Развитие моделей процессоров AMD. Способ повысить производительность

(Молчанов Н.Н.МГУ, мех-мат.+Логисим+Лилов И.П.)

Мы не будем рассматривать этот вопрос в смысле технологии изготовления микросхем. Гораздо важнее понять, каким способом можно из сравнительно простых логических узлов построить схему, которая будет не просто выполнять какую-то отдельно взятую функцию как, например, комбинационная схема, а может быть инициатором и координатором сложнейших информационных процессов, происходящих внутри компьютера.

Что такое процессор? Процессор – это прибор позволяющий выполнять бесконечную последовательность арифметических и логических операций над данными, и изменять эту последовательность в зависимости от результатов предыдущих операций или внешних условий.

Работа процессора состоит издвух основных составляющих – собственно выполнения арифметических и логических операций над данными, и организации последовательности их выполнения.

К акие действия должен уметь выполнять процессор. В компьютерах, построенных на принципах фон Неймана, процессор должен уметь следующее:

Считывать команды и данные из оперативной памяти (и других устройств).

Выполнять арифметические и логические операции над данными.

Последовательно выполнять команды по обработке данных.

Изменять последовательность выполнения команд в зависимости от результатов вычислений.

Простейший «процессор»

Рассмотрим схему простейшего процессора (управляющего устройства):

Сосотавные части.

Постоянная память, в которой записана какая-то информация. Это ПЗУ хранит 4096 16-разрядных слов.

Регистр 8-разрядный (расположен левее, Di0-Di7)

Мультиплексор. Управление S0-S2, выход D.

(под полную запись)

Если включить это устройство, установив логический ноль на входы, обозначенные как «выбор программы» и подать импульс сброса, то через короткое время из постоянной памяти будет считано 16-разрядное слово, записанное по нулевому адресу. Допустим, что в этом слове записано значение 0000000000000001.

Это означает, что на всех выходах (D10-D15, это старшие разряды 0000000 000000001.) «управление исполнительными устройствами» будет состояние логического нуля.

На адресных входах (D7-D9) мультиплексора тоже будет логический ноль, а следовательно, будет выбран нулевой вход мультиплексора, на котором всегда установлен ноль. И только на самом младшем входном разряде регистра (Di0) будет установлена логическая единица.

Если теперь поступит одиночный тактовый импульс, то в регистр запишется значение 00000001, и через короткое время на выходе памяти появится содержимое другого слова данных.

Если это слово в младших разрядах содержит 0000010, то произойдет переход на следующий адрес. Таким образом, это устройство может последовательно, слово за словом, извлекать данные из постоянной памяти и интерпретировать их некоторым образом.

Теперь допустим, что в этом слове записано 000000 111 0000010. Соответственно, после его считывания на управляющих выходах по-прежнему будет 0, а мультиплексор выберет седьмой вход и передаст его на вход Di7 регистра.

На остальных входах регистра будет значение 0000010. Какое значение будет на седьмом входе мультиплексора, и что он передаст на старший разряд регистра, мы не знаем. Поэтому с приходом следующего тактового импульса в регистр будет записано либо 1000010, если на седьмом входе мультиплексора логическая единица, и 00000010, если на этом входе ноль. Таким образом, очередное слово может извлекаться из памяти не только раз и навсегда заданным способом, но и в зависимости от внешних условий.

Шесть старших разрядов данных, хранящихся в постоянной памяти можно использовать для управления какими-нибудь внешними механизмами, а входы мультиплексора для анализа состояния каких либо датчиков. Последовательностей управляющих слов может быть несколько разных, если использовать входы «выбор программы».

Таким образом, это устройство обладает одной из основных функций процессора – оно может выполнять последовательность заданных команд, и изменять последовательность их выполнения в зависимости от внешних условий. Тогда формат команды нашего процессора будет следующим:

ПРОГРАММИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОРА.

Пример. К каждому управляющему выходу подключим елочную гирлянду. Тогда программа, которая будет по очереди зажигать эти гирлянды по одной, будет выглядеть вот так:

Этому устройству можно придумать и более полезные применения..

