После появления процессора Athlon компании AMD соревнование на рынке высокопроизводительных процессоров вышло на новый уровень. Начав с тактовой частоты 500 МГц, процессор Athlon в настоящее время достиг уровня 2,2 ГГц. Появление процессоров AMD Athlon и Intel Pentium 4 оставило далеко позади все другие компании, пытающиеся закрепиться на этом сегменте рынка компьютерных технологий. Есть предположение о том, что постоянное усовершенствование процессоров AMD, использующих процессорный разъем Socket 7, явилось одной из основных причин перехода компании Intel на работу с разъемами типа Slot 1. Но вместо того, чтобы тоже развивать линию процессоров с разъемом типа Slot 1, компания AMD решила, что настало время внедрять свои собственные идеи относительно способов интеграции процессора в систему. Приняв разъем типа слот за основу (чтобы производителям системных плат не пришлось перепроектировать размещение компонент на платах для процессора Athlon) компания разработала свой процессорный разъем и назвала его Slot А. Разъемы Slot 1 и Slot А имеют одинаковые размеры и число выводов, но не являются совместимыми.
Разработчики компании AMD наряду с Intel быстро поняли, что сдвиг в сторону использования процессоров типа слот было ошибкой. Разъем гнездового типа способствует более простому и дешевому способу изготовления процессора и обладает лучшими характеристиками по отводу тепла. Новейшие технологии также позволяют эти фирмам интегрировать кэш-память большого объема на кристалл процессора. Все это влечет к уменьшению и удешевлению кэш-памяти второго уровня и, в то же время, не снижает (и даже увеличивает) производительность процессора. Хотя компании Intel и AMD сошлись во мнении относительно лучшего типа процессорного разъема, их гнездовые разъемы (Socket A — 462 вывода, Socket 370, Socket 423, Socket 478 и т.п.), тем не менее, не являются совместимыми. По-видимому, процессоры компаний AMD и Intel больше не будут взаимозаменяемыми на одной системной плате.
Процессор Athlon оптимизирован для работы на высокой тактовой частоте и использует суперконвейерную суперскалярную архитектуру. Процессор содержит девять исполнительных конвейеров: три для адресных вычислений, три для операций над целыми числами и три для выполнения вычислений с плавающей запятой, наборов команд 3DNow и ММХ. Компания AMD впервые использовала конвейерный суперскалярный исполнительный блокдля вычислений с плавающей запятой, усиленный технологией 3DNow, что увеличивает производительность в играх и приложениях САПР. Согласно некоторым тестам производительность процессора AMD Athlon при выполнении операций с плавающей запятой на 35% превышает производительность процессора Pentium III Xeon с равной тактовой частотой.
Улучшенная версия набора команд 3DNow дополнительно содержит 24 новые команды. 19 из них предназначено для оптимизации целочисленных вычислений, что применяется, в частности, для улучшения потоковой передачи данных в Интернет-приложениях. 5 команд поддерживают DSP (Digital Signal Processing — цифровая обработка сигналов), что используется для программных (soft) модемов, программного ADSL, обработки звука в форматах Dolby Digital и МРЗ. Эти DSP-возможности AMD Athlon отсутствуют в процессорах Pentium III. Процессор Athlon имеет кэш-память первого уровня объемом 128 Кбайт, а 64-разрядный контроллер кэш-памяти второго уровня (т.н. тыльный кэш, расположенный на тыльной стороне процессорной платы) поддерживает от 256 Кбайт до 8 Мбайт. Кэш-память использует высокопроизводительную системную шину, что устраняет узкое место, связанное с ограниченной пропускной способностью шины. Кэш-память второго уровня у процессоров Athlon с разъемом Slot А располагается вне кристалла процессора, имеет объем 512 Кбайт и работает на частоте 2/5 или 1/3 частоты ядра. Кэш-память второго уровня у процессора Athlon с разъемом Socket А имеет размер 512 Кбайт, расположена на одном с процессором кристалле и работает на полной частоте ядра процессора.
По заявлению компании AMD модель Athlon является процессором седьмого поколения (7x86), в его основе лежит совершенно иная архитектура системной шины чем та, которая используется в центральных микропроцессорах семейства Pentium компании Intel. Компания AMD приобрела лицензию на технологию шины Alpha EV-6 у компании Digital Equipment Corporation. Системная шина процессора Athlon работает на частоте 200 или 266 МГц и обладает пропускной способностью в 1,6 Гбайт в секунду. В многопроцессорной системе системная шина может передавать 3,2 Гбайт в секунду на частоте 400 МГц. Она включает такие передовые технологии как топология «точка-точка», синхронная пакетная передача данных, и низковольтное питание.
Архитектура шины процессора AMD Athlon предназначена для поддержки масштабируемой многопроцессорности — количество используемых процессоров AMD Athlon в многопроцессорной системе зависит от возможностей системного комплекта микросхем, а не от конструкции процессора Athlon. Планируется выпустить комплекты микросхем , которые будут обеспечивать работу 2-х, 4-х, 8-ми и более процессоров в системе. Хотя вначале выбор комплектов микросхем, поддерживающих процессоры AMD Athlon, был небольшой, в настоящее время все основные производители системных плат выпускают платы для этого процессора с комплектом микросхем от компаний AMD, VIA, nVidia или ALi.
Постоянное совершенствование ядра процессора Athlon и дальнейшие улучшения технологии памяти (DDR-SDRAM) обеспечат конкурентно способность процессоров компании AMD по отношению к процессорам Intel в обозримом будущем.
Компания Advanced Micro Device (AMD), бывший союзник компании Intel, стала ее единственным, сильным конкурентом на рынке микропроцессоров. AMD известна как производитель хорошо сконструированных и обладающих большой совместимостью «альтернативных» процессоров для персональных компьютеров. Она начала заниматься разработкой и производством микропроцессоров, начиная с 386 серии (одним из которых был процессор AMD Am386). Хотя AMD прежде всегда отставала от компании Intel в деле производства новых микропроцессоров, сейчас этот разрыв исчез. После выпуска новейших моделей процессоров (таких как Athlon и Duron) компания AMD даже вырвалась немного вперед по производительности микропроцессоров и скорости его работы (по оценкам некоторых испытательных программ). Процессор Pentium 4 опять вроде бы вывел компанию Intel на первое место по скорости выполнения приложений 3-х мерной графики и сетевых приложений, но гонка продолжается. Это означает, что выбор наиболее производительного процессора зависит от программных приложений, для выполнения которых предназначается компьютер. В этом разделе приводятся характеристики и ключевые особенности основных моделей процессоров AMD. В табл. 5.4 приведены параметры процессоров AMD, начиная с семейства К5.
Серия процессоров Am486DX (1994)
Процессоры серии Ат486 компании AMD были ответом на процессоры Intel 486 с удвоенной тактовой частотой и процессоры OverDrive с утроенной тактовой частотой, которые появились в начале 1990 года. Компания AMD встроила в процессоры кэш-память с обратной записью и улучшенные функции управления питанием, включая питание от 3-х вольт, режим управления системой (SMM) и управление тактовой частотой (эти режимы предназначены для использования в настольных и переносных компьютерах с энергосберегающей технологией Energy Star). Три модели процессоров серии AMD 486 (Am486DX4/75, Am486DX4/100, Am486DX4/120) использовались во многих недорогих компьютерах, совместимых с 486 системой. В настоящее время эти процессоры абсолютно устарели, и вряд ли вам удастся увидеть их.
