Первые процессоры для компьютеров. История появления процессоров

Начиная с 70-х гг. прошлого века процессоры для ПК выпускались довольно большим количеством различных компаний, причем каждая из них вносила в разработку устройств новые технологии. Но далеко не у всех получилось завоевать мировой рынок, так, как у Intel или AMD: одни компании начинали выпускать иную продукцию, другие – просто прекратили свое существование. Но сначала – обо всем по порядку.

История создания процессора

Первые процессоры компьютеров 50-х гг. прошлого века работали на основе механического реле, позже появлялись модели, задействовавшие электронные лампы, затем — транзисторы. Сами же компьютеры, использующие данные виды процессоров, представляли собой огромные, очень дорогие и сложные устройства.

Компоненты процессора, отвечающие за производимые вычисления, необходимо было соединить в одну микросхему. Этого удалось достигнуть лишь после появления интегральных полупроводниковых схем. Хотя в первое время разработчики даже и не догадывались, что данная технология может принести пользу, поэтому устройства еще довольно продолжительное время изготавливались как набор отдельных микросхем.

В 1969 г. компанией Busicom было заказано 12 микросхем у Intel , предназначенных для их собственной разработки – настольного калькулятора. Уже тогда у разработчиков Intel возникла мысль – соединить несколько микросхем в одну. Идея была одобрена руководством корпорации, так как технология позволяла хорошо сэкономить на производстве микросхем, к тому же, специалисты смогли сделать процессор универсальным и использовать его во многих других устройствах, производящих вычисления.

Так появился первый микропроцессор, который получил название . Он мог выполнять 60000 операций в секунду, обрабатывать двоичные числа. Но процессор так и не смогли применить в ПК – их тогда попросту не выпускали.

«Mark 8» — первый ПК на земле

Разработал американский студент Джонатан Титус. Известный журнал «Электроника» назвал его ПК «Mark 8» (с англ. «Модель 8»). В издании также было дано описание компьютера, показана детальная конструкция. Титус хотел заработать, продавая печатные платы тем, кому нужно было собрать свой собственный ПК. Остальные устройства клиентам приходилось покупать в магазинах.

Естественно, «Модель 8» не принесла много прибыли своему создателю, но Джонатан оказал человечеству бесценную услугу, создав полноценный ПК.

История процессоров Intel

После Intel 4004 на свет появился процессор Intel 8008, который работал с частотой 600-800 кГц, содержал 3500 транзисторов, он сильно отличался от своего предшественника. Intel 8008 применялся в различных цифровых устройствах и калькуляторах. В то время на рынке высоких технологий стали появляться персональные компьютеры, поэтому корпорация Intel вскоре решила, что для ПК будут нужны куда более мощные процессоры. Вскоре был разработан производительный Intel 8080, который по своим характеристикам превосходил «808-ого» примерно в десять раз.

По тем временам устройство стоило достаточно дорого, но, как считали специалисты Intel, цена была оптимальной для использования процессора в ПК. Финансовое положение корпорации стремительно улучшалось благодаря его удачным продажам.

В скором времени вышел Altair-8800, персональный компьютер, выпущенный компанией MITS, (который, кстати, работал на чипе Intel 8800). Он начал эру ПК, что побудило многие компании начать разрабатывать собственные микропроцессоры.

Тем временем в СССР

Отечественная вычислительная техника быстро развивалась вплоть до начала 70-х гг., в то время разрабатывались различные ЭВМ, которые не уступали в производительности зарубежным образцам. В 1970 году правительство нашей страны издало указ «об аппаратной и программной совместимости ЭВМ», который способствовал появлению новой концепции вычислительных машин. В их основу легла американская технология IBM 360, а позже ее место заняла архитектура PDP-11.

Советские разработки стали не нужны, компьютерное производство включало в себя лишь копирование импортных образцов, что привело к неизбежному отставанию СССР от Америки в плане электронного производства. Полностью исчезла технология PDP-11, все компьютеры, выпущенные в 80-е гг. работали на аналогах процессоров Zilog и Intel. Американские технологии опережали отечественные более чем на 10 лет.

История развития процессоров

В 1974 г. Компания Motorola выпустила свою первую разработку — процессор MC6800 , который был достаточно производителен (частота 1-2 МГц, 64 кб обрабатываемой памяти, 4500 транзисторов), оперировал 16-битными числами и имел такую же цену, как и Intel 8080, но очень плохо продавался, из-за чего не нашел применения в ПК. Позже, потерпевшая неудачу компания распустила более 4 тыс. сотрудников.

В 1975 г. бывшие сотрудники компании Motorola образовали свою собственную компанию под названием MOS Technology, первым процессором которой стал MOS Technology 6501 , по характеристикам схожий с MC6800. Но угрозы судом от Motorola за плагиат вынудили компанию устранить все сходства с их процессором, поэтому вскоре вышла новая модель – чип версии 6502, который стоил относительно дешево, вследствие чего широко применялся на различных ПК, в числе которых были компьютеры компании Apple. Процессор отличался от предыдущей версии более современной технологией вычислений и высокой тактовой частотой.

Бывшие сотрудники Intel тоже решились на создание собственного проекта – в 1976 г. они выпустили процессор Zilog Z80, который не особо отличался от Intel 8080. У устройства была всего одна линия питания, довольно низкая цена, на нем работали все те же самые программы, что и на чипе от Intel. Мало того, процессор можно было разогнать, т. е. увеличить его производительность, не задействовав при этом оперативную память – все это привело к успеху компании Zilog на рынке.

В нашей стране процессор Z80 долгое время использовался как микроконтроллер в военной технике, пультах дистанционного управления, а также как процессор игровых приставок и различных электронных играх. Z80 широко применялся в России в 80-х – 90-х годах.

«Устаревший» терминатор

В фильме «Терминатор» есть сцены, в которых робот глазами сканирует окрестности, а в это время на его экране постоянно бегают строчки неизвестного программного кода. Спустя несколько лет выяснилось, что эти строчки принадлежат программе процессора MOS Technology 6502. Сей факт выглядит очень забавно, ведь действие фильма происходит в далеком будущем, где, однако, до сих пор используются процессоры 70-х годов.

История развития процессоров Intel, Motorola, Zilog

В 1979 году корпорация Intel снова совершила технологический прорыв, разработав новый процессор Intel 8086 , который все эксперты сразу же окрестили «убийцей» Zilog и MOS Technology. Новый чип был гораздо мощнее своих конкурентов, но ожидаемого успеха он так и не достиг, так как для 16-разрядной шины процессора требовались соответствующие дорогостоящие микросхемы для материнских плат. Это послужило образованию высоких цен на ПК с Intel 8086, которые впоследствии плохо продавались. Но это не отменяет больших заслуг нового процессора — он задал очень высокую планку производительности, а потомки Intel 8086 прочно занимают лидирующие позиции на рынке микропроцессоров для ПК.

Следующий чип — Intel 8088 — был работой над ошибками и имел успехи в продажах. Он содержал 30000 транзисторов, работал на частоте 10 МГц. Небезызвестный IBM PC работал именно с этим процессором.

Motorola в 1979 году выпустила чип MC68000 , который по тем временам был мощнейшим – 24-разрядная шина памяти, частота 10-16 МГц. Процессор был очень дорогим, требовал соответствующие микросхемы, но все равно имел значительный успех, подкупая пользователей своими широкими возможностями.

В этом же году компанией Zilog был выпущен весьма спорный процессор – Z8000 . Он был довольно производительным, но в то же время не был совместим аппаратно и программно с Z80, из-за чего новый процессор почти никто не хотел покупать.

Процессоры и числа

Первые модели микропроцессоров могли обрабатывать целые и дробные числа, но для вычисления последних нужно было сначала преобразовать дробь в несколько целых чисел и после операций привести полученное число к начальному виду. Но такие постоянные преобразования – довольно затратный процесс, в смысле памяти ПК, поэтому нужно было как-то улучшить технологию процессоров. Вскоре многие компании начали разрабатывать дополнительные чипы, специально предназначенные для расчетов с дробями. Сначала их продажу осуществляли отдельно от основных процессоров, но позже производители смогли соединить два чипа в один, интегрировав дополнительный процессор в основной. Проблема была решена.

Компания Intel стала лидером среди производителей процессоров

В 1982 году вышел процессор Intel 80286, который разгромил конкурентов в лице Motorola и Zilog. Он был намного мощнее и быстрее своего предшественника Intel 8086, работал с большими объемами памяти и не имел проблем с аппаратной и программной совместимостью. Значит, пользователям больше не нужно было обновлять дорогостоящее программное обеспечение. Все это было достигнуто с помощью введения нового режима работы процессора, благодаря которому обеспечивалась работа сразу нескольких программ. Защищенный режим повышал производительность чипа в разы – в этом был секрет успеха Intel 80286.

Новое поколение процессоров Intel

Процессор P5 от Intel вышел в марте 1993 года, он стал называться Pentium. Технологии чипа были переработаны до неузнаваемости – появилась возможность выполнять сразу две команды, процесс кэширования информации радикально изменился, пропускная способность 64-разрядной шины повысилась в 2 раза. Но процессоры, которые работали на частоте 60 МГц, не были успешны, так как они требовали новую материнскую плату с гнездом Socket 4, а старые не могли полноценно использовать Pentium. Поэтому в конце 1993 года вышел Pentium II, еще более производительный процессор, ситуацию удалось исправить.

Таким образом, чипы от компании Intel обошли своих конкурентов на рынке ПК и прочно заняли лидирующую позицию в стремительной гонке развития процессоров.

Бюджетные версии процессоров Intel

Для успешной конкуренции с AMD компания Intel должна была возглавить рынок бюджетных версий процессоров. Руководство компании приняло решение не снижать цены, а выпускать не слишком мощные процессоры, которые стали называться Intel Celeron.

Первая подобная модель вышла 1998 году. Celeron работал на ядре процессора Pentium II, но в нем отсутствовал кэш, да и сам процессор имел довольно среднюю производительность, хотя был совместим с новыми технологиями. Именно такое устройство и нужно было Intel, чтобы заполнить бюджетный рынок, при этом избежав снижения цен на свои главные разработки.

Cyrix и IDT – производители процессоров версии x86

Компания Cyrix была основана в 1988 году. Ее разработчики создавали процессоры, использующие все те же технологии, что и Intel. Cyrix выпускала вспомогательные чипы для процессоров Intel 80286 и Intel 80386. Последний продукт, кстати, даже смог перегнать по продажам сопроцессор Intel той же версии.

Свои же собственные процессоры – 486DLC и 486SLC – Cyrix выпустили только в 1991 году. Они были совместимы с Socket Intel 80386. Разработки Cyrix ничуть не уступали чипам Intel в плане производительности и были довольно популярны среди пользователей, желающих сделать апгрейд своего ПК.

Еще через четыре года компания выпустила два новых процессора – Cx5x86, с помощью которого можно было перейти с версии 80486 на Intel Pentium, а также Cyrix версии 6×86. Он стал первым чипом, сумевшим превзойти аналог Intel – процессор под маркой Pentium. Но и 6х86 не был лишен недостатков: по тактовой частоте и производительности в трехмерных играх Pentium все же его превосходил.

Преимущество на рынке процессоров закончилось для Cyrix ближе к концу 90-х гг., так как производимым компанией процессорам недоставало мощности и скорости работы. Вскоре Cyrix была куплена тайваньской компанией VIA Technologies.

История компании IDT началась в 1997 году, когда она выпустила Win Chip – этот процессор был разработан по технологиям Pentium. Он продавался по низкой цене, потреблял мало электроэнергии и слабо нагревался, но вместе с тем имел низкую производительность, если сравнивать с конкурентами. Такие особенности Win Chip приобрел с помощью хитрой технологии – несложный набор команд сочетался со специальным устройством, преобразующим команды х86 в свои собственные.

История процессоров Intel

Началось всё в далёком 1968 году. В этот год образовалась компания Intel. В то далёкое время из электроники пользовались спросом разве, что схемы для торговых аппаратов (для распознавания монеток) и калькуляторы. В 68-ом компания производила чипы оперативной памяти. Но это тоже высоко технологический процесс, для которого необходимо было освоить производство PMOS (поликристаллический кремневый логический элемент) и биполярные барьерные транзисторы Штоки. Самым первым продуктом компании стали 64-х разрядные 256-и байтные чипы памяти. Название они получили 1101 (RAM) и 3101 (биполярная).

Следующий шаг для компании стал микропроцессор - 4004. Он был представлен в ноябре 1971 года. Архитектура чипа была 4-х битная, кристалл содержал 2300 транзисторов (по тем временам это очень не плохо) и работал на частоте 108 кГц (0,1 мегагерца). И использовался в калькуляторах Японской фирмы Busicom, которой поставлялся по эксклюзивному договору. Возможно, если бы не Busicom мы могли и не увидеть Пентиумов.

Через год Intel, накопив денег, купила компанию Microma Universal, которая занималась производством электронных наручных часов. В этих часах использовались интегральные схемы произведённые по технологии CMOS, и отличались низким энергопотреблением. Также Интел не оставила производство чипов памяти (RAM, ROM, EPROM), которые всегда пользовались спросом и удерживали компанию на плаву. Свежий микропроцессор поступил в продажу в 1972 году и назывался 8008. Этот процессор уже использовал 8-и битную архитектуру и имел скорость всего 0,06 миллионов операций в секунду. 8008 производился только на заказ и использовался в терминалах и калькуляторах (хотя в последующий год Интел и наладила "массовый" выпуск этих процессоров, особой популярностью он не пользовался). Дон Ланкастер - обрисовал прототип персонального компьютера того времени: "Это печатная машинка с телевизором".

Затем появились модификации 8008-ого. 8080 - этот процессор работал заметно быстрее своего собрата, хотя и использовал всё туже архитектуру. Этот процессор поддерживал 8-и битную шину данных, 16-и битную адресную шину и позволял использовать до 64 Кб памяти, частота составляла 2 МГц. Популярность к этому процессору пришла с компанией MITS и их компьютером "Альтаир", стоимостью 440$. На этом компьютере было установлено 256 байт (не Кб, не Мб, именно 256 байт) оперативке, можно было установить 4 Кб оперативной памяти. Альтаир работал под управлением Control Program for Microcomputers (CP/M), прародителем DOS.

Следующим процессором был 8085 (март 1976 года). Процессор получил две инструкции для контроля за прерываниями и производился в более качественном корпусе, работал на частоте 3 - 6 МГц. В отличии от 8080, 8085 требовал только один источник питания +5 В, в то время как 8080 +12В, +5В и -5В. В компьютерах 8085 практически не использовался, он использовался в электронных весах Toledo.

Время шло. На рынке интегральных схем всё больше развивалась конкуренция. Интел боролась за выживание. В 1978 году был разработан процессор ставшей легендой и стандартом, который сохранился до наших дней. Это был 8086. Все программы разработанные под этот процессор с лёгкостью работают на Core 2 Duo и Athlon 64. Этот процессор заложил основы архитектуры процессоров, которая дожила до сегодняшних дней. 8086 содержал 29 тысяч транзисторов и работал в 10 раз быстрее 8080. Количество базовых команд составляло 92, шина была 16 разрядной, количество поддерживаемой памяти (ОЗУ) стало 1 Мб. Это был революционный процессор. Но в то время у этого процессора был серьёзный конкурент: Z80 (Спектрум) от Zilog Corporation. 8086 - в компьютерах использовался редко, т.к. стоил дорого. Для уменьшения цены производства Интел приняла решение сделать аналог, но с 8-и битной шиной. Этим процессором стал 8088. Решение было обоснованным, в то время были распространены 8-и разрядные чипы памяти. Объём продаж процессоров заметно увеличился, что позволило компании остаться на плаву. В августе 1981-го года в продаже появились IBM PC на базе 8088. В этих компьютерах было установлено 16 Кб ОЗУ, и работали под управлением DOS 1.0. Именно с этого момента стал образовываться союз Интел и Майкрософт. IBM PC получили огромное распространение, а Интел попала в список "500 лучших производителей Америки"

С появлением 80186 наступила новая эра микропроцессоров. Он стал первым процессором второго поколения. Однако широкой известности не приобрёл, т.к. был не совместим с 8086 и практически не использовался в компьютерах, однако есть сведения что его использовали Toshiba в своих лэптопах, Nokia в ПК и U.S.Robotics в модемах. 80186 был разработан в 1981 году, на публику представлен в 1982. Сразу после его появления был разработан 8-и битный процессор 80188. Нововведением было то, что он имел контроллер прямого доступа к памяти (DMA), контроллер прерываний и генератором синхронизации. Работали эти процессоры на частоте 6-16 МГц. Также к этому процессору выпускались математические сопроцессоры 80187 (для 8086 - 8087).

В феврале 1982 года, свет увидел 80286. Он поддерживал многозадачность, включал в себя 16-битную шину данных, 24-битную адресную шину, мог поддерживать до 16 мегабайт памяти, работал на частотах 6-12 МГц. В 1984 году на базе 286 были созданы IBM PC AT, которые пользовались просто сумасшедшей популярностью, несмотря на его стоимость (на эти деньги можно было купить два неплохих автомобиля). Поэтому многие не могли позволить себе купить его домой. Но народ играл, старшее поколение наверно вспомнит, как ходили на работу в выходные, проводили через проходную друзей, задерживались допоздна, и играли, играли... Спросите во что. Отвечаю: Civilization, Wolfenstein 3D, Warcraft (у многих нахлынули воспоминания и со щеки скатилась скупая мужская слеза). Однако время шло. Требовательность игр росла (спросите почему игр, а не приложений, отвечаю: Игры это двигатель компьютерного прогресса, офис может спокойно работать и на 486). В 1985 году был создан первый 32-разрядный процессор из семейства х86. Скорость возросла в 1,5 раза по сравнению с 286. И назывался он - 80386. Процессор имел на борту 275 тысяч транзисторов, мог адресовать до 4 Гб памяти, имел 32-ух битную адресную шину и шину данных, рабочими частотами стали 16 и 33 МГц, и имел целых 132 ножки. Также интересным фактом можно считать, что 80386 не использовал множитель, а это значит, что работал он на частоте материнской платы. В 1988 году был выпущен облегчённый вариант 386-ого и назывался он 80386SX (срезали шину данных до 16 бит, адресную до 24 бит), а полноценный вариант стал маркироваться 386DX. SX, по сравнению с DX, потерял в производительности примерно 20%, а в 32-битных приложениях 33%. Также у 80386 был и мобильный собрат, который работал на пониженной частоте (всего 25 МГц) и потреблял меньше энергии, звали его 80386 SL. Также для 80386 выпускался внешний математический сопроцессор - 80387.