Везде, где требуются управление какими-либо механизмами и не требуются арифметические вычисления, можно применить такое устройство.

Итак, что может, и чего не может это устройство? Это устройство может формировать управляющие последовательности выходных сигналов в зависимости от состояния входных. Поскольку число элементов схемы невелико, оно может делать это с очень высокой скоростью, выше, чем это делал бы любой микропроцессор или микроконтроллер на основе микропроцессора. Но в то же время, это устройство не обладает другим основным свойством процессора - оно не может выполнять арифметические и логические операции над какими-либо данными и не может запоминать эти данные .

Процессор (ЦПУ) - центральное процессорное устройство. Если проще - это центральное устройство компьютера, которое обрабатывает информацию. Именно от процессора зависят такие важные вещи как: быстродействие (скорость работы) и производительность (эффективность работы).

Насколько важна тактовая частота

С первого взгляда сложно понять, в чем заключается отличие между процессорами в разных ноутбуках и даже в комплектации одной и той же модели. Дело в том, что во времена, когда процессоры были простыми (одноядерными), а количество используемых производителями моделей было относительно небольшим, все было относительно просто: чем новее чип и больше его , тем лучше.

Тактовая частота - это число операций, которые производит компьютер за одну секунду, данная частота измеряется в МГц (мегагерц). Что бы узнать о том, что это такое подробнее перейдите по ссылке выше.

Сейчас все не совсем так, особенно если говорить о чипах, предназначенных для ноутбуков - далеко не всегда высокое значение тактовой частоты будет говорить о том, что вы купили производительную модель процессора .

В этой статье мы разберемся с тем, как определить, какой процессор нужен именно вам.

В целом при выборе процессора нужно ориентироваться на:

• производителя процессора;
• наличие «встроенной» или «выделенной графики / объединение обоих;
• энергосбережение;
• тактовую частоту и объем кэша.

Под архитектурой процессора - понимают то, как внутри процессора расположены его основные элементы. От этого зависят определенные возможности процессора. Это сложное устройство, состоящее из огромного числа транзисторных ячеек. Поэтому новая архитектура - это всегда шаг вперед, увеличение быстродействия, новые, более жесткие технологические нормы и прочее. Чем современнее будет архитектура процессора, установленного в ваш ноутбук, тем лучше.

Шаг первый - определяемся Amd или Intel

Прежде чем определяться с конкретными характеристиками процессора нужно определиться с производителем. Чтобы определиться в данном вопросе достаточно прочитать нашу статью - « «. В целом следует отметить, что нет какого-то стопроцентного лидера в этом противостоянии . Однако обычно, если вы готовы потратить хорошую сумму денег на ноутбук, то Intel для вас будет оптимальней, в свою очередь Amd является приоритетным выбором в бюджетном сегменте.

Шаг второй - определяемся нужна ли в процессоре встроенная «графика»

Существует несколько видов процессоров:

• с интегрированной (встроенной) видеокартой
• с дискретной (выделенной) видеокартой
• с наличием как интегрированной, так и дискретной видеокартами

Приемущества процессоров с интегрированными видеокартами:

1. Цена - такие процессоры стоят намного меньше
2. Энергопотребление - ноутбуки с такими процессорами гораздо дольше держат заряд
3. Шум - такие процессоры гораздо тише, за счет того, что нет необходимости в дополнительных вентиляторах

Преимущества процессоров с дискретными видеокартами:

1. Высокая производительность видеокарты
2. Высокое качество графики
3. Возможность замены видеокарты в случае ее «устаревания»

Как уже было упомянуто, процессоры со встроенными видеокартами являются менее производительными. Благодаря этому простые модели ноутбуков которые ориентированы под работу в офисе могут обходиться без дискретных видеокарт. Конечно, в современные требовательные игры на таком ноутбуке или компьютере, конечно, не поиграешь, но для работы со складской базой данных, Excel или Word этого более чем достаточно.

Когда вы покупаете ноутбук с дискретной видеокартой, встроенная графика все равно будет иметься в вашем лэптопе . В этом случае HD Graphics (серия встроенных (интегрированны) видеокарт от Intel) работает, когда ноутбук использует для питания аккумуляторы, а дискретная карта - при работе от сети, чтобы обеспечить максимальную производительность.

