Одноядерные и двухъядерные процессоры Intel

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Программирование


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет»

Факультет экономики и менеджмента

Кафедра «Менеджмент и организация промышленного производства»

РЕФЕРАТ

по дисциплине «Информатика»

Одноядерные и двуядерные процессоры Intel

Студент группы 1МД-1 А.Н. Коровкин

Преподаватель А.В. Дзюба

2011

Содержание

  • Введение
  • 1. Intel 80 286
  • 2. Intel 80 386
  • 3. Intel 80 486
  • 4. Появление первого процессора семейства Pentium
  • 5. Pentium II и следующие поколения Pentium
  • 6. Intel Core 2, Core 2 Duo, Core 2 Quad
  • Заключение
  • Список использованных источников

Введение

Во всех первых компьютерах процессоры строились на так называемых дискретных элементах — лампах и транзисторах. Микросхемы, появившиеся на рубеже 1960-х гг., первоначально могли заменить только самые простые узлы электронных схем, о том, чтобы в одной микросхеме соединить такое сложное и разветвлённое устройство, как компьютерный процессор, и речи не было. Положение изменилось, когда в начале 1970-х гг. за дело взялась компания Intel.

Intel Corporation -- американская корпорация, производящая широкий спектр электронных устройств и компьютерных компонентов, включая полупроводники, микропроцессоры, наборы системной логики. Компанию основали Роберт Нойс и Гордон Мур в 1968 году. Успех к компании пришёл в 1971, когда Intel начал сотрудничество с японской компанией Busicom, Теда Хоффа руководителя отдела, занимавшегося разработкой различных устройств на основе продукции Intel, осенила блестящая идея. Вместо того чтобы создать калькулятор c некоторыми возможностями программирования, он предложил сделать наоборот: универсальный компьютер, программируемый для работы в качестве калькулятора. Так появился первый микропроцессор Intel 4004. Производительность этого процессора была сравнима с производительностью мощнейших компьютеров того времени.

В 1990-е годы Intel стала крупнейшим производителем процессоров для персональных компьютеров. Серии процессоров Pentium и Celeron до сих пор являются самыми распространёнными. Помимо микропроцессоров, Intel выпускает полупроводниковые компоненты для промышленного и сетевого оборудования. Intel внесла существенный вклад в развитие компьютерной техники.

1. Intel 80 286

Intel 80 286 (также известный как i286) -- 16-битный x86-совместимый микропроцессор второго поколения фирмы Intel, выпущенный 1 февраля 1982 года. Данный процессор представляет собой усовершенствованный вариант процессора Intel 8086 и был в 3--6 раз быстрее него. Процессор применялся, в основном, в IBM PC совместимых ПК.

Процессоры i286 разрабатывались параллельно с процессорами Intel 80 186/80188, однако в нём отсутствовали некоторые модули, имевшиеся в процессоре Intel 80 186. Процессор i286, выпускался в точно таком же корпусе как и i80186 -- LCC, а также в корпусах типа PGA с 68 выводами. В новом процессоре было увеличено количество регистров, добавлены новые инструкции, добавлен новый режим работы процессора -- защищённый режим. Процессор имел 6 байтовую очередь (как и Intel 8086). Шины адреса и данных теперь не мультиплексируются (то есть, адреса и данные передаются по разным ножкам). Шина адреса увеличена до 24 бит, таким образом объем ОЗУ может составлять 16 Мбайт. Для более быстрого выполнения операций над числами с плавающей запятой был необходим математический сопроцессор Intel 80 287. Процессор имел тот же набор инструкций, что и процессор Intel 80 186, к которому добавили 16 новых команд (LGDT, LIDT, LLDT, LMSW, LTR, SGDT, SIDT, SLDT, SMSW, STR, ARPL, CLTS, LAR, LSL, VERR, VERW) необходимых для работы со средствами управления памятью.

2. Intel 80 386

Intel 80 386 -- 32-битный x86-совместимый процессор третьего поколения фирмы Intel, выпущенный 17 октября 1985 года. Данный процессор был первым 32-разрядным процессором для IBM PC-совместимых ПК. Применялся, преимущественно, в настольных ПК и портативных ПК. В настоящее время в основном используются в контроллерах, а также в бытовой технике.

