Архітектура процесора

Технічний університет Молдовы.

РЕФЕРАТ ПО ПРОГРАММИРОВАНИЮ.

ТЕМА: Пам’ять і архітектура процессора.

Факультет.

CIM.

Группа.

З — 092.

Підготував Плис Владимир.

Кишинів 1999 г.

План: Запровадження. 1) Історична ретроспектива. 2) Архітектурне розвиток. 3) Процес виробництва. 4) Програмна сумісність. 5) Огляд процесорів. Майбутні розробки Intel.

Процесор, або як повно мікропроцесор, і навіть часто званий ЦПУ (CPU — central processing unit) є компонентом комп’ютера. Це розум, який управляє, безпосередньо чи опосередковано, всім що відбувається всередині комп’ютера. Коли фон Нейман вперше запропонував зберігати послідовність інструкцій, звані програми, у тій пам’яті, як і дані, це був воістину новаторська ідея. Опублікована вона у «First Draft of a Report on the EDVAC «в 1945 року. Цей звіт описував комп’ютер що складається з чотирьох основних частин: центрального арифметичного устрою, центрального управляючого устрою, пам’яті і коштів вводу-виводу. Сьогодні, півстоліття через, майже всі процесори мають фон-неймановскую архитектуру.

Історична ретроспектива Як відомо, все процесори персональних комп’ютерів засновані на оригінальному дизайні Intel. Першим що застосовуються у PC процесором був интеловский чіп 8088. Саме тоді Intel мав випущеними раніше більш потужним процесором 8086. 8088 був обраний з міркувань економії: його 8- бітна шина даних допускала дешевші системні плати, ніж 16-битная у 8086. Також під час проектування перших PC більшість доступних интерфейсных мікросхем використовували 8-битный дизайн. Ті перші процесори навіть наближаються до мощі, достатньої для запуску сучасних додатків. У таблиці нижче наведено основні групи интеловских процесорів з першої генерації 8088/86 до шостого покоління Pentium Pro і Pentium II: |Тип/ |Дата|Ширина шини |Внутренни|Скорость шини |Внутрішня | |Покоління | |даних/ |і кеш |пам'яті |частота | | | |адреси | |(MHz) |(MHz) | |8088/ First |1979|8/20 bit |None |4.77−8 |4.77−8 | |8086/ First |1978|16/20 bit |None |4.77−8 |4.77−8 | |80 286/ |1982|16/24 bit |None |6−20 |6−20 | |Second | | | | | | |80386DX/ |1985|32/32 bit |None |16−33 |16−33 | |Third | | | | | | |80386SX/ |1988|16/32 bit |8K |16−33 |16−33 | |Third | | | | | | |80486DX/ |1989|32/32 bit |8K |25−50 |25−50 | |Fourth | | | | | | |80486SX/ |1989|32/32 bit |8K |25−50 |25−50 | |Fourth | | | | | | |80486DX2/ |1992|32/32 bit |8K |25−40 |50−80 | |Fourth | | | | | | |80486DX4/ |1994|32/32 bit |8K+8K |25−40 |75−120 | |Fourth | | | | | | |Pentium/ |1993|64/32 bit |8K+8K |60−66 |60−200 | |Fifth | | | | | | |MMX/ Fifth |1997|64/32 bit |16K+16K |66 |166−233 | |Pentium Pro/|1995|64/36 bit |8K+8K |66 |150−200 | |Sixth | | | | | | |Pentium II/ |1997|64/36 bit |16K+16K |66 |233−300 | |Sixth | | | | | |.

