Исследовательская работа Исследование современных микропроцессоров


ГБОУ РМ СПО
«Саранский государственный промышленно-экономический колледж»
Исследовательская работа
Исследование современных микропроцессоров
Автор работы: Хафиатулин Р. Р.
Руководитель работы: Чикнайкина О. Л.
Саранск
2015
Содержание
Введение…………………………………………………………………………….
История развития микропроцессоров………………………………………
Структура рынка современных микропроцессоров……………………….
3. Современные процессоры INTEL…………………………………………….
4. Микропроцессор Pentium……………………………………………………...
5. Core 2 Duo……………………………………………………………………...
6. Intel Core 2 Quad……………………………………………………………….
7. Современные микропроцессоры компании АМD…………………………...
7.1. Микропроцессор К5………………………………………………………….
7.2. Микропроцессор К6………………………………………………………….
7.3. Микропроцессор К7………………………………………………………….
8. Заключение……………………………………………………………………...
Введение
Развитие персональных компьютеров в мире повлекло за собой и развитие микропроцессоров. Тенденции развития современных технологий изготовления процессоров и их применения с каждым годом набирают большие обороты. Применяются новые нано-технологии, увеличивается число ядер на одном кристалле, растет разрядность процессоров, увеличивается кэш память всех уровней, применяются новые наборы инструкций и многое другое. Именно поэтому эта тема на сегодняшний день считается наиболее актуальной для рассмотрения в данной исследовательской работе.
Целью моей работы является изучения устройства микропроцессоров, узнать его технологии изготовления и рассмотреть виды современных микропроцессоров.
Объектом изучения является микропроцессор и его основные функции.
Предметом изучения является виды современных микропроцессоров.
Задачей моей исследовательской работы является: проанализировать тенденции развития современных микропроцессоров; выявить их значимость для общества; попытаться сделать приблизительные прогнозы об их будущем развитии.
В основе любой ЭВМ лежит использование микропроцессоров. Это самое важное устройство любого компьютера. Именно от него зависит уровень производительности любого компьютера, и не только персонального. Микропроцессоры окружают человека везде. Любая электроника в современном обществе снабжена своим микропроцессором.
История развития микропроцессоровИстория развития современных микропроцессоров начинается с изобретения транзистора в 1948 г., который вытеснил электронные лампы. Сам по себе транзистор умеет очень немного: либо пропускать через себя ток, либо перекрывать ему дорогу дальше по цепи. Достигается это благодаря использованию особых материалов – полупроводников. Один транзистор мог заменить 40 электронных ламп. В 1955 г. фирма Bell Laboratories создала первый транзисторный компьютер второго поколения. В1960 г. компания DEC выпустила по тем временам мини-компьютер, PDP-1, который вмещался в небольшой комнате. Но эволюция на этом не остановилась и к 60-м годам научились выпускать интегральные схемы. Первые из них содержали всего 6 транзисторов, позднее их число стало расти в геометрической прогрессии. В настоящее время число транзисторов на интегральной микросхеме зашкаливает за несколько десятков миллионов.
Начало 70-х годов ознаменовалось рождением нового и, как оказалось, весьма перспективного и беспрецедентного по своим последствиям направления в развитии вычислительной техники. В 1971 г. был выпущен первый в мире микропроцессор. Это был однокристальный микропроцессор, получивший название 4004. Процессор Intel 4004 стал технологическим триумфом корпорации: устройство размером с палец, стоило 200 долларов, и было сравнимо по своей вычислительной мощи с первой ЭВМ ENIAC, созданной в 1946 г. и занимавшей пространство объемом в 85 куб. метров. Новая технология, практически сразу, легла в основу создания программируемых калькуляторов с огромным, по тем временам объемом оперативной памяти, способных обрабатывать массивы данных. Изначально процессор 4004 предназначался для Японской компании Busicom. Но из-за финансовых трудностей японцы отказались от проекта, и разработка перешла в руки Intel. Появление микропроцессора изменило весь рынок микроэлектроники, а именно появлению тех самых компьютеров, на каких мы работаем сегодня.
