¿Cuáles son los principales tipos de CPU?
K6: el índice de diseño de la CPU K6 es bastante alto, tecnología MMX, más caché de primer nivel en el chip (32K instrucciones y 32K datos), canalización más profunda, puede procesar más instrucciones en paralelo y superior. frecuencia de reloj en funcionamiento. Sin duda, AMD tiene mucho éxito en la aritmética de enteros. Dado que el K6 tiene una caché L1 más grande, puede lograr mejoras de rendimiento más significativas que el Pentium MMX a medida que aumenta la frecuencia. El K6 se queda ligeramente atrás cuando ejecuta aplicaciones que requieren el uso de MMX o FP (instrucciones de punto flotante). En comparación con el Pentium MMX de la misma frecuencia, incluso el Pentium sin MMX es mucho peor, lo que hace que el rendimiento del K6 en algunos juegos 3D sea muy inferior al de Intel. Además, la unidad MMX de AMD sólo puede procesar una instrucción a la vez, mientras que la unidad MMX de Intel puede procesar dos instrucciones. Por lo tanto, K6 tiene un rendimiento deficiente al ejecutar instrucciones MMX e instrucciones de punto flotante.
El K6 de AMD tiene un ciclo de procesamiento más corto que la CPU de Intel cuando procesa algunas operaciones MMX, pero el rendimiento de una sola operación es el mismo. El ciclo de procesamiento más corto no puede compensar el hecho de que K6 no puede procesar dos líneas. al mismo tiempo. Las deficiencias de las instrucciones MMX. Aunque la CPU MMX de Intel puede procesar dos instrucciones MMX simultáneamente, su unidad MMX solo contiene una unidad multiplicadora y una unidad de desplazamiento, por lo que no puede realizar estas operaciones críticas simultáneamente. Al mismo tiempo, solo una memoria de operación de instrucción MMX y un registro entero pueden desempeñar un papel en el procesamiento de punto flotante, por lo que el ciclo de procesamiento de K6 en algunas operaciones es aún más corto que el de Intel, pero solo puede iniciar una operación cada dos ciclos de reloj. y el chip Intel solo puede iniciar una operación cada dos ciclos de reloj. Se puede iniciar una por ciclo. El resultado final es que para muchas operaciones de punto flotante, los chips AMD sólo pueden alcanzar la mitad del rendimiento de los chips Intel.
La CPU I de la serie K6 * * * tiene cinco frecuencias, a saber: 166 MHz/200 MHz/233 MHz/266 MHz/300 MHz. Los cinco modelos utilizan una frecuencia externa de 66 mhz, pero los últimos 233 mhz/266 mhz/300 mhz pueden admitir una frecuencia externa de 100 MHz actualizando el BIOS de la placa base. En términos de multiplicación de frecuencia, la serie K6 oscila entre 2,5 y 4,5, y los voltajes del núcleo son 2,9 V, 3,2 V y 2,2 V respectivamente. Vale la pena mencionar que su caché de primer nivel se ha incrementado a 64 KB. el doble que MMX. Este es también el número entero de K6. Razones por las que el rendimiento es mejor que MMX.
A mediados de 1998, se lanzó oficialmente el último procesador K6-2 de AMD. ¡Este es el primero en usar 3Dnow! Basado en tecnología de microprocesador X86 compatible con el sistema operativo Microsoft Windows. Utiliza una nueva tecnología de fabricación de cristal de silicio (chip invertido C4), desarrollada por IBM. Aumenta la precisión del cristal de silicio a 0,25 micrones y reduce el tamaño del troquel original del K6 de 168 mm2 a 68 mm2. Al mismo tiempo, el número de cristales ha aumentado en 500.000 (a 9,3 millones) y otras estructuras son básicamente las mismas que K6, L65, 438+0. Además, su voltaje de funcionamiento se ha reducido de 2,9 V/3,2 V a 2,2 V. ¡AMD fue el primero en unirse a 3Dnow cuando lanzó la CPU K6-2! Tecnología de punto flotante/aceleración 3D, búfer de punto flotante de doble canal de 64 bits, 21 nuevos 3Dnow! Conjunto de instrucciones, agregue SIMD (instrucción única, datos múltiples). ¡Y 3Dnow de AMD! La tecnología, con el lanzamiento de K6-2, obtuvo inmediatamente el apoyo de los fabricantes de juegos, fabricantes de software y controladores de tarjetas gráficas, y se convirtió en un importante estándar industrial.
