- •Кафедра судовой автоматики и измерений Схемотехника
- •Санкт-Петербург
- •Введение
- •Конструкция персонального компьютера
- •1.1. Термины
- •1.2. Системные ресурсы пк
- •1.3. Клавиатура
- •1.4. Манипуляторы (mouse, trackball)
- •2. Системная плата
- •2.1. Конструктив и установка плат
- •2.3. Чипсет
- •2.4. Синхронизация компонентов системной платы
- •2.5. Шины расширения ввода/вывода
- •2.5.1. Шина isa (Industrial Standard Architecture)
- •2.5.2. Шина pci (Peripheral Component Interconnect bus)
- •2.5.3. Шина agp (Accelerated Graphic Port)
- •3. Процессоры
- •3.1. Питание и охлаждение процессоров
- •3.2.1. Процессоры 8086/8088 — родоначальники семейства
- •3.2.2. Процессор 80286
- •3.3.1. Архитектура процессоров
- •3.3.2. Внутренний кэш
- •3.4. Процессоры 386/387
- •3.5. Процессоры 486
- •3.5.1. OverDrive-процессоры фирмы Intel для системных плат 486
- •3.5.2. Процессоры, совместимые с i486
- •3.6. Обзор процессоров семейства Pentium
- •3.7. Процессоры пятого поколения класса Pentium
- •3.8. Процессоры, совместимые с Pentium
- •3.8.3. Малораспространенные Pentium-совместимые процессоры
- •3.9. Шестое поколение процессоров Pentium
- •3.9.1. Процессоры Pentium II
- •3.9.2. Процессоры Pentium III
- •3.9.3. Процессоры Celeron
- •3.10. Процессоры Pentium 4
- •3.11. Мобильные процессоры
- •3.12. Ошибки процессоров Pentium
- •3.13. Основные характеристики процессоров
3.8. Процессоры, совместимые с Pentium
К процессорам пятого поколения, кроме классического Pentium фирмы Intel, относятся и ряд процессоров других фирм. Хотя часть из них обладает некоторыми чертами процессоров шестого поколения, они имеют интерфейс шины, совместимый с процессором Pentium.
3.8.1. AMD
Фирма AMD выпускает три семейства процессоров, совместимых по выводам с Pentium, — К5, К6 и К6-2/III . Процессоры этих типов могут устанавливаться в сокеты типа 7, некоторые версии К5
могут работать и в сокетах типа 5. Процессоры программно совместимы с семейством 80х86 и имеют логотип, указывающий на совместимость с Windows 95. Однако их можно смело устанавливать только в системные платы, в описании которых есть явное указание на возможность их применения. В противном случае возможны проблемы с работой кэш-памяти, которые не выявляются многими тестовыми программами. Системные платы, поддерживающие процессоры AMD, учитывают некоторую специфику режимов работы буферных интерфейсных схем.
Процессоры AMD как всегда отличаются наличием развитых средств SMM и управления энергопотреблением. Цена этих процессоров ниже аналогичных изделий Intel.
AMD K5 PR75/90/100/120/133/166 и выше - Pentium-совместимые процессоры, предназначенные для установки в сокет 7. По сравнению с процессорами Intel, эти процессоры имеют некоторые черты
ш естого поколения — более сложный конвейер, исполнение по предположению, изменение порядка выполнения инструкций, переименование регистров и некоторые другие. В обозначении производительности применяется P-Rating, причем тактовая частота ядра может быть ниже обозначения PR.
Иногда те же процессоры обозначаются и как AMD5K86 75 MHz (90, 100...). Процессоры имеют внешние частоты 50, 60 и 66,66 МГц, но используют иной ряд коэффициентов умножения: 1,5, 1,75, 2, как показано в табл.9 .
Таблица 9. Частоты и коэффициенты умножения процессоров AMD K5
P-Rating |
Частота ядра |
Частота шины |
Коэф. умножения |
AMD-K5-PR75 |
75 |
50 |
1,5 |
AMD-K5-PR90 |
90 |
60 |
1,5 |
AMD-K5-PR100 |
100 |
66,66 |
1,5 |
AMD-K5-PR120 |
90 |
60 |
1,5 |
AMD-K5-PR133 |
100 |
66,66 |
1,5 |
AMD-K5-PR166 |
116,7 |
66,66 |
1,75 |
Процессоры поддерживают возможность функционально избыточной двухпроцессорной архитектуры (FRC), однако интерфейса симметричных мультипроцессорных систем не имеют.
