Амд пентиум 2. Pentium D - серия двухъядерных процессоров: обзор, характеристики, отзывы. Описание тестовой платформы

Разгоняем Pentium II.

Попытка разогнать процессор компьютера представляет опасность выхода из строя всей системы, отдельных узлов машины и потери информации.

Тяжело устоять перед соблазном разогнать процессор. Большая производительность за те же деньги? Что может остановить ваше желание обновить возможности машины и выжать из нее максимум?

И хотя обычно разгон Pentium II преподносят как нечто таинственное, чуть ли не секретное, на самом деле - это простой процесс, позволяющий, в случае успеха, получить большую производительность процессора. Мы расскажем вам как это сделать, шаг за шагом.

Типы процессоров Pentium II
В 1998 году компания Intel сделала несколько улучшений своей линейки процессоров Pentium II, результатом чего стало создание серии изделий под названием Deschutes Pentium II. Изготовленные по 0.25-микронной технологии, процессоры Deschutes по скорости и экономичности значительно превзошли своих предшественников серии Klamath, изготовлявшихся по 0.35-микронной технологии.

Процессоры Klamath имеют частоту 233 MHz, 266 MHz и 300 MHz и поддерживают частоту системной шины (ЧСШ) 66 MHz. Серия Deschutes состоит из процессоров с частотами 333 MHz, 350 MHz, 400 MHz и 450 MHz. Pentium II 333-MHz - единственный процессор из серии Deschutes, поддерживающий ЧСШ, равную 66-MHz; все остальные используют частоту ЧСШ в 100-MHz.

Хотя рабочая температура Klamath Pentium II значительно выше, чем изделий серии Deschutes, это совсем не означает, что Klamath мало пригоден для разгона. Многие пользователи сообщают о разгоне своих 233-MHz Pentium II до 333 MHz, 266-MHz Pentium II до 350 MHz, a 300-MHz Pentium II до 375 MHz. Учитывая то, что процессоры, работающие на более низких частотах дешевле, привлекательность разгона с этой точки зрения кажется очевидной.

В процессорах Pentium II заложен очень большой потенциал разгона, а сама технология разгона и охлаждения очень просты. И каждый может это сделать. Но это вовсе не означает, что каждый будет это делать. Разгон - достаточно опасное занятие, и это вовсе не шутка.

Скорость процессора
Скорость работы процессора определяется двумя параметрами - частотой системной шины и коэффициентом умножения. Произведение этих двух величин и составляет то, что характеризует скорость процессора.

Процессор через системную шину взаимодействует с системной памятью и периферией. Pentium II с рабочей частотой не ниже 350 MHz взаимодействует с системной шиной со скоростью 100 MHz, а Pentium II 333 MHz и ниже - со скоростью 66 MHz.

В то же время, периферия, подключаемая к шине PCI, рассчитана на работу с частотой 33 MHz, что составляет 1/3 от частоты системной шины (ЧСШ) в 100 MHz, и 1/2 от ЧСШ в 66 MHz. Задавая определенным образом это соотношение, можно изменять скорость работы процессора. Например, частота Pentium II, равная 350-MHz, означает, что при скорости системной шины в 100 MHz коэффициент умножения составляет 3.5 (3.5 x 100 = 350).

Таким образом, манипулируя значением коэффициента умножения и/или частотой системной шины, можно увеличить скорость работы процессора. Ниже приведены соответствующие параметры для Pentium II, используемые по умолчанию.

Скорость процессора	Частота системной шины	Коэффициент умножения
233 MHz	66 MHz	3.5x
266 MHz	66 MHz	4.0x
300 MHz	66 MHz	4.5x
333 MHz	66 MHz	5.0x
350 MHz	100 MHz	3.5x
400 MHz	100 MHz	4.0x
450 MHz	100 MHz	4.5x

Оптимальная скорость вашего процессора
Помните, то, что ваш сосед или брат или кто-либо иной достиг определенной скорости на таком же процессоре, как и у вас, вовсе не означает, что и вам это удастся. Каждый процессор уникален. И не удивительно, что имея 8 миллионов соединений, нет двух процессоров, одинаково работающих в экстремальных условиях. Кроме того, кэш второго уровня, работающий на скорости, приблизительно вдвое меньшей скорости процессора, непосредственно связан с ядром процессора и является тем фактором, который также может ограничить возможности разгона.

Целью разгона должен быть поиск тех оптимальных параметров, при которых процессор будет работать надежно и без ошибок. Ниже приведены рекомендуемые соотношения.

Pentium II с ЧСШ 66 MHz (233 MHz - 333 MHz)
233-MHz и 266-MHz

Скорость после разгона	Коэффициент умножения	ЧСШ	Чипсет
300 MHz	4.0	75 MHz	440LX
300 MHz	3.0	100 MHz	440BX
336 MHz	3.0	112 MHz	440BX

300-MHz

Скорость после разгона	Коэффициент умножения	ЧСШ	Чипсет
338 MHz	4.5	75 MHz	440LX
350 MHz	3.5	100 MHz	440BX
392 MHz	3.5	112 MHz	440BX
400 MHz	4.0	100 MHz	440BX

333-MHz

Скорость после разгона	Коэффициент умножения	ЧСШ	Чипсет
350 MHz	3.5	100 MHz	440BX
375 MHz	5.0	75 MHz	440BX
392 MHz	3.5	112 MHz	440BX
400 MHz	4.0	100 MHz	440BX

Замечание: для надежной работы с частотой системной шины в 100-MHz, ваша машина должна иметь 100-MHz SDRAM.

Pentium II с ЧСШ 100-MHz (350 MHz - 450 MHz)
С августа 1998 года Intel предприняла ряд шагов для недопущения изменения коэффициента умножения, так что вам вряд ли удастся разогнать процессоры Pentium II 350-MHz, 400-MHz или 450-MHz. Если же вы все-таки попытаетесь это сделать, то процессор откажется перезагружать машину или сделает это с втрое меньшей скоростью. Учитывая это ограничение, единственным способом разогнать такой Pentium II является увеличение частоты системной шины.

Опасность увеличения ЧСШ
При возрастании частоты системной шины увеличивается скорость работы шин PCI и AGP, что может привести к ошибкам в работе некоторых периферийных устройств (при разгоне ЧСШ со 100-MHz до 112 MHz частота шины PCI увеличивается с 33 MHz до 37 MHz, а шины AGP с 66 до 74 MHz. Это предостережение в меньшей степени относится к новым PCI- и AGP-картам, рассчитанным на достаточно большую нагрузку.

Исследуем систему
К сожалению, нет простого метода для задания коэффициента умножения и частоты системной шины. Вам придется немного изучить свою систему, прежде чем определиться с дальнейшими действиями.

В зависимости от конструкции вашей материнской платы, ЧСШ и коэффициент умножения можно изменять через BIOS, переключателями DIP или перемычками. Но прежде чем приступить к конкретным действиям, помните, что своими неосторожными действиями вы можете вывести из строя компьютер.

Лучшим вариантом было бы использование утилит BIOS, но, к сожалению, лишь немногие материнские платы предполагают такую возможность. Переключатели DIP тоже несложно использовать, когда известно как их установить. Ну и, наконец, если предыдущие два метода исключены, то вам остается пользоваться перемычками, установленными на материнской плате. Но иногда бывает трудно к ним доступиться и с ними не очень удобно работать - нет ничего более неприятного, чем выпадение из рук перемычки и ее исчезновение в неизвестном направлении.

В любом случае вам необходимо начать с изучения Руководства к материнской плате, чтобы определиться в дальнейших действиях. Иногда интересующая вас информация, может быть на вкладыше, приклеенном к внутри машины. И, наконец, самый надежный источник информации - Веб-сайт производителя.

Охлаждение
Отведение тепла - это задача номер один для успешной реализации разгона процессора. Чем выше вы поднимаете частоту работы процессора, тем больше он нагревается и если тепло не рассеивать, то это может привести к нарушению соединений и, как следствие, появлению ошибок или даже выходу из строя самого процессора.

Внутри картриджа, содержащего Pentium II, ядро Deschutes или Klamath и связанный с ним кеш второго уровня, отделен от вентилятора и/или радиатора теплопроводящим барьером. Его предназначение - отвод тепла от процессора, но он самостоятельно не может заменить ни вентилятор, ни радиатор. И именно тот факт, что в серии Celeron была реализована возможность непосредственного контакта ядра процессора с радиатором, дал возможность получить отличные результаты по разгону этого процессора. Но и в Pentium II можно улучшить систему охлаждения.

Убедитесь в наличии радиатора и вентилятора и в том, что они надежно закреплены на процессоре. Для повышения эффективности теплоотдачи нанесите на поверхность процессора термопроводящую пасту, которая заполнит микропоры обоих контактирующих поверхностей и увеличит отвод тепла. Стоимость такой пасты невелика - за $3 вы можете приобрести тюбик, которого хватит на три процессора.

Если в передней части ATX-корпуса компьютера нет 8-сантиметрового вентилятора, то его обязательно нужно установить. Он стоит около $10 и позволит улучшить циркуляцию воздуха внутри корпуса. Также обязательно нужно установить вентилятор в задней части корпуса где-то на уровне винчестера. Он будет способствовать быстрому удалению горячего воздуха из корпуса компьютера.

Начнем
1. Убедитесь, что коэффициент умножения, установленный вами, не выходит за пределы допустимого для данной материнской платы. В противном случае вы не достигните желаемого результата. Проверьте также правильность установки частоты системной шины.

2. Проверьте и перепроверьте еще два раза наличие радиатора, вентиляторов, их надежное и правильное размещение и подключение.

3. Если частота системной шины выше 100 MHz, то отключите всю второстепенную периферию - сетевые карты, SCSI-контролеры, звуковую карту и все другие компоненты, работающие через шину PCI. Это позволит вам в дальнейшем правильно диагностировать возможные ошибки.

Причиной таких действий является тот факт, что PCI-периферия рассчитана на работу только на частоте 33 MHz (1/3 от 100-MHz или 1/2 от 66-MHz ЧСШ). И есть очень большая вероятность того, что одно из устройств, если не все, при увеличении ЧСШ будут работать нестабильно. Что касается винчестера, то такая нестабильность может привести к потере данных.

4. Внесите необходимые изменения в BIOS, чтобы максимально разгрузить систему - параметры SDRAM должны иметь минимально возможные значения, соотношение I/O должно быть установлено равным 4 и 8 для 8 бит 16-бит соответственно.

Возможные проблемы
Как бы ни развивались события в вашем конкретном случае, мы советуем исходить из следующего тезиса - если вы не можете добиться стабильной работы компьютера после разгона, восстановите прежние стандартные установки.

Если при перезагрузке машины индикатор частоты работы процессора показал желаемое значение, значит вы на пути к успеху. Помните, однако, что индикатор не будет правильно отображать нестандартное значение, например 372 MHz. Если же машина не перезагружается, то могут быть две причины этого явления - недостаточное для нормальной работы процессора напряжение и неспособность процессора работать при заданной вами частоте.

Когда вы увеличиваете частоту работы процессора, то ему может понадобиться большая мощность для нормальной работы. Материнские платы Abit BX6 и BH6 являются единственными из серии 440BX, позволяющие увеличить напряжение, подводимое к Pentium II. Это можно сделать через Soft Menu II BIOS.

Обычно Pentium II требуется 2.0В или 2.8В для работы с оптимальной скоростью, в зависимости от вида процессора - 0.35-микронный Klamath или 0.25-микронный Deschutes. Но может случиться так, что, например, для процессора 300-MHz Pentium II, разогнанного до 350 MHz, потребуется 3.0В вместо обычных 2.8В. В любом случае вам придется поэкспериментировать, чтобы подобрать оптимальное значение - конкретных рекомендованных значений здесь быть не может. Но следует помнить, что увеличение напряжение крайне опасно и его, по возможности, следует избегать.

Несколько проблем может возникнуть при запуске Windows 95 или 98 - при перезагрузке системы индикатор показывает желаемое или близкое к нему значение, но при появлении загрузочного экрана Windows машина зависает. Решить эту проблему можно двумя способами.

Во-первых, если вы задали частоту системной шины выше 100MHz, то зайдите в BIOS и уменьшите PIO винчестера на один пункт. И во-вторых, снимите кожух корпуса и отключите все второстепенные PCI-устройства - это должно уменьшить степень нагрева процессора градусов на пятнадцать. Как показывает опыт, большинство машин с разогнанным процессором работают с постоянно снятым кожухом. При этом, правда, возникает проблема борьбы с загрязнением - вам придется не реже раза в месяц очищать машину от пыли. Если это вас не останавливает, то такой способ охлаждения - достаточно эффективен. Но и здесь следует быть осторожным - есть некоторые машины, в которых система охлаждения разработана с учетом наличия защитного кожуха.

