К шестому поколению процессоров Intel относится Pentium Pro, все разновидности процессоров Pentium II/III, а также Celeron. Процессоры этого поколения имеют обобщенное название Р6. С точки зрения принципа организации вычислений, главное отличие этого поколения заключается в динамическом исполнении, при котором внутри процессора инструкции могут исполняться не в том порядке (out of order), который предполагает программный код. Это решение призвано повысить производительность процессора за счет улучшения архитектуры, а не повышения тактовой частоты. Для обхода узкого места — внешней шины — в Р6 применена архитектура двойной независимой шины DIB (Dual Independent Bus), реализующая, по сути, две отдельные шины. Одна из этих шин используется только для связи с кристаллом вторичного кэша, расположенным в том же корпусе микросхемы или картридже, что и процессор (кэш-память находится внутри ядра процессора и хранит копии данных, полученных из основной памяти в последнее время, и позволяет системе использовать эти копии, не обращаясь повторно к основной памяти). Вторая шина процессорного кристалла выходит на внешние выводы микросхемы (картриджа), она и является системной, или «фасадной» шиной FSB (Front-Side Bus) процессора Р6. Эта шина работает на внешней частоте независимо от внутренней шины. Она позволяет без дополнительных схем объединять до четырех процессоров, хотя в обычных процессорах Pentium II/III возможности объединения урезаны до двух.
В ходе эволюции поколения к системе команд Pentium Pro, расширенной относительно Pentium с целью сокращения условных переходов, было добавлено расширение ММХ — так появился Pentium II . Затем идею ММХ — одновременное исполнение одной инструкции над группой операндов — распространили и на инструкции с плавающей точкой: SSE (Streaming SIMD Extensions) — основной козырь Pentium III. Правда, несколько раньше то же самое (но в меньшем объеме) было сделано фирмой AMD — расширение 3DNow! было реализовано уже в процессорах К6-2 для сокета 7.
Микроархитектура Р6 «честно» отработала на ряде моделей процессоров, начиная с Pentium Pro (1995 г., 150 МГц) и до Pentium III (2000 г., 1 ГГц). На частоте выше 1 ГГц она «сломалась», и первая партия Pentium III-1,13 ГГц была отозвана из продажи из-за нестабильности работы.
Процессоры Pentium Pro выпускались с частотами ядра 150, 166, 180 и 200 МГц и объемом вторичного кэша 256 и 512 Кбайт (1024 Кбайт в специальных моделях). Процессоры могут работать в симметричных мультипроцессорных системах (SMP) — до четырех процессоров на общей шине. Для этих процессоров был введен сокет 8. В 1998 году для замены этих процессоров был выпущен Pentium II OverDrive на базе ядра процессора Хеоп с частотой 333 МГц (шина -66,6 МГц), вторичным кэшем 512 Кбайт.
Процессоры Pentium II сочетают архитектуру Pentium Pro с технологией ММХ. По сравнению с Pentium Pro удвоен размер первичного кэша (16+16 Кбайт), размер вторичного кэша варьируется от 0 до 2 Мбайт.
Первые процессоры Pentium II (до выпуска они имели кодовое название Klamath), появившиеся весной 1997 года, насчитывали около 7,5 млн. транзисторов только в процессорном ядре.
Следующее поколение Pentium II, имевшее кодовое название Deshutes, появилось в 1998 году и выполнялось уже по технологии 0,25 мкм, питание 2,0 В. Это позволило поднять тактовую частоту (чем мельче элементы, тем меньше они рассеивают мощность, что особенно критично на высоких частотах). Процессор на 333 МГц имеет частоту шины 66,6 МГц, а процессоры на 350, 400 и 450 МГц уже имеют частоту системной шины 100 МГц. Для работы на такой частоте эффективна оперативная память на микросхемах SDRAM (синхронная динамическая память), у которой в середине пакетного цикла данные передаются в каждом такте.
Процессоры Pentium Ш (1999 г.) являются дальнейшим развитием Pentium II. Кодовое название до выхода — Katmai Их главным отличием является расширение набора SIMD-инструкций — SSE (Streaming SIMD Extensions), предварительно называвшееся KNI (Katmai New Instructions), основанное на новом блоке 128-разрядных регистров ХММ. Этот блок позволяет одной инструкцией выполнять операции сразу над четырьмя комплектами 32-разрядных операндов в формате с плавающей точкой (одинарная точность).
