RODZAJE, PARAMETRY I OZNACZENIA PROCESORÓW

Opracował: Marek Zawadzki

Czym jest procesor

CPU - Central Processing Unit (centralna jednostka przetwarzająca) – element półprzewodnikowy wykonany w postaci układu scalonego wielkiej skali integracji. Podstawowymi elementami każdego układu scalonego są TRANZYSTORY pełniące tutaj rolę elementów przełączających. Procesor może zawierać do

kilkunastu milionów tranzystorów.

Cykle pracy procesoraCykle pracy procesora

1POBRANIE ROZKAZU

2DEKODOWANIE

ROZKAZU

3WYKONANIE ROZKAZU

Współpraca procesora z pamięcią RAM

PROGRAM

DANE

WOLNE

PROCESOR

PAMIĘĆ RAM

Parametry charakteryzujące procesor

Podstawowymi parametrami wpływającymi na wydajność procesora (szybkość wykonywania operacji przez procesor) są:

Szybkość – (częstotliwość taktowania) określana częstotliwością zegara ( mierzona w MHz)

Wielkość magistrali danych (liczba przesyłanych jednocześnie bitów), (8, 16, 32, 64 bity)

Częstotliwość taktowania magistrali danych (Szybkość przekazywania danych do urządzeń wejściowych i wyjściowych)

Wielkość pamięci CACHE pierwszego poziomu (L1) i drugiego poziomu (L2)

Wewnętrzna konstrukcja oraz lista rozpoznawanych i wykonywanych instrukcji elementarnych

Częstotliwość zegara

Czas [sek]

T

1

0

Częstotliwość taktowania f jest odwrotnością czasu trwania jednego okresu drgań zegara i mierzymy ją w MHz (1MHz=106 Hz) . 1 Hz to drgania o okresie 1 sek.

Obecnie produkowane procesory pracują z częstotliwością od 100 do 500 MHz, co oznacza, że okres drgań wynosi od 10*10-9 sek do 2* 10-9 sek (10 ns – 2 ns). Oznacza to również, że nasz procesor otrzymuje 100 000 000 do 500 000 000 impulsów taktujących w ciągu sekundy

f=1/T Zegar jest układem elektronicznym

wytwarzającym impulsy

0 i 1

Jeden z pierwszych produkowanych seryjnie dla komputerów PC procesorów – 8088 (INTEL) posiadał szynę danych o rozmiarze 8 bitów. Oznaczało to, że mógł on odczytać lub zapisać jednorazowo jeden znak -- (8bitów = jeden znak).

Wielkość szyny danych wyrażona w bitach określa ile znaków może być przesyłanych jednocześnie. Ośmiobitowa szyna danych przenosi jeden znak, 16 bitowa przenosi 2 znaki, zaś 32 bitowa przenosi 4 znaki jednocześnie (w czasie trwania jednego taktu zegara).Potocznie mówimy o procesorze 8-bitowym, 16-bitowym itd..

Procesor używa szyny danych do komunikacji pomiędzy pamięcią i urządzeniami peryferyjnymi, stąd jej wielkość jest istotnym czynnikiem wpływającym na szybkość przetwarzania informacji przez procesor (a także przez komputer jako całość). Kolejne produkowane procesory podwajały wielkość szyny danych, a najpopularniejsze obecnie procesory PENTIUM mają szynę danych o wielkości 64 bity

Wielkość magistrali (szyny) danych

Częstotliwość taktowania magistrali danych

Szybkość komunikowania się (przepływu danych) pomiędzy podzespołami komputera zależy od wyboru magistrali, za pośrednictwem której dane urządzenie lub karta rozszerzająca komunikuje się z procesorem i pamięcią.

Uwaga: konstrukcja karty rozszerzającej determinuje typ magistrali jakiej będzie ona używać. Standaryzacja obejmuje parametry mechaniczne i elektryczne konstrukcji (rozmieszczenie i wymiary wyprowadzeń, przyporządkowanie poszczególnym wyprowadzeniom sygnałów elektrycznych)

Najstarszy typ magistrali ISA (Industry Standard Architecture) był taktowany z częstotliwością 8 Mhz. Wzrost wymagań użytkowników i rozwój zastosowań komputerów PC (szczególnie do zastosowań multimedialnych) zaowocował

powstaniem nowego standardu PCI (Peripheral Connect

Interface), a wkrótce magistrali AGP(Accelerated Graphic

Port) przeznaczonej dla kart grafiki).