Если указанные меры не способствовали запуску Windows, то скорей всего вы задали частоту процессора выше его возможностей. Попробуйте снизить установочные параметры или вообще отказаться от идеи разгона.

Еще одним источником возможных неприятностей может быть низкое качество SDRAM - при этом машина загружает Windows, но появляются постоянные несистематические ошибки. Во-первых, при изменении частоты системной шины до 112 MHz убедитесь, что вы используете 100-MHz SDRAM. Но и здесь есть один нюанс - если вы установили значение CAS, равное "2", то на чипсете Intel 440BX вы сможете достичь работоспособности при частоте системной шины в 133-MHz, если же CAS равен "3", то SDRAM не будет поддерживать работу при частотах выше 112 MHz.

Этот процессор Intel представила в мае 1997 года. До своего официального появления он был известен под кодовым названием Klamath, и вокруг него в компьютерном мире ходило огромное количество слухов. pentium II, по существу, тот же процессор шестого поколения, что и pentium Pro, правда, в несколько улучшенном варианте. Кристалл процессора pentium II отображен на рис. 3.25.

Однако в физическом аспекте это действительно нечто новое. Процессор pentium II заключен в корпус с односторонним контактом (Single Edge Contact - SEC) и крупным Рис. 3.25. Процессор pentium II. Фотография публикуется с разрешения Intel Рис. 3.26. Плата процессора pentium II (внутри картриджа SEC). Фотография публикуется с разрешения Intel теплоотводным элементом. Устанавливается он на собственную небольшую плату, очень похожую на модуль памяти SIMM и содержащую кэш-память второго уровня (рис. 3.26); эта плата устанавливается в разъем типа Slot 1 на системной плате, который внешне очень похож на разъем адаптера. Рис. 3.27. Компоненты картриджа SECC Существует два типа картриджей процессоров, называемые SECC (Single Edge Contact Cartridge) и SECC2. Эти картриджи отображены на рис. 3.27 и 3.28 соответственно. Обратите внимание, что в картридже SECC2 меньше компонентов. В начале 1999 года Intel перешла на использование картриджей при производстве процессоров pentium П/Ш. Изготовить один из типов описанных картриджей дороже, чем процессор pentium Pro. Предлагаемые Intel процессоры pentium II работают на перечисленных ниже тактовых частотах.

Тип процессора/	Кратность тактовой	Тактовая частота
быстродействие	частоты	системной платы, МГц
pentium II 233	3,5x	66
pentium II 266	4x	66
pentium II 300	4,5x	66
pentium II 333	5x	66
pentium II 350	3,5x	100
pentium II 400	4x	100
pentium II 450	4,5x	100

Ядро процессора pentium II имеет 7,5 млн транзисторов; при его производстве используется улучшенная архитектура Р6 компании Intel. Вначале все процессоры pentium II производились по 0,35-микронной технологии. А уже при изготовлении pentium II 333 МГц используется 0,25-микронная технология. Это позволяет уменьшить кристалл, увеличить тактовую частоту и снизить потребляемую мощность. При тактовой частоте 333 МГц эффективность процессора pentium II на 75–150% выше, чем pentium ММХ 233 МГц, а при проведении эталонных мультимедийных тестов приблизительно на 50% выше. На сегодня эти процессоры считаются довольно быстрыми. Приведенный выше Рис. 3.28. Компоненты картриджа SECC2 в этой главе индекс iCOMP 2.0 у pentium II 266 МГц вдвое выше, чем у оригинального процессора pentium 200 МГц. Если не учитывать скорость, то процессор pentium II можно рассматривать как комбинацию pentium Pro и технологии ММХ. У него такие же многопроцессорные возможности и точно такой же интегрированный кэш второго уровня, как у pentium Pro, а у ММХ заимствованы 57 новых мультимедийных команд. Кроме того, в pentium II объем внутренней кэш-памяти первого уровня вдвое выше, чем в pentium Pro (теперь он составляет не 16, а 32 Кбайт). Максимальная потребляемая процессором pentium II мощность и рабочее напряжение приведены ниже.

Основная тактовая	Потребляемая	Процесс (размер	Напряжение, В
частота, МГц	мощность,	Вт	структуры),	микрон
450	27,1		0,25		2,0
400	24,3		0,25		2,0
350	21,5		0,25		2,0
333	23,7		0,25		2,0
300	43,0		0,35		2,8
266	38,2		0,35		2,8
233	34,8		0,35		2,8

Процессор pentium II 450 МГц потребляет меньшую мощность, чем его первоначальная версия 233 МГц. Это было достигнуто за счет уменьшения величины структуры до 0,25 микрон и снижения напряжения до 2,0 В. Как и в процессоре pentium Pro, в pentium II реализовано повышающее эффективность средство динамического выполнения. Основные особенности динамического выполнения следующие: множественное предсказание переходов, то ускоряет выполнение, прогнозируя поток программы через отдельные ветви; анализ потока данных, благодаря которому анализируются и переупорядочиваются команды программы; упреждающее выполнение, то «предугадывает» изменение счетчика команд и выполняет команды, результаты которых, вероятнее всего, вскоре понадобятся. Благодаря широкому использованию этих возможностей эффективность процессора pentium II значительно повышается. Таблица 3.14. Технические данные процессоров pentium II

Частота шины	66, 100 МГц
Кратность умножения частоты	3,5х, 4х, 4,5х, 5х
Тактовая частота	233, 266, 300, 333, 350, 400, 450 МГц
Объем встроенной кэш-памяти	Первого уровня: 32 Кбайт (16 Кбайт для кода
	и 16 Кбайт для данных); второго уровня: 512 Кбайт
	(половинная тактовая частота процессора)
Разрядность внутренних регистров	32
Разрядность внешней шины данных	64
Разрядность шины адреса	36
Максимальная адресуемая память	64 Гбайт
Максимальная виртуальная память	64 Тбайт
Корпус	242-контактный с односторонним контактом (Single
	Edge Contact Cartridge - SECC)
Размеры корпуса	12,82x6,28x1,64 см
Сопроцессор	Встроенный
Снижение энергопотребления	Система SMM (System Management Mode)

Как и в pentium Pro, в pentium II внедрена архитектура двойной независимой шины (Dual Independent Bus - DIB). Термин двойная независимая шина своим происхождением обязан двум независимым шинам в процессоре pentium II - шине кэш-памяти второго уровня и системной шине, по той происходит обмен данными между процессором и основной памятью. Pentium II может использовать обе шины одновременно, поэтому интенсивность обмена данными других устройств с pentium II может быть вдвое выше, чем с процессором, в котором использовалась архитектура одиночной шины. Архитектура двойной независимой шины позволяет повысить быстродействие кэш-памяти второго уровня процессора pentium II333 МГц в 2,5 раза. Причем с увеличением тактовой частоты процессоров pentium II возрастает и быстродействие кэш-памяти второго уровня. Кроме того, системная шина с конвейерной организацией позволяет параллельно выполнять два потока транзакций, а не один. Все эти улучшения архитектуры двойной независимой шины увеличивают ее пропускную способность почти в три раза по сравнению с пропускной способностью шины с одиночной архитектурой у обычного процессора Pentium. Общие технические данные процессоров pentium II приведены в табл. 3.14. Технические данные конкретных моделей pentium II приведены в табл. 3.15. Как видите, pentium II может адресовать до 64 Гбайт физической памяти. При его создании использовалась архитектура двойной независимой шины. Это значит, что процессор имеет две независимые шины: для доступа к кэш-памяти второго уровня и для доступа к основной памяти. Работают эти шины одновременно, значительно увеличивая проходящий через систему поток данных. Кэш-память первого уровня всегда работает на основной тактовой частоте процессора, потому что она установлена непосредственно на кристалле процессора. Кэш-память второго уровня в pentium II обычно работает на половине основной тактовой частоты процессора, что позволяет снизить стоимость Таблица 3.15. Технические данные процессора pentium II

Процессор pentium II ММХ	(350,	, 400 и 450 МГц)
Дата представления		15 апреля 1998 года
Тактовая частота		350 (100x3,5), 400 (100x4) и 450 (100x4,5) МГц
		386, 440 и 483 (350, 400 и 450 МГц соответственно)
iCOMP 2.0
Количество транзисторов		7,5 млн (0,25-микронная технология) плюс 31 млн кэшпамяти второго уровня объемом 512 Кбайт
	4 Гбайт
Рабочее напряжение		2,0 В
Тип разъема		Slot 2
Размер кристалла
Мобильный процессор pentium II (266, 300, 333 и 366 МГц)
Дата представления		25 января 1999 года
Тактовая частота		266, 300, 333 и 366 МГц
Количество транзисторов		27,4 млн (0,25-микронная технология)
Размеры		31x35 мм
Рабочее напряжение		1,6 В
Выделяемое тепло		366 Мгц - 9,5 Вт, 333 МГц - 8,6 Вт, 300 МГц - 7,7 Вт, 266 МГц - 7,0 Вт
Процессор pentium II ММХ	(333 МГц)
Дата представления		7 мая 1997 года
Тактовая частота		333 МГц (66 МГцх 5)
Производительность по тесту		366
iCOMP 2.0
Количество транзисторов		7,5 млн (0,35-микронная технология) плюс 31 млн кэшпамяти второго уровня объемом 512 Кбайт
Кэшируемая оперативная память	512 Мбайт
Рабочее напряжение		2,0 В
Тип разъема		Slot 1
Размер кристалла		Квадрат со стороной 10,2 мм
Процессор pentium II ММХ	(300 МГц)
Дата представления		7 мая 1997 года
Тактовая частота		300МГц(66МГцх4,5)
Производительность по тесту		332
iCOMP 2.0
Количество транзисторов		7,5 млн (0,35-микронная технология) плюс 31 млн кэшпамяти второго уровня объемом 512 Кбайт
Кэшируемая оперативная память	512 Мбайт
Тип разъема		Slot 1
Размер кристалла
Процессор pentium II ММХ (266 МГц)
Дата представления	7 мая 1997 года
Тактовая частота	266 МГц (66 МГц х 4)
Производительность по тесту	303
iCOMP 2.0
Количество транзисторов
Кэшируемая оперативная память	512 Мбайт
Тип разъема	Slot 1
Размер кристалла	Квадрат со стороной 14,2 мм
Процессор pentium II ММХ (233 МГц)
Дата представления	7 мая 1997 года
Тактовая частота	233 МГц (66 МГцх3,5)
Производительность по индексу	267
iCOMP 2.0
Количество транзисторов	7,5 млн (0,35-микронная технология) плюс 31 млн кэш-
	памяти второго уровня объемом 512 Кбайт
Кэшируемая оперативная память	512 Мбайт
Тип разъема	Slot 1
Размер кристалла	Квадрат со стороной 14,2 мм

