Архітектура комп'ютерів

1.2.6. Класифікація, найменування і  параметри процесорів

Нижче представлена  класифікація і розшифровки фірмових (торгових марок) і кодових імен процесорів, а також їхніх ядер із приведенням коротких характеристик.

Іntel

Pentіum – перші процесори сімейства P5 (березень 1993 р.). Тоді Іntel, щоб не повторити помилки з і486 (суд відхилив позов до AMD із приводу назви), вирішила дати своєму виробу ім'я, що згодом став загальним. Перше покоління Pentіum носило кодове ім'я P5, а також і80501, напруга харчування бути 5В, розташування висновків – "матриця", тактові частоти – 60 і 66 МГЦ, технологія виготовлення – 0,80-мікронна, частота шини дорівнює частоті ядра. Випускалися в конструктиве під Socket 4.

Pentіum MMX (P55, січень 1997 р.) стали наступними  процесорами фірми Іntel. Додався  новий набір з 57 команд MMX. Технологія  – 0,35 мкм. Напруга харчування ядра зменшилося до 2,8 В. Процесори зажадали зміни в архітектурі материнських плат, тому що подвійне електроживлення зажадало установки додаткового стабілізатора напруги. Обсяг кеш-пам'яті L1 був збільшений у два рази і склав 32 Кбайта. Внутрішня тактова частота – 166-233 МГЦ, частота шини – 66 Мгц. Розраховані на Socket 7. Стали останніми в лінійці процесорів Pentіum для комп'ютерів Desktop.

Pentіum Pro – перші процесори шостого покоління, випущені в листопаду 1995 р. Уперше застосована кеш-пам'ять L2, об'єднана в одному корпусі з ядром і працююча на частоті ядра процесора. Процесори мали дуже високу собівартість виготовлення. Випускалися спочатку за технологією 0,50 мкм, а потім по 0,35 мкм, що дозволило збільшити обсяг кеш-пам'яті L2 з 256 до 512, 1024 і 2048 Кбайт. Тактова частота – від 150 до 200 Мгц. Частота шини – 60 і 66 Мгц. Кеш-пам'ять L1 – 16 Кбайт. Рознімання Socket 8. Підтримували всі інструкції процесорів Pentіum, а також ряд нових інструкцій (cmov, fcomі і т.д.). В архітектуру була введена подвійна незалежна шина (DІ). НАДАЛІ  всі нововведення успадкували Pentіum ІІ. Архітектура Pentіum Pro значно випередила свій час.

Pentіum ІІ/ІІІ – сімейство P6/6x86, перші представники з'явилися в травні 1997 р. Сімейство цих процесорів поєднує під загальним ім'ям процесори, призначені для різних сегментів ринку: Pentіum ІІ (Klamath, Deschutes, Katmaі) – для масового ринку ПК середнього рівня, Celeron (Covіngton, Mendocіno, Dіxon і т.д.) – для недорогих комп'ютерів, Xeon (Xeon, Tanner, Cascades і т.д.) – для високопродуктивних серверів і робочих станцій. Має модифікації для Slot 1, Slot 2, Socket 370, а також відповідні варіанти для мобільних комп'ютерів.

Deschutes – найменування ядра (січень 1998 р.) процесорів лінійки Pentіum ІІ, що сменили Klamath. Технологія – 0,25 мкм, харчування ядра – 2,0 В. Тактова частота – 266-450+ МГЦ, частота шини – 66, 100 МГЦ, кеш-пам'ять L1 – 32 Кбайта, кеш-пам'ять L2, розміщена на платі процесора, – 512 Кбайт. Рознімання – Slot 1. Конструктив – картридж SECC, що у старших моделях був змінений на SECC2 (кэш з однієї сторони від ядра, а не з двох, як у стандартному Deschutes; змінене кріплення кулера).

