, орієнтованої на мультимедійне, 2D- та 3D-графічне та комунікаційне застосування. В архітектуру Pentium введено вісім 64-бітних регістрів (точніше, з'явилася можливість іншого використання регістрів FPU), 4 нових типу даних та 57 додаткових мнемонік інструкцій для одночасної обробки кількох одиниць даних (SIMD – Single Instruction Multiple Data). Одночасно оброблюване 64-бітове слово може містити як одну одиницю обробки, так і вісім однобайтних, чотири двобайтних, або два чотирибайтні операнда. В інших командах забезпечується сумісність із Pentium.

Крім MMX-розширення, в архітектурі Pentium MMX є низка удосконалень, що підвищують його продуктивність та на звичайних операціях. Більше ефективний спосібпередбачення розгалужень запозичений у Pentium Pro, подвоєно число буферів запису (їх стало чотири) і подвоєно об'єм обох частин кешу L1 (тепер 16+16 Кб), збільшено число ступенів конвеєрів, покращено можливість паралельних обчислень (процесор здатний виконувати дві SIMD6-інструкції -бітними даними за 1 такт).

У двопроцесорних системах Pentium MMX підтримує лише симетричну архітектуру, можливість функціонально-надлишкового контролю (FRC) вилучено.

Застосовано роздільне харчування ядра (напруга 2,7-2,9, номінал 2,8) і інтерфейсних схем (3,135 - 3,6, номінал 3,3). Процесор сумісний за висновками Pentium другого покоління з технологією VRT і встановлюється в сокет 7 (установка в сокет 5 механічно можлива, але електрично неприпустима).

Процесори Pentium для мобільних застосувань мають знижене споживання енергії, забезпечене зниженням напруги живлення ядра процесора. Крім того, з цих процесорів вилучено засоби підтримки двопроцесорних систем, APIC та відповідні їм зовнішні висновки. Процесори цього класу виконуються у корпусах SPGA, а також у корпусах TCP, що мають висновки, розташовані по периметру корпусу.

Інтерфейс шини процесорів Pentium

За інтерфейсом шина процесора Pentium нагадує шину i486, але має помітні відмінності. Нові особливості спрямовані на підтримку політики зворотного запису кешу, підвищення продуктивності та забезпечення додаткових функціональних можливостей. Якщо шина i486 була орієнтована на максимальну гнучкість та простоту підключення пристроїв із різною розрядністю, то шина Pentium орієнтована на досягнення максимальної продуктивності. Шина даних стала 64-бітною для підвищення продуктивності обміну з пам'яттю. Можливість динамічного управління розрядністю шини (сигнали BS16# і BS8#) вилучено, узгодження за розрядністю з інтерфейсними шинами покладено мікросхеми чіпсету.

При дозволеному контролі паритету даних (сигналом PEN) помилка викликає як спрацьовування сигналу РСНК#, а й фіксацію збійного адреси і в регістрі машинного контролю. А якщо встановлено біт MCE регістра CR4, з цієї помилки генерується виняток 18.

Крім контролю паритету шини даних введено контроль паритету шини адреси. Виявлена помилка паритету біт А шини адреси викликає сигнал помилки АРСНК#, який може бути оброблений системною логікою. Пакетні цикли виконуються лише за зверненнях до пам'яті, причому як із читанні (як це було в 486-го), і під час запису. Пакетні цикли пов'язані тільки з пам'яттю, що кешується, при цьому кешируемость пам'яті передбачає і її підтримку пакетного режиму. Під час пакетного циклу сигнали дозволу байт та молодші біти адреси А не змінюються (пакети завжди вирівняні за межами рядків кешу). Порядок чергування адрес (табл. 1), як і в процесора 486, оптимізовано для двобанківської організації пам'яті. Знову з'явилася конвеєрна адресація на шині (як у 286-го і 386-го), що дозволяє одночасно на шині бути присутнім двом запитам, що обслуговуються. На рис.1 і 2 наведено часові діаграми одиночних та конвеєризованих пакетних циклів. Ознакою пакетного циклу (і його закінчення) сигнал CACHE#. Зовнішня системане може перервати пакетний цикл, розпочатий процесором (486-му вона могла змусити процесор будь-який пакетний цикл перетворити на звичайні сигналом RDY#). Конвеєризація запитується сигналом NA#, у відповідь який процесор через такт видасть адресу наступного циклу. Без конвеєризації наступна адреса (і тип циклу) була б виставлена тільки після завершення передачі даних поточного циклу.

Як і в попередніх процесорів, тип шинного циклу задається керуючими сигналами М/Ю#, D/C# і W/R#, що діють одночасно зі стробом ADS#. Крім циклів звернення до пам'яті, введення-виведення та підтвердження переривання, процесор має спеціальні шинні цикли, що ідентифікуються по комбінації сигналів ВЕ # (табл.2). Ці цикли, як і інші, вимагають підтвердження сигналом BRDY#.

Рис.1. Поодинокі цикли читання та запису на шині Pentium

Рис.2. Конвеєризовані пакетні цикли читання на шині Pentium

p align="justify"> Процесор має вхід EWBE#, за допомогою якого він відстежує стан зовнішніх буферів відкладеного запису для забезпечення коректної послідовності шинних циклів запису. Для підтримки узгодженості даних кешу та основної пам'яті процесор відпрацьовує цикли стеження (Snoop Cycle або Inquire Cycle), ініційовані зовнішньою (для нього) системою. Ці цикли, як і в 486-му, використовують сигнали AHOLD#, EADS# і сигнали у відповідь процесора HIT# і HITM#. Сигнал FLUSH# викликає розвантаження всіх модифікованих рядків первинного кешу (зворотний запис). Цикли стеження ініціюється системою визначення присутності потрібної області пам'яті у рядку будь-якої кеш пам'яті і її стану. Процесори, починаючи з Pentium, підтримують протокол MESI, названий за визначеними станами М (Modified), Е (Exclusive), S (Shared) і I (Invalid). Стану визначаються так:

M-state- Рядок присутній тільки в одному кеші і модифікована, тобто відрізняється від вмісту основної пам'яті. Доступ до цього рядка можливий без генерації зовнішнього (стосовно локальної шини) циклу звернення;
E-state- Рядок присутній тільки в одному кеші, але не модифікований. Доступ до цього рядка можливий без генерації зовнішнього циклу звернення, при записі до неї перейде в стан «М»;
S-state- рядок потенційно може бути у кількох кешах. Її читання можливе без генерації зовнішнього циклу, а запис у неї має супроводжуватися наскрізним записом в основну пам'ять, що спричинить анулювання відповідних рядків в інших кешах;
I-state- рядок відсутній у кеші, його читання може призвести до генерації циклу заповнення рядка. Запис у неї буде наскрізним і вийде на зовнішню шину.

Ініціалізація процесора виконується за сигналом RESET, як і попередніх процесорів. Крім входу скидання RESETвведено сигнал INIT, яким процесор перетворюється на той самий стан, як і за сигналом RESET, але зберігаючи вміст кешу і регістрів FPU. Цей сигнал може бути використаний для перемикання із захищеного режиму на реальний.

Під час дії сигналу RESET повинні встановити значення на входах управління коефіцієнтом множення BF та частота на вході CLC. Коливання вхідної частоти що неспроможні швидко відпрацьовуватися схемою помножувача, побудованої з урахуванням петлі фазової автопідстроювання частоти PLL (Phase Lock Loop). При нестабільності генератора частоти вхідної працездатність процесора не гарантується.

Для процесорів першого покоління збільшення частоти не застосовувалося (KF=1). Для процесорів з частотою 75-133 МГц коефіцієнт множення (1,5 або 2) офіційно визначався сигналом BF, але фактично багато процесорів сприймали два сигнали: BF0 (називається просто BF) і BF1. Значення коефіцієнтів множення для різних моделей Pentium наведено у табл.3. Поки що вони відрізняються лише трактуванням коефіцієнта за умовчанням (коли обидва висновки BF0 і BF1 вільні), але для майбутнього процесора 266 МГц, ймовірно, комбінація 10 означатиме коефіцієнт 4 (а не 2, як зазначено в довідковому листку процесори ММХ).

Таблиця 3. Коефіцієнт множення частоти процесорів

	Pentium 75-133 МГц		Pentium ММХ 166-233 МГц
BF	KF	FCORE*	KF	FCORE*
00	2.5	150, 166	2.5х	166
01	3.0	180, 200	3.0x	200
10	2.0	100, 120, 133	2.0x	Ні
11	1.5	75, 90, 100	3.5x	233**

* Частота ядра вказана для зовнішньої частоти 66,66 МГц.
** Допустимий діапазон зовнішньої частоти 33,33-66,66 МГц.