Współpraca procesora z pamięcią CACHE

PROCESOR

CACHEL1

CACHEL2

RAM

Zależność wydajności systemu od wielkości

pamięci Cache

Wielkość pamięci CACHE

Wyd

ajn

ość

Płyta główna - schematPłyta główna - schematzłącza PCIzłącza ISA zasilanie gniazda we/wyzłącze AGP

chipsetchipset

gniazda pamięci

złącze FDD

gniazdo procesora Slot 1

złącza IDEBIOSBIOS

chipsetchipset

bateriabateria

Płyta główna – gniazdo procesoraPłyta główna – gniazdo procesoraCzyli rodzaje podstawek, na których montuje się procesory, są to gniazda typu socket i slotCzyli rodzaje podstawek, na których montuje się procesory, są to gniazda typu socket i slot

SocketSocket

SlotSlot

Procesory

Socket A (znana też jako Socket 462) to używana przez firmę AMD podstawka (ang. socket) przeznaczona dla mikroprocesorów z serii Athlon Thunderbird, Athlon XP 3200+ oraz uboższych wersji procesorów - Duron i Sempron. Jest to podstawka typu ZIF PGA i posiada 462 PIN`y.Socket A został zastąpiony przez nowsze typy gniazd, takie jak Socket 754 przeznaczony dla procesorów Athlon 64 i późniejszych Sempronów, oraz Socket 939 przeznaczona dla procesorów Athlon 64 i Athlon 64 FX.

SOCKET 754Socket 754 to używana przez firmę AMD podstawka (ang. socket) mikroprocesorów z serii Athlon 64 "Clawhammer" (3000+ do 3700+), Athlon 64 "Newcastle" (2800+ do 3200+) i Sempron (od 2600+ do 3400+). Podstawka jest typu ZIF PGA i posiada 754 piny. Napięcie zasilania 0,8 - 1,55 V.Socket 754 jest tańszą wersją Socket 939, którą cechuje:•obsługa tylko pamięci jednokanałowej •niższa szybkość zegara FSB - 800 MHz •niższa przepustowość (9,6 GB/s) •niższymi kosztami produkcji płyty głównej

SOCKET 939Socket 939 jest podstawką dla procesorów AMD, wprowadzoną do użytku w komputerach domowych z procesorami serii K8 i K9. Aktualnie jest ona wycofywana. Jej następcą jest socket Socket AM2.

SOCKET AM2Podstawka procesora Socket AM2, znana też wcześniej jako Socket M2, została wprowadzona na rynek 23 maja 2006 r. przez firmę AMD. Podstawka ta zastępuje Socket 939 w komputerach typu desktop. Socket AM2 umożliwia obsługę pamięci RAM typu DDR2 o taktowaniu 800 MHz i nieznacznie zwiększa wydajność procesorów. Podstawka posiada 940 pinów (nie jest jednak kompatybilna z Socket 940 dla procesorów Opteron z seri 2xx i 8xx) i jest typu PGA, a nie LGA, tzn. nóżki znajdują się na procesorze, nie jak w wypadku LGA 775 - w podstawce. Zużycie energii wahać się ma maksymalnie na poziomie 89 W

SOCKET TSocket T (znany też jako Socket 775 albo LGA-775) jest podstawką dla procesorów Intel Pentium najnowszej generacji, opartych na jądrach Prescott, Cedar Mill, Gallatin, Smithfield, Presler, Conroe i Kentsfield. W stosunku do poprzedniej podstawki procesorów Intela, Socket T umożliwia zastosowanie szybszej szyny systemowej (1066 MHz i powyżej), zawiera też więcej połączeń zasilających, co pozwala na użycie procesorów o większym zużyciu energii i bardziej skomplikowanej strukurze (większa powierzchnia jądra).Socket T jest podstawką typu LGA (Land Grid Array), co oznacza, że obudowa procesora nie posiada nóżek, tylko złocone pola dotykowe na spodniej stronie, zaś w podstawce znajdują się sprężyste blaszki dotykające tych pól. Zastosowanie takiej podstawki pozwala (nieznacznie) obniżyć koszt produkcji procesora (łatwiej wyprodukować pola niż piny) i zmniejsza jego podatność na uszkodzenia w wyniku nieumiejętnego montażu, zwiększa jednak koszt płyty głównej (podstawka LGA jest droższa niż PGA) i zmniejsza niezawodność podstawek

