Реферат: Процессоры
Микропроцессор AMD5k86 имеет 4-потоковое суперскалярное ядро и осуществляет полное переупорядочивание выполнения инструкций (full out – of – order execution). Чип AMDk586 унаследовал лучшие черты от двух доминирующих на сегодняшний день микропроцессорных ветвей: семейства х86 и суперскалярных RISC-процессоров. От первых он унаследовал столь необходимую для успешного продвижения на компьютерном рынке совместимость с операционной системой WINDOWS. От семейства суперскалярных RISC-процессоров он унаследовал высочайший уровень производительности, характерный для чипов, применявшихся в рабочих станциях.
Разработанный инженерами компании AMD процесс предварительного декодирования позволяет преодолеть присущие архитектуре х86 ограничения (различная длина инструкций). В случае использования инструкций различной длины, чипы 4-го поколения могут одновременно обрабатывать 1 команду, процессоры 5-го поколения (Pentium) - 2 команды. И только микропроцессор AMD5k86 способен обрабатывать до 4 инструкций за такт.
Использование раздельного КЭШа инструкций и данных (объем КЭШа инструкций в два раза превосходит объем КЭШа данных) исключает возникновение возможных внутренних конфликтов.
Сейчас выпускаются микропроцессоры AMD5k86-P75, AMD5k86-P90 и AMD5k86-P100 производительность которых (Р. - рейтинг) соответствует процессору Pentium с тактовыми частотами 75, 90 и 100 МГц.
Компания Advanced Micro Devices планирует выпустить в этом (1996) году 3 млн. процессоров семейства AMD5k86 со значениями Р. - рейтинга от 75 до 166. Цены на новые процессоры будут сопоставимы с ценами обладающих аналогичной производительностью процессоров Pentium, вероятно, даже несколько ниже. Средняя цена процессора AMD5k86-P75 составляет около $75, чипа AMD5k86-P90 - $99.
Характеристики микропроцессора AMD5k86:
- 4-потоковое суперскалярное ядро с 6-ю параллельно работающими исполнительными устройствами, составляющими 5-ступенчатый конвейер;
- 4-потоковый ассоциативный кэш команд с линейной адресацией объемом 16 Кб;
- 4-потоковый ассоциативный кэш данных с обратной записью и линейной адресацией объемом 8 Кб;
- полное переупорядочивание выполнения инструкций, предварительное (speculative) исполнение;
- динамический кэш предсказания переходов объемом 1 Кб; в случае неправильного предсказания задержка составляет менее 3 внутренних тактов;
- 80-разрядное интегрированное, высокопроизводительное устройство выполнения операций с плавающей запятой, обладающее небольшим временем задержки при выполнении операций +/*;
- питающее напряжение - 3В, система SSM (System Management Mode) для уменьшения потребляемой мощности;
- 64-разрядная шина и системный интерфейс помещены в 296-контакный корпус SPGA, совместимый по выводам с процессором Pentium (P54C) и процессорным гнездом Socket-7;
- полная совместимость с Microsoft Windows и инсталлированной базой ПО для процессоров архитектуры х86.
4.2.2.2. Пример маркировки микропроцессора AMD5k86-P75.
---------------------------------------------
| #### ### ### ###### ----------- |\
| ## ## ## ### ## ## ## `\------ | |\
| ###### ## # ## ## ## /| | | |\
| ## ## ## ## ###### | ----,| | |\
| ----/ \| |\
1 -------------------- |\
2 -------- AMD5k86тм-Р75 |\
3 ------------------------ |\
4 -------- AMD-SSA/5-75ABQ |\
| E <datecode> | Designed for |\
5 ----------------------- /\/------- |\
| (m) (c)1996AMD /\/------- |\
| /\/------- |\
| Microsoft |\
6 -------- HEAT SINK ---------- |\
\ AND FAN REQ'D Windows 95 тм |\
\ |\
`------------------------------------------\
\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \
Обозначения:
1. P-рейтинг 5. Питающее напряжение
2. Название B=3.45 - 3.60B
3. Температура корпуса C=3.30 - 3.465B
W=55C R=70C F=3.135 - 3.465B
Q=60C Y=75C H=2.76 - 3.0B
X=65C Z=85C J=2.57 - 2.84B
4. Серийный номер K=2.38 - 2.63B
6. Температурный режим
4.2.2.3. Тесты.
Система Р – рейтингов измерения производительности процессоров была предложена в начале 1996 года компаниями AMD, Cyrix, IBM и SGS – Thomson Microelectronics. P-рейтинг составляется, по результатам проведения эталонного теста Winstone 96, разработанного издательством Ziff – Davis Этот тест представляет собой набор из 13 наиболее часто применяемых приложений, таких как Microsoft Word и Exel.