микросхемы кэша. к примеру, в pentium II 333 МГц кэш-память первого уровня работает на тактовой частоте 333 МГц, в то время как кэш-память второго уровня - на тактовой частоте 167 МГц. Хотя кэш-память второго уровня работает не на полной тактовой частоте, как это было в pentium Pro, ее быстродействие значительно выше по сравнению с кэш-памятью на системной плате, работающей на тактовой частоте 66 МГц (это частота большинства системных плат с гнездом типа Socket 7 для Pentium). Как утверждает Intel, пропускная способность новой двойной шины втрое выше, чем у обычной. Теперь, перенеся кэш-память из внутреннего корпуса процессора и используя внешнюю микросхему, установленную в одном корпусе, Intel может обходиться более дешевыми микросхемами кэш-памяти и еще больше увеличивать тактовую частоту процессора. Тактовая частота pentium Pro была ограничена 200 МГц, так как было трудно найти доступную кэш-память с более высокой частотой. А поскольку тактовая частота кэш-памяти составляет половину тактовой частоты процессора, pentium II может работать на частоте 400 МГц, что позволяет использовать микросхемы кэш-памяти с номинальной тактовой частотой всего лишь 200 МГц. Чтобы компенсировать половинную тактовую частоту кэш-памяти в Pentium II, Intel удвоила объем кэш-памяти второго уровня (в pentium Pro стандартный объем равен 256 Кбайт, а в pentium II - 512 Кбайт). Обратите внимание, что дескрипторы ОЗУ, имеющиеся в кэш-памяти второго уровня, дозапускают кэширование оперативной памяти объемом до 512 Мбайт в процессорах pentium II - от 233 до 333 МГц. В процессорах на 350, 400 МГц и выше дескрипторы ОЗУ расширены, поэтому в таких моделях разрешается кэшировать до 4 Гбайт оперативной памяти. Это очень важно, если вы планируете когда-либо установить память емкостью более 512 Мбайт. В этом случае вам определенно нужен процессор на 350 МГц или выше, иначе снижается эффективность памяти. Шина инфраструктуры pentium II может поддерживать один либо два процессора, при этом не требуются дополнительные микросхемы. Это дает возможность снизить стоимость симметричной многопроцессорной обработки данных, не добавляя дополнительных внешних микросхем, что позволит значительно увеличить эффективность многозадачных операционных систем и многопоточных приложений. В будущем наборы микросхем системной логики смогут организовать работу четырех или более процессоров pentium II в единой многопроцессорной системе, прежде всего для использования в качестве файл-сервера. Имеются версии pentium II с кодами коррекции ошибок (Error Correction Code - ЕСС) на шине кэша второго уровня (L2). Они разработаны специально для серверов или других систем, выполняющих жизненно важные задачи, в которых большую роль играет надежность и целостность данных. Во всех процессорах pentium II сигналы запроса и выдачи адреса на шину защищены контролем четности и, кроме того, предусмотрен механизм повторения для повышения целостности и надежности данных. Для установки pentium II в систему существует специальное крепление. Процессор устанавливается в Slot 1 на системной плате так, чтобы быть защищенным от повреждений в результате вибраций и толчков. Крепления разрабатываются изготовителями системных плат. (к примеру, такие системные платы, как Intel Boxed AL440FX и DK440LX, имеют крепления и другие важные компоненты для сборки инфраструктуры.) Pentium II генерирует большое количество тепла, то необходимо рассеивать. Для этого на процессоре устанавливается теплоотвод (радиатор),иногда можно использовать активный теплоотвод (вентилятор). В отличие от активных теплоотводов, устанавливаемых ранее для боксированных процессоров Intel, вентиляторы pentium II получают питание от разъема с тремя контактами на системной плате. Для электрического подключения вентиляторов в большинстве системных плат предусмотрено несколько соединителей. Для теплоотвода на системной плате имеются специальные монтажные отверстия. Обычно пластмассовая опорная стойка вставляется в отверстия теплоотвода рядом с центральным процессором (перед установкой картриджа центрального процессора с теплоот-водом). Большинство теплоотводов имеют два компонента: вентилятор в пластмассовом кожухе и металлический радиатор. Радиатор присоединяется к теплоотводящей пластине процессора и не снимается, тогда как вентилятор можно снять и заменить в случае необходимости. На рис. 3.29 отображен корпус SEC с вентилятором, проводами, по которым подводится питание, креплениями, разъемами и отверстиями для крепления к системной плате. В приведенных ниже таблицах указаны технические характеристики различных версий pentium П. Чтобы вы могли идентифицировать свой процессор pentium II, найдите номер спецификации на корпусе SEC. Он находится в изменяемой части метки на верхней стороне модуля процессора. Размещение маркировки отображено на рис. 3.30. По номеру спецификации (фактически это алфавитно-цифровой код) можно точно установить тип процессора (табл. 3.16). к примеру, номер спецификации SL2KA идентифицирует процессор как pentium II 333 МГц (тактовая частота системной шины 66 МГц) с кэш-памятью второго уровня (L2), в той применяются коды с исправлением ошибок. В этой же таблице указано, что для данного процессора требуется напряжение питания только 2,0 В. Кроме того, указан номер изменения, и, воспользовавшись изданным Intel руководством pentium II Specification Update Manual, вы можете точно узнать, какие изменения были внесены. Рис. 3.30. Упаковка процессора pentium II: корпус с односторонним контактом

SL37G	dBO	0652h	400/100	512	ЕСС	SECC2 OLGA	1,2,4
SL2WB	dBO	0652h	450/100	512	ЕСС	SECC 3.00	1	2, 5
SL37H	dBO	0652h	450/100	512	ЕСС	SECC2 OLGA	1	2
SL2KE	TdBO	1632h	333/66	512	ЕСС	PGA	2	4
SL2W7	dBO	0652h	266/66	512	ЕСС	SECC 2.00	2	5
SL2W8	dBO	0652h	300/66	512	ЕСС	SECC 3.00	2	5
SL2TV	dBO	0652h	333/66	512	ЕСС	SECC 3.00	2	5
SL2U3	dBO	0652h	350/100	512	ЕСС	SECC 3.00	2	5
SL2U4	dBO	0652h	350/100	512	ЕСС	SECC 3.00	2	5
SL2U5	dBO	0652h	400/100	512	ЕСС	SECC 3.00	2	5
SL2U6	dBO	0652h	400/100	512	ЕСС	SECC 3.00	2	5
SL2U7	dBO	0652h	450/100	512	ЕСС	SECC 3.00	2	5
SL356	dBO	0652h	350/100	512	ЕСС	SECC2 PLGA	2	5
SL357	dBO	0652h	400/100	512	ЕСС	SECC2 OLGA	2	5
SL358	dBO	0652h	450/100	512	ЕСС	SECC2 OLGA	2	5
SL37F	dBO	0652h	350/100	512	ЕСС	SECC2 PLGA	1	2, 5
SL3FN	dBO	0652h	350/100	512	ЕСС	SECC2 OLGA	2	5
SL3EE	dBO	0652h	400/100	512	ЕСС	SECC2 PLGA	2	5
SL3F9	dBO	0652h	400/100	512	ЕСС	SECC2 PLGA	1	2
SL38M	dBl	0653h	350/100	512	ЕСС	SECC 3.00	1	2, 5
SL38N	dBl	0653h	400/100	512	ЕСС	SECC 3.00	1	2, 5
SL36U	dBl	0653h	350/100	512	ЕСС	SECC 3.00	2	5
SL38Z	dBl	0653h	400/100	512	ЕСС	SECC 3.00	2	5
SL3D5	dBl	0653h	400/100	512	ЕСС	SECC2 OLGA	1	2

SECC - Single Edge Contact Cartridge. SECC2 - Single Edge Contact Cartridge, версия 2. PLGA - Plastic Land Grid Array. OLGA - Organic Land Grid Array. ECC - Error Correcting Code. 1 Процессор pentium II с установленным вентилятором («боксированный «). 2 Эти процессоры имеют расширенную кэш-память второго уровня, что позволяет кэши-ровать до 4 Гбайт основной памяти. Все остальные процессоры pentium II позволяют кэшировать 512 Мбайт. 3 Эти «боксированные « процессоры поддерживают коды коррекции ошибок для кэш-памяти второго уровня. 4 «Боксированный « процессор pentium II OverDrive с установленным вентилятором предназначен для обновления систем на базе процессоров Pentium Pro (Socket 8). 5 Эти процессоры могут работать только на фиксированной частоте, установленной производителем. Для их «разгона « необходимо повышать частоту системной шины. В настоящее время существует две модификации корпуса SECC2. Более старая модификация PLGA использовалась в корпусах SECC. Сейчас она заменяется модификацией OLGA. В этой модификации уменьшены размеры процессора, она проще в производстве и обеспечивает лучший отвод тепла от процессора - теплоотводные элементы монтируются непосредственно к микросхемам. На рис. 3.31 отображена сторона корпуса SECC2 (модификации PLGA и OLGA), к той монтируется теплоотводный элемент. Системные платы pentium II имеют преобразователь напряжения, который служит для подачи нужного напряжения на центральный процессор. Для разных моделей pentium II требуются различные напряжения, и поэтому преобразователь рекомендуется установить так, чтобы обеспечить этому конкретному процессору подачу необходимого напряжения. На платах для pentium Pro, в отличие от плат для более старых моделей Pentium, нет никаких переходных устройств или переключателей для установки напряжения: эта процедура выполняется автоматически с помощью имеющихся на корпусе процессора контактов идентификации напряжения (VID). В табл. 3.17 приведены значения устанавливаемого напряжения. Рис. 3.31. Корпус SECC2, модификации PLGA и OLGA
Таблица 3.17. Устанавливаемое напряжение для pentium II

Вся информация собрана из открытых источников. При испльзовании материалов, размещайте ссылку на источник.

VID4	VID3	VID2	VTD1	VTD0	Напряжение, В
0		1	1	1	1,30
0		1	1	0	1,35
0		1	0	1	1,40
0		1	0	0	1,45
0		0	1	1	1,50
0		0	1	0	1,55
0		0	0	1	1,60
0		0	0	0	1,65
0	0	1	1	1	1,70
0	0	1	1	0	1,75
0	0	1	0	1	1,80
0	0	1	0	0	1,85
0	0	0	1	1	1,90
0	0	0	1	0	1,95
0	0	0	0	1	2,00
0	0	0	0	0	2,05
		1	1	1	Процессор не установлен
		1	1	0	2,1
		1	0	1	2,2
		1	0	0	2,3
		0	1	1	2,4
		0	1	0	2,5
		0	0	1	2,6
		0	0	0	2,7
	0	1	1	1	2,8
	0	1	1	0	2,9
	0	1	0	1	3,0
	0	1	0	0	3,1
	0	0	1	1	3,2
	0	0	1	0	3,3
	0

" Телефоны: 239-9141, 234-2867

В настоящий момент на рынке представлено такое разнообразие процессоров, сокетов, чипсетов и прочих легко произносимых, но трудно понимаемых сокращений, что голова идет кругом… Вопрос, что день грядущий нам готовит, практически не поддается решению, сколько не смотри на звездное небо или в roadmap (предначертания) основных игроков. Главным и наиболее деятельным участником Большой игры остается Intel. Не вдаваясь глубоко в историю, сразу оговоримся, что в настоящей публикации речь пойдет лишь об ныне актуальном - шестом поколении процессоров.

Кто есть кто

Родоначальник этой серии процессоров - Pentium Pro, выпущенный в 1995 году. К этому же поколению относятся Pentium II (1997 г.), Celeron, Xeon (1998.) и, наконец, Pentium III (1999 г.). От своих предков эти процессоры отличает архитектура двойной независимой шины и применение “динамического исполнения” (изменения порядка исполнения инструкций). Здесь вторичному кэшу, введенному в процессор (но не во все модели, - например, в Celeron он отсуствует), выделяется отдельная высокоскоростная магистраль. К системе команд Pentium Pro, расширенной относительно Pentium с целью сокращения условных переходов, было добавлено расширение MMX. Так появился Pentium II. Дальнейшее развитие идеи MMX - одновременное исполнение одной инструкции над группой операндов - распространили и на инструкции с плавающей точкой: SSE (Streaming SIMD Extensions) - и это стало основным козырем Pentium III.
На этом закончим краткий исторический экскурс и перейдем непосредственно к форматам и цифрам. Рассмотрим процессоры Intel.

Теперь о том, что эти буквы и цифры означают…

Тип корпуса	SEPP	PPGA	SECC	SECC2
Разъем/гнездо	SIotI	Socket 370	Slot 1 / Slot 2	Slotl
Процессор	Celeron	Celeron	PII, PIIXeon, PIII Xeon	PII, PIII
L2-кэш	Есть (на кристалле)	Есть (на кристалле)	Есть	Есть
Крепление	Есть	N/A	Есть	Есть
Крышка	Отсут-ствует	N/A	С двух сторон	С одной стороны

SEPP - Single Edge Processor Package

PPGA - Plastic Pin Grid Array

SECC - Single Edge Contact Cartridge

SECC2 - вкл. два типа: PLGA SECC2 и OLGA SECC2

PLGA - Plastic Land Grid Array

OLGA - Organic Land Grid Array

Подробнее про то, что есть что - ниже.

Знатоки справедливо попеняют на то, что не указан слот 8, но он использовался исключительно для процессоров Pentium Pro, что в настоящий момент не вполне актуально.