10 апреля 1989 года был разработан и пущен в серию 80486, именно этот процессор рассказал миру, что такое мультимедиа. Самое главное отличие от 80386 заключалось в том, что математический сопроцессор находился на кристалле главного процессора. Впервые в х86 был реализован конвейер, который разбивал команды на 5 составляющих. Процессор состоял из пяти мини-устройств - каждое для своей задачи, это увеличивало производительность и снижало себестоимость процессора и сложность его производства. Также впервые в архитектуре х86 было использование двухуровневого кэша. Кэш первого уровня - был расположен на кристалле процессора, кэш второго уровня находился на материнской плате и имел объём от 256 до 512 Кбайт (в зависимости от производителя и цены). Известно, что до 486 операции с плавающей точкой выполнял сопроцессор, этот процесс происходил крайне медленно, поэтому программисты старались избегать операции деление. В 486-ом сопроцессор стал находиться на кристалле и скорость вычисления дробей увеличилась в разы. Также этот процессор, в отличие от 386, использовал множитель, и процессор работал на частоте превосходящей частоту системной шины (сегодня все процессоры используют множители). Также с появлением 486 впервые на процессорах стали устанавливать кулера, т.к. усложнение архитектуры ведут к увеличению количества транзисторов, а увеличение их числа неизбежно ведёт к увеличению выработки тепла, которое необходимо отводить. Бороться с этим можно уменьшая тех процесс (уменьшение расстояния между транзисторами и собственно сами транзисторы). Интересно проследить техпроцесс: в 386 он составлял 1 мкм, у 486 DX он тоже был 1 мкм, в последствии он уменьшился до 0,8 мкм, а топовые модели 486DX4 - 0,6 мкм. Также 486 был лидером по количеству модификациям: первым был 486DX с тактовой частотой 20 МГц, позже появились 33 МГц и 50 МГц. Через год появился 486SX - это была урезанная версия с выключенным сопроцессором. Первые процессоры с множителем появились в 1992 году - это были 486DX2 работающий на частоте 66 МГц. В конце 1992 года увидел свет мобильный процессор 486SL, работающий на пониженной частоте и обладал меньшем энергопотреблением, но меньшей производительностью. Топовой моделью стал 486DX4 - на борту имелось 16 Кб кэша первого уровня и использовал тройной коэффициент умножения (работал на частоте 75 и 100 МГц). Производительность была даже больше чем у первых пентиумов. С появлением множителя появилось понятие "Оверлокер". У многих пользователей просто чесались руки от желания переключить джемпер для повышения коэффициента умножения, и этим самым повышая производительность (не на много), и собственно повышая тепловыделения (ух и много же сгорело таких 486).

Необходимо сказать, что до появления 486 пользователям было просто не зачем знать, кто производил процессоры, т.к. они просто впаивались на материнскую плату (между прочим, в начале девяностых Интел завоевала уже 80% рынка). Но с появлением "четвёрок", это стало просто необходимо, потому что появилась возможность менять только процессоры, а систему оставлять такой, какая есть (мать, память, винчестер). И Intel задумалась над созданием бренда! Такой бренд, был в скорее придуман, и завоевал просто бешенною популярность, им стала фраза "Intel inside". В 1993 году, по сведениям Financial World, бренд "Intel Inside" занял третье место в списке самых узнаваемых продуктов Америки, после Кока Коллы и Мальборо. Но это была палка о двух концах, марка стала всемирно известной, и стоило сделать один неосторожный шаг, как о нём узнает весь мир. Такой шаг был сделан: через некоторое время после выпуска Pentium (кстати на раскрутку марки, они убили около 80-и миллионов зелёных бумажек) в нём нашли ошибку. Разгорелся скандал и Интел не оставалось ничего, кроме замены всей бракованной партии, что и было сделано. Но перейдём к делу.

Разработка Пентиумов началась в 1989 году, в серию он пошёл в 1993. Первые модели использовали напряжение 5В, последующие 3,3В, что позволило снизить тепловыделение на тех же частотах. Также особенностью Пентиумов было наличие двух арифметичекологических устройств (АЛУ) на кристалле процессора, что позволило производить суперскалярные счисления (обрабатывать сразу несколько вычислений). Также появился блок предсказания переходов, что позволило снизить простои при работе с памятью. Шина данных заметно подросла и стала 64-х битной. Кэш первого уровня был увеличен до 16 Кб и был разделён на две части: 8 Кб для данных и столько же для команд. Однако кэш второго уровня всё ещё устанавливался на материнской плате. Первые модели Пентиумов работали на частоте 60 МГц, в 1994 году увидели свет модели, работающие на частотах 75 и 100 МГц. Позже были разработаны и выпущены процессоры с маркировкой MMX (они то и открыли Эру трёхмерных игр). Отличие состояло в следующем: был увеличен кэш первого уровня до 32 Кб, стартовой частотой линейки было 150 МГц и были введены дополнительные инструкции для работы с 2D и 3D графикой (на сегодняшний день все современные процессоры поддерживают этот набор инструкций, хотя они практически не используются). Благодаря MMX процессор работал на 10-20% быстрее с изображениями и видео, а с заточенными под MMX приложениями скорость увеличилась практически вдвое. Также к заслугам Пентиумов можно отнести появление новых форматов записи видео и звука (MPEG и MP3, соответственно).

Следующим процессором стал Pentium Pro. Стоил он дорого и мимо меня прошёл не заметно. Хотя именно он открыл следующие поколение процессоров. В нём было несколько интересных и логически обоснованных решений: впервые на кристалл процессора стали устанавливать кэш второго уровня, увеличилось число конвейеров - их стало 3.

1994 г. Процессоры Pentiumс частотами 75, 90 и 100 МГц являлись вторым поколением процессоровPentium. При том же количестве транзисторов они выполнялись по технологии 0.6 мкм, что позволило снизить потребляемую мощность. Эти процессоры отличались внутренним умножением частоты, поддержкой многопроцессорных конфигураций, другим типом корпуса.

1995 г. Выпущены процессоры Pentium120 и 133 МГц, выполненные по технологии 0.35 мкм.

1996 г. Этот год заслуженно получил название "года Pentium". Появились процессоры с частотами 150, 166 и 200 МГц иPentiumстал рядовым процессором в массовых РС. В это же время, параллельноPentiumу развивается процессорPentiumPro, который отличался приоритетом на увеличение числа параллельно выполняемых инструкций. Кроме того, в его корпусе разместили вторичный кэш, работающий на частоте ядра (для начала - 256 Кб). Однако на 16-разрядных приложениях и в ОСWindows95 он был ничуть не быстрееPentium. Процессор содержал 5.5 млн. транзисторов ядра и 15.5 млн. транзисторов для вторичного кэша объемом 256 Кб. Первый процессор с частотой 150 МГц появился в начале 1995 г (технология 0.6 мкм), а уже в конце года были достигнуты частоты 166, 180 и 200 МГц (технология 0.35 мкм), а кэш увеличен до 512 Кб.

1997 г. Выпущен процессор PentiumMMX.MMX-MultiMediaExtensions- мультимедийные расширения). ТехнологияMMXбыла призвана ускорить работу мультимедийных приложений, в частности операции с изображениями и обработку сигналов. Кроме ММХ эти процессоры, по сравнению с обычнымPentium, имели удвоенный объем первичного кэша и некоторые элементы архитектурыPentiumPro, что повышало их производительность на обычных приложениях. ПроцессорыPentiumMMXимели 4.5 млн. транзисторов и выполнены по технологии 0.35 мкм. Развитие линейки моделейPentiumMMXвскоре было остановлено. Последние из достигнутых тактовых частот - 166, 200 и 233 МГц.

Май 1997 г. Технология ММХ была соединена с технологией PentiumProи в результате появился процессорPentiumII(7.5 млн. транзисторов только в ядре). Он представляет собой слегка урезанный вариант ядраPentiumProс более высокой тактовой частотой в которое ввели поддержку ММХ. При этом возникли технологические трудности размещения вторичного кэша и процессорного ядра в корпусе одной микросхемы. Ее решили следующим образом: кристалл с ядром (processorcore) и набор кристаллов статической памяти и дополнительных схем, реализующие вторичный кэш, разместили на небольшой печатной плате-картридже. Все кристаллы закрыли общей крышкой и охлаждали специальным вентилятором. Первые процессоры имели тактовые частоты ядра 233, 266 и 300 МГц (технология 0.35 мкм), летом 1998 г. была достигнута частота 450 МГц (технология 0.25 мкм), причем внешняя тактовая частота с 66 МГц повысилась до 100 МГц. Вторичный кэш этого процессора работает на половине частоты ядра. В то же время был выпущен облегченныйPentiumII-Celeron, который либо вообще не имел вторичного кэша, либо имел 128 Кб, размещенные прямо на кристалле ядра. ПлюсомCeleronбыло то, что практически все процессоры разгонялись относительно своего номинала (266 и 300 МГц) в полтора и более раза, но даже при этом их производительность не намного превосходила отPentiumMMX.

1998г. Intel®Celeron® (Covington)

Первый вариант процессора из линейки Celeron®, построенный на ядреDeschutes. Для уменьшения себестоимости процессоры выпускались без кэш-памяти второго уровня и защитного картриджа. Конструктив –SEPP(SingleEdgePinPackage). Отсутствие кэш-памяти второго уровня обуславливало их сравнительно низкую производительность, но и высокую способность к разгону. Кодовое имя:Covington. Тех. характеристики: 7,5 млн. транзисторов; технология производства: 0,25 мкм; тактовая частота: 266-300 МГц; кэш первого уровня: 32 Кб (16 Кб на данные и 16 Кб на инструкции); кэш второго уровня отсутствует; процессор 64-разрядный; шина данных 64-разрядная (66 МГц); адресная шина 64-разрядная; общая разрядность: 32; разъёмSlot1.

1999г. Intel®Celeron® (Mendocino)

Отличается от предыдущего тем, что форм-фактор Slot1 сменился на более дешёвыйSocket370 и увеличилась тактовая частота. Кодовое имя:Mendocino. Тех. характеристики: 19 млн. транзисторов; технология производства: 0,25 мкм; тактовая частота: 300-533 МГц; кэш первого уровня: 32 Кб (16 Кб на данные и 16 Кб на инструкции); полноскоростной кэш второго уровня (128 Кб); процессор 64-разрядный; шина данных 64-разрядная (66 МГц); адресная шина 64-разрядная; общая разрядность: 32; разъёмSocket370.

1999г. Intel® Pentium® II PE (Dixon)

Последний Pentium®IIпредназначен для применения в портативных компьютерах. Кодовое имя:Dixon. Тех. характеристики: 27,4 млн. транзисторов; технология производства: 0,25-0.18 мкм; тактовая частота: 266-500 МГц; кэш первого уровня: 32 Кб (16 Кб на данные и 16 Кб на инструкции); кэш второго уровня 256 Кб (полноскоростной); процессор 64-разрядный; шина данных 64-разрядная (66 МГц); адресная шина 64-разрядная; общая разрядность: 32; разъёмBGA, мини-картридж,MMC-1 илиMMC-2.

1999г. Intel®Pentium® 3 (Katmai)

На смену процессору Pentium®II(Deschutes) пришёлPentium® 3 на новом ядреKatmai. Добавлен блокSSE(StreamingSIMDExtensions), расширен набор командMMXи усовершенствован механизм потокового доступа к памяти. Кодовое имя:Katmai. Тех. характеристики: 9.5 млн. транзисторов; технология производства: 0,25 мкм; тактовая частота: 450-600 МГц; кэш первого уровня: 32 Кб (16 Кб на данные и 16 Кб на инструкции); кэш второго уровня 512 Кб (полноскоростной); процессор 64-разрядный; шина данных 64-разрядная (100-133 МГц); адресная шина 64-разрядная; общая разрядность: 32; разъёмSlot1.

1999г. Intel® Pentium® 3Xeon™ (Tanner)

Hi-End версия процессора Pentium® 3. Кодовое имя:Tanner. Тех. характеристики: 9.5 млн. транзисторов; технология производства: 0.25 мкм; тактовая частота: 500-550 МГц; кэш первого уровня: 32 Кб (16 Кб на данные и 16 Кб на инструкции); кэш второго уровня 512 Кб - 2 Мб (полноскоростной); процессор 64-разрядный; шина данных 64-разрядная (100 МГц); адресная шина 64-разрядная; общая разрядность: 32; разъёмSlot2.

1999г. Intel®Pentium® 3 (Coppermine)

Этот Pentium® 3 изготавливался по 0.18 мкм технологии имеет тактовую частоту до 1200 МГц. Первые попытки выпустить процессор на этом ядре с частотой 1113 Мгц закончились неудачей, т. к. он в предельных режимах работал очень нестабильно, и все процессоры с этой частотой были отозваны - этот инцидент сильно подмочил репутациюIntel®. Кодовое имя:Coppermine. Тех. характеристики: 28.1 млн. транзисторов; технология производства: 0,18 мкм; тактовая частота: 533-1200 МГц; кэш первого уровня: 32 Кб (16 Кб на данные и 16 Кб на инструкции); кэш второго уровня 256 Кб (полноскоростной); процессор 64-разрядный; шина данных 64-разрядная (100-133 МГц); адресная шина 64-разрядная; общая разрядность: 32; разъёмSlot1,FC-PGA370.

1999г. Intel® Celeron® (Coppermine)

Celeron® на ядре Coppermine поддерживает набор инструкций SSE. Начиная с частоты 800 МГЦ этот процессор работает на 100 МГц системой шине. Кодовое имя:Coppermine. Тех. характеристики: 28.1 млн. транзисторов; технология производства: 0,18 мкм; тактовая частота: 566-1100 МГц; кэш первого уровня: 32 Кб (16 Кб на данные и 16 Кб на инструкции); кэш второго уровня 128 Кб (полноскоростной); процессор 64-разрядный; шина данных 64-разрядная (66-100 МГц); адресная шина 64-разрядная; общая разрядность: 32; разъёмSocket370.

1999г. Intel®Pentium® 3Xeon™ (Cascades)

Pentium® 3Xeon, изготовленный по 0,18 мкм технологическому процессу. Процессоры с частотой 900 МГц из первых партий перегревались и их поставки были временно приостановлены. Кодовое имя:Cascades. Тех. характеристики: 9.5 млн. транзисторов; технология производства: 0.18 мкм; тактовая частота: 700-900 МГц; кэш первого уровня: 32 Кб (16 Кб на данные и 16 Кб на инструкции); кэш второго уровня 512 Кб - 2 Мб (полноскоростной); процессор 64-разрядный; шина данных 64-разрядная (133 МГц); адресная шина 64-разрядная; общая разрядность: 32; разъёмSlot2.

2000г. Intel® Pentium® 4 (Willamette, Socket 423)

Принципиально новый процессор с гиперконвейеризацией (hyperpipelining) - с конвейером, состоящим из 20 ступеней. Согласно заявлениямIntel®, процессоры, основанные на данной технологии, позволяют добиться увеличения частоты примерно на 40 процентов относительно семействаP6 при одинаковом технологическом процессе. Применена 400 МГц системная шина (Quad-pumped), обеспечивающая пропускную способность в 3,2 ГБайта в секунду против 133 МГц шины с пропускной способностью 1,06 ГБайт уPentium!!!. Кодовое имя:Willamette. Тех. характеристики: технология производства: 0,18 мкм; тактовая частота: 1.3-2 ГГц; кэш первого уровня: 8 Кб; кэш второго уровня 256 Кб (полноскоростной); процессор 64-разрядный; шина данных 64-разрядная (400 МГц); разъёмSocket423.

2000г. Intel®Xeon™ (Foster)

Продолжение линейки Xeon™: серверная версияPentium® 4. Кодовое имя:Foster. Тех. характеристики: технология производства: 0,18 мкм; тактовая частота: 1.4-2 ГГц; кэш-память с отслеживанием исполнения команд; кэш первого уровня: 8 Кб; кэш второго уровня 256 Кб (полноскоростной); микроархитектураIntel®NetBurst™; технология гиперконвейерной обработки; высокопроизводительный блок исполнения команд; потоковыеSIMD-расширения 2 (SSE2); улучшенная технология динамического исполнения команд; блок вычислений с плавающей запятой удвоенной точности; процессор 64-разрядный; шина данных 64-разрядная (400 МГц); разъёмSocket603.

2001г. Intel®Pentium® 3-S(Tualatin)

Дальнейшее повышение тактовой частоты Pentium® 3 потребовало перевода на 0.13 мкм технологический процесс. Кэш второго уровня вновь вернулся к своему изначальному размеру (как уKatmai): 512 Кб и добавилась технологияDataPrefetchLogic, которая повышает производительность предварительно загружая данные, необходимые приложению в кэш. Кодовое имя:Tualatin. Тех. характеристики: 28.1 млн. транзисторов; технология производства: 0,13 мкм; тактовая частота: 1.13-1.4 ГГц; кэш первого уровня: 32 Кб (16 Кб на данные и 16 Кб на инструкции); кэш второго уровня 512 Кб (полноскоростной); процессор 64-разрядный; шина данных 64-разрядная (133 МГц); адресная шина 64-разрядная; общая разрядность: 32; разъёмFC-PGA2 370.

2001г. Intel® Pentium® 3-M (Tualatin)

Мобильная версия Tualatin-а с поддержкой новой версии технологииSpeedStep, призванной снизить расход энергии аккумуляторов ноутбука. Кодовое имя:Tualatin. Тех. характеристики: 28.1 млн. транзисторов; технология производства: 0,13 мкм; тактовая частота: 700 МГц-1.26 ГГц; кэш первого уровня: 32 Кб (16 Кб на данные и 16 Кб на инструкции); кэш второго уровня 512 Кб (полноскоростной); процессор 64-разрядный; шина данных 64-разрядная (133 МГц); адресная шина 64-разрядная; общая разрядность: 32; разъёмFC-PGA2 370.