Следует заметить, что в отличие от системы тестов iComp, которой пользуется корпорация intel для оценки производительности своих микропроцессоров, тестовый набор Winstone 96 является общедоступным.
В своем новом чипе AMD5k86 компания AMD воплотила поистине новаторское сочетание набора инструкций х86 и суперскалярной RISC-архитектуры (reduced instruction set computing architecture). Как утверждают некоторые специалисты AMD, благодаря такому решению микропроцессор AMD5k86 обеспечивает на 30% большую производительность, чем процессор Pentium с такой же тактовой частотой. Впрочем, результаты тестирования с использованием пакета тестов Winstone 96 компании Ziff – Davis показывают, что преимущество несколько скромнее.
Тестовая конфигурация:
|
Материнская плата Чипсет ОЗУ Кэш-память L2 Видеоплата (640х480х256) Видеодрайвер Жесткий диск |
FIC PA2002 VIA Apollo Master EDO DRAM объемом 16 Мб 256 Кб PCI Diamond Stealth64 3200 Diamond GT 4.02.00.218 for Windows 95 EIDE Quantum Fireball емкостью 1.2 Гб |
AMD5k85-P75 CPU (index 48.8)
Pentium 75 (index 47.4)
AMD5k85-P90 CPU (index 56.7)
Pentium 90 (index 54.9)
4.2.2.4. Материнские платы для AMD5k86.
Список широко распространенных системных плат, протестированных в лабораториях компании AMD и
рекомендованных для установки процессора AMD5k86.
| Производитель | Модель | Чипсет | BIOS |
| Abit | PH5 1.3 | SiS 551 | Award Pentium PCI Sys BIOS (N35) |
| Abit | PH5 2.1 | Intel Triton | Award Pentium PCI Sys BIOS (C4) |
| Atrend | ATC1000 | Intel Triton | Award i430-2A59CA29C-00 |
| Atrend | ATC1545 A1 | OPTi Viper |
Award OPTi Viper ATS-1545 ver. 0.6. |
| Biostar | 8500TAC A1 | Intel Triton | AMI 1993 |
| ECS | TR5510 | Intel Triton | Award i430FX-2A59CE1NC-00 |
| ECS | AIO | Intel Triton | Award i430FX-2A59CE1NC-00 |
| FIC | PA2002 1.21 | VIA 570 | Award 4.052G800 |
| Gigabyte | GA586ATS 1B | Intel Triton | Award Intel 430FX PCI-ISA v.1.26 |
| Hsingtech | M507 1.1 | Intel Triton | Award 2/1/1996x |
| Mycomp (TMC) | PCI54ITS 2.00 | Intel Triton | Award i430FX-2A59CM29C-00 |
| Замечание: ранние версии указанных системных плат нуждаются в замене BIOS на более новую версию, правильно распознающую чип AMD5k86 | |||
4.2.2.5. AMD планирует выпустить K5.
Репутация AMD сильно зависит от успешности затянувшегося проекта К5-первой самостоятельной пробы архитектурных сил в области х86. Рождение К5 опасно откладывается уже не первый раз. В первом квартале следующего года AMD планирует перевод K5 на технологический процесс с проектными нормами 0.35 мкм и с трехуровневой металлизацией, разработанный при содействии с HР и запускаемый на новом заводе AMD Fab 25 в Остине, штат Техас. Это позволит уменьшить К5 с
4.2 миллионами транзисторов до 167 кв. мм и поднять процент выхода годных, а также тактовую частоту.
По мнению руководства AMD в 1996 году объем выпуска К5 будет наращиваться достаточно быстро, что позволит отгрузить до конца года более пяти миллионов процессоров. Ответом на вызов Intel с ее процессором Pentium Pro может стать только процессор К6, но уже никто не верит, что его удастся увидеть раньше 1997 года. Hесмотря на всемирный переход на процессор Pentium, в следующем году еще могут сохраниться некоторые рынки для 486-х. Эксперты считают, что потребность таких региональных рынков, как Китай, Индия, Россия, Восточная Европа и Африка, в 486-х чипах составит до 20 миллионов процессоров в 1996 году. AMD рассчитывает, что именно ей удастся поставить большую часть от этого количества. Поэтому компания повышает тактовую частоту 486-х до 133 Мгц, чтобы конкурировать с низшими версиями процессора Pentium в настольных ПК начального уровня. Однако, AMD будет усиленно наращивать выпуск К5, поскольку 486-е быстро выходят из моды.
4.3. Процессоры NexGen.