Официальное название	Celeron	Pentium II	Pentium III	Pentium II Хеоn	Pentium III Хеоn
Кодовое название	Mendocino	Deschute	Katmai	Хeon	Tanner
Интерфейс	Slot 1 / Socket 370	Slot 1	Slot 1	Stot 2	Slot 2
Объем L2-кэша	128 Kb	256 Kb. 512 Kb	512 Kb	512 Kb, 1 Mb. 2 Mb	512Kb. 1 Mb. 2 Mb
Быстродействие L2-кэша	На частоте процессора		На половине частоты процессора	На частоте процессора	На частоте процессора
Частота системной шины	65/100 МГц	66/100 МГц	100/133 МГц	100МГц	100 МГц
Быстродействие процессора	300-500 МГц	233-450 МГц	450/500/550 МГц	400/450 MГц	450/500 МГц
Набор команд КNI	Нет	Нет	Есть	Нет	Есть

Процессоры Pentium II сочетают архитектуру Pentium Pro с технологией MMX. По сравнению с Pentium Pro, удвоен размер первичного кэша (16+16 Kb), размер вторичного кэша варьируется от 0 до 2 Mb. В процессоре используется новая технология корпусов - картридж с печатным краевым разъемом, на который выведена системная шина (Single Edge Contact Cartridge - SECC). На картридже размером 14 x 6,2 x 1,6 см установлена микросхема ядра процессора (CPU Core), несколько микросхем, реализующих вторичный кэш, и вспомогательные дискретные элементы (резисторы и конденсаторы). Снятие вторичного кэша с микросхемы процессора позволяет использовать для кэш–памяти и памяти тегов микросхемы сторонних производителей, специализирующихся на выпуске сверхбыстродействующей памяти. Объем вторичного кэша определяется емкостью и числом установленных микросхем памяти. В то же время, сохраняется независимость шины вторичной кэш–памяти, которая тесно связана с ядром процессора собственной локальной шиной.
Первые процессоры Pentium II (до выпуска они имели кодовое название Klamath), появившиеся весной 1997 года, насчитывали около 7,5 млн. транзисторов только в процессорном ядре и выполнялись по технологии 0,35 мкм. Они имели тактовые частоты ядра 233, 266 и 300 МГц при частоте системной шины 66,6 МГц. При этом, вторичный кэш работал на половинной частоте ядра и кэшировал только первые 512 Mb пространства памяти. Для этих процессоров был разработан слот 1, по составу сигналов сильно напоминающий сокет 8 для Pentium Pro. Однако слот 1 позволяет объединять лишь пару процессоров для реализации симметричной мультипроцессорной системы либо системы с избыточным контролем функциональности (FRC). Так что этот процессор представляет собой более быстрый Pentium Pro с поддержкой MMX, но с урезанный поддержкой мультипроцессирования (2 процессора вместо восьми возможных у iP Pro).
Следующее поколение Pentium II, имевшее кодовое название Deshutes, появилось в 1998 году и выполнялось уже по технологии 0,25 мкм. Это позволило поднять тактовую частоту (чем мельче элементы, тем меньше они рассеивают мощность, что особенно критично на высоких частотах). Процессор на 333 МГц имеет частоту шины 66,6 МГц, а процессоры на 350 и выше уже имеют частоту системной шины 100 МГц. Для работы на такой частоте эффективна оперативная память на микросхемах SDRAM (синхронная динамическая память), у которой в середине пакетного цикла данные передаются в каждом такте. Эти процессоры также устанавливаются в слот 1 (опять–таки не более двух в системе). Начиная с процессоров 350 МГц объем памяти, кэшируемой на L2, увеличили до 4 Gb.
Для “самых простых” компьютеров по той же 0,25 мкм–технологии выпустили облегченный вариант процессора, названный Celeron. Первые процессоры Celeron имели частоты ядра 266 и 300 МГц (частота шины - 66 МГц). Вторичный кэш исключен, что заметно отразилось на производительности (системные платы для слота 1 вторичного кэша, естественно, не имеют). При падении цен на системные платы и дешевизне самого Celeron машина начального уровня оказывается действительно очень недорогой. Современные процессоры Celeron, начиная с модели Celeron 300A (с частотой 300 МГц), имеют небольшой (128 Kb) вторичный кэш, установленный на кристалле ядра и работающий уже на полной частоте ядра. Эти процессоры известны также под названием Mendocino. Кроме широко известных особенностей вторичного кэша (либо его нет, либо 128 К), процессор Celeron имеет следующие отличия от Pentium II:
Разрядность шины адреса сокращена с 36 до 32 бит (адресуемая память - 4 Gb).
Контроль паритета шины адреса и шины запроса, ECC–контроль шины данных и контроль неисправимых ошибок шины, а также сигнал инициализации шины отсутствует.
Процессоры предназначены только для одиночных конфигураций: для функционально–избыточного контроля не хватает сигнала FRCERR#, а из сигналов запроса шины остался только BR0#, что не позволяет использовать симметричные двухпроцессорные конфигурации. Правда, умельцы нашли сигнал BR1# и на кристалле ядра в упаковке SEPP, и в корпусе PPGA (здесь его достать совсем просто), что позволяет использовать Celeron в двухпроцессорных системах. Коэффициенты умножения частоты, по крайней мере, официально, фиксированы - сигналы LINT#, A20M# и IGNNE# в качестве задающих коэффициент умножения частоты во время действия RESET# в информационном листке не фигурируют.
Для мощных компьютеров предназначено семейство Xeon. Для них ввели новый слот 2, который (вместе с интерфейсом нового процессора) позволяет строить как избыточные системы с FRC, так и симметричные 1–, 2–, 4– и даже 8–процессорные системы. Частота шины - 100 МГц, частота ядра - 400 МГц и выше, вторичный кэш, как и в Pentium Pro, работает на частоте ядра. Объем вторичного кэша - 512 Kb, 1 или 2 Mb при кэшировании до 64 Gb (все адресное пространство при 36–битной адресации). Процессоры Xeon отличаются не только большей мощностью, но и большими размерами - 15,2 x 12,7 x 1,9 см. Процессоры Xeon имеют новые средства хранения системной информации. Постоянная (только для чтения) память процессорной информации PIROM (Processor Information ROM) хранит такие данные, как электрические спецификации ядра процессора и кэш–памяти (диапазоны частот и питающих напряжений), S–спецификацию и серийный 64–битный номер процессора. По инструкции идентификации CPUID такая информация недоступна. Энергонезависимая память Scratch EEPROM предназначена для занесения системной информации поставщиком процессора (или компьютера с этим процессором) и может быть защищена от последующей записи. Процессор оборудован термодатчиком (термодиод на кристалле ядра) с программируемым устройством контроля температуры. Это устройство имеет аналого–цифровой преобразователь, калибруемый по термодиоду конкретного процессора на этапе тестирования картриджа. Константа настройки термометра заносится в PIROM. Устройство термоконтроля программируется - задается частота преобразований и пороги температуры, по достижении которых вырабатывается сигнал прерывания. Для взаимодействия с PIROM, Scratch EEPROM и устройством термоконтроля процессор имеет дополнительную последовательную шину SMBus (System Management Bus), основанную на интерфейсе I2C.
Новинка 1999 года - процессоры Pentium III - являются дальнейшим развитием Pentium II. Их главным отличием является расширение набора SIMD–инструкций - SSE (Streaming SIMD Extensions), основанное на новом блоке 128–разрядных регистров. Кроме того, у них расширена инструкция CPUID, по которой теперь можно получить и уникальный 64–битный идентификатор процессора (тот, что у Xeon можно было прочесть по SMBus). “Простые” Pentium III устанавливаются в слот 1, Pentium III Xeon - в слот 2. По характеристикам вторичного кэша и возможностям мультипроцессорных конфигураций эти процессоры аналогичны своим предшественникам Pentium II и Pentium II Xeon. Частота системной шины - 100 МГц.

Корпуса, сокеты и слоты

Шестое поколение процессоров отличается большим разнообразием конструктивов - одних только коннекторов имеется 4 типа: сокет 8, слот 1, слот 2 и сокет–370. Корпусов (упаковок) тоже много - SPGA, SECC, SECC 2, SEPP, PPGA (это, не считая мобильных процессоров). Попробуем все это многообразие “разложить по полочкам”.
Проблемы с изготовлением и размещением вторичного кэша Pentium Pro в одной микросхеме с ядром были решены с переходом на новый конструктив - картридж с краевым печатным разъемом SECC (Single Ended Edge Connector). Картридж представляет собой печатную плату (субстрат), на которую с двух сторон устанавливаются компоненты поверхностного монтажа - кристалл ядра и стандартные микросхемы вторичного кэша (собственно кэш–памяти и тегов). Вариации с быстродействием процессора и размером кэша выливаются лишь в изменение комплектации картриджа (сколько и каких микросхем установлено). Для процессоров Pentium II был разработан слот 1 - щелевой разъем с 242 контактами, впоследствии переименованный в SC242. В этот же слот устанавливаются и процессоры Celeron, и Pentium III. Слот позволяет работать с частотой системной шины 66 или 100 МГц. В системах с SMP возможно использовать не более двух процессоров. Для слота 1 (SC242) предназначены процессоры с разными названиями “упаковки”:

SECC - картридж процессоров Pentium II и Pentium III. Представляет собой печатную плату с установленными компонентами. К микросхемам ядра и кэша прилегает термопластина (thermal plate), распределяющая тепло, к которой снаружи крепится вентилятор (или иное охлаждающее устройство). Спереди картридж закрыт крышкой. Допустимая температура пластины 70…75 °С (в зависимости от частоты процессора).

SECC 2 - картридж для тех же процессоров, появился, начиная с частоты 350 МГц (но для тех же частот выпускаются и модели в SECC). От предыдущего отличается тем, что не имеет термопластины - внешние “холодильники” прижимаются прямо к корпусам микросхем ядра и кэша, что снижает тепловое сопротивление и повышает эффективность охлаждения. Сами процессоры, устанавливаемые на SECC 2, могут быть как в корпусах PLGA (Plastic Land Grid Array), так и в OLGA (Organic Land Grid Array). Последние применяются для процессоров с частотой 400 МГц и выше и отличаются более высокой допустимой температурой - 90 °С против 80 °С, допустимых для PLGA. Заметим, что допустимая температура микросхем кэша - 105 °С.

SEPP (Single Edge Processor Package) - картридж процессоров Celeron, не имеющий ни термопластины, ни крышки. Внешний радиатор прижимается прямо к корпусу ядра, а микросхем вторичного кэша у Celeron’ов нет. В процессорах Celeron идея упаковки в картридж себя изжила - одну микросхему ядра легко упаковать и в обычный корпус со штырьковыми выводами. Это получается примерно на $10 дешевле, чем в полупустой SEPP. Так появился Celeron в корпусе PPGA (Plastic Pin Grid Array), напоминающий по виду добрый старый Pentium, и сокет–370 (по числу выводов). От сокета 7 с той же шахматной матрицей 37x37 он механически отличается большим количеством контактов - 6 полных рядов (против 5, и то неполных) и двойным ключом (кроме вывода A1 отсутствует и AN37). Электрически он отличается радикально - ни о какой совместимости с сокетом 7 и речи быть не может. Процессоры в PPGA от своих SEPP–братьев отличаются нюансами интерфейса питания, которые учтены в распространенных переходниках сокет–370 - слот 1. Эти переходники позволяют использовать дешевые процессоры в PPGA в платах со слотом 1, а при простой доработке переходника - даже в двухпроцессорных конфигурациях.
Процессоры Pentium II Xeon и Pentium III Xeon тоже выпускаются в картриджах SECC, но гораздо большего размера. Для этих процессоров предназначен слот 2 с числом контактов 330, известный и как SC330.

Чипсеты

Но все эти шедевры инженерной мысли не являются самодостаточными изделиями. Как короля играет свита, так и по настоящему мощному процессору нужно соответствующее окружение - чипсет.
Итак, современные системные платы выпускаются на следующих наборах микросхем (от Intel): Intel 440BX, Intel 440ZX, Intel 440LX, Intel 440EX, Intel 440GX, Intel 440NX.

Чипсет	440GХ	440ВХ	440ZX	440LX	440ЕХ	450NX
Целевой процессор	PII Xeon / PIII Xeon	PII / PIII	Сеlеron	Celeron	Celeron	PII Xeon / РIII Хeon
Другие поддерж. процессоры	PII	Celeron	PII	PII	PII	PII
Макс. кол-во процессоров	2	2	l	2	1	1
Частота системной шины	100 МГц	66/100 МГц	66/100 МГц	66 МГц	66МГц	100 МГц
Количество слотов памяти	4	4	2	4	2	8
Максимальный объем памяти	2 Gb	1 Gb	256 Mb	1 Gb	256 Mb	8 Gb
Тип памяти	SDRAM	SDRAM	SDRAМ	EDO / SDRAM	EDO/ SDRAM	EDO
Поддержка ЕСС	Есть	Есть	Нет	Есть	Heт	Есть
Шина PСI (разрядность/ частота, МГц)	32 / 33	32 / 33	32 / 33	32 / 33	32 / 33	32 / 33 64 / 33
Количество bus master PCI-устройств	5	5	4	4	3	6
Поддержка AGР	2Х	2Х	2Х	2Х	2Х	N/A
Поддержка ide-контроллера	АТАЗЗ	АТAЗЗ	ATA33	АТАЗЗ	ATA33	АТАЗЗ

В интеловских наименованиях запутаться немудрено. Вкратце: i440LX - базовый чипсет, применявшийся для Pentium II плат еще в то время, когда о системной шине в 100 МГц никто и не помышлял.

