Twoim problemem jest to, że powszechną NICOŚĆ mylisz z osobistą PUSTKĄ
DAMIAN GARNCAREK GR. I/A
Damian Garncarek
PWSZ KALISZ
MBM Zaoczne
Binarnie
01100001011011000110000100100000011011010110000100100000011001110111001001110101011100110111101001101011011001010000110100001010011010100110000101100011011001010110101100100000011010110110111101110011011101000110010101110010011000010000110100001010011011010110001001101101001000000111101001100001011011110110001101111010
SZESNASTKOWO
414C41204D4120475255535A4B450D0A4A4143454B204B4F53544552410D0A4D424D205A414F435A0D0A00
Historia procesorów Pentium
1.Pentium - ten mikroprocesor zaprojektowany i wytwarzany przez firmę Intel, ukazał się na rynku 22 marca 1993 jako następca serii 486. Pentium miał się oryginalnie nazywać 80586 lub i586, jednak Intel jak już wcześniej wspomniałem w celu odróżnienia go od innych nadał mu nazwę „Pentium” Co zatem Intel wprowadził innego w porównaniu z 486: =>Pentium został pierwszym procesorem CISC, w którym użyto typowego dla konkurencyjnej architektury RISC rozwiązania zwanego "potokami".Jeden potok "U" potrafiący wykonać każdą instrukcję, a drugi – "V" potrafiący wykonywać jedynie najprostsze, najczęściej używane komendy, co pozwalało Pentium na wykonywanie więcej niż jednej instrukcji w czasie pojedynczego cyklu. Pierwsze połączenie architektury x86 i RISC sygnalizowało, że jest możliwe połączenie tych dwóch rozwiązań tworząc procesory "hybrydowe". De facto Pentium był logicznie dwoma i486 korzystającymi ze wspólnego zestawu rejestrów i magistrali, wykonującymi pojedynczy program. Czasy wykonania większości operacji były podobne z i486 (większość instrukcji w 1 takt), jednak procesor był w stanie wykonywać efektywnie 2 instrukcje równocześnie, o ile nie były one złożone i od siebie zależne. W praktyce działo się tak przez 20-30% czasu przy niezoptymalizowanym kodzie. =>64-bitowa szyna danych. Wszystkie główne rejestry pozostały 32-bitowe, ale podwojono ilość informacji pobieranej z RAM-u. =>Zestaw instrukcji MMX (późniejszych modelach) – prosty zestaw instrukcji SIMD pomocny w obróbce aplikacji multimedialnych. -=>Rozdzielenie cache na cache instrukcji i danych i podwojenie jego wielkości (2x 8kB i 2x 16kB w wersji MMX). =>Bufory zapisu zwiększające prędkość współpracy z cache i magistralą (dodatkowo podwojone w wersji MMX). =>Dodatkowe 4 linie adresowe (praktycznie nieużywane); dopiero w Pentium Pro pojawiły się skuteczne mechanizmy adresowania z ich użyciem. =>Jednostka branch prediction do przewidywania skoków (80% skuteczność, z powodu błędu; w Pentium MMX zmieniona na jednostkę z Pentium Pro z 90% skutecznością). =>Wyższa częstotliwość taktowania szyny (początkowo 60 i 66MHz). =>Przeprojektowany koprocesor (5-6x wydajniejszy niż w i486). =>Przy włączonym stronicowaniu dostępne były, obok 4kB, także strony o rozmiarze 4MB. =>Wsparcie dla maszyn wieloprocesorowych:
o umożliwienie tworzenie maszyn dwuprocesorowych,
o APIC dla maszyn z większą liczbą procesorów.