Процессор i386 полностью совместим со своими предшественниками -- процессорами 8086--80 286. Он выполняет программы, предназначенные для них, без необходимости модификации кода и перекомпиляции (или с минимальными модификациями) и делает это более эффективно: затрачивает на выполнение меньшее число тактов синхронизации; имеет более высокие тактовые частоты, за счёт использования новых технологий; имеет увеличенный, по сравнению с предыдущими процессорами, буфер предвыборки команд -- 16 байт (которых хватает примерно на пять команд); буфер предвыборки обеспечивает меньшее количество обращений за командами и исключает лишние обращения в память в коротких циклах и выполнении строковых команд.

Вместе с тем i386 является серьёзной переработкой процессора 80 286. По некоторым оценкам, ни до, ни после i386 архитектура процессоров x86 ни разу не переделывалась столь кардинально. В процессорах этой архитектуры впервые были введены основные механизмы поддержки современных 32-разрядных операционных систем для PC-совместимых платформ.

3. Intel 80 486

Intel 80 486 -- 32-битный x86-совместимый процессор четвёртого поколения, построенный на гибридном CISC-RISC ядре, и выпущенный фирмой Intel 10 апреля 1989 года. Этот микропроцессор является усовершенствованной версией процессора Intel 80 386. Впервые он был продемонстрирован на выставке Comdex Fall, осенью 1989 года. Это был первый микропроцессор со встроенным математическим сопроцессором. Применялся, преимущественно, в настольных ПК, в высокопроизводительных рабочих станциях, в серверах и портативных ПК.

К тому времени Intel уже лишилась прав собственности на товарные знаки x86, и теперь подобные наименования использовали множество производителей. Основной лозунг конкурентов Intel тогда -- «Практически то же что и у Intel, только за меньшие деньги». Тогда-то и обострилась конкурентная борьба между производителями процессоров x86.

Руководителем проекта по разработке микропроцессора Intel 486 был Патрик Гелсингер. С момента появления первого процессора Intel486DX было выпущено множество других моделей семейства 486 с суффиксами SX, SL, DX2, DX4, GX. Они отличались функциональным предназначением и некоторыми технологическими параметрами (напряжение питания, тактовая частота, размер кеш-памяти, отсутствием или наличием сопроцессора и др.), но все были построены на одной архитектуре.

В мае 2006 года Intel заявила, что производство чипов 80 486 прекратится в конце сентября 2007 года. И хотя для прикладных программ на персональных компьютерах этот чип уже долгое время являлся устаревшим, Intel продолжала производить его для использования во встраиваемых системах.

4. Появление первого процессора семейства Pentium

Pentium-- торговая марка нескольких поколений микропроцессоров семейства x86, выпускаемых корпорацией Intel с 22 марта 1993 года. Pentium является процессором Intel пятого поколения и пришёл на смену Intel 80 486. В июне 1989 года Винодом Дэмом были сделаны первые наброски процессора под кодовым названием P5. В конце 1991 года была завершена разработка макета процессора, и инженеры смогли запустить на нём программное обеспечение. Начался этап оптимизации топологии и повышения эффективности работы. В феврале 1992 года проектирование в основном было завершено, началось всеобъемлющее тестирование опытной партии процессоров.

В октябре 1992 года Intel объявила, что процессоры пятого поколения, ранее носившие кодовое имя P5, будут называться Pentium. Это было вызвано тем, что многие фирмы, производящие процессоры, активно освоили производство клонов процессоров 386 и 486. Intel собиралась зарегистрировать в качестве торговой марки название 586, чтобы больше никто не смог заниматься производством процессоров с таким названием, однако оказалось, что зарегистрировать цифры в качестве торговой марки нельзя, поэтому было принято решение назвать новые процессоры Pentium.

Основными отличиями нового процессора от процессора Intel 486 являлись: cуперскалярная архитектура, благодаря которой процессор может выполнять 2 команды за 1 такт. Такая возможность существует благодаря наличию двух конвейеров -- u- и v-. u-конвейер -- основной, выполняет все операции над целыми и вещественными числами; v-конвейер -- вспомогательный, выполняет только простые операции над целыми и частично над вещественными. Pentium -- первый CISC-процессор, использующий многоконвейерную архитектуру; 64-битная шина данных, позволявшая процессору Pentium за один шинный цикл обмениваться вдвое большим объёмом данных с оперативной памятью, чем процессор Intel 486; механизм предсказания адресов ветвления, применявшийся для сокращения времени простоя конвейеров, вызванного задержками выборки команд при изменении счетчика адреса во время выполнения команд ветвления; раздельное кеширование программного кода и данных; улучшенный блок вычислений; симметричная многопроцессорная работа.

