Слайд 2
Сегодняшний процессор — это не просто скопище транзисторов,
а целая система множества важных устройств. На любом процессорном
кристалле находятся:
1. Собственно процессор, главное вычислительное устройство, состоящее из миллионов логических элементов — транзисторов.
2.. Сопроцессор — специальный блок для операций с «плавающей точкой» (или запятой). Применяется для особо точных и сложных расчетов. Кэш-память первого уровня — небольшая (несколько десятков килобайт) сверхбыстрая память, предназначенная для хранения промежуточных результатов вычислений.
4. Кэш-память второго уровня — эта память чуть помедленнее, зато больше — от 128 до 512 кбайт.
Трудно поверить, что все эти устройства размещаются на кристалле площадью не более 4—6 квадратных сантиметров! Только под микроскопом мы можем разглядеть крохотные элементы, из которых состоит микропроцессор, и соединяющие их металлические «дорожки» (для их изготовления сегодня используется алюминий, однако уже через год на смену ему должна прийти медь). Их размер поражает воображение — десятые доли микрона! Например, в 1999 году большая часть процессоров производилась по 0,25-микронной технологии, в 2000 году ей на смену пришла 0,18- и даже 0,13-микронная. При этом ожидается, что в течение ближайших двух лет плотность расположения элементов на кристалле увеличится еще в 2 раза.
Впрочем, при выборе микропроцессора мы руководствуемся отнюдь не «микронностью» технологии, по которой этот процессор сделан. Существуют другие, гораздо более важные для нас характеристики процессора, которые прямо связаны с его возможностями и скоростью работы.
Слайд 3
Тактовая частота
Скорость работы — конечно же, именно на
этот показатель мы обращаем внимание в первую очередь! Хотя
лишь немногие пользователи понимают, что, собственно, он означает. Ведь для нас, неспециалистов, важно лишь то, насколько быстро новый процессор может работать с нужными нам программами — а как, спрашивается, оценить эту скорость?
У специалистов существует своя система измерения скорости процессора. Причем таких скоростей (измеряемых в миллионах операций в секунду — MIPS) может быть несколько — скорость работы с трехмерной графикой, скорость работы в офисных приложениях и так далее...
Не слишком удобно. Поэтому большинство пользователей, говоря о скорости процессора, подразумевает совсем другой показатель. А называется он тактовой частотой. Эта величина, измеряемая в мегагерцах (МГц), показывает, сколько инструкций способен выполнить процессор в течение секунды) Тактовая частота обозначается цифрой в названии процессора (например, Pentium 4-1200, то есть процессор поколения Pentium 4 с тактовой частотой 1200 МГц или 1,2 ГГц).
Сегодня наибольшей популярностью на рынке пользуются процессоры с частотой от 800 до 1200 МГц. Однако тем, кто будет читать эту книжку в конце 2001 года, автору придется посоветовать приобретать процессор с частотой не менее 1,5 ГГц. Ведь согласно так называемому «закону Мура», названного в честь одного из изобретателей микропроцессора и нынешнего руководителя корпорации Intel, каждые полтора года частота микропроцессоров увеличивается не менее, чем в два раза...
Тактовая частота — бесспорно, самый важный показатель скорости работы процессора. Но далеко не единственный. Иначе как объяснить тот странный факт, что процессоры Celeron, Pentium III и Pentium 4 на одной и той же частоте работают. Здесь вступают в силу новые факторы — поколение и модификация данного процессора.
Слайд 4
Поколения процессоров
отличаются друг от друга скоростью работы,
архитектурой, исполнением и внешним видом... словом, буквально всем. Причем
отличаются не только количественно, но и качественно. Так, при переходе от Pentium к Pentium II и затем — к Pentium III была значительно расширена система команд (инструкций) процессора.
Бели брать за точку отсчета изделия «королевы» процессорного рынка, корпорации Intel, то за всю 27-летнюю историю процессоров этой фирмы сменилось восемь их поколений: 8088, 286, 386, 486, Pentium, Pentium II, Pentium III, Pentium 4.