Współczesne procesory wykonywane są w technologii pozwalającej na uzyskanie elementów o rozmiarach mniejszych niż 90 nm pracujących z częstotliwością 3,6 GHz. Fabryki procesorów muszą posiadać pomieszczenia o niezwykłej czystości, co jest bardzo kosztowne. Obecnie (2006) procesory produkuje się w technologii pozwalającej na uzyskanie elementów o rozmiarach 65 nm. Według planów największych producentów procesorów, w roku 2008 powinny pojawić się procesory wykonane w technologii 45 nm, a w 2010 - 32 nm.

AMD

Advanced Micro Devices, Inc., AMD – (NYSE; AMD), amerykańska firma produkująca procesory do komputerów PC, znana głównie z serii procesorów K6, K6-2, K6-III, Duron, Athlon XP, Athlon 64, Athlon 64 X2 i Athlon 64 FX, a także technologii 3DNow!. AMD to główny konkurent firmy Intel na rynku procesorów oraz czołowy dostawca nieulotnych pamięci Flash.Firma została założona w 1969 przez grupę odeszłą z Fairchild Semiconductor, w tym Jerrego Sandersa. Obecnie spółka giełdowa notowana na Giełdzie Nowojorskiej (tzw. Wall Street).Na rynku mikroprocesorów do komputerów klasy PC firma zaistniała dzięki uzyskanej od Intela licencji na produkcję procesorów 8086 i 8088. W 1986 roku Intel wycofał się ze współpracy, jednak AMD dzięki korzystnemu wyrokowi sądu mogła sprzedawać klony procesorów 80386, a później 80486 (Am486).W lipcu 2006 AMD przejęło firmę ATI Technologies płacąc za nią 5,4 miliarda dolarów.

Intel

Intel (NASDAQ: INTC) - Amerykański producent układów scalonych w tym: mikroprocesorów, pamięci RAM i Flash, mikrokontrolerów, układów peryferyjnych (w tym układów graficznych), a także urządzeń sieciowych. Sławę przyniosło jej wymyślenie i wyprodukowanie pierwszego mikroprocesora na świecie i4004. Obecnie firma jest największym producentem mikroprocesorów dla komputerów biurowych. Rodziny jej procesorów to Pentium, Celeron, Centrino, Xeon, Itanium oraz Core 2. Jest też największym dostarczycielem układów graficznych na świecie.Firmę założyli 18 lipca 1968 roku Gordon E. Moore oraz Robert Noyce, a nazwa pochodzi od słów "Integrated Electronics". Wieloletnim prezesem firmy był Andrew Grove.W 2005 roku Intel zmieniło logo firmowe na nowe. Poprzednie logo było zaprojektowane w 1968 roku przez samych założycieli Intel-a.

Procesory AMD

Rodziny:

AMD Duron to mikroprocesor rodziny x86 produkowany przez AMD. Na rynku pojawił się w połowie 2000 roku jako niskobudżetowa wersja procesora Athlon i rywal dla układów Pentium III i Celeron firmy Intel.

Athlon to marka handlowa serii różnych mikroprocesorów bazowanych na architekturze x86 zaprojektowanych i produkowanych przez firmę AMD. Nazwa Athlon pierwotnie używana była na oznaczenie siódmej generacji procesorów z rodziny x86 produkowanych przez AMD. Firma pozostawiła jednak tę samą nazwę dla własnych procesorów ósmej generacji – Athlon 64, korzystających z architektury AMD64.

Athlon 64 X2 jest pierwszym dwurdzeniowym procesorem produkowanych przez firmę AMD. Zasadniczo procesor ten składa się z dwóch rdzeni procesora Athlon 64 połączonych razem na jednej kości z dodatkowymi układami logicznymi. Rdzenie współdzielące jeden dwukanałowy kontroler pamięci zależnie od modelu mają przydzielone po 256, 512 lub 1024 kB pamięci cache

L2.

