Procesory
Intel Pentium II
Procesory Pentium II spotykane są w różnych wersjach. Najtańsze modele Pentium II 233 i 266 MHz (obecnie już nie dostępne), produkowane w technologii 0,35 mikrona i bazujące na FSB 66 MHz (Klamath), zasilane były napięciem 2,8 V. Nowocześniejsze układy (Deschustes, FSB 100 MHz) są zasilane napięciem 2 V i wykonane w technologii 0,25 mikrona. Oba typy procesorów zewnętrznie niczym się nie różnią i przystosowane są (oprócz wersji Xeon) do współpracy ze złączem Single Edge Connector (Slot 1). Ostatnio na rynku pojawiły się egzemplarze Pentium II (350 i 400 MHz) umieszczane w obudowie SECC2 (Single Edge Contact Cartridge) pozbawionej przylegającej do wentylatora ścianki. Nowa konstrukcja ma ułatwić chłodzenie jednostki centralnej, a przede wszystkim pamięci podręcznej L2.
Wewnętrzne różnice w architekturze obu modeli sprowadzają się do zmian nieistotnych z punktu widzenia typowego użytkownika. Najważniejsza polega na zwiększeniu zakresu bezpośrednio buforowanego obszaru pamięci z 512 MB dla Klamath do 4 GB w Deschustes.
Obie rodziny Pentium II odziedziczyły po poprzednikach pełen zestaw instrukcji MMX. W każdym procesorze Pentium II 32 KB pamięci cache L1 dzielą się na dwa obszary po 16 KB przeznaczone odpowiednio dla danych i instrukcji. Pamięć podręczna L2 znajduje się poza jądrem. Oddzielne układy szybkiej pamięci SDRAM (zazwyczaj o czasie dostępu 4,5 lub 5 ns) umieszczane są na jednej płytce drukowanej wraz z głównym układem scalonym procesora 512 KB cacheu L2 pracuje z częstotliwością dwukrotnie mniejszą niż samo jądro.
Procesory Pentium II korzystają z jednej z dwóch częstotliwości magistrali. Wcześniejsze modele (233, 266, 300, 333 MHz) współpracowały z FSB 66 MHz. Obecnie produkowane egzemplarze Pentium II (350, 400, 450 MHz)korzystają ze FSB 100 MHz. Magistrala 100 MHz zapewnia dodatkowy przyrost wydajności związany z szybszą pracą całego systemu.
Dane techniczne:
Częstotliwość [MHz]: 233 450
FSB [MHz]: 66 lub 100
Napięcie rdzenia (Core) [V]: 2,8 lub 2
Napięcie we/wy (I/O) [V]: 2,8 lub 2
Pamięć cache L1 [KB]: 32
Pamięć cache L2 [KB]: 512 (Xeon 512, 1024 lub 2048)
Technologia: 0,35 lub 0,25 mikrona
Gniazdo: Slot 1 (Xeon Slot 2)
Intel Celeron
Zagrożony całkowitym wyparciem z segmentu najtańszych komputerów, Intel naprędce zaprezentował rodzinę procesorów Celeron (modele 266 i 300 MHz). W konstrukcji pierwszych CPU wykorzystano gotowe projekty Deschutes. Pierwsze Celerony (Convington) wewnętrzną architekturą niemal niczym nie różniły się od dwuwoltowej wersji Pentium II (technologia 0,25 mikrona). Ze względu na przyjętą strategię rynkową układy te pozbawiono pamięci podręcznej L2 oraz możliwości pracy w systemach wieloprocesorowych (dostępne są jednak wyposażone w odpowiednią elektronikę przejściówki i płyty główne umożliwiające korzystanie z Celeronów w konfiguracjach dwuprocesorowych). Wyrzucenie pamięci cache L2 okazało się chybionym posunięciem wydajność całego systemu odczuwalnie spadła. Celerony drugiej generacji (modele 300A oraz od 333 MHz w górę), znane pod kodową nazwą Mendocino, wyposażono zatem w 128 KB cacheu L2, zintegrowanego ze strukturą procesora oraz pracującą z pełną częstotliwością zegara. Wyeliminowano w ten sposób cykle oczekiwania potrzebne procesorom Pentium II na pobranie danych z pamięci L2. Dzięki temu Celeron, mimo czterokrotnie mniejszego niż w Pentium II cacheu i współpracy z magistralą 66, a nie 100 MHz, niemal dorównuje wydajnością znacznie droższemu Pentium II z porównywalnym zegarem. Wydajność w popularnych biurowo domowych zastosowaniach niejednokrotnie przewyższa pełne modele Pentium II. Pod względem architektury Celerony typu Mendocino są już całkowicie zgodne z procesorami Pentium II z jądrem Deschutes.