Nowa architektura Pentium oferowała mniej więcej dwukrotnie większą moc obliczeniową w porównaniu z intelowskimi 486. Najszybsze modele 486 produkowane później miały prawie taką samą wydajność jak Pentium pierwszej generacji, a niektóre zaawansowane klony 486 produkowane przez AMD równały się wydajnością z Pentium 75. Dwa pierwsze modele Pentium miały częstotliwość taktowania 60 i 66 MHz. Były one kompatybilne z gniazdem Socket 4. Później pojawiły się wersje 75, 90, 100, 120, 133, 150, 166, 200 i 233 MHz oraz 266MHz (233 tylko w wersji MMX, 266 tylko w wersji MMX Mobile), dla których stworzono gniazdo Socket 5, a później Socket 7. Później pojawiły sie wersje socketowe procesorów Pentium o częstotliwości 300MHz, jednakze były to jedynie 266-MHz procesory, które dzięki odpowiedniemu opakowaniu mogły działać z wyższą prędkością. Na bazie Pentium powstały także procesory Pentium OverDrive służące do upgrade'u systemów 486, miały one prędkości 63 i 83 MHz i 2x większy cache (2x 16kB) z uwagi na problemy z wydajnością spowodowane wolniejszą i węższą szyną. Pierwsze Pentium (nazwa kodowa P5) były produkowane używając technologii 0,8 mikrometra. Następny model, P54, używał już technologii 0,6 µm i prędkość rdzenia procesora różniła się od szybkości magistrali FSB. Kolejna generacja, P54C, zbudowany był przy użyciu technologii 0.35 µm i całkowicie przy użyciu procesu produkcji CMOS (do tej pory używana była technologia Bipolar CMOS).P55C, jak się nazywała następna wersja Pentium, została nazwana "Pentium with MMX Technology" (zazwyczaj nazywane po prostu "Pentium MMX") i bazowała na rdzeniu P5 zbudowanym z użyciem technologii 0.35 µm, ale z dodatkowymi 57 nowymi instrukcjami MMX. Jednak aby procesor mógł skorzystać z tych instrukcji, potrzebne były programy specjalnie dla nich napisane i niewielka różnica w wydajności w porównaniu z rdzeniem P5 spowodowana była powiększeniem wielkości cache z 16 kiB na 32 kiB, zastosowaniem jednostki przewidywania skoków z Pentium Pro i zwiększeniem (z 2 do 4) buforów zapisu do pamięci, a nie dodatkowymi instrukcjami. Po sukcesie Pentium i znacznych sumach pieniędzy wydanych na promocję tego procesora, sama nazwa "Pentium" stała się na tyle znana, że Intel postanowił pozostawić ją dla następnych generacji procesorów x86, pomimo że wiele z nich nie ma prawie nic wspólnego z pierwszym Pentium. Aż do czasów premiery Core 2 Duo(2006) chipy "Pentium" stanowiły główną część produkcji i używane były w komputerach stacjonarnych i przenośnych, procesory Celeron stanowiły "niskobudżetową" część oferty Intela – mają mniejszą cenę, ale i mniejsza wydajność, a procesory Xeon były przeznaczone do pracy w serwerach. W ramach jednej generacji wszystkie modele i odmiany Pentium miały zazwyczaj tę samą podstawową mikroarchitekturę, ale różniły się zazwyczaj szybkością taktowania, wielkością cache i obudową. Zdarzają się jednak przypadki, że jedyną cechą łączną jest nazwa, bo same chipy nie mają prawie żadnych innych cech wspólnych – tak jak pierwsze Pentium i Pentium Pro lub Pentium 4 i Pentium M.
-1 listopad 1995
Pentium Pro
Pentium Pro to mikroprocesor szóstej generacji należący do rodziny x86 zaprojektowany i produkowany przez firmę Intel. W oryginalnym zamierzeniu miał on zastąpić Pentium "Classic" jako główny procesor Intela, ale z różnych powodów był używany jako procesor do serwerów i w rzadkich tylko wypadkach jako procesor komputerów "z wyższej półki", używał bardzo dużej, podłużnej podstawki Socket 8. Zadebiutował w październiku 1995. W późniejszym czasie został zastąpiony procesorem Xeon. Pomimo swojej nazwy, wewnętrzna architektura Pentium Pro bardzo różniła się od wcześniejszych Pentium, był on bazowany na nowym rdzeniu P6 (który później w zmodyfikowanej formie został wykorzystany jako podstawa do Pentium II, Pentium III i Pentium M). Nowe cechy dodane do rdzenia P6, to:
· Podział kodu x86 na mikrorozkazy (μops) - prostsze instrukcje (RISC) wykonywane w 6 jednostkach wykonawczych.
