Микропроцессоры: понятие, история развития, особенности

Размещено на http://www.allbest.ru

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ - УЧЕБНО-НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ КОМПЛЕКС»

Кафедра «Информационные системы»

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Информатика»

на тему: «Микропроцессоры: понятие, история развития, особенности»

Содержание

Введение

1. Характеристики микропроцессоров

2. История развития микропроцессоров

2.1 Intel-4004

2.2 Intel-8086

2.3 Intel-80286

2.4 AMD Am286

2.5 Intel-80386

2.6 AMD Am386

2.7 Intel-80486

2.8 AMD Am486

2.9 Intel-Pentium

2.10 Intel-Pentium Pro

2.11 AMD K5

2.12 Intel-Pentium II

2.13 AMD K6

2.14 Intel-Pentium III

2.15 AMD Athlon

3. Задача

3.1 Постановка задачи

3.2 Метод решения

3.3 Алгоритм решения

3.4 Листинг программы на Pascal

Заключение

Список использованной литературы

Введение

ЭВМ получили широкое распространение, начиная с 50-х годов. Прежде это были очень большие и дорогие устройства, используемые лишь в государственных учреждениях и крупных фирмах. Размеры и форма цифровых ЭВМ неузнаваемо изменились в результате разработки новых устройств, называемых микропроцессорами.

Современный человек в повседневной жизни постоянно использует множество цифровых устройств, в том числе компьютер. Главной частью аппаратного обеспечения компьютера является микропроцессор.

В настоящее время используются разные архитектуры процессоров, я не считаю целесообразным описывать все их, а остановлюсь лишь на самых распространенных - процессорах х86 (х86 64) архитектуры.

Итак, микропроцессор это устройство, отвечающее за выполнение арифметических, логических операций и операций управления, записанных в машинном коде, реализованный в виде одной микросхемы или комплекта из нескольких специализированных микросхем. В настоящее время один или несколько микропроцессоров используются в качестве вычислительного элемента во всём, от мельчайших встраиваемых систем и мобильных устройств до огромных мейнфреймов и суперкомпьютеров.

Целью данной курсовой работы является ознакомление с историей развития микропроцессора и его основами характеристиками. Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:

- ознакомление с характеристиками микропроцессоров;

- ознакомление с историей микропроцессоров на базе архитектуры x86 в период с 1971г по 2000 г.

1. Характеристики микропроцессоров

Как отличить один микропроцессор от другого? Для этого необходимо сравнить основные характеристики:

Тактовая частота микропроцессора - указывает, сколько элементарных операций (тактов) микропроцессор выполняет за одну секунду. Генератор тактовых импульсов генерирует последовательность электрических импульсов. Частота генерируемых импульсов определяет тактовую частоту машины. Промежуток времени между соседними импульсами определяет время одного такта работы машины, или просто, такт работы машины. Частота генератора тактовых импульсов является одной из основных характеристик персонального компьютера и во многом определяет скорость его работы, ибо каждая операция в машине выполняется за определенное количество тактов.

Кэш памяти - это очень быстрая память расположенная непосредственно в процессоре, делается это с целью минимизации задержек при обмене данными, т.к. оперативная память расположена достаточно далеко от процессора, и требует прохождения через дополнительные контроллеры, что так же негативно сказывается на быстродействии. В настоящее время встречается кэш память трёх уровней (L1,L2,L3), кэш первого уровня всегда самый быстрый и работает на частоте с процессором, она наиболее дорогая и имеет самый маленький объём, порядка 128-512 Кбайт даже в топовых процессорах. Чаще кэш L1 бывает разделяемый, пополам, на кэш инструкций и кэш адресов. Кэш L2 работает несколько медленнее, но имеет больший объём, до 8 ми Мбайт. Кэш же третьего уровня появился сравнительно недавно и обладает самым большим объёмом, до 16ти Мбайт, он соответственно самый медленный.

Дополнительные инструкции. Используемые дополнительные инструкции также помогают ускорить процесс обработки, в первую очередь это относится к типичным задачам, скажем обработки мультимедиа. Первыми предложила дополнительный набор инструкций компания Intel, этот набор назывался MMX (MiltiMedia eXtensions), и представляли собой готовый набор команд для обработки типичных мультимедиа задач, затем появилась 3D Now! от AMD, и прочие: SSE,SSE2,SSE3, … и т.д. Также производителя ми используются и другие технологии позволяющие ускорить вычислительный процесс, как например Hyper Threading от Intel, позволяющую одноядерный процессор рассматривать как двух ядерный за счет того, что во время простоя процессора, при ожидании выполнения команды каким то другим устройством, включить другой поток команд, независящий от первого.

Разрядность процессора - максимальное количество разрядов двоичного кода, которые могут обрабатываться или передаваться одновременно.

Архитектура микропроцессора. Понятие архитектуры микропроцессора включает в себя систему команд и способы адресации, возможность совмещения выполнения команд во времени, наличие дополнительных устройств в составе микропроцессора, принципы и режимы его работы.

Энергопотребление микропроцессора.

Количество вычислительных ядер. Увеличение количества вычислительных ядер явилось скорее не просто новшеством, а скорее необходимой мерой, в связи с проблематичностью дальнейшего наращивания тактовых частот, ввиду ограничений, накладываемых техпроцессом. Стоит обратить внимание на то, что увеличение количества ядер не ведёт к линейному увеличению производительности, даже если процесс хорошо подготовлен к работе в многопроцессорных системах, имеются определённые задержки при распределении нагрузки на ядра, что тоже требует определённой работы, и чем больше ядер, там труднее производить данный процесс.

2. История развития микропроцессоров

Первый микропроцессор i4004 был изготовлен в 1971г и с тех пор фирма Intel прочно удерживает лидирующее положение на сегменте рынка. Наиболее успешен проект разработки i8080. Именно на ней был основан компьютер "Альтаир", для которого Б. Гейтс написал свой первый интерпретатор Basic. Классическая архитектура i8080 оказала огромное влияние на дальнейшее развитие однокристальных микропроцессоров. Настоящим промышленным стандартом для PC стал микропроцессор i8088, который был анонсирован Intel в июне 1979 г.

В 1981 г. "голубой гигант" (фирма IBM) выбрала этот процессор для своего PC. Первоначально микропроцессор i8088 работал на частоте 4.77 МГц и имел быстродействие около 0.33 Mops, однако потом были разработаны его клоны, рассчитанные на более высокую тактовую частоту 8 МГц. Микропроцессор i8086 появился ровно на год раньше, в июле 1978г, стал популярен благодаря компьютеру Compaq Dec Pro. Опираясь на архитектуру i8086 и учитывая запросы рынка, в феврале 1982г Intel выпустила i80286. Он появился одновременно с новым компьютером IBM PC AT.

Наряду с увеличением производительности имел защищенный режим (использовал более изощренную технику управления памятью). Защищенный режим позволил таким программам, как Windows 3.0 и OS/2 работать с ОЗУ выше 1Мб. Благодаря 16-ти разрядным данным на новой системной шине можно обмениваться с ПУ 2-х байтными сообщениями. Новый микропроцессор позволял в защищенном режиме обращаться к 16Мб ОЗУ. В процессоре i80286 впервые на уровне микросхем были реализованы мультизадачность и управление виртуальной памятью. При тактовой частоте 8 МГц достигалась производительность 1.2 Mips.

2.1 Intel-4004

В 1970 году Маршиан Эдвард Хофф из фирмы Intel сконструировал интегральную схему, аналогичную по своим функциям центральному процессору большой ЭВМ - первый микропроцессор Intel-4004, который уже в 1971 году был выпущен в продажу.

15 ноября 1971 г. можно считать началом новой эры в электронике. В этот день компания приступила к поставкам первого в мире микропроцессора Intel 4004.

Это был настоящий прорыв, ибо микропроцессор Intel-4004 размером менее 3 см был производительнее гигантской машины ENIAC. Правда работал он гораздо медленнее и мог обрабатывать одновременно только 4 бита информации (процессоры больших ЭВМ обрабатывали 16 или 32 бита одновременно), но и стоил первый микропроцессор в десятки тысяч раз дешевле.

Кристалл представлял собой 4-разрядный процессор с классической архитектурой ЭВМ гарвардского типа и изготавливался по передовой p-канальной МОП технологии с проектными нормами 10 мкм. Электрическая схема прибора насчитывала 2300 транзисторов. Микропроцессор работал на тактовой частоте 750 кГц при длительности цикла команд 10,8 мкс. Чип i4004 имел адресный стек (счетчик команд и три регистра стека типа LIFO), блок РОНов (регистры сверхоперативной памяти или регистровый файл - РФ), 4-разрядное параллельное АЛУ, аккумулятор, регистр команд с дешифратором команд и схемой управления, а также схему связи с внешними устройствами. Все эти функциональные узлы объединялись между собой 4-разрядной ШД. Память команд достигала 4 Кбайт (для сравнения: объем ЗУ миниЭВМ в начале 70-х годов редко превышал 16 Кбайт), а РФ ЦП насчитывал 16 4-разрядных регистров, которые можно было использовать и как 8 8-разрядных. Такая организация РОНов сохранена и в последующих микропроцессорах фирмы Intel. Три регистра стека обеспечивали три уровня вложения подпрограмм. Микропроцессор i4004 монтировался в пластмассовый или металлокерамический корпус типа DIP (Dual In-line Package) всего с 16 выводами. В систему его команд входило всего 46 инструкций.

Вместе с тем кристалл располагал весьма ограниченными средствами ввода/вывода, а в системе команд отсутствовали операции логической обработки данных (И, ИЛИ, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ), в связи с чем их приходилось реализовывать с помощью специальных подпрограмм. Модуль i4004 не имел возможности останова (команды HALT) и обработки прерываний.

Цикл команды процессора состоял из 8 тактов задающего генератора. Была мультиплексированная ША (шина адреса)/ШД (шина данных), адрес 12-разрядный передавался по 4-разряда.

2.2 Intel-8086

Intel 8086/88 это были 16-битные микропроцессоры первого поколения, положившие начало CISC-архитектуре x86. Процессор 8086 разработан компанией Intel в июне 1978. Его предшественник, 8085, был 8-битным, поэтому 8086 стал первым 16-битным процессором компании.

Процессор изготовлялся по 3-микронной технологи и состоял из 29 тысяч транзисторов. Имел 14 16-разрядных регистров, 16-разрядную шину данных и 20-разрядную шину адреса, позволявшую адресовать до 1 мегабайт памяти. Для того чтобы адресовать такой большой объем памяти, был использован метод сегментации. Вся оперативная память компьютера делилась на сегменты размером по 64 килобайта. Любой адрес можно было однозначно представить 16-битным адресом внутри сегмента (смещением) и номером самого сегмента. Благодаря этому 16-битные программы могли обращаться к 1 мегабайту памяти, передавая смещение и номер сегмента через 16-битные регистры.

Система команд процессора состояла из 98 инструкций, среди которых не было операций для работы с вещественными числами. Для работы с ними Intel был разработан математический сопроцессор - 8087, выполнявшийся в виде отдельной микросхемы и позволявший работать в 80-битными вещественными числами.

Новому процессору требовалась существенная поддержка со стороны аппаратного обеспечения, например, наличие дорогих в то время 16-битных микросхем памяти. Из-за этого многие производители отказывались делать компьютеры на базе 8086. Поэтому в июне 1979 был выпущен его аналог - процессор 8088 с 8-битной шиной данных. На основе 8088 был разработан первый персональный компьютер IBM PC (класса XT - «Extended Technology»).

В отличие от современных процессоров, 8086/88 не устанавливались в специальный разъем, а паялись прямо на системную плату. Процессоры выпускались с частотами 4,77 МГц, 8 МГц и 10 МГц (только 8086). Клоны этих процессоров выпускались многими компаниями: Fujitsu, Mitsubishi, NEC, Siemens, AMD и др. Среди этих клонов были отечественные процессоры К1810ВМ86 и К1810ВМ88.

2.3 Intel-80286

Процессоры i286 разрабатывались параллельно с процессорами Intel 80186/80188, однако в нём отсутствовали некоторые модули, имевшиеся в процессоре Intel 80186. Процессор i286, выпускался в точно таком же корпусе как и i80186 - LCC, а также в корпусах типа PGA с 68 выводами. В новом процессоре было увеличено количество регистров, добавлены новые инструкции, добавлен новый режим работы процессора -защищённый режим. Процессор имел 6 байтовую очередь (как и Intel 8086). Шины адреса и данных теперь не мультиплексируются (то есть, адреса и данные передаются по разным ножкам). Шина адреса увеличена до 24 бит, таким образом объем ОЗУ может составлять 16 Мбайт. Для более быстрого выполнения операций над числами с плавающей запятой был необходим математический сопроцессор Intel 80287.