Procesory Intel Celeron nabyć można w jednym z dwóch typów obudów. Pierwszą, praktycznie nieosiągalną już odmianą jest SEPP (Single Edge Processor Package), przeznaczona do złącza Slot 1 (Celeron 266, 300, 300A, 333 i 366 MHz). Nowsze modele są produkowane w obudowach PPGA (Plastic Pin Grid Array) i przeznaczone dla gniazda Socket 370. Wszystkie dostępne Celerony współpracują FSB 66 MHz.
Dane techniczne:
Częstotliwość [MHz]: 266 466
FSB [MHz]: 66
Napięcie rdzenia (Core) [V]: 2
Napięcie we/wy (I/O) [V]: 2
Pamięć cache L1 [KB]: 32
Pamięć cache L2 [KB]: 128 (lub brak w starszych wersjach)
Technologia: 0,25 mikrona
Gniazdo: Socket 370 lub Slot 1
Intel Pentium III
Pentium III (Katmai) jest bezpośrednim następcą Pentium II. Obecnie produkowany jest w technologii 0,25 mikrona i zasilany napięciem 2 V. Wykorzystuje nową wersję obudowy SECC2 (Single Edge Contact Cartridge) dla złącza Slot 1 (FSB 100 MHz).
Standardowe wersje Pentium III wyposażono w 512 KB cacheu L2. Organizacja pamięci podręcznej (32 KB) L1 nie uległa zmianie i nadal jest podzielona na dwa obszary po 16 KB dla danych i instrukcji. Nowością w stosunku do architektury Pentium II (Deschutes), oprócz wzrostu wydajności jądra, jest dodanie 96 bitowego unikalnego numeru seryjnego procesora ta kontrowersyjna właściwość umożliwia m.in. identyfikację komputera (procesora) w sieci Internet! Drugą rewolucyjną zmianą jest wprowadzenie zestawu 70 instrukcji SSE (Streaming SIMD Extension), znanych wcześniej jako KNI (Katmai New Instructions). To właśnie dzięki nim możliwości procesorów Pentium III wzrosły bardziej, niż wynikałoby to z kosmetyki architektury i wzrostu częstotliwości zegara. Jednostka SSE to osiem dodatkowych 128 bitowych rejestrów obsługiwanych przez dedykowany moduł artymetryczny, realizujący do czterech operacji zmiennoprzecinkowych w jednym cyklu zegara. Zestaw nowych rozkazów ma na celu usprawnienie przetwarzania grafiki trójwymiarowej (50 instrukcji SIMD FP), odtwarzania plików wideo, audio i wyświetlania grafiki 2D (12 instrukcji MMX) oraz poprawienie przepływu danych pomiędzy CPU i pamięcią (8 instrukcji Cache Control).
Zmiennoprzecinkowe instrukcje SIMD FP (Single Instruction Multiple Data Floating Point), przyspieszający cały proces obliczeniowy (nawet do czterech razy), umożliwiają przyspieszenie obliczeń naukowych i inżynierskich oraz tworzenie szybszej i bardziej realistycznej grafiki 3D. Nowe rozkazy MMX mają też usprawnić dekodowanie MPEG i AC 3, a instrukcje Cache Control znacząco przyspieszyć działanie wszystkich aplikacji.
Podobnie jak to miało miejsce w Pentium II, dostępne są również wersje procesorów Pentium III Xeon (500 i 550 MHz) przeznaczone głównie do serwerów.
Dane techniczne:
Częstotliwość [MHz]: 450 - 550
FSB [MHz]: 100
Napięcie rdzenia (Core) [V]: 2
Napięcie we/wy (I/O) [V]: 2
Pamięć cache L1 [KB]: 32
Pamięć cache L2 [KB]: 512 (Xeon 512 lub 1024)
Technologia: 0,25 mikrona
Gniazdo: Slot 1 (Xeon Slot 2)
AMD K6 2
AMD (Advanced Micro Devices) zawdzięcza pierwsze sukcesy chipom opartym na licencjonowanej technologii Intela. Hitem okazał się jednak procesor K6 2 K6 wyposażony w znany pod nazwą 3Dnow! zestaw 21 dodatkowych instrukcji zmiennoprzecinkowych SIMD FP (Single Instruction Multiple Data Floating Point).