Ам5х86 (1995)
Именно этот процессор вывел компанию AMD на рынок центральных микропроцессоров. После появления процессоров линии Intel Pentium перед пользователями.встала проблема замены системной платы в своих компьютерах с тем, чтобы заиметь «истинный» Pentium-процессор или использовать дорогой OverDrive-процессор для своей 486-сис-темной платы. Компания AMD предложила процессор Ат5х86 (или просто «5x86») в качестве альтернативы Pentium OverDrive-процессорам. Процессор Ат5х86 имел сравнимую с Pentium производительность, работая на 4-х кратной тактовой частоте системной шины (133 МГц), используя частоту 33 МГц шины 486-системной платы. Частота в 33 МГц также идеально подходила для появившейся в то время 33 МГц шины PCI. Дополнительные функции, такие как единая 16 Кбайт кэш-память с обратной записью, еще более увеличивали производительность процессора Ат5х86. На практике процессор Ат5х86 показывал большую производительность, чем Pentium 75 МГц при гораздо меньшей стоимости. Процессор Ат5х86 часто использовался для модернизации 486-компью-теров, поскольку такая замена позволяла использовать программное обеспечение, созданное для процессоров Pentium-класса без больших переделок аппаратуры.
В этот процессор были также интегрированы функции управления питанием, включая работу на напряжении 3 В, SMM и управление частотой. В результате этого процессор Ат5х86 потреблял меньшую мощность питания и имел более низкую рабочую температуру кристалла по сравнению с процессором Pentium 75 МГц или 486DX4/100. Он устанавливался как в настольные, так и в переносные компьютеры. В настоящее время этот процессор абсолютно устарел и его можно встретить лишь в старых 486-х компьютерах
Серия К5 (1996)
Хотя процессор Ат5х86 был очень популярным, он не был «истинной» альтернативой процессору Pentium. Такое положение дел продолжалось до 1996 года, когда компания AMD выпустила процессор серии К5 для рынка персональных компьютеров, который был настоящей альтернативой процессору Pentium. Процессор К5 полностью совместим с процессорным разъемом системных плат Socket 7 (Pentium). Для процессора К5 нужна была новая системная BIOS для правильной идентификации и поддержки его работы комплектом микросхем. Процессор К5 полностью совместим со всеми х86—операционными системами и программным обеспечением.
Серия процессоров К5 классифицируется с помощью Р-рейтинга (PR). Вместо того чтобы использовать тестовые программы iCOM или Spec для оценки производительности процессоров К5, каждому из них присваивался рейтинг PR, соответствующий процессору Intel Pentium, работающему на этой тактовой частоте. Например, процессор К5 PR120 был эквивалентен (по производительности) процессору Intel Pentium с частотой 120 МГц.
Серия Кб (1997)
Процессор Кб значительно сократил разрыв в производительности между процессорами компаний AMD и Intel. Основанный на суперскалярной архитектуре RISC86, процессор Кб считается конкурентоспособным по производительности с процессором Pentium II. Он поддерживает все команды ММХ, и он полностью совместим со всеми х86-опера-ционными системами и программным обеспечением (включая программы, использующие ММХ). Поскольку процессор Кб продолжал использовать хорошо зарекомендовавший себя процессорный разъем Socket 7, он мог устанавливаться в компьютеры вместо процессоров К5 и Pentium, обеспечивая возможность выполнять программы, использующие команды ММХ. Для правильной идентификации процессора Кб и его поддержки со стороны системного комплекта микросхем необходимо установить в компьютер соответствующую системную BIOS.
Процессор Кб содержит семь параллельных исполнительных блоков и в нем реализован двухуровневый алгоритм предсказания ветвлений программы. При добавлении технологии спекулятивного и внеочередного выполнения команд процессоры семейства Кб (с тактовой частотой 166-ЗООМГц) стали серьезными конкурентами процессорам Intel Pentium ММХ и Pentium II. Кэш-память первого уровня объемом 64 Кбайт разделена на два банка — 32 Кбайт для данных и 32 Кбайт для команд. Блок обработки чисел с плавающей запятой (соответствующий стандарту IEEE 754) обеспечивает производительность не хуже, чем процессор Pentium ММХ. Процессор поддерживает управление питанием по стандарту SMM (System Management Mode — режим управления системой). Существуют модели процессора Кб, предназначенные для использования в портативных компьютерах.
К6-2 и К6-3 (1998)
В 1998 году компания AMD выпустила усовершенствованный процессор Кб. Цифра 2 в названии К6-2 означает увеличенную таковую частоту процессора и частоту шины с ядром процессора Кб. Шина с рабочей частотой 100 МГц поддерживается системными платами Super 7 (имеющими процессорный разъем Socket 7 и поддерживающими AGP). Значительным усовершенствованием процессора К6-2 является реализация в них набора команд 3DNow!. Это набор из 21 команды, которые повышают производительность процессора при обработке 3-хмерных изображений, выполнении мультимедийных приложений и приложений, выполняющих большой объем операций с плавающей запятой. Команды 3DNow! построены по принципу SIMD (Single Instruction Multiple Data) — одна команда, много данных. Расширение 3DNow! также использовали в своих процессорах другие компании (ITD/Centaur и Cyrix). Реализация набора мультимедийных команд 3DNow!, большая кэш-память первого уровня, работающая на частоте ядра, встроенная кэш-память второго уровня, совместимость с процессорным разъемом Socket 7 — вот некоторые из свойств процессора К6-2, которые обеспечивают его высокую производительность и популярность. Процессор К6-3 — это процессор К6-2, в который на кристалл процессора добавили кэш-память второго уровня емкостью 256 Кбайт, работающую на полной частоте ядра процессора. Процессоры К6-2 и К6-3 — это ответ на процессоры Pentium II/III (а конкуренция с именем Pentium также важна, как и конкуренция с производительность процессора Pentium).
Процессоры Кб компании AMD работают на пределе технологических возможностей. Системные платы, на которых устанавливаются эти процессоры, должны обеспечивать необходимое двойное стабилизированное питание. Список протестированных системных плат, поддерживающих процессоры AMD, приводится на сайте компании AMD (www.amd.com). Поскольку процессоры Кб работают на предельной мощности, важную роль играет вопрос отвода выделяемого тепла. Теплоотводящие радиаторы и вентиляторы должны быть надежно прикреплены к процессору, при этом необходимо применять теп-лопроводящую пасту. Должен быть обеспечен максимальный поток воздуха, охлаждающего процессор. На эти вопросы необходимо обратить внимание в первую очередь, если компьютер с процессором AMD работает нестабильно.
