История на микропроцесорите
Историята на микропроцесорите води началото си от 1971 година, когато още никому неизвестната фирма Intel пуска първия микропроцесор I4004. Неговите характеристики в сравнение с днешните процесори-гиганти са плачевни. Той имал разрядност 4 бита, тактова честота 108 кHz, можел да адресира 60 байта памет и производителност 0,06 MIPS (Millions of Instructions Per Second). Процесорът съдържал 2300 транзистора. Със създаването на първия микропроцесор започнала великата епоха на компютризация.
По системата на командите и архитектурата си се различават 2 вида процесори: CISC и
RISC.
CISC - Complete Instruction Set Computer - >процесори с пълен набор инструкции. Такива процесори започват да се произвеждат от 1971 година от компанията Intel. Компанията бързо се разраства и разширява и нейната продукция става изключително търсена на световния пазар. През 1978 година компанията пуска модела i8086, което дава начало на производството на семейството
процесори x86. Всички модели на това семейство не могат да бъдат причислени към
СISC процесорите, тъй като 486 процесорът имал комбинирана архитектура -
CISC-процесор и RISC-ядро. Моделът 486 става последния от семейството на x86, а на смяна идва новото семейство на
Pentium-ите. Освен компанията Intel съществуват и други компании-гиганти, произвеждащи
CISC-процесори, като AMD,
Cyrix, IDT .
RISC - Reduced (Restricted) Instruction Set Computer - процесори със съкратена система команди. Такива процесори обикновено имат набор еднородни регистри с универсално предназначение, и тяхната система от команди се отличава с относителна простота. Такива процесори намират приложение на UNIX
сървърите. В световен мащаб се произвеждат множество разновидности на RISC процесорите. Например компанията
Motorola произвежда както 16-т разрядни, така и 24-ри разрядни процесори, а компанията Analog Devices произвежда 16-т и 32 разрядни процесори. Освен тези компании съществуват още компаниите Texas Instruments и Sun.
CISC процесори
Pentium MMX
Процесорът Intel® Pentium® с технология
MMX™ (P55C) се явява усъвършенствана версия на процесора Intel ® Pentium® (P54C). В процесора Intel® Pentium® MMX™ е въведена пълна поддръжка на технологията
Intel
MMX™ при работа с мултимедия, удвоен е обема на кеш-паметта до 16К и са въведни някои допълнителни усъвършенствания.
В основата на технологията Intel
MMX™ лежи методът SIMD - позволяващ да се обработват няколко данни с помощта на една инструкция, което позволява да се увеличи производителността на широк набор мултимедийни и комуникационни приложения. Процесорът
Intel® Pentium® MMX™ поддържа 57 нови инструкции, а така също и нови типове данни. В процесора
Pentium® c технология MMX™ обема на кеш-паметта от 1-во ниво, разположена на кристала на процесора, е удвоен до 16Кб. Това увеличава производителността, съкращава средното време за достъп до паметта и обезпечава бързия достъп до често използваните инструкции и данни. Програмният кеш и кеша за данни се използват едновременно, при което кеша за данни поддържа две обръщения едновременно. В сравнение с процесорите
Pentium®, процесорът с технология MMX бил усъвършенстван, което позволило да се увеличи точността при работата му. Процесорът включва: конвейерен блок за изчисления с плаваща запетая (FPU) за поддръжка на 32- и 64- разрядни формати, установените стандарти
IEEE 754, а също 80-разряден формат; вградена програма за самотестване (BIST), порт за достъп към стандартния тест
IEEE 1149.1 и архитектурен механизъм за гранично сканиране, позволяващ да се тестват процесора с помощта на стандартния интерфейс.
Процесорът Intel® Pentium® MMX™ на настоящия етап вече е снет от производство.
Celeron
Процесорът Intel® Celeron™ се създава като по-евтин вариант на
Pentium II, предназначен за компютри с масова употреба. Процесорите Intel® Celeron™ имат всички достойнства на микроархитектурата P6, на основата на която е построен процесорът
Pentium® II. процесорите Intel® Celeron™ с тактови честоти 500, 433, 400, 366 и 333 МHz имат вградена кеш-памет от 2-ро ниво с обем 128 Kб.