5. Pentium II и следующие поколения Pentium

Первые процессоры с названием Pentium II появились 7 мая 1997 года. Ядро процессора Pentium II имеет 7,5 млн транзисторов; при его производстве используется улучшенная архитектура P6 фирмы Intel. В процессоре используется новая технология корпусов — картридж с печатным краевым разъемом, на который выведена системная шина: S.E.C.C (Single Edge Contact Cartridge). На картридже размером 14×6.2×1.6 см установлена микросхема ядра процессора, несколько микросхем, реализующих вторичный кэш, и вспомогательные дискретные элементы (резисторы и конденсаторы).

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 дает возможность уменьшить кристалл, увеличить тактовую частоту и снизить потребляемую мощность. При тактовой частоте 333 МГц эффективность процессора Pentium II на 75−150% выше, чем Pentium MMX 233 МГц, а при проведении эталонных мультимедийных тестов приблизительно на 50% выше.

Если не учитывать скорость, то процессор Pentium II можно рассматривать как комбинацию Pentium Pro и технологии MMX. У него такие же многопроцессорные возможности и точно такой же интегрированный кэш второго уровня, как у Pentium Pro, а у MMX заимствованы 57 новых мультимедиа-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).

Как и в Pentium Pro, в Pentium II реализована 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 которой 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 II 333 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. 26 января 1998 году вышел процессор из линейки Pentium II с названием ядра — Deschutes. От Klamath отличался более тонким технологическим процессом — 0. 25 мкм и частотой шины 100 МГц. Имел тактовые частоты 350, 400, 450 МГц.

Pentium III -- x86-совместимый микропроцессор, выпущенный компанией Intel 26 февраля 1999 года. Процессоры, выпущенные под этой маркой, принадлежат к шестому поколению процессоров. Первые процессоры Pentium III были очень похожи на процессоры Pentium II, только был добавлен новый набор SIMD-расширений (SSE) и можно было получить уникальный 64-битный идентификатор процессора. Как и в случае с Pentium II, компания Intel выпустила несколько модификаций процессора Pentium III: Pentium III Xeon, Pentium III Celeron, Mobile Pentium III и обычный Pentium III для персональных компьютеров. Процессор Pentium III унаследовал большую часть архитектуры Pentium II -- это и блок MMX и динамическое выполнение команд и многое другое, однако, он получил и новые уникальные возможности, которых не было в Pentium II, и которые давали ему неоспоримое преимущество в производительности при той же тактовой частоте.

Pentium 4 -- x86-совместимый процессор седьмого поколения, разработанный Intel. Архитектура процессора была полностью изменена, по сравнению с предыдущими поколениями процессоров. Новая архитектура получила новое название -- NetBurst. Оригинальный Pentium 4 носил кодовое имя «Willamette», работал на частотах 1,4 и 1,5 ГГц и был анонсирован 20 ноября 2000 года и предназначался для установки в разъём Socket 423. Первые процессоры, основанные на новой архитектуре, вызвали множество нареканий. Во-первых -- это производительность, производительность Pentium 4 была ниже чем у Pentium III, работающего на частоте в 1,5 раза меньшей. Во-вторых, для работы нового процессора требовалась материнская плата, которая стоили весьма недёшево. В-третьих, все материнские платы предназначались для работы дорогой памятью Rambus (RDRAM). В-четвертых, для работы материнской платы требовалась замена блока питания, а иногда и корпуса. Intel возлагала на архитектуру NetBurst большие надежды. В 2001--2003 в роадмэпах Intel встречались такие ядра, как Tejas, который должен был использовать шину 1066 МГц и работать на частотах от 4,4 до 9,2 ГГц и должен был бы быть поступить в продажу во второй половине 2004 года и называться Pentium 6. Nehalem, как предполагалось, этот процессор должен был использовать системную шину 1200 МГц и работать на частотах свыше 10 ГГц, и должен был поступить в продажу в 2005 году. Jayhawk, процессор серии Xeon, который должен был иметь кэш L1 для данных объемом 24 Кб и для 16 тысяч микроопераций.