· Wykonywanie poza kolejnością (ang. out-of-order execution) – umiejętność· wykorzystania "wolnego czasu" procesora (kiedy czeka on na przykład na jakieś dane z pamięci) na przetworzenie innych, czekających w kolejce instrukcji. Procesor przechowuje wyniki z takich operacji w ukrytych rejestrach do momentu aż są one potrzebne.
· Wykonywanie spekulatywne (ang. speculative execution) – zdolność· procesora do przetwarzania kolejnej instrukcji czekając na wynik instrukcji skoku, który nie został jeszcze zrealizowany.
· Dodatkowy potok ("pipeline") dla prostych instrukcji.
"Speculative execution" pozwala w wielu przypadkach na znaczne podniesienie wydajności procesora, ale jeżeli procesor "nie trafi", zgadując w jakim kierunku ma się potoczyć wykonanie programu, może też poważnie zwolnić jego pracę – Pentium Pro otrzymał dużo bardziej skomplikowany i zaawansowany algorytm przewidywania rozgałęzień (ang. "branch prediction") w porównaniu z pierwszym Pentium. Dodano też dodatkową instrukcję cmov (przesłanie warunkowe, realizujące działanie operatora warunkowego), która w niektórych przypadkach pozwalała zrezygnować z instrukcji skoku w ogóle.
Wydajność pracy z kodem 32-bitowego była znakomita, ale Pentium Pro był często wolniejszy od zwykłego Pentium przy wykonywaniu kodu 16-bitowego. Był to jeden z głównych powodów dlaczego Pentium Pro nie stał się bardziej popularny, większość domowych komputerów używała wtedy jeszcze 16-bitowego systemu operacyjnego Microsoft Windows 3.x.
Pentium Pro miał w zależności od modelu 256 lub 512 KiB cache (późniejszy model miał 1 MiB). zaprojektowanej w unikalny sposób, procesor i cache były produkowane na osobnych rdzeniach i łączone je dopiero w momencie wkładanie ich w obudowy. Niemożliwe było testowanie obu tych części osobno, możliwe było to dopiero po ich połączeniu, co oznaczało że ukryta wada jednej z części zmuszała do odrzucenia całości. Przez to produkcja Pentium Pro była bardzo kosztowna, wydajność aplikacji 16-bitowych niska, a ceny sklepowe bardzo wysokie (szczególnie modelu z 1 MiB cache).
Stosunkowa powolność Pentium Pro w wykonywaniu 16-bitowych programów była spowodowana umyślną decyzją Intela o zoptymalizowaniu tego procesora pod kod 32-bitowy po przeprowadzonych rozmowach z firmą Microsoft o przyszłych produktach tej firmy. Kiedy jednak okazało się, że Windows 95 jest głównie 16-bitowe, Pentium Pro znalazł się na nie najlepszej pozycji. Intel postanowił sprzedawać go jako procesor do serwerów i komputerów z systemami operacyjnymi Unix i Windows NT.
Pentium Pro były dostępne w wersjach 150, 166, 180 i 200 MHz, z magistralą FSB taktowaną 60 lub 66 MHz. Wielu użytkowników "podkręcało" swoje procesory – wersja 200 MHz nie miała problemu z pracą przy taktowaniu 220 MHz, a 150 MHz – jako 166 MHz. Pentium Pro był bardzo popularny w zastosowaniach SMP (symetryczne przetwarzanie wieloprocesorowe) – dwu- i czteroprocesorowych serwerach. Wiele z nich używanych jest do tej pory.
Był to pierwszy procesor Intela, który zapewniał komfortową pracę w systemach graficznych 32-bitowych takich jak Windows NT czy NextStep.
