Procesory
Intel Pentium II
Procesory Pentium II spotykane są w różnych wersjach. Najtańsze modele Pentium
II 233 i 266 MHz (obecnie już nie dostępne), produkowane w technologii 0,35
mikrona i bazujące na FSB 66 MHz (Klamath), zasilane były napięciem 2,8 V.
Nowocześniejsze układy (Deschustes, FSB 100 MHz) są zasilane napięciem 2 V i
wykonane w technologii 0,25 mikrona. Oba typy procesorów zewnętrznie niczym się
nie różnią i przystosowane są (oprócz wersji Xeon) do współpracy ze złączem
Single Edge Connector (Slot - 1). Ostatnio na rynku pojawiły się egzemplarze
Pentium II (350 i 400 MHz) umieszczane w obudowie SECC2 (Single Edge Contact
Cartridge) pozbawionej przylegającej do wentylatora ścianki. Nowa konstrukcja
ma ułatwić chłodzenie jednostki centralnej, a przede wszystkim pamięci
podręcznej L2.
Wewnętrzne różnice w architekturze obu modeli sprowadzają się do zmian
nieistotnych z punktu widzenia typowego użytkownika. Najważniejsza polega na
zwiększeniu zakresu bezpośrednio buforowanego obszaru pamięci z 512 MB dla
Klamath do 4 GB w Deschustes.
Obie rodziny Pentium II odziedziczyły po poprzednikach pełen zestaw instrukcji
MMX. W każdym procesorze Pentium II 32 KB pamięci cache L1 dzielą się na dwa
obszary po 16 KB przeznaczone odpowiednio dla danych i instrukcji. Pamięć
podręczna L2 znajduje się poza jądrem. Oddzielne układy szybkiej pamięci SDRAM
(zazwyczaj o czasie dostępu 4,5 lub 5 ns) umieszczane są na jednej płytce
drukowanej wraz z głównym układem scalonym procesora - 512 KB cache'u L2
pracuje z częstotliwością dwukrotnie mniejszą niż samo jądro.
Procesory Pentium II korzystają z jednej z dwóch częstotliwości magistrali.
Wcześniejsze modele (233, 266, 300, 333 MHz) współpracowały z FSB 66 MHz.
Obecnie produkowane egzemplarze Pentium II (350, 400, 450 MHz)korzystają ze FSB
100 MHz. Magistrala 100 MHz zapewnia dodatkowy przyrost wydajności związany z
szybszą pracą całego systemu.
Dane techniczne:
Częstotliwość [MHz]: 233 - 450
FSB [MHz]: 66 lub 100
Napięcie rdzenia (Core) [V]: 2,8 lub 2
Napięcie we/wy (I/O) [V]: 2,8 lub 2
Pamięć cache L1 [KB]: 32
Pamięć cache L2 [KB]: 512 (Xeon - 512, 1024 lub 2048)
Technologia: 0,35 lub 0,25 mikrona
Gniazdo: Slot - 1 (Xeon - Slot - 2)
Intel Celeron
Zagrożony całkowitym wyparciem z segmentu najtańszych komputerów, Intel
naprędce zaprezentował rodzinę procesorów Celeron (modele 266 i 300 MHz). W
konstrukcji pierwszych CPU wykorzystano gotowe projekty Deschutes. Pierwsze
Celerony (Convington) wewnętrzną architekturą niemal niczym nie różniły się od
dwuwoltowej wersji Pentium II (technologia 0,25 mikrona). Ze względu na
przyjętą strategię rynkową układy te pozbawiono pamięci podręcznej L2 oraz
możliwości pracy w systemach wieloprocesorowych (dostępne są jednak wyposażone
w odpowiednią "elektronikę" przejściówki i płyty główne umożliwiające
korzystanie z Celeronów w konfiguracjach dwuprocesorowych). "Wyrzucenie"
pamięci cache L2 okazało się chybionym posunięciem - wydajność całego systemu
odczuwalnie spadła. Celerony drugiej generacji (modele 300A oraz od 333 MHz w
górę), znane pod kodową nazwą Mendocino, wyposażono zatem w 128 KB cache'u L2,
zintegrowanego ze strukturą procesora oraz pracującą z pełną częstotliwością
zegara. Wyeliminowano w ten sposób cykle oczekiwania potrzebne procesorom
Pentium II na pobranie danych z pamięci L2. Dzięki temu Celeron, mimo
czterokrotnie mniejszego niż w Pentium II cache'u i współpracy z magistralą 66,
a nie 100 MHz, niemal dorównuje wydajnością znacznie droższemu Pentium II z
porównywalnym zegarem. Wydajność w popularnych biurowo - domowych
zastosowaniach niejednokrotnie przewyższa "pełne" modele Pentium II. Pod
względem architektury Celerony typu Mendocino są już całkowicie zgodne z
procesorami Pentium II z jądrem Deschutes.