K6 2 zbudowano w technologii 0,25 mikrona, co pozwoliło osiągnąć duże częstotliwości magistrali (100 MHz) i samego procesora (300 475 MHz). Konstrukcja układu oparta jest na 64 bitowej architekturze RISC. Umożliwia ona wykonywanie nawet do trzech instrukcji x86 w jednym cyklu i to niekoniecznie w wyznaczonej przez program kolejności. Słabszą stroną K6 2 jest jednostka zmiennoprzecinkowa, odziedziczona w praktycznie nie zmienionej formie po procesorach AMD serii 486.
Jednostka SIMD FP w procesorze K6 2 może realizować dwie operacje zmiennoprzecinkowe pojedynczej precyzji jednocześnie, każdą na dwóch parach danych, wykorzystując do tego celu dwa 64 bitowe rejestry MMX. Niestety mimo możliwości jednoczesnego korzystania z obu rejestrów MMX jednostka SIMD nie może wykonywać na nich równolegle tego samego typu operacji (np. mnożenia), co utrudnia nieco automatyczną optymalizację kodu.
Procesory K6 2 wyposażono w 64 KB pamięci podręcznej, podzielonej na dwa równe bloki danych i instrukcji. Cache L2 montowany jest na płycie głównej i pracuje z częstotliwością magistrali systemowej.
W najnowszych układach K6 2 (jądro CXT, oznaczenie kodowe Chomper) usprawniono współpracę z pamięcią podręczną. Wprowadzono możliwość pominięcia przez procesor poziomu L1 i odwołania bezpośrednio do poziomu L2. Procesory nowej serii do prawidłowego działania wymagają BIOS u płyty głównej obsługującego tryby łączenia (Write Merge Buffer) i sterowania zapisem (Write Handling Control Register) bez nich komputer w prawdzie się uruchomi, ale będzie działał z pominięciem cacheu L1. Procesory K6 2 mogą być zasilane napięciem 2,2 V lub 2,4 V i współpracują z magistralą systemową o częstotliwości 66, 95 lub 100 MHz.
Dane techniczne:
Częstotliwość [MHz]: 266 - 475
FSB [MHz]: 66, 95 lub 100
Napięcie rdzenia (Core) [V]: 2,2 lub 2,4
Napięcie we/wy (I/O) [V]: 3,3
Pamięć cache L1 [KB]: 64
Pamięć cache L2 [KB]: brak
Technologia: 0,25 mikrona
Gniazdo: Socket 7
AMD K6 III
Rodzina procesorów AMD K6 III (Sharptooth) jest rozwinięciem konstrukcyjnym linii K6 2. Zasadniczą innowacją było zintegrowanie z chipem 256 KB pamięci cache L2 pracującej z pełną częstotliwością zegara (full speed backside). W ten sposób obecna na każdej płycie głównej Super Socket 7 pamięć podręczna stała się automatycznie cacheem L3. Wydajność takiej trójpoziomowej architektury pamięci podręcznej jest wyjątkowo duża. Wyniki testów biurowych (m.in. CHIP mark Productiviti) wykazują, że K6 III 450 w popularnych zastosowaniach jest szybszy nawet od Pentium III 550.
K6 III produkowany jest w technologii 0,25 mikrona. Układ składa się z 21,3 miliona tranzystorów umieszczonych na powierzchni 118 mm2. Podobnie jak w przypadku K6 2, w skład superskalarnej mikroarchitektury typu RISC (Reducet Instruction Set Computer) wchodzi 10 równoległych wyspecjalizowanych jednostek wykonawczych. Zaimplementowano tzw. dwupoziomowe przewidywanie rozgałęzień i skoków oraz możliwość spekulatywnego (niekolejnego) wykonywania rozkazów. Organizacja pamięci podręcznej L1 nie ulega zmianie w stosunku do procesorów K6 2. 64 KB podzielono na dwa bloki 32 KB do przechowywania instrukcji i 32 KB pamięci danych.