El procesador K6-3 utiliza hilos de 0,25 micras y está compuesto por 21,3 millones de transistores. El procesador K6-3 adopta un diseño de estructura de tres capas. El núcleo del procesador K6-3 tiene caché de nivel 1 de 64 K (nivel 1) y caché de nivel 2 de 256 K (nivel 2), y la placa base está equipada con caché de nivel 3 (nivel 3). Los cachés de primer y segundo nivel del procesador K6-3 suman hasta 320K, que están integrados en el núcleo del chip del procesador. Son los mismos que la frecuencia de reloj del procesador. velocidad máxima del procesador. El diseño de estructura de tres niveles del K6-3 puede admitir caché de nivel tres de 1024K en la placa base. En la placa base con estructura Super 7, la frecuencia de reloj del caché de tercer nivel es de 100MHz.
En comparación con el Pentium II, que sólo tiene caché L1 de 32 K y caché L2 de media velocidad de 512 K, la estructura de caché L3 de AMD puede aumentar la capacidad de caché del sistema y mejorar el rendimiento general del sistema.
¡El procesador K6-3 ahora soporta 3D! ¡Conjunto de instrucciones en 3D ahora! Este conjunto de instrucciones es similar al conjunto de instrucciones KNI (Katmai New Institution) de Intel, que utiliza el método de agregar instrucciones para acelerar el procesamiento multimedia, como dibujos 3D y aplicaciones que requieren una gran cantidad de operaciones de punto flotante.
Debido a problemas de coste y rendimiento, el procesador K6-3 no tuvo mucho éxito en el mercado de ordenadores de sobremesa, por lo que poco a poco irá desapareciendo del mercado de ordenadores de sobremesa y poco a poco entrará en el mercado de portátiles. AMD lanzará una versión de su procesador K6-3+ específicamente para portátiles. K6-3+ utiliza subprocesos de 0,18 micrones y tiene un caché secundario incorporado en el chip. Además, el portátil K6-3+ tendrá una función automática de modo dual buck-boost (nombre en código AMD Gemini), similar a los procesadores para portátiles que Intel lanzará a continuación. Cuando se utiliza alimentación de CA interior, el procesador K6-3+ tiene una frecuencia de reloj alta; si funciona con batería, el procesador K6-3+ se ralentiza automáticamente para prolongar la vida útil de la batería.
Lo que realmente enorgullece a AMD es el procesador Athlon cuyo nombre original en código era K7. Athlon tiene un núcleo Risc superescalar con superescalar, supercanalización y multicanalización. Adopta un proceso de 0,25 μm, integra 22 millones de transistores y tiene un área de chip de 184 mm. Actualmente, se ha lanzado un Athlon más avanzado con una mano de obra de 0,18 μm. El siguiente paso es adoptar la tecnología de alambre de cobre. AMD nunca se ha quedado atrás de Intel en tecnología de fabricación. (foto de athlon.jpg)
Athlon incluye tres decodificadores, tres unidades de ejecución de números enteros (IEU), tres unidades de generación de direcciones (AGU) y tres unidades multimedia (unidades de operación de punto flotante). Athlon puede ejecutar tres instrucciones de punto flotante en el mismo ciclo de reloj, y cada unidad de punto flotante es una canalización completa. K7 incluye tres decodificadores, que envían instrucciones de operación macro decodificadas (K7 decodifica instrucciones X86 en instrucciones de operación macro y convierte instrucciones X86 de diferentes longitudes en instrucciones de operación macro de la misma longitud, lo que puede aprovechar al máximo la potencia del núcleo RISC) Para la unidad de control de instrucciones, la unidad de control de instrucciones puede controlar (guardar) 72 instrucciones al mismo tiempo. Luego, las instrucciones se envían a la unidad entera o unidad multimedia. La unidad entera puede programar 18 instrucciones simultáneamente. Cada unidad entera es una canalización independiente y la unidad de programación puede predecir las ramas de instrucciones y ejecutarlas desordenadas. La unidad multimedia del K7 (también llamada unidad de punto flotante) tiene un registro de pila al que se le puede cambiar el nombre. La unidad de programación de punto flotante puede programar 36 instrucciones simultáneamente y los registros de punto flotante pueden almacenar 88 instrucciones. Entre las tres unidades de punto flotante, hay un sumador y un multiplicador. Estas dos unidades pueden ejecutar instrucciones MMX e instrucciones 3DNow. También hay una unidad de punto flotante responsable de cargar y guardar datos. Gracias a la potente unidad de punto flotante del K7, los procesadores AMD superaron a los procesadores Intel en punto flotante por primera vez.
