Микропроцессоры
ко
настроена под ЦПУ и позволяет разработчикам систем быстро интегрировать
готовый процессор на материнскую плату.
Во-вторых, вторичная кэш тесно связана с ядром ЦПУ с помощью
выделенной шины шириной 64 бита, работающей на одинаковой с ним частоте.
Если ядро синхронизируется частотой 150 МГц, то кэш должна работать на
частоте 150 МГц.
Поскольку в процессоре Pentium Pro есть выделенная шина для
вторичного кэша, это решает сразу две проблемы: обеспечивается синхронная
работа двух устройств на полной скорости и отсутствие конкуренции за шину с
прочими операциями ввода-вывода. Отдельная шина L2, «задняя» шина
полностью отделена от наружной, «передней» шины ввода-вывода, вот почему
в P6 вторичная кэш не мешает своими циклами операциям с ОЗУ и периферией.
Передняя 64-битовая шина может работать с частотой, равной половине, трети
или четверти скорости ядра Pentium Pro. «Задняя» шина продолжает
работать независимо, на полной скорости.
Такая реализация представляет серьезный шаг вперед по сравнению с
организацией шины процессора pentium и других процессоров х86. Только
NexGen приближенно напоминает такую схему. Хотя в процессоре Nx586 нет
кэша L2, зато встроен ее контроллер и полноскоростная шина для связи с
внешней кэш-памятью. Подобно Р6, процессор Nx586 общается с основной
памятью и периферийными подсистемами поверх отдельной шины ввода-вывода,
работающей на деленной частоте.
В экзотическом процессором Alpha 21164 компания Digital пошла еще
дальше, интегрировав прямо на кристалле в дополнение к первичной кэш-
памяти еще и 96 Кбайт вторичной. За счет вздувания площади кристалла
достигнута беспрецедентная производительность кэширования. Транзисторный
бюджет Альфы составляет 9.3 миллиона транзисторов, большая часть которого
образована массивом памяти.
Есть одна незадача: необычный дизайн Pentium Pro, пожалуй, затруднит
экспертам задачку вычисления соотношения цены и производительности.
Интегрированная в процессор кэш вроде как скрыта с глаз. Penyium Pro
сможет показаться более дорогим, чем его конкуренты, но для создания
компьютера на других процессорах потребуется внешний набор микросхем
памяти и кэш-контроллер. Эффективный дизайн кэш-структуры означает,
что другим процессорам, претендующим на сопоставимую производительность,
потребуется кэш-памяти больше, чем 256 Кбайт.
Уникальный корпус предоставляет свободу созданию новых вариантов
процессора. В будущем возможно как повышение объема кэш-памяти, так и ее
отделение ее от процессора в соответствии с традиционным подходом. Если
последний вариант появится, он окажется несовместим по внешним выводам с
двухкристалльным базовым корпусом, так как ему необходимо добавить 72
дополнительных вывода (64-для «задней» шины и 8 для контроля ошибок). Hо
он будет почти таким же быстрым, если будет широко доступна статическая
память с пакетным режимом. По мнению инженеров Intel, подключение
внешних микросхем памяти к «передней» шине Pentium Pro с целью реализации
кэш-памяти третьего уровня, вряд ли оправдано. Отправной точкой для такой
убежденности служат результаты натурного моделирования прототипа системы,
которая вследствии высокой эффективности интерфейса кэш L2-про-цессор,
практически до теоретического предела загружает вычислительные ресурсы
ядра. Процессор Alpha 21164, напротив, спроектирован с учетом
необходимости кэш L3.
4. Процессоры конкурентов Intel.
4.1. Первые процессоры конкурентов Intel.
Intel была не единственной фирмой - производителем микропроцессоров:
существовали еще MOS Technologies, Mostek, Motorola, Rockwell,
Standart Microsystems Corporation, Synertek, Texas Instruments. Одни
из них использовали свои собственные проекты чипов, другие - лицензионные
проекты своих конкурентов. Успешнее всех в конце 70-х работала фирма
Zilog. Она создала чип Z80.
В то время, когда компьютеры, работающие под управлением СР/М,
распространились в офисах, компьютеры Apple II буквально ворвались в
школы. Фирма Apple в качестве основного компонента своего компьютера
выбрала чип фирмы MOS Technologies 6502. Это был лицензионный чип фирмы
Rockwell and Synertek. Apple начала использовать процессоры Motorola во
всех своих компьютерах Macintosh. Разработки фирм Intel и Motorola
появились почти одновременно, но объединяет их не только это.
Микропроцессоры Intel 80486 и Motorola 68040, например, почти одинаковы по
сложности и имеют сходные функциональные возможности. Тем не менее, они
совершенно несовместимы. Именно поэтому на Macintosh и PC не могут
выполняться одни и те же программы.