Wydajność jednostki zmiennoprzecinkowej procesorów K6 III nie wykazuje znaczącej poprawy. W stosunku do K6 2 zmianie nie uległ również zestaw rozkazów 3DNow! ani sposób działania jednostki SIMD FP, wciąż korzystającej z dwóch 64 bitowych rejestrów MMX. Ich niewielka w porównaniu do 128 bitowych rejestrów SSE (Pentium III) szerokość może utrudniać korzystanie z 3DNow! 128 bitowe zestawy zmiennoprzecinkowych danych (np. opisujących wierzchołki wyświetlanej sceny 3D) muszą być dzielone na dwa segmenty i przetwarzane etapami.
Dostępne obecnie wersje procesora K6 III (400, 450 i 500 MHz) współpracują z FSB 100 MHz i wymagają 2,4 woltowego zasilania zwiększony pobór prądu mocno obciąża układy zasilające płyty głównej. Może się więc zdarzyć, że dany procesor nie będzie współpracował z każdą płytą główną ma to czasami miejsce nawet w przypadku różnych egzemplarzy tego samego modelu płyty.
Dane techniczne:
Częstotliwość [MHz]: 400 - 500
FSB [MHz]: 100
Napięcie rdzenia (Core) [V]: 2,4
Napięcie we/wy (I/O) [V]: 3,3
Pamięć cache L1 [KB]: 64
Pamięć cache L2 [KB]: 256
Technologia: 0,25 mikrona
Gniazdo: Socket 7
idt WinChip, WinChip2
Procesory idt są obecnie najtańsze na rynku. Obie serie WinChipów przeznaczone są do komputerów low end oraz do modernizacji najstarszych maszyn z procesorem Pentium. Dzięki pojedynczemu napięciu zasilania pasują nawet do starszych płyt głównych nie obsługujących Pentium MMX (dostępne są modele taktowane zegarem 60 MHz FSB). Niska cena układów wynika przede wszystkim z ich bardzo uproszczonej wewnętrznej architektury bez zastosowania superskalarnych jednostek wykonawczych, możliwości przewidywania skoków i niekolejnego wykonywania rozkazów.
Modele C6 (WinChip) produkowane w technologii 0,35 mikrona (powierzchnia układu WinChip wynosi jedynie 88 mm2) dostępne są w wersjach z zegarem 180, 200, 225 oraz 240 MHz (FSB 60, 66 i 75 MHz) i zasilane napięciem 3,3 V lub 3,52 V. Wszystkie WinChipy mają jednostkę MMX oraz wyposażone są w dużą pamięć podręczną L1 (64 KB).
Asocjacyjna pamięć cache podzielona jest na dwa równe banki, po jednym dla danych i kodu, podobnie jak w nowszym modelu W2. Ten ostatni wykonany jest już w technologii 0,25 mikrona a powierzchnię samego układu zmniejszono do zaledwie 52 mm2. Procesory W2 wyposażono w podwójną jednostkę MMX, obsługują też instrukcję 3DNow!. Ważną modyfikacją wprowadzoną w układach WinChip2 jest częstotliwość taktowania magistrali 100 MHz. W ten sposób firma idt dołączyła do grona producentów wykorzystujących możliwości platformy Super Socket 7. Wzorem Cyrixa zastosowano sposób oznaczania procesorów odzwierciedlający nie tyle rzeczywistą częstotliwość zegara, ile oczekiwaną wydajność. W przypadku W2 oznaczenie ma odpowiadać osiągom procesorów AMD K6 2. Obecnie produkowane modele WinChip2 W2 3D 225, 240, 250, 266 i 300 pracujące z częstotliwościami FSB od 60 do 83 MHz oraz WinChip2 W2 3D 266 (2,33 x 100) i W2 3D 300 (2,5 x 100) współpracujące ze stu megahercową magistralą systemową. Cechami charakterystycznymi CPU WinChip jest niewielkie zużycie energii i ... słaba wydajność jednostki zmiennoprzecinkowej sprawiająca, że zastosowania procesorów idt wykraczające poza aplikacje biurowe nie mają większego sensu. Ze względu jednak na niską cenę procesory te w mało wymagających zadaniach mogą stanowić tanią alternatywę dla bardziej wydajnych rozwiązań.
Dane techniczne:
Częstotliwość [MHz]: 180 250
FSB [MHz]: 60, 66, 75, 83 i 100
Napięcie rdzenia (Core) [V]: 3,3 lub 3,52
Napięcie we/wy (I/O) [V]: 3,3 lub 3,52
Pamięć cache L1 [KB]: 64
Pamięć cache L2 [KB]: brak
Technologia: 0,35 lub 0,25 mikrona
Gniazdo: Socket 7