• i440EX - его облегченная версия, выпущенная как раз для работы с Celeron.
• i440BX - текущий базовый чипсет, используемый в Pentium II/III системный платах и сегодня, а i440ZX - его облегченная версия.

В чем же заключаются эти “облегчения” и как они соотносятся между собой можно понять из вышеприведенной таблицы.
Как нетрудно заметить, все чипсеты имеют близкие характеристики, однако различия все–таки есть. Первое, что надо отметить, это то, что чипсеты i440LX и его упрощенная версия, i440EX, являются уже морально устаревшими и не поддерживают системную шину 100МГц. Это значит, что платы на этих наборах микросхем не смогут функционировать со 100–мегагерцовыми процессорами, то есть имеют меньшие возможности по последующему апгрейду. Упрощенность i440ZX по сравнению с i440BX, также как и i440EX (по сравнению с i440LX), состоит, как нетрудно заметить, в меньшем количестве поддерживаемых банков памяти, меньшем ее максимальном объеме и сокращенном числе Bus Master устройств. Это означает, что платы на lite–версиях чипсетов будут иметь меньше гнезд для установки модулей DIMM (только 2 у i440ZX и i440EX) и меньшее количество слотов PCI (обычно - не более четырех у ZX и не более трех у EX).
Наборы микросхем на базе i440GX и i440NX являются специализированными для процессоров Xeon и, хотя имеют совместимость с более дешевыми моделями процессоров, вряд ли могут рассматриваться в качестве базы для бюджетных систем.
Чем же в таком случае обусловлено применение производителями системных плат более старых и простых версий чипсетов, вместо установки i440BX с максимальными возможностями. Ответ здесь прост - дело в стоимости наборов микросхем. i440BX имеет самую высокую цену, и, естественно, платы на нем будут стоить несколько дороже. Хотя, если плата приобретается с расчетом на длительное использование, лишними $10 за дополнительные возможности расширения и апгрейда пожертвовать не жалко. Тем не менее, материнские платы и на i440LX, и даже на i440EX найдут свое применение в нетребовательных офисных системах.

Non Intel Процессоры

Но не Intel–ом единым жив этот рынок. Представляем остальных участников.

Rise

Самый молодой из участников. Объявил о создании и выпуске целой гаммы процессоров под слот 7. В настоящее время доступен Rise mP6 266 - x86–совместимый Socket 7 процессор, рассчитанный на рынок дешевых компьютеров и ноутбуков (ну очень дешевых).

Его спецификация:

1. Электрически совместим сo спецификацией Socket 7.

4. Чип, производимый по технологии 0.25 мкм.
5. В маркировке используется Pentium Rating (PR рейтинг), основанный на сравнении производительности с Intel Pentium MMX.
6. Выпускаются или планируются модели с PR 366, 333, 266, 233 и 166 МГц.
7. Системная шина 83, 95 и 100 МГц (также поддерживается и 60, 66 и 75 МГц).
8. Коэффициенты умножения 2x, 2.5x, 3x, 3.5x.
9. Напряжение питания ядра - 2.8 В.
10. L1–кэш объемом 16 Kbа - по 8 Kb на код и данные.
11. Два конвейерных блока FPU.
12. Суперскалярный модуль MMX.
13. Три суперконвейерных целочисленных блока.
14. Корпус 296 Pin BPGA (Socket 7) или 387 Ball BGA.
15. Дополнительные возможности по энергосбережению.

Выпускается в двух различных корпусах: для Socket 7 и специально разработанном для мобильных систем Ball BGA. В планах компании значится выпуск mP6 II (новой версии mP6) в варианте под Socket370 со встроенной поддержкой SSE инструкций.

IDT

Еще одна самобытная компания. Вошла на рынок с процессором С6 (Winchip), для socket 7, который являлся по сути усовершенствованной 486 моделью. Среди несравненных плюсов - низкая цена и обратная совместимость по питанию, т.е. для реализации ММХ инструкций ему не требовалось раздельное и пониженное питание. Позволял продлить жизнь офисным системам. Ныне IDT предлагает Winchip 2.

Вот спецификация этого процессора, ориентированного на самый нижний сегмент рынка:

1. Устанавливается в разъем Socket7, с которым совместим электрически и физически.
2. Программно совместим с семейством Intel Pentium и всеми x86 приложениями.
3. Совместим с технологией MMX.
4. L1–кэш 64 Kb - по 32 Kb на код и данные.
5. Два суперскалярных блока MMX.
6. Системная шина 66 и 100 МГц.
7. Небольшой размер ядра - 58 кв.мм при технологии 0.25 мкм. Выпускаются также версии чипа и по 0.35 мкм технологии.
8. Блок 3DNow!. Имеется 2 конвейера, оперирующие с парами вещественных чисел одинарной точности 3DNow! поддерживается в DirectX 6.0 и выше.
9. Выпускаются следующие модели - 225 МГц (75–мегагерцовая шина), 233 МГц (100–мегагерцовая шина), 240 МГц (60–мегагерцовая шина), 250 МГц (83 и 100–мегагерцовая шина), 266 МГц (66 и 100–мегагерцовая шина), 300 МГц (75 и 100–мегагерцовая шина).
10. Напряжение ядра - 3.3 или 3.5В в зависимости от партии.

Cyrix

Он же National Semiconductor, прекратил работу и объявил о выходе с рынка микропроцессоров. Однако, им выпущено изрядное количество изделий, и не упомянуть о нем в этом обзоре было бы несправедливо.

Краткая характеристика 6x86MX и M II:

1. Возможные коэффициенты умножения внешней частоты - 2x, 2.5x, 3x, 3.5x
2. Кэш L1 - 64 KB общий для команд и данных
3. Шина - 64–разрядная внешняя шина данных, 32–разрядная конвейерная шина данных
4. Разъем - Socket 7 (P55C - Intel Pentium MMX)
5. Совместимость - Протестирован на совместимость с Windows 95/98, Windows NT, UNIX, OS/2
6. сопроцессор - 80–битный с 64–битным интерфейсом и поддержкой параллельного исполнения команд.
7. Набор команд - х87; IEEE–754 совместимый
8. Напряжение питания - 2.9 V ядро; 3.3 V ввод/вывод

Процессор M II представляется достаточно выгодным приобретением для офиса. Слабое место - маломощный сопроцессор, но при работе со стандартными офисными приложениями - замедление практически отсутствует.

Cyrix Media GX, стоящий особняком вне ходовых архитектур и представляющий собой практически компьютер на чипе (точнее говоря, на двух). По сути, это процессор, расположившийся в одной упаковке с двухуровневой кэш–памятью, контроллером основной памяти, эмулятором видео, дополняемый внешним контроллером периферии и звука на чипе–компаньоне. Media GX заслуживает упоминания хотя бы потому, что именно с его помощью (в составе модели Compaq Presario 2100) в свое время был взломан одиозный барьер $1000 для настольных систем. Сегодня нишей Cyrix Media GX являются в основном недорогие мини–ноутбуки.

AMD

Не упомянуть об этом заслуженном производителе, о неутомимом борце с Intel, просто невозможно. Да кто и не знает этого бодрого старика Крупского?

Итак. Есть из чего выбирать: AMD K6–2, AMD K6–2 3D Now!, K6 3D+ (K6–3)с интегрированным в процессор кэшем второго уровня 256 Kb, работающем на частоте процессора, и, наконец, долгожданный К7. За исключением К7, устанавливаемого в специальный slot А, геометрически, но не электрически совместимый со slot1 от Intel, остальные модели предназначены для работы в socket 7 (super).

Ценовая война AMD и Intel пагубно сказывается на небольших компаниях, которые, теоретически, могли бы привнести свежее дыхание на этот технологически застоявшийся рынок.

Чипсеты

VIA

Для сокета 370 существует вполне успешное обрамление от неинтеловского производителя - VIA Apollo Pro. Этот набор микросхем по основным возможностям не уступает i440BX, также имеет поддержку до гигабайта памяти в 8 банках и обслуживает до 5 Bus Master устройств. Единственное традиционно слабое место чипсетов от VIA, унаследованное и в Apollo Pro Plus, это скорость работы с SDRAM. Но у чипсета от VIA есть и преимущество перед интеловскими продуктами. Заключается оно в возможности тактовать шину памяти не от системной шины, а от AGP, что позволяет использовать старые, неработающие на 100 МГц модули памяти при частоте системнойшины 100 МГц.

ALI

Сразу за появлением чипсета VIA Apollo Pro, аналогичный чипсет представила и компания ALI, являющаяся подразделением Acer Group. Его название - ALI Aladdin Pro II. Сама компания ALI позиционирует свой Aladdin Pro II как дешевую альтернативу i440BX, то есть как чипсет со 100–мегагерцовой шиной для настольных систем. ALI Aladdin Pro II сможет достойно конкурировать с i440BX. В чипсете от ALI поддерживаются все то, что есть и в 440BX, включая многопроцессорность и ECC. Кроме того, чипсет Aladdin Pro II позволяет адресовать большее количество оперативной памяти. Однако, ALI оставила контроллер IDE еще от первых пентиумных наборов микросхем, и поэтому IDE–жесткие диски будут работать медленно.
Сравнительно с другим неинтеловским набором микросхем, VIA Apollo Pro, Aladdin Pro II наверняка обеспечит более высокую производительность. Но в чипсете от VIA поддерживается большее число новых технологических решений. Так, VIA Apollo Pro может работать с перспективной быстрой памятью типа DDR SDRAM–II, а также, он уже сейчас поддерживает UltraATA–66, еще не утвержденный окончательно протокол работы с IDE–устройствами. Кстати, в отличие от Aladdin Pro II, Apollo Pro соответствует спецификации PC98.

Вместо послесловия…

Итак, вопрос–то был, что выбрать, чтобы не было мучительно больно или жалко…

Однозначного ответа тут нет. Без сомнения, если необходима надежная, производительная, возможно многопроцессорная система, то это будет процессор - iP II или III в нужном количестве, а в качестве материнской платы мы рекомендовали бы продукцию SuperMicro (подробнее обо всех прелестях этого производителя можно узнать, например, на нашем сайте http://www.microlab.ru или позвонив нам в офис). И это, пожалуй, единственное решение в котором мы абсолютно уверены. Что выбрать Вам, будет ли ваша конфигурация разгоняться, если да, то насколько - это придется решать самостоятельно, мы постарались несколько систематизировать информацию. Думайте сами, решайте сами…

Иметь или…

Сравнительные характеристики чипсетов VIA. SiS и Ali

Чипсет	MVP4	Apollo Pro	Apollo Pro+	530	620	М1541
Произво-дитель	VIA	VIA	VIA	SiS	SiS	Ali
Целевой процессор	Socket 7	PII	PII	Socket 7	PII	Socket7
Другие поддерж. процессоры	NA	Celeron	Celeron	NA	Celeron	NA
Частота системной шины	100 MГц	100 MГц	100 МГц	66 МГц	100 МГц	100 МГц
Количество слотов памяти	3	4	4	3	3	4
Максималь- ный объем памяти	768 МБайт	1 ГБайт	1 ГБайт	768 МБайт	768 МБайт	1 Гбайт
Тип памяти	EDO/ SDRAM	SDRAM	SDRAM	SDRAM	sdram	EDO/ SDRAM
Поддержка ЕСС	Есть	Есть	Есть	Ecть	Ecть	Есть
Количество bus master PCI-устройств	4	5	5	4	4	5
Шина РСI (разрядность)/ частота, МГц)	32/ 33	32/ 33	32/33	32/33	32/33	32/ 33
Поддержка IDE-контроллера	ATA 33	ATA ЗЗ	АТА 33	АТA 33	АТА ЗЗ	АТА 33

Если вы решились-таки на покупку системы с процессором Pentium MMX, повремените. Может быть, стоит выбрать другой процессор. Во время подготовки этой статьи компания AMD объявила о выпуске долгожданной микросхемы следующего поколения K6-PR2-233, которая, как предполагается, составит конкуренцию кристаллу Pentium II (ранее он был известен под именем Klamath) фирмы Intel. Поставки процессора Pentium II - следующей версии микросхемы Pentium Pro - начались в мае. Как и процессор Pentium MMX, кристаллы этих двух фирм поддерживают мультимедийные инструкции и должны потеснить Pentium MMX с рынка.