Как это не было бы парадоксально, но сразу после появления процессора 4004 Intel утратила лидерство на рынке, компании ZILOG и MOTOROLA – были лидерами процессорного рынка в 70-х годах. Но Intel создала совершенно новый процессор, который стал прототипом современных процессоров персональных компьютеров. Это был восьмиразрядный процессор i8008. i8080 являлся основой первого в мире персонального компьютера Altair. Все процессоры х86 - это дальние потомки i8080. Несмотря на свое огромное значение и большой объем продаж, на рынке этот процессор потеснил более удачный Zilog-80, который, в свою очередь, был обязан такой популярностью i8080. Процессор Z-80 создала группа инженеров, ранее работавших в Intel и участвовавших в разработке i8080.
В 80-х годах Intel открыла эру высокопроизводительного настольного компьютерного оборудования. В 1982 г. вышел современнейший, по тем временам, микропроцессор i286, который уже тогда, кроме неслыханной производительности, имел возможности по обеспечению многозадачного и защищенного режима. Также он поддерживал обращение к расширяемой памяти, объемом до 8 MB. В 1985 г. появился микропроцессор i386. Процессор i386 имел не только завершенную систему поддержки многозадачного режима, механизм защиты сегментов, но и мог оперировать оперативной памятью объемом до 64 MB.
Улучшение технологии производства микропроцессоров позволило значительно повысить их тактовую частоту. Каждое новое поколение процессоров имеет более низкое напряжение питания и меньшие токи, что способствует уменьшению выделяемого ими тепла. Но самым главным достижением является то, что при уменьшении нормы технологического процесса можно значительно увеличить количество транзисторов на одном кристалле. Большее количество транзисторов, входящих в состав процессора, позволяет усовершенствовать архитектуру процессора с целью достижения еще большей производительности. Даже разрядность процессоров очень быстро увеличилась с 4 в первом процессоре до 32 в процессоре i386.
Значительной вехой в истории развития архитектуры процессоров персональных компьютеров стало появление процессора i486. Производственный техпроцесс к тому времени достиг больших успехов, благодаря чему удалось расположить в ядре процессора 1,5 млн. транзисторов, что было почти в 6 раз больше, чем у CPU предыдущего 386-го поколения. Он был в 1500 раза быстрее i4004. В архитектуре процессора персонального компьютера впервые появился конвейер на пять стадий. Конвейерные вычисления были, конечно, известны задолго до появления персональных компьютеров, но высокая степень интеграции теперь позволила применить этот эффективный способ вычислений и в персональном компьютере. На одном кристалле Intel разместила и собственно процессор, и математический сопроцессор, и кэш-память L1, которые до этого располагались в отдельных микросхемах. Эта революция произошла спустя 20 лет после появления первого микропроцессора, в октябре 1989 года. 486-й микропроцессор обладал достаточным для того времени быстродействием. Тактовая частота процессора даже превысила тактовую частоту системной шины.
С момента выпуска 486-го процессора технологический процесс производства микропроцессоров начал развиваться бурными темпами. В 90-х годах началась эра Pentium. Практически каждый год компания Intel выпускала все более и более совершенные микропроцессоры. Процессор Pentium совершил переворот в компьютерной индустрии персональных компьютеров. Стоимость микропроцессоров стала падать, а значит, ПК стал более доступным всем слоям населения. Компьютер стал по-настоящему персональным. Значит, ориентирован на обычного пользователя, не владеющего глубокими знаниями в этой области.
При таком стремительном прогрессе микропроцессорной и компьютерной индустрии вполне возможно, что к 2018 г. микропроцессоры будут работать на тактовой частоте до 10 ГГц. При этом число транзисторов на каждом процессоре достигнет 1 миллиарда, а вычислительная мощность - 100 миллиардов операций в секунду.


Структура рынка современных микропроцессоров
Доминирующее положение на рынке универсальных микропроцессоров занимают микропроцессоры с системой команд х86 основными производителями, которых являются компании Intel, AMD и VIA. Ежегодный рост выпуска таких микропроцессоров составляет 10—15%. Доля остальных микропроцессоров с RISC-архитектурой составляет около 20 % рынка.
