Historia del desarrollo
CPU en la era X86
La CPU se remonta a 1971. Ese año, Intel, que todavía se encontraba en la etapa de investigación y desarrollo, lanzó el primer microprocesador del mundo, el 4004. Este no solo fue el primer microprocesador de 4 bits utilizado en calculadoras, sino que también fue el primer procesador de computadora asequible. El 4004 contenía 2300 transistores, tenía una funcionalidad bastante limitada y todavía era muy lento. Fue despreciado por el entonces gigante azul IBM y por la mayoría de los usuarios empresariales, pero después de todo, fue un producto que hizo época. Desde entonces, Intel ha sido inseparable de los microprocesadores. Se puede decir que el desarrollo histórico de la CPU es en realidad el desarrollo de la CPU de la serie Intel X86, que también es el "viaje de la historia de la CPU".
En 1978, Intel volvió a liderar la tendencia y produjo por primera vez un microprocesador de 16 bits, denominado i8086. Al mismo tiempo, también se lanzó un coprocesador matemático i8087. Los dos chips utilizan conjuntos de instrucciones compatibles, pero el conjunto de instrucciones i8087 agrega algunas instrucciones específicas para cálculos matemáticos como logaritmos, funciones exponenciales y trigonométricas. Debido a que estos conjuntos de instrucciones se aplican a i8086 e i8087, la gente también los llama conjuntos de instrucciones X86. Aunque Intel produjo CPU nuevas de segunda y tercera generación más avanzadas y rápidas, todavía eran compatibles con las instrucciones X86 originales. Intel siguió el orden X86 original al nombrar las CPU posteriores hasta que más tarde, debido a problemas de registro de marcas, abandonó. Utilice números arábigos para nombrar. En cuanto a otras empresas que se desarrollaron más tarde, como AMD y Cyrix, las CPU anteriores a 486 (incluida la 486) recibieron el nombre de sus propias CPU X86. Sin embargo, en la época de 586, la competencia en el mercado se volvió cada vez más feroz. Debido a problemas de registro de marcas, ya no pueden usar nombres iguales o similares a los de las CPU X86 de Intel, por lo que deben nombrar sus propias CPU compatibles con 586 y 686.
En 1979, INTEL lanzó el chip 8088, que todavía era un microprocesador de 16 bits y contenía 29.000 transistores. La frecuencia del reloj es de 4,77 MHz, el bus de direcciones es de 20 bits y se puede utilizar 1 MB de memoria. El bus de datos interno del 8088 es de 16 bits y el bus de datos externo es de 8 bits, mientras que su hermano 8086 es de 16 bits. 1981 El chip 8088 se utilizó por primera vez en la PC de IBM, lo que marcó el comienzo de una nueva era de microcomputadoras. También fue a partir del año 8088 que el concepto de PC (computadora personal) comenzó a desarrollarse en todo el mundo.
En 1982, cuando muchos lectores jóvenes aún estaban en su infancia, INTE lanzó el último producto que marcó una época, el chip Zao 80286, que se había desarrollado rápidamente en comparación con el 8006 y el 8088. Aunque sigue siendo una estructura de 16 bits, contiene 134.000 transistores en la CPU. Sus buses de datos internos y externos son de 16 bits, el bus de direcciones es de 24 bits y puede direccionar 16 MB de memoria. A partir de 80286, la CPU evolucionó a dos modos de trabajo: modo real y modo protegido.
Procesador Intel 80286
En 1985, INTEL lanzó el chip 80386, que fue el primer microprocesador de 32 bits de la serie 80X86. Su proceso de fabricación también ha experimentado grandes avances. En comparación con 80286, 80386 contiene 275.000 transistores y tiene una frecuencia de reloj de 12,5 MHz, que luego se incrementó a 20 MHz, 25 MHz y 33 MHz. Los buses de datos internos y externos del 80386 son ambos de 32 bits, y el bus de direcciones también es de 32 bits y puede direccionar hasta 4 GB de memoria. Además del modo real y el modo protegido, también agrega un modo de trabajo llamado virtual 86, que puede proporcionar capacidades multitarea simulando múltiples procesadores 8086 al mismo tiempo.
Además del chip estándar 80386, al que a menudo se hace referencia como 80386DX, debido a diferentes consideraciones de mercado y aplicaciones, INTEL también ha lanzado otros tipos de chips 80386: 80386SX, 80386SL, 80386DL, etc. El 80386SX lanzado en 1988 es un chip ubicado entre el 80286 y el 80386DX. La diferencia con 80386DX es que el bus de datos externo y el bus de direcciones son los mismos que 80286, que son 16 bits y 24 bits respectivamente (es decir, la capacidad de direccionamiento es 16 MB).