AMD-K6 ММХ — процессор, по архитектуре ядра и свойствам напоминающий Pentium II (или Pentium Pro с поддержкой ММХ, что примерно одно и то же). Однако в отличие от этих процессоров AMD-K6 ММХ не имеет внутреннего вторичного кэша и устанавливается в стандартный сокет 7, что является весьма привлекательным свойством. Вопрос применимости этого процессора в широко распространенных системных платах упирается в основном в поддержку его конкретной версией BIOS, замена которой при использовании флэш-памяти не представляет собой большой технической проблемы. Процессор имеет раздельный первичный кэш данных и инструкций, по 32 Кбайт каждый. Кэш данных двухпортовый, поддерживает обратную запись. Кэш инструкций имеет дополнительную область для предварительно декодированных инструкций. Предсказание ветвлений выполняется по двухступенчатой схеме, обеспечивая достоверность предсказаний на уровне 95%. Не вдаваясь в подробности архитектурных решений, можно сказать, что в этом процессоре отражены практически все достижения, имеющиеся в процессоре Pentium II, включая режимы управления энергопотреблением и тактированием. В отличие от процессоров Intel P54 и Р55, процессор AMD-K6 ММХ не имеет встроенных средств поддержки многопроцессорных систем, включая APIC.
AMD K6-2 предлагал производителям ПО собственный набор команд, оптимизированный для е ще более узкой области, нежели "универсально-мультимедийный" Intel MMX, а именно: для наиболее ресурсоемких расчетов, связанных с 3D-графикой. Даже в самом названии этого набора (3DNow!) отразилась область его применения. Однако мало обеспечить поддержку определенных команд процессором - нужно еще, чтобы их использовали разработчики ПО. Как это ни печально, но K6-2 не удалось переломить консерватизм программистов, и поддержка 3DNow! стала массово появляться в ПО лишь позже, с выходом AMD Athlon и Duron.
K6-III представлял собой дальнейшее развитие линии K6-2 - его, подобно Pentium II, оснастили кэшем второго уровня (256 KB), размещенным прямо в корпусе процессора и работающим на частоте CPU. Учитывая то, что на всех материнских платах для платформы Socket 7/Super 7 кэш присутствует "по умолчанию", этот процессор оказался по-своему уникальным, поскольку системы на его основе имели три уровня кэша - два собственно на кристалле, и еще один - на системной плате. Естественно, L2-кэш, работающий на частоте процессорного ядра, оказался хорошим подспорьем, и производительность K6-III по сравнению с K6-2 существенно возросла. Однако с самого начала было понятно, что сам по себе CPU "припозднился" - тягаться на равных с Intel Pentium II и Celeron с их высокоскоростными процессорными шинами нового поколения K6-III уже не мог, особенно в ресурсоемких приложениях и компьютерных играх.
3.8.2. Cyrix
Процессоры разработки фирмы Cyrix по архитектуре выбиваются из пятого поколения, причем в обе стороны. В них применяется «принстонская» архитектура первичного кэша (общий кэш для инструкций и данных) с некоторыми дополнительными архитектурными особенностями. Специальный механизм (Data Dependency removal) снижает число остановок конвейеров процессора (слабое место Pentium Pro на 16-битных приложениях).