В настоящее время производятся и используются вычислительные системы на базе микропроцессоров следующих архитектур
Микропроцессорная архитектура Компания-разработчик
X86 Intel, AMD, Cyrix, IDT, TransmetaLa-64 IntelPower-PCMotorola, IBM, ApplePowerIBM
PA Hewlett-PackardAlphaHewlett-Packard(DEC)
SPARC SUN
MIPS MIPS
MAJC SUN
Исторически микропроцессоры с архитектурой х86 доминировали в персональных ЭВМ, а RISC процессоры использовались в рабочих станциях, высокопроизводительных серверах и суперкомпьютерах. В настоящее время процессоры с архитектурой х86 несколько потеснили RISC процессоры в их традиционных областях применения, в то же время, некоторые производители рабочих станций, например SUN, пытаются выйти со своими процессорами на рынок персональных ЭВМ.
На сегодняшний день основные производители микропроцессоров обладают примерно равными технологическими возможностями, поэтому в борьбе за скорость на первое место выходит фактор архитектуры. Архитектура микропроцессоров на протяжении ряда лет развивается по двум магистральным направлениям. В рамках каждого направления в той или иной степени используются ранее рассмотренные архитектурные приемы повышения производительности, но имеются и собственные приоритеты.
Первое направление получило условное название Speed Daemon. Оно характеризуется стремлением к достижению высокой производительности главным образом за счет высокой тактовой частоты при упрошенной внутренней структурной организации микропроцессора.
Второе направление Drainiac связано с достижением высокой производительности за счет усложнения логики планирования вычислений и внутренней структуры процессора. Каждое из направлений имеет собственных противников и сторонников и, по-видимому, право на существование.
Компании производители RISC процессоров создали и активно развивают свои микропроцессорные архитектуры, обеспечивая обратную программную совместимость между поколениями микропроцессоров одного семейства при уменьшении технологических норм производства и увеличении производительности.
Общей особенностью большинства RISC микропроцессоров является высокоскоростная обработка 64-разрядных операндов с фиксированной и плавающей точкой. Построение функциональных узлов таких микропроцессоров требует сложных схемотехнических решений, что обусловливает использование большого числа транзисторов в логических схемах процессора и большого числа слоев металлизации. В поисках способов достижения максимальной производительности разработчики микропроцессоров с RISC архитектурой все чаше позволяют себе отходить от ее канонических принципов. В то же время, в микропроцессорах CISC архитектуры, яркими представителями которых является семейство х86, внедряются решении, наработанные при создании RISC процессоров.

Современные процессоры INTEL
Компания Intel является одной из передовых в производстве современных микропроцессоров. Компанию основали Роберт Нойс и Гордон Мур, в 1968 году. Intel переводится с английского «интегральная электроника». Бизнес-план компании был распечатан на печатной машинке Робертом Нойсом и занимал всего одну страницу. Предоставив его банку, новообразовавшаяся компания получила кредит 2,5 миллионов долларов.
Компания стала успешной в 1971 году, когда Intel начал сотрудничество с японской компанией Busicom. Intel получил заказ на двенадцать специализированных микросхем, но по предложению инженера Тэда Хоффа компания разработала один универсальный микропроцессор Intel 4004. Производительность этого процессора была сравнима с производительностью мощнейших компьютеров того времени. Следующим был разработан Intel 8008.
В 1990-е компания стала крупнейшим производителем домашних персональных компьютеров. Серии процессоров Pentium и Celeron до сих пор являются самыми распространёнными.
Микропроцессор PentiumОдним из последних достижений компании Intel, призванным предоставить пользователям новые возможности мобильной работы, стала разработка технологи Centrino. Данная технология предусматривает использование в компьютере новых микропроцессоров Pentium, нового чипсета Intel 855 и средств доступа к беспроводным сетям передачи данных семейства стандартов 802.11.
Основными чертами систем, построенных по технологии Centrino являются: низкое энергопотребление, обеспечиваемое интеллектуальной системой управления частотой микропроцессорного ядра и напряжением питания, малые массогабаритные характеристики за счет реализации большинства системных функций в высокопроизводительном чипсетеа также расширенные коммуникационные возможности благодаряналичию встроенного контроллера радио Ethernet.Микропроцессор Pentium, являющийся основным элементом технологии Centrino, содержит ряд новых решений, отличающих его от мобильных версий микропроцессоров Pentium 3 и Pentium 4.