Функциональность HD Graphics не так плоха, как говорят продавцы в магазинах. Конечно, в Battlefield 4 на ноутбуке с такой графической системой нормально поиграть не получится, но игры немного постарше или с не слишком навороченной графикой будут работать замечательно.

Поэтому, если вы не собираетесь использовать ноутбук для игр или использовать сложные программы, для которых нужна приличная видеокарта, можно смело брать ноутбук, в котором есть только интегрированная в процессор графика . Если вы приобретаете машину, на которой будут выполняться серьезные графические вычисления, интегрированной в процессор видеокарты - мало, нужно отдельная дискретная видеокарта. О том, для ноутбука есть отдельная статья.

Шаг третий - определяемся с количеством ядер

Практически все современные ноутбуки оснащаются, как минимум двухъядерными процессорами. Разве что совсем слабые машины, которые относятся даже не к ноутбукам, а к нетбукам, проектируются на одноядерных системах типа Intel Atom.

Большинство же лэптопов нижнего и среднего ценовых диапазонов работают на двухъядерных чипах разных поколений. Более мощные – мультимедийные и игровые аппараты, оснащаются четырехъядерными процессорами.

При этом нельзя безапелляционно утверждать, что чем больше ядер у процессора, тем лучше. Если говорить о соотношении цена/производительность, то двухъядерные чипы Core i5 являются лидерами рынка . Поэтому они встречаются в реально используемых конфигурациях чаще всего. Да и по соотношению цена/производительность решения на Core i5 оказываются самыми оптимальными.

Шаг четвертый - определяемся с тактовой частотой

Конечно, процессор с более высоким значением тактовой частоты будет производительнее аналогичного по архитектуре чипа. В целом сравнение по значению тактовой частоты может привести к неправильным выводам. Ведь в последние годы сколько-нибудь заметного роста тактовых частот нет, а младшие модели догоняют старшие по этому параметру. Более того, тактовая частота Core i7 может даже оказаться меньше, чем у какого-нибудь Celeron. Но это не значит, что второй производительнее. Все дело в количестве ядер и объеме кэш-памяти, а также поддержке технологий типа Hyper-Threading и Turbo Boost. Поэтому тактовая частота, конечно, важна, но в первую очередь роль играет архитектура!

Определитесь с тем, какой серии процессор вы будете покупать и только потом смотрите на значения его тактовой частоты . В рамках одной серии чипов действует правило: «чем больше тактовая частота, тем лучше». и мультимедийных систем стоит выбирать процессоры побыстрее, для офисных решений достаточно мощности любого современного процессора.

Важность оперативной и кэш памяти при выборе процессора для ноутбука

Еще один принципиально важный для оценки производительности параметр – объем встроенной в процессор кэш-памяти. Дело в том, что обмен информацией между процессорными ядрами и кэш-памятью осуществляется намного быстрее, чем с ОЗУ (оперативной памятью). В результате, чем больше размер кэша, тем быстрее оказывается ваш процессор. Причем в реальных задачах именно большой размер кэша нужен чаще, чем дополнительные ядра или слишком высокая частота. Однако, чем больше размер кэш памяти, тем дороже стоит процессор . Кроме того, увеличение памяти приводит к разогреву процессора.

Если же говорить о конкретной покупке, то при выборе процессора одной серии и линейки для мультимедийных систем и рабочих станций предпочтение нужно отдавать тем, у которых объем кэш памяти больше.

Энергосбережение

Большинство процессоров для ноутбуков создаются с прицелом на максимально низкое энергопотребление. Все современные чипы AMD и Intel поддерживают такую функцию, как Enhanced Intel Speedstep Technology или AMD Cool’n’Quiet (в зависимости от производителя). Когда ваш ноутбук не слишком занят сложными вычислениями, эта функция снижает тактовую частоту и напряжение питания процессора. В результате удается выиграть больше времени автономной работы, снизив потребление энергии и тепловыделение.