Cyrix 6х86 (М1) — процессоры, по выводам совместимые с Pentium, но имеющие архитектурные черты шестого поколения процессоров. К ним относится переименование регистров, исполнение по п редположению, изменение порядка выполнения инструкций и т. п. Унифицированный первичный кэш размером 16 Кбайт используется как для инструкций, так и для данных; дополнительно имеется 256-байтный кэш инструкций. Процессор устанавливается в сокет 7. Несмотря на уход архитектуры вперед, Windows 95 и некоторые диагностические программы могут ошибочно идентифицировать процессор 6х86 как 486. Однако, если BIOS поддерживает процессор Cyrix, в заставке POST тип процессора определяется верно. Если бы ОС Windows 95 определяла его как Pentium, программы, использующие специфические инструкции Pentium, могли бы работать некорректно, поскольку не все эти инструкции реализованы в процессоре Сх86. Как и в процессорах Cyrix 5х86, имеется та же «болезнь роста» — с этим процессором могут «зависать» некоторые программы, в частности написанные с помощью системы Clipper. Дело опять-таки в задержках, реализованных на программных циклах. Для их удлинения фирма предлагает специальные программы-замедлители, доступные по адресу ftp://ftp.cyrix.com/tech/pipeloop.exe. Для использования пакета 3D-Studio с данным процессором предлагаются Patch-файлы, доступные по адресу ftp://ftp.ktx.com/download/patches/3dsr4/ fast_cpu/fstcpufx.exe.
В обозначении вида Cyrix 6x86-P120+ элемент 120+ означает производительность, превышающую производительность процессора Pentium 120 МГц. Выпускаются процессоры с производительностью Р120+, Р133+, Р150+, Р166+ и Р200+. Их отличительной особенностью является фиксированный коэфициент умножения, равный двум, и тактовые частоты ядра, меньшие, чем у соответствующих процессоров Pentium. Внешние частоты процессоров составляют 50, 55, 60, 66,66 и 75 МГц, что создает некоторые проблемы: частота 55 МГц (для Р133+) имеется не на всех системных платах ввиду ее использования только одним типом процессора, а частота 75 МГц (для Р200+) редко поддерживается, поскольку для многих компонентов системной платы пока еще является слишком высокой.
Процессоры 6х86 используют питание 3,3 В (имеют в обозначении элемент С016) или 3,52 В (С028, С052), напряжение питания может указываться в маркировке и явно. Потребляемая мощность достигает 25 Вт (на уровне потребления Pentium Pro), что предъявляет более жесткие требования к охлаждению процессора и к рассеиваемой мощности внешнего регулятора напряжения. Максимально допустимая температура корпуса — 70 0С. Процессоры с раздельным питанием 6x86L используют 2,8 В для питания ядра и 3,3 В для питания интерфейсных схем. По потреблению и охлаждению с ними особых проблем не возникает.
Cyrix 6х86МХ — усовершенствованный вариант процессора Ml, включающий поддержку ММХ, реализацию специфических инструкций Pentium (мониторинг производительности, счетчик реального времени), расширенный до 64 Кбайт унифицированный первичный кэш. Изменяемые коэффициенты умножения 2, 2,5, 3 и 3,5 облегчают выбор внешней частоты (табл. 10).
Таблица 10. Частоты и коэффициенты умножения процессоров Cyrix
-
Процессор
Частота шины
Частота ядра
Коэффициент
6х86-Р120+
50
100
2
6х86-Р133+
55
110
2
6х86-Р150+
60
120
2
6х86-Р166+
66
133
2
6х86-Р200+
75
150
2
6x86MX-PR166GP
60
150
2,5
6x86MX-PR200GP
66
166
2,5
6x86MX-PR233GP
75
188
2,5
Процессоры устанавливаются в сокет 7. Питание ядра — 2,8 В, интерфейсных схем — 3,3 В. Процессоры разработки Cyrix, выпускаемые на заводах IBM, продаются под торговой маркой IBM.
Процессор Cyrix MediaGX™ является новым словом в архитектуре процессоров для PC, он предназначен для недорогих портативных и настольных систем. Кроме обычного ядра, реализующего систему команд Pentium, процессор имеет встроенный графический контроллер VGA с 2В-акселераторами, использующий унифицированную архитектуру памяти UMA, а также аудиоканал. Сам процессор имеет интерфейс динамической памяти и шины PCI. К нему в комплекте должен использоваться еще один кристалл Сх5510 с контроллерами шин ISA, IDE, всеми традиционными системными средствами PC и портом MIDI.
Процессор вместе со своим кристаллом-компаньоном предназначен для установки на специализированные системные платы. По состоянию на начало июня 1998 года доступны процессоры с частотой ядра 120, 133 и 150 МГц.