Новейшие микропроцессорные технологии

 

 

     

     3. Поколения процессоров Intel 

     Таблица 2 – Развитие микропроцессоров

Процессоры  Intel
Исторические	до x86	4004 • 4040 •  8008 • 8080 • 8085
	x86 (16-бит)	8086 • 8088 •  80186 • 80188 • 80286
	x86-32/IA-32 (32-бит)	80386 • 80486 •  Pentium • Pentium Pro • Pentium II • Pentium III • Pentium 4 • Pentium M • Celeron M • Celeron D • Core • A100
	x86-64/EM64T (64-бит)	Pentium 4 (некоторые) • Pentium D • Pentium Extreme Edition • Celeron D (некоторые)
	IA-64 (64-бит)	Itanium
	Другие	iAPX 432 • RISC: (i860 • i960 • StrongARM • XScale)
Современные	Celeron •  Pentium Dual-Core • Core 2 (Solo • Duo • Quad) • Atom • Xeon • Itanium 2 • Pentium G •  Core i3 • Core i5 • Core i7

 

     Celeron — большое семейство бюджетных x86-совместимых процессоров компании Intel. Процессоры Celeron изначально позиционировались как low-end процессоры и предназначались для расширения доли рынка компании Intel за счёт недорогих компьютеров для дома и офиса. Одной из причин невысокой цены является их более низкая по сравнению со старшими моделями производительность, что достигается двумя основными методами: искусственным снижением частоты шины процессора и блокировкой части кеш-памяти второго уровня (L2).

     Первый  процессор семейства Celeron был анонсирован 15 апреля 1998 года и был построен на основе Pentium II. Позже вышли процессоры, основанные на Pentium III, Pentium 4, Pentium M и Core 2 Duo.

     Pentium Dual-Core — семейство бюджетных двухъядерных процессоров Intel, предназначенных для недорогих домашних систем и основанных на микроархитектуре Intel Core.

     На  данный момент процессоры выпускаются  с тактовыми частотами от 1,6 до 2,8 ГГц. Все модификации серии E2xxx имеют одинаковую частоту шины 800 МГц и 1 Мб кэша 2 уровня. Объём кеша второго уровня моделей E5200, Е5300 и E5400 составляет 2 Мб. Объём L2 кеша модели E6300 составляет 2 Мб, частота системной шины - 1066 МГц.

     Процессоры, как и их «старшие братья» Core 2 Duo, изготавливаются в ставшей уже традиционной компоновке FC-LGA (разъём LGA775). Могут быть установлены на все материнские платы, поддерживающие процессоры на ядре Conroe (чипсеты Intel 945, 965,P31,G33, P35,P45 и аналогичные им).

     Процессоры  серии E2xxx основываются на ядре Allendale, абсолютно идентичном оригинальному Conroe, но имеющем урезанный объём кэш-памяти 2-го уровня и частоту системной шины, сниженную с 1066 до 800 МГц, и используемом в младшем семействе Core 2 Duo, производятся по 65-нанометровой технологии, при этом, в отличие от базовой версии их кэш-память второго уровня снижена с 2 до 1 Мб (как правило, это - следствие брака в определённом количестве транзисторов, что является частым явлением в производстве микроэлектроники). Модели E5ххх основываются на ядре Wolfdale-2М (технология 45нм) и имеют 2 Мб кэш. Модели Е6ххх имеют частоту системной шины 1066 МГц.

     Как и во всех процессорах Intel Core 2, кэш L2 является общим для обоих ядер, в отличие от процессоров Athlon 64 X2, в которых каждое ядро имеет отдельный независимый кэш.

     На  данный момент существуют следующие  модификации процессора:

• E2140 - 1,60 ГГц
• E2160 - 1,80 ГГц

     Обе первые модификации были выпущены одновременно в мае 2007 года.

     E2180 - 2,00 ГГц - анонсирована в августе 2007.

     E2200 - 2,20 ГГц - середина декабря 2007.