Процессоры с ядром Coppermine (иногда сокращенно называют CuMine) тоже называются Pentium III. Несмотря на слово copper (Си — медь) в названии, медные проводники в них не используются. Технология 0,18 мкм, 28 млн транзисторов, площадь кристалла 106 мм2. Первичный кэш 32 Кбайт (16+16), на кристалле ядра расположен улучшенный вторичный кэш (Advanced Transfer Cache) размером 256 Кбайт с ЕСС-контролем, который работает на частоте ядра. В обозначении . процессора, например Pentium III-533EB, буква Е означает улучшенный кэш, буква В — частоту шины 133 МГц (без буквы В — 100 МГц). Маркировка процессоров Pentium III довольно сложно расшифровывается, но с марта 2000 года для процессоров в корпусе FC-PGA она упрощается. Так, вместо маркировки вида RB805526PY600256 будет более понятная надпись вида 600/256/100/1.6V - частота ядра/размер кэша 1,2/частота шины/напряжение питания. В марте 2000 года вышли модели на 850 и 866 МГц.
Для «самых простых» компьютеров весной 1998 года выпустили облегченный вариант процессора Pentium II, названный Celeron. Процессоры Celeron с ядром Covington (технология 0,25 мкм, питание 2 В) имеют частоты 266 и 300 МГц (частота шины — 66 МГц). Они не имеют микросхем вторичного кэша. Исключение вторичного кэша заметно отразилось на производительности.
Летом 1998 года вышла следующая модель Celeron, известная также под названием Mendocino. Сюда относятся процессоры Celeron 300A (с частотой 300 МГц) и Celeron 333-533 МГц. Процессоры имеют небольшой (128 Кбайт) вторичный кэш. Процессоры с частотами 300-433 МГц выпускались и под слот 1 (технология 0,25 мкм, питание 2,0 В), и для сокета-370 (технология 0,22 мкм, питание 2,0 В).
Весной 2000 года появились процессоры Celeron на ядре Coppermine (0,18 мкм, питание 1,5 Б), их еще называют Celeron II. Как и у всех последних процессоров семейства Celeron, вторичный кэш имеет размер 128 Кбайт, а частота шины равна 66 МГц. Главное отличие — поддержка инструкций SSE. Частота ядра — начиная с 533 МГц (Celeron 533A). Начиная с частоты 800 МГц, наконец-то поднята частота шины до 100 МГц.
Процессоры Pentium II Xeon на ядре Deshutes (0,25 мкм) имеют частоту шины 100 МГц, частота ядра — 400-500 МГц. Набор инструкций — Р6+ММХ.
Процессоры Pentium III Xeon под кодовым названием Tanner (0,25 мкм) имеют частоту шины 100 МГц, частота ядра — от 500 МГц. Вторичный кэш — 512 Кбайт, 1 Мбайт или 2 Мбайт. Набор инструкций — P6+MMX+SSE.
Процессоры Pentium III Xeon под кодовым названием Cascades (0,18 мкм) имеют частоту шины 133 МГц, частота ядра — от 600 МГц. Вторичный кэш — 256 Кбайт, расположен на кристалле ядра, работает на частоте ядра.
Мобильные процессоры семейства Р6 предназначены для установки в блокнотные ПК и другие малогабаритные системы с автономным питанием. Эти процессоры выпускаются в нескольких конструктивных исполнениях: миниатюрный, корпус BGA1, BGA2 с выводами для пришивания, Micro-PGA2 со штырьковыми выводами, мини-картридж с 240-штырьковым разъемом и модули с коннекторами ММС-1 и ММС-2. В этих исполнениях могут быть процессоры четырех типов: мобильный Pentium III, мобильный Pentium II с внешним вторичным кэшем, мобильный Celeron с кэшем 128 Кбайт и мобильный Pentium II со встроенным кэшем 256 Кбайт. Мобильные процессоры имеют ряд отличий от обычных Pentium II/III:
- не поддерживается двух-процессорные конфигурации;
- понижено напряжение питания, на некоторых процессорах напряжение питания ядра уже ниже 1 В;
- понижена нагрузочная способность интерфейсных схем;
Процессор Pentium 4
Процессор Pentium 4 является 32-разрядным представителем семейства х86, по микроархитектуре принадлежащий к новому, седьмому (по классификации Intel) поколению. По набору программно-доступных регистров Pentium 4 повторяет процессор Pentium III. Микроархитектура процессора, получившая название NetBurst, разработана с учетом высоких частот как ядра (1,4 ГГц для начала), так и системной шины (400 МГц). Название микроархитектуры указывает на сетевую направленность процессора — его мощь потребуется для ресурсоемких мультимедийных Интернет-приложений, Расширение системы команд ориентировано на задачи, которые становятся посильными для обычных настольных компьютеров:
- потоковые приложения, включая обработку видеоинформации в реальном времени, подразумевающую как декодирование сжатой информации, так и более сложные задачи кодирования;
- редактирование видеоизображений;
- трехмерная визуализация; "ш обработка видеосигнала в качестве источника данных;
- связь с телевидением высокой четкости (HDTV);
- распознавание речи;
- Интернет-телефония.