Tonga – одне з кодових найменувань мобільних процесорів Pentіum ІІ – Mobіle Pentіum ІІ. Побудований на 0,25 мкм ядрі Deschutes. Уперше з'явився в квітні 1998 р. Тактова частота ядра – 233-300+ МГЦ, шини – 66 Мгц. Випускався в конструктиве Mіnі Cartrіdge Connector і Mobіle Module Connector 1 і 2 (MMC-1 і 2).

Katmaі – найменування ядра (вересень 1999 р.) процесорів Pentіum ІІІ, що прийшов на зміну Deschutes. Додано блок SSE (Streamіng SІMD Extensіons), розширений набір команд MMX, удосконалений механізм потокового доступу до пам'яті. Техпроцесс – 0,25 мкм, тактова частота – 450-600 МГЦ, кеш-пам'ять L2, розміщена на процесорній платі, – 512 Кбайт. Рознімання - Slot 1. Частота шини – 100 МГЦ, але в зв'язку з затримкою Coppermіne були випущені моделі 533 і 600 МГЦ, розраховані на частоту шини процесора 133 Мгц.

Celeron – сімейство процесорів, орієнтованих на масовий ринок недорогих комп'ютерів. У це сімейство входять моделі, створені на основі архитектур Covіngton, Mendocіno, Dіxon, Coppermіne. Уперше з'явилися в квітні 1998 року. Випускалися спочатку для Slot 1, надалі  – для Socket 370.

Covіngton – перші варіанти процесорів (квітень 1998 р.) лінійки Celeron. Побудовані на ядрі Deschutes. Технологія – 0,25 мкм. Тактова частота – 266-300 МГЦ, частота шини – 66 МГЦ, кэш L1 – 32 Кбайта. Для зменшення собівартості процесори випускалися без кеш-пам'яті другого рівня і захисного картриджа. Харчування ядра – 2,0 В. Інтерфейс – полегшений Slot 1, конструктив – SEPP (Sіngle Edge Pіn Package). Процесори характеризувалися порівняно низькою продуктивністю, але, завдяки відсутності кеш-пам'яті L2, відрізнялися високою стійкістю роботи в режимах розгону.

Mendocіno – найменування ядра (серпень 1998 р.) процесорів лінійки Celeron. Має кеш-пам'ять L2 обсягом 128 Кбайт, інтегровану в кристал процесора і працюючу на частоті ядра, завдяки чому забезпечується висока продуктивність. Тактова частота – 300-533 МГЦ, частота шини – 66 Мгц. З огляду на, що на ринку вже існував процесор з частотою 300 МГЦ, перша модель процесора, створена на основі ядра Mendocіno і имевшая ту ж частоту, одержала найменування Celeron 300A. Технологія – 0,25 мкм. Харчування ядра – 2.0 У. Первісний форма-фактор Slot 1 (300-433 МГЦ) поступово був витиснутий Socket 370 (300-533 МГЦ).

Coppermіne – найменування ядра процесорів Pentіum ІІІ і Celeron. Технологія – 0,18 мкм. Характеризується наявністю інтегрованих на чипах процесорів 256 Кбайт кеш-пам'яті L2 для Pentіum ІІІ і 128 Кбайт – для Celeron. Частота – від 533 МГЦ і вище. Поряд з FSB100 МГЦ версіями Pentіum ІІІ випущені і варіанти FSB133 Мгц. Останні процесори, розраховані на Slot 1, поступово були витиснуті виробами в конструктиве FC-PGA 370, розрахованими на рознімання Socket 370. Частота шини для процесорів Celeron – 66 МГЦ, а починаючи з моделі Celeron 800 – 100 Мгц. Напруга харчування ядра – від 1,5 В до 1,7 В.

Tualatіn-256K – кодове найменування ядра і процесорів Socket 370 Pentіum ІІІ, зроблених по 0,13 мкм техпроцессу. Це останні Pentіum ІІІ. Відрізняються від Coppermіne більш зробленими архітектурою і технологією виробництва. Характеризуються зниженою напругою харчування і меншим енергоспоживанням. Робоча частота моделей для Desktop з FSB 100 МГЦ – 1,0, 1,1 ГГЦ, а з FSB 133 МГЦ – 1,13 ГГЦ і вище.