Procesory Intel Celeron nabyć można w jednym z dwóch typów obudów. Pierwszą,
praktycznie nieosiągalną już odmianą jest SEPP (Single Edge Processor Package),
przeznaczona do złącza Slot - 1 (Celeron 266, 300, 300A, 333 i 366 MHz). Nowsze
modele są produkowane w obudowach PPGA (Plastic Pin Grid Array) i przeznaczone
dla gniazda Socket 370. Wszystkie dostępne Celerony współpracują FSB 66 MHz.
Dane techniczne:
Częstotliwość [MHz]: 266 - 466
FSB [MHz]: 66
Napięcie rdzenia (Core) [V]: 2
Napięcie we/wy (I/O) [V]: 2
Pamięć cache L1 [KB]: 32
Pamięć cache L2 [KB]: 128 (lub brak w starszych wersjach)
Technologia: 0,25 mikrona
Gniazdo: Socket 370 lub Slot - 1
Intel Pentium III
Pentium III (Katmai) jest bezpośrednim następcą Pentium II. Obecnie produkowany
jest w technologii 0,25 mikrona i zasilany napięciem 2 V. Wykorzystuje nową
wersję obudowy SECC2 (Single Edge Contact Cartridge) dla złącza Slot - 1 (FSB
100 MHz).
Standardowe wersje Pentium III wyposażono w 512 KB cache'u L2. Organizacja
pamięci podręcznej (32 KB) L1 nie uległa zmianie i nadal jest podzielona na dwa
obszary po 16 KB dla danych i instrukcji. Nowością w stosunku do architektury
Pentium II (Deschutes), oprócz wzrostu wydajności jądra, jest dodanie 96 -
bitowego unikalnego numeru seryjnego procesora - ta kontrowersyjna właściwość
umożliwia m.in. identyfikację komputera (procesora) w sieci Internet! Drugą
rewolucyjną zmianą jest wprowadzenie zestawu 70 instrukcji SSE (Streaming SIMD
Extension), znanych wcześniej jako KNI (Katmai New Instructions). To właśnie
dzięki nim możliwości procesorów Pentium III wzrosły bardziej, niż wynikałoby
to z kosmetyki architektury i wzrostu częstotliwości zegara. Jednostka SSE to
osiem dodatkowych 128 - bitowych rejestrów obsługiwanych przez dedykowany moduł
artymetryczny, realizujący do czterech operacji zmiennoprzecinkowych w jednym
cyklu zegara. Zestaw nowych rozkazów ma na celu usprawnienie przetwarzania
grafiki trójwymiarowej (50 instrukcji SIMD - FP), odtwarzania plików wideo,
audio i wyświetlania grafiki 2D (12 instrukcji MMX) oraz poprawienie przepływu
danych pomiędzy CPU i pamięcią (8 instrukcji Cache Control).
Zmiennoprzecinkowe instrukcje SIMD - FP (Single Instruction Multiple Data -
Floating Point), przyspieszający cały proces obliczeniowy (nawet do czterech
razy), umożliwiają przyspieszenie obliczeń naukowych i inżynierskich oraz
tworzenie szybszej i bardziej realistycznej grafiki 3D. Nowe rozkazy MMX mają
też usprawnić dekodowanie MPEG i AC - 3, a instrukcje Cache Control znacząco
przyspieszyć działanie wszystkich aplikacji.
Podobnie jak to miało miejsce w Pentium II, dostępne są również wersje
procesorów Pentium III Xeon (500 i 550 MHz) przeznaczone głównie do serwerów.
Dane techniczne:
Częstotliwość [MHz]: 450 - 550
FSB [MHz]: 100
Napięcie rdzenia (Core) [V]: 2
Napięcie we/wy (I/O) [V]: 2
Pamięć cache L1 [KB]: 32
Pamięć cache L2 [KB]: 512 (Xeon 512 lub 1024)
Technologia: 0,25 mikrona
Gniazdo: Slot - 1 (Xeon Slot - 2)
AMD K6 - 2
AMD (Advanced Micro Devices) zawdzięcza pierwsze sukcesy chipom opartym na
licencjonowanej technologii Intela. Hitem okazał się jednak procesor K6 - 2 -
K6 wyposażony w znany pod nazwą 3Dnow! zestaw 21 dodatkowych instrukcji
zmiennoprzecinkowych SIMD - FP (Single Instruction Multiple Data - Floating
Point).
