Архитектура процессора
тридже.
Процессор читает и пишет данные в кэше используя специализированную
высокоскоростную шину. Называемая задней (backside) шиной, она отделена от
системной шины процессор-память (сейчас называемой передней (frontside)
шиной). Процессор может использовать обе шины одновременно, но архитектура
двойной независимой шины имеет другие преимущества.
Хотя шина между процессором и кэшем второго уровня работает медленнее,
чем на обычном Pentium Pro (на половине скорости процессора), она
чрезвычайно масштабируема. Чем быстрее процессор, тем быстрее кэш,
независимо от 66MHz передней шины. Вдобавок, передняя шина может быть
увеличена с 66 до 100MHz без влияния на шину кэша второго уровня. Также
очевидно, что наличие памяти на одном кристалле с процессором негативно
сказывается на проценте выхода годных 512kb Pentium Pro, сохраняя высокими
цены.
Pentium II опирается на GTL+ (gunning-transceiver-logic) логику хост-шины,
допускающую естественную поддержку двух процессоров. Во время выхода это
обеспечивало стоимостно эффективное минималистское двухпроцессорное
решение, допускаемое симметричной мультипроцессорностью (SMP).
Двухпроцессорное ограничение налагалось не самим Pentium II, а поддержкой
чипсета. Изначальное ограничение чипсета двухпроцессорной конфигурацией
позволяло Intel и поставщикам рабочих станций предлагать двухпроцессорные
системы как временное и экономичное решение, что по другому и не было
возможно. Это ограничение было снято с середины 1998 года с выходом чипсета
450NX, поддерживающего от одного до четырех процессоров. Чипсет 440FX,
содержащий чипы PMC и DBX, не допускал чередования (interleaving) памяти,
но поддерживал EDO DRAM, позволяя улучшать производительность памяти
уменьшением ожидания.
Когда Intel проектировал Pentium II, он также взялся за слабую 16-битную
производительность его предшественника. Pentium Pro роскошно работает с
полностью 32-битным обеспечением, таким как Windows NT, но опускается ниже
стандартного Pentium'а, обрабатывая 16-битный код. Это влечет худшую чем
Pentium производительность под Windows 95, большие части которой пока 16-
битны. Intel решил эту проблему использованием пентиумного кэша с
дескрипторами сегментов в Pentium II.
Как и Pentium Pro, Pentium II чрезвычайно быстр в арифметике плавающей
точки. В сочетании с Accelerated Graphics Port (AGP) это делает Pentium II
мощным решением для высокопроизводительной 3D графики.
Deschutes
333MHz воплощение Pentium II под кодовым названием Deschutes (по реке,
текущей в Орегоне), было анонсировано в начале 1998 года с планируемыми в
течение года 400MHz и выше. Имя Deschutes в действительности относится к
двум разным линиям CPU.
Версия для Slot 1 - ничего более, чем слегка эволюционировавший Pentium II.
Архитектура и физический дизайн идентичны, за исключением того, что
Deschutes Slot 1 частью сделан с использованием 0.25-микронной технологии,
введенной осенью 1997 года с ноутбучным процессором Tillamook, по сравнению
с 233-300MHz версиями, выполненными по 0.35-микронному процессу. Применение
0.25-микрон означает, что транзисторы на матрице физически ближе между
собой и CPU потребляет меньше энергии, а следовательно рассеивает меньше
тепла на данной частоте, позволяя ядру тикать на больших частотах.
Все иное у Slot 1 Deschutes идентично обычному Pentium II. Смонтированный
на основание и заключенный в SEC картридж, он поддерживает набор инструкций
MMX и общается с 512kb вторичного кэша на половинной частоте ядра. Он имеет
тот же конечный коннектор, и работает на тех же системных платах с теми же
чипсетами. Как таковой он работает с 440FX или 440LX на внешней частоте
66MHz.
С весны 1998 года большой шаг в производительности пришел со следующим
воплощением Deschutes, когда вышел новый чипсет 440BX, допускающий 100MHz
передачу по системной шине, уменьшая закупоривание данных и поддерживая
частоты от 350 до 400MHz.
Другой процессор, зовущийся Deschutes, относится к Slot 2, выпущен с
середины 1998 года как Pentium II Xeon. Intel разбил Slot 1 и Slot 2
Deschutes на взаимодополняющие товарные линии, где Slot 1 предназначен для
массового производства, а Slot 2 нацелен на high-end серверы и туда, где
цена вторична по отношению к производительности.
Мобильный Pentium II
Естественное продвижение маломощного (в смысле энерго
потребления/рассеивания) семейства Pentium II Deschutes на рынок
портативных PC осуществилось с выпуском линейки мобильных Pentium II в
апреле 1998 года. Новый процессор и его компаньон мобильный 440BX чипсет,
изначально были доступны в 233 и 266MHz вариантах, скомпонованные в
существующий мобильный модуль (MMO) или новый мини-картридж формат. Intel
ожидает к концу 1998 года более половины из снаряженных его мобильными
процессорами PC будут уже Pentium II, а срок мобильных Pentium II Tillamook
окончится к середине 1999 года.
Celeron
В попытке лучшего удовлетворения сектора дешевых PC, до настоящего
времени вотчины производителей клонов, AMD и Cyrix, продолжающих развивать
унаследованную архитектуру Socket 7, Intel выпустил свой ряд процессоров
Celeron в апреле 1998 года.