2001г. Intel® Pentium® 4 (Willamette, Socket 478)

Этот процессор выполнен по 0.18 мкм процессу. Устанавливается в новый разъём Socket478, т. к. предыдущий форм-факторSocket423 был "переходным" иIntel® в дальнейшем не собирается его поддерживать. Кодовое имя:Willamette. Тех. характеристики: технология производства: 0,18 мкм; тактовая частота: 1,3-2 ГГц; кэш первого уровня: 8 Кб; кэш второго уровня 256 Кб (полноскоростной); процессор 64-разрядный; шина данных 64-разрядная (400 МГц); разъёмSocket478.

2001г. Intel®Celeron® (Tualatin)

Новый Celeron® имеет кэш второго уровня размером 256 Кб и работает на 100 МГц системной шине, т. е. превосходит по характеристикам первые моделиPentium® 3 (Coppermine). Кодовое имя:Tualatin. Тех. характеристики: 28.1 млн. транзисторов; технология производства: 0,13 мкм; тактовая частота: 1-1.4 ГГц; кэш первого уровня: 32 Кб (16 Кб на данные и 16 Кб на инструкции); кэш второго уровня 256 Кб (полноскоростной); процессор 64-разрядный; шина данных 64-разрядная (100 МГц); адресная шина 64-разрядная; общая разрядность: 32; разъёмFC-PGA2 370.

2001г. Intel®Pentium® 4 (Northwood)

Pentium4 с ядромNorthwoodотличается отWillametteбольшим кэшем второго уровня (512 Кб уNorthwoodпротив 256 Кб уWillamette) и применением нового технологического процесса 0,13 мкм. Начиная с частоты 3,06ГГц добавлена поддержка технологииHyperThreading- эмуляции двух процессоров в одном. Кодовое имя:Northwood. Тех. характеристики: технология производства: 0,13 мкм; тактовая частота: 1,6-3.06ГГц; кэш первого уровня: 8 Кб; кэш второго уровня 512 Кб (полноскоростной); процессор 64-разрядный; шина данных 64-разрядная (400-533 МГц); разъёмSocket478.

2001г. Intel® Xeon™ (Prestonia)

Этот Xeon™ выполнен на ядреPrestonia. Отличается от предыдущего увеличенным до 512 Кб кэшем второго уровня. Кодовое имя:Prestonia. Тех. характеристики: технология производства: 0,13 мкм; тактовая частота: 1,8-2,2ГГц; кэш-память с отслеживанием исполнения команд; кэш первого уровня: 8 Кб; кэш второго уровня 512 Кб полноскоростной); микроархитектураIntel®NetBurst™; технология гиперконвейерной обработки; высокопроизводительный блок исполнения команд; потоковыеSIMD-расширения 2 (SSE2); улучшенная технология динамического исполнения команд; блок вычислений с плавающей запятой удвоенной точности; процессор 64-разрядный; шина данных 64-разрядная (400 МГц); разъёмSocket603.

2002г. Intel®Celeron® (Willamette-128)

Новый Celeron®выполнен на основе ядраWillametteпо 0.18 мкм процессу. Отличается отPentium® 4 на том же ядре вдвое меньшим объёмом кэша второго уровня (128 против 256Kb). Предназначен для установки в разъёмSocket478. Кодовое имя:Willamette-128. Тех. характеристики: технология производства: 0,18 мкм; тактовая частота: 1,6-2 ГГц; кэш первого уровня: 8 Кб; кэш второго уровня 128 Кб (полноскоростной); процессор 64-разрядный; шина данных 64-разрядная (400 МГц); разъёмSocket478.

2002г. Intel® Celeron® (Northwood-128)

Celeron®Northwood-128 отличается отWillamette-128 только тем, что выполнен по 0,13 мкм техпроцессу. Кодовое имя:Willamette-128. Тех. характеристики: технология производства: 0,13 мкм; тактовая частота: 1,6-2 ГГц; кэш первого уровня: 8 Кб; кэш второго уровня 128 Кб (полноскоростной); процессор 64-разрядный; шина данных 64-разрядная (400 МГц); разъёмSocket478.

32-битные процессоры: микроархитектура P6/Pentium M

Представлен в марте 2003. Технологический процесс: 0,13 мкм (Banias). КэшL1: 64 КБ

Кэш L2: 1 МБ (встроенный). Базируется на ядреPentiumIII, с инструкциямиSIMDSSE2 и глубоким конвейером. Количество транзисторов: 77 миллионов. Упаковка процессора:Micro-FCPGA,Micro-FCBGA. Сердце мобильной системыIntel«Centrino» .Частота системной шины: 400 МГц (Netburst).

Технологический процесс: 0,13 мкм (Banias-512). Представлен: в марте 2003 .Кэш L1: 64 КБ. Кэш L2: 512 КБ (интегрированный). SSE2 SIMD-инструкции. Нет поддержки технологии SpeedStep, поэтому не является частью "Centrino".Обозначение:Family6model9. Технологический процесс: 0,09 мкм (Dothan-1024). Кэш L1: 64 КБ. Кэш L2: 1 МБ (интегрированный). SSE2 SIMD-инструкции. Нет поддержки технологии SpeedStep, поэтому не является частью "Centrino"

Технологический процесс: 0,065 мкм = 65 нм (Yonah). Представлен: в январе 2006 года. Частота системной шины: 667 МГц. Удвоенное (или одиночное в случае Solo) ядро с разделяемым кэшем L2 размером 2 МБ. SSE3 SIMD-инструкции

Dual-Core Xeon LV

Технологический процесс: 0,065 мкм = 65 нм (Sossaman) . Представлен: в марте 2006

Основан на ядре Yonah, с поддержкой SSE3 SIMD-инструкций. Частота системной шины: 667 МГц. Разделяемый кэш L2 размером 2 МБ

64-битные процессоры: EM64T - Микроархитектура NetBurst

Двухъядерный (Dual-core) микропроцессор. Отсутствует технология Hyper-Threading

Частота системной шины: 800 (4x200) МГц. Smithfield - 90 нм (90 nm) технологический процесс (2,8-3,4 ГГц) . Представлен: 26 мая 2005 года

2,8-3,4 ГГц (номера моделей 820-840). Количество транзисторов: 230 миллионов. Кэш L2: 1 МБx2 (non-shared, 2 МБ всего). . Производительность увеличилась примерно на 60 % по сравнению с одноядерным микропроссором Prescott 2,66 ГГц (533 МГЦ FSB) Pentium D 805 представлен в декабре 2005 года. Presler - 65 нм (65 nm) технологический процесс (2.8-3.6 ГГц) . Представлен: 16 января 2006 года. 2,8-3,6 ГГц (номера моделей 920-960). Количество транзисторов: 376 миллионов. КэшL2: 2 МБx2 (non-shared, 4 МБ всего)

Pentium Extreme Edition

Двухъядерный (Dual-core) микропроцессор. ПоддержкаHyper-Threading. Частота системной шины: 1066 (4x266) МГц. Smithfield - 90 нм (90 nm) технологический процесс (3,2 ГГц) . Варианты:

Pentium 840 EE, 3,20 ГГц (кэш L2 размером 2 x 1 МБ)

Presler - 65 нм (65 nm) технологический процесс (3,46, 3,73 ГГц)

L2 кэш: 2 МБ x 2 (non-shared, 4 МБ всего)

64-битные процессоры: EM64T - Микроархитектура Intel Core

Вступление

Сегодня мир без компьютера - это немыслимое явление. А ведь мало кто задумывается об устройстве этих "существ". И уж точно никто не знает, насколько умными стали данные аппараты за последние 50 лет. Для многих людей Искусственный интеллект и компьютер, который стоит на вашем столе, - это одно и тоже. Но как люди просвещенные, мы знаем, что до разума человека, или даже собаки любой, даже самой умной, машине еще далеко.

А ведь отличие все-таки есть: в мозге живых существ идет параллельная обработка видео, звука, вкуса, ощущений, и т. д., не говоря уже о такой элементарной вещи, как мыслительный процесс, который сопровождает многих от рождения и до самой смерти.

Сегодня любой прорыв в информационных технологиях встречается как нечто особо выдающееся. Люди хотят создать себе младшего брата, который, если еще не думает, то хотя бы соображает быстрее их. Понятно, что никакими гигагерцами не измеришь уникум человеческого мозга, но никто и не измеряет, и мы проведем краткую экскурсию в недалекое прошлое и, конечно, в непонятное настоящее развития главной части компьютера, его мозга, его сердца - его центрального процессора.

Экскурс в историю микропроцессоров

Самые первые электронно-вычислительные машины (ЭВМ) появились в 60-е годы ХХ столетия. Сначала эти машины были громоздки, и они были доступны только исследовательским центрам с огромным бюджетом. Компьютеры же, участвуя в современном сверхбыстром научно-техническом прогрессе, становятся все меньше и меньше. В настоящее время это машины, имеющие размеры дипломата и выполняющие любые мыслимые и не мыслимые операции.

Но обратимся к историческим справкам. С 1978 года был запущен в серийное производство один из первых процессоров из серии i86. Именно развитие этой серии и привело к появлению доступных и небольших по размером персональных компьютеров, так популярных в наше время.

Мы остановимся на IBM-совместимых компьютерах. Названы они так по имени фирмы производителя.

Мы остановимся на этих компьютерах лишь потому, что, к примеру, компьютеры Apple Computers можно назвать скорее специализированными, чем широко распространенными.

В1978 году фирма Intel совместно с фирмой IBM разрабатывает и выпускает в серию первые из процессоров семейства i86. Если присмотреться, то можно увидеть, что с фирмой Intel к ряду процессоров присоединяются и другие фирмы, которые производят свои устройства по зарекомендовавшей себя технологии.

Важно то, что почти с самого начала эти фирмы выливаются в конкурирующие между собой предприятия, что и приводит к резким темпам развития, снижениям цен и соответственно можно считать этот факт положительным для потребителя.

AMD - это отпочковавшийся от Intel младший брат, но пути эти фирм расходятся по всем параметрам. Сейчас наблюдается явное противостояние двух сильных конкурентов, у которых есть свои технологии, а так же сильные и слабые стороны. AMD по праву занимает свою долю на рынке процессоров, даже несмотря на то, что ее подход к развитию технологий скорее эволюционный, чем революционный. Поэтому не надо считать, что AMD просто клонирует Intel Pentium - это не так.

Сегодня многие эксперты говорят о том, что фирма Ciryx сдала позиции почти все свои позиции, хотя по-прежнему выпускает современные и недорогие процессоры, но уже и не стремится занять, хотя бы номинально, лидерство. Данную фирму всегда отличало то, что она самостоятельно разрабатывала процессоры, но не все модели были столь удачны, как у конкурентов.

Нельзя утверждать, что компания Intel с Pentium по Pentium 4 совершила что-то сверхреволюционное в области своих разработок. Однако считается, что эта фирма идет на шаг впереди своего младшего брата.

Это заблуждение было развеяно в 2000 – 2001 годах, когда из-за неправильной политики в маркетинге Intel не смогла продвинуть свой новый процессор Pentium 4 из-за большой стоимости не столько самого чипа, сколько периферии, в частности памяти RDIMM.

Компания AMD пользуется этой ситуацией и выходит в свет с процессором Athlon, а чуть погодя - Athlon XP, который по характеристикам даже превосходил Pentium 4, а по цене был гораздо ниже.

В прессе про процессоры AMD заговорили не просто как про дешевую альтернативу, но и как про более выгодное вложение средств, по крайней мере, для домашних пользователей.

Но Intel не сдается и, несмотря на провал в маркетинге, мы понимаем, что ее процессор был куда более технологически совершенен. Что мы и видим в ситуации на рынке, AMD опять входит в роль, к которой все привыкли в роль дешевой альтернативы более дорогим, но и более быстрым и современным Pentium.

Для пользователей персональных компьютеров мы скажем, что приобретение машины с процессором Pentium - это рискованное вложение средств. Мода на компьютерном рынке меняются так стремительно, что за ней почти невозможно уследить: 75, 90, 100, 120, 133, 150, 166, 200 МГц… Закончится ли когда-нибудь эта бешеная гонка? Решением может стать MMX (Multimedia eXtension - "мультимедиа — расширение") - технология, которая может превратить "простой" Pentium ПК в мощную мультимедийную систему.

Как известно, на кристалле процессора Pentium интегрирован математический сопроцессор. Этот функциональный блок, который отвечает за "перемалывание чисел", но… а практике, подобные возможности требуются все же достаточно редко, их используют в основном системы САПР и некоторые программы, решающие чисто вычислительные задачи. У большинства пользователей этот блок просто простаивает.

Создавая технологию MMX, фирма Intel стремилась решить две задачи: во-первых, задействовать неиспользуемые возможности, а во-вторых, увеличить производительность ЦП при выполнении типичных мультимедиа-программ. С этой целью в систему команд процессора были добавлены дополнительные инструкции (всего их 57) и дополнительные типы данных, а регистры блока вычислений с плавающей запятой выполняют функции рабочих регистров.

Дополнительные машинные команды предназначены для таких операций, как быстрое преобразование Фурье (функция, используемая в видеокодеках), которые зачастую выполняются специальными аппаратными средствами.

"Процессоры, использующие технологию MMX, совместимы с большинством прикладных программ, ведь для "старого" ПО регистры MMX выглядят точно так же, как обычные регистры математического сопроцессора. Однако встречаются и исключения. Например, прикладная программа может одновременно обращаться только к одному блоку - либо вычислений с плавающей запятой, либо MMX. В ином случае результат, как правило, не определен, и нередко происходит аварийное завершение прикладной программы.

Технология MMX - это генеральное направление развития архитектуры процессоров Intel на 1997 г. В первую очередь ее преимущества смогут оценить конечные пользователи - мультимедиа-компьютеры станут заметно мощнее и дешевле. Официальное объявление новой технологии запланировано на начало октября 1996 года, однако процессор, в котором реализована технология MMX, уже существует. Он известен под кодовым названием P55C, и Intel, видимо, сознательно оттягивает момент его выпуска, давая изготовителям ПК возможность ознакомиться с достоинствами этого ЦП.

Среди компаний, которые предполагают выпустить мультимедиа-ПК с процессором P55C, есть как признанные лидеры компьютерного рынка - Compaq, Dell, Acer, так и молодые, но динамичные фирмы, например, Compulink Research (CLR).

Ожидается, что большинство популярных прикладных программ будут использовать технологию MMX, причем к концу 1997 г. их количество более чем удвоится, и пользователи вновь столкнутся с проблемой выбора. Сегодня имеются три высокопроизводительных процессора - Pentium с тактовой частотой 200 МГц, Pentium Pro с той же тактовой частотой и 200-МГцовый вариант P55C. Результаты испытаний на производительность, которые предоставила фирма CLR, позволяют сделать вывод, что ПК с процессором P55C занимают промежуточное положение в этом ряду. При выполнении типичных задач результаты этого ЦП почти не отличаются от показателей "обычных" моделей Pentium с такой же тактовой частотой. Однако при исполнении фрагментов кода, который был оптимизирован для P55C (на видео-, аудио — и графических тестах), он не уступает процессору Pentium Pro, в зависимости от типа задачи выигрыш в быстродействии достигает от 70% до 400%. Как ожидается, мультимедиа-ПК с процессором P55C будет дешевле аналогичного по функциональным возможностям компьютера.

В статье использованы материалы, предоставленные фирмой CLR".

Кроме технологических решений по увеличению количества инструкций велась работа и по улучшению процесса производства. Ведь транзисторов для обработки информации становилось все больше и больше, и они, в конце концов, просто не помещались на кристалл, что приводило к более совершенным решениям. В настоящее время процессоры Intel выпускаются по техпроцессу с нормой в 0,13 мкм, и на одном квадратном миллиметре кристалла располагается миллионы транзисторов. Intel планирует перейти на 0,09 мкм уже в 2003 году.

Что такое техпроцесс 0,13 мкм

Попробую объяснить, не вдаваясь в технологию. Обычно приведенная цифра означает длину канала КМОП-транзистора. Скорость переключения каскада на КМОП зависит от крутизны ВАХ транзисторов и емкости нагрузки. Крутизна определяется током через транзистор и отношением (ширина канала - W) / (длинна канала - L). Основная емкость в КМОП технологии - емкость затворов транзисторов - пропорциональна площади затвора = ~W * L. Очевидно, что чем меньше длина канала, тем меньше площадь затвора (причем зависимость квадратичная), при том же отношении W/L. Следовательно, можно уменьшить ток, и не потерять быстродействие. А можно уменьшить W/L за счет уменьшения ширины канала и уменьшить размер транзисторов - увеличить количество элементов на кристалле (хотя в современных технологиях ширина канала, как правило, оптимальна с точки зрения минимизации размера топологического элемента).

Новый процессор от Intel

В конце мая корпорация Intel сообщила о том, что в течение ближайшего месяца производители компьютеров намерены представить первые серверы и рабочие станции на базе процессоров Itanium. Ожидается, что в этом году около 25 компаний выпустят более 35 таких моделей, а сотни поставщиков оборудования и программного обеспечения предложат продукты, работающие с данными системами. IDC прогнозирует, что в этом году будет продано 26 тыс. систем на базе Itanium, а к 2004 году их число возрастет до 540 тыс. Иными словами, сообщение Intel означало, что начался промышленный выпуск нового процессора корпорации.

Системы на основе процессоров Itanium будут поддерживаться четырьмя ОС, включая платформу Microsoft Windows (64-разрядную версию для рабочих станций - 64-bit Edition и 64-разрядную версию для серверов - 64-bit Windows Advanced Server Limited Edition 2002); HP-UX 11i v1.5 компании Hewlett-Packard, AIX-5L корпорации IBM и Linux. 64-разрядные версии последней планируют поставлять компании Caldera International, Red Hat, SuSE Linux и Turbolinux. Уже анонсировано более 500 приложений, которые предполагается портировать для архитектуры Itanium.