     E2220 - 2,40 ГГц

     Процессоры  серии E2xxx построены на ядре Allendale и отличаются друг от друга только частотами.

     Серия E5xxx появилась в 2008 году. Она построена на ядре следующего поколения — Wolfdale — и имеет 2 Мб кэша L2.

     E5200 - 2,50 ГГц - сентябрь 2008.

     E5300 - 2,60 ГГц - ноябрь 2008.

     E5400 - 2,70 ГГц

     Серия E6xxx появилась в мае 2009 года и была представлена процессором Е6300 - 2,8 ГГц. В августе 2009 года к нему прибавился и E6500 - 2.93 Ггц. Процессоры имеют ядра Wolfdale-2M и частоту системной шины 1066 МГц, а также поддерживает Intel® Virtualization Technology. Эта технология также была добавлена в некоторые процессоры E5300(спецификация SLGTL).

     Способность к разгону. Процессоры прекрасно работают при увеличении частоты системной шины с 200 до 366 MHz (разгон в 1.665 раза). Чаще всего более высоких частот не позволяет достичь искусственное ограничение предельной частоты шины (так называемая FSB Wall). Но некоторые особо удачные экземпляры позволяют достичь частот шины, близких к 400 МГц, что равносильно разгону, близкому к 100%.

     Intel Core 2 - восьмое выпущенное корпорацией Intel поколение микропроцессоров архитектуры x86, основанное на совершенно новой процессорной архитектуре, которая называется Intel Core. Это потомок микроархитектуры Intel P6 на которой, начиная с процессора Pentium Pro, построено большинство микропроцессоров Intel, исключая процессоры с архитектурой NetBurst. Введя новый бренд, от названий Pentium и Celeron Intel не отказалась, в 2007 году переведя их также на микроархитектуру Core, и на данный момент доступны процессоры Pentium Dual-Core (не путать с Pentium D) и Core Celeron (400-я серия). Но 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), Quad (четырёхъядерные) и Extreme (двух- или четырёхъядерные с повышенной частотой и разблокированным множителем). Процессоры получили следующие кодовые названия — «Conroe» (двухъядерные процессоры для настольного сегмента), «Merom» (для портативных ПК), «Kentsfield» (четырёхъядерный Conroe) и «Penryn» (Merom, выполненный по 45 нанометровому техпроцессу). 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 миллиметровых 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. Рассеиваемая мощность этих процессоров значительно ниже, чем у настольной линейки Pentium. С параметром TDP, 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 TDP, равным 130 Вт, и на ядрах San Diego’s (в системе кодовых имён AMD) с TDP, равным 89 Вт.

     Особенностями процессоров Intel Core 2 являются EM64T (поддержка  архитектуры EM64T), технология поддержки  виртуальных x86 машин Vanderpool (en), NX-бит  и набор инструкций SSSE3. Кроме  того, впервые реализованы следующие технологии: LaGrande Technology, усовершенствованная технология, SpeedStep (EIST) и Active Management Technology (iAMT2).

     Intel Atom — x86-совместимый процессор, разработанный Intel. Ранее был известен под кодовыми именами Silverthorne и Diamondville. Микропроцессоры Silverthorne и Diamondville были разработаны для изготовления при помощи технологии КМОП 45 нм и предназначены для применения в ультрамобильных компьютерах, коммуникаторах и других портативных устройствах, для которых важна малая потребляемая мощность.

     Для этих процессоров был разработан специальный чипсет SCH, состоящий  из одной микросхемы и вобравший  в себя функции как «северного», так и «южного моста».

     Ещё до анонса ходили слухи, что Silverthorne разрабатывается  как ответ Intel на микропроцессор Geode, используемый в проекте One Laptop Per Child, а также для других приложений, где требуется недорогой микропроцессор с архитектурой x86 и низким энергопотреблением. Однако, 15 октября 2007 года Intel заявила о разработке нового процессора для мобильных применений, в частности, для устройств типа OLPC — Diamondville.