Кроме того, чтобы современный быстрый чип можно было разместить в тонком корпусе ультрабука, производители процессоров начали выпускать их энергосберегающие модели, позволяющие собрать тихую, холодную систему, с приличным временем автономной работы.

Понятно, что чем меньше выделяется тепла, тем лучше, но в основном энергия сберегается за счет снижения производительности . А если она не снижается, то цена существенно растет.

В результате получилось так, что если для офисного и мобильного применения энергосберегающий процессор – самое то, что нужно, то для игр или обработки видео он не очень пригоден.

Intel Haswell - серия самых популярных мобильных процессоров

В настоящее время ведущей мобильной процессорной линейкой являются серия чипов четвертого поколения Intel Core – Haswell.

Как и в предыдущих поколениях в серии Haswell выпускаются три процессорные линейки:

• Intel Core i5;
• Intel Core i7.

При этом в линейке Core i7 есть как двух-, так и четырехъядерные модели.

В серию входят мобильные и ультрамобильные процессоры, которые выпускались и в предыдущих поколениях. Кроме того, в линейке Haswell впервые были сделаны сверхультрамобильные чипы. Определить, какой конкретно процессор производитель поставил в ваш ноутбук можно по буквенному индексу, расположенному после четырехзначного числового индекса чипа.

В Intel приняты следующие обозначения (суффикс данной линейки) :

• Y - процессор с экстремально низким потреблением энергии; 11,5 Вт
• U - ультрамобильный процессор, с низким потреблением энергии; 15-28 Вт
• M - мобильный процессор; 37-57 Вт
• Q - четырехъядерный процессор;
• X - экстремальный процессор; топовое решение
• H - процессор сделан специально для высоко-производительной график

Экстремальный процессор не представляет опасности для пользователей, несмотря на название. Данная линейка предоставляет процессоры максимальной производительности.

В целом, если останавливаться на выборе конкретного типа процессора для ноутбука, то для производительных систем можно посоветовать чипы i5 и i7 «4ХХХ М» . Как вариант - i7 «4ХХХ U», а для тех, кому больше важна автономность ноутбука, следует рассматривать вариант с чипами «4ХХХ Y». Но надо быть готовым к тому, что производительность таких систем оставляет желать лучшего.

Способ повысить производительность

В процессорах Intel используется технология Turbo Boost, позволяющая автоматически повышать частоту работы ядер. У Intel она используется в чипах, начиная с Core i5 и i7.

Принцип действия технологии прост: если во время работы загружены не все ядра, автоматически повышается тактовая частота. У двухъядерного процессора повышается частота одного ядра, у четырехъядерных – одного или двух. Это дает серьезный прирост производительности в приложениях, оптимизированных под использование многоядерных систем: программ математической обработки данных, аудио и видео редакторы, в ряде игр. Настоятельно рекомендуем выбирать процессор, оснащенный такой технологией. Существуют и иные способы

Впервые процессоры компании AMD появились на рынке в 1974 году, вслед за презентацией Intel своих первых моделей типа 8080 и являлись их первыми клонами. Однако, уже в следующем году была представлена модель am2900 собственной разработки, представлявшая собой микропроцессорный комплект, который стала выпускаться не только самой компанией, но и такими как Motorola, Thomson, Semiconductor и другими. Стоит отметить, что на основе этого комплекта был изготовлен и советский микротренажер мт1804.

Процессоры AMD Am29000

Следующее поколение - Am29000 - полноценные процессоры, соединившие все компоненты комплекта в одно устройство. Представляли собой 32-разрядный процессор, базирующийся на архитектуре RISC, имеющий кеш 8 Кб. Выпуск начался в 1987 году и закончился в 1995.

Помимо собственных разработок, компанией AMD выпускались и процессоры, изготовленный по лицензии Intel и имевшие аналогичную маркировку. Так, модели Intel 8088 соответствовал Am8088, Intel 80186 - Am80186 и так далее. Некоторые модели подвергались модернизации и получали собственную маркировку, незначительно отличавшуюся от оригинальной, например Am186EM - улучшенный аналог Intel 80186.

