Как работают процессоры
IA-32
Полная обработка каждой инструкции занимает определенное
количество тактов процессора. При этом возможно разделить процесс обработки
на этапы, что позволит начать выполнение следующей команды сразу за тем, как
предыдущая команда пройдет первый этап — это, собственно, и есть принцип
конвейерной обработки (pipelining), применяемый еще со времен процессоров
i486 и Pentium, в которых использовался стандартный 5-ступенчатый конвейер.
Суперконвейеризация (superpipelining), примененная в
семействе Р6, делит ступени стандартного конвейера на более мелкие части. С
увеличением числа ступеней каждая отдельная ступень выполняет меньшую работу
и, следовательно, содержит меньше аппаратной логики.
Кэш 2-го уровня в Pentium 4, сделанном на ядре Willamette,
остался объемом 256 КБ. Ширина шины кэша L2-составляет 256 бит, но
латентность кэша уменьшилась в два раза, что позволило добиться пропускной
способности кэша в 48 ГБ при частоте 1,5 ГГц.
Самой интересной особенностью новых процессоров Pentium 4
является расширение набора команд процессора инструкциями Streaming SIMD Extensions
2 (SSE2). В отличие от AMD, которая сильно переработала блок FPU, Intel решила
оставить его практически без изменений, но зато дополнила его множеством
команд для работы с потоками данных. К 70 инструкциям SSE, работающим с
потоковыми данными одинарной точности, добавились 144 инструкции для работы с
числами двойной точности, а также с целыми числами длиной 1—8 байт.
Оптимизация программ под SSE2 должна увеличить их производительность в 2—5
раз.
Конструктивы процессоров
Существуют разные типы корпусов, внутри которых
размещаются современные процессоры IA-32:
1. PQFP (Plastic Quad Flat
Package — плоский прямо
угольный пластмассовый корпус с выводами по четырем сто
ронам) — корпус для установки методом поверхностного мон
тажа. Выводы сделаны по каждой из сторон в плоскости кор-
пуеа, при монтаже соответствующим образом изгибаются. В
этих корпусах выпускалось большинство процессоров 386, а
также варианты процессоров для ноутбуков.
2. SQFP (Shrink Quad Flat Package — корпус с
выводами
по четырем сторонам, загнутыми внутрь) — для установки
методом поверхностного монтажа или вставки в разъем. За
счет того, что выводы загнуты под корпус, уменьшается пло
щадь, занимаемая корпусом на плате, а также увеличивается
жесткость выводов, поскольку их концы упираются в специ
ально сделанные выемки на нижней поверхности корпуса.
3. PGA (Pin Grid Array — «решетчатая» структура выво
дов) - керамический корпус с вертикальными выводами, рас
положенными по нижней поверхности корпуса в несколько
рядов. Устанавливается преимущественно в разъем. В таких
корпусах выпускалась часть процессоров 386 и подавляющее
большинство процессоров 486.
4. SPGA (Scattered PGA — модификация с «разбросан
ными» выводами) — вариант PGA, когда выводы расположе
ны в шахматном порядке. В этих корпусах выпускались пер
вые процессоры Pentium.
5. PPGA (Plastic PGA — пластмассовый) - вариант
PGA
с металлическим корпусом для кристалла и пластмассовым
обрамлением, в которое запрессованы выводы. В таких кор
пусах выпускаются процессоры Pentium, Celeron, Pentium !!!
и
Pentium 4.
Современные процессоры отличаются большим разнообразием конструктивов.
Процессоры Pentium II изготавливались в конструктиве SECC и SEPP. Для этих
процессоров был разработан Slot 1 - щелевой разъем с 242 контактами. В этот
же слот устанавливаются и процессоры Celeron, и Pentium !!!. Слот позволяет
работать с частотой системной шины 66 или 100 МГц. Для Slot 1 предназначены
процессоры с разными названиями «упаковки».
1. SECC - картридж процессоров Pentium II и Pentium !!!
Представляет собой печатную плату с установленными компонентами. К
микросхемам ядра и кэша прилагает термоплас-тина, распределяющая тепло, к
которой снаружи крепится вентилятор (или иное охлаждающее устройство) Спереди
картридж закрыт крышкой.
2. SECC 2 — картридж для тех же процессоров,
который
появился, начиная с частоты 350 МГц. От предыдущего отли
чается тем, что не имеет термопластины — внешние «холо
дильники» прижимаются прямо к корпусам микросхем ядра и
кэша, что снижает тепловое сопротивление и повышает эф
фективность охлаждения. Сами процессоры, устанавливаемые
на SECC 2, могут быть как в корпусах PLGA (Plastic Land Grid
Array), так и в
OLGA (Organic Land Grid Array).
3. SEPP (Single Edge Processor
Package) - картридж про
цессоров Celeron, не имеющий ни термопласта чы, ни крышки.
Внешний радиатор прижимается прямо к корпусу ядра, а мик
росхем вторичного кэша у процессоров Celercn нет.
В процессорах Celeron идея упаковки в картридж себя изжила
— одну микросхему ядра легко упаковать и в обычный корпус со штырьковыми
выводами. Так появился Celeron в корпуее PPGA (Plastic Pin Grid Array), напоминающий
по виду Pentium в форм-факторе (Socket 370 (по числу выводов)). Он имеет 6
полных рядов контактов.
Современные процессоры Pentium !!! и Pentium 4 также
выпускаются в конструктиве PPGA
|