Слайд 5
Модификация
В каждом поколении имеются модификации, отличающиеся друг от
друга назначением и ценой. Например, в славном семействе Pentium
II I числятся три «брата» — старший, Хеоn, работает на мощных серверах серьезных учреждений. Средний братец, собственно Pentium III, трудится на производительных настольных компьютерах, ну а симпатяга-демократ Celeron верно служит простому люду на домашних компьютерах. Схожая ситуация — и в конкурирующем с Intel семействе процессоров AMD, Для дорогих настольных компьютеров и графических станций фирма предлагает процессоры Athlon, а для недорогих домашних ПК предназначен другой процессор — Duron.
В пределах одного поколения все ясно: чем больше тактовая частота, тем быстрее процессор. А как же быть, если на рынке имеются два процессора разных поколений, но с одинаковой тактовой частотой? Например, Celeron-800 и Pentium III-800... Конечно, второй процессор поколения будет работать быстрее — на 10—15 %, в зависимости от задачи. Связано это с тем, что в новых процессорах часто бывают встроены новые системы команд-инструкций, оптимизирующих обработку некоторых видов информации. Например, в процессорах Intel начиная с Pentium появилась новая система команд для обработки мультимедиа-информации ММХ, a Pentium III дополнительно оснащен новой системой инструкций SSL.
В случае же с разными модификациями процессоров на арену выходят еще некоторые дополнительные параметры, которыми, собственно, модификации и отличаются друг от друга.
Разбору этих параметров можно было бы в принципе посвятить целый том, но вряд ли большинство из вас интересуют чисто технические подробности. Кроме, пожалуй, одной — размера кэш-памяти. В эту память компьютер помещает все часто используемые данные, чтобы не «ходить» каждый раз «за семь верст киселя хлебать» — к более медленной оперативной памяти и жесткому диску.
Слайд 6
Кэш-памяти в процессоре
Самая быстрая — кэш-память первого уровня
(32 кбайт у процессоров Intel и до 64 кбайт
— в последних моделях AMD). Существует еще чуть менее быстрая, но зато — более объемная кэш-память второго уровня — и именно ее объемом различаются различные модификации процессоров. Так, в семействе Intel самый «богатый» кэш-памятью — мощный Хеоп (2 Мбайт). У Pentium III размер кэша второго уровня почти в 10 раз меньше — 256 кбайт, ну a Celeron вынужден обходиться всего 128 кбайт! А значит, при работе с программами, требовательными к объему кэш-т... с разной скоростью?
памяти, «домашний» процессор будет работать чуть медленнее. Зато и стоимость его в два-три раза ниже: кэш-память — самый дорогой элемент в процессоре, и с увеличением ее объема стоимость кристалла возрастает в геометрической прогрессии!
Слайд 7
ядро
Думаю, уже хорошо подготовленным ко всяким шокирующим известиям
нет нужды объяснять, что хитрые производители процессоров ухитряются периодически
производить революции не только в пределах одного поколения, но и одной модификации! И чаше всего это связано с переходом на новую технологию производства процессоров и, вслед за этим, за сменой процессорного «ядра».
О технологии мы с вами уже говорили: как мы помним, она определяется размером минимальных элементов процессора. Так, в 1999 году, вслед за переходом на новую, 0,13-микронную технологию, произошла смена «ядер» у процессоров Intel. Торговые марки остались прежними (Pentium III и Celeron), однако на смену ядрам под кодовым названием Katmai (Pentium III) и Mendocino (Celeron) пришло новое, под названием Coppermine. Смена ядра, конечно же, привела к серьезным изменениям в производительности процессоров, хотя их рабочая частота осталась прежней. Именно поэтому продавцы обычно указывают в прайс-листах, наряду с поколением, модификацией и частотой процессора, тип использованного в нем ядра. Например
Pentium III (Coppermine)-667,
Athlon (Thunderbird)-800.
Очередную смену ядра оба производителя совершили в начале 2001 года. Так, базовым ядром для процессоров AMD в 2001 году стали Palomino (Athlon) и Morgan (Duron) (0,13-микронная технология).