Существует принципиальное отличие в эволюционном развитии этих двух
семейств микропроцессоров. Intel начала с довольно незначительного по
нашим современным меркам адресного пространства в 1 Мбайт и постоянно
наращивала его до нынешнего размера в 4 Гбайт. Motorola в своей серии
680x0 всегда имела адресное пространство в 4 Гбайт. IBM поместила чипы ROM
в адресное пространство своих PC как можно выше. И не ее ошибка была в
том, что позже Intel достроила «второй этаж» и таким образом оставила
ROM в конструкциях IBM где-то посередине, открыв дорогу использованию RAM,
что само по себе, может быть, и не плохо. Разработчики семейства чипов
680х0 никогда не испытывали подобных неудобств, и поэтому очень много
программистов считают, что Mac лучше.
Intel приложила значительные усилия, пытаясь стандартизовать
производство ее процессоров 8086 и 8088 на предприятиях-подрядчиках.
Hесколько предприятий приняло такие соглашения. Однако Haris выпустил свои
чипы - аналоги 8086 и 8088, которые менее всего удовлетворяли этим
принятым соглашениям. Он использовал технологию CMOS, значительно
сокращающую потребление электроэнергии, и это свойство сделало его чипы
очень популярными, особенно среди производителей ПК с экранами на жидких
кристаллах.
Фирма NEC предложила свою так называемую V-серию чипов и объявила,
что чип V20 является конструктивно совместимым с чипом Intel 8088, но
имеет усовершенствованный набор инструкций, включая при этом и инструкции
чипа 8080. Это означало, что он мог легко выполнять программы, написанные
для CP/M, без их модификации, используя эмулятор программ, и при этом
включать преимущества инструкций 8080, содержащихся в чипе V20. Их чип V30
был аналогом 8086 с включенными дополнительными возможностями.
Чипы V-серии фирмы NEC также работали немного быстрее аналогичных
чипов фирмы Intel. Эти чипы имели некоторый успех, чем была раздосадована
Intel. Последняя подала в суд на NEC по факту нарушения закона о защите
авторских прав. NEC подала ответный иск. В результате спор был улажен без
признания победителем какой-либо стороны. Интересными были детали этого
судебного разбирательства. Было признано, что NEC действительно
использовала некоторые микрокоды Intel, что было нарушением ее авторского
права, если бы оно было должным образом оформлено. Hо поскольку Intel
производила и продавала некоторые чипы 8088 без знака авторского права, то
их претензии были признаны безосновательными. Компания Chips and
Technology, которая стала известна благодаря выпуску аналогов BIOS, в
настоящее время внедрила линию по производству процессорных чипов. Hа ней
выпускаются аналоги 386. И поскольку эти чипы не являются точными аналогами
известных ранее чипов, неизвестно каким будет на них спрос.
4.2. Процессоры фирмы AMD.
4.2.1. Судебное разбирательство с Intel.
Фирма AMD была лицензионным производителем Intel, производящей 80286.
AMD объявила, что ее контракт с Intel позволяет им выпускать легализованные
копии чипов 386. Intel категорически не согласилась с этим. AMD удалось
выиграть это судебное разбирательство, и теперь она выпускает аналог
чипа 386 с тактовой частотой 40 МГц. Этот чип имел определенный успех,
в частности, из-за его более высокой скорости по сравнению с самым
быстродействующим чипом серии Intel 386. При выпуске фирмой AMD аналогов
486 фирма Intel снова попыталась остановить конкурента. Однако и в этом
случае закон был на стороне AMD.
4.2.2. Процессоры семейства AMD5k86.
Наладив в 1994 году массовое производство чипов 5-го поколения -
микропроцессоров Pentium, корпорация Intel мощно пошла в отрыв.
Колоссальная интеллектуальная мощь ее инженеров, помноженная на богатейшие
производственные возможности, казалось, не оставляла никаких шансов
конкурентам. между тем вдогонку за лидером бросилось сразу несколько
преследователей. Среди них, пожалуй, именно компания AMD имела самую
«удачную» стартовую позицию. Компания Advanced Micro Devices занимала
второе место в мире по производству микропроцессоров. На сегодняшний день
общее число чипов, выпущенных фирмой AMD, перевалило далеко за отметку 85
миллионов, что, согласитесь, само по себе говорит об огромном потенциале
компании.
Цифра «5» для фирмы AMD была явно несчастливой. Intel Pentium
все наращивал обороты: 66, 75, 90 Мгц... Тактовая частота новых моделей
увеличива
| |  скачать работу |
Микропроцессоры |