Los 80386 SL y 80386 DL lanzados en 1990 son chips de bajo consumo que ahorran energía y se utilizan principalmente en computadoras portátiles y computadoras de escritorio que ahorran energía. La diferencia entre 80386 SL y 80386 DL es que el primero se basa en 80386SX y el segundo en 80386DX, pero ambos añaden un nuevo modo de trabajo: el modo de gestión del sistema. Al ingresar al modo de administración del sistema, la CPU reducirá automáticamente la velocidad de ejecución, controlará la pantalla, el disco duro y otros componentes para que dejen de funcionar, o incluso dejará de funcionar y entrará en el estado de "suspensión" para lograr el propósito de ahorrar energía. En 1989, INTEL lanzó el conocido chip 80486. Lo mejor de este chip es que realmente rompe la barrera de los 10.000 transistores e integra 12.000 transistores. La frecuencia de reloj del 80486 aumentó gradualmente de 25MHz a 33MHz y 50MHz. 80486 integra 80386, el coprocesador matemático 80387 y un caché de 8 KB en un solo chip. La serie 80X86 utiliza tecnología RISC (conjunto de instrucciones reducido) por primera vez y puede ejecutar una instrucción en un ciclo de reloj. También utiliza un modo de bus en ráfaga, que mejora enormemente la velocidad del intercambio de datos con la memoria. Debido a estas mejoras, el 80486 funciona 4 veces mejor que el 80386DX con el coprocesador matemático 80387. Al igual que 80386, existen varios tipos de 80486. El modelo original presentado anteriormente es 80486DX. En 1990 se presentó el 80486SX, una versión más económica del modelo 486. La diferencia con el 80486DX es que no tiene coprocesador matemático. 80486 DX2 se basa en la tecnología de multiplicación de reloj, lo que significa que la velocidad de funcionamiento interno del chip es el doble que la del bus externo, es decir, la velocidad de funcionamiento interno del chip es el doble del reloj del sistema, pero aún se comunica con el exterior. mundo a la velocidad del reloj original. Las frecuencias de reloj interno del 80486 DX2 incluyen principalmente 40MHz, 50MHz y 66MHz. El 80486 DX4 también es un chip que utiliza tecnología de multiplicación de reloj, lo que permite que sus unidades internas funcionen a dos o tres veces la velocidad del bus externo. Para admitir esta mayor frecuencia operativa interna, su caché en el chip se amplía a 16 KB. El 80486 DX4 tiene una frecuencia de reloj de 100MHz, que es un 40% más rápido que los 66MHz del 80486 DX2. 80486 también tiene una versión mejorada SL con modo de administración del sistema para computadoras portátiles o computadoras de escritorio que ahorran energía.
[1] Procesadores de doble núcleo de varias marcas
American Intel Corporation (una de las empresas Fortune 500, famosa por producir chips de CPU)
Pentium dual -core:
Es Pentium D y Pentium 4EE con núcleo Pressler. Básicamente, Pressler Core es un producto simple que acopla dos núcleos de molino de cedro.
Core 1 generación
Adopta la arquitectura central de Yonah.
[2] El procesador Core de segunda generación
Utiliza el núcleo Conroe (incompleto).
"Core" es un nuevo microedificio líder en ahorro de energía. El punto de partida del diseño es proporcionar un excelente rendimiento y eficiencia energética, mejorando el rendimiento por vatio, también conocido como ratio de eficiencia energética. Los primeros núcleos se basaban en procesadores de portátiles.
Con el avance de la tecnología de TI, el concepto de "multinúcleo" se ha vuelto cada vez más popular, refiriéndose principalmente a la tecnología de doble núcleo basada en la arquitectura abierta X86. En este sentido, los principales fabricantes son principalmente Intel y AMD. Entre ellos, las dos escuelas tienen ideas diferentes. AMD ha considerado la compatibilidad con múltiples núcleos desde el principio del diseño. Todos los componentes están conectados directamente a la CPU, lo que elimina desafíos y cuellos de botella en la arquitectura del sistema. Varios núcleos de procesador están conectados directamente al mismo núcleo y los núcleos se comunican a la velocidad del chip, lo que reduce aún más la latencia entre procesadores. Intel utiliza varios núcleos para compartir el bus frontal. Los expertos creen que la arquitectura de AMD es más fácil de implementar con doble núcleo o multinúcleo, mientras que la arquitectura de Intel encontrará el problema del cuello de botella de la competencia de múltiples núcleos por los recursos del bus.