Pentium ll/lll Xeon (1999)
Процессор Хеоп является высокопроизводительной моделью семейства микропроцессоров Pentium II/III. Он предназначен для использования в рабочих станциях и серверах. К характерным чертам этого процессора можно отнести возможность его использования в многопроцессорных системах (до восьми процессоров), а также то, что кэш-память второго уровня работает на частоте ядраиимеетувеличенныйразмер(512 Кбайт, 1 Мбайт или 2 Мбайт). Большой размер кэш-памяти исключает возможность ее размещения на одном кристалле с процессором — она находится в отдельном корпусе, расположенном рядом с ядром процессора. Компания Intel решила проблему скорости кэш-памяти, связанную с раздельным ее размещением — в процессоре Хеоп она работает на частоте ядра процессора. Из-за раздельного размещения кэш-памяти были увеличены размеры корпуса процессора Pentium Xeon, что привело к невозможности использования системных плат с процессорным разъемом Slot 1. По этой причине для процессора Хеоп был разработан разъем Slot 2, имеющий увеличенный размер.
Pentium 4 (2000)
После того как процессоры семейства Pentium II/III преодолели барьер тактовой частоты в 1 ГГц, внутренние ограничения традиционной архитектуры ядра Р6 стали препятствием на пути дальнейшего наращивания производительности процессоров. Поэтому компания Intel разработала новый тип микропроцессора Pentium 4 с архитектурой «NetBurst». Архитектура NetBurst имеет ряд новых и передовых функциональных возможностей, включая гиперконвейерную технологию, 400 (в старших моделях 533) МГц системную шину, кэш-память для хранения адресов выполненных программных переходов исполняемой программы (Execution Trace Cache), и блок ускоренной обработки (Rapid Execution Engine). К другим нововведениям относятся кэш-память для хранения адресов предстоящих программных переходов (Advanced Transfer Cache), улучшенное динамическое выполнение команд, усовершенствованный блок обработки чисел с плавающей запятой и мультимедийных данных, и новые команды, получившие название SSE2 (Streamed SIMD Extensions — потоковые расширения SIMD). В настоящее время процессоры Pentium 4 работают на тактовой частоте от 1,3 до 3 ГГц совместно с комплектами микросхем Intel 845, 850 и др. и предназначены для использования в компьютерах, на которых выполняются широкий круг мультимедийных и коммуникационных задач. Сюда относятся обработка принимаемых из Интернет потоковых звуковых и видео файлов, обработка изображений, видеомонтаж, распознавание речи, 3-мерная графика, задачи автоматизированного проектирования, игры, и работа в многозадачной среде.
Процессор Pentium 4 содержит 42 млн. транзисторов и выпускается в корпусах с разъемом Socket 478 (в первых моделях использовался разъем Socket 423). Изменение типа процессорного разъема ограничивает возможность модернизации систем на базе ранних процессоров Pentium 4. Современные процессоры Pentium 4 выпускаются на ядрах Prescott и Gallatin (перед этим использовались процессорные ядра Willamete и Northwood). Некоторые наиболее характерные особенности процессора Pentium 4 описываются ниже.
■ Дополнительные команды SIMD. Имеющиеся команды SSE были дополнены 144 новыми SIMD-командами, набор которых получил название SSE2. С помощью этих команд процессор Pentium 4 может выполнять 128-разрядные операции над данными, что ускоряет обработку данных. Дополнительно введенные команды предназначены для повышения производительности процессора при обработке мультимедийной информации, включая потоковое видео, распознавание речи и 3-х мерную графику.
■ Гиперконвейер и блок ускоренной обработки. Гиперконвейерная технология удвоила глубину конвейера прежней архитектуры процессора Р6. Например, конвейер предсказания переходов в архитектуре процессора Р6 имеет глубину в 10 шагов, в гиперконвейере используется глубина в 20 шагов. Блок ускоренной обработки — это два арифметико-логических устройства, работающих на частоте ядра процессора. В этом блоке простые операции над числами (сложение, вычитание, «логическое или» и т.п.) выполняются за половину машинного цикла. Это означает что блок ускоренной обработки процессора Pentium 4 (работающего на частоте 1,5 ГГц) фактически работает на частоте 3 ГГц.
■ Усовершенствованная кэш-память второго уровня. Эта память, специально разработанная для процессора Pentium 4, имеет 256-разрядный (32-байтный) интерфейс, данные через который передаются в каждом такте ядра процессора. Она расположена на одном кристалле с процессором и работает на частоте ядра процессора. Скорость обмена с кэш-памятью у процессора Pentium 4(1,5 ГГц) составляет 48 Гбайт/с (32 байта х 1 передача в секунду х 1,5 ГГц) по сравнению с 16 Гбайт/с у процессора Pentium III.
■ Улучшенное динамическое исполнение. Эту функцию выполняет блок спекулятивного исполнения, с помощью которого процессор Pentium 4 может видеть 126 команд (и выполнять до 48 операций чтения и 24 операций записи) в конвейере. Этот блок имеет улучшенные возможности предсказания ветвлений программы, уменьшая число ошибочных предсказаний программных переходов на 33% по сравнению с процессором Pentium 111 и другими процессорами с архитектурой ядра Р6. Т.е. процессор Pentium 4 лучшее «догадывается» о том, где будет находиться следующая порция данных и может подготовить большее количество порций нужных данных.
■ 400/533 МГц системная шина. Процессор Pentium 4 использует схему четырехрядной подкачки («Quad-Pumping»), позволяющей осуществлять длительную передачу данных с частотой 400 (533) МГц на системной шине, работающей на частоте 100 (133) МГц. Это позволяет процессору осуществлять обмен данными на скорости 3,2 Гбайт/с и выше,по сравнению с 1,06 Гбайт/с у процессора Pentium III с тактовой частотой 133 МГц. Для обеспечения такой скорости передачи данных (3,2 Гбайт/с) процессора Pentium 4 необходимо использовать двойную конвейерную память Rambus (RDRAM) и комплект микросхем Intel 850. Память RDRAM обеспечивает скорость передачи данных в 1,6 Гбайт/с для каждого конвейера. Альтернативой является использование памяти DDR SDRAM.
К сожалению, первые модели процессоров Pentium 4 не показывали ошеломляющего увеличения производительности, на что рассчитывала компания Intel. Поэтому она вынуждена была отказаться от некоторых функций или снизить тактовую частоту, что сказалось на общей производительности процессора Pentium 4. В первоначальный план входила реализация кэш-памяти первого уровня емкостью 16 Кбайт и двух полнофункциональных устройства обработки чисел с плавающей запятой. Также не была реализована новая, внешняя кэш-память третьего уровня в 1 Мбайт. Все эти недостатки явились причиной многочисленных проблем, связанных с производительностью, о которых имеется информация на многих популярных сайтах, публикующих обзоры компьютерной аппаратуры.