     Архитектура Atom. Intel Atom может исполнять до двух инструкций за такт (в силу использования конвееров). Производительность одноядерного Atom составляет примерно половину от эквивалентного Pentium M. Например, 1,6 ГГц Atom, применяемый во многих современных нотбуках (Eee PC и др.) обеспечивает производительность 3300 MIPS и 2,1 GFLOPS в стандартных тестах против 7400 MIPS и 3,9 GFLOPS у Pentium M 740 (1,73 ГГц).

     Intel Atom является CISC-процессором с архитектурой x86; существует мнение, что CISC-архитектура меньше подходит для реализации процессоров мобильных устройств, нежели RISC (например, процессоры ARM, основанные на архитектуре RISC, широко применяются в современных мобильных устройствах).

     В настоящее время платформа Atom имеет  слишком высокое энергопотребление  для применения её в смартфонах, и по этому параметру она пока не может соревноваться с процессорами с архитектурой ARM. Однако запланированная  платформа Moorestown, являющаяся наследницей платформы Menlow, будет использовать дизайн «система на кристалле» и потреблять вдвое меньше, чем процессор Silverthorne. Потребление платформы (включая потребление встроенных в процессор контроллеров периферийных устройств) Moorestown будет достаточно низким, что позволит использовать данную платформу в том числе и для смартфонов.

     Xeon (произносится: Зион, а в русской транслитерации как Ксеон) — линейка серверных микропроцессоров производства Intel. Название оставалось неизменным среди ряда поколений процессоров. Название ранних моделей состояло из соответствующего названия из ряда настольных процессоров и слова Xeon, современные модели имеют в названии только Xeon. В общих чертах серверная линейка процессоров отличается от настольной увеличенным кэшем и поддержкой больших многопроцессорных систем. Также Pentium II Xeon в отличии от десктопного Pentium II имел кэш второго уровня, работающий на полной частоте ядра, а не на половине его частоты. 
 

 

     

     Таблица 3 - Микропроцессоры Xeon

Название	Ядро (кодовое  имя)	Частота ядра, МГц	Частота шины / теоретическая пропускная способность	Кеш	Разъем	Технология, мкм	Напряжение  питания, В	Дополнительные  возможности
Pentium II Xeon	Drake	400—450	100 MHz / 800MB/s	16K L1 для информации + 16K L1 для инструкций; 512KB/1MB/2MB L2	Slot 2	0.25	2.0	Поддерживает  наборы команд х86 и ММХ
Pentium III Xeon	Tanner	500—550	100 MHz / 800MB/s	16K L1 для информации + 16K L1 для инструкций; 512KB/1MB/2MB L2	Slot 2	0.25	2.0	Поддерживает SSE и введён серийный номер процессора
Pentium III Xeon	Cascades	600—1000	133 MHz / 1066MB/s	16K L1 для информации + 16K L1 для инструкций; 256KB L2	Slot 2	0.18	2.8	Увеличение  частоты шины
Pentium III Xeon	Cascades 2MB	700—900	100 MHz / 800MB/s	16K L1 для информации + 16K L1 для инструкций; 2MB L2	Slot 2	0.18	2.8	Увеличен кеш  второго уровня, поддержка многопроцессорных  систем
Xeon DP	Foster	1400—2000	100 MHz / 3.2GB/s	8K L1 для информации + 12K L1 для инструкций; 256KB L2	Socket 603	0.18	1.75	Поддерживает SSE2 и убран серийный номер процессора
Xeon MP	Foster MP	1400—1600	100 MHz / 3.2GB/s	8K L1 для информации + 12K L1 для инструкций; 256KB L2; 512K/1MB L3	Socket 603	0.18	1.75	Добавлен кеш  третьего уровня и поддержка многопроцессорных  систем
LV-Xeon DP	Prestonia	1600—2800	100 MHz / 3.2GB/s	8K L1 для информации + 12K L1 для инструкций; 512KB L2	Socket 603	0.13	1.3	Поддержка Hyper-Threading
Xeon DP	Prestonia	2000-3060	133 MHz / 4.2GB/s	8K L1 для информации + 12K L1 для инструкций; 512KB L2	Socket 604	0.13	1.5	Увеличение  частоты шины
Xeon MP	Gallatin	3060-3200	133 MHz / 4.2GB/s	8K L1 для информации + 12K L1 для инструкций; 512KB L2; 1MB L3	Socket 604	0.13	1.525	Добавлен кеш  третьего уровня
Xeon MP	Gallatin	1500-3000	100 MHz / 3.2GB/s	8K L1 для информации + 12K L1 для инструкций; 512KB L2; 1MB/2MB/4MB L3	Socket 603	0.13	1.525	Поддержка многопроцессорных  систем
Xeon DP	Nocona	2800-3600	200 MHz / 6.4GB/s	16K L1 для информации + 12K L1 для инструкций; 1MB L2	Socket 604	0.09	1.325	Увеличен кеш  первого уровня, поддержка SSE3, EM64T и NX-бита
Xeon DP	Irwindale	2800-3800	200 MHz / 6.4GB/s	16K L1 для информации + 12K L1 для инструкций; 2MB L2	Socket 604	0.09	1.25-1.388	Увеличен кэш  второго уровня, поддержка SSE3, EM64T и NX-бита