Ядрото на процесорите Intel® Celeron™ с тактова честота 300 МHZ съдържа 7,5 млн. транзистора, ядрото на процесорите с честоти 500, 433, 400, 366 и 333 МHz съдържа 19 млн. транзистора. процесорите Intel ® Celeron™ са комплектувани с неблокируема кеш-памет от първо ниво с мощност 32 кбайта (16 кбайта + 16 кбайта). Всички процесори Intel® Celeron™ се произвеждат по 0.25-микронна КМОП-технология. Всички процесори Intel® Celeron™ са снабдени със системна шинна микроархитектура P6 с паралелни транзакции, работеща на честота 66МHz. Устройството за конвейрна обработка на числа с плаваща запетая поддържа работа с 32-разрядни и 64-разрядни данни във формати, определени в стандарта IEEE 754, а също и с 80-разрядни данни.
Pentium II
Той е предназначен, съгласно класификацията на Intel, за широк кръг персонални компютри, а така също за работни станции и сървъри от ниско ниво (поддържащи двупроцесорна конфигурация)
Семейството на процесорите Intel® Pentium® II, производство на корпорация Intel, обединява устройства с тактови честоти 233, 266, 300, 333, 350, 400 и 450 МHz. Всички те са съвместими с процесорите от предходните поколения на базата на архитектурата Intel. процесорите Intel® Pentium® II са произведени по 0,25-микронна технология. Броя транзистори в тези устройства надминава 7,5 милиона. Високопроизводителната архитектура с двойна независима шина (DIB) създава резерв от пропускателна способност, производителност и разширяемост за системи и технологии на бъдещето. Вградената неблокируема кеш-памет от второ ниво с мощност 512 Кб повишава производителността по пътя на съкращаване на средното време за достъп към паметта и обезпечаване на бързото повторно обръщение към командите и данните. В процесора е вградена и кеш-памет от първо ниво с обща мощност 32 Кб: 16 Кб за команди и още толкова за обработка на данните. процесорите с тактови честоти 450, 400 и 350 МHz поддържат кеширане до 4 Гб адресируема памет. Конвейрният блок за изчисления с плаваща запетая (FPU) поддържа 32 и 64-разрядни формати в съответствие със спецификацията IEEE 754, а също 80-разряден формат. Вграден в кристала диод може да следи за температурата му. Датчик за температура, разположен на системната платка, контролира температурата на кристала на процесора Intel® Pentium® II.
Pentium III
Процесорът Intel® Pentium® III – процесор с архитектура P6, включва: динамично изпълнение на командите, системна шина с множествени транзакции и технология Intel MMX™ за обработка на мултимедийни данни. Освен това, в процесора Intel® Pentium® III са реализирани новите потокови
SIMD разширения - 70 нови команди, обезпечаващи подобряване на възможностите за обработка на изображения, тримерна графика, видео и аудио, а съшо и разпознаването на реч.
Семейството процесориa Intel® Pentium® III обединява устройства с тактови честоти 600, 550, 500 и 450 МHz, предназначени за настолни ПК, работни станции и сървъри от ниско ниво. Всички те са съвместими с процесорите от предходните поколения на базата на архитектура Intel. Технологията е изработена с разрешаваща способност 0.25 микрона и позволява да се разположат на кристала повече от 9.5 милиона транзистора. Ядрото на процесора е затворено в корпус с едностранен контакт (S.E.C.C.2 или S.E.C.C.). Процесорът Intel® Pentium® III използва набора микросхеми Intel® 440BX AGPset. Процесорът съдържа 32 Kб неблокируема кеш-памет от първо ниво (16Кб/16Кб) и унифицирана неблокируема кеш-памет от второ ниво с обем 512 Кб, функционираща на два пъти по-малка честота, отколкото ядрото. Процесорът Intel® Pentium® III поддържа кеширане на памет с обем на адресното пространство 4 Гб, и позволява да се създават мащабируеми системи с два процесора и физическа памет с обем до 64 Гб. Конвейрния блок за изчисления с плаваща запетая (FPU) поддържа 32 и 64-разрядни формати в съответствие със спецификацията IEEE 754, а също 80-разряден формат. Вграденият в кристала диод може да следи за температурата на кристала. Датчикът за температура, разположен на системната платка, контролира температурата на кристала на процесора Intel® Pentium® III, което е необходимо за управлението на температурния режим.
Pentium IV
Процесорът Pentium 4 задава ново ниво на производителност на високомощните микропроцесори.
Той съчетава в себе си съвременните технологии на микроархитектурата Intel® и набора нови възможности, обезпечаващи оптимално ниво на производителност на изчислителните и Интернет-приложения.