Другим фактором, который повлиял на использование процессора Pentium 4, является возросшая стоимость системы, обусловленная необходимостью применения дорогой памяти Rambus RDRAM. Системная логика комплекта Intel 850 не поддерживает память DDR-SDRAM и SDRAM, в то же время это был единственный комплект, поддерживающий процессор Pentium 4. Комплекты микросхем, поддерживающие другие типы памяти, были выпущены значительно позже. Стандарту RDRAM так и не удалось захватить значительную часть рынка, который выбрал более дешевую DDR-SDRAM. В связи с этим Intel вынуждена была включить в свои процессоры и чипсеты поддержку оперативной памяти DDR, и в настоящее время этот тип памяти стал основным.
Pentium 4 НТ
Обновленная версия процессора Pentium 4 с поддержкой технологии Hyper-Threading. В системные чипсеты для данного процессора введена поддержка памяти DDR SDRAM. Тактовая частота системной шины повышена и составляет 800 МГц. Произошел полный отказ от 180 нм технологической нормы в пользу прогрессивных 80 и 130 нм. Тактовые частоты самого процессора начинаются с 2,4 ГГц и достигают 3,6 ГГц. Объем кэш-памяти второго уровня достигает 1 Мбайт.
Выпущена также специальная редакция процессора, предназначенная в основном для компьютерных игроков, под закономерным названием Extreme Edition. Кроме кэш-памяти второго уровня объемом 512 Мбайт установлена кэш-память третьего уровня объемом 2 Мбайт. Тактовые частоты экстремальной редакции составляют 3,2 и 3,4 ГГц, что не является максимальными значениями, да и используемая технологическая норма — 130 нм — не является рекордной. При этом стоимость этого варианта в сравнении с его собратьями достаточно высока. Extreme Edition уже успели окрестить «процессором на стероидах», и это название вполне соответствует действительности — из уже опробованного процессорного ядра путем наращивания кэш-памяти попытались выжать все, на что оно только способно, и даже немного больше.
Pentium 4 Celeron
Как и Pentium II/III Celeron, новое поколение бюджетных процессоров Intel сочетает умеренную цену с вполне достойной производительностью. Процессоры выпускаются по технологическому процессу 130 нм, а их частоты достигают 2,8 ГГц. При этом частота их системной шины ограничена порогом 400 МГц, а размер кэш-памяти второго уровня — скромным значением 128 Кбайт. Процессоры используют двойную независимую шину DIB, которая освобождает системную шину от кэш-трафика, повышает общую пропускную способность системы и улучшает производительность системы в целом.
Pentium M и Celeron M
Семейство процессоров для мобильных компьютеров неотделимо от технологии Centrino, которая помимо процессора включает в себя и чипсет с низким энергопотреблением, атакже средства для беспроводного доступа (стандарт IEEE 802.1 la/b). Процессоры изготавливаются по 90 нм и 130 нм технологическому процессу, и оптимизированы для работы в условиях жесткой экономии электроэнергии. Системная шина с частотой 400 МГц дополнена технологией Micro-Ops Fusion и выделенным менеджером стеков. Экономить заряд батареи помогает и улучшенная технология SpeedStep а также новая разработка Intel Mobile Voltage Positioning (MVP IV). Частоты процессоров этого семейства достигают 2 ГГц (1,3 ГГц на низком напряжении питания и 1,1 ГГц на сверхнизком напряжении). Объем кэш-памяти второго уровня достигает 2 Мбайт.
Бюджетная линейка мобильных процессоров Celeron M также использует системную шину частотой 400 МГц, но объем кэш-памяти у них ограничен величиной 512 Кбайт. Как и старшие модели, процессоры Celeron M поддерживают различные состояния низкого энергопотребления (CI, C2 и СЗ). Они выпускаются в корпусах Micro FCPGA и FCBGA, которые оптимизированы для тонких и легких ноутбуков, в том числе толщиной менее 2,5 см. Возможна работа при низком (1,356 В) напряжении питания, при этом рассеиваемая тепловая мощность составляет всего 24,5 Вт. В конечном счете, все эти меры позволяют снижать массу и толщину современных ноутбуков.
Pentium 4 Хеоп
Процессор Pentium 4 Хеоп предназначен для серверов и рабочих станций и использует системную шину с частотой 533 МГц. От предыдущего поколения он отличается новаторскими технологиями, включая микроархитектуру Net Burst и технологию Hyper-Threading. Размер кэш-память второго уровня достигает 2 Мбайт при частоте процессора 3,2 ГГц. Пропускная способность подсистемы ввода-вывода в системах на базе Хеоп достигает 4,3 Гбайт/с. В качестве оперативной памяти используется DDR SDRAM (при разработке чипсетов под эти процессоры Intel отказалась от поддержки Rabmus DRAM). Поддерживаются конфигурации с двумя процессорами, что (в сочетании с технологией Hyper-Threading) позволяет использовать программное обеспечение, рассчитанное на четыре процессора.
Развитием этой линейки являются процессоры Хеоп MP, которые рассчитаны на действительно многопроцессорные конфигурации — из 4, 8 и даже более процессоров. Несколько меньшая частота системной шины (400 МГц) компенсируется кэш-памятью второго уровня объемом 256 Кбайт (используется архитектура Advanced Transfer Cache) и кэш-памятью третьего уровня объемом до 4 Мбайт. Подсистема ввода-вывода на базе шины PCI-X обеспечивает пропускную способность до 4,8 Гбайт/с. Системы на базе Хеоп MP поддерживают шину управления SMBus и горячую замену компонентов (в том числе и процессоров).
Itanium (2001)
Выпускаемый с середины 2001 года процессор Itanium является первым 64-разрядным процессором компании Intel. Архитектура IA-64 компании Intel сочетает в себе ряд нововведений, повышающих производительность процессоров традиционных типов. Архитектура процессора Itanium основана на следующем поколении технологий, таких как четкий параллелизм (EPIC, Explicit Parallelism) , предсказание ветвлений (Prediction) и предположительное упреждающее выполнение программы (Speculation), обеспечивающих высокую эффективность обработки и увеличивающие число исполняемых команд за один цикл. Эта дополнительная обрабатывающая мощность предназначена для удовлетворения требований работы в Интернете, в высокопроизводительных серверах и рабочих станциях. Кроме того, архитектура IA-64 обеспечивает возможность дальнейшего роста производительности.
В настоящее время максимальная частота процессоров Itanium составляет 800 МГц при частоте системной шины 266 МГц. Кэш-память первого уровня имеет объем 32 Кбайт, второго — 96 Кбайт, третьего — вплоть до 4 Мбайт. Поддерживаются многопроцессорные конфигурации вплоть до 512 процессоров. В качестве оперативной памяти используется несколько устаревщая спецификация РС100, а в качестве шины расширения — PCI (версия с частотой 66 МГц).
Itanium 2
Развитием линейки 64-разрядных процессоров Intel является Itanium 2. По сравнению с первым поколением, в нем увеличена частота системной шины (до 400 МГц), при этом ее разрядность составляет 128 бит, что обеспечивает пропускную способность до 6,4 Гбит/с. На смену PCI пришла PCI-X с частотой 133 МГц, а поддерживаемая оперативная память теперь допускает использование технологии DDR. Кэш второго уровня вырос до 256 Кбайт, третьего — до 6 Мбайт. Рабочие частоты процессоров лежат в диапазоне от 1 до 1,6 ГГц. Среди прочих особенностей — усовершенствованная архитектура автоматической проверки Machine Check Architecture (MCA) с расширенным использованием кода коррекции ошибок ЕСС.