La introducción de la tecnología de procesador de doble núcleo es una forma eficaz de mejorar el rendimiento del procesador. Debido a que el rendimiento real de un procesador es la cantidad total de instrucciones del procesador que el procesador puede ejecutar por ciclo de reloj, al agregar un núcleo, la cantidad de unidades que el procesador puede ejecutar por ciclo de reloj se duplicará. Debe enfatizarse aquí que si desea que el sistema alcance el máximo rendimiento, debe hacer un uso completo de todas las unidades de ejecución en los dos núcleos: es decir, ¡dejar que todas las unidades de ejecución tengan trabajo que hacer!
Procesadores de doble núcleo de varias marcas
Intel Corporation de Estados Unidos (una de las empresas Fortune 500, famosa por producir chips para CPU)
"Core " es el líder Un nuevo tipo de microedificio que ahorra energía. El punto de partida del diseño es proporcionar un excelente rendimiento y eficiencia energética, mejorando el rendimiento por vatio, también conocido como ratio de eficiencia energética. Los primeros núcleos se basaban en procesadores de portátiles.
Core 2: Inglés Core 2 Duo es uno de los sistemas de productos de nueva generación lanzados por Intel basado en la microarquitectura Core. Publicado el 27 de julio de 2006. Core 2 es una arquitectura multiplataforma, que incluye versión de servidor, versión de escritorio y versión móvil. Entre ellos, el código de desarrollo de la versión del servidor es Woodcrest, el código de desarrollo de la versión de escritorio es Conroe y el código de desarrollo de la versión móvil es Merom.
Características:
Nueva arquitectura central
Todo utilizando un proceso de fabricación de 65 nm.
La línea completa de productos incluye un solo núcleo, doble núcleo y cuatro núcleos. Hasta ahora, hay dos versiones de capacidad de caché L2: 2 MB y 4 MB. Cuando se lanzó, había una capacidad de caché de 2 MB.
El rendimiento mejora en un 40 %
El consumo de energía se reduce en un 40 % y el consumo de energía promedio de los productos convencionales es de 65 vatios.
El bus frontal se actualiza a 1066Mhz (Conroe), 1333Mhz (Woodcrest) y 667Mhz (Merom).
La clase de servidor Woodcrest es código de desarrollo y el nombre real del producto es serie Xeon 5100.
Usa la interfaz LGA771.
La serie Xeon 5100 contiene dos especificaciones de producto FSB (1066 MHz para el 5110 y 1333 MHz para el 5130). Tiene dos núcleos de procesamiento y 4 MB de caché L2 compartida, con un consumo de energía promedio de 65 W y un máximo de 80 W, que es mejor que el consumo de energía de 95 W del Snapdragon de AMD.
Los procesadores Conroe para ordenadores de sobremesa se dividen en dos tipos: versión normal y versión extrema. Las líneas de productos incluyen las series E6000 y E4000. La principal diferencia entre ellos son las diferentes frecuencias del FSB.
Los procesadores comunes de la serie E6000 tienen frecuencias principales que van desde 1,8 GHz a 2,67 GHz, aunque la frecuencia es menor, el procesador Conroe tiene un rendimiento excelente debido a su excelente arquitectura central. Además, el procesador Conroe también es compatible con las tecnologías VT, EIST, EM64T y XD de Intel, y agrega el conjunto de instrucciones Sup-SSE3, comúnmente conocido como conjunto de instrucciones SSE3. Debido a la arquitectura eficiente de Core, Conroe ya no brinda soporte HT.
Degeneración macular asociada a la edad
AMD, es decir, el zócalo del procesador es Socket AM2, 940 pines.
Los procesadores de la serie Athlon 64 de AMD llevan más de un año en el mercado. Debido a la integración de controladores de memoria, la plataforma de procesador de la serie Athlon 64 todavía está estancada en la era DDR. Ya a mediados de 2004, Intel había comenzado a promover vigorosamente la memoria DDR2. En este caso, AMD lanzó el primer procesador compatible con memoria DDRII. AM2 utiliza un proceso SOI de 90 nm y viene con 1 MB o 2 MB.