K6 - 2 zbudowano w technologii 0,25 mikrona, co pozwoliło osiągnąć duże
częstotliwości magistrali (100 MHz) i samego procesora (300 - 475 MHz).
Konstrukcja układu oparta jest na 64 - bitowej architekturze RISC. Umożliwia
ona wykonywanie nawet do trzech instrukcji x86 w jednym cyklu i to
niekoniecznie w wyznaczonej przez program kolejności. Słabszą stroną K6 - 2
jest jednostka zmiennoprzecinkowa, odziedziczona w praktycznie nie zmienionej
formie po procesorach AMD serii 486.
Jednostka SIMD - FP w procesorze K6 - 2 może realizować dwie operacje
zmiennoprzecinkowe pojedynczej precyzji jednocześnie, każdą na dwóch parach
danych, wykorzystując do tego celu dwa 64 - bitowe rejestry MMX. Niestety mimo
możliwości jednoczesnego korzystania z obu rejestrów MMX jednostka SIMD nie
może wykonywać na nich równolegle tego samego typu operacji (np. mnożenia), co
utrudnia nieco automatyczną optymalizację kodu.
Procesory K6 - 2 wyposażono w 64 KB pamięci podręcznej, podzielonej na dwa
równe bloki - danych i instrukcji. Cache L2 montowany jest na płycie głównej i
pracuje z częstotliwością magistrali systemowej.
W najnowszych układach K6 - 2 (jądro CXT, oznaczenie kodowe Chomper)
usprawniono współpracę z pamięcią podręczną. Wprowadzono możliwość pominięcia
przez procesor poziomu L1 i odwołania bezpośrednio do poziomu L2. Procesory
nowej serii do prawidłowego działania wymagają BIOS - u płyty głównej
obsługującego tryby łączenia (Write Merge Buffer) i sterowania zapisem (Write
Handling Control Register) - bez nich komputer w prawdzie się uruchomi, ale
będzie działał z pominięciem cache'u L1. Procesory K6 - 2 mogą być zasilane
napięciem 2,2 V lub 2,4 V i współpracują z magistralą systemową o
częstotliwości 66, 95 lub 100 MHz.
Dane techniczne:
Częstotliwość [MHz]: 266 - 475
FSB [MHz]: 66, 95 lub 100
Napięcie rdzenia (Core) [V]: 2,2 lub 2,4
Napięcie we/wy (I/O) [V]: 3,3
Pamięć cache L1 [KB]: 64
Pamięć cache L2 [KB]: brak
Technologia: 0,25 mikrona
Gniazdo: Socket 7
AMD K6 - III
Rodzina procesorów AMD K6 - III (Sharptooth) jest rozwinięciem konstrukcyjnym
linii K6 - 2. Zasadniczą innowacją było zintegrowanie z chipem 256 KB pamięci
cache L2 pracującej z pełną częstotliwością zegara (full - speed backside). W
ten sposób obecna na każdej płycie głównej Super Socket 7 pamięć podręczna
stała się automatycznie cache'em L3. Wydajność takiej trójpoziomowej
architektury pamięci podręcznej jest wyjątkowo duża. Wyniki testów "biurowych"
(m.in. CHIP - mark Productiviti) wykazują, że K6 - III 450 w popularnych
zastosowaniach jest szybszy nawet od Pentium III 550.
K6 - III produkowany jest w technologii 0,25 mikrona. Układ składa się z 21,3
miliona tranzystorów umieszczonych na powierzchni 118 mm2. Podobnie jak w
przypadku K6 - 2, w skład superskalarnej mikroarchitektury typu RISC (Reducet
Instruction Set Computer) wchodzi 10 równoległych wyspecjalizowanych jednostek
wykonawczych. Zaimplementowano tzw. dwupoziomowe przewidywanie rozgałęzień i
skoków oraz możliwość spekulatywnego (niekolejnego) wykonywania rozkazów.
Organizacja pamięci podręcznej L1 nie ulega zmianie w stosunku do procesorów K6
- 2. 64 KB podzielono na dwa bloki - 32 KB do przechowywania instrukcji i 32 KB
pamięci danych.