Pentium Pro (1995)
Несмотря на то, что процессор Pentium хорошо работал с 16-ю и 32-разрядными операционными системами, разработчики продолжали поиски путей оптимизации производительности 32-разрядных операций, особенно для операционной системы Windows NT и появившейся Windows 95. Процессор Pentium Pro (другое обозначение «Р6» или «РРго») был усовершенствованием процессора Pentium и предназначался для использования в бизнес-приложениях, таких как высокопроизводительные рабочие станции и сетевые серверы. Разные модели процессоров Р6 работали на тактовой частоте от 150 до 200 МГц и могли использоваться в многопроцессорных системах (до 4-х процессоров).
В процессоре Pentium Pro применяется механизм динамического исполнения команд с целью повышения производительности, а также используются две отдельные кэш-памяти (по 8 Кбайт) первого уровня: одна для данных, другая — для команд. Другой важной особенностью процессора Pentium Pro является использование встроенной кэш-памяти второго уровня емкостью до 1 Мбайт. Это максимально увеличивает производительность процессора Р6 даже в отсутствии кэш-памяти второго уровня на системной плате.
Pentium MMX (1997)
Мультимедийные приложения все время наращивали требования к большинству персональных компьютеров — особенно игры, интенсивно использующие графику, и видео приложения. В 1997 году компания Intel внесла значительное усовершенствование в процессоры Pentium под названием мультимедийные расширения (MMX — multimedia extensions). Путем развития и улучшения существующей архитектуры процессоров Pentium и добавления 57 новых команд, компания Intel разработала и начала производить в конце 1990-х годов микропроцессор среднего уровня Pentium MMX. Работая на тактовых частотах в пределах от 133 до 233 МГц, процессор Pentium MMX показывал на 10-20% большую производительность по сравнению с «обычными» процессорами Pentium, работавшими на той же тактовой частоте, при выполнении одних и тех же программ. При выполнении программ, написанных с использованием команд ММХ, персональный компьютер с процессором Pentium MMX мог обеспечить большую глубину цветопередачи и большее разрешение при сохранении высокой скорости смены кадров при воспроизведении и создании видео.
В процессоре Pentium MMX был вдвое увеличен объем кэш-памяти (до 16 Кбайт) как для команд, так и для данных. Увеличенный внутренний кэш (отдельный для команд и для данных) повысил производительность за счет уменьшения времени обращения к памяти и ускорения доступа к недавно использованным командам и данным. Кэш данных поддерживает алгоритм обратной (или сквозной) записи — одновременное занесение данных в память и в кэш. В процессорах Pentium MMX также применялся усовершенствованный механизм предсказания динамических ветвлений программы с целью определения наиболее вероятного набора команд, которые предстоит выполнить.
В процессоры серии Pentium MMX вошли и многие другие усовершенствования. Суперскалярная архитектура процессора способна выполнять за один машинный такт две команды с целочисленными аргументами, что увеличивает производительность выполнения вычислений над целыми числами. Конвейерное устройство выполнения операций с плавающей запятой, поддерживающее операции с 32-х, 64-х и 80-разрядными данными, способно выполнять две команды за каждый машинный такт. Для увеличения производительности обработки команд был добавлен командный конвейер. Для ускорения операций с памятью оба конвейера используют четыре буфера записи. В сам процессор также встроен контроллер многопроцессорных прерываний, который позволяет реализовать недорогую схему симметричной многопроцессорности (SMP), а также встроены схемы управления питанием технологии SL.
Pentium II (1997)
После того как процессоры Pentium MMX и Pentium Pro прочно укрепились на рынке персональных компьютеров, компания Intel решила объединить лучшие свойства этих процессоров — эффективность выполнения программ процессора Pentium Pro с мультимедийными расширениями процессора Pentium MMX. В результате в 1997 году был выпущен процессор Pentium II (или «Р И», предварительное название — «Klamath»). Также как и процессор Pentium Pro, процессор Pentium II был оптимизирован для работы с 32-разрядными операционными системами и программным обеспечением (Windows 98/Ме или Windows NT). Кроме этого в процессор Pentium II были включены все 57 команд из набора ММХ. Процессор Pentium II на частоте 266 МГц показывал в 1,6—2 раза большую производительность по сравнению с процессором Pentium с тактовой частотой 200 МГц.
В процессоре Pentium II применялось также динамическое выполнение команд, впервые реализованное в процессоре Pentium Pro. Алгоритм динамического выполнения команд использует множественный прогноз ветвления исполняемой программы для предсказания хода выполнения программы после нескольких команд условных переходов, что приводит к ускорению потока обработки команд и данных в процессоре. Алгоритм анализа потока данных затем создает оптимальную (переупорядоченную) последовательность команд, исследуя взаимосвязи команд. И, наконец, производится «спекулятивное» выполнение команд (в предположении того, что осуществится именно предсказанный порядок выполняемых команд программы) на основе оптимизированной последовательности команд. Динамическое выполнение постоянно загружает работой суперскалярные операционные блоки процессора и увеличивает общую производительность.
В процессоре Pentium II используется 32 Кбайт кэш-памяти: 16 Кбайт для данных и 16 Кбайт для команд. В корпусе процессора также находится 512 Кбайт кэш-памяти второго уровня, что позволяет получить максимальную производительность процессора, не полагаясь на кэш-память системной платы. Процессор РII поддерживает до 64 Гбайт физической оперативной памяти и может работать в двухпроцессорных системах — при наличии соответствующей системной платы, поддерживающей многопроцессорную технологию SMP. Устройство конвейерного выполнения операций с плавающей запятой поддерживает 32-х, 64-х и.80-разрядные операции, обрабатывая две команды за один такт, и выполняет свыше 300 млн. операций с плавающей запятой в секунду на частоте 300 М Гц.
Главное отступление от предыдущих моделей микропроцессоров состояло в используемом типе корпуса. Компания Intel отказалась от использования корпусов типа Socket 7 (Pentium) и Socket 8 (Pentium Pro) и приняла «картриджный» тип корпуса, известный как корпус с однорядным расположением выводов (SEC — Single Edge Contact). Теперь он известен под названием «Slot 1».
Pentium II OverDrive (1998)
Для модернизации процессора Pentium Pro (разъем Socket 
было выпущено две модели OverDrive-процессоров Pentium II. Первая модель была предназначена для замены процессора Pentium Pro (150—180 МГц, частота шины 60 МГц) и обеспечивала повышение производительности до частоты 300 МГц. Другая модель предназначалась для замены процессоров Pentium Pro (166-200МГц, частота шины 66 МГц) и обеспечивала повышение производительности до частоты 333 МГц. Встроенная в кристалл кэш-память второго уровня в корпусе для разъема Socket 8 также обеспечивала рост производительности за счет ее работы на полной скорости ядра процессора. Сегодня такие процессоры можно встретить достаточно редко.