Буквально в день объявления Itanium о выпуске систем на его основе заявили несколько крупных компаний, в числе которых Bull, Compaq, Dell, Fujitsu-Siemens, Hewlett-Packard, IBM, NEC, SGI и Unisys. В частности, IBM анонсировала рабочую станцию IntelliStation Z Pro и сервер X380, Dell - четырехпроцессорный сервер PowerEdge 7150 и рабочую станцию Precision Workstation 730, Bull - 4 — и 16-процессорные модели серверов Escala IL. Особо хотелось бы отметить системы, представленные Hewlett-Packard: двухпроцессорную рабочую станцию HP Workstation i2000 и 4 — и 16-процессорные серверы HP Server rx4610 и HP Server rx9610. В настоящее время HP-UX - единственная 64-разрядная система UNIX, обеспечивающая переносимость на уровне двоичного кода программных приложений заказчиков при переходе с RISC (Reduced Instruction Set Computing) на архитектуру Itanium. HP-UX оптимизирована с тем, чтобы обеспечить высокий уровень производительности, масштабируемости и надежности. Кроме того, сейчас Hewlett-Packard - единственный производитель компьютеров на платформе RISC, чью технику можно перевести на платформу Itanium без повторной компиляции приложений и ПО. А дело здесь в следующем.

Путь процессоров Itanium к потребителю в Intel обычно делят на шесть этапов: завоевание поддержки отрасли, выпуск прототипов для партнеров, выпуск прототипов для разработчиков, выпуск пилотных систем, платформы и, наконец, массовое внедрение решений. Известно, что для тестирования и разработки производителям компьютеров и пользователям было поставлено более 6500 систем. Первый этап этого пути датируется ноябрем 1997 года. Однако хотелось бы напомнить, что история Itanium началась значительно раньше

Merced, он же Itanium

Еще в июне 1994г. компании Intel и Hewlett-Packard подписали соглашение о совместной разработке новой 64-разрядной архитектуры, ориентированной на применение в серверах и рабочих станциях. Преимущества микропроцессоров с большей разрядностью очевидны. Они позволяют адресовать больший объем памяти, дают возможность оперировать с большим диапазоном чисел, повышают эффективность параллельных и матричных вычислений и т. д. Заметим, что еще в 1983 г. в Hewlett-Packard было принято решение начать проект объединения различных процессоров и ОС, используемых в трех компьютерных линейках (HP1000, HP3000 и HP9000). Результаты этого решения сегодня хорошо известны: это семейство процессоров PA-RISC (Precision Architecture Reduced Instruction Set Computing) и ОС UP-UX, которые совместно применяются в высокопроизводительных рабочих станциях и Unix-серверах (N-, V-, L — и A-класса). Первый компьютер на базе PA-RISC был представлен еще в 1985 г. Исследования и разработки ведутся в лаборатории микропроцессоров, которая входит в подразделение System VLSI Technology Operation. В 1989 г. в поисках нового, наследующего PA-RISC решения Нewlett-Packard приступила к разработке архитектуры EPIC (Explicitly Parallel Instruction Computing), впоследствии переименованной в WideWorld Architecture, а затем в SuperParallel Processor Architecture (SP-PA). Но в 1993 г., когда эта 64-разрядная архитектура была практически готова, руководители проекта поняли, что компании одной не вынести огромных расходов на разработку и изготовление нового процессора. Тогда в Нewlett-Рackard впервые рассмотрели возможность привлечь к созданию высокопроизводительного процессора другую компанию.

К 1994 г. корпорация Intel, имеющая огромный опыт в области микропроцессоров, испытывала определенные трудности. Продолжавшаяся два года разработка 64-разрядной архитектуры Р7 натолкнулась на серьезные трудности. Впоследствии Intel отказалась от Р7 в пользу EPIC, хотя справедливости ради стоит отметить, что некоторые особенности Р7 реализованы в Itanium.

К предложению HP работать сообща в Intel отнеслись с большим энтузиазмом. Ведь открывалась реальная возможность заполучить масштабируемую ОС корпоративного уровня HP-UX, которую можно будет реализовать на новой платформе. В совместном контракте Нewlett-Рackard пришлось пойти на крупные уступки. Корпорация согласилась на то, что Intel будет принимать все конструктивные решения по новому процессору, даже те, которые затрагивают архитектуру EPIC, разработанную инженерами Нewlett-Рackard. Кстати, новый процессор получил название Merced в честь реки в Калифорнии.

Два года спустя, когда выяснилось, что мощности Merced недостаточно, чтобы при использовании HP-UX обойти архитектуру PA-RISC, в Нewlett-Рackard решили самостоятельно создавать новый процессор на том же фундаменте, что и Merced, но с иной реализацией внутренних функциональных блоков. Когда об этом проекте узнали в Intel, начались переговоры о распространении партнерства, которое первоначально ограничивалось созданием только процессора Merced, на 64-разрядную архитектуру в целом, с тем чтобы включить в соглашение и новый кристалл. Так Merced, в свое время рассматриваемый в качестве потенциального могильщика RISC-архитектуры, превратился в промежуточную ступеньку. Поскольку подписанное соглашение не имело жесткого срока, обе компании без труда расширили свое сотрудничество уже над новым 64-разрядным процессором McKinley (так называется высочайшая гора в Северной Америке). Кстати, первоначально предполагалось, что системы Merced появятся в 1997 или 1998 г. Но скоро только сказка сказывается.

Важность успеха Intel и НР в деле создания мощной 64-разрядной платформы для компьютерной индустрии невозможно переоценить. Свои ставки здесь есть у каждого. Почти все фирмы-производители компьютеров создают новые системы, а все разработчики ОС UNIX планируют перенести свои версии на новую платформу. Аналитики уверены, что Itanium заставит компании, выпускающие серверы и рабочие станции RISC/Unix, пересмотреть свой модельный ряд. Однако на очень широкий выбор компьютеров Itanium рассчитывать не приходится. Процессор разрабатывался слишком долго, к тому же с середины 1999 г. разработка то и дело наталкивалась на препятствия. В результате, большинство компаний сосредоточилось на создании компьютеров на базе McKinley.

Неудивительно, что выпуск Merced неоднократно задерживался, если учесть, что два гиганта индустрии преследовали общую цель, но использовали совершенно разные тактические подходы. Некоторые эксперты тогда утверждали, что компании оказались партнерами поневоле: их свели внешние силы рынка, разрабатываемые изделия и финансовые трудности, которые они решили преодолевать вместе.

Intel рассматривает Itanium в качестве родоначальника нового семейства процессоров, которое будет развиваться в ближайшие 25 лет. За первой моделью с кодовым названием Merced последуют McKinley, Madison, Deerfield и другие новые версии. По официальным данным, шесть моделей подобных кристаллов уже находятся на стадии разработки. Опытные партии процессора McKinley планируется выпустить в конце текущего года, а первые системы на его основе должны появиться в 2002 г. Ожидается, что этот процессор дебютирует с тактовой частотой в 1 ГГц или выше. По имеющейся информации, все 64-разрядные процессоры Intel будут содержать в своем названии слово Itanium, а McKinley, Madison и прочие имена так и останутся кодовыми названиями. Таким образом, скорее всего, официально анонсированы будут Itanium II, Itanium III и т. д.

Только через три года после подписания соглашения, в ноябре 1997 г. Intel и Hewlett-Packard представили архитектуру будущего процессора и планы разработки целого семейства IA-64 (Intel Architecture). Не полагаясь только на собственные ресурсы, в мае 1999 г. Intel объявила о создании инвестиционного фонда, получившего название Intel 64 Fund с капиталом 250 млн. долл. Эти средства должны были быть направлены на инвестиционную поддержку компаний, занимающихся разработкой Интернет-приложений и ПО уровня предприятий. В создании фонда, помимо Intel и Hewlett-Packard, приняли участие 16 компаний и организаций. Среди них не только компьютерные фирмы - Compaq, Dell, SGI, но и Reuters, Ford Motor Company, General Electric, Bank of America. На сегодняшний день более 150 млн. долл. инвестировано более чем в 40 компаний, работающих в сфере инфраструктуры Интернет, электронной торговли, производства и финансов на вертикальных рынках.

Тогда же, в 1997 г., Intel и Hewlett-Packard представили архитектуру и набор команд IA-64. В августе 1999 г. впервые появились опытные образцы процессора, а осенью Intel представила Itanium как коммерческое наименование своего первого 64-разрядного процессора, дотоле носившего рабочее название Merced. Введены были термины "семейство процессоров Itanium" (IPF, Itanium Processor Family) и "архитектура Itanium" (Itanium Architecture). Через год, в октябре 2000 г. появились пилотные образцы систем на основе Itanium. Примерно в то же время прошло второе промышленное тестирование программ и оборудования на платформе Itanium. Приоритетной задачей этого мероприятия было жесткое тестирование платформы перед пилотным выпуском, причем в программу тестирования входила проверка работы в сети и обеспечение телекоммуникаций. На территории Caesar’s Palace площадью 34 тыс. кв. футов, где проходило тестирование, было проложено более 3 миль кабеля, более ста 20-амперных силовых линий, установлены хранилища данных суммарной емкостью более 2 Тбайт. Активно проводились и другие мероприятия, включая широкое распространение ключевой технической информации и средств разработки, а также поставку более 6000 прототипов серверов, как в одно-, так и в многопроцессорной конфигурации. Кроме того, Intel открыла в разных странах мира более 30 центров разработки приложений, где инженеры Intel и разработчики программного и аппаратного обеспечения совместно работали над оптимизацией прикладных программ под системы на основе Itanium.

Особенности архитектуры

По мнению представителей Intel, архитектура процессора Itanium - это самая значительная разработка со времени презентации 386-го процессора в 1985 г. Первые образцы 64-разрядного процессора Intel представляют собой картридж размером примерно 10 х 6 см, который включает в себя кэш-память третьего уровня емкостью 2 либо 4 Мбайт и радиатор. Картридж монтируется в разъем типа Slot и имеет 418 выводов. Процессор имеет трехуровневую иерархию сверхоперативной памяти. Если кэш-память первого и второго уровней интегрирована на кристалле процессора, то микросхемы кэш-памяти третьего уровня расположены на самой плате картриджа. На реализацию процессора с соблюдением проектных норм 0,18 мкм потребовалось около 320 млн. транзисторов, из которых только 25 млн. пришлось на реализацию самого ядра, а остальные - на кэш-память. Самый большой модуль процессора - это блок вычислений с плавающей запятой, он занимает около 10% площади кристалла. Производительность Itanium составляет до 6,4 млрд. операций с плавающей запятой в секунду. Благодаря архитектуре EPIC и 15 исполнительным устройствам процессор может выполнять до 20 операций одновременно. При этом он может непосредственно адресовать до 16 Тбайт памяти при пропускной способности до 2,1 Гбайт/с. В процессоре реализована поддержка всех расширений Intel (технологий MMX, SIMD и симметричной мультипроцессорной обработки), за исключением SSE2.

Одна из самых интересных деталей в плане размещения узлов процессора - это система синхронизации работы узлов. Одновременная передача тактовых импульсов при большой площади процессора представляет сложную задачу для разработчиков, поскольку задержки в распространении импульсов тактового генератора могут вызывать рассинхронизацию узлов. Для этой цели по всей площади кристалла разместили большое число точек распространения тактовых импульсов.

Архитектура Itanium включает такие уникальные средства повышения надежности, как система расширенного самоконтроля EMCA (Enhanced Machine Check Architecture), обеспечивающая обнаружение, коррекцию и протоколирование ошибок, а также поддержку обработки кода ECC (Error Correcting Code) и контроля четности.

Для двух — и четырехпроцессорных систем Intel выпустила специальный набор микросхем Intel 460GX, которые могут включаться каскадно, увеличивая число одновременно используемых процессоров. Поскольку конфигурация таких систем изначально предусматривает объемы оперативной памяти в несколько гигабайт, то в системах Itanium применяются сравнительно недорогие микросхемы памяти типа SDRAM. При этом для увеличения производительности, по словам представителей Intel, используются такие методы, как буферирование, чередование и деление памяти на несколько банков. Набор микросхем реально поддерживает работу с 64 Гбайт памяти при максимальной пропускной способности 4,2 Гбайт/с, хотя 64-разрядная адресация памяти теоретически позволяет обращаться к гораздо большему количеству адресов.

Процессоры Itanium будут работать на тактовой частоте 800 или 733 МГц, а их стоимость в зависимости от объема кэш-памяти составит от 1177 до 4227 долл.

Современные тенденции развития микропроцессоров связаны с выполнением большего числа команд за один такт. Разработчики IA-64 полагают, что добиваться более высокого уровня суперскалярности (распараллеливания) в процессоре можно, только если отказаться от обычных последовательных кодов и ввести параллелизм прямо на уровень системы команд. В этом случае задача распараллеливания ложится не на аппаратуру процессора, а на компилятор. Как уже отмечалось, в основе IA-64 лежит технология EPIC, главная идея которой - введение явного параллелизма. Преимущества такого подхода понятны. В схемотехнических решениях процессоров исчезает сложная логика, отвечающая за внеочередное суперскалярное выполнение команд, и можно отвести больше места на кристалле под кэш-память, файл регистров и исполнительные устройства. Однако, с другой стороны, возникает необходимость разрабатывать сложные и эффективно распараллеливающие компиляторы.

Несомненно, что между технологиями EPIC и VLIW (Very Long Instruction Word) много общего. VLIW обычно рассматривают как статическую суперскалярную архитектуру. Имеется в виду, что распараллеливание кода происходит на этапе компиляции, а не динамически во время исполнения. Иными словами, в машинном коде VLIW присутствует явный параллелизм. В свою очередь, к основным особенностям EPIC относят:

большое количество регистров,

масштабируемость архитектуры до большого количества исполнительных функциональных устройств,

параллелизм в машинном коде,

предсказание ветвлений (предикацию),

спекулятивное выполнение (загрузку по предположению).

Основная особенность EPIC та же, что и у VLIW, - распараллеливанием потока команд занимается компилятор, а не процессор. Достоинства данного подхода заключаются в том, что упрощается архитектура процессора, причем он не тратит время на анализ потока команд. Кроме того, в отличие от процессора, компилятор способен проводить анализ по всей программе, а не по сравнительно небольшому ее участку. Поскольку практически любая программа должна запускаться многократно, выгоднее распараллелить ее один раз (при компиляции), а не каждый раз, когда она исполняется на процессоре.

В архитектуре Itanium насчитывается по 128 64-разрядных целочисленных регистров общего назначения и 80-разрядных регистров вещественной арифметики, а также 64 одноpазpядных пpедикатных pегистpа. Все они доступны для программирования; кроме того, имеется множество недоступных внутренних служебных регистров, используемых самим процессором. 64 одноразрядных регистра используются для организации логики предсказания ветвления и выполнения команд в порядке, отличном от последовательного.

Для достижения явного параллелизма в формат команд IA-64 введены дополнительные разряды маски, которые явно указывают на зависимости между командами. До сих пор задача определения таких зависимостей полностью ложилась на аппаратуру процессора. Здесь же вводится понятие групп команд. Все они независимы, и их следует выдавать на выполнение в разные исполнительные устройства. Разряды маски указывают на зависимости не только внутри нескольких команд, но и между группами команд. По три команды IA-64 объединяются в так называемую связку, имеющую емкость 128 разрядов. Связка содержит три команды и шаблон, в котором указано, какие есть зависимости между командами (например, можно ли с первой командой запустить параллельно вторую или же она должна выполниться только после первой и т. п.).

Заключение

В заключение отметим, что в современных процессорах активно используются методики предсказания ветвлений и спекулятивного выполнения.

Сегодня очень много времени уходит на вычисление ветвей программы, которые впоследствии не используются - и это проблема, которую решает Itanium.

При наличии в программе условного ветвления команды из разных ветвей помечаются разными предикатными регистрами (команды имеют для этого предикатные поля); далее они выполняются совместно, но их результаты не записываются, пока значения предикатных регистров не определены. При вычислении условия ветвления предикатный регистр, соответствующий правильной ветви, устанавливается в 1, а другой - в 0, и перед записью результатов процессор проверяет предикатное поле, записывает результаты только тех команд, предикатное поле которых содержит предикатный разряд, установленный в единицу.

Архитектура Itanium предсказывает и исполняет по предположению. Этот механизм является еще одной особенностью данной технологии и должен снизить простои процессора, связанные с ожиданием выполнения команд загрузки из относительно медленной основной памяти. Компилятор перемещает команды загрузки данных из памяти так, чтобы они выполнились как можно раньше. Следовательно, когда данные из памяти понадобятся какой-либо команде, процессор не будет простаивать.

Командами загрузки в данном случае называются перемещенные таким образом инструкции по предположению; они помечаются особым образом. Перед командой, использующей загружаемые по предположению данные, компилятор вставит команду проверки предположения. При возникновении исключительной ситуации во время загрузки, процессор сгенерирует исключение только тогда, когда встретит команду проверки предположения.

Например, команда загрузки выносится из ветвления, а ветвь, из которой она вынесена, не запускается. В этом случае возникшая исключительная ситуация игнорируется.

Важно отметить тот факт, что с выходом Itanium сравнение процессоров по частоте практически теряет смысл. Придется применять новые методики, учитывающие не только количество реально выполненных за один такт инструкций, но и качество анализа компилятором исполняемой программы, поскольку результирующая производительность будет сильно зависеть от этого (процессор ведь может работать с огромной скоростью, вычисляя ненужные ветви программы).

Процессор Itanium полностью совместим с современными 32-разрядными приложениями, но вряд ли эти программы будут работать на 64-разрядном кристалле быстрее.

Как полагают некоторые специалисты, возможно, придется привыкать и к более медленным темпам работы. В альтернативе то, что новые, специализированные приложения оставят всех позади. Например, уже на этапе опытного производства кристаллов архитектура процессора Itanium продемонстрировала высокое быстродействие алгоритмов защиты информации, интенсивно использующих вычислительные мощности.