Насколько хороши Pentium II и K6? И сможет ли компания AMD составить достойную конкуренцию Intel? Тестовая лаборатория журнала PC World провела тестирование первых опытных образцов ПК на базе процессоров K6 и Pentium II. Машины испытывались с помощью пакета PC WorldBench, содержащего контрольные задачи с использованием стандартных деловых приложений. Кроме того, тестировалась производительность машин с оптимизированными для MMX мультимедийными и графическими программами. Система AMD была выполнена на кристалле K6-PR2-233, а машина Intel была оснащена 266-МГц процессором Pentium II.

Каков же результат? Оба опытных образца продемонстрировали новые рекорды производительности. Система AMD K6 справилась с тестовыми заданиями быстрее, чем любая из машин, ранее протестированных в лаборатории журнала PC World, обогнав прежнего чемпиона - модель фирмы Sys Technology на базе 200-МГц процессора Pentium Pro. В тесте с пакетом PC WorldBench система на кристалле K6 пришла к финишу с результатом 251 единица.

Однако этот рекорд продержался недолго. Новым чемпионом стала система с 266-МГц процессором Pentium II, которая обошла машину на базе K6-PR2-233 на 4%, а машину фирмы Sys Technology с 200-МГц кристаллом Pentium Pro - на 10%. Компьютер с процессором Pentium II продемонстрировал приблизительно такую производительность, какую от него и можно было ожидать, учитывая тактовую частоту, объем кэш-памяти и поддержку инструкций MMX.

В гонке на скорость победил Pentium II, однако означает ли это поражение для K6? Компания Intel будет позиционировать Pentium II как процессор высшего уровня, предназначенный для мощных рабочих станций и мультимедийных машин ценой от 3500 долл. В конце концов менее обеспеченные покупатели, не имеющие возможности купить ПК на базе Pentium II, могут, по мнению Intel, приобрести машину с кристаллом Pentium MMX. Однако у производителей ПК свои планы, поэтому вполне вероятно, что цена хорошо сконфигурированных машин на Pentium II не превысит 3000 долл. Тем временем фирма AMD установила на свои процессоры K6 привлекательную цену: машины с кристаллом K6-PR2-233 можно будет купить примерно за 2500 долл. (в России, как обычно, цены будут заметно ниже. - Прим. ред. ). Все это должно очень понравиться покупателям - конкуренция вынуждает производителей снижать цены и ускорять продвижение новых ЦП.

Самые быстрые ПК

Насколько высока производительность этих новых процессоров? Опытный образец машины AMD, оснащенный 1-Мбайт кэшем второго уровня и исключительно быстрым жестким диском объемом 4,55 Гбайт с интерфейсом SCSI, прошел тесты PC WorldBench с изумительно высоким результатом - 251 единица (для сравнения: у машины фирмы Sys Technology на базе процессора Pentium Pro этот показатель равен 236). В четырех из шести приложений, используемых в пакете PC WorldBench, микросхема AMD установила рекорды быстродействия, а в двух оставшихся ее отставание было минимальным.

Но не успели еще высохнуть чернила в книге рекордов, как опытный образец системы на базе процессора Pentium II промчался по тестам PC WorldBench с показателем 260 единиц. Система продемонстрировала самые высокие показатели во всех приложениях.

Еще большее превосходство новых процессоров над другими выявилось в тестах с MMX-приложениями. Напомним, что K6 - первый процессор, выпущенный не фирмой Intel, поддерживающий инструкции MMX, благодаря чему достигается значительное ускорение работы с видео-, аудио- и другими мультимедийными задачами с учетом технологии MMX. Система на процессоре K6 опередила все машины с микросхемами Pentium-200 MMX, протестированные в лаборатории журнала PC World, но чуть отстала от ПК на базе 266-МГц кристалла Pentium II. Машина с процессором Intel продемонстрировала лучшие результаты в тестах с трехмерной графикой: на выполнение операций с перерисовкой объектов в пакете Ray Dream 3D Studio компании Fractal Design ей потребовалось всего 55 с, тогда как у ПК на процессоре K6 на то же самое ушло 68 с. Стандартные системы с 200-МГц кристаллом Pentium MMX справляются с этим заданием за 80 с.

В тестах с программами Adobe Photoshop и Macromedia Director, в которых основная часть работы приходилась на использование фильтров и анимацию, преимущество в скорости у Pentium II было менее заметно. При воспроизведении анимированных изображений в пакете Director система на Pentium II выводила 91 кадр в секунду, а система с процессором K6 - 87 кадров в секунду. В тесте с программой Photoshop при операциях с фильтрацией и цветовым преобразованием бесспорным лидером был на самом деле процессор K6: на выполнение заданий у него ушло 47 с, тогда как Pentium II справился с тем же самым за 59 с. Однако Pentium II вырвался вперед в тесте с масштабированием изображения, затратив на него менее 45 с (кристаллу K6 на это потребовалось почти 68 с), поэтому в общем зачете победителем оказался Pentium II. Оба ЦП продемонстрировали заметный прирост производительности по сравнению с Pentium MMX.

Intel (и AMD) inside

Высокое быстродействие опытного образца ПК на базе K6 отчасти объясняется быстрым жестким диском с интерфейсом SCSI и 1-Мбайт кэшем второго уровня (в машине с Pentium II его объем составлял 512 Кбайт). Тем не менее полученные результаты подтверждают предсказания AMD о том, что K6 составит конкуренцию Pentium II, и это будет еще более справедливо, когда появятся версии микросхем K6-PR2-266 и K6-PR2-300 (ожидаются уже в этом году).

Сегодня и K6, и Pentium II производятся по технологическому процессу с проектной нормой 0,35 мкм, т. е. размер транзисторных элементов составляет обычно 0,35 мкм. Микросхема K6-PR2-300, вероятно, будет первой, выпускаемой по 0,25-микронному процессу, благодаря чему снизятся потребляемая ею мощность и тепловыделение. Представители AMD воздерживаются от обсуждения возможности использования процессора K6 в блокнотных ПК, но, по словам редактора журнала Microprocessor Report Ленли Гвеннапа, "кристалл K6 готов к путешествиям".

В свою очередь, процессор Pentium II является дальнейшим развитием кристалла Pentium Pro. Процессор Pentium II обеспечивает лучшую производительность при работе с 16- и 32-разрядным кодом Windows 95, чем его предшественник, и, кроме того, имеет MMX-расширение и увеличенный с 16 до 32 Кбайт кэш первого уровня. (Напомним, что при выполнении 16-разрядных программ 200-МГц процессор Pentium Pro уступает 200-МГц процессору Pentium MMX, но при работе с 32-разрядными приложениями впереди оказывается Pentium Pro.) Чтобы поднять тактовую частоту работы ядра ЦП до 233 МГц и выше, кэш второго уровня Pentium II расположен на одном картридже SEC с процессором.

Как и K6, процессор Pentium II производится с технологической нормой 0,35 мкм, но со временем Intel планирует перейти на более совершенный 0,25-микронный процесс. Микросхема с нормой 0,25 мкм носит кодовое название Deschutes, она должна появиться к концу года. Это будет первый процессор класса P6, предназначенный для продуктивной работы в блокнотных ПК.

Цена или скорость?

Сегодня более выгодным представляется выбор кристалла K6. Предполагается, что цена микросхемы K6-PR2-233 для производителей ПК составит 469 долл., что на 130-250 долл. меньше, чем цена 266-МГц процессора Pentium II. По соотношению цена/производительность кристалл K6 может соревноваться даже с Pentium MMX. Но что еще лучше - K6 устанавливается в стандартный разъем Socket 7 на обычных ныне выпускающихся системных платах для процессора Pentium, тогда как для Pentium II требуется системная плата новой конструкции, допускающая установку картриджа SEC. У компании AMD есть шансы сделать K6 массовым процессором, если только ей удастся заключить контракты с производителями систем.

По словам Гвеннапа, фирма AMD имеет опыт работы с ведущими поставщиками ПК и способна выпустить 10-15 млн. микросхем K6 в этом году и до 40 млн. - в следующем, после чего сможет перейти на производство версии кристалла с меньшей проектной нормой. Такие большие объемы выпуска могут привлечь к K6 внимание основных производителей систем. Компания AST рассматривает возможность выпуска ПК на базе K6, а фирмы Everex, Polywell и Robotec уже заявили, что будут продавать машины на этих микросхемах.

Однако в пользу Pentium II говорит более высокая тактовая частота, поскольку тесно связанный с ЦП кэш второго уровня работает значительно быстрее, чем обычный кэш, который расположен на системной плате (и используется процессором K6). Кроме того, корпорация Intel на системных платах для процессора Pentium II будет применять новую графическую шину AGP (Accelerated Graphics Port), которая, как ожидается, существенно улучшит производительность и качество работы программ трехмерной графики.

Какое место займет среди этих микросхем кристалл M2 - представитель следующего поколения процессоров фирмы Cyrix? По мнению Гвеннапа, M2 (он должен появиться в июне) не сможет сравняться по быстродействию ни с K6, ни с Pentium II.

Новая жизнь Pentium

Несмотря на высокую производительность Pentium II, жизнь процессора Pentium MMX не заканчивается. Выпущенный Intel новый набор микросхем 430TX оптимизирует продуктивность таких ключевых компонентов, как системная память и жесткий диск. В лаборатории журнала PC World побывали две настольные машины на базе 200-МГц процессоров Pentium MMX, в которых был применен набор 430TX. В тестах PC WorldBench эти машины продемонстрировали показатели 234 и 238 единиц. Самый большой прирост производительности оказался в тестах с MMX-приложениями. В контрольной задаче с редактированием изображения в пакете Photoshop один из этих ПК показал наивысшую среди всех систем (за исключением ПК с 266-МГц процессором Pentium II) производительность.

Если вы собираетесь приобрести машину с процессором Pentium MMX, выбирайте модель с набором микросхем 430TX. Домашним пользователям должны понравиться новые особенности этого набора, например функция Always On, которая, по словам представителей Intel, позволяет машине "просыпаться" из режима приостановки при возникновении таких задач, как, скажем, обработка электронной почты. Благодаря лучшему управлению потреблением энергии и поддержке быстрой синхронной динамической памяти (SDRAM) набор 430TX также должен найти широкое применение в блокнотных ПК.

Что купить?

Какой системе отдать предпочтение? Машины на базе процессора K6 имеют лучшее сочетание цена/производительность, однако вам, возможно, придется поискать поставщиков ПК, которые устанавливают в свои машины процессоры AMD. Кроме того, может пройти несколько месяцев, прежде чем AMD выпустит достаточное количество микросхем, поэтому вам придется подождать. Однако если ваш бюджет не позволяет тратить значительные суммы, система с процессором K6 - это то, что нужно.

Тем, кто хочет приобрести быструю систему среднего или высшего класса, больше подойдет Pentium II. Производственные мощности Intel позволяют выпустить значительно больше процессоров Pentium II, чем AMD сможет поставить на рынок кристаллов K6, но на "разгонку" опять-таки понадобится время. Цены на системы с Pentium II могут быть разными, но нетрудно предположить, что ценовая политика фирм будет весьма агрессивной. Хорошо сконфигурированный ПК на базе Pentium II вы сможете купить примерно за 3000 долл.

Если процессор K6 вас почему-либо не устраивает, а денег на систему с Pentium II нет, выбор очевиден: ПК с процессором Pentium MMX и набором микросхем 430TX, который позволит достичь максимальной производительности при работе с мультимедийными программами.