Однако все эти процессоры в 2004 году были отменены. Intel предполагала с помощью процессоров основанных на архитектуре NetBurst достичь частоты в 10ГГц, но, не дойдя и до 4 ГГц, эта архитектура столкнулась с неразрешимыми до сих пор (и похоже уже никогда) тепловыми проблемами. Данная проблема подтолкнула Intel к разработке новой архитектуры и к закрытию всех проектов по разработке ядер на архитектуре NetBurst. Взглянув назад, Pentium 4 оставляет двойственное впечатление. С одной стороны это был одни из самых популярных процессоров, его продвижение в СМИ, и, как следствие, огромная популярность в народе, позволили Intel надолго занять большую часть рынка. С другой стороны Pentium 4 имел не самую удачную архитектуру. Он так ни разу и не закрепил своё лидирующее положение в плане производительности, по уровню тепловыделения он практически всегда проигрывал конкурентным процессорам AMD Athlon, впрочем также, как и по стоимости. А архитектура Pentium III, которую когда-то Intel посчитала менее перспективной, чем NetBurst вновь появилась в процессорах Pentium M.

Pentium D -- серия двуядерных процессоров, разработанный Центром Исследований и Разработок Intel в Израиле, которая была впервые продемонстрирована в 2005 году. Pentium D стал первым процессором предназначенным для персональных компьютеров, хотя и не первым двуядерным процессором -- незадолго до этого AMD выпустила двуядерные процессоры серии Opteron.

Вообще AMD заявила о разработке двуядерных процессоров раньше Intel, Intel в то время придерживалась политики повышения частот ядра. Однако вскоре обнаружились проблемы с повышенным тепловыделением у процессоров Pentium 4, и наращивать частоту дальше стало невозможным.

6. Intel Core 2, Core 2 Duo, Core 2 Quad

Core 2 -- восьмое выпущенное корпорацией Intel поколение микропроцессоров архитектуры x86, основанное на совершенно новой процессорной архитектуре, которая называется Intel Core. Это потомок микроархитектуры NetBurst, на которой построено большинство микропроцессоров Intel начиная с 2000 года. Начиная с Core 2 Intel отказывается от бренда Pentium, который использовался с 1993 года. Кроме того, теперь воссоединились мобильные и настольные серии продуктов (разделившиеся на Pentium M и Pentium 4 в 2003 году). Первые процессоры Core 2 официально представлены 27 июля 2006 года. Также как и их предшедственники, процессоры Intel Core, они делятся на модели Solo (одноядерные), Duo (двухъядерные), Процессоры получили следующие кодовые названия -- Conroe (для домашних систем), Merom (для портативных ПК), «Kentsfield» (четырехъядерный Conroe) и Penryn. Хотя процессоры Woodcrest также основаны на архитектуре Core, они выпускаются под маркой Xeon. С декабря 2006 года все процессоры Core 2 Duo производятся на 300 милиметровых листах на заводе Fab 12 в Аризоне, США и на заводе Fab 24−2 в County Kildare, Ирландия.

В отличие от процессоров архитектуры NetBurst (Pentium 4 и Pentium D), в архитектуре Core 2 ставка делается не на повышение тактовой частоты, а на улучшение других параметров процессоров, таких как кэш, эффективность и количество ядер. С параметром тепловыделения, равным 65 Вт, процессор Core 2 имеет наименьшую рассеиваемую мощность из всех доступных в продаже настольных чипов, в том числе на ядрах Prescott (в системе кодовых имён Intel) с тепловыделением, равным 130 Вт, и на ядрах San Diego’s (в системе кодовых имён AMD) с тепловыделением, равным 89 Вт.

Особенностями процессоров Intel Core 2 являются EM64T (поддержка архитектуры AMD64), технология поддержки виртуальных x86 машин, NX-бит и набор инструкций SSE3. Кроме того, впервые реализованы следующие технологии: LaGrande Technology, усовершенствованная технология SpeedStep и Active Management Technology.

Первые процессорные ядра Intel Core 2 Duo с кодовыми именами Conroe и Allendale были представлены 27 июля 2006. Эти процессоры созданы с использованием 65 нм техпроцесса и предназначены для настольных систем, заменяя линейки Pentium 4 и Pentium D. Intel заявила, что Conroe обеспечивает на 40% большую производительность при меньшем на 40% энергопотреблении по сравнению с Pentium D. Семейство имеет частоту системной шины 1066 МГц и 4 MB общего L2-кэша. Сравнение с новыми процессорами AMD показало, что процессоры от Intel показывают значительно лучшую производительность.