Корпорация AMD тоже обнародовала свои планы создания 64-разрядных кристаллов. Она добавила 32 разряда к уже имеющимся 32, и регистры расширились до 64 разрядов, появились команды манипуляции с 64-разрядными данными, да и шина адреса увеличилась до 64 разрядов. В итоге родилась архитектура x86-64. Первоначально подобный процессор был назван Sledgehammer. Команды нового кристалла отличаются от команд процессоров x86 только наличием префикса, указывающего на их разрядность.

Здесь имеются восемь 64-разрядных регистров для операций вещественной арифметики. И это в прибавке к шестнадцати регистрам общего назначения.

Восемь первых регистров Sledgehammer обозначаются названиями, отражающими их x86-происхождение: RAX, RBX, RCX, RDX, RSP, RBP, RSI, RDI.

Восемь младших разрядов RAX фактически эквивалентны регистру A аккумулятору процессора i8080 и регистру AL i8086. Разряды 8 – 15 эквивалентны регистру AH i8086. Если объединить эти два поля, то получится регистр AX i8086. Битовое поле 0 – 31 - полный эквивалент регистра EAX в 32-разрядных 80 x 86.

А вот архитектуру нового процессора дополняют шестнадцать 128-разрядных регистров для хранения операндов SIMD-инструкций.

Итак, корпорацией AMD была обеспечена полная аппаратная поддержка выполнения инструкций x86-32 на уровне ядра. В отличие от процессора Itanium, здесь должна обеспечиваться полноценная реализация 8-, 16 — и 32-разрядных приложений без потери производительности, т. е. на одном процессоре смогут одновременно и независимо работать 16 — и 32-разрядные приложения. Данное обстоятельство должно сделать переход пользователей на новую платформу безболезненным, ведь процессоры смогут работать в двух режимах:.

в технологии Long кристалл будет работать как x86-64;

в технологии Legacy Mode кристалл будет работать как x86-процессор, совместимый с 16 — и 32-разрядными приложениями и поддерживающий расширение SSE.

В ближайшем будущем планируется выпустить две модели 64-разрядного микропроцессора: собственно Sledgehammer и младшую модель - Clawhammer. Главные отличия состоят главным образом в размере кэш-памяти второго уровня:

Clawhammer позиционируется как процессор для рабочих станций и будет поддерживать двухпроцессорные системы. Причем размер кристалла не должен превысить 100 кв. мм, что сделает его в достаточной мере дешевым;

Sledgehammer же, как планируется, будет поддерживать до восьми процессоров.

Оба процессора будут содержать интегрированный контроллер памяти, совместимый с технологией HyperTransport. Данный факт позволит напрямую работать с системной памятью, минуя системную шину и набор микросхем.

Для возможности обращения к одному и тому же сегменту памяти в мультипроцессорных системах будет использоваться архитектура NUMA (Non-Uniform Memory Access).

Каждому процессору будет отведен отдельный сегмент памяти, но при необходимости будет доступен и сегмент памяти другого процессора. AMD разрабатывает два набора микросхем с поддержкой HyperTransport. Первый чипсет Golem предназначен для серверов и оснащен мостом HyperTransport-PCI-X, а второй - Lokar для рабочих станций, имеет встроенную поддержку интерфейса AGP 8X и мост HyperTransport-AGP.

В заключение отметим, что новые процессоры будут изготавливаться с учетом проектных норм 0,13 мкм и технологии SOI (Silicon On Insulator - "кремний на изоляторе"). Т. к. массовое производство кристаллов начнется не ранее 2002 г., то говорить о конкуренции между семействами Itanium и Hammer пока рановато.

Библиографический список

http://www.bytemag.ru/.

http://www.maxwolf.ru/faq/cpu.html.

http://www.intel.com/ .

http://www.amd.com .

Сегодня уже никто не удивится тому факту, что любимая семейная фотография, хранимая и оберегаемая от коварных неожиданностей в виде, например, воды от незадачливых соседей с верхнего этажа, забывших закрыть кран, может представлять собой какой-то непонятный набор цифр и, вместе с тем, оставаться семейной фотографией. Домашний компьютер стал столь же банальной вещью, что и «ящик» с голубым экраном. Не удивлюсь, если скоро домашний ПК будет приравниваться к бытовой электротехнике. Кстати, «двигатель прогресса», всем знакомая Intel, это нам и пророчит, продвигая идею цифрового дома.
Итак, персональный компьютер занял свою нишу во всех сферах жизни человека. Его появление и становление как неотъемлемого элемента уклада жизни уже стало историей. Когда мы говорим о ПК, то имеем в виду IBM PC-совместимые системы, и вполне справедливо. Мало кто из читателей вообще своими глазами видел не IBM PC-совместимую систему, тем более пользовался такой.

Все компьютеры IBM PC и совместимые с ними основываются на процессорах с архитектурой х86. Честно говоря, иногда мне кажется, что это не только процессорная архитектура, а архитектура всего ПК, вроде идеологии строения системы в целом. Сложно сказать, кто кого тянул за собой, то ли разработчики периферийного оборудования и конечных продуктов подстраивались под архитектуру х86, или, наоборот, они прямо или косвенно формировали пути развития х86 процессоров. История х86 — не ровная асфальтированная дорожка, а совокупность различных по «степени тяжести» и гениальности шагов разработчиков, сильно переплетающихся с экономическими факторами. Знание истории процессоров х86 вовсе не обязательно. Сравнивать процессор сегодняшней реальности с его давними предками попросту бессмысленно. Но чтобы отследить общие тенденции развития и попытаться сделать прогноз, экскурс в историческое прошлое архитектуры х86 необходим. Конечно, серьезный исторический труд может занять не один том, и претендовать на объективный и широкий охват темы бессмысленно. Поэтому вдаваться в перипетии «лайф-тайма» каждого поколения процессоров х86 не будем, а ограничимся важнейшими событиями во всей эпопее х86.

1968 год
Четверо сотрудников компании Fairchild Semiconductor: Боб Нойс, менеджер и изобретатель интегральной микросхемы в 1959 году, Гордон Мур, возглавлявший научные исследования и конструкторские разработки, Энди Гроув, специалист в области химических технологий, и Артур Рок, осуществлявший финансовую поддержку, основали фирму Intel. Это название образовано от Integral Electronic.

1969 год
Бывшим директором маркетингового отдела Fairchild Semiconductor Джерри Сандерсом и несколькими его единомышленниками была основана фирма AMD (Advanced Micro Devices), занявшаяся производством микроэлектронных устройств.

1971 год
При выполнении одного из заказов на микросхемы оперативной памяти сотрудник Intel Тед Хофф предложил создать универсальную «умную» ИМС. Разработку возглавил Федерико Феджин. В итоге родился первый микропроцессор Intel 4004.

1978 год
Весь период до этого — предыстория, хотя и неотрывная от случившихся далее событий. В этом году началась эра х86 — фирмой Intel был создан микропроцессор i8086, который имел частоты 4.77,8 и 10MHz. Смешные частоты? Да, это частоты современных калькуляторов, но с них все начиналось. Чип изготавливался по 3-мкм технологии и имел внутренний 16-битный дизайн и 16-битную шину. То есть появились 16-битная поддержка и, следовательно, 16-разрядные операционные системы и программы.
Чуть позже, в том же году, был разработан i8088, основным отличием которого являлась 8-разрядная внешняя шина данных, обеспечивавшая совместимость с 8-разрядной обвязкой и памятью, использовавшейся ранее. Также доводом в его пользу была совместимость с i8080/8085 и Z-80, относительно низкая цена. Как бы там ни было, но в качестве ЦП для своего первого ПК IBM выбрала i8088. С тех пор процессор Intel станет неотъемлемой частью персонального компьютера, а сам компьютер долго будут именовать IBM PC.

1982 год
Объявлен i80286. «Двести восемьдесят шестой» стал первым процессором х86, проникшим на советское и постсоветское пространство большим количеством. Тактовые частоты 6, 8, 10 и 12 МГц, производился по 1.5-мкм техпроцессу и содержал около 130000 транзисторов. Данный чип имел полную 16-битную поддержку. Впервые с появлением i80286 появилось такое понятие, как «защищенный режим», но тогда еще разработчики программного обеспечения не использовали его возможности в полной мере. Процессор мог адресовать более 1 Мб памяти, переключившись в защищенный режим, но назад вернуться можно было после полного перезапуска, а сегментированная организация доступа к памяти требовала значительных дополнительных усилий при написании программного кода. Из этого вытек тот факт, что i80286 использовался скорее как быстрый i8086.

Производительность чипа по сравнению с 8086 (а особенно по сравнению с i8088) увеличилась в несколько раз и достигала 2.6 миллионов операций в секунду. В те годы производители стали активно использовать открытую архитектуру IBM PC. Тогда же начался период клонирования процессоров архитектуры х86 от Intel сторонними производителями. То есть чип выпускался другими фирмами в виде точной копии. Intel 80286 стал основой новейшего по тем меркам ПК IBM PC/AT и его многочисленных клонов. Основными преимуществами нового процессора оказались повышенная производительность и дополнительные режимы адресации. И главное — совместимость с существующим программным обеспечением. Естественно, процессор был также лицензирован сторонними производителями…
В том же году фирма AMD заключает с Intel лицензионное соглашение и на его основе начинает производство клонов процессоров x86.

1985 год
В этом году произошло, наверное, самое значительное событие в истории процессоров с архитектурой х86 — компанией Intel был выпущен первый процессор i80386. Он стал, можно сказать, революционным: 32-разрядный многозадачный процессор с возможностью одновременного выполнения нескольких программ. В сущности, самые современные процессоры представляют собой ничто иное, как быстрые 386-е. Современное программное обеспечение использует ту же архитектуру 386, просто современные процессоры делают то же самое, только быстрее. Intel 386™ стал большим шагом вперед по сравнению с i8086 и i80286. В сущности, самые современные процессоры представляют собой ничто иное, как быстрые 386-е. Современное программное обеспечение использует ту же архитектуру 386, просто современные процессоры делают то же самое, только быстрее. Intel 386™ стал большим шагом вперед по сравнению с i8086 и i80286. Intel 386™ имел значительно улучшенную систему управления памятью по сравнению с i80286, а встроенные средства многозадачности позволили разработать операционную систему Microsoft Windows и OS/2.

В отличие от i80286 Intel 386™ мог свободно переключаться из защищенного режима в реальный и обратно и имел новый режим — виртуальный 8086. В этом режиме процессор мог выполнять несколько различных программных нитей одновременно, так как каждая из них выполнялась на изолированной «виртуальной» 86-й машине. В процессоре были введены дополнительные режимы адресации памяти с переменной длиной сегмента, что значительно упростило создание приложений. Процессор производился по 1-мкм технологическому процессу. Впервые процессор Intel был представлен несколькими моделями, которые образовали семейство 386-х. Здесь и начинается знаменитая маркетинговая игра компании Intel, позднее вылившаяся в разделение одного разработанного ядра на два торговых варианта, в некотором круге пользователей и специалистов называемое: «Pentium для богатых, Celeron для бедных». Хотя что здесь плохого — и волки сыты, и овцы целы.
Были выпущены следующие модели:

386DX с частотой 16, 20, 25 и 33 МГц имел 4 ГБ адресуемой памяти;
386SX с частотой 16, 20, 25 и 33 МГц в отличие от 386DX имел 16, а не 32-битную шину данных, и соответственно 16 Мб адресуемой памяти (подобным образом в свое время процессор i8088 был «создан» из i8086 за счет уменьшения разрядности внешней шины для обеспечения совместимости с имеющимися внешними устройствами);
386SL в октябре 1990 года — мобильная версия процессора Intel 386SX с частотой 20 и 25MHz.

1989 год
Корпорация Intel выпускает свой очередной процессор — Intel 486™ DX с частотой 25, 33 и 50 МГц. Intel 486 ™ DX стал первым процессором в семействе 486 и имел значительный (более чем в 2 раза при той же частоте) прирост производительности по сравнению с семейством 386. У него появился кэш первого уровня объемом 8 Кб, интегрированный в чип, а максимальный размер L2-кэша увеличился до 512 Kb. В i486DX был интегрирован блок вычислений с плавающей точкой (FPU — Floating Point Unit), который раньше выполнялся в виде внешнего математического сопроцессора, устанавливаемого на системную плату. Кроме того, это первый процессор, ядро которого содержало пятиступенчатый конвейер. Таким образом, команда, прошедшая первую ступень конвейера, продолжая обрабатываться на второй, высвобождала первую для следующей инструкции. По своей сути, процессор Intel 486™DX представлял собой быстрый Intel 386DX™, объединенный с математическим сопроцессором и 8 кБ кэш-памяти на одном кристалле. Такая интеграция позволила увеличить скорость коммуникаций между блоками до очень высоких значений.
Фирмой Intel была развернута рекламная кампания с лозунгом «Intel: The Computer Inside». Пройдет время, и она превратится в знаменитую рекламную кампанию «Intel Inside».

1991 год
Был создан собственный процессор фирмы AMD — Am386™. Этот был частично построен под действием лицензии, частично по собственной разработке и работал на максимальной частоте 40 МГц, что превышало аналогичный показатель процессора Intel.
Немного ранее произошли первые судебные разбирательства между Intel и AMD по поводу намерения AMD продавать свой клон Intel 386™. Крепко укрепившая свои позиции Intel перестала нуждаться в раздаче лицензий сторонним производителям и делиться пирогом собственного приготовления ни с кем не собиралась. В результате AMD впервые вступила на рынок х86 процессоров как конкурент. За ней последовали и другие компании. Так началось продолжающееся до сих пор великое противостояние двух гигантов (остальные конкуренты сошли с дистанции), которое дало миру много хорошего. Негласным лозунгом конкурентов Intel стала фраза: «то же, что у Intel, но за меньшую цену».
В то же время Intel выпускает i486SX, в котором для удешевления продукта отсутствует блок FPU (интегрированный сопроцессор), что, конечно же, негативно сказалось на производительности. Других отличий от i486DX не было.

1992 год
С выходом процессора Intel 486DX2 впервые был использован коэффициент умножения частоты шины. До этого момента внутренняя частота ядра была равна частоте внешней шины данных (FSB), но появилась проблема ее наращивания, так как локальные шины периферии (в то время VESA VL-bus), да и сами периферийные устройства проявляли нестабильность работы при частоте, превышающей 33 МГц. Теперь при частоте шины FSB 33 МГц тактовая частота ядра составляла 66 МГц за счет умножения на 2. Такой прием надолго вошел в историю и используется поныне, только множитель в современных CPU может превышать 20. Intel 486™ DX2 надолго стал популярным процессором и продавался в огромных количествах, впрочем, как и его клоны от конкурентов (AMD, Cyrix и другие), которые теперь уже имели некоторые отличия от «интеловского оригинала».

1993 год
В свет вышел первый суперскалярный процессор х86, то есть способный выполнять более одной команды за такт — Pentium (кодовое название P5). Это достигалось наличием двух независимых параллельно работающих конвейера. Первые процессоры имели частоту 60 и 66 МГц и получили 64-разрядную шину данных. Впервые кэш-память первого уровня была разделена на две части: отдельно для инструкций и данных. Но одним из самых значительных нововведений был полностью обновленный блок вычислений с плавающей точкой (FPU). Фактически до этого на платформе x86 еще не было настолько мощного FPU, и лишь через многие годы после выхода Intel Pentium конкуренты смогли достичь его уровня производительности. Также впервые в процессор был включен блок предсказания ветвлений, с тех пор активно развивающийся инженерами.

Суть заключается в следующем: в любой программе присутствует множество условных переходов, когда в зависимости от условия выполнение программы должно пойти по тому или иному пути. В конвейер можно поместить только одну из нескольких ветвей перехода, и если он оказывается заполненным кодом не той ветви, то его приходится очищать и заполнять заново несколько тактов (в зависимости от количества ступеней конвейера). Для решения этой проблемы и используются механизмы предсказания ветвлений. Процессор содержал 3,1 млн. транзисторов и изготавливался по 0.8-мкм процессу. Все эти изменения позволили поднять производительность нового процессора на недосягаемую высоту. В действительности же оптимизация кода «под процессор» первое время была редкой и требовала применения специальных компиляторов. И еще долго новейшему процессору приходилось выполнять программы, предназначенные для процессоров семейств 486 и 386.
В том же году появилось второе поколение Pentium на ядре P54, в котором были устранены все недостатки Р5. При изготовлении использовались новые технологические процессы 0.6, а позднее и 0.35-мкм. До 1996 года новым процессором были охвачены тактовые частоты от 75 до 200 МГц.
Первый Pentium сыграл важную роль в переходе на новые уровни производительности персонального компьютера, дал толчок и определил ориентиры развития на будущее. Но при большом рывке в производительности он не привнес никаких кардинальных изменений в архитектуру х86.

1994 год
Появившиеся Intel 486™DX4, AMD Am486DX4 и Cyrix 4х86 продолжили линейку 486-х и использование умножения частоты шины данных. Процессоры имели утроение частоты. Процессоры DX4 от Intel работали на 75 и 100 МГц, а Am486DX4 от AMD достиг 120 МГц. В процессорах стала широко применяться система управления энергопотребления. Других принципиальных отличий от 486DX2 не обнаружилось.

1995 год
Анонсирован Pentium Pro (ядро P6). Новая процессорная шина, три независимых конвейера, оптимизация под 32-битовый код, от 256 Kb до 1 Mb L2-кэша, интегрированного в процессор, причем работающего на частоте ядра, усовершенствованный механизм предсказания ветвлений — по количеству нововведений новый процессор чуть ли не бил рекорды, ранее установленные Intel Pentium.