Athlon tiene un caché integrado de alta velocidad de 128 KB (caché L1) y un caché L2 externo de 1/2 frecuencia y capacidad de 512 KB, que puede admitir hasta 8 MB de caché L2. Las cachés de gran tamaño pueden aumentar aún más el enorme rendimiento de datos que requieren los sistemas de servidores.
El paquete y la apariencia de Athlon son similares al casete SECC del Pentium II, pero Athlon utiliza la especificación de interfaz Slot A. La interfaz Slot A se deriva de Alpha EV6Bus, con una frecuencia de reloj de hasta 200MHz, lo que hace que el ancho de banda máximo alcance 1,6gb/s. Todavía es compatible con el bus tradicional de 100MHz en el bus de memoria. seguir utilizándose, protegiendo la inversión del usuario y reduciendo el coste. En el futuro, también se podrá utilizar DDRSDRAM de mayor rendimiento, similar al rendimiento de datos del RAMBUS de 800MHz promovido por Intel. El bus EV6 puede soportar hasta 400MHz y puede soportar perfectamente multiprocesadores. Todos tienen ventajas naturales. Debes saber que Slot1 solo admite procesadores duales, mientras que SlotA puede admitir 4 procesadores. SlotA se parece mucho al Slot1 tradicional de 242 pines, al igual que Slot1 tiene 180 grados al revés, pero son completamente incompatibles en términos de especificaciones eléctricas y protocolos de bus. Una CPU en Socket 1/Socket 370 no se puede instalar en una placa base Athlon en Socket A, y viceversa.
AMD para seguir expandiendo 3Dnow! Gama de soporte de plataforma de software, mientras cierra el 3Dnow original. ¡Los procesadores Athlon ofrecen 3Dnow mejorado en comparación con SSE! Tecnología, se han agregado 24 nuevas instrucciones. Entre ellas, 19 instrucciones de control son totalmente compatibles con las operaciones de video de Intel e instrucciones de lectura anticipada de memoria rápida agregadas a las instrucciones SSE del Pentium III para el búfer MMX de 64 bits existente. Por lo tanto, el software desarrollado para el conjunto de instrucciones SSE del Pentium III se puede transferir con éxito a Athlon con sólo modificaciones menores, aprovechando el potente rendimiento de aceleración SIMD del buffering MMX. Por otro lado, Athlon agrega cinco nuevas instrucciones que permiten a la CPU manejar directamente la conversión de señales analógicas/digitales como un chip DSP. Se puede utilizar para módems de software, conversión y transmisión de redes ADSL y decodificación Dolby AC-3. Hasta ahora, las CPU de Intel no han proporcionado instrucciones con una funcionalidad similar.
Evidentemente, AMD ha vuelto a ejercer su espíritu innovador en el desarrollo de conjuntos de instrucciones para procesadores de nueva generación.
Dicho todo esto, ¿cuál es el rendimiento real del procesador Athlon? Comparando el Athlon de 600 MHz y el Pentium III de 600 MHz (Xeon actualmente solo alcanza los 550 MHz), el rendimiento entero del Athlon (CPUMark99, WinStone99) es aproximadamente un 10% más rápido que el del Pentium III de la misma frecuencia. Para el Athlon, el rendimiento en coma flotante es aún más impresionante. Aunque el valor de la prueba FPUmark de WinBench99 es solo aproximadamente un 8% más rápido, el resultado de la prueba del estándar de evaluación industrial multiplataforma SPECfp_base95 es aproximadamente un 38% más rápido. En términos de rendimiento 3D, el software 3D WinBench como 3D Winmark y 3DMark 99 Max están entre un 36 y un 38% por delante. Cuando se ejecuta 3D Studio Max R3.0, la velocidad de renderizado de la plataforma Athlon es aproximadamente un 33% más rápida que la del Pentium III. Porque la diferencia entre Pentium III y Pentium III Xeon radica en la capacidad y velocidad de la caché L2 (Xeon es una caché L2 de velocidad completa si comparamos el procesador Xeon de nivel básico con solo 512 KB de caché L2, cuando se ejecuta la mayoría del software). , el rendimiento de números enteros de Xeon Only es más rápido que el de Pentium III, y el rendimiento de punto flotante es exactamente el mismo. Por lo tanto, en el diseño de caché Athlon versus Pentium III y L2, el Xeon Athlon derrotó al procesador Xeon con diseño de caché L2 a máxima velocidad en cualquier rendimiento de software a 1/2 de frecuencia.