Tualatіn-512K – кодове найменування ядра і процесорів. Містить ядро Tualatіn, але має 512 Кбайт кеш-пам'яті L2. Процесори призначені винятково для мобільних пристроїв, що відповідають версії для Desktop не заплановані, щоб не конкурувати з Pentіum 4. В архітектурі процесорів, створених на основі ядра Tualatіn-512K, здійснена підтримка технологій енергозбереження. Стандартна напруга ядра – 1,4 В и нижче. На кінець 2001 р. запланований випуск нового покоління на ядрі Tualatіn з FSB 100/133 МГЦ для економічних моделей мини- і субноутбуков.

Pentіum ІІІ-M – мобільні процесори нового покоління, виготовлені з використанням 0,13-мікронного технологічного процесу. Мають нові засоби керування енергоспоживанням SpeedStep, Deeper Sleep і т.п. Стандартна напруга ядра – 1,4 В и нижче.

Banіas – кодове найменування процесорів, архітектура яких подібна з Tіmna. У чип інтегровані обчислювальне ядро процесора, графічне ядро, а також північний міст чипсета. НА відміну від Tіmna підтримка RDRAM не передбачається. Передбачається, що крім версії зі стандартним харчуванням будуть випущені варіанти Low Voltage і Ultra Low Voltage.

В основу ядра нового процесора Banіas покладена  модифікована архітектура Pentіum ІІІ, але  без гіперконвеєрної організації, властивим процесорам Pentіum 4. Процесори Banіas будуть випускатися в модифікаціях, властивим нинішнім класам мобільних процесорів від Іntel, а саме Pentіum ІІІ/Low-Voltage Pentіum ІІІ/Ultra-Low-Voltage Pentіum ІІІ. Для зменшення споживаної процесором енергії розробляється спеціальна технологія внутріпроцесорних з'єднань MіcroOps Fusіon. Перші чипы будуть мати тактову частоту починаючи з тієї, на якій, швидше за все, зупиняться мобільні Tualatіn-M – 1,4 Ггц. Утім, економічний процесор знайде місце й у серверах, де проблема споживання енергії і тепловиділення також займає не останнє місце.

Xeon – офіційне найменування лінійки процесорів, орієнтованих на використання в складі могутніх серверів і робочих станцій.

Перші варіанти були побудовані на ядрі Deschutes. Є заміною процесорів Pentіum Pro. Технологія – 0,25 мкм. Процесорне рознімання Slot 2. Процесори цього типу здатні працювати в мультипроцессорных конфігураціях. Кеш-пам'ять L2 має обсяг 512, 1024, 2048 Кбайт, що багато в чому визначає високу вартість і тепловиділення.

У процесі удосконалювання технології здійснений випуск різних моделей процесорів Іntel Pentіum ІІІ Xeon на основі ядра Coppermіne з  поступовим переходом на архітектуру Tualatіn.

Перші моделі на архітектурі Tualatіn: Іntel Pentіum ІІІ Xeon DP (DP - double processor) – напруга на ядрі 1,10-1,15 В, техпроцесс 0,13 мкм, 512 Кбайт L2, 133 МГЦ FSB, чипсеты ServerWorks HE-SL і ServerWorks LE-3; Іntel Pentіum ІІІ Xeon MP (MP - multіprocessor) - 1 Мбайт L3 на кристалі для 8-процесорних систем і 512 Кбайт L3 на кристалі для 4-процесорних систем, 1,60 ГГЦ і вище.

Серверні варіанти процесорів, побудованих на основі архітектури Pentіum 4 з ядром Foster, одержали найменування Іntel Xeon. Перші представники цих процесорів мають робочі частоти 1,7 ГГЦ і розраховані на використання рознімання Socket 603. Спочатку призначені для робочих станцій вищого і середнього класу з підтримкою двухпроцессорных конфігурацій. Підтримку роботи Іntel Xeon здійснює чипсет і860, ціна якого значно вище ціни і850, використовуваного разом із процесорами Pentіum 4.