Третє покоління процесорів, заснованих на виключно Intel 80386SX і 80386DX, були першими застосовуваними в PC 32-битными процесорами. Основною відмінністю пива між ними те, що 386SX був 32-разрядным лише усередині, оскільки вона спілкування з зовнішнім світом по 16-разрядной шині. Це означає, що ці між процесором й іншим комп’ютером переміщалися на наполовину меншою швидкості, ніж в 486DX. Четверта генерація процесорів було також 32-разрядной. Проте вони пропонували ряд удосконалень. По-перше, був задоволений повністю переглянутий весь дизайн 486 покоління, що саме собою подвоїло швидкість. По-друге, усі вони мали 8kb внутрішнього кешу, просто біля процессорной логіки. Таке кэширование передачі основної пам’яті означало, що середнє очікування процесора запитів до пам’яті на системної платі скоротилося до запланованих 4%, оскільки, зазвичай, необхідна інформація вже лежить у кэше. Модель 486DX відрізнялася від 486SX лише яке поставляється всередині математичним співпроцесором. Цей окремий процесор спроектований для проведення операцій над числами з плаваючою точкою. Він мало застосовується у щоденних додатках, але кардинально змінює продуктивність числових таблиць, статистичного аналізу, систем проектування й таке інше. Важливою інновацією було подвоєння частоти, запроваджене 486DX2. Це означає що всередині процесор дбає про подвоєною стосовно до зовнішньої електроніці швидкістю. Дані між процесором, внутрішнім кэшем і співпроцесором передаються на подвоєною швидкості, наводячи до яку можна збільшенню в продуктивності. 486DX4 розвинув цю технологію далі, утраивая частоту до внутрішніх 75 чи 100MHz, і навіть подвоївши обсяг первинного кешу до 16kb. Pentium, визначивши п’яте покоління процесорів, значно перевершив в продуктивності попередні 486 чіпи завдяки кільком архітектурним змін, включаючи подвоєння ширини шини до 64 біт. P55C MMX зробив подальші значні вдосконалення, подвоївши розмір первинного кешу й поширивши набір інструкцій оптимизированными для мультимедіа додатків операціями. Pentium Pro, з’явившись в 1995 року як спадкоємець Pentium, був у шостому поколінні процесорів і ввів кілька архітектурні особливості, не зустрічалися до цього часу світі PC. Pentium Pro був першим масовим процесором, радикально изменившим засіб для досягнення інструкцій перекладом в RISC-подобные микроинструкции і виконанням в високорозвиненому внутрішньому ядрі. Він також чудовий значно більше продуктивною вторинним кэшем щодо усіх колишніх процесорів. Замість використання що базується на системної платі кешу, працюючого зі швидкістю шини пам’яті, він використовує інтегрований кеш другого рівня у своїй власної шині, яка працює повної частоті процесора, зазвичай, у тричі швидше кешу на Pentium-системах. Наступний новий чіп після Pentium Pro Intel представив через майже півтора року і - з’явився Pentium II, дав дуже великі еволюційний крок від Pentium Pro. Це розпекло спекуляції, що з основні цілі Intel у виробництві Pentium II був ухиляння від негараздів виготовленні дорогого інтегрованого кешу другого рівня Pentium Pro. Архітектурно Pentium II невідь що відрізняється від Pentium Pro з цим эмулирующим x86 ядром і більшістю схожих особливостей. Pentium II поліпшив архітектуру Pentium Pro подвоєнням розміру первинного кешу до 32kb, використанням спеціального кешу збільшення ефективності 16-битной обробки, (Pentium Pro оптимізовано для 32-бітних додатків, а з 16-битным кодом не звертається так само добре) та розширенням розмірів буферів записи. Однак про темою розмов навколо нових Pentium II була його компонування. Інтегрований в Pentium Pro вторинний кеш, працюючий на повної частоті процесора, замінили в Pentium II на малу схему, що містить процесор і 512kb вторинного кешу, працюючого на половині частоти процесора. Зібрані разом, вони укладено у спеціальний одностороний картридж (single-edge cartridge — SEC), готовий до вставления в 242-пиновый розняття (Socket 8) на нового стилю системних платах Pentium II.

Основна структура Основні функціональні компоненти процесора Ядро: Серце сучасного процесора — виконуючий модуль. Pentium має два паралельних цілочислових потоку, дозволяють читати, інтерпретувати, виконувати й відправлятиме дві інструкції одночасно. Провісник розгалужень: Модуль передбачення розгалужень намагається вгадати, яка послідовність виконуватиметься щоразу коли програма містить умовний перехід, те щоб устрою попередньої вибірки і декодування отримували б інструкції готовими попередньо. Блок плаваючою точки. Третій виконує модуль всередині Pentium, виконує нецелочисленные обчислення Первинний кеш: Pentium має дві внутричиповых кешу по 8kb, за одним для даних, і інструкцій, що набагато швидше більшого зовнішнього вторинного кешу. Шинний інтерфейс: приймає суміш коду і передачею даних в CPU, поділяє їх до готовності для використання, і знову з'єднує, відправляючи назовні. [pic].

Усі елементи процесора синхронизируются з допомогою частоти годин, які визначають швидкість операцій. Найперші процесори працювали на частоті 100kHz, сьогодні звичайна частота процесора — 200MHz, інакше кажучи, годинничок цокають 200 мільйонів разів у секунду, а кожен тик тягне у себе виконання багатьох дій. Лічильник Команд (PC) — внутрішній покажчик, у якому адресу наступній виконуваної команди. Коли настає час на її виконання, Керуючий Модуль поміщає інструкцію з пам’яті в регістр інструкцій (IR). У той самий саме час Лічильник команд збільшується, те щоб вказувати наступну інструкцію, а процесор виконує інструкцію в IR. Деякі інструкції управляють самим Керуючим Модулем, то якщо ми інструкція говорить «перейти на адресу 2749 », величина 2749 записується в Лічильник Команд, щоб процесор виконував цю інструкцію наступній. Багато інструкції задіюють Арифметико-логическое Пристрій (ALU), що разом з Регістрами Спільного Призначення — місце для тимчасового зберігання, що може навантажувати й вивантажувати дані з пам’яті. Типовою інструкцією ALU може бути додавання вмісту осередки пам’яті до регістру загального призначення. ALU також встановлює біти Регістру Станів (Status register — SR) і під час інструкцій для зберігання інформації про результаті. Наприклад, SR має біти, що вказують на нульової результат, переповнювання, перенесення тощо. Модуль Управління використовує інформацію в SR до виконання умовних операцій, як-от «перейти за адресою 7410 якщо виконання попередньої інструкції викликало переповнювання ». Це майже всі стосовно самої загального розповіді про процесорах — майже будь-яка операція можуть виконати послідовністю простих інструкцій, подібних описанным.