Новые ЦП - новые рекорды скорости

Система	Процессор	ОЗУ, Мбайт	Кэш второго уровня, Кбайт	Показатель PC WordBench
Pentium II-266	Pentium II-266	32	256	260
AMD K6-PR2-233	AMD K6-PR2-233	32	1024	251
Polywell Poly 500 TX1	Pentium MMX-200	32	512	238
MicroExperts MMXP-5000	Pentium MMX-200	32	512	234
"Средний" ПК из 10 машин	Pentium MMX-200	32	512	231

Мультимедийные приложения

Система	Анимация Macromedia Director (кадров в секунду)
Pentium II-266	91
MicroExperts MMXP-5000	86
AMD K6-PR2-233	87
Polywell Poly 500 TX1	85
"Средний" ПК из 10 машин	80

Методика тестирования

Деловые приложения: все системы тестировались с помощью пакета PC WorldBench. Чем выше показатель PC WorldBench, тем выше производительность. Описание тестов PC WorldBench можно найти на Web-узле журнала PC World (http://www.pcworld. com/testing ).

Мультимедийные приложения: каждая система тестировалась с помощью серии программ, оптимизированных для MMX.

В тесте с пакетом Adobe Photoshop 4.0 измерялось время, необходимое для выполнения нескольких операций по редактированию изображений. В тесте с программой Ray Dream 3D Studio фирмы Fractal Design измерялось, сколько времени перерисовываются обсчитанные трехмерные объекты двух уровней сложности. В тесте с пакетом Macromedia Director 5.0 воспроизводился насыщенный графикой исполнимый файл.

Внутренняя структура (микроархитектура) процессора Pentuim 4 значительно отличается от микроархитектуры предшествующих моделей Pentium II, Pentium III, Celeron. Наряду с микроархитектурой существенно изменилась и архитектура систем, реализуемых на его основе. Новая системная архитектура, использующая процессор Pentuim 4 и набор специализированных микросхем Chipset 850, выпускаемых компанией Intel, обеспечивают значительное повышение производительности - от 23 до 87% при решении различного класса задач. В 2001 году планируется быстрый рост производства Pentium 4 и повышение его тактовой частоты до 2 ГГц. В 2002 году объём выпуска Pentium 4 превысит Pentium III, и этот процессор станет основной продукцией компании Intel.

Развитие архитектуры IA-32 в семействе Pentium

Общая архитектура процессора определяет комплекс средств, предоставляемых пользователю для решения различных задач. Эта архитектура задаёт базовую систему команд процессора и реализуемых способов адресации, набор программно-доступных регистров (регистровая модель), возможные режимы работы процессора и обращения к памяти и внешним устройствам (организация памяти и реализация обмена по системной шине), средства обработки прерываний и исключений.

В процессоре Pentium 4 реализуется архитектура IA-32 (Intel Architеcture-32), общая для всех 32-разрядных микропроцессоров Intel, начиная с i386. В табл. 1 приведены основные модели процессоров, в которых используется эта архитектура, и некоторые их характеристики. Отметим, что модели Pentium II Xeon и Pentium III Xeon ориентированы на работу в высокопроизводительных мультипроцессорных системах (серверах, рабочих станциях). Для этих же приложений планируется выпуск в 2001 году модификации процессора Pentium 4 с поддержкой мультипроцессорного режима работы (название проекта - Foster).

Таблица 1. Некоторые характеристики процессоров архитектуры IA-32

Модель, начало выпуска	Число транзисторов	Тактовая частота, МГц	Объем внутренней кэш-памяти
i386, октябрь 1985 г.	275 тыс.	до 40	Нет
i486, апрель 1989 г.	1,2 млн.	до 100	8 Кбайт - команды 8 Кбайт - данные
Pentium, март 1993 г.	3,1 млн.	до 200	8 Кбайт - команды 8 Кбайт - данные
Pentium Pro, ноябрь 1995 г.	5,5 млн.	до 200	8 Кбайт - команды 8 Кбайт - данные
Pentium MMX, январь 1997 г.	4,5 млн.	до 233	8 Кбайт - команды 8 Кбайт - данные
Pentium II, май 1997 г. (Xeon, июнь 1998 г.)	7,5 млн.	до 450	16 Кбайт - команды 16 Кбайт - данные
Celeron, аперль 1998 г.		до 750	128 Кбайт - общий
Pentium III, февраль 1999 г. (Xeon, март 1999 г.)	8,5 млн.	до 1000 (до 700)	16 Кбайт - команды 16 Кбайт - данные
Pentium 4, ноябрь 2000 г. (Foster, 2001 г.)	42 млн.	до 1500	256 Кбайт - общтй 12 К - микрокоманлы 8 Кбайт - данные

История архитектуры IA-32 насчитывает уже более 15 лет, и её основные черты достаточно полно описаны в ряде монографий (например, в ). Поэтому ограничимся их кратким обзором.

В процессе развития IA-32 производилось расширение возможностей обработки данных, представленных в различных форматах (рис. 1). Процессоры i386 выполняли обработку только целочисленных операндов. Для обработки чисел с “плавающей точкой” использовался внешний сопроцессор i387, подключаемый к микропроцессору. В состав процессоров i486 и последующих моделей Pentium введён специальный блок FPU (Floating-Point Unit ), выполняющий операции над числами с “плавающей точкой”. В процессорах Pentium MMX была впервые реализована групповая обработка нескольких целочисленных операндов разрядностью 1, 2, 4 или 8 байт с помощью одной команды. Такая обработка обеспечивается введением дополнительного блока MMX (Milti-Media Extension - Мультимедийное Расширение). Название блока отражает его направленность на обработку видео- и аудиоданных, когда одновременное выполнение одной операции над несколькими операндами позволяет существенно повысить скорость обработки изображений и звуковых сигналов. Начиная с модели Pentium III, в процессоры вводится блок SSE (Streaming SIMD Extension - Потоковое SIMD-расширение) для групповой обработки чисел с “плавающей точкой”.

Рис. 1. Эволюция архитектуры IA-32

Таким образом, если первые модели процессоров Pentium выполняли только пооперандную обработку данных по принципу “Одна команда – Одни данные” (SISD - Single Instruction – Single Data ), то, начиная с процессора Pentium MMX, реализуется также их групповая обработка по принципу “Одна команда – Много данных” (SIMD - Single Instruction – Multiple Data ).

Соответственно, расширяется и набор регистров процессора, используемых для промежуточного хранения данных (рис. 2). Кроме 32-разрядных регистров для хранения целочисленных операндов, процессоры Pentium содержат 80-разрядные регистры, которые обслуживают блоки FPU и MMX. При работе FPU регистры ST0-ST7 образуют кольцевой стек, в котором хранятся числа с “плавающей точкой”, представленные в формате с расширенной точностью (80 разрядов). При реализации MMX-операций они используются как 64-разрядные регистры MM0-MM7, где могут храниться несколько операндов (8 8-разрядных, 4 16-разрядных, 2 32-разрядных или один 64-разрядный), над которыми одновременно выполняется поступившая в процессор команда (арифметическая, логическая, сдвиг и ряд других).

Рис. 2. Регистры хранения данных в процессорах Pentium

Блок SSE-2, введённый в состав процессора Pentium 4, значительно расширяет возможности обработки нескольких операндов по принципу SIMD, по сравнению с блоком SSE в модели Pentium III. Этот блок реализует 144 новые команды, обеспечивающих одновременное выполнение операций над несколькими операндами, которые раcполагаются в памяти и в 128-разрядных регистрах XMM0-XMM7. В регистрах могут храниться и одновременно обрабатываться 2 числа с “плавающей точкой” в формате двойной точности (64 разряда) или 4 числа в формате одинарной точности (32 разряда). Этот блок может также одновременно обрабатывать целочисленные операнды: 16 8-разрядных, 8 16-разрядных, 4 32-разрядных или 2 64-разрядных. В результате производительность процессора Pentium 4 при выполнении таких операций оказывается вдвое выше, чем Pentium III.

Операции SSE-2 позволяют существенно повысить эффективность процессора при реализации трёхмерной графики и Интернет-приложений, обеспечении сжатия и кодирования аудио- и видеоданных и в ряде других применений.

Введение большой группы команд SSE-2 является основной особенностью реализованного в Pentium 4 варианта архитектуры IA-32. Что касается базового набора команд и используемых способов адресации операндов, то они практически полностью совпадают с набором команд и способов адресации в предыдущих моделях Pentium. Процессор обеспечивает реальный и защищённый режимы работы, реализует сегментную и страничную организации памяти. Таким образом пользователь имеет дело с хорошо знакомым набором регистров и способов адресации, может работать с базовой системой команд и известными вариантами реализации прерываний и исключений, которые характерны для всех моделей семейства Pentium .

Микроархитектура процессоров Pentium 4

Основные особенности процессора Pentium 4 связаны с его микроархитектурой. Микроархитектура процессора определяет реализацию его внутренней структуры, принципы выполнения поступающих команд, способы размещения и обработки данных. Как анонсировала компания Intel, новая микроархитектура процессора Pentium 4, получившая название NetBurst (пакетно-сетевая), ориентирована на эффективную работу с Интернет-приложениями. Необходимо отметить, что в микроархитектуре NetBurst реализованы многие принципы, использованные в предыдущей модели Pentium III (микроархитектура P6 ). Характерными чертами этой микроархитектуры являются:

• гарвардская структура с разделением потоков команд и данных;
• суперскалярная архитектура, обеспечивающая одновременное выполнение нескольких команд в параллельно работающих исполнительных устройствах;
• динамическое изменение последовательности команд (выполнение команд с опережением - спекулятивное выполнение);
• конвейерное исполнение команд;
• предсказание направления ветвлений.

Практическая реализация данных принципов в структуре процессора Pentium 4 имеет ряд существенных особенностей (рис. 3).

Рис. 3. Общая структура Pentium 4

Гарвардская внутренняя структура реализуется путём разделения потоков команд и данных, поступающих от системной шины через блок внешнего интерфейса и размещённую на кристалле процессора общую кэш-память 2-го уровня (L2) ёмкостью 256 Кбайт. Такое размещение позволяет сократить время выборки команд и данных по сравнению с Pentuim III, где эта кэш-память располагается на отдельном кристалле, смонтированном в общем корпусе (картридже) с процессором.

Блок внешнего интерфейса реализует обмен пpоцессоpа с системной шиной, к которой подключается память, контроллеры ввода/вывода и другие активные устройства системы. Обмен по системной шине осуществляется с помощью 64-разрядной двунаправленной шины данных, 41-разрядной шины адреса (33 адресных линии А35-3 и 8 линий выбора байтов BE7-0#), обеспечивающей адресацию до 64 Гбайт внешней памяти.

Дешифратор команд работает вместе с памятью микропрограмм, формируя последовательность микрокоманд, обеспечивающих выполнение поступивших команд. Декодированные команды загружаются в кэш-память микрокоманд, откуда они выбираются для исполнения. Кэш-память может хранить до 12000 микрокоманд. После её заполнения практически любая команда будет храниться в ней в декодированом виде. Поэтому при поступлении очередной команды блок трассировки выбирает из этой кэш-памяти необходимые микрокоманды, обеспечивающие её выполнение. Если в потоке команд оказывается команда условного перехода (ветвления программы), то включается механизм предсказания ветвления, который формирует адрес следующей выбираемой команды до того, как будет определено условие выполнения перехода.

После формирования потоков микрокоманд производится выделение регистров, необходимых для выполнения декодированных команд. Эта процедура реализуется блоком распределения регистров, который выделяет для каждого указанного в команде логического регистра (регистра целочисленных операндов EAX, ECX и других, регистра операндов с плавающей точкой ST0-ST7 или регистра блоков MMX, SSE, рис. 2) один из 128 физических регистров, входящих в состав блоков регистров замещения (БРЗ).

Эта процедура позволяет выполнять команды, использующие одни и те же логические регистры, одновременно или с изменением их последовательности.

Выбранные микрокоманды размещаются в очереди микрокоманд. В ней содержатся микрокоманды, реализующие выполнение 126 поступивших и декодированных команд, которые затем направляются в исполнительные устройства по мере готовности операндов. Отметим, что в процессорах Pentium III в очереди находятся микрокоманды для 40 поступивших команд. Значительное увеличение числа команд, стоящих в очереди, позволяет более эффективно организовать поток их исполнения, изменяя последовательность выполнения команд и выделяя команды, которые могут выполняться параллельно. Эти функции реализует блок распределения микрокоманд. Он выбирает микрокоманды из очереди не в порядке их поступления, а по мере готовности соответствующих операндов и исполнительных устройств. В результате команды, поступившие позже, могут быть выполнены до ранее выбранных команд. При этом реализуется одновременное выполнение нескольких микрокоманд (команд) в параллельно работающих исполнительных устройствах. Таким образом естественный порядок следования команд нарушается, чтобы обеспечить более полную загрузку параллельно включенных исполнительных устройств и повысить производительность процессора.