Микропроцессор содержит блок векторных операций SSE2, раздельную кэш-память команд и данных первого уровня размером 32 Кбайт каждая, общую кэш-память второго уровня размером 1 Мбайт. Эффективная частота процессорной шины составляет 400 МГц, а частота работы процессорного ядра от 0,9 до 1,6 ГГц. Мощность, потребляемая микропроцессором для тактовой частоты 1,6 ГГц, составляет 24,5 Вт.
Процессор производится по технологии 0,13 мкм и содержит на кристалле 77 млн. транзисторов.
По производительности Pentium с тактовой частотой 1,7 ГГц сравним с Pentium 4 - 2,5 ГГц. Средняя потребляемая мощность микропроцессора составляет от 1 до 7 Вт, а максимальная - не превышает 25 Вт.
Core 2 DuoCore 2 Duo - x86-совместимый процессор. Принадлежит семейству процессоров Intel Core 2.
Core 2 Duo и Core 2 Extreme, разработан на основе Intel и Pentium, обогащённым лучшими наработками и рядом совершенно новых технологий.
Все процессоры Core 2 Duo работают с тактовой частотой системной шины 266 МГц, в то время как большинство моделей Pentium 4 и Pentium D используют шину 200 МГц. За исключением процессоров начального уровня, все модели оснащены 4 Мбайт кэша L2, который используют оба процессорных ядра. Все процессоры поддерживают 64-битные расширения Intel, мультимедийные инструкции, технологию виртуализации и бит запрета выполнения. Кроме этих функций, все модели поддерживают последние технологии управления энергопотреблением.
В настоящее время архитектура этого нового процессора является очень мощной, которая решит проблемы многих пользователей.
Intel Core 2 QuadIntelCore 2 Quad - семейство новых четырёх ядерных процессоров Intel, в котором объединяются два двухъядерных кристалла на одной платформе. Для производства процессора был использован инновационный 45-нм технологический процесс. Хотя эти процессоры и являются очередными вариантами широко распространённой микроархитектуры Core, они представляют немалый интерес. Дело в том, что Quad - это не простой результат перевода предыдущих 65-нм процессорных ядер на новую производственную технологию. В них инженеры Intel реализовали целый ряд усовершенствований, направленных на увеличение производительности, достигаемое без роста тактовой частоты. В его основе лежит два полупроводниковых двухъядерных кристалла Wolfdale, убранных в единую процессорную упаковку.
Для освоения 45-нм технологического процесса компания провела огромную научно-исследовательскую работу, в рамках которой классические диэлектрические материалы, применяемые с 60-х годов прошлого века для производства интегральных микросхем, были заменены на принципиально новые. Новые 45-нм транзисторы используют металлический затвор вместо затвора из поликристаллического кремния, а также диэлектрик с высокой диэлектрической проницаемостью – силицид гафния.
Эти изменения в конструкции полупроводниковых элементов позволяют решить сразу несколько насущных задач. Новый технологический процесс с нормами 45 нм почти вдвое поднимает плотность расположения транзисторов на кристалле, а кроме того, примерно на 20 % увеличивает их скорость переключения и на 30 % снижает необходимую для этого мощность. В качестве дополнительного бонуса, благодаря новым материалам значительно уменьшаются и токи утечки: в канале исток-сток – ориентировочно в пять раз, а через диэлектрик затвора – примерно на порядок.
Благодаря новому технологическому процессу Intel собирается в течение следующего года нарастить частоты своих процессоров семейства Core 2 Quad до 3,0 ГГц, а линейки Core 2 Duo – до 3,33 ГГц, удерживая их при этом в рамках привычных тепловых пакетов 95 и 65 Вт, соответственно. Еще одно преимущество новой технологии: процессоры будут обладать кэш-памятью второго уровня суммарным объёмом 12 Мбайт: по 6 Мбайт на каждые два ядра.
Иными словами, с внедрением нового технологического процесса никаких изменений в строении процессоров с четырьмя ядрами не произошло. Пары ядер всё также расположены на разных кристаллах и обмениваются данными через системную шину и оперативную память. Впрочем, измерение латентности кэш-памяти на практике показывает, что у нового процессора при увеличении в объёме он стал всё-таки слегка медленнее.