1. Análisis de las características técnicas del procesador Socket AM2
1. La mejora de la frecuencia es un problema difícil y esperamos el lanzamiento de nuevos procesos.
El núcleo con pines Socket AM2 se llama paso a paso "F" y tiene todas las características del núcleo paso a paso "E" actual, pero la única diferencia es que admite DDR de doble canal respecto a la generación anterior 400. Se actualizó a DDR2 800 de doble canal y se agregó tecnología virtual AMD.
En comparación con el núcleo paso a paso "E" actual, el núcleo paso a paso "F" ha reducido significativamente la caché L2, además de los cambios en el controlador de memoria y la incorporación de la tecnología virtual AMD.
Según documentos oficiales de AMD, debido a la madurez del proceso de fabricación, la caché L2 del núcleo de la versión Rev F ha sido rediseñada y reducida a ser utilizada como un circuito (transistor) para aumentar la velocidad. Además, también se ha mejorado la calidad del núcleo paso a paso "F". Con el mismo consumo de energía, la frecuencia se puede aumentar en un 7% en comparación con la generación anterior Rev E, o se puede reducir el consumo de energía a esta frecuencia. alrededor del 7%, por lo que la "F" "El núcleo paso a paso podrá aumentar la capacidad de producción de la versión de bajo consumo.
En términos de número de transistores, aunque el número de transistores utilizados en la caché L2 se ha reducido, el número de transistores y el tamaño del núcleo Rev F han aumentado debido al cambio al controlador de memoria DDR2. y la incorporación de la tecnología virtual AMD. Por ejemplo, el núcleo Windsor para procesadores de doble núcleo aumentó de 233 millones en la generación anterior a 243 millones, y el tamaño del troquel también aumentó de 199 milímetros cuadrados a 220 milímetros cuadrados.
El consumo general de energía se ha reducido, siendo solo el FX-62 un caso especial, por lo que se debe hacer más mención a la mejora general del rendimiento y la reducción del consumo de energía de los productos AMD AM2.
La caché L2 se fabrica en la fábrica Fab 30 de AMD en Dresde, Alemania.
2. El controlador de memoria DDR2 incorporado admite memoria DDR2-800.
La mayor mejora del procesador Socket AM2 es el controlador de memoria DDR2 integrado: inicialmente admitirá DDR2 667 y luego admitirá DDR2 800 e incluso DDR2 1066.
Las ventajas y desventajas de DDR2 son muy obvias: aunque la memoria DDR2 aumenta el ancho de banda, el retraso de la memoria de DDR2 es mayor que el de la memoria DDR, lo que también provoca las desventajas de alta frecuencia y baja energía de DDR2. . Afortunadamente, los fabricantes de memorias han mejorado sus procesos de producción y la latencia de la nueva generación de memoria DDR2 667 ha alcanzado el nivel de sincronización 3-3-3. Al mismo tiempo, con la ventaja del alto ancho de banda, el rendimiento es igual o incluso superior a la memoria DDR400 anterior.
Teniendo en cuenta que el propio procesador AM2 de AMD integra el controlador de memoria dentro de la CPU, sus ventajas de gran ancho de banda y latencia extremadamente baja liderarán la última plataforma DDR2 de Intel en términos de control de memoria. Sin embargo, los módulos DDR requieren 184 pines y los módulos DDR2 requieren 240 pines. AMD pasó de admitir DDR de doble canal a DDR2 de doble canal mientras básicamente mantenía la cantidad de pines del procesador, lo que aumentó la complejidad del núcleo hasta cierto punto.
Cabe señalar que las frecuencias de memoria DDR2 admitidas por los procesadores de gama alta y los procesadores de gama baja de la plataforma AM2 son prácticamente las mismas. Los procesadores Athlon 64 FX y Athlon 64 X2 de gama más alta admiten DDR2-800, con un ancho de banda de transferencia de memoria de 12,8 GB/s/s. Los procesadores Athlon 64 y Sempron de gama baja admiten DDR2-667, con un ancho de banda de transferencia de memoria. de 10,66 GB /s/s. En otras palabras, AM2 ha dejado de admitir memoria DDR2-533. Los jugadores que actualicen a procesadores AM2 deben hacer coincidir la memoria según el procesador específico que elijan para evitar desperdiciar la inversión.
3. Admite la tecnología de seguridad Presidio y la tecnología virtual Pacifica.
Por supuesto, las mejoras en los procesadores Socket AM2 van más allá de proporcionar soporte para memoria DDR2 y cambios de código pin. AMD dijo que el procesador Socket AM2 admitirá la tecnología de seguridad Presidio y la tecnología de virtualización Pacifica. De hecho, Athlon64 es el primer procesador de escritorio compatible con tecnología antivirus. Teniendo en cuenta que esta es también una de las tendencias de desarrollo de las CPU del futuro, no sorprende que el procesador Socket AM2 aún conserve esta característica.
