Elektronika - baza wiedzy
Procesory Intel
4004 - to pierwszy 4 bitowy procesor powstały w 1971 r. na zamówienie japońskiej firmy ETI, Procesor ten przeznaczony był co prawda tylko do kalkulatora ale stanowił początek technologicznej linii układów scalonych. Procesor zawarty był w pojedynczym układzie, składał się z około 2300 tranzystorów upakowanych na powierzchni 10 mikrometrów i pracował z częstotliwością 108 KHz.
8008 - to opracowany w 1972 r. 8 bitowy procesor przeznaczony podobnie jak jego poprzednik - 4004, do prostych urządzeń obliczeniowych. Pracował z częstotliwością 200 KHz, na powierzchni 10 mikrometrów zawierał 3500 tranzystorów.
8080 - konstrukcja INTELa, jednostka 8 bit, jest to mikroprocesor edukacyjny tzn. że przedmiot Układy Mikroprocesorowe na elektronice jest wykładany podstawie działania i budowy tego procka. Mikroprocek ten ma w miarę nieciekawy asembler o instrukcjach praktycznie różnych od jego następców. Zegar 0,5 do 2 MHz
8085 to opracowany w 1976 r. 8 bitowy procesor. Zawierał zegar o częstotliwości 5 MHz, na 3 mikrometrach powierzchni zawierał 6500 tranzystorów.
8086 Intel 8086 to jeszcze nie w pełni 16 bitowy procesor, wprowadzony na rynek w 1978 r., oparty na architekturze procesora 8080, z którym zachowywał zgodność wstecz. 8086 mógł przetwarzać dwa bajty jednocześnie, w związku z czym szybkość przetwarzania była zdecydowanie większa niż procesora 8080, który przetwarzał tylko pojedyncze bajty. 8086 nie zdobył wysokiej popularności z uwagi na wysoką cenę i brak w owym czasie wystarczającej liczby 16 bitowych urządzeń peryferyjnych. Procesor ten pracował początkowo z częstotliwością taktowania równą 4,7 MHz. Nieco później po dołożeniu koprocesora 8087 częstotliwość taktowania zwiększyła się do 10 MHz. Procesor na 3 mikrometrach powierzchni zawierał blisko 29000 tranzystorów. Intel 8086 jest określany jako pierwszy komputer z serii x86, wszystkie opracowane w późniejszym czasie jednostki są z nim mniej więcej zgodne. Procesory tej serii były często montowane w komputerach IBM klasy XT. Wydajność poniżej 1 MIPS. Początkowa cena: 360 USD.
8088 to opracowany w 1979 r. 16 bitowy procesor. Procesor ten był w zasadzie wewnętrznie identyczny z 16-bitowym 8086, ale dla uproszczenia konstrukcji komputera, wyposażono go w 8-bitową szynę danych przez co przesłanie 16-bitowego "słowa" odbywało się po prostu w dwóch krokach. Taka konstrukcja umożliwiła jego zastosowanie w niedrogich i popularnych wówczas 8 bitowych urządzeń peryferyjnych przez co przyczynił się do dużego sukcesu komputerów IBM PC. Procesor ten taktowany był zegarem o częstotliwości 4,77 MHz., na powierzchni 3 mikrometrów zawierał 29000 tranzystorów.
80186 To 16 bitowy procesor, taktowany zegarem o częstotliwości 6 MHz i wprowadzony na rynek w czerwcu 1981 r. Posiadał zewnętrzną i wewnętrzną, 16 bitową szynę danych, kanały DMA i sterowniki przerwań. Nigdy nie trafił do normalnego użytkownika, procesor ten znalazł głównie zastosowanie w przemyśle, w różnego rodzaju sterownikach itp.