Вместе с увеличением объёма кэш-память новых CPU получила дополнительную функцию. Цель этого нововведения заключается в ускорении выборки из кэш-памяти неправильно выровненных данных, части которых могли бы быть помещены в одной строке, но попали в разные строки кэша. Новая функция пытается предугадать такие данные и сделать их выборку из кэша столь же быстрой, как если бы они лежали в одной строке. В теории, это усовершенствование может ускорить работу приложений, работа которых связана со сканированием трактов.
Процессоры Quad обладают расширением системы SIMD-команд. В новом поколении своих CPU Intel ввёл поддержку набора SSE4.1, состоящего из 47 новых инструкций. Тем не менее, новые команды, несмотря на достаточно большое их количество, не представляют собой связанного множества, набор SSE4 включает разнородные дополнения к уже существующим SIMD-инструкциям. Новые команды, по традиции, должны будут помочь в увеличении скорости работы новых процессоров с трёхмерной графикой, с потоковым видео и в целом ряде научных вычислительных задач.
Компания Intel взяла хороший темп смены технологических процессов и процессорных архитектур. Как планируется, новые микроархитектуры теперь будут предлагаться Intel каждые два года, а через год после их внедрения процессорные ядра должны будут переводиться на новый техпроцесс с внесением в них некоторых небольших усовершенствований. Согласно этому плану, ближе к концу следующего года ожидает встреча с принципиально новой архитектурой, известной сегодня под кодовым именем Nehalem.
Современные микропроцессоры компании АМDУспешную конкуренцию микропроцессорам Intel составляет продукция компании AMD. По ряду показателей микропроцессоры этой компании занимают лидирующее положение. Отдельные интересные архитектурно-технические решения, впервые примененные в микропроцессорах AMD, впоследствии получили распространение в изделиях других производителей, в том числе и в микропроцессорах компании Intel.
Микропроцессор К5
В течение ряда лет AMD, отставая от Intel по крайней мере на одно поколение микропроцессоров, полагалась в основном на лицензированную технологию и вносила незначительные конструктивные изменения в выпускаемые микропроцессоры. Появление микропроцессора Pentium создало для AMD прямую угрозу вытеснения с рынка, что стимулировало компанию к интенсификации работ по созданию нового семейства х86-совместимых микропроцессоров. Работы над К5 были начаты, когда еще не были известны подробности о процессоре Pentium. Инженерам AMD пришлось разрабатывать собственную микроархитектуру, обеспечивая при этом совместимость с существующим программным обеспечением для процессоров х86.
Первоначально AMD планировала начать поставки своего микропроцессора с тактовой частотой 100—120 МГц в 1995 году, однако было выпущено лишь несколько тысяч таких процессоров, а их тактовая частота составила всего 75 МГц. Основные поставки К5 начались в первом квартале 1996 года, после того как компания перешла на 0,35 мкм технологию, разработанную совместно с Hewlett-Packard. Это позволило довести число транзисторов до 4,2 млн. на кристалле площадью 167 мм.
К5 - это первый микропроцессор AMD, при создании которого не использовалась никакая интеллектуальная собственность Intel, в то же время, он обладает лучшей по сравнению с процессорами Intel производительностью. Многие приложения, такие как Microsoft Excel, Word, Corel DRAW, работали на процессорах серии К5 на 30% быстрее, чем на Pentium с той же тактовой частотой. Такая производительность достигалась в основном за счет увеличенного объема кэш-памяти и более прогрессивной супер скалярной архитектуры. Используемая в микропроцессорах AMD архитектура RISC86 .
Как известно, команды х86 отличает переменная длина и сложная структура, затрудняющие их декодирование и анализ существующих зависимостей между инструкциями по данным. В предлагаемой AMD архитектуре декодер, представляющий собой наиболее сложную часть микропроцессора, разбивает длинные CISC инструкции, на небольшие RISC так называемые RISC-операции.
ROP напоминают команды микрокода микропроцессоров х86. Первые микропроцессоры с архитектурой х86 выполняли свой сложный набор микрокоманд, выбирая из внутренней постоянной памяти микрокод. В последних микропроцессорах х86 использование микрокода сведено к минимуму за счет применения простых команд и их аппаратной реализации.