Суперскалярная архитектура реализуется путём организации исполнительного ядра процессора в виде ряда параллельно работающих блоков. Арифметико-логические блоки ALU производят обработку целочисленных операндов, которые поступают из заданных регистров БРЗ. В эти же регистры заносится и результат операции. При этом проверяются также условия ветвления для команд условных переходов и выдаются сигналы перезагрузки конвейера команд в случае неправильно предсказанного ветвления. Исполнительное ядро работает с повышенной скоростью выполнения операций. Например, микрокоманда сложения целочисленных операндов при тактовой частоте процессора 1,5 МГц выполняется всего за 0,36 нс.

Адреса операндов, выбираемых из памяти, вычисляются блоком формирования адреса (БФА), который реализует интерфейс с кэш-памятью данных 1-го уровня (L1) ёмкостью 8 Кбайт. В соответствии с заданными в декодированных командах способами адресации формируются 48 адресов для загрузки операндов из памяти в регистр БРЗ и 24 адреса для записи из регистра в память (в Pentium III формируются 16 адресов для загрузки регистров и 12 адресов для записи в память). При этом БФА формирует адреса операндов для команд, которые ещё не поступили на выполнение. При обращении к памяти БФА одновременно выдаёт адреса двух операндов: один для загрузки операнда в заданный регистр БРЗ, второй - для пересылки результата из БРЗ в память. Таким образом реализуется процедура предварительного чтения данных для последующей их обработки в исполнительных блоках, которая называется спекулятивной выборкой.

Аналогичным образом организуется параллельная работа блоков SSE, FPU, MMX, которые используют отдельный набор регистров и блок формирования адресов операндов.

При выборке операнда из памяти производится обращение к кэш-памяти данных (L1), которая имеет отдельные порты для чтения и записи. За один такт производится выборка операндов для двух команд. Время обращения к этой кэш-памяти составляет 1,42 нс при тактовой частоте 1,5 ГГц, что в 2,1 раза меньше, чем при обращении к кэш-памяти данных в процессоре Pentium III, работающем на частоте 1,0 ГГц.

При формировании адресов обеспечивается обращение к заданному сегменту памяти. Каждый сегмент может делиться на страницы, размещаемые в различных местах адресного пространства. Блоки трансляции адреса обеспечивают формирование физических адресов команд и данных при использовании страничной организации памяти. Для сокращения времени трансляции используется внутренняя буферная память, которая хранит базовые адреса наиболее часто используемых страниц.

В Pentuim 4 используется гиперконвейерная технология выполнения команд, при которой число ступеней конвейера достигает 20 (в Pentium - 5 ступеней, в Pentium III - 11). Таким образом одновременно в процессе выполнения может находиться до 20 команд, находящихся на разных стадиях (ступенях) их реализации.

Эффективность конвейера резко снижается из-за необходимости его перезагрузки при выполнении условных ветвлений, когда требуется произвести очистку всех предыдущих ступеней и выбрать команду из другой ветви программы. Чтобы сократить потери времени, связанные с перезагрузкой конвейера, используется блок предсказания ветвлений. Его основной частью является ассоциативная память, называемая буфером адресов ветвлений (BTB - Branch Target Buffer), в которой хранятся 4092 адреса ранее выполненных переходов. Отметим, что в BTB процессора Pentium III хранятся адреса только 512 переходов. Кроме того, BTB содержит биты, хранящие предысторию ветвления, которые указывают, выполнялся ли переход при предыдущих выборках данной команды. При поступлении очередной команды условного перехода указанный в ней адрес сравнивается с содержимым BTB. Если этот адрес не содержится в BTB, то есть ранее не производились переходы по данному адресу, то предсказывается отсутствие ветвления. В этом случае продолжается выборка и декодирование команд, следующих за командой перехода. При совпадении указанного в команде адреса перехода с каким-либо из адресов, хранящихся в BTB, производится анализ предыстории. В процессе анализа определяется чаще всего реализуемое направление ветвления, а также выявляются чередующиеся переходы. Если предсказывается выполнение ветвления, то выбирается и загружается в конвейер команда, размещённая по предсказанному адресу. Усовершенствованный блок предсказания ветвления, используемый в Pentuim 4, обеспечивает 90-% вероятность правильного предсказания. Таким образом резко уменьшается число перезагрузок конвейера при неправильном предсказании ветвления.

Реализация микроархитектуры

Реализованное в Pentium 4 значительное изменение микроархитектуры и повышение производительности потребовали введения дополнительных аппаратных средств. На кристалле процессора располагаются 42 млн. транзисторов (Pentium III содержал 8,5 млн. транзисторов без учёта кэш-памяти 2-го уровня, размещённой на отдельном кристалле). В настоящее время для изготовления Pentium 4 используется КМОП-технология с разрешающей способностью 0,18 мкм. Выпускаемые модели Pentium 4 имеют максимальные тактовые частоты 1,4 и 1,5 ГГц и размещаются в 423-выводных корпусах типа PPGA (Plastic Pin Grid Array). В 2001 году компания Intel планирует переход к 0,13-мкм технологии изготовления с использованием 6-слойной системы медных соединений. При этом будет обеспечено повышение тактовой частоты процессоров Pentium 4 до 2 ГГц и выше.

Архитектура систем на базе Pentium 4

Практическая реализация потенциальных возможностей процессора Pentium 4 обеспечивается при использовании набора специализированных микросхем, необходимых для построения на его основе цифровых систем различного назначения. Для реализации систем на базе Pentium 4 компания Intel выпускает набор микросхем Chipset 850, в который входят:

• контроллер-концентратор памяти MCH (Memory Controller Hub) типа Intel 82850;
• контроллер-концентратор для устройств ввода/вывода ICH2 (I/O Controller Hub) типа Intel 82801BA;
• контроллер микрокода FWH (FirmWare Hub) типа Intel 82802AB.

Типовая архитектура систем, реализованных на базе процессора Pentium 4 с использованием набора Chipset 850, показана на рис. 4. Основной особенностью этой архитектуры является использование новой системной шины FSB, обеспечивающей обмен со скоростью 3,2 Гбайт/c, что соответствует частоте передачи данных 400 МГц. Такая скорость реализуется путём применения нового типа сверхбыстродействующей двухканальной памяти RDRAM и контроллера-концентратора MCH, обеспечивающего 4 канала обмена с памятью этого типа.

Рис. 4. Типовая архитектура систем на базе Pentium 4

Контроллер MCH выполняет обмен с оперативной памятью типа Direct RAMBUS ёмкостью от 128 Мбайт (минимально допустимый объём) до 2 Гбайт с помощью сдвоенных каналов. Память реализуется на основе микросхем быстродействующей двухканальной RDRAM-памяти типа PC800 или PC600, выпускаемых компанией RAMBUS. Таким образом общий доступ к оперативной памяти осуществляется с использованием четырёх каналов обмена. При тактовой частоте канала 100 МГц обеспечивается общая частота обмена, эквивалентная 400 МГц, что в 3 раза выше, чем для наиболее быстродействующих современных системных плат, работающих на частоте 133 МГц.

При использовании в системах микросхем памяти типа RDRAM могут возникнуть проблемы, которые связаны с их высокой стоимостью и определёнными сложностями их поставки. Поэтому в настоящее время разрабатываются варианты применения других типов быстродействующих микросхем динамической памяти, выпускаемых компаниями NEC, Toshiba, Samsung, Hyndai, Infineon.

К контроллеру MCH подключается также универсальный разъём AGP4X, используемый для связи с графическим адаптером при скорости передачи данных более 1 Гбайт/с.

Контроллер ICH2 служит для подключения различных внешних устройств с использованием интерфейса ULTRA ATA/66/100. Этот интерфейс реализует обмен с жёстким диском со скоростью 66 или 100 Мбайт/c. ICH2 также обеспечивает прямой доступ внешних устройств к памяти со скоростью 33 Мбайт/с при помощи интерфейса ULTRA DMA/33. Контроллер служит для подключения последовательных портов с шиной USB, связи с локальной сетью Ethernet и параллельного обмена по шине PCI. Обеспечивается возможность реализации каналов для передачи аудиоданных.

Для создания систем на базе Pentim 4 компания Intel выпускает системные (“материнские”) платы типа D850GB. На плате размером 30,5ґ24,4 см2 монтируется микропроцессор и другие необходимые микросхемы, имеются 4 разъёма для включения RIMM-модулей памяти RDRAM. На плате размещаются также флэш-память ёмкостью 4 Мбит, хранящая систему ввода/вывода BIOS, 5 слотов шины PCI и 2 контроллера последовательной шины USB, обслуживающих 4 USB-порта. Кроме того, имеются порты для подключения клавиатуры и мыши, 2 интерфейса для подключения жёстких дисков и один для гибких дисков, один последовательный (COM) и один параллельный (LPT) порты.

Ведущие производители персональных компьютеров: Compaq, Dell, IBM, Hewlett-Packard, Acer, Siemens, Fujitsu, Toshiba, NEC и ряд других - начали поставку новых моделей компьютеров на основе процессоров Pentium 4. Предполагается, что средняя стоимость этих компьютеров в конце I полугодия 2001 года снизится до уровня 1600 долларов.

Области применения и реализуемое повышение производительности

Основной областью применения процессора Pentium 4 являются высокопроизводительные настольные персональные компьютеры (desktop PC). Процессор Pentium 4 не поддерживает реализацию мультипроцессорных систем, которая обеспечивается процессорами Pentium III Xeon. В 2001 году компания Intel планирует начать производство процессора Foster, который представляет собой модификацию Pentium 4, предназначенную для работы в мультипроцессорных системах. Процессор Foster будет использоваться в серверах и рабочих станциях.

Процессоры, которые будут выпускаться компанией Intel в 2001 году, ориентированы на области применения, перечисленные в табл. 2.

Таблица 2. Области применения перспективных процессоров фирмы INTEL

Новые 64-разрядные процессоры Itanium, архитектура которых принципиально отличается от архитектуры IA-32, используемой в семействе Pentium, будут применяться в наиболее высокопроизводительных серверах и рабочих станциях. В сфере персональных компьютеров процессоры Pentium 4 будут постепенно вытеснять Pentium III. Процессор Foster будет заменять Pentium III Xeon в серверах и рабочих станциях средней производительности. Процессоры Celeron сохранят свои доминирующие позиции в персональных компьютерах для массового потребителя.

Основным преимуществом процессора Pentium 4, по сравнению с предыдущей моделью Pentium III, является существенное повышение производительности при реализации различных приложений. В табл. 3 даны результаты тестовых испытаний производительности компьютеров на основе Pentium 4 (тактовая частота 1,5 ГГц, частота обмена по системной шине 400 МГц) и Pentium III (тактовая частота 1,0 ГГц, частота обмена по системной шине 133 МГц). Приведённые данные содержались в материалах, представленных компанией Intel на презентации процессора Pentium 4 в Москве, в ноябре 2000 года. В табл. 3 указаны программы, с помощью которых производилась сравнительная оценка производительности для различных приложений.

Таблица 3. Результаты сравнительных испытаний процессоров Pentium III и Pentium 4

Вид приложения	Повышение производительности
Обработка целых чисел (SPECint2000)	23%
Обработка чисел с плавающей запятой (SPECfp2000)	79%
Кодирование аудиосигналов (eJay МРЗ Plus 1.3)	25%
Работа в сети Интернет (WebMark2001)	23%
Распознавание речи (Dragon Naturally Speaking, preffered 4.0)	27%
Кодирование видеопотоков (Media Encjder 7.0) (Video 2000 MPEG-2)	45% 26%
Обработка видеоматериалов (ULead VideoStudio 4.0) (Adobe Premier 5.1 c LSX-MPEG)	45% 26%
Трехмерные игры (Quake III Arena Demo2)	44%
Трехмерная графика (3D WinBench 2000)	32%

Приведённые данные показывают, что наибольший выигрыш обеспечивается при использовании Pentium 4 для обработки видеоданных, реализации трёхмерной графики и выполнении операций над числами с “плавающей точкой”.

Литература

1. Шагурин И.И. Pentium 4 - новая ступень развития микропроцессорной техники // Chip News. - 2000. - № 9. - С. 18–20 .
2. Шагурин И.И., Бердышев Е.М. Процессоры семейства P6 - Pentium II, Pentium III, Celeron и другие. Архитектура, программирование, интерфейс. - М.: Горячая линия – Телеком. - 2000. - 248 с.