Lo que merece nuestra atención es la tecnología de virtualización de Pacifica, que mejorará enormemente las capacidades operativas de los procesadores de escritorio. La característica más destacada de la tecnología Pacifica es la mejora del controlador de memoria. "Pacifica" mejora la virtualización de la CPU mediante una arquitectura de conexión directa y la introducción de nuevos modelos y funciones en el procesador y el controlador de memoria.
A diferencia de los métodos de aplicación virtual anteriores, esta nueva tecnología puede reducir la complejidad del programa, mejorar la seguridad del sistema virtual y reducir el costo del sistema de gestión virtual al ser compatible con la gestión del sistema virtual existente. software. Por ejemplo, los usuarios pueden crear fácilmente múltiples particiones independientes y aisladas en una sola máquina, reduciendo así el riesgo de transmisión de virus entre particiones.
Sin embargo, AMD todavía está un paso por detrás de Intel en tecnología de virtualización.
Análisis de las tres series de núcleos de AMD Socket AM2
Según el plan de AMD, los núcleos de procesadores de nueva generación, incluidos Windsor, Orleans y Manila, comenzarán a utilizar especificaciones Socket AM2 y tecnología de 90 nm. y también admite memoria DDR2 de doble canal. El procesador de doble núcleo Athlon64 X2 de núcleo Windsor y el Athlon64 de núcleo Orleans tienen tecnología virtual Pacifica incorporada, mientras que el procesador Sempron de núcleo Manila no admite esta tecnología. A continuación, presentamos brevemente las tres nuevas series de procesadores de AMD.
"Windsor core" para el mercado de gama alta
Para el mercado de procesadores de gama alta de este año, AMD ha preparado el procesador de doble núcleo Athlon 64 X2 basado en la arquitectura Socket AM2 y con el nombre en código de Windsor core. Dado que los envíos de Athlon64 X2 de doble núcleo de alta gama aumentarán gradualmente a partir de 2006, reemplazando al procesador Athlon64 de un solo núcleo en el mercado de gama media a alta, Athlon 64, 480, 500, 520 y muchos otros. productos.
Además, AMD también nos traerá el procesador Windsor core Athlon 64 FX, que todavía está posicionado para "proporcionar el mejor rendimiento para juegos 3D y aplicaciones de un solo subproceso" y seguirá desempeñando un papel en juegos El papel del procesador óptimo.
"Orleans Core" para el mercado principal
El núcleo cuyo nombre en código es "Orleans" es un procesador de un solo núcleo dirigido al mercado de procesadores principal. Este año AMD lanzará Athlon 64 350, Athlon 64 380, Athlon 64 400, todos compatibles con la tecnología virtual Pacifica: Socket M2 Athlon 64 400 trabajando a 2,6 GHz, 565 438+02 kb L2; El procesador funciona a 2,4 GHz y el procesador Socket M2 Athlon 64 350 funciona a 2,2 GHz y puede estar equipado con una caché L2 de 512 KB. Teniendo en cuenta que el rendimiento del subsistema de memoria DDR2 de la plataforma Socket AM2 superará al Socket939, AMD puede volver a utilizar un nuevo nombre.
"Manila Core" en el mercado de gama baja
En el futuro mercado de procesadores de gama baja, AMD seguirá centrándose en la serie Sempron y partirá de los actuales Socket 754 y Socket 939 La interfaz pasa a la interfaz Socket AM2. El código central de Sempron para la nueva interfaz Socket AM2 es "Manila". Podemos considerarlo como una versión simplificada de "Orléans". La cantidad de caché se reduce a una cuarta parte de la de las CPU convencionales, que es de 512 KB L2. Al mismo tiempo, no admite tecnologías de seguridad y virtualización. Sin embargo, las especificaciones que admiten DDR2 de doble canal no se han reducido y, por supuesto, el tiempo de lanzamiento será más tarde.
Los procesadores Sempron Socket M2 se lanzarán primero en 350, 340, 320 y 300, con frecuencias de funcionamiento de 2,2GHz, 2,0GHz, 1,8GHz y 1,6GHz respectivamente. Además, el procesador Socket M2 Sempron también puede unirse a los productos existentes 360 de 2,4 GHz y 380 de 2,6 GHz.