Архітектурне розвиток Відповідно до законом Мура (сформульованим в 1965 року Гордоном Муром (Gordon Moore), однією з творців Intel), CPU подвоює свою міць і можливості кожні 18−24 місяців. Останніми роками Intel наполегливо дотримувався цим законом, залишаючись лідером над ринком і випускаючи потужніші чіпи процесорів для PC, ніж будь-яка інша компанія. У 1978 року 8086 працював на частоті 4.77MHz і містив менш як мільйон транзисторів, наприкінці 1995 роки їх частка Pentium Pro вміщував вже 21 мільйон транзисторів і на 200MHz. Закони фізику обмежують розробників у найближчому збільшенні частоти, і було частоти ростуть щороку, саме це неспроможне дати того приросту продуктивності, що ми використовуємо сьогодні. Саме тому інженери постійно шукають спосіб змусити процесор виконувати більше роботи кожний тик. Одне розвиток полягає у розширенні шини даних, і регістрів. Навіть 4- бітні процесори здатні складати 32-битные числа, щоправда виконавши масу інструкцій, — 32-битные процесори вирішують це завдання на одну інструкцію. Більшість сьогоднішніх процесорів мають 32-разрядную архітектуру, на повістці вже 64-разрядные. У старі часи процесор міг звертатися тільки з цілими числами. Єдиною можливістю було написання програм, використовують прості інструкції в обробці дробових чисел, але це повільно. Фактично все процесори сьогодні мають інструкції для безпосереднього роботи з дробовими числами. Говорячи, що «щось приміром із кожним тиком », ми недооцінюємо як довго насправді відбувається виконання інструкції. Традиційно, це займало п’ять тиків — один для завантаження інструкції, інший на її декодування, один щоб одержати даних, один до виконання і тільки для записи результату. І тут очевидно 100MHz процесор міг виконати 20 мільйонів інструкцій в секунду. Більшість процесорів сьогодні застосовують поточную обробку (pipelining), яка більше на фабричний конвеєр. Одна стадія потоку виділено під кожен крок, необхідний виконання інструкції, і кожна стадія передає інструкцію наступній, коли він виконала свою частина. Це означає, що у будь-яку час одна інструкція завантажується, інша декодируется, доставляються дані для третьої, четверта виповнюється, і записується результат для п’ятої. При поточної технології одна інструкція за тик можна досягти. Понад те, багато процесори нині мають суперскалярную архітектуру. Це означає, що схема кожної стадії потоку дублюється, отже багато інструкцій можуть передаватися паралельно. Pentium Pro, прикладом, може виконувати до п’яти інструкцій за цикл тика.

Процес виробництва Що відрізняє мікропроцесор з його попередників, сконструйованих з ламп, окремих транзисторів, малих інтегральних схем, такими якими вони були спочатку від повного процесора на єдиному кремнієвому чіпі. Кремній чи силікон — це основний матеріал з яких виробляються чіпи. Це напівпровідник, який, будучи присажен добавками по спеціальної масці, стає транзистором, основним будівельним блоком цифрових схем. Процес передбачає утравлювання транзисторів, резисторів, від перетинання доріжок тощо лежить на поверхні кремнію. Спочатку вирощується кремінна болванка. Вона повинна мати бездефектную кристалічну структуру, цьому аспекті накладає обмеження їхньому розмір. У колишні дні болванка обмежувалася діаметром 2 дюйма, і тепер поширені 8 дюймів. Під час наступної стадії болванка розрізається на верстви, звані пластинами (wafers). Вони поліруються до бездоганної дзеркальній поверхні. І на цій пластині і складається чіп. Зазвичай з однієї пластини робиться багато процесорів. Електрична схема складається з різних матеріалів. Наприклад, діоксид кремнію — це ізолятор, з полисиликона виготовляються проводять доріжки. Коли з’являється відкрита пластина, вона бомбардируется іонами до створення транзисторів — це і є присадкою. Щоб створити все необхідні деталі, протягом усього поверхню пластини додається верстви й зайві частини вытравливаются знову. Аби зробити це, новий шар покривається фоторезистором, який проектується образ необхідних деталей. Після експозиції прояв видаляє ті частини фоторезистора, що світ, залишаючи маску, якою проходило утравлювання. Залишившись фоторезистор видаляється розчинником. Цей процес відбувається повторюється, по прошарку воднораз, до створення всієї схеми. Зайве говорити, що деталі площею мільйонну частку метри може зіпсувати дрібна порошина. Така порошина то, можливо всюди, розміром від мікрона до ста — але це в 3−300 разів більше деталі. Мікропроцесори виробляються в сверхчистой середовищі, де оператори одягнені у спеціальні захисні костюми. За часів виробництво напівпровідників зумовлювало удачі чи невдачі зі ставленням успіху менш 50% працюючих чипів. Сьогодні вихід результату набагато вища, але хто б очікує 100%. Щойно новий шар додається на пластину, кожен чіп тестується і відзначається будь-яке невідповідність. Індивідуальні чіпи від'єднуються і з цим точки звуться матрицями. Погані бракуються, а хороші упаковуються в PGA (Pin Grid Arrays) корпус — керамічний прямокутник з рядами штырьков дно якої, саме такий корпус більшість людності сприймають як процесор. 4004 використовував 10-микронный процес: найменші деталі становили одну 10- мільйонну метри. По сьогоднішнім стандартам це дивовижно. Якщо припустити, що Pentium Pro виготовлений за цією технологією він було б розміром 14×20 сантиметрів, був би повільним — швидкі транзистори малі. Більшість процесорів сьогодні використовують 0.25-микронные технологію, і 0.1- микронный процес — середньострокова перспектива багатьом производителей.