AMD K6-2
Процесорите от шесто поколение AMD-K6®-2, благодарение на големия обем кеш-памет от първо ниво (64 Кб срещу 32 Кб при Intel) достигат производителност, съответстваща на процесорите от шесто поколение на фирма Intel, даже въпреки липсата на вградена бързодействаща кеш-памет от второ ниво, а използвайки за целта обикновената външна, работеща на честота 100 МHz
Процесорите AMD-K6®-2 се изработват по 0.25 мкм технология, със захранващо напрежение 2.2 В. процесорите съдържат 9.3 милиона транзистора и се произвеждат на тактови честоти 300, 333, 350, 380, 400, 450 и 475 МHz. Всички процесори могат да работят както с шина 100 МHz, така и с 66 МHz, тъй като имат прееключващ се коефициент на умножение (мултипликатор). Започвайки от версията на 350 МHz в процесорите AMD-K6®-2 се използва новото ядро - CXT. В него се появява възможността по-оптимално да се записват неголеми порции информация в паметта по метода
write combining, който вече се използва при всички процесори от шесто поколение на фирма Intel. Използването на този метод дава прираст на производителността в графическите приложения, тъй като икономисва време за предаване на данни на графическия ускорител.
AMD K6-III
Процесорът AMD-K6®-III, известен също под кодовото име
Sharptooth, завършва развитието на архитектурата K6. В него е задействана вградена бързодействаща кеш-памет от второ ниво (L2). В процесорния кристал са интегрирани 256 Кб кеш-памет от второ ниво, работеща на пълната тактова честота на процесора.
Процесорът AMD-K6®-III съдържа 21.3 милиона транзистора и се произвежда по 0.25-микронна технология на тактови честоти 350, 380, 400 и 450 МHz. Захранващото напрежение на AMD-K6®-III е 2.3 - 2.5 В. Обемът на кеш-паметта от първо ниво (L1), както при цялото семейство на K6, е равен на 64Кб. Процесорът AMD-K6®-III може да се инсталира на същите системни платки Super7™, както и AMD-K6®-2, при което намиращата се на системната платка външна кеш-памет от 2 ниво се превръща в кеш-памет от 3 ниво (L3), с която процесорът може да работи с външна честота 100 МHz.
AMD Athlon
AMD Athlon™ е представител на седмо поколение процесори на фирма AMD. В днешно време процесорът AMD
Athlon™ е един от най-бързите процесори в света. Процесорът има следните особености:
 Микроархитектура: Особеност на процесора AMD
Athlon™ е деветпоточната суперскаларна архитектура, оптимизирана за високи честоти. AMD
 Athlon™ съдържа девет изпълняеми потока: три за адресни операции, три за целочислени изчисления, и три за изпълнение на команди x87 (операции с плаваща точка), поддържа инструкции
3DNow!™ и MMX™.
Системна Шина: Системната шина EV6, използвана в процесора AMD
Athlon™, е първата шина на 200-МHz за платформа x86, и една от най-бързите от съществуващите на сегашния етап системни шини за процесори x86, която двукратно превъзхожда шината 100-МHz, използвана в
Pentium III. Планира се да се увеличи честотата на шината до 400 МHz, което ще осигури пикова пропускателна способност до 2,6 Гбайта/с.
Разширена технология 3DNow!™: Разширената технология 3DNow! (Enhanced 3DNow!) на процесора AMD
Athlon™ издига мултимедийната 3D производителност на нови висоти и е построена на базата на 21 инструкции на оригиналната технология на AMD
3DNow! - първия набор команди x86 за използване на суперскаларна технология с плаваща точка
SIMD. Enhanced 3DNow! добавя 24 нови инструкции -19 за подобряване на целочислените изчисления
MMX и подобряване предаването на данни за поточните приложения в Internet и 5 разширения
DSP за реализация на програмни модеми, soft ADSL, Dolby Digital, и
MP3. Тези функции DSP AMD Athlon™ не се поддържат от Pentium III.
Архитектура на кеш-паметта: AMD Athlon™ има най-големият за платформата x86 кеш L1 (128KB) – четири пъти превъзхождащ L1 кеша на процесора
Pentium III (32KB). AMD Athlon™ също включва високоскоростен, 64-битов контролер за кеш памет от второ ниво (L2), поддържащ обем на кеш-памет от второ ниво от 512Kб до 8Mб.