Процессор позиционировался на использование в серверах и имел очень высокую цену. Самое примечательное, что вычислительное ядро Pentium Pro фактически не было ядром архитектуры х86. Машинные коды x86, поступающие в CPU, внутри декодировались в RISC-подобный микрокод, и уже именно его исполняло ядро процессора. Набор CISC-команд, как набор команд процессора х86, подразумевал переменную длину команд, что определяло сложность нахождения каждой отдельной команды в потоке и, следовательно, создавало трудности в разработке программ. CISC-команды являются сложными и комплексными. RISC-команды упрощенные, короткие, требующие значительно меньшее время на выполнение команды с фиксированной длиной. Использование RISC-команд позволяет значительно увеличить распараллеливание процессорных вычислений, то есть использовать больше конвейеров и, следовательно, уменьшать время исполнения команд. Ядро P6 легло в основу трех следующих процессоров Intel — Pentium II, Celeron, Pentium III.
В этом году состоялось также знаковое событие — компания AMD купила фирму NexGen, имеющую к тому времени передовые архитектурные разработки. Слияние двух инженерных команд позже принесет миру процессоры х86 с отличной от Intel микроархитектурой и даст толчок новому витку жестокой конкуренции.
На Микропроцессорном Форуме впервые был представлен новый процессор MediaGX от Cyrix, и его отличительной особенностью являются интегрированные контроллер памяти, графический ускоритель, интерфейс шины PCI и производительность, соизмеримая с производительностью Pentium. Это была первая попытка такой плотной интеграции устройств.

1996 год
Появился новый процессор AMD К5 с суперскалярным RISC-ядром. Однако RISC-ядро с его набором команд (ROP-команд) скрыты от программного обеспечения и конечного пользователя, а команды х86 преобразуются в RISC-команды. Инженеры AMD использовали уникальное решение — команды х86 частично преобразуются еще во время помещения в кэш-память процессора. В идеале процессор K5 может выполнять до четырех команд х86 за один такт, но на практике в среднем за такт обрабатываются только 2 инструкции.

Кроме того, традиционные для RISC-процессоров изменения порядка вычислений, переименование регистров и другие «приемы» позволяют увеличить производительность. Процессор К5 явился детищем объединенной команды инженеров AMD и NexGen. Максимальная тактовая частота так и не превысила 116 МГц, но производительность К5 была выше, чем у процессоров Pentium с такой же тактовой частотой. Поэтому в маркетинговых целях впервые в практике маркировки CPU был использован рейтинг производительности (Performance Rating), который явно противопоставлялся тактовой частоте равных по производительности Pentium. Но процессор все-таки не мог достойно потягаться с ним, так как Pentium уже тогда достиг частоты 166 МГц.
В том же году увидел свет Intel Pentium MMX. Главное нововведение процессора P55C — дополнительные команды MXX к набору команд, который почти не претерпевал изменений со времен создания процессоров третьего поколения. Технология MMX — это использование команд, ориентированных на работу с мультимедиаданными. Специальный набор команд SIMD (Single Instruction — Multiple Data — одна команда — множественные данные) повышает производительность при выполнении векторных, циклических команд и обработке больших массивов данных — при применении графических фильтров и различных спецэффектов.

По сути это 57 новых инструкций, призванных ускорить обработку видео и звука. Остальными изменениями ядра стали уже типичные увеличение объема кэш-памяти, улучшение схем работы кэш-памяти и других блоков. Производился процессор по 0.35-мкм процессу, 4.5 млн. транзисторов. Максимальная частота 233 МГц.
Начался выпуск суперскалярных процессоров Cyrix 6х86 на ядре М1, который на самом деле являлся процессором 5-го поколения, отличительной особенностью которого были «глубокие» конвейеры и использование классических х86 команд без каких-либо дополнительных наборов инструкций.
В конце года, пока в Intel велась разработка PentiumII, снова заявила о себе AMD, выпустив процессор шестого поколения К6. В основу AMD-K6 легло ядро, разработанное инженерами компании NexGen для процессора Nx686 и существенно доработанное в AMD. Как и К5, ядро К6 оперировало не х86 инструкциями, а RISC-подобным микрокодом. Процессор поддерживал команды MMX и 100-мегагерцевую системную шину и имел увеличенный до 64 Кб объем кэш-памяти первого уровня. Вскоре стало ясно, что PentiumII окажется К6 не по зубам.

с 1997 года до наших дней…
К 1997 году уже сложились направления инженерных разработок архитектуры х86 ведущих производителей. Следующий этап в развитии процессоров x86 можно охарактеризовать как противостояние архитектур, которое продолжается и поныне. На дистанцию по крупному счету вышли: захватившая 90 % рынка Intel, упорно с ней бьющаяся AMD, многократно проигрывающая в производственных мощностях, и Cyrix, которая впоследствии будет куплена компанией VIA, а затем и вовсе, не выдержав конкуренции, канет в неизвестность. Остальные производители не смогут достойно конкурировать и будут вынуждены искать другие ниши на рынке. Намечен переход от CISC к RISC-подобным микрокомандам в меньшей степени у Intel, в большей у AMD. Причем на вход и выход процессоров х86 по-прежнему поступают CISC-команды. А почему, собственно, стали вводить в х86 процессоры с родной ей CISC-архитектурой внутреннюю RISC-архитектуру, позволяющую углублять распараллеливание выполнения команд? Да просто из CISC-архитектуры х86 еще во времена четвертого поколения было выжато все, и способов повышать производительность на уровне базисных наборов команд не осталось.

Принципиально новых изменений и прорывов в развитии архитектуры с тех пор не было, хотя современные процессоры быстрее, например, «386-го» в сотни раз. Инженеры оттачивают и совершенствуют уже существующие микроархитектуры ядер, а новые представляют собой лишь переработанные старые. Все усовершенствования и попытки повысить производительность сводятся к оптимизации существующих решений, введению различных исправлений и «костылей» для хромающих FPU, системы организации конвейеров и кэшей. Избитыми, но все же действенными средствами является постоянное увеличение объема кэш-памяти и частоты шины FSB. Современные процессоры имеют до 2 Мб кэш-памяти, работающей на частоте ядра, а частоты системных шин достигают 800 МГц, и то с использованием множителя, так как реальная генерируемая частота всего 200 МГц. За последние 7 лет в процессоры х86 были введены следующие «новшества-подпорки»: кэш-память окончательно переехала на кристалл процессора и переведена на частоту ядра, введены и постоянно совершенствуются блоки предсказания ветвлений как компенсация увеличению длины (количества стадий) конвейера, механизм динамического изменения порядка исполнения инструкций, уменьшающий количество холостых тактов, механизм предвыборки данных для более рационального использования кэш-памяти. Множатся дополнительные наборы команд: SSE, SSE2, SSE3, 3DNow!, 3DNow Professional. Если MMX еще можно было с натяжкой назвать дополнительным набором инструкций х86, то все последующие наборы вряд ли, так как к командам х86 добавлять уже нечего. Смысл же появления этих наборов заключается в попытке как можно меньше использовать блок вычислений с плавающей точкой (FPU) в таком виде, в каком он есть, так как, обладая высокой производительностью, он отличается малой приспособленностью для высокоточных вычислений, капризностью внутренней архитектуры и ее непредсказуемостью, что усложняет жизнь программистам. То есть фактически ввели специализированный расчетный блок, ориентированный не на вычисления вообще, а на реальные, часто встречающиеся задачи, выполнять которые предлагается в обход классического FPU.

Как-то это больше похоже на борьбу с последствиями интеграции математического сопроцессора в CPU в далеком 1989 году. Во всяком случае, если задуматься и подсчитать, то большую часть времени процессор тратит «на себя» — на всевозможные преобразования, предсказания и многое другое, а не на выполнение программного кода.
Глядя назад, видно, что не все было гладко. Введение коэффициента умножения и полученная в итоге асинхронность, а также увеличение количества стадий конвейера — все это палки о двух концах. С одной стороны, это позволило увеличить тактовые частоты процессора почти до 4 ГГц (и это еще не предел), с другой — получили узкое место в виде шины FSB и проблему с условными переходами. Но всему свое время, и тогда, видимо, это были разумные решения, так как всегда присутствует очень злой экономический фактор.
Нельзя не отметить, что по-настоящему блистательных успехов за последние годы добились в области полупроводникового производства. Уже освоен 90-нанометровый технологический процесс изготовления процессоров х86, который позволяет достигать близких к СВЧ-диапазону тактовых частот, а количество транзисторов в кристалле достигает 170 млн (Pentium 4 EE).
Мы привыкли считать, что процессор — это главное устройство в ПК и что именно он задает тон глобальной компьютеризации. А ведь победоносное шествие архитектуры х86, длящееся более четверти века, началось не конкретно с процессора, а с конечного пользовательского устройства в целом — IBM PC. Тогда еще в компании IBM не догадывались, какое блистательное будущее ждет этот ПК и, не придав проекту никакого значения, сделали его открытым для всех. Именно открытости концепции, успеху программного обеспечения и MS DOS обязан успех IBM PC. А процессор в нем мог стоять любой архитектуры, но так уж получилось, что IBM выбрала i8088 и i8086, а потом уже все закрутилось, завертелось… Но из процессора х86 в итоге не получилось эдакого универсального вычислителя на все случаи жизни или «умного» устройства, вездесущего и все способного сделать, как об этом мечтали раньше. Да и «закон» Гордона Мура (каждые 2 года количество транзисторов в кристалле процессора будет увеличиваться вдвое) стал законом только для Intel, которая поставила его на острие своей маркетинговой политики, а отказываться от данного слова ей неудобно, видимо.

Сегодня можно уже твердо сказать, что архитектура х86 зашла в тупик. Вклад ее в популяризацию компьютера как устройства огромен, и с этим никто не спорит. Однако нельзя быть актуальной вечно. Молодой и сильный некогда жеребец стал старой клячей, которую продолжают запрягать в телегу. Аппетиты пользователей ненасытны, и вскоре архитектура х86 не сможет их удовлетворить. Конечно, переход связан с титаническими усилиями в связи с тем, что многомиллионный мировой парк ПК в своем почти абсолютном большинстве использует процессоры архитектуры х86, и что самое важное, использует программное обеспечение для х86 кода. Одним днем все не перевернуть, нужны годы. Но разработки 64-битных процессоров и программ набирают обороты с завидной скоростью, Intel представила Itanium2, а AMD уже почти год выпускает свои Athlon 64, которые имеют совсем не х86 архитектуру, хотя и полностью совместимы с ней и еще могут выполнять все старые программы. Таким образом, можно сказать, что AMD Athlon 64 положил начало уходу от архитектуры х86 и тем самым открыл переходный период.
Как видите, заявления о том, что процессор — самый быстро развивающийся компонент ПК, далеко не беспочвенны. Представьте себе, какими процессорами будут оснащаться компьютеры наших детей. Подумать страшно!

В Одноклассники

Хотите верьте – хотите нет, но скоростной Core i7 из новой линейки Intel содержит архитектуру DNA, которой уже более трех десятков лет! То же самое можно сказать и про новый Phenom II X4 от AMD. Фактически, это все тот же «долгожитель» - микропроцессорная архитектура x86, которая доминировала в настольных и мобильных системах еще до рождения многих из ныне читающих эту статью и, скорее всего, останется доминирующей еще долгие годы.

Архитектура х86 была изобретена в Intel в 1978 году. Шли годы, архитектура развивалась, становилась не только быстрее, но и гибче, и с каждым релизом приобретала все более широкий набор встроенных инструкций. Это триумфальное шествие длится уже свыше 30 лет – срок вполне солидный. Самое время остановиться и вспомнить хотя бы самые популярные процессоры на основе x86, которые вышли в свет за этот период.

Intel 8086

Сначала Intel создал 8086 и свой первый 16-разрядный микропроцессор. И сказал Intel: «Пусть будет х86»! И стал он х86. И увидел Intel, что х86 – это хорошо… В общем, впоследствии таким образом был создан целый мир, вместе с Интернетом, объединившим все население Земли в один общий дом.

Конечно, Intel - не бог, но в каждой шутке есть доля истины. Создатель чипов дал рождение процессору х86. И даже теперь, спустя 30 лет со времени скромного старта в 1978 году, х86 продолжает эволюционировать. В том же году Intel создала 3-микронный процессор 8086, работающий с частотой 4.77 МГц и разогнанный до 10 МГц в последующей версии. 8086 содержал 29000 транзисторов – всего в 4 раза больше, чем выпущенный в 1976 году 8085. Это был первый 16-разрядный микропроцессор Intel, который и положил начало 16-разрядной эре, хотя и не являлся первым в мире 16-битным процессором. Способность поддерживать софт, написанный для 8008, 8080 и 8085 и 1 МБ ОЗУ предвосхитили мгновенный и безусловный успех 8086.

Год выпуска: 1978 Тактовая частота: 4.77 МГц - 10 МГц

Знаете ли вы, что благодаря успешному акту промышленного шпионажа Советский Союз создал свой аналог 8086 - K1810BM86?

Intel 286

8086 и последовавший за ним 8088 завершили 70-е годы и открыли первое действие на сцене 80-х. А затем Intel порадовал мировое сообщество новым процессором – 80286, созданным по 1,5-микронной технологии и обладающим грандиозным числом транзисторов (134000 штук) и 16 МБ памяти. Первые 286 работали с тактовой частотой 6 МГц, которая, как и в случае оригинального 8086, была впоследствии удвоена. Однако 286 сразу же в два раза превысил по эффективности 8086, осуществив таким образом удвоение эффективности для архитектуры х86, что впоследствии больше не было осуществлено ни разу. На протяжении десятилетия 286-е процессоры стали синонимом IBM PC. По оценкам Intel, за 6 лет на 286-х процессорах в мире было выпущено около 15 миллионов ПК.

Вместе с 286 процессором был введен так называемый защищенный режим работы, при котором контролируется объем доступной оперативной памяти. Хотя эта функция позволяла выполнять прямую адресацию всех 16 МБ памяти, но разместить в 286 алгоритм переключения из защищенной моды в совместимую моду реального режима оказалось совсем не просто, поэтому эта функция не получила широкого распространения.

Год выпуска: 1982 Тактовая частота: 6.0 МГц – 12.5 МГц

Знаете ли вы, что Билл Гейтс обозвал 286 «глупым чипом», так он не «умел» запускать многозадачные приложения MS-DOS в среде Windows.

Рождение конкурента - AMD Am286

Многое было достигнуто в последние годы в результате лицензионного соглашения между Intel и AMD по использованию последней архитектуры х86. Но чтобы посмотреть как все начиналось, вернемся в 1982 – именно в этом году AMD подписала контракт на производство и продажу процессоров 8086 и 8088. А уже на следующий год AMD выпустила Am286 – точный (вплоть до числа пинов) клон интеловского 286, но работающий с более высокой частотой. Новый процессор Am286 от AMD был не просто быстрее – он был быстрее почти в два раза. Его тактовая частота составляла 20 МГц. Так что Am286 вполне можно рассматривать как «первый удар» в конкурентной борьбе, которая длится между двумя этими компаниями вот уже почти 30 лет.

Год выпуска: 1983 Тактовая частота: 8 МГц – 20 МГц

Знаете ли вы, что подобно Intel 286, Am286 был создан по 1500 нм технологии. Сегодня процессоры изготовляют по технологиям, в 33 раза более миниатюрными.

Intel 386

Процессор Intel 386, который, в отличие от более «бюджетного» варианта 386SX, впоследствии получил название 386DX, вначале работал с тактовой частотой в 16 МГц. Затем быстродействие было удвоено до 33 МГц, а число транзисторов – до 275000. Таким образом, 386 стал первым интеловским 32-разрядным процессором. Он мог использовать уже 4 ГБ памяти, а также переключаться между защищенным и реальным режимами. Также был добавлен виртуальный режим, который позволял исполнять приложения, не работающие в защищенном режиме.

Год выпуска: 1985 Тактовая частота: 16 МГц – 33 МГц

Знаете ли вы, что 386 стал первым массовым микропроцессором, производимым только одной компанией. Таким образом, производители ПК могли закупать процессор только у Intel. Такая маркетинговая политика в значительной степени способствовала успеху компании на рынке центральных процессоров.

Intel i486

К концу 80-х годов Intel успела выпустить еще один процессор – 486DX. Он стал первым процессором со встроенным математическим сопроцессором и первым, преодолевшим планку в 1 миллион транзисторов – число транзисторов в нем составило 1.2 млн. Подобно 386, 486DX мог адресовать до 4 ГБ памяти, имел встроенный кэш, оптимизированный набор команд и шину большей пропускной способности. Новый процессор нашел применение не только в ПК, но и в серверах.

Большинство игроков старой школы, скорее всего, сохранили в памяти самые теплые воспоминания о часах, проведенных за миссиями различных компьютерных игр на процессорах 486DX2-66. Но с новыми требованиями, предъявляемыми 3D-графикой, 486-й процессор справлялся уже с трудом.

Год выпуска: 1989 Тактовая частота: 25 МГц – 100 МГц

Знаете ли вы, что изначально 486-й процессор был запущен в производство в качестве модели i486DX, но впоследствии приобрел множество модификаций, включая i486SX, i486SL и i486DX2, ставшую наиболее популярной.

AMD Am386

AMD также не сидела сложа руки: нанеся Intel первый пробный удар в виде Am286, в 1991 году компания выводит на рынок новый процессор AM386, являющийся точной копией 386, но с тактовой частотой выше, чем у интеловского оригинала. Кроме того, впервые был предпринят такой маркетинговый ход, как использование логотипа «Windows Compatible», означавшего совместимый с ОС Windows продукт, который Нью-Йорк Таймс назвала «неприкрытым намерением завоевать доверие к клону интеловских микропроцессоров от AMD».

Intel приложила все усилия, чтобы воспрепятствовать продаже AMD новых процессоров, утверждая, что соглашение по x86 касалось только 80286 и предыдущих моделей. AMD выиграла процесс, и, хотя Intel уже выпустила в продажу следующий - 486 CPU, Am386 выдавал ту же производительность за существенно меньшую цену. Возмущение рынка продаж привело к укреплению позиций AMD в качестве реального конкурента Intel.

Год выпуска: 1991 Тактовая частота: 12 МГц – 40 МГц

Знаете ли вы, что Am386 был готов к выпуску еще до 1991 года, но AMD потратила массу времени на судебные разбирательства с Intel.

Cyrix Cx486

Cyrix начинал как производитель математических сопроцессоров для 286 и 386 систем в 1988 и 1992 годах, когда компания выпустила свои первые x86: 486SLC и 486DLC. Оба процессора были пин-совместимыми с 386SX/DX, предоставляя пользователям 386 платформы привлекательные возможности обновления.