Intel Core 2 Quad -- семейство четырёхъядерных процессоров, где Intel встроила в единый корпус два кристалла Core 2 Duo. Модели на двух кристаллах Conroe (технология 65 нм) имеют кодовое название Kentsfield и маркировку Core 2 Quad Q6xxx, модели на кристаллах Wolfdale (технология 45 нм) имеют кодовое название Yorkfield и маркировку Core 2 Quad Q8xxx и Q9xxx.

Процессор появился в январе 2007 года, он был основан на дизайне ядер Kentsfield. Но техпроцесс 65 нм недостаточен для четырёхъядерных процессоров, поэтому процессоры на ядре Kentsfield не получили распространения. Картина изменилась лишь в марте 2008 года, когда в продажу поступили процессоры на основе дизайна ядер Yorkfield. Ядро Yorkfield производится с соблюдением норм 45-нм технологического процесса изготовления, поэтому энергопотребление процессоров на основе этого дизайна значительно ниже, что позволило значительно расширить ассортимент семейства Intel Core 2 Quad. Уже в марте 2009 года чипы Kentsfield перестали сходить с конвейера Intel. Производство чипов Yorkfield подошло к концу 7 февраля 2011 года.

микропроцессор intel pentium

Заключение

Intel -- крупнейший в мире производитель микропроцессоров. Уже много десятилетий корпорация Intel находится в первых рядах разработчиков новых технологий, ускоряя революционные преобразования в области вычислительных систем и Интернета, которые уже изменили наш мир. Технологии, продукты и инициативы Intel способствуют изменению стиля работы и жизни людей. Деятельность Intel всегда была связана с инновациями, и в настоящее время корпорация занимает лидирующее положение в области разработки многоядерных процессоров следующего поколения.

Первым общедоступным микропроцессором был 4-разрядный Intel 4004, представленный 15 ноября 1971 года корпорацией Intel. Он содержал 2300 транзисторов, работал на тактовой частоте 92,6 кГц. Далее его сменили 8-разрядный Intel 8080 и 16-разрядный 8086, заложившие основы архитектуры всех современных настольных процессоров.

За годы существования микропроцессоров было разработано множество различных их архитектур. Многие из них в дополненном и усовершенствованном виде используются и поныне. Например Intel x86, развившаяся вначале в 32-битную IA-32, а позже в 64-битную x86−64 (которая у Intel называется EM64T). Процессоры архитектуры x86 вначале использовались только в персональных компьютерах компании IBM (IBM PC), но в настоящее время всё более активно используются во всех областях компьютерной индустрии, от суперкомпьютеров до встраиваемых решений.

В современных компьютерах процессоры выполнены в виде компактного модуля. Большая часть современных процессоров реализована в виде одного полупроводникового кристалла, содержащего миллионы, а с недавнего времени даже миллиарды транзисторов.

В ближайшие 10−20 лет, скорее всего, изменится материальная часть процессоров ввиду того, что технологический процесс достигнет физических пределов производства.

Список использованных источников

1 Список микропроцессоров Intel // INTEL. RU: официальный сайт Intel. URL: http: //www. intel. com/ru_RU/products/processor/index. htm (дата обращения: 15. 10. 2011)

2. Классификация процессоров Intel // WIKIPEDIA. ORG: ежедн. интернет-изд. 2011. 15 окт. URL: http: //ru. wikipedia. org/wiki/Процессоры_Intel (дата обращения: 15. 10. 2011)

3. Intel Core 2 Duo: старт, каких не было уже давно // IXBT. COM: интернет-форум. 2006. 14 июн. URL: http: //www. ixbt. com/cpu/intel-conroe-2−13-ghz. shtml (дата обращения: 15. 10. 2011)

4. Intel Pentium 4 — новый ход Intel // OVERCLOCERS. RU: интернет-форум. 2004. 23 июн. URL: http: //www. overclockers. ru/lab/15 351. shtml (дата обращения: 15. 10. 2011)

5. Идеальная игровая платформа на Pentium 4 // NESTOR. MINSK. RU: интернет-форум. 2005. 12 янв. URL: http: //www. nestor. minsk. by/kg/2001/33/kg13310. html (дата обращения: 15. 10. 2011)

6. Intel vs AMD: борьба на равных // TEAM. RU: интернет-форум. 2001. 30 янв. URL: http: //www. team. ru/lab/lab42. htm (дата обращения 15. 10. 2011)

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой