Rozwój i współczesne technologie procesorów dla komputerów

osobistych

Michał Piech

Prawo Morea

Jest to prawo sformułowane w 1965 "Prawo Moore'a", mówi że "moc obliczeniowa procesorów podwaja się co 24 miesiące„ jak dotąd prawo to sprawdza się

• Jako ciekawostkę dodam że prawo to odnosi się również do

• rozmiarach RAM• pojemności dysków twardych• przepustowości sieci

Prawo Morea

Producenci Procesorów

IntelAmdVIAIBM MOTOROLA

Rozwój procesorów dla pc

• Architektura CISC- rodzaj architektury procesora. Według architektury CISC były Tworzone pierwsze procesory, które wyposażano w pełny zestaw instrukcji mający im zapewnić wykonanie każdego polecenia użytkownika [ konkretnie programu na którym pracuje użytkownik ]

Architektura RISC – bardziej zaawansowana architektura CISC

PoczątekIntel 4004 to 4-bitowy mikroprocesorzaprojektowany i produkowany przez firmę Intel od 1971,

pierwszy na świecie komercyjny jednoukładowy procesor

Maksymalna częstotliwość taktowania - 740 kHz.• Osobna pamięć dla programu i danych (tzw.

"architektura harwardzka").• 46 instrukcji.• 16 czterobitowych rejestrów.• 3-poziomowy stos.• 2300 tranzystorów (technologia produkcji 10 µm).

• 5 miesięcy po wydaniu trego procesoro intel wypuścił na rynek jego ulepszoną wersje intel 8008

Pierwszy komputer osobisty i jego CPU

• Altair 8800

Pierwszy komputer osobisty i jego CPU

ALTAIR 8800 – był to pierwszy zestaw komputerowy do własnoręcznego montażu, opracowany pod koniec 1974 r.

Komputer był wyposażony w procesor Intel 8080

Intel 8080• wyprodukowany przez Intela w kwietniu 1974W technologii n-MOS tzn. tranzystory są

produkowane w formie trzech warstw. Dolna warstwa to płytka wycięta z monokryształu krzemu. Na płytkę tę napyla warstwę tlenku metalu lub półmetalu, która pełni funkcję izolatora Na warstwę tlenku napyla się z kolei bardzo cienką warstwę dobrze przewodzącego metalu .Układ trzech warstw tworzy prosty tranzystor lub pojedynczą bramkę logiczną układu procesora.

Intel 8080 cdn.

• pracował z częstotliwością taktowania 2 MHz. Był on uniwersalną jednostką centralną złożoną z jednostki arytmetyczno-logicznej, rejestrów roboczych i układu sterowania. Dane i instrukcje są przesyłane do i z pamięci za pośrednictwem 8-bitowej szyny danych, pamięć jest adresowana 16-bitową szyną adresową.

INTEL 8080

INTEL 8080

8080 w powiększeniu

Odpowiedź na INTEL 8080• AMD C8080

• Mitsubishi M5L8080AP

Poland MCY7880

• Siemens SAB8080A-C

Postęp w koleinych latach

Lata 1971-1980 8085

-ukazał się w marcu 1976-zegar 5 MHz-moc obliczeniowa 0,37 MIPS-szyna danych 8-bitowa-liczba tranzystorów 6500, proces technologiczny 3 mikrony-pojedyncze zasilanie 5V

8086-ukazał się 1978-zegar:

5MHz - moc obliczeniowa 0,33 MIPS8MHz - moc obliczeniowa 0,66 MIPS10MHz - moc obliczeniowa 0,75 MIPS

-szyna danych 16-bitowa, szyna adresowa 20-bitowa-liczba tranzystorów 29000, proces technologiczny 3 mikrony-10 razy szybszy od 8080

Intel 8086 był jednym z najbardziej przełomowych procesorów w historii architektura 86

8088-ukazał się 1 czerwca 1979-zegar:

5MHz - moc obliczeniowa 0,33 MIPS8MHz - moc obliczeniowa 0,75 MIPS

-wewnętrzna architektura 16-bitowa-zewnętrzna szyna danych 8-bitowa, szyna adresowa 20-bitowa-liczba tranzystorów 29000, proces technologiczny 3 mikrony-pamięć adresowalna 1 MB-odpowiednik 8086 z wyjątkiem 8-bitowej szyny danych-użyty w IBM PC i XT oraz ich klonach

IBM PC 5150

Pierwszy IBM PC

Raytheon VT302 Computer

Lata 1981-1990

• Procesory z tych lat to przede wszystkim coraz wyższa wydajność zgodna z prawem Morea kontynuacja architektury 86 , wyższe częstotliwości taktowania , mniejszy proces technologiczny , oraz drobne udoskonalania takie jak zwiększona ilość pamięci adresowanie itp.

Lata 1981-1990 80186

80286

80386

• 80486

• 80386SL

• Intel 80386SL na uwagę zasługuje model 80386SL pierwszy układ przeznaczony do systemów przenośnych ze względu na niski pobór mocy

Lata 1991-2000

• W tych latach wystąpił prawdziwy wysyp nowych i coraz bardziej zaawansowanych procesorów do komputerów osobistych od 1991 do 1993 r Intel wypuszcza jeszcze 3 procesory z serii 80xxx poczym zajmuje się serią pentium22 marca 1993 ukazuje się Pentium (60 i 66 MHz)

Lata 1991-2000• Pentium I (produkowany 1993-98) • Nowa architektura Pentium oferowała mniej więcej

dwukrotnie większą moc obliczeniową w porównaniu z intelowskimi 486 (poprzednik)

• Architektura superskalarna – Pentium został pierwszym procesorem CISC

• 64-bitowa szyna danych. Wszystkie główne rejestry pozostały 32-bitowe,

• Zestaw instrukcji MMX (zestaw 57 instrukcji . Rozkazy MMX mogą realizować działania logiczne i arytmetyczne na liczbach całkowitych.

• Rozdzielenie cache na cache instrukcji i danych• Wyższa częstotliwość taktowania szyny od 60 MHz

do 266 MHz• Gniazdo Socket 5 ,6 7• Proces technologiczny od 8-035 mikrometra

Procesor Pentium uprościł przetwarzanie danych bliższych rzeczywistości, takich jak mowa, dźwięki, pismo odręczne czy fotografie. Nazwa Pentium, powtarzana w komiksach i w programach telewizyjnych , wkrótce po jej wprowadzeniu stała się znana praktycznie każdemu (sukces marketingowy).

1991-2000• K5 odpowiedz AMD na PENTIUM I

• AMD K5 był procesorem klasy Pentium, produkowanym przez firmę AMD od 1995 roku.• Składał się z około 4,3 miliona• Z powodów marketingowych, chipy K5 były oznaczane tzw. wskaźnikiem PR rating który oznaczał

ich wydajność• w porównaniu z procesorami Pentium firmy• Intel. Na przykład procesor taktowany zegarem 116 MHz sprzedawany był jako "K5 PR166" co

miało oznaczać, że był on ekwiwalentem Pentium 166.Produkowane były następujące modele:

• "SSA5"– K5 PR75 (75 MHz), 1995– K5 PR90 (90 MHz), 1995– K5 PR100 (100 MHz), 1996

• "5k86"– K5 PR120 (90 MHz), 1996– K5 PR133 (100 MHz), 1996– K5 PR166 (116 MHz), 1997

•

Lata 1991-2000• Pentium II• 1997: procesor Pentium II

Zawierający 7,5 miliona tranzystorów Pentium II wyposażony jest w technologię Intel MMX, stworzoną w celu wydajnego przetwarzania danych audio i wideo oraz obrazów. Nowatorskim rozwiązaniem było zamknięcie procesora w kasecie typu Single Edge Contact (S.E.C), zawierającej także układ szybkiej pamięci podręcznej. Procesor umożliwia przechwytywanie, edycję i udostępnianie zdjęć za pośrednictwem Internetu; edycję i tworzenie tekstu, muzyki oraz przejść pomiędzy scenami w amatorskich filmach, a wreszcie - we współpracy z wideotelefonem - przesyłanie obrazu wideo przez zwykłe linie telefoniczne i Internet.

Liczba tranzystorów: 7,5 milionaSzybkość: 200 MHz, 233 MHz, 266 MHz, 300 MHzProces technologiczny 0.35-0.25 µm

1991-2000• 1999: procesor Celeron

Zgodnie ze strategią firmy, polegającą na tworzeniu procesorów dla różnych segmentów rynku, Intel zaprojektował procesor Celeron. Układ ten, przeznaczony do niedrogich komputerów PC, za wyjątkowo niską cenę zapewnia doskonałą wydajność w podstawowych zastosowaniach.

Liczba tranzystorów: 7,5 miliona (pierwsza generacja procesorów Celeron), 19 milionów (druga generacja), 27 milionów (współczesny procesor Celeron 1,1 GHz), 44 miliony (Celeron 1,2 GHz)Szybkość: 266 MHz (pierwsza generacja), od 500 MHz do 1,20 GHz (obecnie)

•

1991-2000• Pentium III• 1999: procesor Pentium III

Procesor Pentium III obsługuje 70 nowych rozkazów, stanowiących rozszerzenie "Internet Streaming SIMD", które znacznie zwiększają wydajność przetwarzania obrazów, grafiki trójwymiarowej, strumieniowego dźwięku i wideo oraz aplikacji do rozpoznawania mowy. Zwiększa także komfort korzystania z Internetu, umożliwiając np. "spacerowanie" po wirtualnych muzeach i sklepach oraz pobieranie wysokiej jakości filmów wideo. Procesor został zbudowany w technologii 0,25 mikrometra.

Liczba tranzystorów: 9,5 milionaSzybkość: od 650 MHz do 1,2 GHz

• AMD k6 , k7, amd athlon, duron

procesor Pentium 4 procesor Pentium 4 20 listopada 2000•

Użytkownik komputera z procesorem Pentium 4 może tworzyć profesjonalnej jakości filmy, udostępniać obraz wideo w Internecie, nawiązywać połączenia głosowe i wizyjne oraz generować grafikę 3D w czasie rzeczywistym, kodować z dużą szybkością muzykę w formacie MP3, a także jednocześnie uruchamiać kilka aplikacji multimedialnych w trakcie połączenia z Internetem. Pentium 4 składa się z 42 milionów tranzystorów, a połączenia pomiędzy nimi mają szerokość 0,18 mikrometra.

Liczba tranzystorów: 42 milionySzybkość: 1,40 GHz, 1,50 GHz, 1,70 GHz, 1,80 GHz oraz przełomowy, zaprezentowany 27 sierpnia 2001 r. procesor pracujący z szybkością- 2 GHz (od 27 sierpnia 2001).

• Kolejne wersje procesorów P4• Willamette Northwood Gallatin PrescottPrescot - pierwszym spośród procesorów Pentium 4, pojawiła się wielowątkowość (HyperThreading).

Intel vs AMD

INTEL VS AMD

AMD Duron Intel P3 1000Mhz

Athlon XP 2400+ P4 2400 MHz

Athlon XP 2800+ P4 2800 MHz

Athlon XP 3000+ P4 3000 Mhz

Athlon XP 3200+ P4 3200 MHz

Procesory 64 Bitowe• AMD na w 2003 roku wprowadza procesory 64 bitowe, 2

lata przed IntelemPentium 4 64 bitAMD athlon 64

Procesory 2-rdzeniowe

• Pentium D wprowadzony w 2005. pierwszy po procesorach IBM PowerPC G4 przeznaczonych tylko do komputerów apple procesor przeznaczonym dla komputerów osobistych

• [2,8, 3,0, 3,2 GHz (2x 2,8, 3,0, 3,2, GHz na rdzeń)]– proces technologiczny 0,090 nm(początkowo)– Szyna systemowa 800MHz

Pentium D• Pojedynczy układ Pentium D zawiera dwa

osobno wyprodukowane i połączone ze sobą rdzenie Pentium 4 Prescott

Odpowiedz AMD na Pentium D

• Athlon 64 x2

Zastój oprogramowania względem wielordzeniowości procesorów

Core 2 duo• Intel Core 2 była to ósma generacja

mikroprocesorów firmy Intel w architekturze 64-bit x86-64. Wykorzystana jest w niej nowa mikroarchitektura Intel Core, która zastąpiła architekturę NetBurst, na której oparte były wszystkie procesory tej firmy powstałe po 2000 roku.

Seria procesorów Core 2 duo była bardzo udana, prawdziwa rewolucja w świecie CPU

Jej atuty to niski pobór energii , wysoko wydajność , bardzo dobry stosunek wydajności do ceny

Od wprowadzeniu procesorów z Core 2 duo Intel wiedzie prym w wydajności najszybszych procesorów i jak dotąd AMD nie udało się go prześcignąć

Procesory 4-rdzeniowe

• Procesory 4 -ewolucja układów 2-rdzeniowych • Intel quad• AMD phenom

Q6600 pierwszy przectawicel 4-rdzeniowych procesorów intela

AMD Phenom

Dzisiejsze procesory

Seria Intel atom• Intel Atom - rodzina 32-

bitowych mikroprocesorów firmy Intel x86.. Procesory wytwarzane są w technologii CMOS 45 nm, są używane w komputerach klasy Ultra-Mobile PC (w płytach głównych mini-ITX) oraz innych przenośnych urządzeniach j. Procesory pracują z zegarem od około 500 do 1800MHz, pobierają zaledwie od 0.6W do 2.5W energii, co przekłada się na małe wytwarzanie ciepła.

Wydajność intel atom

Wydajność intel Atom CDN.• Wydajność w porównaniu z referencyjnymi

konstrukcjami

Seria Intel iArchitektura i technologie:

• Sechnologię Intel Turbo Boost. Pozwala ona inteligentnie dostosować częstotliwości pracy poszczególnych rdzeni w zależności od aktualnych potrzeb, dzięki czemu procesor Intel Core i5 zapewnia najwyższą osiągalną w danej chwili wydajność bez zwiększonego wydzielania ciepła. Technologia Intel Turbo Boost ma szczególnie duże znaczenie dla procesorów mobilnych, gdyż pozwala ona na wydłużenie czasu pracy na akumulatorze, poprzez wyłączenie nieaktywnych w danej chwili rdzeni

• Zintegrowany kontroler pamięci• Zintegrowana karta graficzna• Niższy proces technologiczny 45-32 nm• Większa wydajność

Serie procesorów• I3• I5• i6

Intel I7

Wysokie zapotrzebowanie na energię najnowszych modeli procesorów

Najnowsze 6-rdzeniowy procesory intel i7

Najnowsze 6-rdzeniowy procesory intel i7 cdn

Procesory CPU z GPU

• Zintegrowany w CPU rdzeń graficzny

• Jednym z najważniejszych elementów niektórych modeli nowych procesorów „i” jest zintegrowany chipset graficzny. To właśnie umieszczenie jego na procesorze powoduje rewolucję, gdyż do tej pory dla komputerów domowych takie rozwiązanie było niemożliwe.

Amd FUSION

• PROCESOR Ma ten połączyć w sobie tradycyjną architekturę mikroprocesora

CPU oraz karty graficznej GPU w jednym układzie scalonym

Procesory GPU CPU

GPGPU (General-purpose computing on graphics processing units) jest to technologia pozwalająca na użycie procesorów kart graficznych (GPU) do zadań, które były powierzone tradycyjnym procesorom (CPU).

Procesory Cuda (NIVIDA)

Intel plan technologiczny

• Wikipedia• Pc Lab• Google• Tomshardware• Intel.com• amd.COM