Procesory

PROCESORY

Intel Pentium II
Procesory Pentium II spotykane są w różnych wersjach. Naj-tańsze modele Pentium II 233 i 266 MHz (obecnie już nie do-stępne), produkowane w technologii 0,35 mikrona i bazujące na FSB 66 MHz (Klamath), zasilane były napięciem 2,8 V. Nowocze-śniejsze układy (Deschustes, FSB 100 MHz) są zasilane napię-ciem 2 V i wykonane w technologii 0,25 mikrona. Oba typy pro-cesorów zewnętrznie niczym się nie różnią i przystosowane są (oprócz wersji Xeon) do współpracy ze złączem Single Edge Con-nector (Slot – 1). Ostatnio na rynku pojawiły się egzemplarze Pentium II (350 i 400 MHz) umieszczane w obudowie SECC2 (Sin-gle Edge Contact Cartridge) pozbawionej przylegającej do wen-tylatora ścianki. Nowa konstrukcja ma ułatwić chłodzenie jed-nostki centralnej, a przede wszystkim pamięci podręcznej L2.
Wewnętrzne różnice w architekturze obu modeli sprowadzają się do zmian nieistotnych z punktu widzenia typowego użytkow-nika. 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 pe-łen zestaw instrukcji MMX. W każdym procesorze Pentium II 32 KB pamięci cache L1 dzielą się na dwa obszary po 16 KB prze-znaczone 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 dwu-krotnie mniejszą niż samo jądro.
Procesory Pentium II korzystają z jednej z dwóch często-tliwości magistrali. Wcześniejsze modele (233, 266, 300, 333 MHz) współpracowały z FSB 66 MHz. Obecnie produkowane egzem-plarze 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 kom-puterów, Intel naprędce zaprezentował rodzinę procesorów Cele-ron (modele 266 i 300 MHz). W konstrukcji pierwszych CPU wyko-rzystano gotowe projekty Deschutes. Pierwsze Celerony (Convington) wewnętrzną architekturą niemal niczym nie różniły się od dwuwoltowej wersji Pentium II (technologia 0,25 mikro-na). Ze względu na przyjętą strategię rynkową układy te pozba-wiono 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 mode-le są produkowane w obudowach PPGA (Plastic Pin Grid Array) i przeznaczone dla gniazda Socket 370. Wszystkie dostępne Cele-rony 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 za-silany 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 zmia-nie 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 kontro-wersyjna właściwość umożliwia m.in. identyfikację komputera (procesora) w sieci Internet! Drugą rewolucyjną zmianą jest wprowadzenie zestawu 70 instrukcji SSE (Streaming SIMD Exten-sion), znanych wcześniej jako KNI (Katmai New Instructions). To właśnie dzięki nim możliwości procesorów Pentium III wzro-sły bardziej, niż wynikałoby to z kosmetyki architektury i wzrostu częstotliwości zegara. Jednostka SSE to osiem dodatko-wych 128 – bitowych rejestrów obsługiwanych przez dedykowany moduł artymetryczny, realizujący do czterech operacji zmienno-przecinkowych w jednym cyklu zegara. Zestaw nowych rozkazów ma na celu usprawnienie przetwarzania grafiki trójwymiarowej (50 instrukcji SIMD – FP), odtwarzania plików wideo, audio i wy-świetlania grafiki 2D (12 instrukcji MMX) oraz poprawienie przepływu danych pomiędzy CPU i pamięcią (8 instrukcji Cache Control).
Zmiennoprzecinkowe instrukcje SIMD – FP (Single Instruc-tion Multiple Data – Floating Point), przyspieszający cały proces obliczeniowy (nawet do czterech razy), umożliwiają przyspieszenie obliczeń naukowych i inżynierskich oraz tworze-nie 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 apli-kacji.
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 zmiennoprzecin-kowych 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 na-wet 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 jedno-cześnie, 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 opera-cji (np. mnożenia), co utrudnia nieco automatyczną optymaliza-cję 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 kodo-we Chomper) usprawniono współpracę z pamięcią podręczną. Wpro-wadzono możliwość pominięcia przez procesor poziomu L1 i odwo-łania bezpośrednio do poziomu L2. Procesory nowej serii do prawidłowego działania wymagają BIOS – u płyty głównej obsłu-gującego tryby łączenia (Write Merge Buffer) i sterowania za-pisem (Write Handling Control Register) – bez nich komputer w prawdzie się uruchomi, ale będzie działał z pominięciem ca-che’u L1. Procesory K6 – 2 mogą być zasilane napięciem 2,2 V lub 2,4 V i współpracują z magistralą systemową o częstotliwo-ści 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 rozwi-nięciem 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 ta-kiej trójpoziomowej architektury pamięci podręcznej jest wy-jątkowo duża. Wyniki testów „biurowych” (m.in. CHIP – mark Productiviti) wykazują, że K6 – III 450 w popularnych zastoso-waniach 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 Instruc-tion Set Computer) wchodzi 10 równoległych wyspecjalizowanych jednostek wykonawczych. Zaimplementowano tzw. dwupoziomowe przewidywanie rozgałęzień i skoków oraz możliwość spekulatyw-nego (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 in-strukcji i 32 KB pamięci danych.
Wydajność jednostki zmiennoprzecinkowej procesorów K6 – III nie wykazuje znaczącej poprawy. W stosunku do K6 – 2 zmia-nie nie uległ również zestaw rozkazów 3DNow! ani sposób dzia-łania jednostki SIMD – FP, wciąż korzystającej z dwóch 64 – bitowych rejestrów MMX. Ich niewielka w porównaniu do 128 – bitowych rejestrów SSE (Pentium III) „szerokość” może utrud-niać korzystanie z 3DNow! – 128 – bitowe zestawy zmiennoprze-cinkowych 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 zasi-lania zwiększony pobór prądu mocno obciąża układy zasilające płyty głównej. Może się więc zdarzyć, że dany procesor nie bę-dzie współpracował z każdą płytą główną – ma to czasami miej-sce 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 mo-dernizacji 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 archi-tektury – bez zastosowania superskalarnych jednostek wykonaw-czych, możliwości przewidywania skoków i niekolejnego wykony-wania 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 Win-Chipy mają jednostkę MMX oraz wyposażone są w dużą pamięć pod-ręczną L1 (64 KB).
Asocjacyjna pamięć cache podzielona jest na dwa równe ban-ki, 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. Pro-cesory 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 wykorzy-stujących możliwości platformy Super Socket 7. Wzorem Cyrixa zastosowano sposób oznaczania procesorów odzwierciedlający nie tyle rzeczywistą częstotliwość zegara, ile „oczekiwaną wydaj-ność”. W przypadku W2 oznaczenie ma odpowiadać osiągom proce-sorów 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 nie-wielkie zużycie energii i ... słaba wydajność jednostki zmien-noprzecinkowej sprawiająca, że zastosowania procesorów idt wy-kraczające 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 wydaj-nych 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