Pentium ll/lll Celeron (1998)
Общеизвестные сегодня микропроцессоры Celeron компания Intel начала выпустила в апреле 1998 года. Первоначально этот процессор был упрощенной версией процессора Pentium II. В нем использовалось ядро Р6 и имелись все функции процессоров Pentium Pro и Pentium II. Процессор Celeron имел кэш-память первого уровня емкостью 32 Кбайт (16 Кбайт для команд и 16 Кбайт для данных). Он включал в себя ММХ-функции, блок конвейерного выполнения операций с плавающей запятой и архитектуру динамической обработки команд. Процессор изготовлялся по той же 0,25-мкм технологии, что и Pentium И. Современные модели процессоров Celeron имеют в своей основе ядро Coppermine процессора Pentium III и производятся по 0,18-мкм технологии.
Наиболее заметным отличием первых моделей процессора Celeron было отсутствие кэш-памяти второго уровня. Такое решение было принято с целью снижения стоимости процессора и повышения его конкурентоспособности по отношению к более дешевым моделям аналогичных процессоров, выпускаемых компаниями AMD и Cyrix. Вместе с тем на процессоре оставался популярный товарный знак «Intel Inside». Дополнительному снижению стоимости процессоров Celeron способствовал отказ от картриджа процессора Pentium II с однорядным расположением выводов (корпус типа SEPP для разъема Slotl) и использование корпуса PPGA (Plastic Pin Grid Array — пластиковый корпус с матричным расположением выводов) для процессорного разъема Socket 370. Последние модели процессоров Celeron, совместимые с разъемом Socket 370, выпускаются в корпусе FC-PGA (Flip Chip-Pin Grid Array), который лучше охлаждает процессор.
Отсутствие встроенной кэш-памяти второго уровня серьезно ограничивало производительность первых моделей процессоров Celeron. Более дешевые процессоры конкурентов, которые включали кэш-память второго уровня, превосходили по производительности процессоры Celeron с одинаковой тактовой частотой. Начиная с модели Celeron 300A, компания Intel добавила в процессоры Celeron встроенный кэш размером 128 Кбайт. Для процессоров Celeron в корпусах PPGA и FC-PGA кэш-память второго уровня располагалась в кристалле самого процессора. Такая интеграция позволила не только догнать по скорости другие аналогичные процессоры, но и улучшить его производительность еще больше. Фактически, кэш-память второго уровня емкостью 128 Кбайт, интегрированная в процессор Celeron и работающая на частоте процессора, делает этот процессор сравнимым по производительности с процессором Pentium II, у которого кэш-память второго уровня (512 Кбайт) расположена вне кристалла и работает на половине частоты процессора.
Кроме этого, в процессоре Celeron не были реализованы и другие функции процессора Pentium II. Например, отсутствует поддержка многопроцессорных систем и потоковой обработки инструкций SIMD (одна команда, много данных), что ограничивает производительность процессора Celeron в мультимедийных приложениях. Также понижена частота системной шины (FSB — Front Side Bus) со 100 до 66 МГц. Все это позволило производителю снизить общую стоимость процессора за счет некоторой потери производительности. К счастью, быстро снижающаяся стоимость компонент (а также конкуренция со стороны компании AMD) заставила компанию Intel возвратить в процессоры Celeron шину FSB с частотой 100 МГц. Теперь этот процессор может работать на тактовой частоте 800 МГц и поддерживает системную шину на частоте 100 МГц.
В настоящее время компания Intel выпускает процессор Celeron в корпусе FC-PGA. Это снижает его стоимость и улучшает охлаждение, а также позволяет интегрировать в процессор кэш-память второго уровня. Кроме того, это сказывается и на стоимости системной платы (из-за использования процессорного разъема Socket 370 переход от разъема Socket 7 к разъему Socket 370 гораздо дешевле, чем перепроектирование платы под разъем Slot 1). Некоторые фирмы наладили выпуск адаптеров, с помощью которых процессор Celeron с разъемом Socket 370 можно устанавливать на системную плату с разъемом Slot 1. Процессоры Celeron с тактовой частотой от 266 до 433 МГц устанавливаются в корпуса типа SEPP, а с частотой 300 МГц и выше — в корпуса PPGA и FC-PGA.
Pentium III (1999)
Процессор Intel Pentium III впервые появился в 1999 году, и в нем было использовано то же самое базовое ядро Р6, что и в процессорах Pentium Pro и Pentium II (поэтому все основные функции этой линии процессоров сохранились без изменений). Позже процессоры Pentium III стали изготовлять по 0,18-мкм технологии, что позволило снизить рабочую температуру кристалла процессора (по сравнению с технологией 0,25-мкм). Этой же цели служило использование нового корпуса — SECC2 (Single Edge Contact Cartridge), который закрывал только одну сторону кристалла, что снизило вес, уменьшило стоимость и способствовало более эффективному креплению его к радиатору охлаждения. Признав преимущества гнездового разъема для процессора Pentium III (как и для Celeron), компания Intel начала выпускать процессоры Pentium III в корпусе FC-PGA. Обозреватели отметили, что компания Intel перестала развивать корпуса с однорядным расположением выводов, вернувшись к гнездовым процессорным разъемам.
Общая производительность процессора Pentium III повысилась за счет увеличения рабочей тактовой частоты и использования шины FSB на частоте 133 МГц. В систему команд процессора были также добавлены новые инструкции, объединенные в набор SSE (Streaming SIMD Extensions — потоковые расширения SIMD). Для их поддержки были также добавлены новые регистры, что привело к увеличению числа транзисторов на кристалле до 9,5 млн. Как и в случае ММХ, для использования расширений SSE необходимо соответствующее программное обеспечение. Команды множества SSE позволяют увеличить производительность процессора при работе с 3-х мерной графикой. Процессор также имеет встроенную кэш-память первого уровня емкостью 32 Кбайт, может адресовать 4 Гбайт ОЗУ с использованием кода коррекции ошибок памяти (ЕСС), и может работать в двухпроцессорных системах. Первые процессоры Pentium III (изготовленные по 0,25-мкм технологии) использовали ядро Katmai. Они могли работать на частотах от 450 до 600 МГц и имели 512 Кбайт кэш-памяти второго уровня. Кэш-память располагалась на отдельном кристалле и работала на половинной частоте ядра процессора. Поздние модели процессоров Pentium III изготовлялись по 0,18-мкм технологии. Ядро этих процессоров получило название Coppermine и работало на тактовой частоте 500 МГц и выше. Улучшенная технология производства позволила использовать меньшую по объему кэш-память второго уровня (256 Кбайт), расположенную на одном с процессором кристалле. Она стала работать на частоте ядра процессора, поэтому производительность процессора не снизилась.