80286 - To był początek rewolucji w dziedzinie PC. Mikroprocesor w pełni 16 bitowy, potrafiący zaadresować aż 1024 kB RAMu w trybie real i 16 MB w trybie protected. Lista instrukcji poszerzyła się nieznacznie w stosunku do poprzednika. Wreszcie są instrukcje z serii shl ax,4. W 8086 trzeba było cztery razy pisać shl ax,1. Komputer oparty na takim procku (zwany popularnie AT´ką) i kartą VGA to była prawdziwa multimedialna maszyna, 256 kolorowe gry (jeszcze bardzo wolno działające), ale taki sprzęt był bardzo popularny. Wersje 12,16,20 MHz . Praca w trybie chronionym. Wprowadzony w lutym 1982 roku miał 134.000 tranzystorów, 1-2 MIPS. Początkowa cena: 360 USD.
80386 DX - pierwszy 32 - bitowy procesor produkowany od 1985 r. przez firmę Intel i przeznaczony gównie dla komputerów IBM PC. Jako pierwszy zawierał nowatorski jak na owe czasy koprocesor matematyczny wykorzystywany do przeprowadzania matematycznych kalkulacji. Ogólnie procesory serii 80386 produkowane były w dwóch wersjach, które początkowo nosiły symbole: 80386SX i 80386SL. Jednak gdy na rynku pojawiła się tańsza 16 bitowa wersja procesora 80386SX, dotychczasowy procesor 80386SL przemianowano na 80386DX i pod tą nazwą znany jest najbardziej. W procesorze tym dzięki włączeniu rozbudowanego układu zarządzania pamięcią, możliwe było przełączanie procesora między trybem rzeczywistym a trybem pracy chronionej bez konieczności restartowania komputera. 32 - bitowa szyna adresowa pozwalała na zaadresowanie do 4 GB pamięci operacyjnej RAM i do 64 TB pamięci wirtualnej. Ponadto procesor wbudowaną miał jednostkę zarządzania pamięcią MMU. Komputery z procesorem 80386 jako pierwsze umożliwiały w miarę wygodną obsługę multimedialnych gier i programów, jako pierwszy również, wykorzystywał płyty główne z pamięcią Cache L2 o wielkości 128 KB i czasem dostępu 20 nanosekund (ns). 80386DX na obszarze 1,5 mikrometra mieścił 275000 tranzystorów Wprowadzony w październiku 1985 roku, 6-12 MIPS. Począ;tkowa cena: 299 USD.
80386 SL to energooszczędny rodzaj procesora Intel 386SX wyposażony w funkcje zarządzania energią, przeznaczony głównie dla komputerów przenośnych. 386SL ma funkcję przejścia w tryb uśpienia, która charakteryzuje się zmniejszonym poborem energii w okresach bezczynności i mniejszą ilością wydzielanego ciepła.
80386 SX - młodszy, tańszy brat powyższego, początkowo montowany na płytach AT jako upgrade. Wewnętrznie 32 bitowy, ale z 16 bitową szyną danych (pozostałość z AT) powolny, taki szybszy 286, aczkolwiek był to mimo wszystko 386 (korzystanie z XMS). Większość płyt głównych nie zawierała cache, dopiero pod koniec egzystencji tego procka, pojawiły się płyty wyposażone w 16 kB cache. Wersje 16,20,25,33,40 MHz. Wprowadzony w czerwcu 1988 roku.
80486 to ogólna nazwa wprowadzanych od 1989 r., 32 bitowych procesorów firmy Intel, zgodnych wstecz z procesorami serii 80386. Zastosowano w nich wiele udoskonaleń, takich jak zwiększona podstawowa pamięć podręczna czy wbudowany koprocesor numeryczny. Brak możliwości zastrzeżenia nazwy w konwencji 80x86 zmusił producenta do zmiany oznaczenia swoich procesorów, dlatego też oryginalny procesor 80486 został przemianowany na Intel 80486DX. Synonim oznaczeń i486 i iAPX 80486
80486 SX - kolejna generacja procków, doszły nowe instrukcje (niewiele), 8 kB cache pierwszego poziomu, na płytach do niego często instalowano 256 lub 128 kB taniego asynchronicznego cache. Procesor o którym złośliwi mówili, że jest to 486 DX pochodzący z odrzutu z uszkodzoną jednostką zmiennoprzecinkową. Wersje 20,25,33, MHz. 32 bitowe rejestry, 32 bitowa szyna danych. Wprowadzony 1989 roku 15-30 MIPS.