У момент закінчення дії сигналу RESET процесор крім нормального робочого режиму може бути переведений в один із наступних режимів:

BIST (Built-In Self Test)- вбудований тест, який виконується приблизно за 219 тактів ядра і охоплює близько 70% внутрішніх блоків процесора. Під час виконання тесту процесор не генерує зовнішні цикли. Після виконання тесту процесор перетворюється на робочий режим, результат завершення можна судити з вмісту регістру ЕАХ. Нульове значення вказує на справність, будь-яке інше – на відмову будь-якого блоку. Якщо під час виконання BIST процесор виявить внутрішню помилку паритету, він виставить сигнал IERR# і спробує виконати ShutDown. BIST запускається за високого рівня сигналу INIT під час спаду сигналу RESET;
Tristate Test Mode- режим, при якому всі (крім TDO) вихідні та двонаправлені сигнали переходять у третій стан, включається по низькому рівнюсигналу FLUSH# під час спаду сигналу RESET;
FRC- режим, при якому процесор працює як перевіряючий у функціонально-надлишковій двопроцесорній системі. Вмикається за низького рівня на вході FRCMC# під час спаду сигналу RESET.

Для процесорів Pentium джерелами апаратно переривань, що викликаються, є наступні вхідні сигнали, розташовані в порядку зменшення пріоритету:

BUSCHK#- Контроль шини, що викликає виняток MCE;
R/S#- Перемикання в зондовий режим;
FLUSH#- очищення кеш-пам'яті (може викликати потік операцій запису);
SMI#- Переривання входу в режим SMM;
INIT- «м'яке» скидання процесора;
NMI- переривання, що не маскується;
INTR- запит переривань, що маскуються;
STOPCLK#- Зупинка синхронізації.

Тут поняття переривання трактується дещо ширше і відноситься до всіх подій, що змушує процесор генерувати зовнішні цикли поза чергою, що визначається переривається послідовністю інструкцій (в такий спосіб можна визначити дію сигналу FLUSH#). Якщо в процесорі дозволена робота контролера APIC, то переривання, що надходять на його шині, замінюють у цьому списку сигнали NMI та INTR.

Процесори другого покоління можуть змінювати порядок пріоритету переривань з допомогою біта ITR (біт 9 регістра TR12). У табл.4 наведено два можливі варіантипріоритетів переривань.

Зондовий режим налагодження (Probe Mode) використовує тестовий порт ТАР (Test Acess Port) для підключення інтерфейсу JTAG. Цей інтерфейс може використовуватися не тільки для тестування (Boundary Scan), але і для цілей налагодження. Для цього до складу порту ТАР введено сигнал R/S#, за його негативним перепадом процесор завершує виконання поточної інструкції та зупиняється, повідомивши про це сигналом PRDY. У цьому стані за інтерфейсом JTAG зовнішній налагоджувальний пристрій може «спілкуватися» з усіма внутрішніми регістрами процесора, після чого, повернувши сигнал у неактивний стан (високий рівень), «відпустити» процесор для продовження виконання перерваного потоку інструкцій. За можливостями налагодження зондовий режим еквівалентний внутрішньосхемному емулятору - мрії будь-якого розробника самого апаратно-залежного програмного забезпечення. Для підключення порту ТАР фірма Intel пропонує на системній платі встановлювати спеціальний 20 або 30-штирковий роз'єм, до якого підключається шлейф зовнішнього відладчика. На це роз'єм виводяться сигнали процесора R/S#, PRDY, TDI, TDO, TMS, ТСК і TRST# - все, що потрібно для внутрішньосхемного налагодження. Але навіть якщо цього роз'єму немає на системній платі, підключитися до висновків ТАР можна через спеціальну перехідну колодку, до якої підключено шлейф ТАР. Колодка вставляється в сокет, а в неї – процесор. Є й здвоєні колодки для налагодження двопроцесорних систем.

Таблиця 4. Пріоритети переривань процесорів Pentium

Переривання	ITR = 0 (за замовчуванням)	ITR = 1
1	Точка зупинки (INT 3)	Точка зупинки (INT 3)
2	BUSCHK#	BUSCHK#
3	Пастки налагодження (INT 1)	FLUSH#
4	R/S#	SMI#
5	FLUSH#	Пастки налагодження (INT 1)
6	SMI#	R/S#
7	INIT	INIT
8	NMI	NMI
9	INTR	INTR
10	Помилка FPU	Помилка FPU
11	STPCLK#	STPCLK#
12		Відмова на наступній інструкції

Режим SMM реалізований аналогічно попереднім процесорам 386SL і 486SL, але, починаючи з другого покоління, є можливість рестарту інструкцій (див. табл. 3.9) і входу в SMM за повідомленням, прийнятим з шини APIC.

Процесори Pentium 2-го покоління мають можливість зниження енергоспоживання у неробочому режимі (табл. 5). За сигналом STOPCLK# процесор вивантажує буфер запису і входить у режим Stop Grant, в якому припиняється тактування більшості вузлів процесора, що викликає зниження енергоспоживання приблизно в 10 разів. У цьому стані він припиняє виконання інструкцій та не обслуговує переривання, проте продовжує стеження за шиною даних, відстежуючи кеш-попадання. З цього стану процесор виходить зі зняття сигналу STOPCLK #. Управління сигналом STOPCLK# разом із використанням режиму SMM реалізує механізм розширеного управління живлення АРМ (Advanced Power Management). За відсутності активності зовнішня схема (чіпсет) за командою, виконаною у режимі SMM, встановлює цей сигнал. За пробуджуючою подією зовнішня схема (без участі процесора, який «спить») знімає сигнал, і процесор продовжує роботу. Крім того, за допомогою сигналу STOPCLK# можливе і уповільнення процесора (з пропорційним зниженням потужності, що споживається), якщо на цей вхід подавати періодичний імпульсний сигнал. Скважність імпульсів визначатиме коефіцієнт простою процесора і, отже, його продуктивність (ніби знижуючи умовну тактову частоту).

У стан зниженого споживання Auto HALT PowerDown процесор переходить під час виконання інструкції HALT. У цьому стані процесор реагує на всі переривання і продовжує стеження за шиною. У режимі зупинки зовнішньої синхронізації процесор споживає мінімальну потужність, але в цьому режимі він не виконує жодних функцій, а подальша синхронізація повинна супроводжуватися сигналом апаратного скидання RESET.

*У режимі зупинки синхронізації процесор споживає менше 0,3 Вт.

Pentium першого покоління є вихідні сигнали трасування, що відображають роботу конвеєрів (IU, IV), факти розгалужень (IBT) і трасу розгалужень ВТЗ-СОТ. Однак у процесорах другого покоління цих висновків немає – мабуть, їх спостерігати вже не цікаво. Призначення сигналів наведено у табл.6.