В то время: как компания Intel готовила отрасль к шокирующему выходу в жизнь серийных моделей серверов и настольных машин на Pentium Pro, фирма NexGen представляла форуму свои планы по разработке процессора Nx686. Этот суперскалярный х86-совместимый процессор, к разработке которого подключается еще и команда архитекторов из AMD, снятых с собственного неудачного проекта К6, будет содержать около 6 млн. транзисторов, включая вычислитель с плавающей точкой на одном кристалле с процессором (отказ от предыдущего двухкристалльного подхода, ослабившего Nx586). Технология КМОП с проектными нормами 0,35 мкм и пятислойной металлизацией позволила "упаковать" на одном кристалле семь исполнительных узлов: два для целочисленных, один для операций с плавающей точкой, по одному для обработки мультимедиа, команд переходов, команд загрузки и команд записи. Показатели производительности представители NexGen назвать не смогли, но выразили предположение, что он превзойдет Pentium Pro на 16-разрядных программах вдвое, а на 32-битовых - на 33 %.
До сих пор мало что известно про Nx686, так как чип еще не анонсировался и NexGen не хочет раскрывать козыри перед конкурентами в лице AMD, Cyrix и Intel. Однако, NexGen не хочет раскрывать козыри перед конкурентами в лице AMD, Cyrix и Intel. Однако, NexGen настаивает о том, что Nx686 по производительности сопоставим с интеловским Pentium Pro и AMD K5, и наследует микроархитектуру Nx586, появившуюся в 1994 году. NexGen называет ее RISC86. Базовая ее идея, как и в случае с Pentium Pro и K5, состоит в преобразовании сложных CISC-команд программного обеспечения x86 в RISC-подобные операции, исполняемые параллельно в процессорном ядре RISC-типа. Этот подход, известный под названием несвязанной микроархитектуры, позволяет обогатить CISC-процессор новейшими достижениями RISC-архитектур и сохранить совместимость с имеющимся ПО для х86.
В Nx686 эта философия продвинута на новый логический уровень. Сегодня в Nx586 имеется три исполнительных блока, трехконвейерное суперскалярное ядро. Он способен выполнять в каждом такте по одной команде х86. Возможности для совершенствования очевидны: Nx586 будет содержать пять исполнительных блоков, четыре конвейера и несколько декодеров, способных справиться с выполнением двух или даже более команд х86 за один машинный такт. Для этого потребуется встроить дополнительные регистры переименования и очереди команд.
Подход к использованию интегрированного кэш-контроллера и интерфейса для скоростной кэш-памяти остается неизменным. Представители NexGen говорят, что они изучают возможность использования кристалла вторичной кэш-памяти по образцу и подобию Intel, тем более что их производственный партнер IBM Microelectronics способен делать статическую память и многокристальные сборки (MCM - multichip modules).
Пример практической реализации технологии МСМ фирмы IBM представляет новая версия процессора Nx586, запланированная к выпуску на конец этого года и включающая кристалл CPU и FPU в одном корпусе. Одновременное перепроектирование топологии с масштабированием до размера линии 0.35 микрон позволит компании NexGen основательно уменьшить размеры кристалла ЦПУ - до 118 кв. мм - меньше в этом классе ничего нет.
NexGen, новичок в группе производителей процессоров х86. Nx596 может параллельно обрабатывать на нескольких исполнительных блоках до четырех простейших операций, которые названы командами RISC86. Процессор К5 имеет похожий четырехпоточный дешифратор, но результаты его работы компания называет R – ops.
4.4. Процессоры Cyrix.
Первая вещь из грандиозного проекта М1 компании Cyrix, наконец обнародована. Это процессор Сх 6х86-100, монстроподобный кристалл которого сложен и очень дорог для того, чтобы претендовать на массовый выпуск в течении длительного срока. Его проблемы сможет решить процессор, который пока имеет кодовое название M1rx и опирающийся на техно процесс с пятислойной металлизацией, идущий на смену трехслойной версии той же 0.6-мкм технологии. Если проект увенчается успехом, то размер кристалла с 394 кв. мм уменьшится до 225 кв. мм, тогда у Cyrix появится шанс поднять тактовую частоту до 120 МГц. В этом случае эксперты предсказывают ему производительность в пределах 176-203 по тесту SPECint92, т.е. на уровне процессора Pentium 133 (SPECint92=190.9) или 150 МГц. Если все обещания сбудутся, то Cyrix сможет продать столько процессоров, сколько произведет. Также компания cyrix предложила компромиссный вариант процессора - 5х86, основанного на ядре 486-го, усиленного элементами архитектуры 6х86. Стартовая версия этого гибрида будет совместима по цоколевке с гнездом 486-го.
4.5. Процессоры Sun Microsystems.
Sun Microsystems процессор UltraSparc-II. Впервые вводя RISC-технологию, SUN в 1988 году объявила SPARC в качестве масштабируемой архитектуры, с запасом на будущее. Однако, с 1993 года реализация SuperSparc стала на шаг отставать от своих конкурентов.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