Процессоры AMD C8080A

В 1991 году была представлена линейка процессоров, предназначенных для настольных компьютеров. Серия получила обозначение Am386 и использовала в своей работе микрокод, разработанный для Intel 80386. Для встраиваемых систем аналогичные модели процессоров были запущены в производство лишь в 1995 году.

Процессоры AMD Am386

Но уже в 1993 году была представлена серия Am486, предназначенная для установки только в свой, 168-пиновый разъем типа PGA. Кеш составлял от 8 до 16 Кб в модернизированных моделях. Семейство встраиваемых микропроцессоров получило обозначение Elan.

Процессоры AMD Am486DX

Серия K

В 1996 году начался выпуск первого семейства серии K, получивший обозначение K5. Для установки процессора использовался универсальный разъем, получивший название Socket 5. Некоторые модели этого семейства были разработаны для установки в Socket 7. Процессоры обладали одним ядром, частота работы шины составляла 50-66 Мгц, тактовая частота составляла 75-133 Мгц. Кеш составлял 8+16 Кб.

Серия процессоров AMD 5k

Следующее поколение серии K - семейство процессоров K6. При их производстве начинают присваиваться собственные имена ядрам, на которых они базируются. Так, для модели AMD K6 соответствующее кодовое имя Littlefood, AMD K6-2 - Chomper, K6-3 - Snarptooth. Стандартом для установки в систему был разъем типа Socket 7 и Super Socket 7. Процессоры имели в своем составе одно ядро и работали на частотах от 66 до 100 Мгц. Кеш первого уровня составлял 32 Кб. Для некоторых моделей имелся и кеш второго уровня, размером 128 или 256 Кб.

Семейство процессоров AMD K6

С 1999 начинается выпуск моделей Athlon, входящих в серию K7, получивших широкое распространение и заслуженное признание многих пользователей. В этой же линейке находятся и бюджетные модели Duron, а также Sempron. Частота шины составляла от 100 до 200 Мгц. Сами же процессоры имели тактовую частоту от 500 до 2333 Мгц. Обладали 64 Кб кеша первого уровня и 256 или 512 Кб кеша второго уровня. Разъем для установки обозначался как Socket A или Slot A. Выпуск закончился в 2005 году.

Серия AMD K7

Серия K8 представлена в 2003 году и включает в себя уже как одноядерные, так и двухъядерные процессоры. Количество моделей весьма разнообразно, поскольку были выпущены процессоры как для настольных компьютеров, так и мобильных платформ. Для установки используются различные разъемы, наиболее популярные из которых Socket 754, S1, 939, AM2. Частота шины составляет от 800 до 1000 Мгц, а сами процессоры обладают тактовой частотой от 1400 Мгц до 3200 Мгц. Кеш L1 составляет 64 Кб, L2 - от 256 Кб до 1Мб. Примером успешного использования являются некоторые модели ноутбуков Toshiba, базирующихся на процессорах Opteron, имеющих кодовое имя, соответствующее кодовому имени ядра - Santa Rosa.

Семейство процессоров AMD K10

В 2007 году начался выпуск нового поколения процессоров K10, представленного всего тремя моделями - Phenom, Athlon X2 и Opteron. Частота шины процессора составляет 1000 - 2000 Мгц, а тактовая частота может достигать величины 2600 Мгц. Все процессоры имеют в своем составе 2, 3 или 4 ядра в зависимости от модели, а кеш составляет 64 Кб для первого уровня, 256-512 Кб для второго уровня и 2 Мб для третьего уровня. Установка производится в разъемы типа Socket AM2, AM2+, F.

Логическое продолжение линейки K10 получило название K10.5, включающая в свой состав процессоры, имеющие 2-6 ядер в зависимости от модели. Частота шины процессора составляет 1800-2000 Мгц, а тактовая частота 2500-3700 Мгц. В работе используется 64+64 Кб кеша L1, 512 Кб кеша L2 и 6 Мб кеша третьего уровня. Установка производится в Socket AM2+ и AM3.