80486 SL to energooszczędna wersja procesora 80486DX, zaprojektowana dla komputerów przenośnych (Laptopów). Posiada funkcję przechodzenia w tryb uśpienia co umożliwia powrót po przerwanej pracy bez restartowania komputera.
80486 DX to 32 bitowy procesor firmy Intel, wprowadzony na rynek w 1989 r. jako następce procesora 386DX. Zastosowano w nim technologię przetwarzania potokowego, wewnętrzny koprocesor numeryczny i pamięć cache L1 - 8 KB. Jest w stanie obsłużyć do 4 GB pamięci operacyjnej RAM, oraz do 64 TB pamięci wirtualnej. Zastosowanie tego procesora w komputerach PC stanowiło pewien przełom gdyż był on już w stanie całkiem sprawnie obsługiwać zaawansowane aplikacje multimedialne, programy inżynierskie typu CAD, nowe systemy operacyjne itp. Procesor ten występuje w wersjach - 25, 33, 40 i 50 MHz. Na powierzchni 0,8 mikrometra mieścił 1,2 mln. tranzystorów 20-40 MIPS. Początkowa cena: 950 USD.
80486 DX2 - rozwinięcie poprzednika, pierwsze mikroprocesory z wymnażaniem częstotliwości, po wyprodukowaniu 486 DX 50 MHz okazało się, że nie ma sensu dalej zwiększać częstotliwości zegara. Powyżej częstotliwości 50 MHz część komponentów zaczynała odmawiać posłuszeństwa, a układ zasilany 5V bardzo się grzał. Lekarstwem na to stało się wymnażanie częstotliwości. Taki procesor zewnętrznie był taktowany częstotliwościami 25,33,40 co umożliwiało mu poprawną pracę z otoczeniem. Natomiast wewnętrznie częstotliwość ta była wymnażana. Układ pracował z częstotliwością np 2 razy 33 MHz czyli 66 MHz. Przez dłuższy czas procesory te królowały na rynku. Wersje DX2 50,66,80 MHz. Wprowadzony w marcu 1992 roku.
80486 SX2 - było coś takiego.
80486 DX4 - Nazwa handlowa tego mikroprocesora jest myląca. Sugeruje ,że mamy doczynienia z wymnażaniem razy cztery. Naprawdę częstotliwość zegara była wymnażana trzy razy, czyli 33*3 = 100 MHz. Obniżono napięcie zasilania do 3V. Dało to możliwość zwiększania częstotliwości zegara, procesory zasilane mniejszym napięciem mniej się grzeją. Procesora ten zawierał cachem pierwszego poziomu o wielkości 16 kB. Wersje DX4 100,120 MHz. Wprowadzony w marcu 1994 roku,
Pentium 60/66 MHz - Wczesna wersja Pentium, zasilana 5V. Układy te bardzo się grzały i były pełne bugów. Wydajność ich była na poziomie najszybszych 486. Wprowadzony w marcu 1993 roku, 60-133 Mhz, 100-200 MIPS. Paczątkowa cena: 878 USD.
Pentium - Kolejna generacja -Intel Pentium "P54C" - mikroprocesorów, zasilane napięciem 3,3 V. Co pozwoliło zminiaturyzować układ, zwiększyć upakowanie tranzystorów i co za tym idzie zwiększyć częstotliwość taktowania. Dużą zmianą w stosunku do 486 była 64-bit szyna danych, dwukrotnie szybszy transfer z pamięcią i zegar zewnętrzny 50,60,66 MHz.Wyposażony standardowo w 16 kB cache. Kresem możliwości tej architektury okazało się 200 MHz, dało to o sobie znać gdy zwiększenie częstotliwości zegara z 150 do 166 MHz (16 MHz) dawało kilkadziesiąt procent wzrostu wydajności. A już różnica między 166 MHz a 200 MHz nie była aż tak znacząca. Inną ciekawą własnością tego mikroprocesora jest możliwość pracy w duecie.Wersje 75,90,100,120,133,150,166,180,200 MHz.