В отличие от Pentium, вместо двух конвейеров для параллельного выполнения двух целочисленных операций, К5 имеет шесть параллельно функционирующих блоков. Одновременно с целочисленными операциями могут выполняться инструкции с плавающей точкой, загрузки/сохранения или перехода. Блок загрузки/сохранения может за один цикл выбирать из памяти две инструкции. Другим отличием от Pentium является то, что К5 может изменять последовательность выполняемых команд.
Блок выполнения операций с плавающей точкой (FPU) отвечает стандартам х86, однако по производительности несколько уступает FPU процессора Pentium.
Использованное в архитектуре К5 сочетание принципов CISC и RISC позволило преодолеть ограничения набора команд х86. Ценой увеличения сложности процессора AMD удалось повысить его производительность, сохранив совместимость с системой команд х86. Последнее весьма важно с учетом широкой распространенности программного обеспечения для этой микропроцессорной архитектуры.
Микропроцессор К6Микропроцессор К6 был выпушен в 1997 году по технологии КМОП 0,35 мкм с пятислойной металлизацией, содержал 8,8 млн. транзисторов на кристалле площадью 162 мм, работал с тактовыми частотами 166, 200 и 233 МГц и устанавливался в разъем Socket 7.
Как и в К5, в К6 была применена супер скалярная архитектура RISC86 с раздельным декодированием/исполнением команд, обеспечивающая преемственность с системой команд х86 и достижение высокой производительности, свойственной микропроцессорам шестого поколения. К6 был оснащен мультимедийным расширением системы команд— ММХ. По производительности К6 при одной и той же тактовой частоте существенно превосходил Pentium ММХ и был сравним с Pentium Pro. В отличие от Pentium Pro, К6 одинаково успешно работал как с 32-разрядными, так и с 16-разрядными приложениями.
Высокая производительность процессора обеспечивалась благодаря ряду новых архитектурных и технологических решений.
· В процессоре выполняется пред декодирование команд х86 при их выборке в кэш-памяти. Каждая команда в кэш-памяти первого уровня снабжается битами пред декодирования, указывающими смещение начала следующей команды в кэш-памяти.
· К6 содержит внутреннюю раздельную кэш-память первого уровня по 32 Кбайт для данных и команд.
· В процессоре реализован высокопроизводительный блок вычислений с плавающей точкой.
· Имеется высокопроизводительный блок мультимедийных операций стандарта ММХ.
· Используется множественное декодирование х86-инструкций в одно тактовые RISC-операции (ROP).
· Процессор содержит параллельные дешифраторы, централизованный планировщик операций и семь исполнительных блоков, которые обеспечивают супер скалярное выполнение инструкций в шести ступенчатом конвейере.
· В процессоре используется спекулятивное исполнение с изменением последовательности команд, предварительная посылка данных, переименование регистров.
В начале 1998 года были выпущены варианты процессора по технологии 0,25 мкм с пятью слоями металлизации для тактовых частот 266 МГц и 300 МГц.
Микропроцессор К7Микропроцессор следующего поколения — К7 был выпущен в июне 1999 года . К7 содержит более 22 млн транзисторов на кристалле площадью 184 мм2 и изначально производился по технологии 0,25 мкм с 6 слоями металлизации для тактовых частот 500, 550, 600 и 650 МГц. Впоследствии, с переходом на технологию 0,18 мкм, частота была увеличена до 1 ГГц и выше. Напряжение питания микропроцессора составляет 1,6 В.
Процессор размешен в картридже и соединяется с платой через Slot А, разработанный AMD. Athlon и Slot А используют шинный протокол Digital Alpha EV6, который имеет ряд преимуществ по сравнению с GTL+, используемым Intel. Так, EV6 предусматривает возможность использования топологии "pointtopoint" для мультипроцессорных систем. Кроме этого, EV6 работает по переднему и заднему фронту тактирующего сигнала, что при частоте 100 МГц дает эффективную частоту передачи данных 200 МГц и пропускную способность интерфейса 1,6 Гбайт/с. В последующих моделях процессора частота работы шины (эффективная частота) достигла значений 133 (266), а затем и 200 (400) МГц.