Основанный на той же P6 архитектуре, что и Pentium II, и используя тот же
0.25-микронный процесс, Celeron-системы предлагают полный комплект
последних технологий, включая поддержку AGP графики, ATA-33 жестких дисков,
SDRAM и ACPI. Celeron будет работать на любом интеловском Pentium II
чипсете, поддерживающим 66MHz системной шины, включая 440LX, 440BX и новый
440EX, специально спроектированный для рынка 'базовых' PC. В отличие от
Pentium II с его SEC картриджем, Celeron не имеет защитного пластикого
покрытия вокруг карт процессора, что Intel называет Single Edge Processor
Package (SEPP). Он полностью совместим со Slot1, что позволяет использовать
существующие платы, но механизм крепления для карты CPU не адаптирован для
форм фактора SEPP.
Первые 266 и 300MHz Celeron'ы без кэша второго уровня встретили мало
энтузиазма на рынке, не неся или неся мало преимуществ над системами-
клонами Socket 7. В августе 1998 года Intel пополнил ряд Celeron семейством
процессором, названных Mendocino. Снабженный 128kb вторичного кэа на
матрице, работающего на полной частоте процессора, и соединяясь через
внешнюю 66MHz шину, новый Celeron стал намного более живым, чем его вялый
предшественник. Отчасти путано, две доступные версии получили названия
Celeron 333 и 300a. Первый является основной версией, совместимый с
существующей интеловской архитектурой, в то время как второй патентует Pin
370 socket, отличный от Socket 7 и Socket 1, нацеленный на дешевые low-end
машины.
Pentium II Xeon
В июне 1998 года Intel предложил свой процессор Pentium II Xeon.
Технически Xeon представляет комбинацию технологий Pentium Pro и Pentium II
и спроектирован, чтобы предложить выдающуюся производительность в
критических приложениях рабочих станций и серверов. Используя новый
интерфейс Slot 2, Xeon приблизительно вдвое больше размера Pentium II, в
основном из-за увеличения кэша второго уровня.
Как и 350 и 400MHz Pentium II CPU, передняя шина работает на 100MHz для
увеличения обмена. Наиболее значительным отличием от стандартного Pentium
II является то, что кэш второго уровня работает на полной частоте ядра CPU,
в отличие от дизайна Slot 1, ограничивающего вторичный кэш половиной
частоты ядра, что позволяет Intel использовать дешевый готовый burst SRAM
как вторичный кэш, а не производя свой собственный заказной SRAM. Намного
более дорогой заказной полноскорстной кэш служит главной причиной разницы в
ценах между Slot 1 и Slot 2 решениями.
Чип поставляется с тремя размерами вторичного кэша. Рабочие станции
снабжаются 512kb версией. 1mb версия, выпущенная позднее, используется для
серверов, до тех пор, пока 2mb версия ожидается (позднее в этом году).
Система кэша второго уровня подобна типу, используемому в Pentium Pro, это
одна из основных составляющих стоимости Xeon. Другая состоит в том, что
корректирующий ошибки (ECC) SRAM стал стандартом во всех Xeon-ах.
Другим преодоленным Xeon'ом ограничением стал дуальный SMP (symmetric
multiprocessor). Невозможность запуска мультипроцессорных Pentium II систем
с более чем двумя процессорами было основной причиной выживания Pentium Pro
в секторе high-end серверов, когда требуется четыре, шесть или восемь
процессоров. Slot 2 обеспечивает четырехстороннюю мультипроцессорность.
Хотя Intel решил направить Xeon на оба рынка - рабочих станций и
серверов, он разработал разные чипсеты системных плат для каждого из них.
440GX построен вокруг архитектуры ядра 440BC чипсета и предназначен для
рабочих станций. 450NX, с другой стороны, спроектирован специально для
рынка серверов.
Будущие разработки Intel
Intel сейчас имеет в разработке ряд процессоров
Katmai, названный в честь вулкана на Аляске, отмечен как новая версия
Pentium II. Katmai будет основан на P6 архитектуре, начатой Pentium Pro.
Подобно Deschutes, этот чип строится на интеловском 0.25-микронном
процессе. Наиболее значительным отличием будет ревизия MMX расширения
поднятием до MMX2. MMX2 содержит больше 32-битных инструкций - существующий
MMX во многом 16-битен - и значительно улучшает производительность 3D
графики. Другие изменения включают 100MHz внешнюю шину, увеличенный Level 1
кэш и новую логику ядра чипсета, спроектированную для преодоления 500MHz
рубежа скорости Pentium II. Katmai наиболее вероятно увидит свет в начале
1999 года.
Dixon, следующий представитель семьи Mendocino, обещается во второй
половине 1999 года. Вероятно, он будет включать больше кэша второго уровня
(192 или 256kb) и Katmai New Instructions (KNI), наконец полностью
вытиснившие MMX.
Willamette, названный по другой орегонской реке, - изменение поступи Intel.
С развитым ядром Pentium Pro и возможностью 100MHz внешней шины, Willamette
ожидается более чем на 50% быстрее существующих Pentium II. Willamette по
слухам усилит производител
| | скачать работу |
Архитектура процессора |