Производимая Texas Instruments серия Cyrix 486 вышла без математического процессора, хотя добавление его было возможным. Серия Cx486 могла работать с первичной кэш-памятью от 1 КБ до 8 КБ и тактовой частотой до 100 МГц.

Год выпуска: 1992 Тактовая частота: 20 МГц – 100 МГц

Знаете ли вы, что из-за небольшой потребляемой мощности Cyrix Cx486 стал популярным процессором в лэптопах начала 90х.

Intel Pentium

Пятое поколение интеловских процессоров – Pentium – не только получило новое название, но и подняло архитектуру х86 на новый уровень. Не имея возможности запатентовать серийные номера, Intel вводит название Pentium, исключив таким образом копирование числового номера ее нового 586 чипа другими производителями.

В Pentium был воплощен ряд усовершенствований, направленных на решение нескольких проблем в предыдущих процессорах, заметно ограничивавших их производительность. Главными нововведениями стали 64-разрядная шина, два исполнительных модуля, значительно улучшенный модуль вычислений с плавающей точкой (FPU) и более быстрая тактовая частота. Начальная частота у Pentium составляла 60 МГц, но последующие процессоры уже могли работать на частотах вплоть до 233 МГц. За время производства Pentium технология изготовления этих процессоров сменилась с 0.8 до 0.3 мк, тем самым число транзисторов было увеличено с 3.1 до 4.5 млн.

Год выпуска: 1993 Тактовая частота: 60МГц – 233МГц

В 1996 году Intel начинает продажу процессоров Pentium MMX. Набор команд MMX добавил дополнительные регистры к архитектуре и поддерживал приложения связи и мультимедиа.

Знаете ли вы, что имя Pentium образовано от греческого слова "penta" и латинского окончания "-ium" и обозначает пятый.

AMD Am486

Последний в «войне клонов» Am486 от AMD дебютировал почти на четыре года позже интеловского 486 и на один месяц позже начала выпуска Pentium. Чтобы сделать его конкурентноспособным, AMD пришлось снизить цену, подняв при этом тактовую частоту по сравнению с интеловским 486.

Год выпуска: 1993 Тактовая частота: 60МГц – 233МГц

Знаете ли вы, что AMD также продавал в 4 раза более скоростной вариант Am486 в качестве процессора AMD 5x86. Он работал с частотой 133 МГц и по производительности соответствовал Pentium 75 MHz.

Intel Pentium Pro

Несмотря на незначительное обновление спецификаций, Pentium Pro был заметно улучшен по сравнению с оригинальным Pentium. Фактически, Pentium Pro продемонстрировал не просто набор улучшений, а новую архитектуру, а приставка Pro «добавила» еще один миллион транзисторов (теперь их стало 5.5 млн). Но более важным стало добавление первичной кэш-памяти в 256 КБ, которая потом была увеличена до 1 МБ. Пока еще не интегрированная непосредственно в ядро процессора, кэш-память работала на той же частоте, что и CPU - между 150 и 200 МГц.

Но введение новой кэш-памяти помимо положительных моментов, принесло и проблемы процессору: размещалась она на отдельном кристалле, что вело к удорожанию производства. Тем не менее, выпуск 32-разрядных Pentium Pro играл заметную роль – началась эпоха заката 16-разрядных процессоров и ОС.

Год выпуска: 1995 Тактовая частота: 150 МГц – 200 МГц

Знаете ли вы, что в 1998 году Intel реализовала процессор "Overdrive" (300 МГц Pentium II), который подходил для Socket 8 и должен был заменить Pentium Pro.

Cyrix Cx5x86

Все еще будучи новичком на рынке х86 процессоров, Cyrix доказала, что ее первый шаг не был случайностью: за Cx486 последовал выход новой успешной серии Cx5x86. Cyrix ориентировалась на потребителей, которые искали подходящую замену своим 486. И, в отличие от интеловских Pentium, процессор Cx5x86 был совместим с 486 Socket 3 на системных платах. Тем самым Intel отдала Cyrix на откуп целый сегмент рынка.

Проблемы со стабильностью вынудили Cyrix отключить ряд возможностей, которые рекламировались для новой серии, включая предсказание ветвлений и другие функции усиления производительности. Однако, продажи Cx5x86 на рынке не были длительными и закончились преждевременно, что, впрочем, не было связано с какими-то проблемами с реализацией. Просто Cyrix не желала ограничивать сегмент рынка продаж своего нового процессора 6x86, который был выпущен всего 6 месяцев спустя после 5x86.

Знаете ли вы, что Cyrix оценивала скорости своих процессоров весьма либерально: лишь немногие из Cx5x86 действительно работали на 133 МГц.

AMD Am5x86

Предлагая легкие возможности обновления для 486 компьютеров, Am5x86 от AMD был в действительности 486DX с внутренним множителем x4. Это позволяло процессору достигать быстродействия в 133 МГц и обеспечивать совместимость с большинством существующих под 486 системных плат. При этом производительность Am5x86 была не хуже, чем у Pentium 75.

Но что действительно отличало Am5x86, так это первое использование оценки производительности (PR – P erformance R ating). В дальнейшем эта тактика сыграет еще большую роль. AMD продавала эти процессоры под маркой Am5x86-P75, предоставляя покупателю информацию о том, что это эквивалент Pentium 75.

Знаете ли вы, что AMD могла бы выполнять оценку производительности вплоть до линейки процессоров Athlon 64 X2.

AMD K5

Intel сама «помогла» конкурентам, заключив лицензионное соглашение, которое открыло путь к разработке и выпуску клонов их продукции. Но эту ошибку компания не собиралась повторять, приступив к выпуску линейки Pentium. В результате AMD и все остальные не могли теперь просто производить клоны интеловской продукции и продавать в качестве собственной. В силу этого и был создан K5 от AMD - как первая попытка собственной разработки процессоров следующего поколения. Но, как и предполагалось, еще в процессе проектирования возник ряд проблем, что вызвало задержку выпуска чипа. В итоге К5 вышел в свет только в 1996 году. Технически более совершенный по отношению к Pentium, К5 содержал 4.5 млн транзисторов, 5 модулей целочисленных операций, значительно более мощный модуль предсказателя ветвлений и 16 КБ кэш (в два раза больше, чем у Pentium). К сожалению для AMD, принципиальным недостатком K5 стала низкая тактовая частота и поэтому процессор не смог нанести ожидаемый нокаут Pentium. Соответственно, не получилось и сногсшибательного коммерческого успеха.

Год выпуска: 1996 Тактовая частота: 75 МГц - 133 МГц

Знаете ли вы, что «K» в K5 и последующих процессорах от AMD было навеяно происхождением с планеты Криптон знаменитого героя американских комиксов конца 30-х, Супермена.

Cyrix 6x86 and MII

Изначально процессор Cyrix 6x86 получил название MI и был совместим с интеловским Pentium и по вольтажу, и по пинам. Однако, это был не перепроектированный клон, а оригинальный проект, который не повторял Pentium на все 100%. Ранние версии с 16 КБ кэш показывали внушительную производительность, превосходящую в ряде сценариев тестовых испытаний Pentium. Это привело к тому, что Cyrix ввел собственную оценку производительности по отношению к Pentium, несмотря на сравнительно слабую производительность при операциях с плавающей точкой. Более позднюю версию 6x86 переименовали в MII. Переработка MII обеспечила меньшее тепловыделение процессора, что позволяло разогнать тактовую частоту, но иногда вело к дополнительным затратам, так как требовались шины с нестандартными частотами 75 МГц или 83 МГц для системных плат с Socket 7.

Знаете ли вы, что было три различные версии Cyrix 6x86: оригинальная версия, версия с раздельными маломощными ядрами и версия с продвинутыми MMX командами.

AMD K6

В то время как K5 от AMD легко забылся, продвижение процессора K6 прошло более гладко, и его ждал теплый прием пользователей. Частично это произошло благодаря усилиям разработчика Vinod Dham, который известен как «отец Пентиума». Мистер Dham оставил Intel в 1996 году, чтобы перейти в NexGen, которую впоследствии приобрела AMD. Компания NexGen фактически проектировала то, что могло бы стать К6, включая инструкции MMX и блок для операций с плавающей точкой. Запущенный в апреле 1997 года К6, наряду с приобретением NexGen, еще раз дал понять, что AMD по-прежнему остается одним из главных игроков среди разработчиков центральных процессоров.

Год выпуска: 1997 Тактовая частота: 166 МГц - 300 МГц

Знаете ли вы, что К6 некоторое время использовал основанный на сравнении с Pentium II индекс производительности (PR2), но это обозначение было в конечном счете удалено.

Intel Pentium II и Pentium II Xeon

Чтобы увеличить объемы производства, Intel перемещает вторичный кэш во внешний чип. Такое исполнение подразумевало работу кэш-памяти на скорости в два раза меньшей скорости процессора. В последних Pentium II Intel пыталась компенсировать снижение скорости увеличением кэша с 256 КБ до 512 КБ. Это делалось не только с целью снижения цены (в начале выпуска Pentium II стоил немалые деньги), но также чтобы упаковать процессор в единый контактный блок для системных плат с новым процессорным разъёмом Slot1. Pentium II впервые был произведен по 0.35-мкм технологии, которая впоследствии была заменена на 0.25-мкм. Он содержал 7.5 млн транзисторов и мог адресовать 64 ГБ памяти. Вдобавок, Pentium II стал родоначальником первых процессоров Xeon, реализованных в 1998 году. Но, в отличие от Pentium II, у Xeon объем L2 кэша достиг 2 МБ.

Знаете ли вы, что процессоры серии Pentium II для настольных компьютеров имели кодовые имена Klamath и Deschutes, а для их портативных аналогов - Tonga и Dixon.

Cyrix Media GX (National Semiconductor)

Столкнувшись с финансовыми трудностями, в 1997 году Cyrix был приобретен компанией National Semiconductor (NS). Это привело к изменению философии деятельности, так как NS был значительно больше заинтересован в обширном рынке, чем в производстве высококачественной продукции высшего класса. Результатом нового менталитета стал процессор Media GX на базе Cyrix 5x86 с интегрированными графикой, контроллером памяти и PCI контроллером. Он мог работать в паре с процессором, который содержал IDE контроллер, звуковые функции и другие задачи.

Знаете ли вы, что процессор MediaGX мог работать только на системных платах, разработанных специально под него?

Centaur Technology WinChip

Вряд ли вы вспомните сегодня WinChip и уж тем более цепочку бизнес-приобретений и сотрудничества между VIA, Cyrix, National Semiconductor, IDT и Centaur Technology среди других подобных фирм, кто каким-либо образом объединялся для завоевания рынка. В этой ситуации Centaur Technology выпустила процессор WinChip под Socket 7. Отклоняясь от традиционного дизайна х86, Centaur использовала все свои знания о процессоре RISC и создала чип с меньшим вентильным счетчиком и уменьшенной площадью кристалла. Это был простой и энергетически эффективный дизайн, больше подходящий для задач с невысокими требованиями к производительности. Процессор не имел вторичного кэша, но имел первичный кэш на 64 КБ и поддерживал MMX и 3DNow! Но Интел со своим более дешевым и более быстрым Celeron положил конец всяким надеждам Centaur на успех WinChip.

Знаете ли вы, что Centaur был продан VIA в 1999 году и элементы WinChip были использованы в линейке Cyrix III.

Intel Celeron

Intel сделала отличный шаг на рынке профессиональных и высокопроизводительных серверных процессоров, выпустив Pentium II и Xeon. Но компании недоставало процессора начального уровня, ориентированного на огромный сектор рынка ПК. Intel заполнила эту нишу, выпустив в 1998 году процессор Celeron со значительно меньшей производительностью и с намного более «бюджетной» ценой.

Позже, в игровых версиях х86 несколько моделей Celeron стали настоящим искушением для любителей сэкономить на процессоре путем его разгона. Но первые Celeron на ядре Pentium II вызвали прохладную реакцию у основной массы пользователей. В первую очередь, это было обусловлено отсутствием вторичного кэша, позволявшего увеличить производительность. Позже Intel реализовала другую версию с вторичным КЭШем объемом 128 КБ, что в некоторых случаях позволило увеличить производительность в два раза. Комбинация полнокровного вторичного кэша со скоростью чипа и способностью к разгону сделали Celeron хитом среди массы разгоняемых процессоров.

Год выпуска: 1998 Тактовая частота: 266 МГц – 3.2 ГГц

Знаете ли вы, что Mendocino Celeron, дублировавший 300А, был самым популярным у оверклокеров, у которых он устойчиво работал на 450 МГц.

AMD K6-2 and K6-2+

Продолжая успех К6, K6-2 был выпущен компанией AMD в 1998 году. Он имел другой модуль ММХ и новые инструкции SIMD, известные как 3DNow! Эти нововведения на некоторое время сделали AMD лидером в среде 3D-приложений, пока Intel не «засверкал» опять с собственным набором команд SSE. Тем не менее, К6-2 стал вполне привлекательным апгрейдом для считающих деньги владельцев системной платы с Super Socket 7. Позже AMD выпустил K6-2+, в котором добавил 128 КБ вторичной кэш-памяти и уменьшил технологический процесс с 250 нм до 180 нм.

Год выпуска: 1998 Тактовая частота: 233 МГц – 500 МГц

Знаете ли вы, что набор инструкций SIMD, известный как "3Dnow!", обозначает «Single Instruction, Multiple Data». Эти инструкции известны большинству как "vector instructions" – команды обработки векторов.

AMD K6-3

Последний в линейке K6, К6-3 от AMD, был анонсирован в начале 1999 года как последний процессор для системных плат с Socket 7. Но К6-3 не довелось понежиться в лучах успеха, так как Intel выпустил новый процессор Pentium III всего через несколько дней. Значительным шагом вперед в K6-3 были 256 КБ вторичной кэш-памяти и более чем в два раза увеличенное число транзисторов - с 9.3 млн до 21.3 млн. К6-3 был успешной разработкой, но ее быстро забыли, так как AMD выпустила серию Athlon.

Год выпуска: 1999 Тактовая частота: 350 МГц – 570 МГц?

Знаете ли вы, что кодовым названием К6-3 был "Sharptooth" («острый зуб»).

Intel Pentium III и Pentium III Xeon

В 1999 Intel выпускает Pentium III. Дополнительные инструкции SSE позволили выполнять до четырех вычислений одинарной точности с плавающей запятой одновременно, что повысило эффективность обработки 3D-изображений, потокового видео и других мультимедийных задач по сравнению с Pentium II.

Позже Intel выпустила Pentium III Coppermine. Coppermine имел интегрированные 256 КБ вторичной кэш-памяти, работающие с частотой ядра, удвоенный конвейер и другие улучшения, которые привели к повышению производительности в несколько раз по сравнению с первым Pentium III.

Другой PIII чип, названный Tualatin, имел более высокую тактовую частоту, больший объем кэш-памяти, меньший размер кристалла и более низкое энергетическое потребление. Tualatin обеспечил начальную структуру интеловских мобильных процессоров Pentium-M, которые позже привели к появлению Core i7.

Как и для Pentium III Xeon, интеловский процессор для серверов не отличался принципиально от аналогов для настольных компьютеров, хотя позже для PIII Xeon кэш-память была увеличена до 2 МБ и была реализована поддержка четырех-ядерной конфигурации.

Год выпуска: 1999 Тактовая частота: 450 МГц – 1.4 ГГц

Знаете ли вы, что оригинальный Xbox от Microsoft использовал вариант процессора Pentium III Celeron в Micro-PGA2 форм-факторе.

AMD Athlon (Classic и Thunderbird)

Вероятно, наиболее заметной серией центральных процессоров в истории AMD и, определенно, наиболее важной в недавней истории компании стала линейка Athlon, которая нанесла Intel довольно сокрушительный удар. Дирк Мейер, впоследствии ставший исполнительным директором AMD, руководил командой, которая разработала Athlon с вторичной кэш-памятью в 512 КБ. Стартовав с 500 МГц, AMD опередил Intel и первым покорил важный рубеж в 1 ГГц.

Через некоторое время AMD еще больше усовершенствовал Athlon и дал новой версии имя Thunderbird. Новая ревизия ядра вместе с повышением производительности L2 кэша и рядом других улучшений, сделали новый процессор еще более качественным. Вместе с этим AMD ввел Socket A (462) – один из наиболее успешных во все времена сокетов в системных платах.

Год выпуска: 1999 Тактовая частота: 500 МГц – 1.4 ГГц

Знаете ли вы, что процессор Athlon Thunderbird от AMD был наиболее успешным процессором со времен Am386. Имя Athlon греческое и обозначает «состязание».

National Semiconductor Geode

Geode представила усовершенствованный процессор Media GX, производство которого на некоторое время прекратил Cyrix. В 2003 National Semiconductor продал Geode компании AMD, которая продолжила совершенствовать принцип размещения системы в чипе процессора. Ранние версии существуют в нескольких вариантах OLPC (O ne L aptop p er C hild), а более поздние Geodes от AMD (Geode NX) уже базировались на ядре Athlon XP Thoroughbred и включали 256 КБ вторичной кэш-памяти.

Год выпуска: 1999 Тактовая частота: 166 МГц – 1.4 ГГц

Знаете ли вы, что проект OLPC использует процессор Geode LX.

Transmeta Crusoe и Efficeon

Новый участник - Crusoe от Transmeta - дебютировал в на рынке х86 процессоров 2000 году. Crusoe был разработан в качестве процессора, управляющего потреблением энергии и потребляющего от 1 до 3 Вт при работе в обычном режиме. Первые чипы изготавливались с использованием 180-нм процесса (потом был осуществлен 130-нм процесс) и демонстрировали значительную экономию энергии.