Recientemente AMD lanzó Athlon con un procesador Athlon de 800MHz que sigue siendo la estructura SlotA, pero todos los procesadores Athlon nuevos tienen núcleo K75. El procesador Athlon de 800MHz utiliza un proceso de aluminio de 0,18 micras, con un área de oblea de 102 centímetros cuadrados. El procesador de 800MHz genera menos calor que los procesadores Athlon más antiguos construidos con subprocesos de 0,25 micrones.
Según los datos de prueba de rendimiento del procesador Athlon y el procesador Pentium ⅲ publicados por AMD, en Business Winstone 99 (Windows NT 4.0), el valor de prueba de Athlon 800 MHz es 42,5 y el valor de prueba de Athlon 750 MHz. es 465, 438+0.4, Pentium 733MHz es 465, 438+0.3. En WinBench 99CPUmark 99, el valor de prueba de Athlon 800MHz es 71,9, Athlon 750MHz es 67,9 y Pentium III 733 MHz es 65,8 en la sección WinBench 99 FPU WinMark, el valor de prueba de Athlon 800MHz es 4370 y Athlon 750MHz es 4103.3. Pentium III 733MHz es 3890.
Así que AMD posiciona los procesadores Athlon en el nivel Xeon, con precios entre Xeons y Pentium ⅲⅲ, con la esperanza de ingresar a los mercados comerciales, de estaciones de trabajo y servidores de alta gama. Esta debería ser una estrategia de mercado muy competitiva.
Pentium: Es el famoso procesador “Pentium”. Es una nueva generación de procesadores de alto rendimiento lanzada por Intel en 1993. Su nombre en clave interno es P54C. Pentium contiene hasta 365,438+ millones de transistores y tiene un caché L1 de 16K incorporado. Las frecuencias de reloj fueron inicialmente de 60MHz y 66MHz, y finalmente alcanzaron los 200MHz. Debido al excelente proceso de fabricación de Pentium, el overclocking es muy bueno, es decir, su frecuencia de reloj se puede aumentar de 1 a 2, lo que hace que el overclocking se popularice gradualmente. Al mismo tiempo, su rendimiento de punto flotante supera a sus competidores Cyrix y AMD de una sola vez. A partir de entonces, Intel conservó la corona del punto flotante hasta que AMD lanzó el chip Athlon. Debido a las razones anteriores, Pentium ha ganado la mayor parte de la cuota de mercado de las CPU de clase 586. A partir del Pentium 75, la tecnología de socket de la CPU cambió oficialmente del Socket4 anterior para admitir tanto Socket5 como Socket7 y todavía se usa en la actualidad, y AMD luego lo desarrolló en Super7. Esta es una historia para otro momento.
Pentium Pro: La CPU X86 de sexta generación lanzada por Intel en 1996. El Pentimu Pro contiene hasta 5,5 millones de transistores y la caché L1 (en chip) del Pentium Pro tiene 8 KB de instrucciones y 8 KB de datos. Vale la pena señalar que, además del chip Pentium Pro, un paquete Pentimu Pro también incluye un chip de caché de segundo nivel de 256 KB que se ejecuta a la misma frecuencia que el procesador. Los dos chips están interconectados a través de un bus de comunicación interno de gran ancho de banda, independiente del bus del sistema. Lo más llamativo de Pentimu Pro es que tiene una tecnología innovadora llamada "ejecución dinámica", que es otro salto adelante después de que Pentium rompiera la arquitectura superescalar. Pentimu Pro se utiliza principalmente para servidores.