Програмна сумісність Якось на зорі комп’ютерного століття багато людей писали свої програми, а точний набір виконуваних інструкцій процесора ні істотний. Сьогодні, проте, люди чекають можливість вільно використовувати готові програми, отже набір інструкцій першорядний. Хоча нічого немає магічного з точки зору в архітектурі Intel 80×86, вже давно стала індустріальним стандартом. Коли сторонні виробники роблять процесор коїться з іншими інструкціями, він нічого очікувати працювати із прийнятим стандартним програмним забезпеченням, й у результаті не продається. У його 386-х і 486-х компанії, наприклад AMD, клонували интеловские процесори, але завжди була пов’язана з відставанням на покоління. Cyrix 6×86 і AMD K5 були конкурентами интеловского Pentium, але що це не чисті копії. K5 мав власний набір інструкцій і транслював інструкції 80×86 у внутрішні за мінімального завантаження, отже K5 не вимагав під час проектування попереднього створення Pentium. Багато чого у дійсності створювалося паралельно, стримувала лише схема трансляції. Коли K5 нарешті з’явився, він перестрибнув Pentium щодо продуктивності при однакових частотах. Інший шлях, яким процесори з різною архітектурою щодо единообразны до світу, — це стандартна шина. У цьому плані введена 1994 року шина PCI — одне з найбільш важливих стандартів. PCI визначає набір сигналів, які дозволяють процесору іншими частинами PC. Він містить шини адреси — й даних, плюс набір управляючих сигналів. Процесор має власні шини, отже чипсет використовується для перетворення з цього «приватної «шини в «публічну «PCI.

Pentium Запровадження Pentium в 1993 року революционизировало ринок PC, вклавши до корпусу середнього PC більше мощі, ніж мала NASA в кондиционируемых комп’ютерних приміщеннях початку 60-х. Архетектура Pentium представляє крок уперед від 486.

Это був заснований на CISC чіп з більш 3.3 мільйонами транзисторів, вироблений по 0.35-микронной технології. Усередині процесор використовував 32- розрядну шину, але зовнішня шина даних була 64-разрядна. Зовнішня шина вимагала інших материнських плат, та їх підтримки Intel випустив спеціальний чипсет для зв’язку Pentium з 64-разрядным зовнішнім кэшем і шиною PCI.

Більшість Pentium (75MHz і від) працюють на 3.3V з 5V уведенням-висновком. У Pentium подвійний потоковий суперскалярный дизайн, дозволяє йому виконувати більше інструкцій за тик. П’ять стадій (завантаження, декодування, генерація адреси, виконання і вивантаження) у виконанні цілочислових інструкцій залишаються, як і 486, але Pentium має дві паралельних цілочислових потоку, дозволяють йому читати, інтерпретувати, виконувати, і записувати дві операції одночасно. Так здійснюються целочисленные операції - з дробовими числами звертається окремий модуль плаваючою точки. Pentium також використовує два 8-килобайтных асоціативних буфера, більш відомі як первинний чи першого рівня кеш) — один для інструкцій і інший для даних. Обсяг кешу подвоєний проти попередником, 486. Цей кеш додає до продуктивності, оскільки як тимчасове сховище інформації для даних, що доставляються з повільної основний памяти.

Буфер Розгалужень (BTB) забезпечує динамічний пророцтво розгалужень. Він покращує виконання інструкцій запам’ятовуванням способу розгалуження і застосуванням тієї ж галузі при наступному виконанні інструкції. Коли BTB робить правильне пророцтво, продуктивність збільшується. 80-точечный Модуль Плаваючою Крапки забезпечує арифметичне засіб для роботи з «речовими «числами.

Обзор процессоров.