Pentium Pro - profesjonalna wersja Pentium. Mikroprocesor, który nie był przeznaczony na rynek SOHO . Mikroprocek o bardzo dużej wydajności w aplikacjach 32 bit szybszy od MMX przy tym samym zegarze. Jednak jego jądro niebyło zoptymalizowane pod kątem aplikacji 16 bit, przez co w Win 95 jego wyniki były poniżej zwykłych Pentium z tym samym zegarem. Pentium Pro może pracować w kwartecie , daje to olbrzymie możliwości. 32 bitowe rejestry, 64 bitowa szyna danych. Superskalarny, wykonywanie instrukcji poza kolejnością; zintegrowana pamiea podreczna drugiego poziomu. Wersje 150,180,200 MHz. Wprowadzony w drugiej połowie 1995 roku.
Pentium MMX - jest to Pentium po kapitalnym remoncie, jeżeli chodzi o liczbę dodanych instrukcji jest to największy krok od mikroproca 386. Dodano sławny MMX, czyli zestaw instrukcji typu SIMD, czyli pojedyncza instrukcja działająca na wielu danych np. obliczenia macierzowe, dawniej kłopotliwe teraz wykonywane sprzętowo. Zwiększono first level cache do 32 kB, jednostkę zmiennoprzecinkową zaczerpnięto z Pentium Pro. Wersje (M oznacza Mobile, przeznaczony dla notebooków) 150 M,166,200,233,266 M,300 M MHz.
Pentium II - Intel znowu podnosi poprzeczkę, rezygnuje z podstawki na rzecz Slot 1. Mikroprocesor dla którego zrezygnowano z umieszczania cache drugiego poziomu na płycie, umieszczono je na płytce wraz z mikroprocem . Skrócenie ścieżek łączących mikroprocek z cache dało zysk w postaci zmniejszenia czasu propagacji sygnałów i co za tym idzie znaczną poprawę wydajności. Jednak pamięć ta działa jednie z połową częstotliwości zegara mikroprocesora. PII zawiera 512 kB pamięci podręcznej drugiego poziomu. Pierwsza wersja (233 MHz), była niewiele szybsza od Pentium MMX 233 MHz. Późniejsze wersje już znacząco szybsze jednak wciąż korzystały z magistrali systemowej 66 MHz. Zmianę spowodowało dopiero wprowadzenie nowego jądra i od PII 350 MHz, jest 100 MHz magistrala (FSB). Wersje 233,266,300,333,350,400,450 MHz.
Celeron - W zamierzeniu INTEL´a tania wersja Pentium II z 66 MHz FSB. Początkowo produkowana bez cache 2 poziomu i niewiele szybsza (266 MHz) od Pentium MMX 233 MHz. Początkowo wydawało się ,że Celerony to niewypał, jednak szybko okazało się, że procesory te wspaniale nadają się do podkręcania. Wystarczyło podkręcić częstotliwość FSB i procesor dostawał skrzydeł. Nieco później wyprodukowano Celerony serii A, zostały one wyposażone w 128 kB cache drugiego poziomu, działającej z pełną częstotliwością mikroprocesora. Po podkręceniu Celerony A działają szybciej niż ich odpowiedniki (po przetaktowniu) Pentium II (oczywiście nie w zastosowaniach wymagających przetwarzania obszernych struktur danych). Wersje 266,300,300A,333,366,400,433,466,500 MHz. Złącze slot1 oraz PPGA