Następcą Pentium Pro był Pentium II, była to nowsza, ulepszona wersja Pentium Pro z dodanymi instrukcjami MMX i poprawioną wydajnością przetwarzania kodu 16-bitowego. Powstała także specjalna wersja Pentium II 333 MHz w obudowie Socket 8, aby umożliwić użytkownikom Pentium Pro łatwy upgrade.
- 8 styczeń 1997
Pentium MMX - pierwszy procesor firmy Intel posiadający zestaw instrukcji MMX. Pentium MMX był nieco tylko zmodyfikowanym procesorem Pentium:
· zwiększono rozmiar pamięć· cache do 16 kB (z 8 kB), dodatkowo usprawniono dostęp do pamięci podręcznej,
· dodano jednostkę BPU (Branch Predicition Unit), zapożyczoną z Pentium Pro,
· zwiększono bufor zapisu z 2 do 4 bajtów,
· dłuższy potok przetwarzania instrukcji,
· dodano stos powrotu, dzięki czemu powrót z podprogramów (procedur) był krótszy; zysk szybkości nawet 20% w stosunku do zwykłego Pentium.
Procesor posiada dwie jednostki wykonawcze dla rozkazów MMX, możliwe więc jest - w pewnych warunkach - równoległe wykonywanie dwóch rozkazów MMX.
Procesor jest zbudowany z 4,5 miliona tranzystorów.
Maksymalna częstotliwość zegara to 233 MHz.
- 7 maja 1997
Pentium II - mikroprocesor bazujący na architekturze serii x86, zaprojektowany i wytwarzany przez firmę Intel, oficjalnie zaprezentowany 7 maja 1997. Bazuje na rdzeniu P6, który po raz pierwszy został użyty w Pentium Pro, ma dodatkowe instrukcje MMX i poprawioną obsługę programów 16-bitowych.
Pierwsze wersje Pentium II "Klamath" taktowane zegarem 233 i 266 MHz były produkowane w technologii 0.35 µm i były bardzo gorące (w porównaniu z innymi procesorami z tamtego okresu). Używały magistrali FSB taktowanej 66 MHz, co było niewystarczające do uzyskania pełnego potencjału tych procesorów. Nieco później pojawiła się odmiana z zegarem 300 MHz. Następna wersja, "Deschutes" zadebiutowała w styczniu 1998 i dzięki temu, że zmieniono technologie produkcji na 0.25 µm wydzielały one zdecydowanie mniej ciepła. Pierwsza wersja procesora o szybkości 333 MHz wciąż używała magistrali FSB 66 MHz, jednak przyspieszono ją później do 100 MHz, co znacznie poprawiło wydajność. W 1998 ukazały się wersje o szybkości 350, 400 i 450 MHz. W tym samym czasie co Pentium II na rynku komputerowym pojawiły się także takie nowości jak SDRAM i magistrala graficzna AGP, co jeszcze bardziej poprawiło osiągi procesora.W odróżnieniu od poprzednich wersji Pentium, Pentium II nie miał obudowy typu "socket" (gniazdo) ale "slot" (łącze krawędziowe). Takie rozwiązanie było wymagane z dwóch powodów: po pierwsze ułatwiało pozbycie się dużych ilości ciepła generowanych przez Pentium II, a po drugie umożliwiło odseparowanie cache L2 od procesora ale nadal pozwalało na bliskie położenie tych dwóch komponentów. Zewnętrzny cache Pentium II był wolniejszy od rozwiązania użytego w Pentium Pro (pamięć cache pracowała z połową częstotliwości procesora) ale to rozwiązanie pozwoliło zwiększyć wydajność produkcji i obniżyć ceny.
Pentium II zostało zastąpione przez Pentium III na początku 1999 roku.
Ogólne
· rozmiar pamięci cache pierwszego poziomu (L1) dla kodu: 16 kB
· rozmiar pamięci cache pierwszego poziomu (L1) dla danych: 16 kB
· wsparcie dla MMX
Klamath (350 nm
· data wydania (pierwszego modelu): 7 maja 1997
Deschutes (250 nm)
· data wydania (pierwszego modelu): 26 stycznia 1998
Dixon (250nm), mobile Pentium II PE
· data wydania (pierwszego modelu): 25 stycznia 1999
- 26 luty 1999
Pentium III - procesor w 32-bitowej architekturze Intela (IA-32).