В процессоре i286 было реализовано два режима работы - защищённый режим и реальный режим. В реальном режиме работы процессор был полностью совместим с процессорами x86, выпускавшимися до этого, то есть процессор мог выполнять программы предназначенные для Intel 8086/8088/8018x без повторного ассемблирования или с переассемблированием с минимальными модификациями. В формировании адреса участвовали только 20 линий шины адреса, поэтому максимальный объём адресуемой памяти, в этом режиме, остался прежним - 1 Мбайт. В защищённом режиме процессор мог адресовать до 1 Гбайт виртуальной памяти (при этом объем реальной памяти составлял не более 16 Мбайт), за счёт изменения механизма адресации памяти. Переключение из реального режима в защищенный происходит программно и относительно просто, однако для обратного перехода необходим аппаратный сброс процессора, который в IBM PC-совместимых машинах осуществлялся обычно с помощью контроллера клавиатуры. Для отслеживания текущего режима работы процессора используется регистр слово состояния машины (MSW).

2.4 AMD Am286

В 1982 году фирма AMD подписала контракт на производство и продажу процессоров Intel 8086 и Intel 8088. А уже на следующий год AMD выпустила Am286 - точный (вплоть до числа пинов) клон Intel 286, но отличался большим преимуществом: более высокой тактовой частотой. Если процессор Intel 286 выпускался, максимум, на 12,5 МГц, AMD продавала 20-МГц версии. Поскольку процессор 286 был намного дешевле 386, чьи инновации так и не были полностью раскрыты ещё несколько лет после выхода, AMD уже предлагала недорогой и эффективный выбор - более 20 лет тому назад. Так что Am286 вполне можно рассматривать как «первый удар» в конкурентной борьбе, которая длится между двумя этими компаниями вот уже почти 30 лет.

2.5 Intel-80386

Intel 80386 это 32-битный x86-совместимый процессор третьего поколения фирмы Intel, выпущенный 17 октября 1985 года. Данный процессор был первым 32-разрядным процессором для IBM PC-совместимых ПК. Применялся, преимущественно, в настольных ПК и портативных ПК. В настоящее время в основном используются в контроллерах, а также в бытовой технике.

Процессор i386 полностью совместим со своими предшественниками - процессорами 8086-80286. Он выполняет программы, предназначенные для них, без необходимости модификации кода и перекомпиляции (или с минимальными модификациями) и делает это более эффективно.

Вместе с тем i386 является серьёзной переработкой процессора 80286. По некоторым оценкам, ни до, ни после i386 архитектура процессоров x86 ни разу не переделывалась столь кардинально. В процессорах этой архитектуры впервые были введены основные механизмы поддержки современных 32-разрядных операционных систем для PC-совместимых платформ.

Вся архитектура x86 была расширена до 32 бит - все регистры (за исключением сегментных) стали 32-битными, получив в названии префикс «E» с сохранением полного набора команд для работы с ними. 32-битной стала и адресация в защищенном режиме (с возможностью создания 16-битных сегментов, для совместимости с 80286).

Она позволила впервые со времени появления 8086 забыть о сегментации, а точнее, ограничении размера сегмента 64 килобайтами (ограничение 16-битного адреса), которое давно перестало устраивать программистов.

До появления i386 программы и операционные системы использовали несколько головоломных моделей организации памяти (крохотная - tiny, малая - small, большая - large, огромная - huge), различающихся по организации в памяти сегментов кода, стека и данных. 32-битный адрес позволил использовать вместо них одну простую плоскую модель - 32-битный вариант крохотной модели, в которой все сегменты задачи находятся в одном адресном пространстве. Плоская модель обеспечивает размер такого «общего» сегмента до почти 4 гигабайт, которых по тем временам хватало для любой мыслимой задачи.

2.6 AMD Am386

Процессор Am386 фирмы AMD, совместимый с процессором Intel 80386, был выпущен в 1991 году.

Am386 имел небольшое энергопотребление. Экономичность позволила ему достичь более высокой частоты, чем у главного конкурента: его старшая модель в керамическом корпусе работала на частоте 40 МГц, в то время как самая старшая модель Intel 80386 достигла только 33 МГц, а большинство процессоров Intel работали на частоте 16-25 МГц.

В условиях обострившейся в начале 90-х годов борьбы платформ этот процессор был удачным решением, не требовавшим больших затрат на высокую производительность. Кроме того, впервые был предпринят такой маркетинговый ход, как использование логотипа «Windows Compatible», означавшего совместимый с ОС Windows продукт, который Нью-Йорк Таймс назвала «неприкрытым намерением завоевать доверие к клону интеловских микропроцессоров от AMD».

Intel приложила все усилия, чтобы воспрепятствовать продаже AMD новых процессоров, утверждая, что соглашение по x86 касалось только 80286 и предыдущих моделей. AMD выиграла процесс, и, хотя Intel уже выпустила в продажу следующий - 486 CPU, Am386 выдавал ту же производительность за существенно меньшую цену. Возмущение рынка продаж привело к укреплению позиций AMD в качестве реального конкурента Intel.

2.7 Intel-80486

Intel486 (также известный как i486) это 32-битный скалярный x86-совместимый процессор четвёртого поколения, построенный на гибридном CISC-RISC ядре, и выпущенный фирмой Intel 10 апреля 1989 года. Этот микропроцессор является усовершенствованной версией процессора Intel 80386. Впервые он был продемонстрирован на выставке Comdex Fall, осенью 1989 года и первым, преодолевшим планку в 1 миллион транзисторов - число транзисторов в нем составило 1.2 млн. Это был первый микропроцессор со встроенным математическим сопроцессором (FPU) и кешем первого уровня. Применялся, преимущественно, в настольных ПК, в высокопроизводительных рабочих станциях, в серверах и портативных ПК.

К тому времени Intel уже лишилась прав собственности на товарные знаки x86, и теперь подобные наименования использовали множество производителей. Основной лозунг конкурентов Intel тогда - «Практически то же что и у Intel, только за меньшие деньги». Тогда-то и обострилась конкурентная борьба между производителями процессоров x86.

В мае 2006 года Intel заявила, что производство чипов 80486 прекратится в конце сентября 2007 года. И хотя для прикладных программ на персональных компьютерах этот чип уже долгое время являлся устаревшим, Intel продолжала производить его для использования вовстраиваемых системах.

2.8 AMD Am486

Am486 стал последним клоном процессора Intel. AMD производила Am486 в двух разных версиях: одну с микрокодом Intel, а вторую с микрокодом AMD, и у компании на этой почве появились юридические проблемы с Intel. Помимо процессоров, продаваемых под обозначением 486, AMD представила ещё и процессоры AMD 5x86, которые представляли собой Am486 с множителем 4x. Процессор работал на частоте 133 МГц и был совместим с материнскими платами Am486, но обеспечивал производительность на уровне Pentium 75. Это был первый процессор 5x86, с которым AMD начала использовать так называемый "Pentium Rating/рейтинг Pentium" (5x86 PR 75), который остался на последующие годы и даже захватил линейку Athlon 64 X2. На рынке процессоров для персональных компьютеров Am486 присутствовали до выхода процессоров AMD K5 27 марта 1996 года, однако долгое время продолжали использоваться в различных встраиваемых системах, не требующих высокой вычислительной мощности.

2.9 Intel-Pentium

Пятое поколение процессоров Intel - Pentium - не только получило новое название, но и подняло архитектуру х86 на новый уровень. В октябре 1992 года Intel объявила, что процессоры пятого поколения, ранее носившие кодовое имя P5, будут называться Pentium, а не 586, как предполагали многие. Это было вызвано тем, что многие фирмы, производящие процессоры, активно освоили производство «клонов». Intel собиралась зарегистрировать в качестве торговой марки название «586», чтобы больше никто не смог заниматься производством процессоров с таким названием, однако оказалось, что зарегистрировать цифры в качестве торговой марки нельзя, поэтому было принято решение назвать новые процессоры «Pentium» (от греческого слова "penta" и латинского окончания "-ium" и обозначает пятый), что также указывало на поколение данного процессора. 22 марта 1993 года состоялась презентация нового микропроцессора, через несколько месяцев появились и первые компьютеры на их основе.

В Pentium был воплощен ряд усовершенствований, направленных на решение нескольких проблем в предыдущих процессорах, заметно ограничивавших их производительность. Главными нововведениями стали 64-разрядная шина, два исполнительных модуля, значительно улучшенный модуль вычислений с плавающей точкой (FPU) и более быстрая тактовая частота. Начальная частота у Pentium составляла 60 МГц, но последующие процессоры уже могли работать на частотах вплоть до 233 МГц. За время производства Pentium технология изготовления этих процессоров сменилась с 0.8 до 0.3 мк, тем самым число транзисторов было увеличено с 3.1 до 4.5 млн.

2.10 Intel-Pentium Pro

Pentium Pro - процессор Intel шестого поколения, совместимый с архитектурой x86. Процессор был анонсирован 1 ноября 1995 года, однако доступен стал несколько позже. Первоначально планировалось заменить этим процессором всю линейку Pentium, но в дальнейшем от этих планов Intel отказалась, и процессор позиционировался, в основном, как процессор для серверов и рабочих станций. Кроме того, процессор мог быть использован при сборке многопроцессорной конфигурации (до 4-х процессоров). Несмотря на незначительное обновление спецификаций, Pentium Pro был заметно улучшен по сравнению с оригинальным Pentium. Фактически, Pentium Pro продемонстрировал не просто набор улучшений, а новую архитектуру, а приставка Pro «добавила» еще один миллион транзисторов (теперь их стало 5.5 млн). Но более важным стало добавление первичной кэш-памяти в 256 КБ, которая потом была увеличена до 1 МБ. Пока еще не интегрированная непосредственно в ядро процессора, кэш-память работала на той же частоте, что и CPU - между 150 и 200 МГц.Но введение новой кэш-памяти помимо положительных моментов, принесло и проблемы процессору: размещалась она на отдельном кристалле, что вело к удорожанию производства. Тем не менее, выпуск 32-разрядных Pentium Pro играл заметную роль - началась эпоха заката 16-разрядных процессоров и ОС.

Процессоры, выпущенные под маркой Pentium Pro, выпускались только на одном ядре, известным под кодовым названием. Были выпущены модели с тактовой частотой 150, 166, 180 и 200 МГц. Также был выпущен инженерный образец с частотой 133 МГц, однако в широкую продажу он не поступил.

2.11 AMD K5

Фирма AMD долго, но безуспешно пыталась сделать более мощный, чем у Intel аналог процессора Pentium. Это привело к тому, что AMD отказалась от попыток его самостоятельного создания и приобрела компанию NexGen, вместе с её интеллектуальной собственностью и разработанным ею новым, более производительным, чем у Intel, процессором. Однако, несмотря на большую производительность AMD по каким-то причинам упростила этот процессор, что привело к отставанию его производительности от конкурента. Процессор постепенно улучшался, и последние его модели обогнали Pentium, однако исправить испорченную репутацию это не помогло.

Проект K5 был одной из попыток компании AMD перехватить техническое лидерство у Intel. Но, хотя при разработке использовались верные дизайнерские концепции, инженерное их воплощение было слабым. Низкая тактовая частота процессора частично объясняется трудностями с производственными мощностями, испытываемыми компанией в то время. Но, например, даже вчетверо больший, чем у Pentium буфер предсказания переходов не показывал лучшую производительность. Модуль вычислений с плавающей точкой был менее производительный, чем у Pentium и т. д. Кроме того, ранние версии процессора были плохо совместимы с рядом программ под DOS, которые в период его выпуска были ещё актуальны. Из-за опоздания с выходом на рынок и недостаточной производительности K5 так и не завоевал признания у производителей компьютеров, более того - он на длительный период ухудшил репутацию всей продукции AMD.

Под маркой K5 выпускалось два варианта процессоров SSA/5 и 5k86. «SSA/5» работал на частотах от 75 до 100 МГц; «5k86» работал на частотах от 90 до 133 МГц. AMD использовала так называемый P-рейтинг (рейтинг производительности) для маркировки процессоров. Этот рейтинг показывал, какому процессору Pentium (якобы) эквивалентен данный K5 по производительности.

2.12 Intel Pentium II

Intel Pentium II - процессор x86-совместимой микроархитектуры Intel P6, анонсированный 7 мая 1997 года. Ядро Pentium II представляет собой модифицированное ядро P6 (впервые использованное в процессорах Pentium Pro). Основными отличиями от предшественника являются увеличенный с 16 до 32 Кб кэш первого уровня и наличие блока SIMD-инструкций MMX (появившихся немногим ранее в Pentium MMX), повышена производительность при работе с 16-разрядными приложениями. В системах, построенных на базе процессора Pentium II, повсеместное применение нашли память SDRAM и шина AGP.

Большая часть процессоров Pentium II выпускалась в двух типах корпусов: SECC и SECC2.

Pentium II в корпусе типа SECC представляет собой картридж, содержащий процессорную плату («субстрат») с установленной на ней микросхемой процессора, а также двумя или четырьмя микросхемами кэш-памяти типа BSRAM и tag-RAM. К микросхеме процессора с помощью упругих пластинок и штифтов прижата теплораспределительная пластина (на неё, в свою очередь, устанавливается кулер). Маркировка процессора находится на картридже. Процессор предназначен для установки в 242-контактный щелевой разъём Slot 1. Кэш-память второго уровня работает на половине частоты ядра. В корпусе типа SECC выпускались все процессоры на ядре Klamath, ранние модели на ядре Deschutes с частотами 266-333 МГц и часть поздних моделей на этом ядре.