Pentium Pro Интеловский Pentium Pro, випущений кінці 1995 року з ядром CPU, що складається з 5.5 мільйонів транзисторів, плюс 15.5 мільйонів транзисторів у вторинному кэше, спочатку призначався на ринку серверів і high-end робочих станцій. Цей суперскалярный процесор включає особливості процесорів вищої категорії і оптимізовано під 32-битные операції. Pentium Pro відрізняється від Pentium «а наявністю убудованого вторинного кешу розміром від 256kb до 1mb, працюючого внутрішній частоті. Приміщення вторинного кешу на чіпі, а чи не на системної платі, дозволяє передавати дані про 64-битному каналу, а чи не по 32-битной системної шині у Pentium. Така фізична близькість також додає до зростання продуктивності. Ця комбінація настільки мощна, що 256kb вмонтованого кешу еквівалентні 2mb на системної платі. Навіть великим чинником в продуктивності Pentium Pro є комбінація технологій, відомі як «динамічний виконання ». Воно включає пророцтво розгалужень, аналіз потоку даних, і спекулятивне виконання. Їх комбінування дозволяє дозволяє процесору використовувати що просиджують інакше цикли тиків, виробляючи передбачення програмного потоку виконання інструкцій вперед. Pentium Pro був першим процесором у сімействі x86 із застосуванням понад поточности (superpipelining), цей потік включає 14 стадій, делящихся втричі секції. Чергова підготовча секція, обробна декодування та виведення інструкції, складається з восьми стадій. Позачергові ядро, яке виконує інструкцію, має три стадії і чергове завершення складається з трьох фінальних стадий.

Іншим, важливішим відзнакою Pentium Pro є його поводження з інструкціями. Він здобуває CISC (Complex Instruction Set Computer) x86 інструкції, і змінює їх у внутрішній RISC (Reduced Instruction Set Computer) микрокод. Перетворення спроектовано те щоб уникнути деякі обмеження, успадковані від набору інструкцій x86, як-от нерегулярне декодування інструкцій і арифметичні операції регистр-впам'ять. Микрокод потім пересилається у позачергової виконавець інструкцій, що визначає, готова інструкція до виконання, і, якщо ні, пересуває код із широкого кола, щоб уникнути застопорение потоку. У міграції убік RISC є свої мінуси. По-перше, перетворення інструкцій займає час, нехай вона навіть міряється в наночи микросекундах. Через війну Pentium Pro неминуче витрачає продуктивну міць на обробку інструкцій. Другий мінус у цьому, що позачергової дизайн може частково проводити 16-битный код, наводячи до застопориванием. Це то, можливо причиною часткового відновлення регістру, того що відбувається до повного читання регістру, і накладати суворі виробничі витрати до семи циклів тику. Pentium Pro був охарактеризований першим мікропроцесором, котрий використовує поважний Socket 7, вимагаючи більшого 242-контактного інтерфейсу Socket 8 і нове годизайна системних плат.

MultiMedia eXtensions Процесор Intel’s P55C MMX з мультимедіа розширенням випускається початку 1997 року. Він представив найбільш значних змін базисної архітектури процесорів PC протягом десяти років і забезпечував три головних поліпшення: вмонтований кеш першого рівня стандартного Pentium подвоювався до 32kb додано 57 нових інструкцій, призначених спеціально ще ефективного маніпулювання відео, аудіой графічними даними було розвинено новий процес, під назвою SIMD (Single Instruction Multiple Data — Одна Інструкція Багато Даних) і дозволяє виконувати однакову інструкцію до багатьох екземплярам даних одночасно. Більший первинний кеш отже, що процесор має б під руками більше даних, зменшуючи потребу отриманні даних із кешу другого рівня, що позитивно віддзеркалюється в всіх програмах. Нові інструкції, застосовувані в поєднанні з SIMD і вісьмома розширеними (64-битными) регістрами, значно використовують паралелізм, коли вісім байт даних можна обробити за цикл, а чи не за одним за цикл. Виходить спеціальне перевагу для мультимедіаі графічних додатків, як-от аудіой відео де/кодирование, масштабирование образів і інтерполяція. Замість переміщення восьми пикселей графічних даних процесором за одним за раз, ці вісім пикселей може бути пересунені одностайно 64-битный пакет, і оброблені за цикл. За твердженням Intel, ці вдосконалення дають 10−20% збільшення швидкості для не-MMX додатків, і більше 60% прискорення для MMX приложений.

Tillamook Помітне відсутність MMX версії для ноутбуків Intel виправив наприкінці 1997 року оголошенням мобільних версій процесора під кодовою назвою Tillamook, під назвою невеликого міста, у Opегоне. Нові процесори із частотою 200 і 233MHz і технологією MMX на кілька днів висунули ноутбуки до рівня настільних систем. 226MHz версія і була випущена згодом у 1998 року. Tillamook — це перший процесор, побудований на розвиненому Intel Mobile Module для ноутбуків (MMO). Модуль тримає процесор, 512kb вторинного кешу, регулятор напруги для харчування процесора від вищого зовнішнього напруги, годинник, і розпочнеться новий «північний міст «430TX PCI. З'єднується з системної платою поруч з 280 рознімань, подібно SEC картриджу Pentium II. Найбільшим відзнакою у самому чіпі було застосування 0.25-микронной технології проти яку застосовували раннє Intel в мобільних чіпах 0.28. Менший мікрон чинник вплинув на частоту і непередбачуване напруження: транзистори в процесорі (з електричними нулями і одиницями) ближче примыкались, і швидкість автоматично збільшувалася. Оскільки транзистори зближалися, напруга зменшувалася, щоб уникнути руйнацій від сильних електричних полів. Попередні версії мобільних интеловских процесорів харчувалися від 2.45v на ядрі, а й у Tillamook він був опушено до 1.8v. Регулятор напруги була потрібна за захистом чіпа від шин PCI і пам’яті, які працювали на 3.3v. Від зменшення напруги на процесорі значно экономилась энергия.