Wydajność jednostki zmiennoprzecinkowej procesorów K6 - III nie wykazuje
znaczącej poprawy. W stosunku do K6 - 2 zmianie nie uległ również zestaw
rozkazów 3DNow! ani sposób działania jednostki SIMD - FP, wciąż korzystającej z
dwóch 64 - bitowych rejestrów MMX. Ich niewielka w porównaniu do 128 - bitowych
rejestrów SSE (Pentium III) "szerokość" może utrudniać korzystanie z 3DNow! -
128 - bitowe zestawy zmiennoprzecinkowych danych (np. opisujących wierzchołki
wyświetlanej sceny 3D) muszą być dzielone na dwa segmenty i przetwarzane
etapami.
Dostępne obecnie wersje procesora K6 - III (400, 450 i 500 MHz) współpracują z
FSB 100 MHz i wymagają 2,4 woltowego zasilania zwiększony pobór prądu mocno
obciąża układy zasilające płyty głównej. Może się więc zdarzyć, że dany
procesor nie będzie współpracował z każdą płytą główną - ma to czasami miejsce
nawet w przypadku różnych egzemplarzy tego samego modelu płyty.
Dane techniczne:
Częstotliwość [MHz]: 400 - 500
FSB [MHz]: 100
Napięcie rdzenia (Core) [V]: 2,4
Napięcie we/wy (I/O) [V]: 3,3
Pamięć cache L1 [KB]: 64
Pamięć cache L2 [KB]: 256
Technologia: 0,25 mikrona
Gniazdo: Socket 7
idt WinChip, WinChip2
Procesory idt są obecnie najtańsze na rynku. Obie serie WinChipów przeznaczone
są do komputerów low - end oraz do modernizacji najstarszych maszyn z
procesorem Pentium. Dzięki pojedynczemu napięciu zasilania pasują nawet do
starszych płyt głównych nie obsługujących Pentium MMX (dostępne są modele
taktowane zegarem 60 MHz FSB). Niska cena układów wynika przede wszystkim z ich
bardzo uproszczonej wewnętrznej architektury - bez zastosowania superskalarnych
jednostek wykonawczych, możliwości przewidywania skoków i niekolejnego
wykonywania rozkazów.
Modele C6 (WinChip) produkowane w technologii 0,35 mikrona (powierzchnia układu
WinChip wynosi jedynie 88 mm2) dostępne są w wersjach z zegarem 180, 200, 225
oraz 240 MHz (FSB 60, 66 i 75 MHz) i zasilane napięciem 3,3 V lub 3,52 V.
Wszystkie WinChipy mają jednostkę MMX oraz wyposażone są w dużą pamięć
podręczną L1 (64 KB).
Asocjacyjna pamięć cache podzielona jest na dwa równe banki, po jednym dla
danych i kodu, podobnie jak w nowszym modelu W2. Ten ostatni wykonany jest już
w technologii 0,25 mikrona a powierzchnię samego układu zmniejszono do zaledwie
52 mm2. Procesory W2 wyposażono w podwójną jednostkę MMX, obsługują też
instrukcję 3DNow!. Ważną modyfikacją wprowadzoną w układach WinChip2 jest
częstotliwość taktowania magistrali 100 MHz. W ten sposób firma idt dołączyła
do grona producentów wykorzystujących możliwości platformy Super Socket 7.
Wzorem Cyrixa zastosowano sposób oznaczania procesorów odzwierciedlający nie
tyle rzeczywistą częstotliwość zegara, ile "oczekiwaną wydajność". W przypadku
W2 oznaczenie ma odpowiadać osiągom procesorów AMD K6 - 2. Obecnie produkowane
modele WinChip2 W2 - 3D 225, 240, 250, 266 i 300 pracujące z częstotliwościami
FSB od 60 do 83 MHz oraz WinChip2 W2 - 3D 266 (2,33 x 100) i W2 - 3D 300 (2,5 x
100) współpracujące ze stu megahercową magistralą systemową. Cechami
charakterystycznymi CPU WinChip jest niewielkie zużycie energii i ... słaba
wydajność jednostki zmiennoprzecinkowej sprawiająca, że zastosowania procesorów
idt wykraczające poza aplikacje biurowe nie mają większego sensu. Ze względu
jednak na niską cenę procesory te w mało wymagających zadaniach mogą stanowić
tanią alternatywę dla bardziej wydajnych rozwiązań.
Dane techniczne:
Częstotliwość [MHz]: 180 - 250
FSB [MHz]: 60, 66, 75, 83 i 100
Napięcie rdzenia (Core) [V]: 3,3 lub 3,52
Napięcie we/wy (I/O) [V]: 3,3 lub 3,52
Pamięć cache L1 [KB]: 64
Pamięć cache L2 [KB]: brak
Technologia: 0,35 lub 0,25 mikrona
Gniazdo: Socket 7