Таблиця 6. Призначення сигналів процесора Pentium

Сигнал	I/O	Призначення
А	I/O	Address – сигнали шини адреси. Лінії А є вхідними у циклах стеження
А20М	I	А20 Mask - маскування біта А20 фізичної адреси для емуляції адресного простору 8086. При конфігуруванні двопроцесорне застосування сигнал ігнорується
ADS#	O	Address Status - сигнал ідентифікації адресного циклу, під час якого дійсні сигнали W/R#, D/C#, M/IO#, ВЕ та А
ADSC#*	O	Address Status Copy - функціонально ідентичний ADS#, використовується для розвантаження лінії ADS#
AHOLD	I	Address Hold – запит доступу до внутрішньої шини адреси процесора від іншого контролера шини для організації циклів стеження
АР	I/O	Address Parity - контрольний біт паритету шини адреси
APCHK#	O	Address Parity Check – сигнал помилки паритету шини адреси
APICEN/PICD1 *	I	Advanced Programmable Interrupt Controller Enable – сигнал дозволу роботи APIC високим рівнем під час спаду сигналу RESET. Якщо APIC дозволено, у робочому режимі висновок використовується лінії даних APIC (Programmable Interrupt Controller Data 1)
BE# BE#	O I/O	Byte Enable - сигнали, що вказують на байти шини даних, що використовуються в даному циклі шини. Сигнали ВЕ# використовуються завдання ідентифікатора APIC під час дії сигналу RESET. BE4# використовується як вхід під час циклу FLUSH у двопроцесорних системах
BF	I	Bus Frequency – управління коефіцієнтом множення частоти (див. табл.3). Pentium 60 і 66 МГц відсутні
BOFF#	I	Backoff - сигнал, що примусово переводить усі виходи у високоімпедансний стан. Якщо він вводиться під час шинного циклу, після зняття сигналу шинний цикл відновиться
BP#	O	Breakpoint - сигнали, що вказують на попадання в точку зупинки по регістрах налагодження DR3 і DR2
PM/BP#	O	Perfomance Monitor/Breakpoint - сигнали, що вказують на потрапляння в точку зупинки по регістрах налагодження DR1 і DR0 або спрацювання лічильників, що використовуються для моніторингу продуктивності процесора
BRDY#	I	Burst Ready - вхід готовності, яким завершується поточний цикл передачі. На відміну від i486 сигнал використовується для завершення всіх циклів (сигнал RDY# виключений, пакетні цикли процесор застосовує тільки до пам'яті, що кешується, маючи на увазі їх безумовну підтримку системою)
BRDYC#*		Burst Ready Copy – логічний еквівалент сигналу BRDY#
BREQ	O	Bus Requred – сигнал внутрішнього запиту процесором доступу до шини. Чинний і в той час, коли процесор не керує шиною
BUSCHK#	I	Bus Check – сигнал, яким система може повідомити про невдале завершення шинного циклу. При цьому адреса і сигнали, що управляють, фіксуються в регістрах MCR, і при встановленому біті MCE в регістрі CR4 виробляється виняток «machine check exception». Не діє при активному сигналі STPCLK#
CACHE#	O	Для циклів, ініційованих процесором, вказує на внутрішню кешованість циклу (при читанні) та пакетний цикл у разі запису. Якщо сигнал під час читання неактивний, процесор не кешуватиме прийняті дані, незалежно від сигналу KEN#. Сигнал використовується для визначення довжини циклу (числа передач)
CLK	I	Clock – зовнішній сигнал синхронізації процесора
CPUTYP*	I	CPU Туре – визначення типу процесора. У первинного (у двопроцесорній системі) чи єдиного процесора висновок має бути заземлений, у вторинного - з'єднаний із шиної VCC. Для процесорів OverDrive застосовується визначення необхідності використання протоколу квитування (у системах із двома сокетами)
D/P#*	O	Dual/Primary – індикатор процесора. Первинний процесор, керуючи шиною, встановлює низький рівень сигналу
D/C#	O	Data / Code# - сигнал, що визначає тип шинного циклу (високий рівень при передачі даних пам'яті або введення-виводу, низький - при вибірці коду, циклі підтвердження переривання або при зупинці)
D	I/O	Data - сигнали шини даних
DP	I/O	Data Parity - біти паритету байт шини даних
PICDO *	I/O	Dual Processing Enable – дозвіл двопроцесорного режиму. Для вторинного процесора - вихід, що дозволяє первинному процесору (який цей сигнал є вхідним) визначити присутність вторинного за низьким рівнем під час дії сигналу RESET#. Використовується для індикації процесора в сокеті. У робочому режимі використовується як лінія даних APIC
EADS#	I	External Address – індикатор присутності дійсної адреси на висновках шини адреси процесора. Використовується для виконання циклу стеження внутрішнього кешу
EWBE#	I	External Write Buffer Empty – індикатор порожнечі зовнішніх буферів запису. Якщо під час створення циклу запису процесор виявляє неактивний стан цього сигналу, операція буде затримана для надання можливості зовнішнім буферам вивантажити свої операції на шину
FERR#	O	Floating Point Error – сигнал помилки мат. співпроцесора. Використовується як запит переривання помилково
FLUSH#	I	Cache Flush – сигнал для повного очищення внутрішнього кешу. За цим сигналом виконуються всі зворотні записи, після чого спеціальним циклом підтвердження повідомить про завершення очищення. Якщо цей сигнал встановлюється перед закінченням дії сигналу RESET, процесор перетворюється на тестовий режимз високоімпедансним станом вихідних та двонаправлених ліній
FRCMC#*	I	Functional Redundancy Checking Master/Checker - вхід, визначальний роль процесора у функціонально-надлишковій парі: основний чи перевірочний. Сприймається лише під час сигналу RESET#
HIT#, HITM#	O	Сигнали результатів операції стеження транзакцією. HIT# (Snoop Hit) вказує на кеш-попадання. HITM# (Hit Modified) вказує на потрапляння до модифікованого рядка, забороняючи іншим контролерам шини звертатися до цих даних до виконання зворотного запису (WB). Сигнали з'являються через два такти після сигналу EADS# відповідного циклу стеження
HLDA	O	Hold Acknowledge – підтвердження надання управління локальною шиною іншому контролеру
HOLD	I	Hold Request – запит управління локальною шиною від іншого контролера
IERR#	O	Internal Error - сигнал виявлення внутрішньої помилки паритету чи незрівняння режимі FRC
IGNNE#	I	Ignore Numeric Error - ігнорування помилки співпроцесора - заборона розвитку винятку. Використовується для сумісності з АТ, де замість виключення виробляється апаратне переривання
INIT	I	Initialization – 4м'яка» ініціалізація процесора. Сигнал призводить до скидання загальних регістрів і переходу вектору, заданому при конфігуруванні по включенню. Вміст кеш-пам'яті, буферів запису та регістрів FPU не торкається. Якщо сигнал активний під час закінчення дії сигналу RESET#, процесор виконує BIST
LINT (NMI, INTR)	I	Local APIC Interrupt – входи переривань локальних контролерів APIC. Якщо робота API З заборонена, LINT0 стає сигналом INTR, LINT1 – сигналом NMI. За сигналом RESET# робота API C дозволяється та входи працюють у режимі APIC, який може бути скасовано програмно. Під час дії сигналу RESET# використовуються для конфігурування помножувача частоти
INV	I	Invalidation - вхід анулювання рядка у разі потрапляння у циклі опитування (під час дії сигналу EADS#)
KEN#	I	Cache Enable - роздільна здатність кешування пам'яті, до якої відбувається звернення в поточному циклі
LOCK#	O	Bus Lock - сигнал монополізації управління шиною, виробляється на час виконання інструкції з префіксу LOCK та автоматично при виконанні інструкцій XCHG з пам'яттю, підтвердження переривання та доступу до таблиць дескрипторів
M/IO#	O	Memory/ IO# Select - високий рівень вказує на звернення до пам'яті (або зупинки), низький - на звернення до портів вводу-виводу або підтвердження переривання
NA#	I	Next Address - вхід, що сигналізує про готовність зовнішнього ОЗП прийняти наступну адресу звернення до завершення поточної передачі. Наступна адреса (разом зі стробом EADS#) з'явиться через два такти після NA#. Процесор може тримати на зовнішній шині до двох незавершених циклів
PBGNT#*	I/O	Private bus grant - лінія, яка використовується у двопроцесорних системах для передачі керування локальною шиною
PBREQ#*	I/O	Private bus request - лінія запиту локальної шини у двопроцесорних системах
PCD	O	Page Cache Disable - заборона кешування сторінки (виведення стану біта PCD регістра CR3, каталогу або таблиці сторінок). PCD може примусово встановлюватись бітом загальної заборони кешування CD регістра CR0
PWT	O	Page Write Through - кешування сторінки з алгоритмом WT (виведення стану біта PWT регістра CR3, каталогу або таблиці сторінок)
PCHK#	O	Patrity Check - сигнал помилки паритету будь-якого з дозволених байт
PEN#	I	Parity Enable - вхід, що визначає разом з бітом MCE регістра CR4 генерацію виключення у разі виникнення помилки паритету у поточному циклі читання
PHIT#*	I/O	Private hit - сигнал кеш-попадання, який використовується для забезпечення когерентності первинної кеш-пам'яті у двопроцесорних системах
PHITM#*	I/O	Private modified hit - сигнал кеш-попадання в модифікований рядок, що використовується для забезпечення когерентності первинної кеш-пам'яті у двопроцесорних системах
PICCLK*	I	APIC Clock - синхронізація шини APIC
PRDY	O	Probe Ready - сигнал готовності зонда, використовуваний апаратними засобами налагодження. Вказує на зупинку нормального виконання у відповідь сигнал R/S# (вхід у зондовий режим)
R/S#	I	Run/Stop# - вхід, що зупиняє нормальне виконання інструкцій і переводить у зондовий режим по негативному перепаду
RESET	I	Скидання процесора - конфігурація процесора, ініціалізація регістрів, очищення кешу (без виконання зворотного запису) та перехід до вектора скидання (за замовчуванням OFFFFFFFOh). Якщо після закінчення дії сигналу активний сигнал INIT#, процесор виконує BIST
SCYC	O	Split Cycle – індикатор зблокованого невирівняного циклу (що потребує додаткових передач)
SMI#	I	System Management Interrupt – сигнал переривання для входу в режим SMM
SMIACT#	O	Сигнал індикації режиму SMM
STPCLK#	I	Stop Clock - асинхронний сигнал, що переводить процесор у стан Stop Grant з малим споживанням
WB/WT#	I	Write Back/Write Through - вхід, що дозволяє з точністю до кожного рядка визначити політику запису під час кешування
TRST#	I	Test Reset - сигнал скидання логіки ТАР
TCK	I	Test Clock - синхронізація під час тестування за інтерфейсом JTAG
TDI	I	Test Data Input - вхідні дані під час тестування за інтерфейсом JTAG
TDO	O	Test Data Output - вихідні дані під час тестування за інтерфейсом JTAG
TMS	I	Test Mode State - вибір режиму тестування JTAG
VCC2	I	Живлення ядра (2,9 В)
NC	I	No Connected - висновки, які мають залишатися непідключеними
VCC2DET#	O	Сигнал управління регулятором напруги VCC2 (використовується для автоматичного включення другого джерела в процесорах з VRT)
VCC3	I	Живлення інтерфейсу (3,3 В)
VSS	I	Загальний провід живлення (GND)
W/R#	O	Write/Read - сигнал, що визначає тип шинного циклу (запис/читання)

*Висновки ADSC#, BRDYC#, CPUTYP, D/P#, FRCMC#, PBGNT#, PBREQ#, PHIT#, PHITM#, PICCLK, PICDO та PICD1 у процесорів для мобільних застосувань відсутні.