Pentium II Випущений з середини 1997 року, Pentium II ввів ряд великих змін — у світ процесорів PC. По-перше, чіп і системний кеш другого рівня з'єднувалися по виділеної шині, здатної працювати на частоті шини процессор-система. По-друге, процесор, вторинний кеш і тепло відвід були на невеличкий платі, вставлявшейся в розняття на системної платі, що більше нагадувало карту розширення, ніж традиційну схему процессор/гнездо. Intel охрестив це Single Edge Contact cartridge (SEC) — однобічно контактний картридж. У цьому вся картридже перебувають шість окремих компонент — процесор, чотири індустріально стандартних burst-static-cache RAM і тільки tag RAM. Дизайн SEC картриджа наділяв важливими перевагами. PGA-компоновка Pentium Pro вимагала 387 контактів, тоді як SEC-картридж — лише 242. Зменшення на третину числа контактів сталося наявністю в картридже дискретних елементів, як-от замикаючі резисторы і конденсатори. Ці елементи забезпечують розщеплення сигналів, що таке набагато менше число необхідних рознімань харчування. Розняття SEC-картриджа використовує так званий Slot 1 й сприймається як приймає естафету у минаючого Socket 7. Третє зміна — більшому синтезі, оскільки Pentium II об'єднує Dual Independent Bus (DIB) від Pentium Pro з технологією MMX від Pentium MMX, формуючи нового вигляду — гібрид Pentium Pro/MMX. Отже, зовні дуже відмінний від попереднього интеловских процесорів, Pentium II внутрішньо являє собою суміш нових технологій і поліпшень старих чипів. І, насамкінець, на відміну Pentium Pro, працюючого на 3.3v, Pentium II харчується від 2.8v, дозволяючи Intel пускати його за великих частотах без надмірного збільшення вимогу до потужності. Тоді, як 200MHz Pentium Pro з 512kb кешу споживає 37.9 ватів, 266MHz Pentium II з 512kb кешу спалює 37.0 ватів. Подібно Pentium Pro, Pentium II застосовує интеловскую Технологію Динамічного Виконання. Коли програмна інструкція зчитується в процесор і декодируется, вона потрапляє у виконуваний пул. Технологія Динамічного Виконання приймає три основних підходи до оптимізації поводження процесора з кодом. Численні Пророкування Розгалужень перевіряють програмний потік вздовж кількох гілок і прогнозують, де у пам’яті перебуває наступна інструкція. Коли процесор читає, він також перевіряє такі інструкції серед, прискорюючи внаслідок робоче протягом. Аналіз Потоку Даних оптимізує послідовність, у якій інструкції робитиметься, перевіряючи декодированные інструкцією, і визначаючи, готові вони в обробці чи залежить від інших інструкцій. Спекулятивне Виконання збільшує швидкість таких інструкцій переглядом вперед від поточної інструкцією, і обробкою подальших інструкцій, які мабуть можуть знадобиться. Ці результати зберігаються як спекулятивні до того часу, поки процесор не визначить, які йому потрібні, а які - немає. З цього точки інструкція повертається у нормальну чергу, й додається до потоку. У Технології Динамічного Виконання є основні переваги: Інструкції обробляються швидше, і ефективніше, ніж зазвичай, і на відміну від CPU із застосуванням RISC архітектури, програми зайве перекомпілювати для вилучення вигод процесора. Процесор усе робить на льоту. Значною нової особливістю є видалення вторинного кешу з власне процесора на окрему кремнієву пластину в картридже. Процесор читає і пише дані в кэше використовуючи спеціалізовану високошвидкісну шину. Звана задньої (backside) шиною, вона відділена системної шини процессор-память (зараз званої передній (frontside) шиною). Процесор може використовувати обидві шини одночасно, але архітектура подвійний незалежної шини має інші переваги. Хоча шина між процесором і кэшем другого рівня працює повільніше, ніж звичайному Pentium Pro (на половині швидкості процесора), вона надзвичайно масштабируема. Що швидше процесор, то швидше кеш, незалежно від 66MHz передній шини. До того ж, передня шина то, можливо збільшена з 66 до 100MHz без впливу шину кешу другого рівня. Також очевидно, що наявність пам’яті однією кристалі з процесором негативно б'є по відсоток виходу придатних 512kb Pentium Pro, зберігаючи високими цены.