Процесорът AMD Athlon™ е съвместим с x86 версиите на Windows, включително Windows
98 и Windows NT®, а така също и с други разпространени операционни системи, такива като Unix, Linux, OS/2 Warp, и Novell NetWare. В допълнение, множество съществуващи и появяващи се приложения са оптимизирани или юе бъдат оптимизирани за разширената технология
3DNow! и другите архитектурни особености на процесора AMD Athlon™.
Cyrix 6x86MX™
Процесорът Cyrix 6x86MX™ е събран в комплекта Socket 7 (P55C) и представлява процесор от шесто поколение, създаден на основата на процесора 6x86™. В сравнение с 6x86™ в процесора
Cyrix 6x86MX™ е добавена поддръжка на MMX, направени са някои други усъвършенствания в архитектурата, в частност е увеличен обема на кеш-паметта от първо ниво до 64 Кб. Увеличени са също и тактовите честоти. По производителност процесорът
Cyrix 6x86MX™ достига нивото на Pentium Pro и Pentium II.
Процесорът има двойна схема на захранване: ядрото работи на 2.9 В, а схемите за вход/изход на 3.3 В.
На настоящия етап процесорите Cyrix 6x86MX™ вече са снети от производство.
Cyrix MediaGX
Процесорите Cyrix MediaGX™ са по-особени от другтех процесори, тъй като съдържат вграден набор контролери (памет, видео, звук и PCI) и позволяват да се получат много евтини компютри с минимално количество външни компоненти.
Наред с технологията MMX, процесор
Cyrix MediaGX™ включва поддръжка на
MPEG1, съгласува се с Microsoft® PC97 за plug-and-play, има вграден игрови контролер, поддържа два порта
USB (Universal Serial Bus), и AC97. Освен игровите програми за
Windows® 95 и DOS, процесорът Cyrix MediaGX™ поддържа също и приложения
MMX. Освен това, Cyrix е разработила Virtual System Architecture™, (VSA™), - програмна технология, която заменя функциите на апаратното обезпечение на програмните инструкции
VSA™. В допълнение към VSA™ и интегрираните особености, Cyrix е разработила три ексклузивни процесорни технологии, които управляват мултимедийните и системните функции на процесора
Cyrix MediaGX™ — XpressRAM™, XpressGRAPHICS™, и XpressAUDIO™.
Cyrix M II
Cyrix MII™ - това е новото име за
процесорите от шесто поколение
Cyrix 6x86MX™ на фирма Cyrix. При равна тактова честота те при целочислените операции съществено превъзхождат по производителност
Pentium II и K6, макар че поради сложната вътрешна структура високите тактови честоти са труднодостижими. Процесорът
Cyrix M II™ поддържа инструкции MMX™, има разширено устройство за управление на паметта, и 64-килобайта вътрешна кеш-памет (инструкции+данни), съдържа 80-битов
FPU. Cyrix M II™ е съвместим с Windows® 98, Windows 95,
Windows NT, Windows, UNIX®, OS/2®, и много други операционни системи. Процесорът има двойно захранване: 2.9В (ядро) и 3.3В (I/O). Процесорът се инсталира на дъното чрез Socket 7. процесорите се произвеждат по 0.30 мкм технология, при преход към 0.25 мкм технология производителността достига нивото на
Pentium II 350-450 МHz.
IDT WinChip 2™
IDT WinChip 2™ - това е нов представител на семейството на
WinChip. IDT WinChip 2™ включва поддръжка на 3DNow!™ и суперскаларната технология MMX™. Също,
IDT WinChip 2™ поддържа системна шина 100МHz (Super7™). Така, както и всички от семейството
WinChip, процесорът IDT WinChip 2™ се класифицира като процесор за системи от ниско ниво.
IDT WinChip 2™ CPU е съвместим с операционни системи и приложения за платформите x86 и е сертифициран от Microsoft за използване с Windows 98/95/NT.
IDT WinChip 2™ поддържа едно от двете захранващи напрежение: 3.52В (3.45В-3.6В), 3.3В (3.135-3.45В)
IDT WinChip C6™
Процесорът IDT WinChip C6™ включва всички 57 инструкции на
MMX™, което го прави 100% съвместим с всички MMX™ приложения и игри, достъпни в настоящия момент.