AMD64

Помимо представленных выше серий, компания AMD производит процессоры, базирующиеся на микроархитектуре Bulldozer и Piledriver, изготовленные по 32 нм техпроцессу и имеющие в своем составе 4-6 ядер, тактовая частота которых может достигать 4700 Мгц.

Процессоры AMD a10

Сейчас большой популярностью пользуются модели процессоров, разработанные для установки в сокет типа FM2, в том числе гибридные процессоры семейства Trinity. Связано это стем, что предыдущая реализация Socket FM1 не получила ожидаемого признания из-за относительно низкой производительности, а также ограниченной поддержкой самой платформы.

Само ядро состоит из трех частей, включающих в себя графическую систему с ядром Devastrator, пришедшим из видеокарт Radeon, процессорной части из х-86 ядра Piledriver и северного моста, отвечающего за организацию работы с оперативной памятью, поддерживая практически все режимы, вплоть до DDR3-1866.

Наиболее популярные модели этого семейства - A4-5300, A6-5400, A8-5500 и 5600, A10-5700 и 5800.

Флагманские модели серии A10 работают с тактовой частотой 3 — 3,8 Ггц, а при разгоне способны достигать значения 4,2 Ггц. Соответствующие значения для A8 - 3,6 ГГц, при разгоне - 3,9 Ггц, A6 - 3,6 Ггц и 3,8 Ггц, А4 - 3,4 и 3,6 Ггц.

Многие из авторов стихов и художественной прозы рано или поздно задаются вопросом: какой компьютер приобрести для литературного творчества ? Среди большого разнообразия вариантов в конце концов остаются два: планшет или ноутбук. В отличие от стационарных компьютеров и мноблоков, они мобильны, в отличие от смартфонов - функциональны. Но определиться между оставшимися двумя вариантами подчас становится довольно сложно: у каждого из них свои достоинства и недостатки, и, кроме того, на окончательный выбор сильно влияют привычки и предшествующий опыт писателя. Попробуем разобраться, почему же всё-таки ноутбук чаще побеждает в этом первенстве и становится неизменным спутником и рабочим инструментом литератора.

Главное - это клавиатура

Для того чтобы с комфортом набирать тексты, требуется такой компьютер, у которого есть клавиатура. В отличие от ноутбуков, у которых она имеется в любой модели, планшеты могут иметь клавиатуру в качестве дополнительной опции, а могут и не иметь ее. Их клавиатура, как правило, располагается либо на внутренней стороне чехла, либо приобретается отдельно.

Почему так сделано?

И действительно, планшету клавиатура особо не требуется по той простой причине, что у него сенсорный экран. Планшет в принципе не предназначен для набора текста. Это устройство создано в гораздо большей степени для развлечений и придания комфорта в повседневной жизни, чем для сосредоточенного писательского труда . А вот ноутбук (или, как более мобильный вариант - нетбук) создан именно для работы, а не для развлечений. Это отражается и на его программном обеспечении.

Чем отличаются платформы сравниваемых вариантов

Планшеты чаще всего работают под операционной системой Android. Это мощная и удобная платформа для развлечений, игр, мобильных приложений. Конечно, под ней выпускаются и текстовые редакторы, но, по сравнению с классическими, они настолько примитивны, что, скорее, являются просто имитацией офисных программ.

Ноутбуки чаще всего работают под Windows. Эта операционная система в одинаковой степени отвечает развлекательным и офисным задачам. Для писателя она удобна тем, что в руках у него оказываются огромные возможности для работы с текстами. С учетом наличия полноценной клавиатуры, этот факт и оказывается определяющим в выборе модели.

Не всё так просто

Но есть и другие аргументы, обратные перечисленным. Они могут поколебать уверенность писателя в выборе ноутбука и склонить его в сторону планшета:

1. Цена. Планшет и ноутбук с примерно одинаковыми возможностями стоят неодинаково. На планшете можно существенно сэкономить - в основном, за счёт разнообразия бесплатных операционных систем и приложений.

1. Мобильность. Как ни крути, планшет всё-таки компактнее любого ноутбука.

1. Сенсорный экран. Это удобнее, чем классический, особенно если есть привычка пользоваться сенсором.