Различные версии процессора Pentium III можно опознать по наличию или отсутствию буквенного обозначения, стоящего рядом со значением тактовой частоты. Буква «Е» (например, 600Е) означает, что процессор имеет кэш-память второго уровня емкостью 256 Кбайт. Буква «В» (например, 600В) означает, что процессор использует шину FSB с частотой 133 МГц. Процессоры Pentium III без буквенного обозначения имеют медленную кэш-память второго уровня емкостью 512 Кбайт и используют шину FSB с частотой 100 МГц. Версии процессора Pentium III могут быть как с буквенным обозначением («Е», «В» или «ЕВ»), так и без«его. Последняя модель процессора Pentium III имеет обозначение «ЕВ», что означает наличие быстрой кэш-памяти второго уровня емкостью 256 Кбайт (на одном с процессором кристалле) и использование шины FSB с частотой 133 МГц.
Компания Intel внедрила в процессоры Pentium III PSN (Processor Serial Number) — серийный номер процессора. Этот номер позволяет идентифицировать процессоры (и весь компьютер) дистанционно через локальную сеть, и даже через Интернет. Компания Intel рассматривала это нововведение как средство повышения безопасности при онлайновых транзакциях, но значительная часть пользователей посчитало это вмешательством в частную жизнь. Давление общественности вначале заставило компанию Intel ввести возможность запрета этой функции, и, в конце концов, процессоры Pentium III стали выпускаться с серийным номером, отключенным по умолчанию. Пользователь при желании может разрешить использование серийного номера процессора.
Термин «диагностика неисправностей микропроцессора» не является ошибочным, как это может показаться. Первые микропроцессоры, такие как 8088, содержали «только» 28 000 транзисторов. Когда выходил из строя один из этих транзисторов, то выходила из строя вся система — зависала или рушилась. В дальнейшем компьютер мог переставать работать на стадии загрузки системы. За последние 20 лет компьютеры постоянно усложнялись и новое поколение микропроцессоров, таких как Pentium 4, содержат уже свыше 40 млн. транзисторов. При таком огромном количестве транзисторов выход из строя одного из них уже с меньшей вероятностью влечет за собой катастрофические последствия для всей системы. Конечно, любая неисправность центрального процессора дело серьезное, но при этом система может загружаться и работать, а выходить из строя лишь при выполнении некоторых специфических функций (например, при попытке выполнения команд защищенного режима). Такие симптомы могут быть и следствием ошибок в программном обеспечении или неправильной работы одного или нескольких устройств расширения. В этой части главы рассматриваются вопросы, связанные с неисправностями центрального микропроцессора.
Основанная в 1989 году, компания OPTi является хорошо известным поставщиком микросхем системных контроллеров и мультимедийных чипсетов для настольных и переносных компьютеров. И хотя чипсеты таких производителей как Intel и VIA отодвинули компанию OPTi на второй план, она выпускает несколько популярных комплектом микросхем для системных плат компьютеров.
Чипсет OPTI Discovery
Чипсет OPTi Discovery (82C650/651) — это интегрированный набор системных контроллеров, предназначенный для полностью совместимых, высокопроизводительных платформ персональных компьютеров, основанных на процессорах Intel Pentium Pro. В состав комплекта входят две микросхемы — системный контроллер 82С650 и контроллер шины 82С651 (есть обязательная третья микросхема, поддерживающая вспомогательную шину PCI, которую можно использоваться в качестве AGP-порта). Чипсет включает в себя 64-разрядные системные контроллеры, встроенную шину PCI (версии 2.1), поддерживает второе устройство (82С652) тракта системная шина — шина PCI, поддерживает все популярные типы памяти, сложные функции управления питанием, а также осуществляет необязательную поддержку архитектуры универсальной памяти (UMA) и ускоренного графического порта AG Р. Глубокая буферизация и несколько уровней конвейерной обработки уменьшают системные задержки и повышают пропускную способность всех основных подсистем компьютера. Поддержка контроля четности и кода коррекции ошибок ЕСС повышает уровень защиты от ошибок, что существенно увеличивает надежность системы.
Чипсет OPTi Vendetta
Реализованный в одной микросхеме (82С750), набор системных контроллеров OPTi Vendetta имеет высокую степень интеграции и предназначен для высокопроизводительных персональных компьютеров. Он может работать с процессорами Pentium (3,3 В), Cyrix 6x86 и AMD 5K86. Кроме того, микросхема 82С750 имеет набор функций, обеспечивающих работу звукового и одного игрового порта. Обеспечивается поддержка общей архитектуры (Common Architecture), изолированного ведущего/ведомого устройства Ultra-DMA интерфейса IDE, двойного порта USB. Все это делает микросхему Vendetta идеальным выбором для мультимедийных пользовательских компьютеров.
Чипсет Firestar
Реализованный в одной микросхеме набор системных контроллеров OPTi Firestar сочетает высокую производительность с компактностью, что делает его идеальным выбором для переносных компьютеров. Комплект Firestar может использоваться на системных платах с двойным питанием (3,3 и 2,5 В) процессоров Intel Pentium MMX, Cyrix M2, AMD Кб. Эта микросхема может работать с различными типами памяти — FPM DRAM, EDO DRAM или SDRAM по выбору при проектировании системы. Высокая степень параллелизма выполнения операций и глубокая буферизация также способствуют увеличению производительности системы. В компьютерах с экономным режимом энергопитания эта микросхема предоставляет режимы экономии энергии для продления работы батареи и обеспечивает контроль температуры процессора. В режиме STPGNT потребление питания центральным процессором может быть снижено на 80%, а в режиме STPCLK — на 99%. Микросхема Firestar также содержит функции контроля теплового режима, которые препятствуют появлению ошибок в результате перегрева. Также имеются схемы, которые следят за активностью периферийных устройств, управляют выключением питания системы, поддерживают технологии управления питанием ACPI и АРМ, а также поддерживает функции «suspend to memory» и «suspend to disk»1.
Компания SiS является еще одним основным производителем системных чипсетов, которые производят контроллеры системных плат, а также мультимедийные приложения и работу переносных компьютеров. Хотя компания SiS и отстает от компаний VIA и Intel в сфере производства системных чипсетов, она остается лидером в деле внедрения в чипсеты аппаратуры ускорения обработки видеоизображений (особенно в последних моделях). Это делает чипсеты SiS очень привлекательными для внедрения в компьютеры младших моделей, для которых минимальная стоимость является очень важным моментом. Для связи северного и южного моста используется собственная разработка фирмы — шина MuTIOL 1G с пропускной способностью 1 Гбайт/с. Для оптимизации передачи данных используется также фирменная разработка — технология HyperStreaming.
Основанная в 1987 году компания VIA является, возможно, самым главным конкурентом корпорации Intel на рынке системных чипсетов. Ее линия чипсетов Apollo стала эффективной альтернативой обеспечения работы процессоров начиная с Intel Penti-um/MMX/Pro, AMD K5 и Кб, Cyrus 6x86 и М2. Чипсеты VIA отличаются полной функциональностью и высокой производительностью. Они используются во многих системных платах. Компания VIA производит также интегральные микросхемы сетевых контроллеров и периферийного оборудования компьютеров.