Основным отличием корпуса типа SECC2 от SECC является отсутствие теплораспределительной пластины. Кулер, установленный на процессор в корпусе типа SECC2, контактирует непосредственно с микросхемой процессора. В корпусе типа SECC2 выпускались часть поздних моделей Pentium II на ядре Deschutes с частотами 350-450 МГц.

2.13 AMD K6

Процессор K6 был представлен компанией AMD в 1997. Первоначально разработан компанией NexGen под названием Nx686. После поглощения NexGen корпорацией AMD доработан (прежде всего добавлен блок FPU) и производился как AMD K6. Процессор обладает суперскалярной мультиконвеерной архитектурой. При его разработке закладывалась совместимость с существующими системами на базе Intel Pentium. При продвижении на рынке он позиционировался как процессор, имеющий такую же производительность, как и аналогичный Pentium, но при этом стоящий существенно меньше. Процессор K6 оказал серьёзное влияние на компьютерный рынок и составил существенную конкуренцию процессорам Intel.

K6-2 проектировался как конкурент значительно более дорогого процессора Intel Pentium II. Производительность этих процессоров была сравнима: K6-2 был зачастую быстрее или, по крайней мере, не медленнее в универсальных вычислениях, но довольно сильно уступал Pentium II в вычислениях с числами с плавающей запятой. Применение операций SIMD (3DNow!) увеличивало производительность в таких вычислениях, но на тот момент значительная часть приложений такие операции не применяла. K6-2 оказался относительно успешным чипом и обеспечил AMD некоторую маркетинговую основу и финансовую стабильность, необходимую в тот момент компании для завершения цикла разработки Athlon (K7). K6-2 стал первым ЦП семейства x86, использовавшим принцип SIMD для вычислений с плавающей точкой. Для этого в систему команд процессора было введено расширение под названием 3DNow!, обеспечивавшее обработку двух чисел одинарной точности (Single Precision) с помощью одной команды. 3DNow! при правильном использовании могла существенно повысить производительность процессора в области трёхмерной графики и некоторых специальных вычислений. Инновация оказалась довольно удачной, но она усложняла и так непростую систему команд x86, к тому же через несколько месяцев Intel представила собственный набор SIMD-инструкций под названием SSE, который ныне является общеупотребительным. Почти все K6-2 проектировались в расчёте на использование 100 МГц шины на платформе Super7, потому что Intel не позволяла лицензировать AMD другие свои платформы. Недостатком Socket/Super7 платформ была маленькая пропускная способность памяти, что изначально обрекало все процессоры на провал перед грядущими системами Intel. Но AMD, в отличие от других производителей (IDT, Cyrix), удалось выдержать конкуренцию.

2.14 Intel Pentium III

Intel Pentium III - микропроцессор архитектуры Intel P6, анонсированный 26 февраля 1999 года. Ядро Pentium III представляет собой модифицированное ядро Deschutes (которое использовалось в процессорах Pentium II). По сравнению с предшественником расширен набор команд (добавлен набор инструкций SSE) и оптимизирована работа с памятью. Это позволило повысить производительность как в новых приложениях, использующих расширения SSE, так и в существующих (за счёт возросшей скорости работы с памятью). Также был введён 64-битный серийный номер, уникальный для каждого процессора.

Pentium III в корпусе FCPGA представляют собой подложку из органического материала зелёного цвета с установленным на ней открытым кристаллом на лицевой стороне и контактами на обратной. Также на обратной стороне корпуса (между контактами) расположено несколько SMD-элементов. Маркировка нанесена на наклейку, расположенную под кристаллом. Кристалл защищён от сколов специальным покрытием синего цвета, снижающим его хрупкость. Однако, несмотря на наличие этого покрытия, при неаккуратной установке радиатора (особенно неопытными пользователями) кристалл получал трещины и сколы (процессоры, получившие такие повреждения, на жаргоне назывались колотыми). В некоторых случаях процессор, получивший существенные повреждения кристалла (сколы до 2-3 мм с угла), продолжал работать без сбоев, или с редкими сбоями.