Процессор Pentium 4 является по-настоящему однокристальным. На одном кристалле размещено около 42 млн транзисторов, выполненных по технологии с разрешением 0,18 мкм (в Pentium III Coppermine «всего» 28 млн транзисторов). Частота ядра первых моделей составляет 1,4 или 1,5 ГГц. Процессор кроме собственно вычислительного ядра имеет кэш-память двух уровней. Вторичный кэш, общий для инструкций и данных, имеет размер 256 Кбайт и разрядность шины 256 бита (32 байта), как и в последних процессорах Pentium III.
С микроархитектурой NetBurst (и тем же набором команд) выпускается и серверный вариант процессора Xeon (Foster), способный работать в симметричных мультипроцессорных конфигурациях (SMP). Процессор также имеет встроенный вторичный кэш 256 Кбайт, первые модели (1,4, 1,5 и 1,7 МГц) поддерживают 2х SMP, в будущем планируется поддержка до 4 и 8 процессоров. Процессор имеет корпус со штырьковыми выводами, для него предназначается новый 603-контактный Socket F.
Процессоры AMD и других фирм
Вскоре после выхода процессора Pentium 75 МГц ряд фирм (AMD, Cyrix, IBM) стали выпускать свои Pentium-совместимые процессоры.
AMD Кб, он же AMD Кб ММХ (частота ядра 300, 266, 233, 200 и 166 МГц), -процессор, выпущенный на месяц раньше Pentium II, по архитектуре ядра и свойствам напоминающий Pentium II, но без встроенного вторичного кэша. Производительность AMD Кб 200 для приложений Windows сопоставима с Intel Celeron 300.
Процессоры AMD K6-2 представляют собой дальнейшее развитие Кб. Здесь (и в Кб модели 9) применена технология 3DNow! — расширение технологии ММХ, которая позволяет значительно повысить производительность вычислений с плавающей точкой, необходимых для трехмерной графики и обработки аудиосигналов. Частота внешней шины поднята до 100 МГц. Во второй модели улучшена работа с кэшем. Процессоры с частотой 350 МГц и выше при работе с ОС Windows 95 требуют установки специальных «заплаток», которые доступны на сайте AMD.
Весной 2000 года выпущен К6-2Н— процессор для сокета 7 с интегрированным вторичным кэшем 128 Кбайт, работающем на частоте ядра (500 МГц). Технология 0,18 мкм. Расширение 3DNow! включает расширение для DSP.
Процессор AMD К6-Ш (Sharptooth) является самым мощным процессором для сокета 7 (точнее, Super 7), и написание его названия намекает на вызов процессору Pentium III (предшественники обозначались скромнее — Кб, К6-
Процессоры Athlon и Duron фирмы AMD
Процессор Athlon (K7) до появления Pentium 4, самым высокопроизводительным (из реально выпускаемых) членом семейства х86. Этот процессор по многим номинациям был признан лучшим процессором 1999 года. Производительность достигается не только высокой тактовой частотой, но и особой суперконвейерной суперскалярной микроархитектурой. Эта архитектура при тех же прилагательных в названии существенно отличается от других процессоров и AMD.
Система команд кроме обычного набора инструкций 6-го поколения включает ММХ и расширенную технологию 3DNow!. Расширение 3DNow! к 21 новой инструкции, введенной в К6-2, добавляет еще 24.
Процессор Duron — облегченный вариант К7 (кодовое название — Spitfire). . У него вторичный кэш, уменьшенный до 64 Кбайт, но работающий на частоте ядра, располагается на кристалле ядра. Процессор выпускается в корпусе PGA для установки в сокет А.
Наименование и характеристики современных процессоров (пример):
1) CPU AMD Athlon XP 2600+ (1917 MHz), 333Muz bus, 512 KB cache, Socket A , OEM (стоимость на 6.06.05 - 83$)
AMD Athlon XP 2600+ модель проессора
(1917 MHz) тактовая частота процессора
333Muz bus частота шины данных
512 KB cashe объем кэш-памяти
Socket A тип разъема (462 контакта)
OEM Original Equipment Manufacturer - процессоры для производителей оборудования