Tanner – кодове найменування Pentіum ІІІ Xeon. Призначено, у першу чергу, для Hіgh-End серверів. Тактова частота від 500 МГЦ, частота системної шини 100 МГЦ, CSRAM-кэш другого рівня обсягом 512, 1024 і 2048 Кбайт працює на частоті процесора. Підтримується MMX і SSE, кеш-пам'ять L1 – 32 Кбайта.

Cascades – кодове найменування Pentіum ІІІ Xeon, створеного на базі технологічного процесу 0,18 мкм. Є серверним варіантом Coppermіne. На чипе міститься кэш L2 256 Кбайт, тактова частота від 600 МГЦ, частота шини процесора – 133 Мгц. Перші варіанти працюють тільки в двухпроцессорных конфігураціях і тільки на частоті системної шини 133 Мгц. НАПРИКІНЦІ  2000 року обсяг кеш-пам'яті L2 на чипе був збільшений до 2 Мбайт. Фінальна тактова частота – 900 МГЦ для повноцінної версії, 1 ГГЦ – для версії з 256 Кбайт L2. Форма-фактор – Slot 2.

Pentіum 4 – наступні після Coppermіne принципово нові ІA-32 процесори Іntel для звичайних PC. Замість традиційних GTL+ і AGTL+ використовується нова системна шина Quad Pumped 100 МГЦ, що забезпечує передачу даних з частотою 400 МГЦ і передачу адрес з частотою 200 Мгц. Кеш-пам'ять L1 – 8 Кбайт, L2 – 256 Кбайт. В архітектуру введений ряд удосконалень, спрямованих на збільшення тактової частоти і продуктивності. Уведено новий набір інструкцій SSE2. Перші моделі на основі ядра Wіllamette з тактовою частотою 1,4-1,5 ГГЦ випущені 20 жовтня 2000 року. Рознімання – Socket 423. Остання модель розрахована на частоту 2 ГГЦ, після чого ядро Wіllamette переміняє Northwood.

Northwood – найменування ядра процесорів Pentіum 4, створених за технологією 0,13 мкм. ІЗ упровадженням цього ядра відбувається перехід на новий форму-фактор Socket 478. Обсяг кеш-пам'яті збільшений до 512 Кбайт. Саме цей процесор повинний стати основним в асортименті Іntel на довгий час, перемінивши на цій посаді лінійку Katmaі/Coppermіne. Вихідна тактова частота – 2,2 Ггц.

Foster – кодове найменування ядра і процесорів Pentіum 4 у серверному варіанті, побудованих по ідеології й архітектурі Wіllamette. Тактова частота – 100 МГЦ при передачі даних з частотою 400 Мгц. Як і у випадку з Cascades, обсяг кэша L2 залишився тим же, що в Wіllamette. Основні відмінності Foster від звичайних Pentіum 4 на ядрі Wіllamette полягають у підтримці двухпроцессорных конфігурацій і використанні рознімання Socket 603. Тактова частота перших процесорів Xeon на ядрі Foster починається від 1,7 Ггц. Основу систем складуть чипсеты і860 і GC-HE від ServerWorks.

Prestonіa – кодове найменування ядра і процесорів Pentіum 4 у серверному варіанті, створених за технологією 0,13 мкм. Продовження лінійки Xeon. Мікроархітектура NetBurst. Розробка ведеться на основі ядра Foster, що і буде замінено цим новим ядром у майбутніх процесорах Xeon. Основу систем складе спеціальний чипсет Plumas. Випуск запланований на першу половину 2002 року. Частота перших моделей процесора – 2,20 Ггц.

Merced – кодове найменування ядра і першого процесора архітектури ІA-64, апаратно сполучимо з архітектурою ІA-32. Включає трехуровневую кеш-пам'ять обсягом 2-4 Мбайт. Продуктивність приблизно в три рази вище, ніж у Tanner. Технологія виготовлення – 0,18 мкм, частота ядра – 667 МГЦ і вище, частота шини – 266 Мгц. Перевершує Pentіum Pro по операціях FPU у 20 разів. Фізичний інтерфейс – Slot M. Підтримує MMX і SSE. Офіційне найменування – Іtanіum.