Розширення архітектури

Щодо базової архітектури 32-розрядних процесорів та її розвитку у процесорах четвертого покоління процесори Pentium (і старше) мають низку розширень, що з'являються у міру вдосконалення моделей. Для можливості отримання відомостей про них в систему команд включена інструкція CPUID, що дозволяє програмно в будь-який момент часу (а не тільки відразу після сигналу RESET) отримати відомості про клас, модель та архітектурні особливості конкретного процесора. Детально застосування цієї інструкції описано у п. 7.2.

На додаток до базової архітектури 32-розрядних процесорів Pentium має набір регістрів, специфічних для моделі – MSR (Model Specific Registers). До них входить група тестових регістрів (TR1-TR12), засоби моніторингу продуктивності, регістри-фіксатори адреси та даних циклу, що спричинив спрацювання контролю машинної помилки. Назва цієї групи регістрів вказує на їхню можливу несумісність для різних класів (Pentium і Pentium Pro) і навіть моделей процесорів. Програма, яка їх використовує, повинна спиратися на відомості про процесор, отримані за інструкцією CPUID.

Кошти для моніторингу продуктивності включають таймер реального часу та лічильники подій. Таймер TSC (Time Stamp Counter) є 64-бітним лічильником, що інкрементується з кожним тактом ядра процесора. Для читання його вмісту призначено інструкцію RDTSC.

Лічильники подій CTRO, CTR1 розрядністю по 40 біт програмуються на підрахунок подій різних класів, пов'язаних з шинними операціями, виконанням інструкцій, подіями у внутрішніх вузлах, пов'язаних з роботою конвеєрів, кешу, контролем точок зупинки тощо. Шестибітні поля типів подій дозволяють кожному з лічильників незалежно призначити підрахунок подій із великого списку. Стан лічильників може бути встановлений і рахований програмно. З іншого боку, є зовнішні сигнали РМ, які програмуються на вказівку фактів спрацьовування чи переповнення відповідних лічильників. Оскільки ці сигнали можуть змінювати своє значення з частотою, що не перевищує частоту системної шини, через внутрішнє множення частоти кожна поява цих сигналів може відображати і кілька (до значення коефіцієнта множення) фактів спрацьовування лічильників.

Тестові регістри дозволяють керувати більшістю функціональних вузлів процесора, забезпечуючи можливість детального тестуванняїх працездатності. За допомогою біт регістру TR12 можна заборонити нові архітектурні властивості (передбачення та трасування розгалужень, паралельне виконання інструкцій) а також роботу первинного кешу:

біт 0 – NBP (No Branch Prediction) – забороняє заповнення буфера ВРВ. При цьому колишні входження продовжують діяти, повного відключенняпередбачення необхідно завантажити регістр CR3 (це викликає скидання таблиці розгалужень);
біт 1 - TR - дозволяє формування спеціального циклу повідомлення про розгалуження;
біт 2 – SE (Single Pipe Execution) – забороняє роботу другого конвеєра (скасовує парне виконання інструкцій);
біт 3 – Cl (Cache Inhibit) – забороняє заповнення рядків первинного кешу. На відміну від біта CD регістра CR0, цей біт не впливає на сигнал PCD, тим самим забезпечується можливість роботи зовнішнього вторинного кешу при забороненому первинному (в тестових цілях);
біт 9 - ITR (Ю Trap Restart) - дозволяє підтримку рестарту інструкцій введення-виведення при перериваннях SMI.

У технічної інформаціїна процесори Pentium є згадка про властивість "Programmable Buffer Size". Перше, що спадає на думку при перекладі, звучатиме «як програмований розмір буферів» і наводить на думку про буфери запису. Насправді до властивостей програмної чи логічної архітектури це не має жодного відношення, а є здатністю керувати суто електричними властивостями буферних схем інтерфейсу.

Двопроцесорні системи

Процесори Pentium, починаючи з другого покоління, мають спеціальні інтерфейсні засоби для побудови двопроцесорних систем. Інтерфейс дозволяє на одній локальній системній шині встановлювати два процесори, при цьому майже всі їхні однойменні висновки просто об'єднуються. Метою об'єднання є використання симетричної мультипроцесорної обробки SMP (Symmetric Multi-Processing), або побудова функціонально-надлишкових систем FRC (Functional Redundancy Checking).

У системі з SMP кожен процесор виконує завдання, доручену йому операційною системою. Підтримку SMP мають такі ОС як Novell NetWare, Windows NT, Unix. Обидва процесори поділяють загальні ресурси комп'ютера, включаючи пам'ять та зовнішні пристрої. У кожен момент часу шиною може керувати лише один процесор із двох, за певними правилами вони змінюються ролями.

Оскільки кожен із процесорів має свій внутрішній первинний кеш, до кола завдань інтерфейсу входить підтримка узгодженості даних у всіх ієрархічних ступенях оперативної пам'яті(Дві первинні, один вторинний кеш і основна пам'ять). Це завдання вирішується за допомогою локальних циклів стеження, що сприймаються процесором, що не керує шиною Наразіза сигналом ADS#, що генерується іншим процесором. Відповідями на локальні цикли стеження є сигнали PHIT# і PHITM#, а роль сигналів HIT# і HITM# залишається незмінною - вони використовуються у зовнішніх (стосовно обох процесорів) циклах стеження, ініційованих сигналами EADS#.

Для обробки апаратних переривань у багатопроцесорних системах традиційні апаратні засоби стають непридатними, оскільки колишня схема подачі запиту INTR і вектора в циклі INTA# явно орієнтована на єдиність процесора. Для вирішення цього завдання в структуру процесорів Pentium починаючи з другого покоління введено розширений програмований контролер переривання APIC (Advanced Programmable Interruption Controller). Цей контролер має зовнішні сигнали локальних переривань LINT і трипровідну інтерфейсну шину (PICD і PICCLK), якими обидва процесори зв'язуються з контролером APIC системної плати. Запити локальних переривань обслуговуються лише процесором, на висновки якого (LINTO, LINT1) надходять їх сигнали. Загальні (розділені) переривання (у тому числі і SMI) приходять до процесорів у вигляді повідомлень за інтерфейсом APIC. При цьому контролери попередньо програмуються, визначаючи функції кожного з процесорів у разі того чи іншого апаратного переривання. Контролери APIC кожного з процесорів та контролер системної плати, пов'язані інтерфейсом APIC, виконують маршрутизацію переривань (Interrupt Routing), причому як статичну, і динамічну. Зовні програмний інтерфейсобробки переривань залишається сумісним з керуванням контролера 8259А, що забезпечує прозорість присутності APIC для прикладного програмного забезпечення. Режим обробки переривань за допомогою APIC дозволяється сигналом APICEN з апаратного скидання, згодом може бути заборонений програмно.

Арбітраж процесорів виконується за допомогою «приватних» сигналів запиту (PBREQ#) та підтвердження передачі (PBGNT#) управління локальною шиною. Процесор - поточний власник шини - віддасть керування шиною іншому процесору на його запит лише після завершення операції. Зблоковані цикли не можуть перериватись іншим процесором, крім випадку, коли звернення до пам'яті потрапляє в область, модифікований образ якої знаходиться в кеші іншого процесора. У цьому випадку, що індикується сигналом PHITM#, йому віддадуть керування для виконання зворотного запису з кешу. Сигнали звичайного системного арбітражу (HOLD, HLDA, BOFF#) у двопроцесорній системі діють звичайним чином, але сприймаються і управляються по черзі поточним власником локальної шини.

У конфігурації FRC два процесори виступають як один логічний: функціонально-надлишкова пара master/checker. Основний процесор (Master) працює у звичайному однопроцесорному режимі. Перевірочний процесор виконує ті самі операції «про себе», не керуючи шиною, і порівнює вихідні сигнали основного (перевіреного) процесора з тими сигналами, які він генерує сам, виконуючи самі операції без виходу на шину. У разі розбіжності виробляється сигнал помилки IERR, який може оброблятися як переривання.

Двопроцесорні системи в принципі можуть використовувати процесори різного степінгу, але частоти ядра у них повинні збігатися (шина, природно синхронізується загальним сигналом).

Маркування та ідентифікація процесорів Pentium

Процесори Pentium мають досить складну систему маркування. На верхній площині корпусу вказується сімейство, до якого належить процесор, код продукту і тактова частота. Наприклад, позначення А80502-90 відноситься до другої моделі Pentium з частотою 90 МГц. Написи © '92 '93 або © '92 '95 у нижньому рядку до року випуску стосунку не мають.