1. Надёжность. В планшете, в отличие от ноутбука, нет механических элементов: SSD-диск вместо жёсткого, отсутствие DVD-привода, нет необходимости (или она заметно ниже) в вентиляторах для процессора.

Таким образом, окончательный выбор остаётся за писателем. Наша же статья просто поможет ему разъяснить некоторые практические тонкости в этом вопросе.

Центральный процессор

Как указывалось ранее, процессор является устройством, совмещающим выполнение арифметических и логических операций с управлением работой компьютера или его отдельных устройств. Процессор, выполняющий команды, хранящиеся в оперативной памяти и управляющий работой всего компьютера, называют центральным, или главным, процессором – CPU (Central Processing Unit). Следует отметить, что в современных компьютерах для увеличения быстродействия некоторые устройства, например, звуковая карта, могут иметь свои собственные специализированные процессоры. В дальнейшем под процессором понимается центральный процессор компьютера.

Центральные процессоры для IBM-совместимых настольных компьютеров выпускают фирмы Intel, AMD и VIA. Кроме этого, процессоры для персональных компьютеров выпускают и другие фирмы. Наиболее распространенными из этих процессоров являются процессоры UltraSPARC фирмы Sun и процессоры PowerPC совместного производства фирм Apple, IBM и Motorola. Процессоры с одинаковой или почти одинаковой архитектурой образуют семейства процессоров (под архитектурой процессора понимается его структура и состав компонент).

Первый процессор Intel – Intel 4004 (1971 г.) был 4-разрядным процессором с тактовой частотой 400-800 КГц (рис. 1.3.16а). Он содержал 2300 транзисторов и адресовал память до 640 байт. Этот процессор использовался в калькуляторах.

Процессор Intel 8080 (1974 г.) был уже 8-разрядным с тактовой частотой 2 МГц и содержал 6000 транзисторов (рис. 1.3.16б). Он мог адресовать до 64 Кбайт памяти, имел 8-разрядную шину данных, и использовался в первом персональном компьютере «Altair-8800».

Процессоры семейства Intel 8086 – Intel 8086 (1976 г.) (рис. 1.3.16в) и Intel 8088 (1979 г.) (рис. 1.3.16г) были первыми 16-разрядными процессорами. Они содержали 29000 транзисторов, могли адресовать до 1 Мбайта памяти и имели тактовую частоту от 5 до 10 МГц. Процессор Intel 8088 был использован в первом персональном компьютере фирмы IBM – IBM PC.

Процессор Intel 80286 (1982 г.) (рис. 1.3.16д) использовался в компьютерах IBM PC AT. Он также был 16-разрядным, но содержал уже 134000 транзисторов, 16-разрядую шину данных, мог адресовать до 64 Мбайта памяти, а его тактовая частота была повышена до 12 МГц.

Первым 32-разрядным процессором был процессор Intel 80386 (1985 г.) (рис. 1.3.16е). Количество транзисторов в нем составило 275000, и он мог адресовать до 4 Гбайт памяти. Его тактовая частота менялась от 16 (в первой модели) до 33 МГц (в последней модели). Шина данных у этого процессора также стала 32-разрядной. Начиная с этого процессора, основным производителем IBM-совместимых компьютеров стали другие фирмы, а фирма IBM потеряла свое лидирующее положение в производстве ПК.

Дальнейшим развитием Intel 80386 стал процессор Intel 80486DX (1989 г.) (рис. 1.3.16ж). Процессор содержал 1,2 млн. транзисторов и его тактовая частота в последней модели семейства (Intel 80486DX4) была повышена до 100 МГц.

Новым этапом в проектировании и производстве процессоров стал 32-разрядный процессор Pentium (1993 г.) (рис. 1.3.16и), который содержал 3,1 млн. транзисторов, а тактовая частота составляла 60 МГц (в первой модели). В процессорах семейства Pentium используется 64-разрядная шина данных, а размер адресуемой памяти увеличился до 64 Гбайт.