 

     

     Itanium 2 — микропроцессор с архитектурой IA-64 разработанный совместно компаниями Intel и Hewlett-Packard. Впервые представлен 8 июля 2002 года. В ноябре 2007 года Intel переименовала эту серию процессоров обратно в Itanium. В отличие от первого Itanium, процессор Intel Itanium 2 поддержали сразу такие крупные компании как HP, NEC, Hitachi, Bull. Операции x86 не поддерживаются (для этого используется программный эмулятор).

     В архитектуре IA-64 увеличилось число  регистров общего (128) и специального назначения. Это сокращает частоту обращения к памяти для загрузки и выборки промежуточных данных.

     Intel Core i3 — семейство процессоров x86-64 от Intel. Позиционируются как процессоры начального и среднего уровня цены и производительности. В новом модельном ряду призваны заменить устаревшие Pentium Dual-Core на архитектуре Intel Core 2. По уровню производительности стоят на самой низкой ступени, перед более дорогими и производительными Core i5. Они имеют встроенный контроллер памяти и поддерживают технологию Turbo Boost (автоматический разгон процессора под нагрузкой). Имеют встроенный графический процессор. Как и другие процессоры для разъема LGA 1156, Core i3 соединяются с чипсетом через шину DMI.

     Первые Core i3 представлены 7 января 2010 года и  используют ядро Clarkdale. Обладают встроенным графическим процессором (в корпусе процессора, но на отдельном кристалле).

     Core i3 с ядром Clarkdale (32 нм): 2 ядра (4 потока), L2-кэш 256 КБ/ядро, L3-кэш 4 MБ; двухканальный  DDR3 (1333 МГц); разъем LGA 1156. 

     Таблица 4 – Микропроцессор Core i3

Модель  Core i3	Ядро	Тактовая частота, ГГц	Цена	Рассеиваемая  мощность, Вт	Частота видеоядра, МГц	Дата выпуска
540	Clarkdale	3,06	$133	73	733	янв. 2010
530	Clarkdale	2,93	$113	73	733	янв. 2010

 

      Intel Core i5 — семейство процессоров x86-64 от Intel. Позиционируется как семейство процессоров среднего уровня цены и производительности, между более дешёвым Intel Core i3 и более дорогим Core i7. Они имеют встроенный контроллер памяти и поддерживают технологию Turbo Boost (автоматический разгон процессора под нагрузкой). Многие имеют встроенный графический процессор. Как и другие процессоры для разъема LGA 1156, Core i5 соединяются с чипсетом через шину DMI.