Тризначне число, яке слідує за символами SX, SK, SU, SY або SZ називається S-специфікацією, що визначає номер версії (степінг) продукту та його параметри. Степінг виробника (Mfg. Stepping) кодується послідовністю букв та цифр. У міру виправлення помилок та незначних змін збільшується цифра (тобто після А1 піде А2). Значні зміни супроводжуються зміною літери та скиданням цифри (наприклад, після АЗ піде ВО). У межах одного степінгу виробника є група виробів із різними S-специфікаціями.

Існують такі модифікації деяких параметрів процесорів:
STD (стандартне) - живлення VCC = 3,135-3,6 для процесорів типу С2 і наступних
VR (Volt Reduced) – знижене харчування VCC = 3,300-3,465 В;
VRE - для С2 та наступних VCC = 3,40-3,60 В; для B-step 3,45-3,60;
MD означає знижені вимоги до тимчасових характеристик.

Напруга живлення вказується у маркуванні явно (наприклад, 2.9 В) після тризначної S-специфікації або кодується в символах, що йдуть за слешем. У позначенні виду SK113/ABC поля А, В і С несуть таку інформацію:
поле А задає діапазон напруги живлення: S = STD, V = VRE;
поле В задає специфікації часових параметрів: S – стандартна, М – знижені вимоги (MD);
поле З задає можливість роботи у двопроцесорній системі: S – стандартна, U – процесор може працювати лише в однопроцесорній системі, у двопроцесорному режимі не тестувався.

Інформацію про процесор містить регістр EDX після апаратного скидання, її можна отримати і з регістру ЕАХ після виконання інструкції CPUID (запустивши, наприклад, утиліту CPUID.EXE). Зауважимо, що інформація про допустиму тактову частоту в процесорі не зберігається, а з'являється тільки в маркуванні після відбракувальних випробувань. У табл.7 наведено параметри процесорів, що випускаються (станом на травень 1997 року). У перших чотирьох графах вказані біти регістрів EDX чи ЕАХ, у яких зберігаються дані коди. Тип 0 повідомляє первинний процесор (або єдиний в однопроцесорній системі), тип 2 - вторинний процесор двопроцесорної системи. Сімейство 5 вказує на належність процесора до класу Pentium. Модель вказує на покоління (Pentium 60/66 представляли модель 1). Степінг виробника (Mfg. Stepping) символьно відображає модель, числовий степінг та тип корпусу. Даною таблицею можна скористатися для вирішення сумнівів щодо коректності застосування конкретного процесора у певних умовах. Для однопроцесорних систем найбільший інтерес становить рівень напруги живлення.

Таблиця 7. Модифікації процесорів Pentium 75-200 МГц

Процесори для мобільних застосувань відрізняються зниженим енергоспоживанням та вищою допустимою температурою, що дозволяє їх використовувати в досить тісних корпусах з поганими умовами вентиляції.

Типи сокетів для процесорів Pentium

Для встановлення процесорів Pentium розроблено три типи сокетів - 4, 5 та 7 (табл. 8 та 9).

Сокет 4 (рис.3) призначений для процесорів першого покоління (60 та 66 МГц). Він має матрицю висновків 21x21 та напругу живлення 5 В.

Сокет 5 призначений для процесорів Pentium другого покоління із частотою до 100 МГц, у яких коефіцієнт множення фіксований і становить 1,5 і застосовується одна напруга живлення близько 3,3 В. Висновки його матриці розміром 37x37 розташовані у шаховому порядку (рис.4).

Таблиця 11. Харчування в сокеті 7

Процесори, сумісні з Pentium

До процесорів п'ятого покоління, окрім класичного Pentium фірми Intel, належать і низка процесорів інших фірм. Частина має деякі риси процесорів шостого покоління, але у цьому розділі розглянемо процесори, мають інтерфейс, сумісний із процесором Pentium.

Фірма AMD випускає два сімейства процесорів, сумісних за висновками з Pentium – К5 та К6. Процесори цих типів можуть встановлюватися в сокети 7, деякі версії К5 можуть працювати і в сокетах 5. Процесори програмно сумісні з сімейством х86 і мають логотип, що вказує на сумісність із Windows. Однак їх можна сміливо встановлювати лише в системні плати, В описі яких є явна вказівка на можливість їх застосування. А якщо ні, то можливі неприємності з роботою кеш-пам'яті, які не виявляються багатьма тестовими програмами. Системні плати, що підтримують процесори AMD, враховують певну специфіку режимів роботи інтерфейсних буферних схем.

Процесори AMD, як завжди, відрізняються наявністю розвинених засобів SMM та управління енергоспоживанням. Ціна цих процесорів нижча за аналогічні вироби Intel.

AMD К5 PR75/90/100/120/133/166 і вище - Pentium-сумісні процесори, призначені для установки в сокет 7. У порівнянні з процесорами Intel ці процесори мають деякі риси шостого покоління: складніший конвеєр, виконання за припущенням, зміна порядку виконання інструкцій, перейменування регістрів та інших. У позначенні продуктивності застосовується P-Rating (див. п. 7.3), причому тактова частота ядра може бути нижчою за позначення PR. Наприклад, процесор з позначенням виду AMD-K5 PR133ABQ 100MHz має Р-рейтинг 133 та частоту ядра 100 МГц. Літери, що йдуть за значенням PR, відображають такі параметри:

А - тип корпусу (SPGA),

В – напруга живлення.

Можливі варіанти для процесорів з одним живленням:

=3,5 (3,45-3.60)

С = 3,3 (3,30-3.465)

F=3.3 (3.135-3.465)

Для майбутніх процесорів з роздільним живленням ядра та інтерфейсу:

G=x/y - автоматичне визначення

Q – допустима температура корпусу. Можливі варіанти:

Іноді самі процесори позначаються як і AMD5K86 75 MHz (90, 100...).

Процесори мають зовнішні частоти 50, 60 та 66,66 МГц, але використовують інший ряд коефіцієнтів множення: 1,5, 1,75, 2, як показано в табл.12.

Висновок BF (збігається з BF0) у перших моделях дозволяв задавати коефіцієнт 1,5 (BF=1) або 2 (BF=0). Висновки BF дозволяють ставити коефіцієнти 1,5 (BF=10 або І), 1,75 (BF=00). Поєднання 11 зарезервовано.

Таблиця 12. Частоти та коефіцієнти множення процесорів AMDК5

P-Rating	Код моделі – DX	Частота ядра	Частота шини	BF	BF	Коефіцієнт множення
AMD-K5-PR75	0	75	50	1	-	1,5
AMD-K5-PR90	0	90	60	1	-	1,5
AMD-K5-PR100	0	100	66.66	1	-	1,5
AMD-K5-PR120	1	90	60	-	10	1,5
AMD-K5-PR133	1	100	66.66	-	10	1,5
AMD-K5-PR166	2	116.7	66.66	-	00	1,75

Процесори підтримують можливість функціонально-надлишкової двопроцесорної архітектури (FRC), проте інтерфейсу симетричних мультип-роцесорних систем не мають.

Як і Pentium 2-го покоління, інтерфейс JTAG доповнений сигналами R/S# і PRDY, реалізуючими зондовий режим налагодження.

AMD-Кб ММХ - процесор, що по архітектурі ядра і властивостям нагадує Pentium II (або Pentium Pro з підтримкою ММХ, що приблизно одне й те саме). Однак на відміну від цих процесорів, AMD-Кб ММХ не має внутрішнього вторинного кешу і встановлюється стандартний сокет 7, що є дуже привабливою властивістю. Питання застосування цього процесора в широко поширених системних платах упирається в основному на підтримку конкретної версією BIOS, заміна якої при використанні флеш-пам'яті не є великою технічної проблеми. Процесор має окремий первинний кеш даних та інструкцій, по 32 Кб кожен. Кеш даних двопортовий, підтримує зворотний запис. Кеш інструкцій має додаткову ділянку для попередньо декодованих інструкцій. Пророцтво розгалужень виконується за двоступінчастою схемою, забезпечуючи достовірність передбачень на рівні 95%. Не вдаючись у подробиці архітектурних рішень, можна сказати, що в цьому процесорі відображені практично всі досягнення, що є в процесорі Pentium І, включаючи режими управління споживанням та тактуванням. На відміну від процесорів Intel Р54 і Р55, процесор AMD-Кб ММХ немає вбудованих засобів підтримки багатопроцесорних систем, включаючи APIC. У нього немає сигналу перевірки шинних операцій (BUSCHK), немає зондового режиму і не виводяться сигнали точок зупинки (ВР) і монітора продуктивності (РМ).