Pentium II спирається на GTL+ (gunning-transceiver-logic) логіку хост-шины, допускає природну підтримку двох процесорів. Під час виходу це забезпечувало стоимостно ефективне мінімалістське двухпроцессорное рішення, допускаемое симетричній мультипроцессорностью (SMP). Двухпроцессорное обмеження накладалося не самим Pentium II, а підтримкою чипсета. Початкове обмеження чипсета двухпроцессорной конфігурацією дозволяло Intel і постачальникам робочих станцій пропонувати двухпроцессорные системи як тимчасова економічне рішення, що у іншій можуть і був можливо. Це обмеження було зняте з середини 1998 року після виходу чипсета 450NX, підтримує від однієї чотирьох процесорів. Чипсет 440FX, у якому чіпи PMC і DBX, не допускав чергування (interleaving) пам’яті, але підтримував EDO DRAM, дозволяючи покращувати продуктивність пам’яті зменшенням очікування. Коли Intel проектував Pentium II, він також завів слабку 16-битную продуктивність його попередника. Pentium Pro розкішно працює із повністю 32-битным забезпеченням, таких як Windows NT, але опускається нижче стандартного Pentium «а, обробляючи 16-битный код. Це спричиняє гірший ніж Pentium продуктивність під Windows 95, великі частини котрій наразі 16- битны. Intel вирішила цю проблему використанням пентиумного кешу з дескрипторами сегментів в Pentium II. Як це і Pentium Pro, Pentium II надзвичайно швидкий в арифметиці плаваючою точки. У поєднанні з Accelerated Graphics Port (AGP) це робить Pentium II потужним рішенням для високопродуктивної 3D графики.

Deschutes 333MHz втілення Pentium II під назвою Deschutes (річкою, поточної в Орегоні), було анонсовано на початку 1998 року з планованими в протягом року 400MHz і від. Ім'я Deschutes насправді належить до двох різних лініях CPU. Версія для Slot 1 — нічого більше, ніж злегка еволюціонував Pentium II. Архітектура і тяжка фізична дизайн ідентичні, крім те, що Deschutes Slot 1 частиною зроблено з допомогою 0.25-микронной технології, введеної восени 1997 року з ноутбучным процесором Tillamook, порівняно з 233−300MHz версіями, виконаними по 0.35-микронному процесу. Застосування 0.25-микрон означає, що транзистори на матриці фізично ближче між собою — і CPU споживає менше енергії, отже розсіює менше тепла на даної частоті, дозволяючи ядру тікати великих частотах. Усе решта у Slot 1 Deschutes ідентично звичайному Pentium II. Змонтований на основу і укладений у SEC картридж, він підтримує набір інструкцій MMX і спілкується з 512kb вторинного кешу на половинної частоті ядра. Вона має хоча б кінцевий коннектор, й працює тих-таки системних платах з тими самими чипсетами. Як такою він працює із 440FX чи 440LX зовнішньому частоті 66MHz. З весни 1998 року великий крок у продуктивності прийшов з наступним втіленням Deschutes, коли новий чипсет 440BX, припускає 100MHz передачу по системної шині, зменшуючи закупорювання даних, і підтримуючи частоти від 350 до 400MHz. Інший процесор, зовущийся Deschutes, належить до Slot 2, випущено з середини 1998 року як Pentium II Xeon. Intel розбив Slot 1 і Slot 2 Deschutes на взаємодоповнюють товарні лінії, де Slot 1 призначений для виробництва, а Slot 2 націлений на high-end сервери і туди, де ціна вторинна стосовно производительности.

Мобільний Pentium II Природний просування малопотужного (себто енерго потребления/рассеивания) сімейства Pentium II Deschutes ринку портативних PC здійснилося з випуском лінійки мобільних Pentium ІІ квітні 1998 року. Новий процесор та її компаньйон мобільний 440BX чипсет, відпочатку були доступні в 233 і 266MHz варіантах, скомпоновані в існуючий мобільний модуль (MMO) чи новий мини-картридж формат. Intel очікує до кінця 1998 року понад половини з споряджених його мобільними процесорами PC будуть вже Pentium II, а термін мобільних Pentium II Tillamook закінчиться до середини 1999 года.

Celeron У спробі кращого задоволення сектора дешевих PC, до справжнього часу вотчини виробників клонів, AMD і Cyrix, продовжують розвивати успадковану архітектуру Socket 7, Intel випустив свій ряд процесорів Celeron у квітні 1998 року. Заснований тій самій P6 архітектурі, як і Pentium II, і використовуючи хоча б 0.25-микронный процес, Celeron-системы пропонують повний комплект останніх технологій, включаючи підтримку AGP графіки, ATA-33 жорстких дисків, SDRAM і ACPI. Celeron працюватиме будь-якому интеловском Pentium II чипсете, які підтримують 66MHz системної шини, включаючи 440LX, 440BX і розпочнеться новий 440EX, спеціально спроектований на ринку «базових «PC. На відміну від Pentium II з його SEC картриджем, Celeron немає захисного пластикого покриття навколо карт процесора, що Intel називає Single Edge Processor Package (SEPP). Він цілком сумісний зі Slot1, що дозволяє вживати існуючі плати, але механізм кріплення для карти CPU не адаптований для форм чинника SEPP. Перші 266 і 300MHz Celeron «и без кешу другого рівня зустріли мало ентузіазму над ринком, не несучи чи несучи мало переваг над системамиклонами Socket 7. Торішнього серпня 1998 року Intel поповнив ряд Celeron сімейством процесором, названих Mendocino. Обладнаний 128kb вторинного кэа на матриці, працюючого на повної частоті процесора, і з'єднуючись через зовнішню 66MHz шину, новий Celeron став набагато більше живим, ніж його млявий попередник. Почасти плутано, дві доступні версії отримали назви Celeron 333 і 300a. Перше є основний версією, сумісний з існуючої интеловской архітектурою, тоді як другий патентує Pin 370 socket, відмінний від Socket 7 і Socket 1, націлений на дешеві low-end машины.

