Процессоры пятого поколения

Первый МП этого поколения был выпущен в 1993 г. Он разрабатывался под кодовым номером Р5 и должен был называться 80 586, но впоследствии его стали называть Pentium. МП имеет 3,1 млн транзисторов. Повышение производительности МП пятого поколения связано со следующими архитектурными усовершенствованиями:

• • получила дальнейшее развитие конвейеризация вычислений; количество конвейеров увеличилось до двух, а число ступеней одного конвейера — до пяти;
• • МП обеспечивает хранение адресов последних 256 условных и безусловных переходов, что позволяет быстро сформировать адрес следующей выполняемой команды (так называемая технология предсказывания переходов);
• • кэш-память у МП Pentium раздельная для команд и данных, по 8 Кбайт для каждой (у МП 80 486 кэшпамять — общая);
• • МП имеет более совершенный математический сопроцессор, обеспечивающий 3−4-кратный выигрыш по скорости выполнения операций;
• • МП имеет 64-битную шину данных (у 80 486−32-битная). Был разработан ряд модификаций МП Pentium, у которых внутренняя тактовая частота в 1,5; 2; 2,5 и 3 раза больше, чем тактовая частота работы материнской платы. Постоянно совершенствовалась технология: если первый МП был изготовлен по 0,8 мкм технологии, последующие модификации — по 0,35 мкм технологии, то последние модели — по 0,25 мкм технологии.

Наивысшим достижением фирмы Intel в разработке МП пятого поколения явился МП Pentium MMX, выпущенный в 1997 г. Этот МП ориентирован на решение задач мультимедиа, требующих интенсивных операций с целыми числами. Подобные задачи решают игровые, коммуникационные, обучающие программы, которые используют графику, аудио, трехмерное изображение, мультипликацию и т. п. По сравнению с первыми МП пятого поколения он отличается следующими изменениями архитектуры:

• • вдвое большим размером внутренней кэш-памяти команд и данных (по 16 Кбайт);
• • увеличенной на один шаг длиной конвейера (6 ступеней);
• • новым блоком формирования адресов переходов;
• • вдвое большим количеством буферов записи данных. Производителем МП пятого поколения была не только фирма Intel. Фирмы AMD, Cyrix, SGS, Thomson и др. разработали свои собственные МП, в том числе и по технологии ММХ.

Процессоры шестого поколения

В 1995 г. фирмой Intel был разработан МП 80 686, получивший название Pentium Pro. В этом МП, содержащем 5,5 млн транзисторов, наряду со старыми были применены новые приемы повышения производительности.

Новый МП имеет не пять, а четырнадцать ступеней конвейера, число же самих конвейеров возрастает с двух до трех, применены новые приемы заблаговременного определения адресов переходов. МП обладает двухуровневой кэш-памятью. Кэш-память второго уровня, ранее размещавшаяся на материнской плате, теперь встроена в МП и может работать с тактовой частотой МП, в несколько раз большей тактовой частоты материнской платы. Кэш-память второго уровня значительно увеличивает производительность МП при реализации многозадачного режима работы. Но самым существенным нововведением стало использование технологии внеочередного исполнения команд (см. главу 5).

Дальнейшее совершенствование МП шестого поколения привело к появлению МП Pentium II (1997 г.), который сочетает в себе преимущества технологии Pentium Pro и ММХ. Был выпущен целый ряд МП серии Pentium II, отличавшихся друг от друга все более высокой тактовой частотой (от 233 до 450 МГц).

Кроме того, велись работы по повышению тактовой частоты материнской платы. Если у первых образцов всего семейства МП Pentium она составляла 60−66 МГц, то у последних модификаций МП серии Pentium II 100 МГц.

В 1999 г. на смену МП Pentium II пришел МП Pentium III. Его основное отличие от предыдущего заключалось в существенном расширении набора специальных команд для обработки целочисленных данных, необходимых для обработки изображений. Совершенствование технологии привело к переходу от 0,25 мкм технологии к 0,18 мкм и появлению ряда модификаций с более высокими тактовыми частотами, последней из которых была 733 МГц.

Больших успехов в разработке МП шестого поколения добилась фирма AMD. Некоторые ее процессоры семейства К-6 Athlon не только соответствовали МП семейства Pentium III по производительности, но и превосходили их.

Фирмами Intel и AMD велись разработки более дешевых МП шестого поколения. Упрощенным аналогом МП Pentium стал процессор Celeron, а МП Athlon — Duron. МП этих семейств предназначены для использования в обычных домашних компьютерах, поэтому они все поддерживают технологию ММХ, но не имеют кэш-памяти второго уровня, которая дает существенный выигрыш в произодительности лишь в многозадачном режиме и при использовании профессиональных операционных систем.