Чипсет К8Т800
Чипсет предназначен для 64-разрядных процессоров AMD Athlon 64, Athlon 64 FX и Opteron. Используя собственную технологию VIA Hyper8, VIA K8T800 Pro обеспечивает высокоскоростную связь между процессором и чипсетом через интерфейс Hyper Transport. Это не только позволяет полностью использовать потенциал производительности современных процессоров AMD64, но и оставляет задел для использования будущих версий процессоров. В комбинации с южным мостом VIA VT8237, включающем в себя набор контроллеров VIA DriveStation, чипсет VIA K8T800 Pro позволяет использовать весь спектр высокоскоростных устройств хранения данных и мультимедиа-функций, доступных в платформе AMD64. Кроме поддержки двух каналов высокоскоростного интерфейса Serial ATA, чипсет позволяет также подключать до четырех устройств традиционного параллельного интерфейса UltraDMA/133. Это позволяет достичь высокой скорости обмена с диском, при этом целостность данных обеспечивается технологией RAID при помощи контроллера, интегрированного в южный мост и поддерживающего разнообразные режимы.
VIA VT8237 также поддерживает VIA Vinyl Multichannel Audio для 6-ти или 8-ми канального звука, а набор контроллеров VIA Advanced Connectivity Suite, состоящий из интегрированного 10/100 Мб/с Fast Ethernet и контроллера USB 2.0 вместе с дополнительным контроллером VIA Velocity Gigabit Ethernet, обеспечивает широкие возможности для высокоскоростных подключений.
Как часть архитектуры V-MAP (Modular Architecture Platform), в чипсете К8Т800 Pro реализована высокоскоростная шина Ultra V-Link, которая соединяет северный и южный мосты на скорости 1066 Мбит/с.
Набор VIA DriveStation Controller Suite с двухканальным контроллером Serial ATA/RAID, обеспечивает поддержку двух 150МБ/С устройств Serial ATA, а применение уникального интерфейса SATAlite позволяет использовать двух дополнительных устройств SATA. Контроллер V-RAID поддерживает RAID 0, RAID 1, RAID 0+1 и JBOD, что обеспечивает оптимальную целостность данных и высокую производительность системы. Удобный пользовательский интерфейс позволяет легко конфигурировать и управлять дисковыми массивами.
В первом персональном компьютере был установлен процессор 8086 корпорации Intel. Именно с него началось бурное развитие в области разработок и производства центральных микропроцессоров персональных компьютеров. Хотя конкуренты не спали (особенно это относится к фирме AMD и ее процессору Athlon компании AMD), корпорация Intel остается конкурентоспособной на рынке высокопроизводительных процессоров со своими моделями Pentium 4 и Itanium 2. Поскольку корпорация Intel традиционно лидирует в выпуске новых моделей центральных процессоров для персональных компьютеров, то это было идеальной позицией для разработки системных чипсетов, которые бы наилучшим образом отвечали требованиям этих процессоров. Нередко компания Intel совместно с корпорацией Microsoft выступала инициатором нововведений в области персональных компьютеров (как это было, например, в случае интерфейсов ACPI и AGP). Поэтому она часто оказывалась впереди в области реализации новых идей. Компания Intel выпускает широкую гамму системных чипсетов для персональных компьютеров. Ниже представлены описания чипсетов, начиная с самого современного.
Системный контроллер AMD-640 (северный мост) предназначен для работы с 64-разрядными процессорами, устанавливаемыми в гнездо Socket 7. В его состав входят двунаправленный контроллер кэш-памяти, контроллер системной памяти и контроллер шины PCI. Интерфейс с гнездом Socket 7 оптимизирован под процессоры Кб за счет реализации временного цикла типа 3-1-1-1 при тактовой частоте 66 МГц как при считывании, так и при записи в кэш-память PBSRAM. В контроллере памяти имеется четырехканальная схема буферизации данных (16 счетверенных слов), используемая при записи данных из процессора или кэш-памяти в основную оперативную память (DRAM). В ней предусмотрена возможность отложенной записи, что позволяет сократить длительность циклов записи как при промахе, так и при попадании в кэш. Встроенный контроллер шины PCI обеспечивает независимую работу процессора и шины PCI за счет использования буфера с отложенной записью емкостью в 5 двойных слов. Еще один буфер с отложенной записью емкостью в 48 двойных слов, а также буфер предварительной выборки емкостью в 26 двойных слов обеспечивает независимое функционирование шины PCI и оперативной или кэш-памяти.
В конструкции микросхемы AMD-640 использован метод объединения байтов, позволяющий оптимизировать пропускную способность тракта процессор — шина PCI и уменьшения нагрузки на эту шину путем конвертирования последовательно формируемых процессором адресов в пакетные циклы шины РС1. Для минимизации задержек считывания, возникающих в устройстве — инициаторе обмена по шине PCI, и сокращения времени доступа к оперативной памяти в контроллере используется методика упреждающего считывания и фильтрации, а также такие приемы, как пересылка устройству-инициатору данных из кэша записи и слияние данных из кэша записи первого уровня в буферах с отложенной записью шины PCI. Во встроенном контроллере предусмотрена поддержка расширенных команд шины PCI, таких как Memory-Read-Line (считывание строки из памяти), Memory-Read-Multiple (множественное считывание из памяти) и Memory-Wri-te-Invalidate (аннулирование записи в память). Это позволяет устройству-инициатору шины обмениваться данными в пакетном режиме с максимально возможной скоростью 133 Мбайт/с. Контроллер полностью соответствует стандарту локальной шины PCI версии 2.1. В табл. 6.2 кратко перечислены основные характеристики чипсета AMD 640.
Контроллер периферийных шин AMD-645
В состав контроллера периферийных шин AMD-645 (южный мост) входят встроенный контроллер шины ISA; улучшенный EIDE-контроллер Ultra-DMA/33, подключенный к шине PCI и работающий в ведущем режиме; совместимая с интерфейсом ACPI схема управления энергопотреблением; контроллер шины USB; совместимый с PS/2 контроллер клавиатуры и мыши; системные часы и память CMOS емкостью 256 байт. Во встроенном EIDE-контроллере предусмотрен двухканальный механизм прямого доступа к памяти (DMA) с возможностью чередования команд в каналах. Широкополосная передача данных по шине PCI осуществляется с помощью буфера FIFO емкостью 16 двойных слов с возможностью распределенной записи и собирательного считывания данных. Встроенный контроллер шины USB состоит из основного двухпортового логического ядра с двумя 18-уровневыми буферами FIFO и двумя встроенными формирователями электрических сигналов шины (приемопередатчиками). Контроллер шины USB, кроме того, позволяет подключать к системам старые клавиатуры и мыши PS/2 (т.е. в его состав входят соответствующие субконтроллеры. — Прим. ред.). Контроллер периферийных шин AMD-645 соответствует стандартам Plug-and-Play, принятым в операционных системах Windows, в том. что касается управляемых прерываний шины PCI, линий прерывания шины ISA и каналов DMA. Схема управления энергопотреблением совместима со стандартами ACPI и АРМ. В ней предусмотрены входы для подключения внешнего модема (для дистанционного включения компьютера от поступившего телефонного звонка), 5 двунаправленных выводов общего назначения с возможностью подключения порта 120 и 16 выводов общего назначения, функции которых могут быть изменены программным способом (они могут быть конфигурированы и как входы, и как выходы).