Реферат: Микропроцессоры для пользователей
Гнетущее ощущение несбывшихся надежд скрасил выпуск процессора Am5x86. Нет, чип Am5x86 не был обещанным К5. Микропроцессор представлял собой "четверку" с большими возможностями, которые однако, явно не дотягивали до "честного" Pentium. В прессе распространялись мнения специалистов, вроде: "Производительность, сравнимая с производительностью Pentium, позволяет отнести микропроцессор Am5x86 к устройствам пятого поколения".
А между тем, оставаясь по своей сути (по внутренней архитектуре) до боли знакомым 486-м, чип Am5x86, имеющий тактовую частоту 133 МГц, мог соперничать на равных лишь со скромным по своим возможностям процессором Pentium/75 МГц. Интересно, какой должна была бы быть тактовая частота Am5x86, чтобы показать производительность, сравнимую с Pentium/166 МГц!
Поэтому создание чипа пятого поколения у компании Advanced Micro Devices было еще впереди. При проектировании своих предыдущих процессоров компания опиралась на неизменную поддержку корпорации Intel. Но к началу разработки собственного процессора пятого поколения срок действия лицензионных соглашений с корпорацией Intel подошел к концу. Так что инженерам AMD пришлось начать разработку, что называется, с чистого листа. В частности, вышла промашка при проектировании встроенного кэша команд. Наборы команд для процессоров разных поколений существенно отличаются. Инженеры-разработчики компании AMD немного просчитались в оценке числа CISC-инструкций, имеющих различную длину. В результате, не удавалось достичь проектируемого уровня производительности при исполнении программ, оптимизированных под процессор Pentium. Но спустя некоторое время и эта, и некоторые другие ошибки были устранены. И в конце марта 1996 года компания AMD с гордостью объявила о появлении на свет нового процессора пятого поколения - AMD5k86.
4.2.2.1 Экскурсия по внутренней архитектуре.
Процессор AMD5k86, известный на стадии разработки как AMD-K5 или Krypton, является первым членом суперскалярного семейства (Superscalar family) K86. Он соединяет в себе высокую производительность и полную совместимость с операционной системой Microsoft Windows.
Суперскалярный RISC-процессор AMD5k86 выполнен по 0ю35-микронной КМОП-технологии (complimentary metal-oxid semiconductor process) и состоит из 4.3 млн. транзисторов. Его дизайн базируется на богатой истории и обширном опыте архитектур RISC и х86.
По мнению многих специалистов, разработчики чипа AMD5k85 пошли значительно дальше первоначального замысла: создать процессор, имеющий RISC-ядро, и при этом совместимый с набором инструкций х86 означает совместимость с операционными системами Microsoft Windows и всем ПО, написанным под архитектуру х86. Столь счастливое сочетание высочайшей производительности и полной совместимости с Microsoft Windows делает чип AMD5k86 полноправным членом 5-го поколения микропроцессоров.
Микропроцессор AMD5k86 имеет 4-потоковое суперскалярное ядро и осуществялет полное переупорядочивание выполнения инструкций (full out-of-order execution). Чип AMDk586 унаследовал лучшие черты от двух доминирующих на сегодняшний день микропроцессорных ветвей: семейства х86 и суперскалярных RISC-процессоров. От первых он унаследовал столь необходимую для успешного продвижения на компьютерном рынке совместимость с операционной системой WINDOWS. От семейства суперскалярных RISC-процессоров он унаследовал высочайший уровень производительности, характерный для чипов, применявшихся в рабочих станциях.
Разработанный инженерами компании AMD процесс предварительного декодирования позволяет преодолеть присущие архитектуре х86 ограничения (различная длина инструкций). В случае использования инструкций различной длины, чипы 4-го поколения могут одновременно обрабатывать 1 команду, процессоры 5-го поколения (Pentium) - 2 команды. И только микропроцессор AMD5k86 способен обрабатывать до 4 инструкций за такт.
Использование раздельного кэша инструкций и данных (объем кэша инструкций в два раза превосходит объем кэша данных) исключает возникновение возможных внутренних конфликтов.