2.15 AMD Athlon

AMD Athlon - торговое название представленного 23 июня 1999 года компанией AMD высокопроизводительногоx86-совместимого процессора с микроархитектурой K7.

Новый процессор был призван конкурировать с Pentium III компании Intel, а название Athlon, в переводе с древнегреческого языка означающее «чемпион», «победитель игр», отражало претензию компании AMD на лидерство своего процессора.

Новое ядро K7 имело множество нововведений, что позволило значительно поднять производительность процессора Athlon по сравнению с предыдущими процессорами компании, в результате чего на момент анонса Athlon являлся самым производительным процессором архитектуры x86, превосходя своего основного конкурента - Intel Pentium III.

Процессоры Athlon в корпусе типа FCPGA предназначены для установки в системные платы с 462-контактным гнездовым разъёмом Socket A и представляют собой подложку из керамического материала с установленным на ней открытым кристаллом на лицевой стороне и контактами на обратной (453 контакта). Существовали также процессоры с органической подложкой, выпущенные ограниченной партией. На стороне ядра расположены SMD-элементы, а также контакты, задающие напряжение питания и тактовую частоту.

3. Задача

3.1 Постановка задачи

Написать программу, которая определяет массив y=cosx-cosx² где x=-5, -4, -3, …, 9, 10 выделяет из него массив отрицательных значений y_m и выводит этот массив на экран по убыванию в 5 колонок.

3.2 Метод решения

микропроцессор кеш память масив

Определим массив y и записываем в него все значения y=cosx-cosx². Производим пузырьковую сортировку и выводим только отрицательные значения.

3.3 Алгоритм решения

На рисунках 1 и 2 представлена блок-схема программы.



Рисунок 1. Блок-схема программы



Рисунок 2. Блок-схема программы

3.4 Листинг программы на Pascal

const

n = 16;

type

arr = array[1..n] of real;

var

p: boolean;

i, k, x,q: integer;

a: real;

y: arr;

begin

for i:= 1 to n do

begin

x:= (-6) + i;

y[i]:= cos(x) - cos(sqr(x));

end;

P:= True;

K:= 1;

while P Do

begin

P:= false;

for i:= 1 To n - k Do

if y[i] < y[i + 1] Then

begin

A:= y[i];

y[i]:= y[i + 1];

y[i + 1]:= A;

P:= true;

end;

inc(k);

end;

q:= 0;

for i:= 1 to n do

begin

inc(q);

if q = 5 then begin

q:= 0;

writeln;

end;

if 0 > y[i] then begin

a:= y[i];

write(a:2:15, ' ');

end;

end;

end.

Заключение

Сегодня мы даже не можем себе представить, насколько прогресс микропроцессоров улучшил нашу жизнь. Благодаря высоким темпам технологического прогресса сегодня у нас в руках умещаются устройства с мощностью, которая много лет назад требовала целого здания, занятого оборудованием.

В начале нового тысячелетия развитие центральных процессоров пошло в сторону увеличения количества ядер в одном процессорном корпусе. Практически одновременно вышли двухъядерные CPU всех популярных архитектур. Первым произвёл двухядерные процессоры не Intel и не AMD, а IBM.

Борьба между Intel и AMD началась после подписания контракта Intel с множеством фирм о производстве процессоров x86. Причем лицензия на данную архитектуру принадлежит Intel. После того как AMD решила выделить свои фабрики в отдельную компанию, возникли противоречия. Intel намерена изучить соглашение и подробно прояснить ситуацию. Корпорация считает, что AMD получила не эксклюзивную, непередаваемую лицензию на архитектуру x86, что не дает ей право разглашать интеллектуальную собственность Intel.

Мы рассмотрели понятие микропроцессора, ознакомились с характеристиками микропроцессоров, изучили историю и борьбу на рынке между двумя производителями. Все задачи выполнены, цель курсовой работы достигнута.

Список использованной литературы

1. Пятнадцать процессоров Intel x86, вошедших в историю [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.compdoc.ru/comp/cpu/short-processor-x86-history/

2. История AMD в процессорах [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.thg.ru/cpu/amd_cpu_history/

3. Краткая история процессоров: 31 год из жизни архитектуры х86 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.thg.ru/cpu/intel_cpu_history/index.html

4. Борьба AMD и Intel усиливается [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.xard.ru/post/15811/default.asp

5. Уинн Л. Рош «Библия по техническому обеспечению Уинна Роша» [текст], с.26-30.

Размещено на Allbest.ru