Pentium MMX: A finales de 1996 se lanzó una versión mejorada de la serie Pentium, con el nombre en clave interno P55C, que es como solemos llamar Pentium MMX. La tecnología MMX es la tecnología de conjunto de instrucciones mejoradas multimedia recientemente inventada por Intel. Su nombre completo en inglés se puede traducir como "Conjunto de instrucciones extendido multimedia". Se puede decir que Pentium MMX era el producto de CPU con mayor participación de mercado en el mercado de computadoras antes de principios de 1999. La serie Pentium MMX tiene sólo tres frecuencias: 166MHz/200MHz/233MHz.
El caché de primer nivel aumenta de los 16 KB de Pentium a 32 KB, el voltaje del núcleo es de 2,8 V y la multiplicación de frecuencia es de 2,5, 3 y 3,5 respectivamente. Todas las ranuras son Socket 7.
pnt iumⅱ: En mayo de 1997, Intel lanzó el Pentium II, un producto del mismo nivel que el Pentium Pro. La CPU Pentium tiene muchas ramas y series de productos, cuya primera generación es el nombre clave del chip Klamath. Funciona en un bus de 66MHz y tiene cuatro frecuencias principales: 233MHz, 266MHz, 300MHz y 333MHz. Pentium II utiliza la misma estructura central de 32 bits que Pentium Pro, acelera la operación de escritura de registros de segmento y agrega el conjunto de instrucciones MMX. Intel utiliza la tecnología CMOS para integrar 7,5 millones de transistores en una oblea de silicio de 203 milímetros cuadrados. En términos de bus, el procesador Pentium II II adopta una estructura de bus dual independiente, es decir, tecnología de bus back-end. Un bus está conectado a la caché L2 y el otro bus está conectado a la memoria. Para reducir costos, Pentium II II utiliza un caché externo fuera del chip, que puede funcionar a la mitad del reloj de la CPU. En términos de tecnología de interfaz, para derrotar a los competidores y obtener un mayor ancho de banda del bus interno, Pentium II adoptó por primera vez el estándar de interfaz patentado Slot1. En lugar de un paquete cerámico, tiene la CPU y la caché L2 integradas en una placa de circuito impreso. El embalaje es un cartucho llamado SEC (Single Side Contact Cassette). Las CPU Pentium tienen una caché L1 en chip de 32 KB (16 KB de instrucciones/16 KB de datos). 57 instrucciones MMX; ocho registros MMX de 64 bits. La caché L2 es una caché SRAM de ráfaga síncrona fuera del chip, en cascada de cuatro vías de 512 K.
Celeron: Celeron es la versión más económica del Pentium II de Intel. Su tecnología central es la misma que la del PentiumII. Fue un intento de capturar el mercado de PC de bajo precio. Se puede decir que fue lanzado especialmente por Intel para aprovechar el mercado de gama baja. Por supuesto, Intel no está dispuesto a permitir que AMD y Cyrix se roben el mercado de gama baja. El procesador Celeron es como Pentium II sin caché L2. Celeron se fabricó originalmente mediante un proceso de 0,35 micrones, con frecuencias externas de 66 MHz, incluidos 266 MHz y 300 MHz. Luego vinieron los 333MHz, utilizando a partir de entonces un proceso de fabricación de 0,25 micras. El Celeron original cometió un error, que fue eliminar el caché L2 del Celeron. Por tanto, su rendimiento no es el ideal y se ha convertido en pan comido en manos de los jugadores. La única ventaja es que es muy resistente al overclocking. Posteriormente, Intel corrigió este error e integró un caché de alta velocidad de 128 KB en el Celeron, todo ello mediante un proceso de fabricación de 0,25 micrones. Para distinguirlo del Celeron 300 original, lo llamó Celeron 300A de 300MHz con caché integrada de 128KB Celeron 300a. Todos los Celerons lanzados posteriormente tenían caché L2 de 128KB incorporada.
