Центральный процессор (стр. 8 )

Затем компания AMD перешла к выпуску нового 64-разрядного процессора Athlon 64 с кэш-памятью первого уровня – 128 Кб, второго – 1 Мгб, имеющая частоты 2 800, 3 000, 3 200, 3 400, 3 500 Ггц. Данный вид процессоров имеет уже другой разъем для установки процессора. Такие устройства значительно превосходят производимые ранее 32-разрядные процессоры. Во-первых, теперь используются более длинные и оптимизированные инструкции, что сказалось на скорости обработки видео-данных, звуковых файлов и т. д. Во-вторых, такие процессоры могут адресовать до 1 Терабайта (1Терабайт равен 1 000 Гигабайт), тогда как 32-разрядные могут для этого использовать только 4 Гбайт памяти. В-третьих, новые процессоры имеют процессорный кэш емкостью 1 Мбайт, значительно более производительную системную шину HyperTransport с частотой до 1 600 Мгц, а в сам процессор встроен контроллер памяти, что весьма повышает общую производительность системы. В-четвертых, они имеют встроенную улучшенную антивирусную систему для защиты от части видов вирусов. Кроме того, данные процессоры могут работать с 64-разрядными программами-приложениями. Несмотря на то, что данных программ пока еще мало, но в будущем они будут все больше и больше распространены.

Данные по серии К7 можно представить в таблице ниже. Кэш третьего уровня отсутствует. Все серии (кроме Athlon, которая поддерживает MMX, 3DNow!), поддерживают инструкции MMX, 3DNow!, SSE. Размер кэша второго уровня (L2) дан в килобайтах.

Следующая серия К8 показана в таблице ниже. Размер кэша второго уровня (L2) дан в мегабайтах. Кэш третьего уровня отсутствует. Все серии обычно поддерживают MMX, 3DNow!, поддерживают инструкции MMX, 3DNow!, SSE, SSE2, SSE4а, AMD64, Cool’n’Quiet, NX-бит.

По идее, следующей должна быть версия К9, но появилась семейство К10. Здесь присутствует кэш третьего уровня. Все серии обычно поддерживают MMX, 3DNow!, поддерживают инструкции MMX, 3DNow!, SSE, SSE2, SSE4а, AMD64, Cool’n’Quiet, NX-бит, но появляется новые наборы – AMD-V иPowerNow!

Если в названии процессора имеются символы Х2, Х3, Х4, то цифры обозначают количество ядер. Так для названия Phenom X3 8600 символы Х3 обозначают наличие трех ядер.

Если нужно просмотреть характеристики конкретного процессора, то следует обратиться на страницу компании AMD по адресу - http://www. /ru/products/Pages/Products. aspx.

Шина FSB имеет частоты для процессоров Intel в 133, 166, 200, 266, 333, 400 Мгц. Если указана частота выше, например, 800, то это означает, что за один такт передается несколько данных и данный параметр (800 Мб/с = 100 Мгц х 8) должен называться теоретической пропускной способностью, то есть, какое количество данных передается по шине. Хотя в обиходной жизни часто применяется название «частота системной шины».

Частота системной шины для ранних процессоров AMD составляла такие же значения, как и компанииIntel, но в современных процессорах (поколение К8 и К10) составляет 800, 1000, 1600, 1800, 2000 Мгц, соответственно теоретическая пропускная способность шины составляет от 6400 до 16 000 Мб/с в зависимости от коэффициента (сколько данных передается за один такт).

Дополнительные замечания. Желательно процессор устанавливать на материнскую плату с соответствующей процессору частотой системной шины. Все современные процессоры совместимы со всеми версиями Windows, а также Unix, OS/2 и др.

Продукция компании AMD пользуется популярностью благодаря низким ценам и высокой производительностью.

Одним из параметров, по которым можно судить о сложности процессоров, является количество транзисторов (в миллионах), которое указано ниже в таблице:

Другой параметр, по которым судят о возможностях процессора, является микрометровая технология CMOS. Раньше процессоры выполнялись по 3,0 технологии, далее 1,5; 0,8; 0,6; 0,35, 0,25, 0,18, 0,09 и т. д. Чем меньше значение, тем меньшего размера транзисторы и, соответственно, большее их число находится на квадратном миллиметре, тем меньшее энергообеспечение требуется для работы устройства, то есть меньше выделяется тепловой энергии. Кроме того, чем меньше размеры элементов процессора и расстояние между ними, тем более сокращается время прохождения сигнала, увеличивается производительность, поэтому ведущие компании переходят на новые технологии. Так, процессоры AMDAthlon XP с тактовыми частотами от 1500 до 2100 Мгц выпускались по 0.18 технологии, а с частотами 2 200 – 2 600 Мгц по 0.13 технологии. Происходит переход на 0.045 мкм технологию.

В последних моделях центральных процессоров реализован механизм защиты от перегрева, который заключается в том, что при повышении температуры выше критической он переходит на пониженную тактовую частоту, при которой потребляется меньше электроэнергии.