Athlon 64 FX to mikroprocesor produkowany przez firmę AMD należący do rodziny procesorów K8, ma 64-bitową architekturę i obsługuje zbiór instrukcji x86 i AMD64. Posiada 1024 KB cache L2, i dwukanałowy kontroler pamięci DDR(1), taktowany jest zegarem od 2,2 GHz, oraz posiada odblokowany mnożnik. Podobnie jak inne procesory serii K8 posiada magistralę HyperTransport (800 MHz, późniejsze wersje 1000 MHz). Seria procesorów Athlon FX jest przeznaczona dla użytkowników wymagajacych najwyższej wydajności i overclockerów.

W początkowym okresie procesor wymagał podstawki socket 940, przeznaczonej dla procesorów Opteron z serii 2xx i 8xx i pamięci Registered-DDR. Spowodowane to było niedopracowaniem kontrolera pamięci zintegrowanego z procesorem. Teraz Athlony FX wystepują tylko w wersji dla socket 939. Obecnie produkowane są w wersjach jednordzeniowych (FX-55 i FX-57) oraz dwurdzeniowych (FX-60)

Procesory Intel

Rodziny:

Pentium to mikroprocesor zaprojektowany i wytwarzany przez firmę Intel, ukazał się na rynku 22 marca 1993 jako następca serii 486. Pentium miał się oryginalnie nazywać 80586 lub i586, jednak ponieważ Intel nie mógł zarejestrować samych cyfr jako znak towarowy, wybrano nazwę "Pentium".

Celeron – rodzina procesorów firmy Intel przeznaczona na rynek niskobudżetowy. Nazwa

pochodzi z łac. celer, czyli szybki.

Centrino (także zwane Centrino Mobile Technology - Mobilna Technologia Centrino) jest inicjatywą marketingową firmy Intel, zawierającą połączenie CPU, chipsetu płyty głównej i interfejsu

sieci bezprzewodowej w formie komputera przenośnego. Rozwiązanie to pozwoliło na uzyskanie ponad dwukrotnej

oszczędności energii zużywanej przez dotychczasowe układy

zestawów przenośnych firmy Intel.

Xeon (czyt. zion) serwerowa rodzina procesorów firmy Intel która wyewoluowała z procesorów Pentium II, jako następca dla użytkowników układów Pentium Pro. Pierwszy procesor taktowany był zegarem 450 MHz. Rodzina Xeonów przeznaczona jest na rynek serwerów na co wskazuje wyższa wydajność, zwiększona ilość pamięci cache drugiego poziomu oraz możliwość pracy w konfiguracji wieloprocesorowej. W najnowszych procesorach sygnowanych tą marką (rdzeń Nocona) spotykamy się z

rozszerzeniami 64 bitowymi.

• Itanium to procesor klasy IA-64, opracowany przez firmy Hewlett-Packard i Intel.• Jego pierwsza wersja (kodowo: Merced), ukazała się w czerwcu 2001 roku. Wykonana

była w technologii 180 nm, taktowana zegarem 733 lub 800 MHz. Dostępne były dwie wersje: z 2 MB i z 4MB pamięci cache L3. Ceny wahały się w granicach od 1200 do 4000 USD.

• Mimo to wydajność tych procesorów była zawodem. W trybie IA-64 procesory Itanium osiągały niewiele lepsze wyniki, niż procesory klasy x86. W przypadku kodu x86 wydajność Itanium była wyjątkowo niska, wynosiła ok. 1/8 tego, co osiągały procesory x86. Głównym problemem Itanium była jednak bardzo wysoka częstotliwość pracy trzeciopoziomowej pamięci cache, co sprawiało, że pozostały do wykorzystania transfer był znacznie zmniejszony.

• Jego następcą jest Itanium 2.

Intel Core 2 to ósma generacja mikroprocesorów firmy Intel w architekturze x86. Wykorzystana jest w niej nowa mikroarchitektura Intel Core, która ma zastąpić architekturę NetBurst, na której oparte były wszystkie procesory tej firmy powstałe po 2000 roku.