Pentium III nazwa kodowa - P6K Katamai lub Coppermine - zależnie od wersji) to 32 bitowy procesor CISC szóstej generacji wyprodukowany przez firmę Intel i wprowadzony na rynek w lutym 1999 r. jako następca procesora Pentium II. Zbudowany w technologii 0,25 ~ 0,18 mikrona (zależnie od wersji). Na powierzchni 128 mm kwadratowych zawiera blisko 9,5 mln. tranzystorów, posiada 32 KB pamięci L1 i od 512 do 256 KB pamięci typu L2 (L2 w Coppermine´ach wykorzystuje nowe rozwiązania komunikacyjne, zastępując stosowaną dotychczas technologię 64-bitowej szyny BSB ( BackSide Bus), szerszą, 256-bitową szyną danych opartą na technologii ATC (Advanced Transfer Cache), pozwalającej uzyskać maksymalny transfer danych pomiędzy rdzeniem procesora a pamięcią L2, na wysokości aż 11,2 GB/s). Procesor zależnie od wersji może być umieszczony w obudowie typu SECC, SECC2 lub FC-PGA i wykorzystuje do połączenia z płytą główną slot 1 lub Socket 370 (w przypadku procesorów Copermine osadzonych w obudowie typu FC-PGA do połączenia z płytą wymagana jest odpowiednia przejściówka gdyż procesor nie jest kompatybilny ze starym złączem Socket 370- niezgodność napięć). Procesor współpracuje ze 100 lub 133 MHz magistralą FSB. Pentium III ma zablokowany mnożnik, przez co ewentualne zwiększenie pracy CPU może nastąpić tylko poprzez zmianę częstotliwości taktowania magistrali FSB. Pentium III zawiera zawiera ponadto 70 instrukcji SSE (Streaming SIMD Extension), znanych wcześniej jako KNI (Katmai New Instructions). Dzięki nim znacznie wzrosły możliwości obliczeniowe procesora. Jednostka SSE to osiem dodatkowych, 128-bitowych rejestrów, obsługiwanych przez dedykowany Pentium III Coppermine moduł arytmetyczny realizujący do czterech operacji zmiennoprzecinkowych w jednym cyklu zegara. Zestaw nowych rozkazów ma na celu usprawnienie przetwarzania grafiki trójwymiarowej (50 instrukcji SIMD-FP), odtwarzania plików wideo, audio i wyświetlania grafiki 2D (12 instrukcji MMX) oraz poprawienie przepływu danych pomiędzy CPU i pamięcią (8 instrukcji Cache Control). Zmiennoprzecinkowe instrukcje SIMD-FP (Single Instruction Multiple Data - Floating Point), przyspieszając cały proces obliczeniowy (nawet do czterech razy), umożliwią przyspieszenie obliczeń naukowych i inżynierskich oraz tworzenie szybszej i bardziej realistycznej grafiki 3D. Nowe rozkazy MMX stały się tu dodatkiem do 57 znanych już wcześniej instrukcji MMX, tworząc w ten sposób nowy standard MMX2, rozkazy te usprawniają także dekodowanie MPEG i AC-3, a instrukcje Cache Control znacząco przyspieszają działanie wszystkich aplikacji. Pentium III przystosowany jest do pracy w konfiguracji wieloprocesorowej i zawiera numer seryjny umożliwiający jego identyfikację w sieci co spotyka się z różnymi (zazwyczaj krytycznymi) reakcjami ze strony jego użytkowników (możliwe jest np. zidentyfikowanie skradzionego procesora, a za pomocą bilingu telefonicznego zlokalizowanie komputera w którym jest on zainstalowany).