IDT WinChip C6™ е съвместим с всички операционни системи и приложения за платформите x86 и е сертифициран от Microsoft за използване с
Windows® 95 и Windows® 98. IDT WinChip C6™ се произвежда в следните модификации: 200 (66МHz x 3), 225 (75MHz x 3) и 240МHz (60МHz x 4).
IDT WinChip C6™ използва едно захранващо напрежение.
RISC процесори
Процесори на компания Analog Devices
Микропроцесорите на компанията Analog Devices образуват две семейства: ADSP-21xx и ADSP-210xx.
Семейство ADSP-21xx е набор еднокристални 16-разредни микропроцесори с обща базова архитектура, оптимизирана за изпълнение на алгоритми за цифрова обработка на сигнали и други приложения, изискващи високоскоростни изчисления с фиксирана точка. Семейството на настоящия етап наброява 14 представители.
Второто семейство микропроцесори ADSP-210xx обединява 32-разрядни микропроцесори, ориентирани към сигнални алгоритми, изискващи изпълнение на изчисления с плаваща точка. Семейството е представено от микропроцесорите ADSP-21010, ADSP-21020, ADSP-21060, ADSP-21062.
Процесори на компанията Motorola
Сигналните процесори на компания Motorola се подразделят на семейства 16- и 24-разрядни микропроцесори с фиксирана точка - DSP560xx, DSP561xx, DSP563xx, DSP566xx, DSP568xx и микропроцесори с плаваща точка - DSP960xx.
Линията 24-разрядни микропроцесори на компания
Motorola включва две семейства: DSP560xx и DSP563xx. Основните принципи, положени в основата на архитектурата на сигналните микропроцесори
Motorola са разработени и приложени в семейството DSP560xx. По-нататъшната работа по усъвършенстването на сигналните процесори се провежда по три направления:
- Нарастване на производителността на 24-разрядните процесори
- Създаване на евтини 16-разрядни микропроцесори с разширени средства за взаимодействие с периферията
- Разработка на високопроизводителни процесори, включващи блок за изчисления с плаваща точка
Компанията Motorola е лидер по обем на производството на сигнални микропроцесори, голяма част от което съставлява евтини и достатъчно високопроизводителни 16- и 24-разрядни микропроцесори с фиксирана точкс. Разширените комуникационни възможности, наличието на достатъчен обем вътрешна памет за данни и програми, възможността за защита на програмите от несанкциониран достъп, поддръжката на режим на енергоспестяване правят тези микропроцесори привлекателни за използване не само в качеството на специализирани изчислители, но и в качеството на контролери в промишлените роботи, битовите електронни прибори, системите за управление на оръжия, средствата за безкабелна връзка.
DSP56602 - 16-разряден DSP процесор с фиксиран точка и съхраняване на програмите в ПЗУ (ROM). Разработен е по
CMOS технология за приложение в маломощни цифрови потребителски приложения. Чипът с тактова честота 60МHz е предназначен за приложение в тези области, където е необходима ефективна обработка на данните. Негови достойнства са сравнително ниската себестойност, наличието на высокоефективна система за енергозахранване, и поради това той намира приложение в цифровите мобилни системи за връзка.
Сигнални процесори на компания Texas Instruments
Сигналните процесори на компания Texas Instruments се разделят на два класа: процесори за обработка на числа с фиксирана точка и процесори за обработка на числа с плаваща точка. Първият клас е представен от три семейства процесори, базови модели на които се явяват съответно TMS320C10, TMS320C20, TMS320C50. Вторият клас включва процесорите TMS320C30, TMS320C40, TMS320C80, които поддържат операции с плаваща точка и представляват по същество мултипроцесорна система, изпълнена на един кристал, а семейство TMS320C6x включва както процесори с фиксирана, така и с плаваща точка.
Процесорите от старшите поколения на едно семейство наследяват основните архитектурни особености и са съвместими "отдолу нагоре" по системата команди (което не може да се каже за процесорите, влизащи в различни семейства).
Процесорите на компания Texas Instruments притежават високоскоростни интерфейсни подсистеми и поради това са предпочитани за използване в такива задачи, в които е необходимо изпълнение на интензивен обмен с външни устройства (микропроцесорни системи, различен вид контролери)
В допълнение на казаното, семейство TMS320C1x предлага голя избор RAM, ROM и OTP (отсъства възможност за препрограмиране)
PROM с характерните за всеки вид памет особености.
|