Живлення ядра (VCC2=2,9 В для 166 і 200 МГц і VCC2=3,2 В для 233 МГц) та інтерфейсних ланцюгів (VCC3=3,3 В) розділено, що знижує розсіювану потужність, яка не перевищує 17,2, 20,0 та 28,3 Вт для процесорів з частотами 166, 200 та 233 МГц відповідно. У режимі Stop Grant споживання знижується до сотень міліватів.

Вхідна частота 66,66 МГц, коефіцієнт множення задається трьома сигналами BF відповідно до даних табл.13. Процесор Кб має додатковий вхід керування множником частоти BF2, відсутній у Pentium.

За призначенням висновків BF при BF2=1 процесор збігається з Intel Pentium MMX, щоб одержати коефіцієнтів 4,5-5,5 системна плата повинна мати третій джампер.

Процесори фірми Cyrix з архітектури вибиваються із п'ятого покоління, причому в обидві сторони. Вони застосовується «принстонська» архітектура первинного кешу (загальний кеш для інструкцій та даних) з деякими додатковими архітектурними особливостями. Спеціальний механізм (Data Dependency removal) знижує кількість зупинок конвеєрів процесора ("хворе місце" Pentium Pro на 16-бітових додатках).

Cyrix 6x86 (Ml) – процесори, за висновками сумісні з Pentium, але мають архітектурні риси шостого покоління процесорів. До них відноситься перейменування регістрів, виконання за припущенням, зміна порядку виконання інструкцій тощо. Уніфікований первинний кеш розміром 16 Кб використовується як для інструкцій, так і для даних; додатково є 256-байтний кеш інструкцій. Процесор встановлюється в сокет 7. Незважаючи на догляд архітектури вперед, Windows 95 та деякі діагностичні програми можуть помилково ідентифікувати процесор 6x86 як 486-й. Однак якщо BIOS підтримує процесор Cyrix, в заставці POST тип процесора визначається правильно. Якби ОС Windows 95 визначала його як Pentium, програми, що використовують специфічні інструкції Pentium, могли б працювати некоректно, оскільки не всі ці інструкції реалізовані процесором 6x86. Як і в процесорах Cyrix 5x86, є та ж "хвороба зростання" - з цим процесором можуть "зависати" деякі програми, зокрема написані за допомогою системи Clipper. Справа знову-таки у затримках, реалізованих на програмних циклах. Для їхнього подовження фірма пропонує спеціальні програми-уповільнювачі, доступні за адресою ftp://ftp.cjnix.com/tech/pipeloop.exe. Для використання пакета 3D-Studio з цим процесором пропонуються Patch-файли, доступні за адресою ftp://ftp.ktx.com/download/patches/3dsr4/fast_cpu/fstcpufx.exe.

У позначенні виду Cyrix 6х86-Р120+ елемент 120+ означає продуктивність, що перевищує продуктивність процесора Pentium 120 МГц (Р-рейтинг). Випускаються процесори з продуктивністю Р120+, Р133+, Р150+, Р166+ та Р200+. Їхньою відмінністю є фіксований коефіцієнт множення, рівний двом, і тактові частоти ядра, менші, ніж у відповідних процесорів Pentium. Зовнішні частоти процесорів становлять 50, 55, 60, 66,66 та 75 МГц, що створює деякі проблеми: частота 55 МГц (для Р133+) є не на всіх системних платах через її використання лише одним типом процесора, а частота 75 МГц (для Р200+ ) рідко підтримується, оскільки для багатьох компонентів системної плати поки що є надто високою.

Процесори 6x86 використовують живлення 3.3 (мають в позначенні елемент С016) або 3,52 (С028, С052), напруга живлення може вказуватися в маркуванні і явно. Споживана потужність досягає 25 Вт (на рівні споживання Pentium Pro), що пред'являє більш жорсткі вимоги до охолодження процесора і до потужності зовнішнього регулятора напруги, що розсіюється. Максимально допустима температура корпусу 70°С. Процесори з роздільним живленням 6x86L використовують 2,8 для живлення ядра і 3,3 для живлення інтерфейсних схем. Щодо споживання та охолодження з ними особливих проблем не виникає.

Cyrix 6х86МХ – удосконалений варіант процесора Ml, що включає підтримку ММХ, реалізацію специфічних інструкцій Pentium (моніторинг продуктивності, лічильник реального часу), розширений до 64 Кб уніфікований первинний кеш. Змінювані коефіцієнти множення 2, 2,5, 3 та 3,5 полегшують вибір зовнішньої частоти (табл.14).

Процесори встановлюються в сокет 7. Живлення ядра 2,8, інтерфейсних схем 3,3 В.

Процесори Cyrix, що випускаються на заводах IBM, продаються під торговою маркою IBM.

Таблиця 14. Частоти та коефіцієнти множення процесорів Cyrix

Процесор	Частота шини	Частота ядра	Коефіцієнт
6x86-Р120+	50	100	2
6x86-Р133+	55	110	2
6x86-Р150+	60	120	2
6х86-Р166+	66	133	2
6х86-Р200+	75	150	2
6x86MX-PR166GP	60	150	2,5
6x86MX-PR200GP	66	166	2,5
6x86MX-PR233GP	75	188	2,5

Процесор Cyrix MediaGX™ є новим словом в архітектурі процесорів для PC та призначений для недорогих портативних та настільних систем. Окрім звичайного ядра, що реалізує систему команд Pentium, процесор має вбудований графічний контролер VGA з 2D-акселераторами, що використовує уніфіковану архітектуру UMA, а також аудіоканал. Сам процесор має інтерфейс динамічної пам'яті та шини PCI. До нього в комплекті має використовуватися ще один кристал Сх5510 з контролерами шин ISA, IDE, усіма традиційними системними засобами PC та портом MIDI.

Процесор разом зі своїм кристалом-компаньйоном призначений для встановлення на спеціалізовані системні плати. Станом початку червня 1997 року доступні процесори з частотою ядра 120, 133 і 150 МГц.

Мало хто знає, але біля витоків створення найвідомішого у світі процесора Intel Pentium були і радянські фахівці та інженери. Свого часу СРСР досяг досить серйозних досягнень у створенні комп'ютерної техніки. Прикладом цього може бути серія радянських суперкомп'ютерів «Ельбрус», які були створені в Інституті точної механіки та обчислювальної техніки (ІТМіВТ) у 1970-1990-х роках минулого століття, ця ж назва носить серія мікропроцесорів та систем, створених на їх основі та що випускаються сьогодні ЗАТ МЦСТ (Московський центр SPARC-технологій).

Історія компанії «Ельбрус МСЦТ»почалася в 1992 році, коли Бабаян зі своїми колегами та за участю Девіда Діцеля, який на той час працював у компанії Sun Microsystems, організували «Московський центр SPARC-технологій». Пізніше за участю Бабаяна було створено ще кілька компаній: "Ельбрус 2000", "Ельбрус Інтернейшнл", які й утворюють "Ельбрус МЦСТ".

Компанія працювала як на замовлення зарубіжних компаній: Sun, Transmeta (саме в цю компанію перебрався з часом Девід Діцель), а також виконувала роботи на замовлення уряду Росії. Перш за все, це використовувані в російській армії обчислювальні комплекси «Ельбрус 90-мікро» на базі власних процесорів серії МЦСТ R. За їх створення Бабаян та його колеги свого часу здобули державні нагороди.

Однак історія самого "Ельбруса"куди довше. Перший комп'ютер з такою назвою був створений ще 1978 року в ІТМіВТ ім. С.А. Лебедєва АН СРСР під керівництвом Б.С. Бурцева та за участю Бориса Бабаяна, який був одним із заступників головного конструктора. Основними замовниками комп'ютерів «Ельбрус» були, звісно, військові.

Перший комп'ютер «Ельбрус» мав модульну архітектуру і міг включати від 1 до 10 процесорів на базі схем середньої інтеграції. Швидкодія цієї машини досягала 15 мільйонів операцій на секунду. Обсяг оперативної пам'яті, яка була загальною для всіх 10 процесорів, становив до 2 у 20 ступені машинних слів або, якщо застосовувати прийняті зараз позначення, 64 Мб. Проте найцікавішим у «Ельбрусі-1» була саме його архітектура. Створений у СРСР суперкомп'ютер став першою у світі комерційною ЕОМ, яка застосовувала суперскалярну архітектуру. Її масове застосування за кордоном почалося лише у 90-х роках минулого століття з появою на ринку доступних процесорів Intel Pentium.

Як з'ясувалося пізніше, подібні розробки існували і до «Ельбрусу» в корпорації IBM, проте ці роботи були закритими і так і не привели до створення комерційного продукту. Щоправда, у низці публікацій з'являлися відомості, що з проектуванні «Ельбруса» основою було покладено розробки зарубіжних фірм. Проте учасники створення радянського суперкомп'ютера з такою позицією не погоджуються. У одному з інтерв'ю В.С. Бурцев, головний конструктор «Ельбруса», зазначив, що під час створення комп'ютера конструктори намагалися використати передовий досвід як вітчизняних, і зарубіжних розробників. І на архітектуру «Ельбрусів» вплинули не тільки комп'ютери фірми Burroughs, а й розробки таких фірм, як Hewlett-Packard, а також досвід творців БЕСМ-6.