Через некоторое время Transmeta усовершенствовала Crusoe, но отсутствие производительности, сравнимой с продуктами Intel и AMD, а также отсутствие в то время повышенного спроса на энергосбережение ограничило успех этого процессора. В 2004 году Transmeta выпускает второй х86 чип, названный Efficeon. Новая микроархитектура Efficeon основывалась на 256-битной VLIW (V ery L ong I nstruction W ord), в отличие от 128-битного Crusoe. Кроме того, благодаря Morphing Software, была значительно улучшена совместимость с х86, включая инструкции MMX, SSE и SSE.

Принято считать, что новая архитектура Efficeon, реализованная на чипе Crusoe, существенно улучшила производительность (на 200%), но столкнулась с постоянно растущей конкуренцией со стороны Intel и AMD. После потери сотен миллионов долларов за несколько лет, Transmeta остановила производство процессоров и сфокусировалась на продаже технологий. В январе 2009 Transmeta была приобретена компанией Novafora.

Год выпуска: 2000 Тактовая частота: 300 МГц – 2 ГГц

Знаете ли вы, что процессор Crusoe был так назван в честь Robinson Crusoe, учредителя Transmeta.

VIA Cyrix III и C3

Cyrix опят перешла из рук в руки, будучи проданной VIA в 1999 году. После этого, в начале 2000 года был реализован процессор Cyrix III x86 для системных плат с Socket 370. Когда Cyrix III находился в разработке, было выявлено несколько проблем из-за которых число транзисторов пришлось сократить с 22 млн до 11 млн. В результате у Cyrix III была увеличена тактовая частота, которая стала отличительным признаком чипа.

В результате последующей доработки был выпущен процессор с кодовым названием Samuel 2 с 64 КБ вторичной кэш-памяти, произведенный по технологии 150 нм (а не 180 нм), что также позволило увеличить тактовую частоту. Позднее VIA изменила имя Cyrix III на C3, так как Cyrix перестал быть частью архитектуры.

Год выпуска: 2000

Знаете ли вы, что процессоры С3 поступали в продажу в красочных жестяных коробках. Кроме того, экономный С3 потреблял менее 10 Вт.

AMD Duron

Занимать лидирующее положение по производительности – это только половина успеха, и поэтому в 2000 году в дополнение к интеловскому Celeron AMD выпускает процессор Duron и покоряет «бюджетный» сектор рынка. Первые Duron обладали медленной шиной со 100 МГц и урезанным кэшем, что и определяло их низкую стоимость. Duron выпускался только с 64 КБ вторичной кэш-памяти (в отличие от привычных к тому времени 256 или 512 КБ). Диапазон частот лежал в области от 600 МГц до 950 МГц.

Следующее поколение процессоров Duron производилось на базе архитектуры Athlon XP, в них также была добавлена поддержка инструкций SSE. Финальная версия Duron базировалась на Thoroughred Athlon XP и использовала более быструю шину (133 МГц) и тактовую частоту до 1.8 ГГц.

Год выпуска: 2000 Тактовая частота: 350 МГц – 1.4 ГГц

Знаете ли вы, что оверклокеры обнаружили, что первые экземпляры "Applebred" класса Duron могли в действительности догонять по скорости "Thoroughbred B" Athlon XP, который имел вторичную кэш-память в 256 КБ.

Intel Pentium 4

Благодаря высокоэффективному дизайну, Pentium III пользовался большой популярностью. Если бы Intel продолжила совершенствование этой версии, AMD вряд ли смогла бы подняться так высоко. Но вместо этого Intel все больше внимания уделяла увеличению тактовой частоты, и для достижения этой цели в итоге ввела в Pentium 4 чрезвычайно длинную конвейерную архитектуру. С одной стороны, это действительно позволяло повышать тактовую частоту, с другой – появлялась большая вероятность того, что для выполнения команды потребуется результат предыдущей команды, а это означало перезагрузку конвейера.

Но Pentium 4 вовсе не был плох и он поддерживал наборы инструкций SSE2 и SSE3. А в комбинации с HyperThreading, Pentium 4 превосходно справлялся как с мультимедийными и контентными задачами, так и с кодами, оптимизированными под новое ядро. А использование графических карт для 3D-графики еще больше улучшало производительность, таким образом, процессор Р4 заложил основу для развития игровых инструментов. Оверклокеры проявили большой интерес к ядру Northwood, выпущенному в 2002 году. С подходящей системной платой и памятью даже начинающие оверклокеры могли поднять тактовую частоту на 1 ГГц при воздушном охлаждении.

Но чтобы Pentium 4 действительно заблистал, потребовалось поднять тактовую частоту до рекордных цифр. Intel предполагала, что этого удастся добиться с ядром Prescott - первым чипом, изготовленным по 90 нм технологии. Но Prescott дал лишь незначительное повышение производительности, в противовес громким рекламным обещаниям, а в игровых тестах значительно уступал процессорам AMD.

Год выпуска: 2000 Тактовая частота: 1.40 ГГц – 3.8 ГГц

Знаете ли вы, что разогнанный "Northwood" Pentium 4 был «существом» мало управляемым, так как даже незначительное превышение рабочего напряжения до 1.7 В могло привести к быстрому выходу процессора из строя. Этот феномен стал широко известен под названием Sudden Northwood Death Syndrome (синдром внезапной смерти "Northwood").

AMD Athlon XP

Часть семейства Athlon, после ревизии XP и добавления инструкций SSE, стала еще одним агрессивным шагом в маркетинге AMD. XP поддерживал eXtreme Performance и прекрасно ладил с Windows XP. Кроме того, AMD вернулась к использованию системы Performance Rating (PR) для маркирования процессоров. Официально, PR от AMD должно было характеризовать производительность процессора XP по отношению к ядру Thunderbird, так что теоретически AMD Athlon XP 1800+ должен был иметь такую же производительность, как и Thunderbird на частоте 1.8 ГГц. Однако, на практике эта аббревиатура ошибочно использовалась гораздо шире, например, в качестве указателя на соответствующий интеловский процессор - во многом из-за совпадения аббревиатур «P entium R ating» и «P erformance R ating».

Другие версии процессора – Thoroughbred или T-Bred – были реализованы с изменением технологии изготовления со 180 нм до 130 нм. Позже модели также увеличили свои шины от 100 МГц (Thunderbird) и 133 МГц (XP) до 166 МГц (T-Bred).

Но самый популярный Socket A Athlon был создан на основе ядра Barton, появившегося в 2003 году и обещавшего огромные возможности разгона. В частности, интерес вызвала первая версия процессора - Barton 2500+, которая поставлялась с разблокированным множителем. При увеличении значения множителя большинство процессоров Barton 2500+ могли легко достигать производительности флагманской модели AMD 3200+.

Но не только процессоры Barton хорошо подходили для разгона: высокопроизводительные системные платы Asus A7N8X Deluxe и Abit NF7-S Rev2, на которые устанавливались эти процессоры, в то время были двумя самыми подходящими для этих целей. Когда AMD сделал блокировку множителя, эти и другие высокопроизводительные системные платы все равно позволяли работать 2500+ подобно 3200+ за счет увеличения тактовой частоты шины.

С технической стороны ядро Barton увеличило вторичную кэш-память до 512 КБ и нарастило число транзисторов с 37 млн до 54.3 млн.

Год выпуска: 2001 Тактовая частота: 650 МГц – 2.25 ГГц

Знаете ли вы, что мобильные Athlon XP пользовались повышенным вниманием не только за их возможности для разгона (сообщалось о достижении частоты в 3.1 ГГц) , но и за стабильную работу в разогнанном состоянии.

AMD Sempron

Там, где не справлялся Duron, ему на смену приходил Sempron – «бюджетный» конкурент от AMD интеловскому процессору Celeron. Подобно Duron, большинство Sempron имели «урезанную» вторичную кэш-память. Несколько в стороне стоял Sempron 3000+. Ранние модели Sempron, в большей степени, отличались от Athlon XP именем, а не конструкцией. Однако, Sempron 3000+ уже имел вторичную кэш-память 512 КБ, частоту ядра 2.0 ГГц и частоту шины 166 МГц. Во многих отношениях Sempron 3000+ был бы практически идентичен Barton 2700+ (если бы такой процессор существовал в природе).

Sempron продолжали эволюционировать вместе с главными линейками процессоров| AMD и продолжают существовать и по сей день.

Год выпуска: 2004 Тактовая частота: 1.4 ГГц – 2.3 ГГц

Знаете ли вы, что в то время как процессоры Athlon XP соответствовали семейству Pentium 4, Sempron соответствовал, скорее, «бюджетному» Celeron.

AMD Athlon 64

Вершиной успеха AMD стал 64-разрядный процессор Athlon 64, предназначенный для основной массы пользователей. В то время как инженеры Intel пытались создать процессор Р4 на базе NetBurst, AMD занялась производством чипов с более эффективной архитектурой и интегрированным контроллером памяти.

Не без некоторых начальных усилий А64 стал первым подходящим процессором для системных плат Socket 754, которые нуждались в поддержке двухканальной памяти и для сервер-ориентированной Socket 940, требовавшей буферизации памяти.

Хотя А64 предложил собственную 64-разрядную основу, он был также полностью совместим с 32-битной кодировкой без какой-либо заметной потери в производительности. Это было очень важно для пользователей Windows, которые все еще жили в 32-разрядном мире (это все еще справедливо и сегодня, хотя у многих работают 64-разрядные ОС Vista и XP).

Год выпуска: 2004

Знаете ли вы, что Athlon 64 был разработан под 5 сокетов, включая 754, 939, 940, AM2 и Socket F (имеющий 1207 контактов).

Intel Pentium D

Невезучая архитектура NetBurst окончательно сдала свои позиции в последнем бренде Intel Pentium D. Процессоры Pentium D, содержащие два одноядерных процессора, трансформировались впоследствии в многоядерные модули. Не столь элегантный, как двуядерная разработка AMD, Pentium D предлагал приличную многозадачную производительность, хорошие возможности для разгона по сравнительно невысокой цене. Pentium D обеспечил приверженцам Intel уверенную альтернативу AMD.

Год выпуска: 2005 Тактовая частота: 2.66 ГГц – 3.73 ГГц

Знаете ли вы, что Pentium D 965 был самым быстрым процессором Intel с тактовой частотой 3.73 ГГц (который можно было разогнать до 4.26 ГГц), хотя технически это был Pentium Extreme Edition.

AMD Athlon 64 X2

Продолжая доминировать на рынке настольных ПК, серия процессоров Athlon 64 X2 от AMD содержала два ядра в одном кристалле, совместно использующих интегрированный контроллер памяти. Эта внутренняя структура обмена данными обеспечивала огромное преимущество в производительности по сравнению с интеловской двуядерной конфигурацией, у которой ядра осуществляли коммуникацию через общую шину. В серии X2 были добавлены SSE3 команды, но, что более важно, AMD сохранила совместимость нового чипа с Socket 939.

Год выпуска: 2006 Тактовая частота: 1.0 ГГц – 3.2 ГГц

Знаете ли вы, что Athlon 64 4000+ был последней моделью с одиночным ядром в серии Athlon 64, но одноядерные процессоры продолжили свою жизнь в FX-серии.

Intel Core 2

Пробудившись от «спячки», Intel начинает штурмовать процессорный мир со своей новой архитектурой Core 2. Вместо концентрации на достижении максимальной тактовой частоты, Intel сфокусировался на более высокой производительности его процессорного конвейера. Это означало возврат к более низким тактовым частотам, но с другой стороны, повышало производительность процессоров. Но после того, как обнаружилась несостоятельность Prescott, средства массовой информации с осторожностью отнеслись к обещаниям Intel по поводу производительности Core 2. Но, к глубокому разочарованию AMD, Core 2 полностью соответствовал заявленным возможностям.

Первый Core 2 Duos буквально взорвал рынок со своими 167 млн транзисторов, 65 нм технологией, 2 МБ вторичной кэш-памяти и 1,066 МГц частотой шины. Несмотря на дебют с невысокими частотами 1.86 МГц и 2.13 МГц (Е6300 и Е6400 соответственно), производительность, а также агрессивная ценовая политика сделали Core 2 желанным и популярным.

Позднее Core 2 был переведен на 45 нм технологию изготовления. Так появилась версия Penryn, в которой 820 млн транзисторов было упаковано в четырехядерный процессор, работающий с частотой, достигающей 3.2 ГГц.

Год выпуска: 2006 Тактовая частота: 1.8 ГГц – 3.2 ГГц

Знаете ли вы, что Intel действительно сделал одноядерный Core 2 чип для мобильной линейки, базируясь на разработках Merom и Penryn.

Intel Pentium Dual-Core

Воскрешение имени Pentium на данном этапе может показаться странным, но Intel все же решилась на это. Хотя то, что Pentium Dual-Core базируется на интеловской технологии Core, а не на более раннем процессоре Pentium или Pentium D, действительно сбивает с толку.

Первые процессоры Pentium Dual-Core были нацелены на рынок ноутбуков, но затем стали использоваться и в ПК.

Год выпуска: 2006 Тактовая частота: 1.4 ГГц – 2.8 ГГц

AMD Phenom

Передав пальму первенства в производительности интеловской архитектуре Core 2, AMD, тем не менее, надеялась осуществить рывок на рынке с будущим процессором Barcelona, который был впоследствии переименован в Phenom. Но ранние версии Phenom содержали багги и часто давали сбои в работе. А в затылок ему уже дышала интеловская архитектура Nehalem.

Нельзя сказать, чтобы Phenom был такой уж плохой архитектурой – у него, несомненно, имелись и собственные достоинства: несколько SIMD инструкций, включая MMX, Enhanced 3DNow!, SSE, SSE2, SSE3 и SSE4a, 4-ядерный процессор и неплохая производительность. Но все это несравнимо уступало уровню последних процессоров Intel, к тому же, AMD проиграл Intel в ценовой политике.

Год выпуска: 2007 Тактовая частота: 1.8 ГГц – 3.0 ГГц

Знаете ли вы, что четырехядерный Phenom от AMD был первым действительно монолитным чипом с четырьмя ядрами, что в будущем нашло свое отражение и у Intel в процессоре Core i7.

Intel Core i7

Процессор Core i7 еще больше укрепил беспокойство AMD, которая все еще надеялась побороться за создание архитектуры, способной конкурировать с Core 2. Тем временем Core i7 (ранее известный под именем Nehalem) остался вне конкуренции.

А Intel тем временем окончательно отошел от традиционной шины в пользу QuickPath Interconnect, которая являлась аналогом HyperTransport от AMD. Это двухточечное межкомпонентное соединение (point-to-point interconnect) позволяет намного быстрее осуществлять связь между процессором и различными подсистемами. Правда, из-за этого оверклокерам пришлось «повышать квалификацию», в том числе осваивать несколько новых терминов, чтобы научиться грамотно осуществлять разгон.

На момент написания статьи в продаже есть три Core i7 – Core i7-920, Core i7-940 и Core i7-965 – все производятся с использованием 45 нм технологии, имеют 731 млн транзисторов и 8 МБ вторичный кэш.

Год выпуска: 2008 Тактовая частота: 2.66 ГГц – 3.2 ГГц

Знаете ли вы, что Core i7 имеет размер кристалла в 263 кв. мм, по сравнению с площадью кристалла в 143 кв. мм у Core 2.

AMD Phenom II

Многие считают, что Phenom II - это то, чем должен был стать оригинальный Phenom. Вместе с утроенным объемом кэш-памяти третьего уровня (6 МБ вместо 2 МБ), поддержкой DDR3 и удалением «холодных багов», которые отравляли жизнь оверклокерам, Phenom II закрыл брешь в производительности с интеловской линейкой Core 2. Но у AMD по-прежнему оставалась проблема: Intel уже осуществил следующий шаг, а AMD пока нечего было предложить пользователям в качестве конкурента Core i7.

Будучи не в состоянии конкурировать с Intel в производительности, AMD пришлось снизить цены на свои процессоры значительно больше, чем того хотелось бы. Тогда как Athlon 64 X2 имели тенденцию к высоким ценам, Phenom II X4 940 имел розничную цену всего $215 – ощутимо ниже $1000, которую обычно просили за флагманские процессоры.

Год выпуска: 2008 Тактовая частота: 2.5 ГГц – 3.0 ГГц

Знаете ли вы, что трехядерные Phenom II 700 серии это четырехядерные процессоры у которых одно нерабочее ядро отключено.

Intel Atom

Нельзя проигнорировать также интеловскую серию Atom, которая стала движущей силой в суперпопулярных сегодня нетбуках (мобильный вариант) и неттопах (десктопы). Почему это важно? Потому что, вопреки экономическому кризису, мировые продажи компьютеров продолжают расти, благодаря именно нетбукам, у большинства из которых внутри именно интеловский процессор Atom.

С точки зрения «железа» одноядерные чипы Atom имеют всего 47 млн транзисторов, 512 КБ вторичной кэш-памяти и предельную тактовую частоту 1.86 ГГц. Чипы Atom с двумя ядрами существуют пока только для ПК и отсутствуют для мобильных вариантов.

Год выпуска: 2008 Тактовая частота: 800 МГц – 2 ГГц

Знаете ли вы, что почти 15 млн нетбуков с процессорами Atom были проданы в 2008 году, а в 2009 году ожидается дальнейший рост продаж.

VIA Nano

Серия Intel Atom постепенно завоевывает рынок компьютерных устройств с низким потреблением энергии. На этом фоне продукции VIA не уделяется должного внимания. И хотя линейка Nano от VIA пока не достигла уровня продаж Atom, но по ряду тестов Nano показывают более высокую производительность, хотя и потребляют чуть больше энергии.

Процессоры Nano работают в диапазоне частот от 1 ГГц до 1.8 ГГц с 533 МГц или 800 МГц шиной, имеют вторичную кэш-память до 1 МБ и поддерживают инструкции MMX, SSE, SSE2, SSE3 и SSSE3.

VIA обещает выпустить двухядерные Nano для нетбуков в 2010 году. Таким образом, возможно, скоро на этом рынке появится новый игрок, возможно даже определяющий правила игры.

Год выпуска: 2008 Тактовая частота: 1 ГГц – 1.8 ГГц

Знаете ли вы, что Atom создавался для работы с потреблением малых мощностей и использования специально в нетбуках, тогда как Nano нацелен на рынок малых форм-факторов и экологичных настольных ПК.