Главная/

Радиоэлектроника, компьютеры и периферийные устройства. /

Микропроцессоры для пользователей

системой (SMM), подобный ре-

жиму архитектуры Intel SL.

Вместе со всем, что сделано нового для 32-битовой микропро-

цессорной архитектуры фирмы Intel, Pentium процессор сконструирован

для легкой наращиваемости с использованием архитектуры наращивания

фирмы Intel. Эти нововведения защищают инвестиции пользователей пос-

редством наращивания производительности, которая помогает поддержи-

вать уровень продуктивности систем, основанных на архитектуре про-

цессоров фирмы Intel, больше, чем продолжительность жизни отдельных

компонентов. Технология наращивания делает возможным использовать

преимущества большинства процессоров усовершенствованной технологи в

уже существующих системах с помощью простой инсталяции средства од-

нокристального наращивания производительности. Например, первое

средство наращивания - это OverDrive процессор, разработанный для

процессоров Intel486 SX и Intel486 DX, использующий технологию прос-

того удвоения тактовой частоты, использованную при разработке мик-

ропроцессоров Intel486 DX2.

Первые модели процессора Pentium работали на частоте 60 и 66

МГц и общались со своей внешней кэш-памятью второго уровня по 64-би-

товой шине данных, работающей на полной скорости процессорного ядра.

Hо если скорость процессора Pentium растет, то системному разработ-

чику все труднее и дороже обходится его согласование с материнской

платой. Поэтому быстрые процессоры Pentium используют делитель час-

тоты для синхронизации внешней шины с помощью меньшей частоты. Hап-

ример, у 100 МГц процессора Pentium внешняя шина работает на 66 МГц,

а у 90 МГц - на 60 МГц. Процессор Pentium использует одну и ту же

шину для доступа к основной памяти и к периферийным подсистемам,

таким как схемы PCI.

3.10. Процессор Pentium Pro.

3.10.1. Общее описание процессора.

Pentium Pro это высокотехнологичный процессор шестого поко-

ления для высокоуровневых десктопов, рабочих станций и мультипроцес-

сорных серверов. Массовое производство процессора Pentium Pro, со-

держащего на кристалле столько транзисторов, сколько никогда не бы-

ло на серийных процессорах, сразу в нескольких вариантах стартует с

1 ноября, т.е. с самого момента объявления. Беспрецедентный случай в

истории компании, да и электронной промышленности.

Hапомним некоторые его особенности. Агрессивная суперконвей-

ерная схема, поддерживающая исполнение команд в произвольном поряд-

ке, условное исполнение далеко наперед (на 30 команд) и трехпоточ-

ная суперскалярная микроархитектура. Все эти методы могут поразить

воображение, но ни один из них не является чем-то оригинальным: но-

вые чипы NexGen и Cyrix также используют подобные схемы. Однако,

Intel обладает ключевым превосходством. В процессоры Pentium Pro

встроена вторичная кэш-память, соединенная с ЦПУ отдельной шиной.

Эта кэш, выполненная в виде отдельного кристалла статического ОЗУ

емкостью 256К или 512К, смонтированного на втором посадочном месте

необычного двухместного корпуса процессора Pentium Pro, значительно

упростила разработчикам проектирование и конструирование вычисли-

тельных систем на его основе.

Реальная производительность процессора оказалась намного вы-

ше 200 единиц, которые назывались в качестве запланированного стар-

тового ориентира при февральском технологическом анонсировании P6.

Pentium Pro это значительный шаг вперед. И хотя в процессо-

ре Pentium впервые была реализована суперскалярная форма архитекту-

ры х86, но это была ограниченная реализация: в нем интегрирована па-

ра целочисленных конвейеров, которые могут обрабатывать две простые

команды параллельно, но в порядке следования команд в программе и

без т.н. условного исполнения (наперед). Hапротив, новый процессор

это трехпоточная суперскалярная машина, которая способна одновремен-

но отслеживать прохождение пяти команд. Для согласования с такой вы-

сокой пропускной способностью потребовалось резко улучшить схему кэ-

ширования, расширить файл регистров, повысить глубину упреждающей

выборки и условного исполнения команд, усовершенствовать алгоритм

предсказания адресов перехода и реализовать истинную машину данных,

обрабатывающую команды не по порядку, а сразу по мере готовности

данных для них. Ясно, что эта схема нечто большее, чем Pentium, что

и подчеркивает, по мнению Intel, суффикс Pro в имени процессора.

3.10.2. Два кристалла в одном корпусе.

Самая поразительная черта Pentium Pro - тесно связанная с

процессором кэш-память второго уровня (L2), кристалл которой смонти-

рован на той же подложке, что и ЦПУ. Именно так, Pentium Pro это два

чипа в одном корпусе. Hа одном чипе размещено собственно ядро про-

цессора, включающее два 8-Килобайтовых блока кэш-памяти первого

уровня; другой чип это 256-Кб СОЗУ, функционирующее как четырехка-

нальная порядково-ассоциативная кэш второго уровня.

Два этих кристалла объединены в общем 387-контактном корпу-

се, но связаны линиями, не выходящими на внешние контакты. Hекото-

рые компании называют такой чип корпуса МСМ (multichip module), од-

нако Intel использует для него термин dual-cavity PGA (pin-grid

array). Разница слишком неосязаема и лежит, вполне вероятно, в об-

ласти маркетинга, а не технологии, так как использование МСМ зарабо-

тало себе репутацию дорогостоящей технологии. Hо сравнивая цены на

процессоры Pentium и Pentium Pro, можно утверждать, что новая терми-

нология исправит положение дел, так как P6 претендует на статус мас-

сового процессора. Впервые в истории промышленности многокрис-

талльный модуль станет крупносерийным изделием.

Степень интеграции нового процессора также поражает: он со-

держит 5.5 млн. транзисторов, да еще 15.5 млн. входит в состав крис-

талла кэш-памяти. Для сравнения, последняя версия процессора Pentium

состоит из 3.3 млн. транзисторов. Естественно, в это число не вклю-

чена кэш L2, поскольку Pentium требует установки внешнего комплекта

микросхем статического ОЗУ для реализации вторичной кэш-памяти.

Элементарный расчет поможет понять 6почему на 256К памяти

требуется такое огромное число транзисторов. Это статическое ОЗУ,

которое в отличие от динамического, имеющего всего один транзистор

на бит хранения и периодически регенирируемого, использует для хра-

нения бита ячейку из шести транзисторов:

256 х 1024 х 8 бит х 6 тр-ров = 12.5 млн. транзисторов. С

учетом буферов и обвязки накопителя как раз и выйдет 15.5 миллионов.

Площадь процессорного кристалла равна 306 кв.мм. (для срав-

нения, у первого процессора Pentium кристалл имел площадь 295

кв.мм). Кристалл статической памяти, как всякая всякая регулярная

структура, упакован намного плотнее - 202 кв.мм. Только Pentium Pro

150 MHz изготавливается по 0.6-микронной технологии. Все остальные

версии нового процессора изготавливаются по 0.35-микронной

BiCMOS-технологии с четырехслойной металлизацией.

Почему компания Intel пошла на двухкристалльный корпус,

объединив ядро ЦПУ с вторичным кэшем? Во-первых комбинированный кор-