Pentium II Xeon У червні 1998 року Intel запропонував свій процесор Pentium II Xeon. Технічно Xeon представляє комбінацію технологій Pentium Pro і Pentium II і спроектований, щоб запропонувати видатну продуктивність в критичних додатках робочих станцій та серверів. Використовуючи новий інтерфейс Slot 2, Xeon приблизно ще більше розміру Pentium II, в основному через підвищення кешу другого рівня. Хоча це й 350 і 400MHz Pentium II CPU, передня шина дбає про 100MHz для збільшення обміну. Найбільш значним відзнакою від стандартного Pentium II і те, що кеш другого рівня дбає про повної частоті ядра CPU, на відміну дизайну Slot 1, який би вторинний кеш половиною частоти ядра, що дозволяє Intel використовувати дешевий готовий burst SRAM як вторинний кеш, а чи не виробляючи свій власний замовний SRAM. Набагато дорожчий замовний полноскорстной кеш служить головна причина різниці в цінах між Slot 1 і Slot 2 рішеннями. Чіп поставляється із трьома розмірами вторинного кешу. Робітники станції забезпечуються 512kb версією. 1mb версія, випущена пізніше, використовується для серверів, до того часу, поки 2mb версія очікується (пізніше у нинішнього року). Система кешу другого рівня подібна типу, використовуваному в Pentium Pro, це одну з основних складових вартості Xeon. Інший полягає у цьому, що коригувальний помилки (ECC) SRAM став стандартом переважають у всіх Xeon-ах. Іншим перебореним Xeon «ом обмеженням став дуальний SMP (symmetric multiprocessor). Неможливість запуску мультипроцессорных Pentium II систем з більш як двома процесорами було головним причиною виживання Pentium Pro у секторі high-end серверів, коли потрібно чотири, шість чи вісім процесорів. Slot 2 забезпечує чотиристоронню мультипроцессорность. Хоча Intel вирішив послати Xeon на обидва ринку — робочих станцій та серверів, він розробив різні чипсеты системних плат кожного з них. 440GX побудований навколо архітектури ядра 440BC чипсета і призначено для робочих станцій. 450NX, з іншого боку, спроектований спеціально для ринку серверов.

Майбутні розробки Intel Intel зараз має у розробці ряд процесорів Katmai, названий на честь вулкана на Алясці, відзначений як нова версія Pentium II. Katmai грунтуватиметься на P6 архітектурі, розпочатої Pentium Pro. Подібно Deschutes, цей чіп будується на интеловском 0.25-микронном процесі. Найбільш значним відзнакою буде ревізія MMX розширення підняттям до MMX2. MMX2 містить більше 32-бітних інструкцій — існуючий MMX багато в чому 16-битен — і покращує продуктивність 3D графіки. Решта змін включають 100MHz зовнішню шину, збільшений Level 1 кеш і логіку ядра чипсета, спроектированную задля подолання 500MHz рубежу швидкості Pentium II. Katmai найімовірніше побачить світ початку 1999 року. Dixon, наступний представник сім'ї Mendocino, обіцяється на другий половині 1999 року. Мабуть, він включати більше кешу другого рівня (192 чи 256kb) і Katmai New Instructions (KNI), нарешті повністю вытиснившие MMX. Willamette, під назвою з іншої орегонской річці, — зміна поступу Intel. З розвиненим ядром Pentium Pro і можливість 100MHz зовнішньої шини, Willamette очікується понад 50% швидше існуючих Pentium II. Willamette по чуткам посилить продуктивність плаваючою крапки й підтримку 3D геометрії. Він знайде свій шлях ринку наприкінці 1999 року, але з стане масовим в настільних системах до 2000;го. Merced, названий по каліфорнійської річці, відзначить кінець процесорів, використовує x86 архітектуру. Результат спільного проекту досліджень Hewlett-Packard і Intel, Merced стане першим процесором, використовує повний 64-битный IA-64 набір інструкцій. Це повинно призвести до продуктивності, яка перевершує старі RISC і CISC процесори. Merced, проте, буде ще здатний виконувати x86 інструкції, але з без шкоди в продуктивності. Merced, поява якого очікується до середини 2000 року, позиціонується як нова ера в обчислювальної мощі. Він, мабуть, обслуговуватиме переважно ринок серверів та скорочення робочих станцій, тоді як Willamette, сутнісно обрізана версія Mersed, працюватиме на highend персональних компьютерах.