При цьому чимала частина розробок була оригінальною, до них і суперскалярна архітектура. Крім цього, для організації передачі потоків даних між периферійними пристроями та оперативною пам'яттю в комп'ютері могли застосовуватися спеціальні процесори введення-виведення. Таких процесорів у складі системи могло бути до 4-х штук, вони працювали паралельно з центральним процесором і мали свою власну пам'ять.

Наступним етапом робіт стало створення комп'ютера «Ельбрус-2». Ці ЕОМ вирушили у серійне виробництво 1985 року. За своєю внутрішньої архітектуривони не сильно відрізнялися від "Ельбрус-1", але застосовували нову елементну базу, що дозволило збільшити максимальну продуктивністьдо 125 млн. операцій на секунду. Обсяг оперативної пам'яті комп'ютера збільшився до 16 млн 72-розрядних слів або 144 Мб. Максимальна пропускна здатністьканалів введення-виведення «Ельбруса-2» складала 120 Мбайт/с.

Дані комп'ютери активно застосовувалися у СРСР областях, які вимагали великої кількості обчислень, насамперед у оборонної галузі. ЕОМ «Ельбрус-2» експлуатувалися в ядерних дослідницьких центрах у Челябінську-70 та в Арзамасі-16 у ЦУПі, нарешті саме цей комплекс, починаючи з 1991 року, застосовувався в системі ПРО А-135, а також на інших військових об'єктах країни.
Крім двох перерахованих вище комп'ютерів, також випускався ЕОМ загального призначення «Ельбрус 1-КБ», виробництво даного комп'ютерабуло закінчено у 1988 році. До 1992 року було вироблено 60 таких ЕОМ. Вони були засновані на технологіях «Ельбрусу-2» та застосовувалися для заміни застарілих машин БЕСМ-6. При цьому між «Ельбрус 1-КБ» та БЕСМ-6 існувала повна зворотна програмна сумісність, яка була доповнена новими режимами роботи зі збільшеною розрядністю чисел та адрес.

Створення комп'ютерів «Ельбрус» було оцінено керівництвом Радянського Союзу. За розробку «Ельбруса-1» багато інженерів було нагороджено орденами та медалями. Бориса Бабаяна було нагороджено Орденом Жовтневої революції, його колега В.В. Бардіж – орденом Леніна. За розробку «Ельбруса-2» Бабаян із рядом своїх колег був удостоєний Ленінської премії, а генеральний конструктор В.С. Бурцев та інших фахівців – Державної премії.

Після завершення робіт над ЕОМ «Ельбрус-2» в ІТМіВТ взялися за розробку ЕОМ на базі нової процесорної архітектури. Проект, названий досить просто – «Ельбрус-3», також значно випередив аналогічні розробки на Заході. В «Ельбрусі-3» вперше було реалізовано підхід, який Борис Бабаян називає «постсуперскалярним». Саме таку архітектуру в майбутньому мали процесори Intel Itanium, а також чіпи компанії Transmeta. У СРСР роботи над цією технологією були розпочаті в 1986 році, а Intel, Transmeta і HP приступили до реалізації робіт у цьому напрямі лише в середині 1990-х років.

На жаль, «Ельбрус-3» так ніколи і не було запущено у серійне виробництво. Його єдиний працюючий екземпляр був збудований у 1994 році, але в цей час він був нікому не потрібен. Логічним продовженням робіт над цим комп'ютером стала поява процесора "Ельбрус-2000", відомого також як E2K.

За словами Бориса Арташесовича Бабаяна, головного архітектора суперкомп'ютерів лінії Ельбрус, суперскалярна архітектура була винайдена в Росії: « 1978-го року ми зробили першу суперскалярну машину, Ельбрус-1. Нині на Заході роблять суперскаляри лише такої архітектури. Перший суперскаляр на Заході з'явився 92-го року, наш 78-го. Причому той варіант суперскаляра, який зробили ми, аналогічний Pentium Pro, який Intel зробив у 95-му році.«.

Підтверджують історичну першість Ельбрус та в Америці. У тій же статті з Microprocessor Report Кіт Діфендорфф, розробник Motorola 88110, одного з перших західних суперскалярних процесорів, пише: У 1978 році, майже на 15 років раніше, ніж з'явилися перші західні суперскалярні процесори, в Ельбрус-1 використовувався процесор з видачею двох команд за один такт, зміною порядку виконання команд, перейменуванням регістрів і виконанням за припущенням«.

У 1991 році в Ельбрус (тоді ще ІТМіВТ) побував пан Розенбладт (Peter Rosenbladt) з фірми Hewlett-Packard, і отримав вичерпну документацію на Ельбрус-3. Пізніше з'ясувалося, що саме тоді HP розпочала проект, що призвів до спільної з Intel розробки EPIC-процесора Merced. Його архітектура дуже схожа на Ельбрус-3, а відмінності в основному пов'язані зі спрощеннями зробленими в мікропроцесорі від Intel.

За словами Б.А. Бабаяна, Петер Розенбладт пропонував співпрацю з HP. Але Бабаян вибрав Sun (перша зустріч із керівництвом Sun відбулася ще 1989г). І в 1991 р. з Sun було укладено контракт. Від офіційних представників Sun відомо, що Ельбрус брав участь у розробці мікропроцесора UltraSPARC, компіляторів, що оптимізують, операційних систем (у тому числі Solaris), інструментарію Java, бібліотек мультимедіа.

Спочатку проект E2k фінансувався фірмою Sun. Зараз проект повністю незалежний, вся інтелектуальна власність на нього належить Ельбрус і захищена приблизно 70 патентами США. Б.А. Бабаян пояснює « Якби ми й надалі працювали з Sun у цій галузі, то все належало б Sun. Хоча 90% роботи було виконано ще до появи Sun«.

У Sun з 1992 по 1995 Ельбрус працював разом із відомим мікропроцесорним архітектором Дейвом Дітцелом. Як розповідає Б.А. Бабаян, « Потім Дейв утворив власну фірму Transmeta і почав працювати над машиною, дуже схожою на нашу. Ми, як і раніше, підтримуємо з Дитцелом тісні контакти. Та й він дуже хоче з нами співпрацювати“. Про майбутній продукт Transmeta поки що відомо мало. Відомо, що це VLIW/EPIC мікропроцесор із низьким енергоспоживанням, двійкова сумісність із x86 забезпечується динамічною трансляцією об'єктного коду.

Е2К проти Itanium

64-бітний процесор Intel Itanium не виправдав надій і на папері сильно поступався "Ельбрус-2000".

З 1994 по 1998 роки про роботу команди Бориса Бабаяна нічого не було чути – росіяни готували сенсацію. У 1998 році без особливого галасу Бабаян і Ко (близько 400 співробітників) перейменувалися на компанію «Ельбрус».

Тим часом, закордонні конкуренти не спали. У 1989 році Intelта Hewlett-Packard об'єднали свої сили для створення процесора нового покоління – Itanium (кодове ім'я – Merced). Itanium повинен був увібрати в себе всі найсучасніші напрацювання та стати вінцем процесоробудування. Багато хто очікував, що новий процесор домінуватиме на ринку серверів, робочих станцій і, можливо, настільних комп'ютерів, витіснивши всі інші. Проектна частота Merced дорівнювала 800 МГц, рівень тепловиділення – 60 Вт, а обсяг кеш-пам'яті третього рівня – від 2 до 4 Мбайт. При цьому процесор мав стати 64-бітовим.

Цілком реальний процесор R500 від МЦСТ був бляклим відлунням багатообіцяючого «Ельбрус-2000».

День Х настав 25 лютого 1999 року, коли на конференції Microprocessor Forum до трибуни піднявся особисто Борис Бабаян і голосно заявив, що його компанія розробила мікропроцесор «Ельбрус-2000» (Е2К), який сильно випереджає хвалений Merced за всіма характеристиками. Вся комп'ютерна громадськість завмерла в очікуванні. Замість запланованих двох годин Бабаян виступав чотири години. Пролунали відповіді на питання щодо конкуренції з боку західних компаній та перспектив виходу на ринок мікропроцесора та комп'ютерів на його основі. Якогось моменту Борис Бабаян шокував публіку, заявивши, що сума для випуску пробної партії процесорів «Ельбрус-2000» потрібно $60 млн. Така цифра відлякала всіх потенційних інвесторів. Ще б пак, адже всі обіцянки Бабаяна були чистою теорією - жодних інженерних семплів і прототипів показано не було.

Легенда комп'ютерного світу Гордон Белл (Gordon Bell), який, працюючи в DEC, створював комп'ютери ліній PDP та VAX, а зараз очолює дослідницький підрозділ Microsoft (Telepresence Research Group), популяризує проект Ельбрус E2k на міжнародних конференціях.