Современные персональные компьютеры используют, как правило, определенный алгоритм обработки данных, называемый архитектурой Фон Неймана, когда инструкции и сами данные хранятся в одном месте (памяти), а процесс обработки построен на циклической последовательной обработке данных. Именно последовательность обработки является узким местом такой архитектуры, так как любое данное должно последовательно пройти через процессор, хотя само вычисление может быть однотипным.

Из иных алгоритмов назовем Гарвардскую архитектуру, когда данные и программный код используют разную память. Однако в этом случае сложно использовать методы программирования, когда нужно поменять код в процессе выполнения программы, нельзя оперативно перераспределять память и т. д. Используется в встраиваемых компьютерах. Другой алгоритм, параллельный, применяется в многопроцессорных системах для ускорения процесса вычисления.

Процессоры персонального компьютера выпускаются в формате CISC (Complex Instruction Set Computer - компьютер со сложным набором инструкций), то есть каждая машинная инструкция выполняется непосредственно процессором. В отличие от данного вида процессоров, существует другой подход: процессоры RISC (Reduced Instruction Set Computer - компьютер с уменьшенным набором инструкций), которые имеют команды одной длины. Если на вход компьютера попадет команда из расширенного набора, то она выполняется несколькими инструкциями. Каждый из этих подходов имеет свои преимущества и недостатки. RISC процессоры работают быстрее, но когда встречается команда, которую нужно транслировать, она выполняется медленнее, однако сам процессор устроен проще, чем CISC. Кроме того, RISC процессоры выполняют за один такт несколько команд, а некоторые CISC процессоры требуют несколько тактов.

Поэтому разработчики пошли на выпуск новых процессоров, которые имеют и RISC, и CISC подходы. В будущем будут разработаны процессоры с VLСW обработкой (Very Long Computer Word - очень длинное машинное слово), в которых несколько инструкций помещаются в одну запись и подаются на вход процессора, обрабатывающий несколько команд одновременно, будут реализованы и другие подходы.

Процессор, помимо внутренней работы, имеет внешние каналы (шины), через которые он получает (посылает) данные. В самом процессоре имеется устройство интерфейса шины, которое ответственно за прием/передачу данных, в частности, усиливающее выходной сигнал для того, чтобы сигнал дошел до пункта назначения, при этом усиливая и входные сигналы, чтобы их можно было распознать на другом конце шины. Кроме того, у него имеется много дополнительных функций, таких, как согласование сигнала и пр.

Другие компании, производящие процессоры: Cyrix, IBM, NexGen, Texas Instruments, Centaur Technology.

Производительность

Производительность процессоров, вплоть до Pentium, при­мерно в 1,5-2,0 раза выше при одинаковых тактовых частотах по сравнению с предыдущими моделями компьютеров. Так, 80286 быстрее, чем 8086 примерно в 1,5 раза, 80386 быстрее 80286 примерно 1,5 раз и так далее. Исключением являются процессоры серий Pentium MMX, Pentium II и Pentium Pro между собой, так как их производительность будет зависеть от видов приложений, с которыми работает компьютер.

Для процессоров до сих пор верен закон Гордона Мура (один из основателей компании Intel), гласящий, что мощность процессоров удваивается каждые полтора года при сохранении его стоимости.

Как уже отмечалось, дать точные коэффициенты при сравнении разных процессоров нельзя, поэтому будем говорить о приблизительных параметрах. Трудность сравнения заключается в нескольких проблемах:

- процессоры оптимизированы для решения разных видов задач, то есть одни будут лучше работать при большом количестве арифметических целочисленных операций, другие - с числами с плавающей запятой, третьи - при работе с пересылкой данных;

- производительность компьютера зависит не только от процессора, но и от таких компонентов, как материнская плата, вид памяти и прочее. При хорошем сочетании производительность будет выше, то есть при тестировании компоненты для одного процессора хорошо сочетаются, для других нет.

Для сравнения производительности компьютеров используются разные методики, наиболее известной из которых является более ранний индекс iCOMP 1.0 и iCOMP 2.0, причем второй более полный, так как учитывает переход к работе с 32-разрядными приложениями мультимедиа, трехмерной графики и телекоммуникаций.

Производительность каждой следующей серии примерно в 1,5-2,0 раза выше предыдущей. Приведем некоторые примерные цифры производительности. Если принять быстродействие процессора 286-20 (с частотой 20 Мгц) за единицу, то для 386-33 Мгц оно равно 4 (то есть в 4 раза быстрее), 486-66 - 12, Pentium-66 - 24, Pentium-133 - 47. Отметим, что производительность системы 486DX2-133 примерно эквивалентна Pentium-75… Core i7 быстрее, чем Core i5 примерно на 10-50%, Core i5 – Core i3 примерно на 10-50%, Core i3 – Atom примерно в 3.5 раза в зависимости от модели. Core i7 быстрее, чем Atomпримерно в 4 раза, Core 2 Duo – Atom в 2 - 2,5 раза.

Если просмотреть производительность процессоров разных компаний, то AMD Phenom II Х6 примерно соответствует Intel Core i7, AMD Phenom II Х4 - Intel Core i5, AMD Phenom II Х3 - Intel Core i3,AMD Phenom II Х2 - Intel Core 2 Due.