Сейчас выпускаются микропроцессоры AMD5k86-P75, AMD5k86-P90 и AMD5k86-P100 производительность которых (Р-рейтинг) соответствует процессору Pentium с тактовыми частотами 75, 90 и 100 МГц.
Компания Advanced Micro Devices планирует выпустить в этом (1996) году 3 млн. процессоров семейства AMD5k86 со значениями Р-рейтинга от 75 до 166. Цены на новые процессоры будут сопоставимы с ценами обладающих аналогичной производительностью процессоров Pentium, вероятно, даже несколько ниже. Средняя цена процессора AMD5k86-P75 составляет около $75, чипа AMD5k86-P90 - $99.
Характеристики микропроцессора AMD5k86:
- 4-потоковое суперскалярное ядро с 6-ю параллельно работающими исполнительными устройствами, составляющими 5-ступенчатый конвейер;
- 4-потоковый ассоциативный кэш команд с линейной адресацией объемом 16 Кб;
- 4-потоковый ассоциативный кэш данных с обратной записью и линейной адресацией объемом 8 Кб;
- полное переупорядочивание выполнения инструкций, предварительное (speculative) исполнение;
- динамический кэш предсказания переходов объемом 1 Кб; в случае неправильного предсказания задержка составляет менее 3 внутренних тактов;
- 80-разрядное интегрированное, высокопроизводительное устройство выполнения операций с плавающей запятой, обладающее небольшим временем задержки при выполнении операций +/*;
- питающее напряжение - 3 В, система SSM (System Management Mode) для уменьшения потребляемой мощности;
- 64-разрядная шина и системный интерфейс помещен ы в 296-контакный корпус SPGA, совместимый по выводам с процессором Pentium (P54C) и процессорным гнездом Socket-7;
- полная совместимость с Microsoft Windows и инсталлированной базой ПО для процессоров архитектуры х86.
4.2.2.2. Пример маркировки микропроцессора AMD5k86-P75.
---------------------------------------------
| #### ### ### ###### ----------- |\
| ## ## ## ### ## ## ## `\------ | |\
| ###### ## # ## ## ## /| | | |\
| ## ## ## ## ###### | ----,| | |\
| ----/ \| |\
1 -------------------- |\
2 -------- AMD5k86тм-Р75 |\
3 ------------------------ |\
4 -------- AMD-SSA/5-75ABQ |\
| E <datecode> | Designed for |\
5 ----------------------- /\/------- |\
| (m) (c)1996AMD /\/------- |\
| /\/------- |\
| Microsoft |\
6 -------- HEAT SINK ---------- |\
\ AND FAN REQ'D Windows 95тм |\
\ |\
`------------------------------------------\
\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \
Обозначения:
1. P-рейтинг 5. Питающее напряжение
2. Название B=3.45 - 3.60B
3. Температура корпуса C=3.30 - 3.465B
W=55C R=70C F=3.135 - 3.465B
Q=60C Y=75C H=2.76 - 3.0B
X=65C Z=85C J=2.57 - 2.84B
4. Серийный номер K=2.38 - 2.63B
6. Температурный режим
4.2.2.3. Тесты.
Система Р-рейтингов измерения производительности процессоров была предложена в начале 1996 года компаниями AMD, Cyrix, IBM и SGS-Thomson Microelectronics. P-рейтинг составляется, по результатам проведения эталонного теста Winstone 96, разработанного издательством Ziff-Davis. Этот тест представляет собой набор из 13 наиболее часто применяемых приложений, таких как Microsoft Word и Exel.
Следует заметить, что в отличие от системы тестов iComp, которой пользуется корпорация intel для оценки производительности своих микропроцессоров, тестовый набор Winstone 96 является общедоступным.
В своем новом чипе AMD5k86 компания AMD воплотила поистине новаторское сочетание набора инструкций х86 и суперскалярной RISC-архитектуры (reduced instruction set computing architecture). Как утверждают некоторые специалисты AMD, благодаря такому решению микропроцессор AMD5k86 обеспечивает на 30% большую производительность, чем процессор Pentium с такой же тактовой частотой. Впрочем, результаты тестирования с использованием пакета тестов Winstone 96 компании Ziff-Davis показывают, что преимущество несколько скромнее.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14