Projekt rozwijał się pod kryptonimem Katmai, zanim został oficjalnie przemianowany przez firmę Intel na procesor Pentium III. Zestaw nowych instrukcji określany w fazie wstępnej mianem KNI (Katmai New Instructions) lub MMX-2 przemianowany został w ślad za tym na SSE (Streaming SIMD Extensions), przy czym element SIMD (Single Instruction Multiple Data) określa znane już z techniki MMX jednoczesne przetwarzanie grupy danych przy pomocy jednego rozkazu. Główna różnica pomiędzy SIMD w wersji MMX i SIMD w wersji SSE polega na tym, iż o ile MMX operuje na danych w formacie całkowitym, SSE stosuje tę samą technikę również w odniesieniu do liczb zmiennoprzecinkowych.
Pentium III jest pod wieloma względami bardzo podobny do swego poprzednika czyli modelu Pentium II. Podwyższenie częstotliwość taktowania stanowi naturalny krok na drodze ewolucji w tej dziedzinie.
Ogólne
· architektura RISC
· rozmiar pamięci cache pierwszego poziomu (L1) dla kodu: 16 kB
· rozmiar pamięci RAM objętej pamięcią cache: 6 GB
· liczba etapów przetwarzania rozkazu (w potoku): 12
· liczba jednostek zmiennoprzecinkowych (FPU): 1 (z potokowaniem)
· liczba jednostek całkowitoliczbowych: 6 potoków
· liczba jednostek MMX:2
· maksymalny pobór mocy (W): 29,7, 34,5; 17,6; 19,8; 22,0; 24,1 (dla każdej wersji?)
· możliwość· pracy w systemie wieloprocesorowym (do 2 procesorów).
Katmai (0,25 µm)
· data wydania (pierwszego modelu): 17 maja 1999
Coppermine (0,18 µm)
· data wydania (pierwszego modelu): 25 października 1999
Coppermine-T (0,18 µm)
· data wydania (pierwszego modelu): czerwiec 2001
Tualatin (0,13 µm)
· data wprowadzenia (pierwszego modelu): 2001
Ponieważ w Pentium III nie ma miejsca ukrywanie dodatkowych rejestrów pod rejestrami FP - koprocesora matematycznego - (stosowane w architekturach MMX i 3DNow!), możliwa jest równoległa praca jednostki SIMD-FP niezależnie od FP/MMX. Znika również (drugi czynnik pozytywny) ograniczenie rozmiarów XMM0 - XMM7. W przypadku MMX były one w naturalny sposób obcięte do rozmiarów swej „przykrywki", czyli maksymalnie 8 x 80 bitów.
- 20 listopad 2000
2. Pentium 4 – to siódma generacja procesorów firmy Intel, posiadająca architekturę x86 (wersje 6xx oraz niektóre 5xx obsługują architekturę EM64T). Produkowany w kilku kolejnych wersjach: Willamette, Northwood, Prescott, Gallatin, Cedar Mill, Smithfield, Presler, pracujących z częstotliwościami FSB 400, 533, 800 i 1066 MHz. Początkowo osadzony był w gnieździe Socket 423, następnie Socket 478, a obecnie LGA 775. Wyższą częstotliwość zegara zawdzięcza architekturze NetBurst. Wykorzystuje technologie, takie jak instrukcje SSE2, w nowszych wersjach jądra – SSE3. Niektóre wersje posiadają też wbudowaną wielowątkowość (HyperThreading) – dotyczy to m.in. procesorów z rodzin Northwood i Prescott. Obecnie częstotliwość taktowania zegara procesorów Pentium 4 z serii Extreme Edition dochodzi do 3733 MHz, najwyżej taktowanym Pentium 4 jest Prescott 3,8 GHz na FSB 800 MHz (mnożnik 19)
Willamette
Pentium 4 Willamette został wypuszczony na rynek 20 listopada 2000 roku. Początkowo taktowany był zegarem 1400 MHz potem, firma Intel zmieniła mnożnik na wyższy i wypuszczona została też wersja 1500 MHz. Procesor wykonany był w technologii 0,18 mikrona. Przygotowany został na Socket 423, a jego standardowe napięcie to 1,75 V. Pierwsze procesory Pentium 4 pracowały z dynamicznymi pamięciami RIMM firmy Rambus. Procesory te były bardzo mało wydajne i przegrywały testy benchmarka nawet ze swoimi poprzednikami Pentium III, nie wspominając już o procesorach firmy AMD, które konkurowały z nimi. W 2001 roku wraz z wypuszczeniem procesora o zegarze 1,7 GHz ta sytuacja znów zaczęła się zmieniać na korzyść Intela. Zaraz po tym wypuszczone zostały jeszcze modele z zegarami 1,6 GHz i 1,8 GHz, a kilka miesięcy potem wersje taktowane 1,9 GHz i 2,0 GHz. Wraz ze zmianą podstawki na Socket 478 i wprowadzeniem nowszych chipsetów, Pentium 4 mogły współpracować już z pamięciami SDRAM na szynie 100 MHz i 133 MHz, oraz DDR SDRAM. Procesory z serii Willamette obsługują instrukcje takie jak SSE i SSE2, dysponują pamięcią poziomu L2 256 kB i taktowane są 400 MHz (4 x 100 MHz).
Northwood
Pentium 4 Northwood zadebiutował w styczniu 2002. Od swojego poprzednika, Willamette, różnił się kilkoma zasadniczymi kwestiami. Po pierwsze zwiększona została pamięć poziomu L2 z 256 kB do 512 kB. Po drugie procesor pojawił się w wersji tylko na podstawki Socket 478. Posiadacze płyt głównych z wcześniejszym Socket 423 musieli zastosować specjalne przejściówki, aby podłączyć nowy procesor. Northwood pojawił się najpierw w wersjach taktowanych zegarami 1,6 GHz, 1,8 GHz, 2.0 GHz oraz 2,2 GHz. Kolejne wersje, począwszy od 2,4 GHz przyniosły jeszcze jedną zmianę w postaci zwiększenia taktowania FSB do 533 MHz (4 x 133MHz). Pojawienie się nowej wersji Pentium 4 było dużym skokiem wydajnościowym oraz technologicznym. To właśnie w Northwoodzie 3,06 GHz, jako pierwszym spośród procesorów Pentium 4, pojawiła się wielowątkowość (HyperThreading). Warto zauważyć, że wszystkie układy z tej rodziny posiadają wbudowaną obsługę wielowątkowości, jednak jest ona włączona tylko i wyłącznie w Northwoodzie 3,06 GHz. Na bazie rdzenia Northwood powstały dwie rodziny procesorów mobilnych: Mobile Pentium 4 i Mobile Pentium 4M. Pierwszy jednak był dość nieudaną konstrukcją ze względu na duże zapotrzebowanie na moc (ponad 70 W). Konstrukcja ta została szybko zastąpiona przez drugi z układów, w którym obniżono pobór mocy niemal dwukrotnie. W ostateczności rynek układów mobilnych zdominował procesor Pentium M oparty o unowocześnioną architekturę P6, czyli Pentium III. Dzięki odpowiednio wyważonej wydajności i oszczędności energii stał się on podstawą platformy mobilnej Centrino.
Intel Mobile Pentium 4 M
Procesor bazujący na rdzeniu Northwood, Mobile Intel Pentium 4 Procesor - M został wypuszczony na rynek 23 kwietnia 2002 i zawierał technologię Intel SpeedStep i DeeperSleep, nie zawierał jeszcze technologii Hyper-Threading. Taktuje z częstotliwością 2,2 GHz. Konwencje nazewnictwa przez Intela tworzą na trudności w identyfikacji modelu procesora. Było już Pentium III Mobile Chip (alb...