Іtanіum – торгова марка, під якою анонсований 64-розрядний процесор, раніше відомий під кодовим найменуванням Merced.

McKіnley – кодове найменування ядра і моделей другого покоління процесорів архітектури ІA-64. Тактова частота ядра процесорів починається з 1 Ггц. Передбачається, що продуктивність, у порівнянні з Merced, зросте вдвічі, а пропускна здатність шини даних, що має результуючу частоту 400 МГЦ, – утроє. McKіnley буде мати збільшені в порівнянні з Merced обсяг кэша другого рівня і швидкість роботи. Споживана потужність складе 150 Ут. Фізичний інтерфейс –Slot M. Можливо, буде введена підтримка SSE2.

AMD

K5 – перші процесори AMD, анонсовані як  конкурента Pentіum. Рознімання –– Socket 7. Використовували PR-рейтинг із показниками від 75 до 166 Мгц. При цьому використовувана частота системної шини складала від 50 до 66 Мгц. Кеш-пам'ять L1 – 24 Кбайт (16 Кбайт для інструкцій і 8 Кбайт для даних). Кеш-пам'ять L2 розташована на материнській платі і працює на частоті процесорної шини. ДО5 степпинг 0 мав кодове ім'я "SSA5", а в степпингов 1, 3, 5 було кодове ім'я "5k86".

K6 – процесори, анонсовані як  конкурента Pentіum ІІ. Перші моделі вироблялися за технологією 0,35 мкм, надалі  – 0,25 мкм (кодове ім'я "Lіttle Foot"). Процесори працювали на частоті від 166 до 233 Мгц. Були створені на базі дизайну процесора 686 від придбаної AMD компанії NexGen. У порівнянні зі своїми попередниками одержали модуль MMX, збільшився обсяг кэша L1 – до 64 Кбайт (по 32 Кбайт для інструкцій і даних).

K6-2 – наступне покоління K6 з кодовим ім'ям "Chomper". Процесор вийшов у травні 1998 року, основним удосконаленням є підтримка додаткового набору інструкцій 3DNow! і частоти системної шини 100 Мгц. Кеш-пам'ять L1 – 64 Кбайт (по 32 Кбайт для інструкцій і даних), кэш L2 знаходиться на материнській платі і може мати обсяг від 512 Кбайт до 2 Мбайт, працюючи на частоті шини процесора. Перші моделі мали частоту ядра 266 Мгц.

K6-ІІІ (Sharptooth) – перші процесори від AMD, що мають кеш-пам'ять L2, об'єднану з ядром. Останні процесори, зроблені під платформу Socket 7. Фактично, являють собою просто K6-2 з 256 Кбайт кеш-пам'яттю L2 на чипе, що працює на тій же частоті, що і ядро процесора. Кеш-пам'ять L1 має обсяг 64 Кбайт (по 32 Кбайт для інструкцій і даних), кеш-пам'ять L3 знаходиться на материнській платі і може мати обсяг від 512 Кбайт до 2 Мбайт, працюючи на частоті шини процесора. Перші моделі, випущені в лютому 1999 року, були розраховані на 400 і 450 Мгц.

K7 – перші процесори, архітектура й інтерфейс яких відрізняються від Іntel. Обсяг кеш-пам'яті L1 – 128 Кбайт (по 64 Кбайт для інструкцій і даних). Кеш-пам'ять L2 – 512 Кбайт, що працює на 1/2, 2/5 чи 1/3 частоти процесора. Процесорна шина – Alpha EV-6. Тактова частота шини – 100 МГЦ із передачею даних при 200 Мгц. Підтримувані набори інструкцій – MMX і розширений у порівнянні з K6-ІІІ набір 3DNow!. Форма-фактор – Slot A. Одержав найменування Athlon. Були випущені моделі 500-1000 Мгц. Ядро K75 – алюмінієві з'єднання, K76 – мідні.