Архитектура, реализованная в Athlon, получила название QuantiSpeed, она определяет супер скалярное, супер конвейерное выполнение команд, конвейерный блок вычислений с плавающей точкой, аппаратную предвыборку данных в кэш-память и усовершенствованную технологию предсказания ветвлений.
Athlon имеет девять исполнительных блоков: три для обработки целочисленных данных три для вычисления адреса и три блока для вычислений с плавающей точкой и обработки мультимедийных данных и два конвейерных блока для исполнения команд.
Athlon может декодировать три команды х86 в шесть RISC-операций. После декодирования ROP попадают в буфер, где ожидают своей очереди на выполнение в одном из функциональных блоков процессора. Буфер К7 содержит 72 операции и выдает 9 ROP для 9 исполнительных устройств.
Athlon имеет 128 Кбайт кэш-памяти первого уровня. Для взаимодействия с кэш-памятью второго уровня предусмотрена специальная шина. Кэш-память второго уровня размером 512 Кбайт расположена вне процессорного ядра, в процессорном картридже, и работает на половинной частоте ядра.
Следующим микропроцессором с архитектурой К7 на ядре Thunderbird стал Duron — бюджетный вариант микропроцессора, ориентированный на дешевые ПК. Основным его отличием является уменьшенная, до 64 Кбайт кэш память второго уровня. Duron содержит 25 млн. транзисторов на кристалле 100 мм и рассчитан на частоты от 600 до 1200 МГц.
Размещение кэш-памяти на кристалле позволило разработчикам отказаться от использования картриджа и вернуться к разъему типа Soket. В процессорах Athlon и Duron работа кэш памяти осуществляется по алгоритму, обеспечивающему эксклюзивность представления данных в кэшах, что увеличивает эффективный объем кэшированных данных.
Благодаря примененным в К7 новым архитектурно-техническим решениям микропроцессорам AMD удалось на 7—10% превысить производительность Pentium III при равных тактовых частотах.
Дальнейшее совершенствование архитектуры и технологии производства микропроцессоров в рамках семейства К7 привело к появлению двух новых версий Athlon: Athlon XP й Athlon MP.
Основное отличие процессора AMD Athlon MP от AMD Athlon XP — использование технологии Smart MP, которая представляет собой совокупность высокоскоростной двойной системной шины и протокола когерентного кэша MOESI, управляющего пропускной способностью памяти, что необходимо для достижения оптимального баланса работы процессоров в многопроцессорных системах. Пропускная способность шины составляет 2,1 Гбайт/с, в расчете на каждый процессор. Процессор выпускается с тактовыми частотами от I ГГц до 2,133 ГГц.
Заключение
В конце 20 века человечество вступило на путь информационного общества. Но это общество невозможно представить без электроники, интернета, радио и телевиденья, мощных компьютеров и современных микропроцессоров.
Микропроцессор - центральное устройство ЭВМ, которое выполняет арифметические и логические операции, заданные программой преобразования информации, управляет вычислительным процессом и координирует работу устройств системы.
В данной исследовательской работе было изучено устройство микропроцессоров, его технологии изготовления и были рассмотрены виды современных микропроцессоров.
Задачей, поставленные в данной исследовательской работе были выполнены. Был сделан анализ тенденций развития современных микропроцессоров, выявлена их значимость для общества и сделаны приблизительные прогнозы о их будущем развитии.
В результате проведенной работы были сделаны следующие выводы: на мировом рынке продажи процессоров в настоящее время лидируют две компании Intel и АMD, которые в свою очередь непрерывно конкурируют между собой и пытаются вытеснить друг друга с мирового рынка. В начале 2005 года лидером была компания AMD, чьи процессоры были и производительнее, и дешевле, имели меньшее тепловыделение. Но в апреле того же года Intel пустила процессор Core 2 Duo, а в 2007 Core 2 Quad, которые стали лидерами по продажам на мировом рынке. Сейчас лидерство оставляет за собой компания Intel. Но и AMD ведет бурные научно-исследовательские работы и, возможно, в скором будущем выпустит на рынок совершенно новый и мощный микропроцессор.

Приложенные файлы