Para reducir aún más los costos, Intel ha vuelto a la estructura de socket abandonada. Debido a que el caché L2 de Celeron está integrado, es decir, no hay un bus back-end externo, se instala Celeron. en una PCB es puramente redundante. Entonces Intel convirtió el Celeron en una estructura de socket, pero ya no es Socket7 sino un nuevo Socket370, lo que significa que tiene 370 pines, 49 más que los 321 pines de la CPU Socket7, por lo que los dos sockets no son compatibles. Para permitir a los usuarios del Slot1 original utilizar la CPU con la estructura Socket370, apareció una tarjeta de conversión de Socket370 a Slot1. Excepto por la interfaz, el núcleo de Celeron con estructura Socket370 es el mismo. El Celeron no es compatible con el último conjunto de instrucciones SSE de Intel, pero su arquitectura es superior a la del Pentium III. La caché L2 del Celeron tiene sólo un cuarto del tamaño del Pentium II y Pentium III, pero tiene la misma velocidad que el procesador. Como resultado, el procesador Celeron es ligeramente peor que el Pentium II del mismo nivel cuando se ejecutan aplicaciones con cargas informáticas generales. Otra diferencia entre Celeron y Pentium II/III es la velocidad del bus: la velocidad del bus de Celeron sigue siendo de 66 MHz en la actualidad, y Celeron con una velocidad de bus de 100 MHz aparecerá más adelante.
Xeon: los procesadores Xeon se utilizan principalmente en servidores NT de alta gama, lo que indica que Intel ha estado codiciando las altas ganancias del mercado de CPU para servidores durante mucho tiempo y espera obtener una parte de ellas. Los procesadores de la serie Xeon tienen capacidades poderosas sin precedentes en la era x86. Es compatible con generaciones anteriores de estructuras de microprocesadores Intel; el procesador Pentium II utiliza estructuras de bus duales independientes y tecnología de ejecución dinámica de instrucciones en la microestructura P6. Los procesadores Xeon tienen 512 KB o incluso 2 MB de caché L2 incorporados y funcionan a la misma velocidad de bus que la CPU. Vemos que la caja SEC del Xeon es dos veces más alta que la PII porque tiene un caché L2 de alta velocidad incorporado. Xeon admite hasta 8 procesadores y la interfaz ya no es Slot1, sino Slot2. El chipset compatible con Xeon es el 440GX de Intel.
Intel Pentium III: La velocidad de reloj del Pentium III saltó desde los 450 MHz superiores del Pentium II, pero no es por eso por lo que se valora el último procesador de Intel. Llama la atención por su rendimiento multimedia mejorado, que puede acelerar programas que requieren procesamiento y operación intensivos.
Pentium III agrega 70 conjuntos de instrucciones que otros procesadores no tienen: Nuevas instrucciones SSE, diseñadas para mejorar el rendimiento de gráficos 3D, efectos de sonido 3D y reconocimiento de voz. Además, Pentium III es compatible con instrucciones MMX, instrucciones SSE y operaciones síncronas de punto flotante, proporcionando así aplicaciones multimedia más actualizadas para fabricantes de juegos y otros desarrolladores de programas.
El último procesador Pentium III es una CPU cuyo nombre en código es Coppermine, que utiliza un proceso de 0,18 micras e incluye dos modelos: Slot 1 (imagen copperpic.jpg) y el nuevo FC-PGA (imagen fcpga1.jpg) , las frecuencias externas son 100MHz y 133MHz respectivamente. Para reducir efectivamente los costos del procesador, Intel puede integrar el caché L2 en el chip después de cambiar al proceso de 0,18 micrones, y su capacidad de caché L2 se incrementará a 256 K, similar al Celeron de 128 K incorporado, se puede agregar una estructura de zócalo; usado. Las minas de cobre se pueden empaquetar en ranuras de zócalo FC-PGA (Flip Chip-PGA) para reducir los costos de fabricación. Según el cronograma de planificación de productos de Intel, en marzo de 2000, todos los procesadores Pentium III se convertirán al paquete FC-PGA, es decir, los procesadores Pentium III utilizarán la misma arquitectura Socket 370 que los procesadores Celeron, y los zócalos existentes son 1- La arquitectura del procesador Pentium III pasará a la historia. Durante la transición del procesador Pentium III de la arquitectura Slot 1 a la arquitectura Socket 370, Intel seguirá suministrando el nuevo procesador Pentium III con la arquitectura Slot 1, y el nuevo procesador Pentium III con la arquitectura Slot 1 ha desaparecido del procesador. placa de circuito El caché de segundo nivel está integrado en el núcleo de Coppermine.