Celeron II to unowocześniona wersja poprzedniej jednostki o tej samej nazwie produkowanej przez amerykańską firmę Intel (pierwsze wersje procesora pojawiły się na rynku w sierpniu 2000 r.). W odróżnieniu od poprzednika nowy układ opracowany jest w technologii 0,18 mikrometra i umieszczony w obudowie typu FC-PGA. Posiada 32 MB wewnętrznej pamięci cache L1 (podzielonej na 16 KB dla danych i instrukcji) oraz 128 KB cache L2. Poza tym podobnie jak poprzednik wyposażony jest w zestaw instrukcji MMX i SSE. Jak większość procesorów Intela posiada także numer seryjny umożliwiający jego identyfikację w sieci. Dostępne wersje tej jednostki to 533A (L2 zintegrowane z jądrem procesora), 566, 600, 633, 667 MHz i więcej. Modele na szynę 100MHz
Pentium 4 (nazwa kodowa Willamette) to opracowany przez firmę Intel, 32 bitowy procesor siódmej generacji stanowiący kontynuacje rodziny układów Pentium. Jednostka w odróżnieniu od swego poprzednika - Pentium III, posiada szereg innowacji technologicznych z których najbardziej spektakularne polega na wydłużeniu potoków wykonawczych, przy jednoczesnym zmniejszeniu liczby tranzystorów potrzebnych do realizowania poszczególnych etapów obliczeń. Dzięki temu możliwe było zwiększenie częstotliwości zegara zachowując jednocześnie tę samą technologię wytwarzania. Inne przełomowe rozwiązania konstrukcyjne to mechanizm podwójnego wspomagania jednostki stałoprzecinkowej (Double Pumped Integer ALU) umożliwiający taktowanie procesora z podwójną prędkością (np. z 1,5 GHz do 3 GHz) czy rozszerzone o dodatkowe 144 rozkazy instrukcje SIMD (SSE2) dzięki którym wzbogacono możliwości procesora np. w zakresie kompresji/dekompresji obrazu w czasie rzeczywistym lub szyfrowania danych. Willamette korzysta ponadto z magistrali systemowej o częstotliwości aż 400 MHz dzięki czemu osiąga maksymalną przepustowość nawet do 3,2 GB/s. Procesor wytwarzany jest w technologii 0,18 lub 0,13 mikrometra (zależnie od wersji) i posiada zintegrowaną z jądrem procesora pamięć podręczną L1 i L2. Jednostka umieszczona została w nowym typie obudowy wymagającym również odpowiedniej podstawki (Socket 423). Produkowane przez firmę wersje taktowane są zegarami: 1,3; 1,4 ; 1,5 i 1,7GHz i więcej.
Pentium II i III Xeon Xeon to opracowany przez firmę Intel, 32 bitowy procesor szóstej generacji, zbudowany w oparciu o architekturę CISC i z góry przeznaczony jako jednostka obliczeniowa dla wysoko wydajnych stacji roboczych i serwerów. Układy te mogą pracować w systemie wieloprocesorowym - tzn. kilka procesorów może być jednocześnie zainstalowanych na jednej płycie podnosząc w ten sposób ogólną wydajność całego systemu. Procesory taktowane są prędkością magistrali FSB od 100 do 133 MHz i zbudowane są w technologii 0,18 mikrona. Z uwagi na niestandardowe możliwości Xeony wymagają specjalnego złącza poprzez które łączone są z płytą główną - Slot 2. Wykorzystywana technologia PSE36 umożliwia zastosowanie 36 - bitowego trybu adresowania, co pozwala teoretycznie na obsługę pamięci nawet do 64 GB. Układ posiada także szereg dodatkowych funkcji takich jak: zapisywalna pamięć ROM - umożliwiająca przechowywanie informacji o działaniu procesora lub indywidualnych danych wpisanych do procesora np. przez sprzedawce; kontrola temperatury czy też wsparcie dla technologii I2C. Xeon jest w pewnym sensie rozszerzoną wersją procesora Pentium II od którego producent przejął nazewnictwo określając według niego kolejne jednostki tego typu. Dotychczas ukazały się:
Intel Pentium II Xeon (czerwiec 1998) Systemy z tym procesorem można przystosować do indywidualnych potrzeb, wyposażając je w 4, 8 lub więcej procesorów. Jednostka ma 32 kB pamięci L1 Cache i od 512 do 2048 KB pamięci L2. Zależnie od rodzaju może pracować z szybkością od 400 do 550 MHz.
Intel Pentium III Xeon (sierpień 1999) Ta wersja Xeona cechuje się podobnymi cechami jak jego poprzednik, z tym że osiąga już prędkość nawet do 733 MHz