Рис. 1.3.16. Процессоры фирмы Intel: а) Intel 4004; б) Intel 8080; в) Intel 8086;

г) Intel 8088; д) Intel 80286; е) Intel 80386; ж) Intel 80486; и) Intel Pentium

В настоящее время производятся следующие 32-разрядные процессоры фирмы Intel:

· процессоры семейства Pentium: семейство Intel Pentium 4 (четвертая модификации Pentium), семейство процессоров Intel Pentium D и семейство процессоров Intel Pentium Core – многоядерные процессоры, т.е. процессоры, содержащие несколько процессоров (рис. 1.3.17а);

· семейство процессоров Intel Core 2 – многоядерные процессоры, являющиеся развитием семейства Pentium Core и постепенно заменяющие процессоры этого семейства (рис. 1.3.17б);

· процессоры семейства Intel Celeron, представляющие собой упрощенный и, следовательно, более дешевый вариант процессоров Pentium (рис. 1.3.17в);

· процессор Intel Pentium M с пониженным потреблением энергии и специально предназначенный для портативных компьютеров (рис. 1.3.17г);

· процессор Intel Atom для мобильных устройств (рис. 1.3.17д).

Рис. 1.3.17. Процессоры Intel: а) процессор семейства Pentium;

б) процессор семейства Core 2; в) процессор семейства Celeron;

г) процессор семейства Pentium M; г) процессор семейства Atom

Фирма Intel производит также специализированные процессоры для серверов. Первый такой процессор – 32-разрядный Pentium 2 Xeon появился в 1998 г. В настоящее время выпускаются 64-разрядные процессоры семейства Xeon (рис. 1.3.18а).

Первый 64-разрядный процессор фирмы Intel – Itanium появился в 2001 г, а вскоре появилась и новая модель этого процессора – Itanium 2. Однако в начале 2008 г. логотип этого процессора заменен на новый логотип – Itanium (без цифры 2). Одна из моделей семейства Itanium приведена на рис. 1.3.18б.

Рис. 1.3.18. Процессоры Intel для серверов: а) процессор Xeon; б) процессор Itanium

Процессоры AMD (Advanced Micro Devices – улучшенные микро-устройства) являются более простыми и более дешевыми аналогами (клонами) процессоров фирмы Intel. Так, 32(64)-разрядные двух- и четырехядерные процессоры AMD Phenom для настольных компьютеров (рис. 1.3.19а) являются аналогами Intel Core 2, а 64-разрядные двух- и четырехядерные процессоры AMD Opteron для серверов (рис. 1.3.19б) являются аналогами Itanium (рис. 1.3.19б).

32-разрядные процессоры, выпускаемые корпорацией VIA Technologies, с использованием 0,13-микронной технологии отличаются малыми размерами и низким энергопотреблением.

64-разрядный процессор VIA Nano (наследник процессоров фирмы Cyrix, когда-то конкурента фирмы Intel) с тактовой частотой до 1,8 ГГц (рис. 1.3.19в) предназначен для использования в небольших настольных и портативных компьютерах с повышенными требованиями к защите обработки данных.

Процессор VIA Eden-N является самым маленьким по размерам (15´15мм) клоном процессора Intel (рис. 1.3.19г). Он имеет тактовую частоту до 2 ГГц и предназначен для материнской платы VIA Pico-ITX с форм-фактором 10´7,2 см, которую можно использовать в портативных компьютерах.

Семейство процессоров UltraSPARC, самым мощным из которых является восьмиядерный процессор UltraSPARC T2 с тактовой частотой до 1,4 ГГц, используется только в компьютерах, производимых фирмой Sun (рис. 1.3.19д).

Семейство процессоров PowerPC, самым мощным из которых является четырех-, восьми- или шестнадцатиядерный процессор Power6 с тактовой частотой до 4,7 ГГц, используется в компьютерах серии Macintosh фирмы Apple, а также в компьютерах фирмы IBM (рис. 1.3.19е).

Рис. 1.3.19. Процессоры – клоны Intel: а) процессор AMD Phenom;

б) процессор AMD Opteron; в) процессор VIA Nano;

г) процессор VIA Eden-N; д) процессор UltraSPARC T2; е) процессор Power6