Його лекція з назвою «Наступне десятиліття суперобчислень» (The Next Ten Years in Supercomputing) 26 травня 1999 відкривала Міжнародний Симпозіум з Високопродуктивних Обчислень (International Symposium on High Performance Computing) в Японії, а 10 червня - чотирнадцяту Манх Conference) у Німеччині. Обидва рази доктор Белл частину лекції присвятив розповіді про E2k. У слайді під назвою "Russian Elbrus E2K" він наводить таблицю, де оцінює E2k та Merced. Причому порівняння свідчить явно не на користь дітища Intel.

Нижче наведено таблицю з доповіді Гордона Белла.

Мікропроцесор	E2K	Merced
Тактова частота, ГГц	1.2	0.8
Продуктивність, SPECint95 / SPECfp95	135 / 350	45 / 70
Розмір кристала, мм2	126	300
Енергоспоживання, Ватт	35	60
Пропускна здатність шини, Гбайт/сек	15	н/д
Кеші (Кбайт)	64 / 256	н/д
Пікова продуктивність, GFLOPS	10.2	н/д
Запланований час початку постачання	4-ий квартал 2001р.	н/д

Гордон Белл (www.research.microsoft.com/users/gbell/b io.htm) є не тільки високопоставленим співробітником Microsoft, але й впливовим у комп'ютерному світі консультантом та підприємцем. Він створив кілька приватних фірм, які займаються розробкою перспективних технологій.

Заявлені показники, тим часом, вражали. Компанія «Ельбрус» обіцяла процесор із частотою 1,2 ГГц, продуктивність якого дорівнювала 8,9 млрд операцій на секунду. Крім того, розробники розрахували, що Е2К має втричі перевершити Merced у тестах SPECint95/fp95. При цьому площа кристала становила лише 126 мм2 при тепловиділенні 35 Вт, тоді як Merced займав 300 мм2, а тепловиділення у нього було 60 Вт.

Російська компанія мала великі плани щодо серійного виробництва даного процесора, який повинен був піти в серію одночасно або навіть ще раніше, ніж Itanium. Але через відсутність необхідного обсягу інвестицій, всі ці плани були реалізовані і залишилися на папері.

Російський слід у процесорах компанії Intel

Володимир Пентковський– є видатним російсько-американським вченим, доктором технічних наук, який закінчив факультет ФРТК МФТІ. Він брав безпосередню участь у розробці процесорів Pentium III, Core 2 Duo, HAL9000, Matrix, є розробником високорівневої мови програмування Ель-76, яку використовували в комп'ютерах «Ельбрус». З 1970 року він працював в Інституті точної механіки та обчислювальної техніки, де встиг взяти участь у створенні суперкомп'ютерів «Ельбрус-1» та «Ельбрус-2». 1986 року Пентковський очолив роботи зі створення 32-розрядного процесора Ель-90 для «Ельбруса-3».

До 1987 року роботи над створенням архітектури нового мікропроцесора було закінчено, 1990 року було випущено перші його прототипи. У 1991 році він приступив до робіт над розробкою Ель-91С, взявши за основу попередня версіяпроцесора, проте фінансування цього проекту було зупинено через розвал країни. Звичайно, фахівець такого рівня не міг пропасти. У 1989 році Володимир Пентковський вже їздив до США до дослідницького центру компанії Intel у рамках програми з обміну досвідом. З 1993 року він починає працювати в компанії Intel, ставши одним з провідних її інженерів, розробка знаменитих процесорів Pentium відбувалася за його безпосередньої участі. Презентація процесора Pentium відбулася 22 березня 1993, приблизно через кілька місяців почали з'являтися перші комп'ютери, побудовані на їх основі.

Володимир Пентковський є одним із авторів векторного (SIMD) розширення команд SSE, яке вперше було використане у процесорах Pentium-III. Є автором більш ніж 50 різних патентів, багато з яких досі використовуються в сучасних процесорах. У процесорах IntelВолодимир Пентковський втілював практично знання, які він отримали у Росії, багато що він додумував безпосередньо під час розробки моделей. У 1995 році американська компанія представила досконаліший продукт Pentium Pro, який за своїми характеристиками нагадував процесор Ель-90. Головним архітектором цього процесора вважається саме Володимир Пентковський.

Нині Пентковський продовжує працювати у компанії Intel. Так що процесор, на якому, можливо, працює ваш персональний комп'ютер або ноутбук цілком може мати російське коріння і міг би бути навіть зроблений у нашій країні, якби не сумнозвісні події 1991 року та їх наслідки.

«Ельбрус» все ще живий

Хоча СРСР розвалився, бренд «Ельбрус» все ще живий. Процесори та готові рішенняна їх основі сьогодні просуває на ринку компанія МЦСТ. На сьогоднішній день комп'ютери компанії МЦСТ переважно призначені для: військових відомств Росії, країн СНД та БРІК; промисловості цивільного виробництва; РЛС цивільного призначення (наземного, морського та повітряного транспорту). Для бізнесу та цивільних осіб, яким потрібні особливо надійні та захищені комп'ютери. Комп'ютери компанії мають різне конструкторське виконання, різний клас захисту в залежності від вимог. Всі вони мають підтримку або можливість роботи з GPS і ГЛОНАСС залежно від потреб покупця пристрою.

В даний час компанія просуває на ринку 2 своїх основних мікропроцесора та пристрої на їх базі. Перший з них – це Ельбрус-2С+, що є першим гібридним високопродуктивним процесором компанії МЦСТ. Процесор містить два ядра архітектури Ельбрус і чотири ядра цифрових сигнальних процесорів (DSP) компанії Елвіс. Основною сферою його використання є системи цифрового інтелектуального оброблення сигналу, до яких відносять аналізатори зображень, радари та інші подібні пристрої.

Другим продуктом є мікропроцесор МЦСТ R1000 (проектна назва МЦСТ-4R) – чотириядерна модель, побудована на кристалі з 64-бітною архітектурою SPARC v.9. Процесор працює на частоті 1 ГГц за технологічних норм випуску 90 нм. Кожне з його ядер може декодувати і відправляти виконання до 2-х команд за такт. Процесор підтримує додаткові інструкції для виконання упакованих та комбінованих операцій, а також векторні розширення VIS1 та VIS2.

У грудні 2012 року було випущено перші російські процесори, які увійшли до пробної партії моноблоків Kraftway. Процесори в цих моноблоках називаються «Ельбрус», ну така чисто російська назва. Про це розповідав виданню CNews генеральний директор підприємства МЦСТ, яке розробляє процесори Олександр Кім.

Про плани випуску таких персональних комп'ютерів, з російськими процесорами, було відомо ще в липні 2012 року. Тоді розповідали на підприємствах МЦСТ та Kraftway про те, що за основу планувалося взяти вже повністю готовий моноблок Kraftway Studio, який містить сенсорний дисплей та збиралися його оснастити малогабаритною. материнською платою, яка називається «Монокуб», яка є розробкою підприємства МЦСТ та містить вбудований процесор «Ельбрус-2С+». Даний процесор два ядра, які побудовані на базі архітектури «Ельбрус» і мають частоту 500 МГц, а також містить 4 DSP-ядра, розроблені НЦП «Елвіс», які мають продуктивність у 28 ГФлопс.

За словами генерального директора, Олександра Кіма, обсяг першої такої серійної партії, таких персональних комп'ютерів складе 50 штук. А самі модулі підприємство МЦСТ замовило у виробничій компанії «Альтоніка», що знаходиться в Зеленограді.

Також генеральний директор повідомляє про те, що будуть проводитися випробування даних модулів протягом 1-2 місяців для того, щоб виявити їх якість виробництва.

Якщо випробування даних модулів пройде успішно, то підприємства МЦСТ планує зробити своє наступне замовлення на виробництво материнських плат з процесорами «Ельбрус» у розмірі 1000.

Олександр Кім стверджує, що інтерес до даних комп'ютерів йде великий і дана партія в 1000 пристроїв має розійтися досить швидко. Інтерес до комп'ютерів російського виробництва, з російськими процесорами, виявляють переважно організації оборонного сектора. Яких саме організацій, генеральний директор підприємства МЦСТ, не повідомляє.

Процесори «Ельбрус» раніше ніколи не використовувалися в комп'ютерах для звичайних користувачів. Основним ринком продажів, даних процесори, як говорилося раніше, був сектор оборонного плану. Вони поставляють даним секторам, звані індустріальні обчислювальні системи. Ці системи добре використовуються в протиповітряній обороні. Також у підприємства МЦСТ є захищений ноутбук, який може бути використаний в «жорстких» умовах.

У компанії МЦСТ повідомляється, що спільно з компанією Kraftway, виробництво таких комп'ютерів хочуть продемонструвати і для звичайних громадян.

або наприклад А може хтось не знає, як складалася? Оригінал статті знаходиться на сайті ІнфоГлаз.рфПосилання на статтю, з якою зроблено цю копію -