Процессоры семейства AMD5k86

4.2.2. Процессоры семейства AMD5k86.

Наладив в 1994 году массовое производство чипов 5-го поколения - микропроцессоров Pentium, корпорация Intel мощно пошла в отрыв. Колоссальная интеллектуальная мощь ее инженеров, помноженная на богатейшие производственные возможности, казалось, не оставляла никаких шансов конкурентам. между тем вдогонку за лидером бросилось сразу несколько преследователей. Среди них, пожалуй, именно компания AMD имела самую "удачную" стартовую позицию. Компания Advanced Micro Devices занимала второе место в мире по производству микропроцессоров. На сегодняшний день общее число чипов, выпущенных фирмой AMD, перевалило далеко за отметку 85 миллионов, что, согласитесь, само по себе говорит об огромном потенциале компании.

Цифра "5" для фирмы AMD была явно несчастливой. Intel Pentium все наращивал обороты: 66, 75, 90 Мгц... Тактовая частота новых моделей увеличивалась едва ли не каждый месяц. А разработчикам компании AMD, кроме названия - "K5", представлять было решительно нечего. Ожидание становилось тягостным.

Гнетущее ощущение несбывшихся надежд скрасил выпуск процессора Am5x86. Нет, чип Am5x86 не был обещанным К5. Микропроцессор представлял собой "четверку" с большими возможностями, которые однако, явно не дотягивали до "честного" Pentium. В прессе распространялись мнения специалистов, вроде: "Производительность, сравнимая с производительностью Pentium, позволяет отнести микропроцессор Am5x86 к устройствам пятого поколения".

А между тем, оставаясь по своей сути (по внутренней архитектуре) до боли знакомым 486-м, чип Am5x86, имеющий тактовую частоту 133 МГц, мог соперничать на равных лишь со скромным по своим возможностям процессором Pentium/75 МГц. Интересно, какой должна была бы быть тактовая частота Am5x86, чтобы показать производительность, сравнимую с Pentium/166 МГц!

Поэтому создание чипа пятого поколения у компании Advanced Micro Devices было еще впереди. При проектировании своих предыдущих процессоров компания опиралась на неизменную поддержку корпорации Intel. Но к началу разработки собственного процессора пятого поколения срок действия лицензионных соглашений с корпорацией Intel подошел к концу. Так что инженерам AMD пришлось начать разработку, что называется, с чистого листа. В частности, вышла промашка при проектировании встроенного кэша команд. Наборы команд для процессоров разных поколений существенно отличаются. Инженеры-разработчики компании AMD немного просчитались в оценке числа CISC-инструкций, имеющих различную длину. В результате, не удавалось достичь проектируемого уровня производительности при исполнении программ, оптимизированных под процессор Pentium. Но спустя некоторое время и эта, и некоторые другие ошибки были устранены. И в конце марта 1996 года компания AMD с гордостью объявила о появлении на свет нового процессора пятого поколения - AMD5k86.

4.2.2.1 Экскурсия по внутренней архитектуре.

Процессор AMD5k86, известный на стадии разработки как AMD-K5 или Krypton, является первым членом суперскалярного семейства (Superscalar family) K86. Он соединяет в себе высокую производительность и полную совместимость с операционной системой Microsoft Windows.

Суперскалярный RISC-процессор AMD5k86 выполнен по 0ю35-микронной КМОП-технологии (complimentary metal-oxid semiconductor process) и состоит из 4.3 млн. транзисторов. Его дизайн базируется на богатой истории и обширном опыте архитектур RISC и х86.

По мнению многих специалистов, разработчики чипа AMD5k85 пошли значительно дальше первоначального замысла: создать процессор, имеющий RISC-ядро, и при этом совместимый с набором инструкций х86 означает совместимость с операционными системами Microsoft Windows и всем ПО, написанным под архитектуру х86. Столь счастливое сочетание высочайшей производительности и полной совместимости с Microsoft Windows делает чип AMD5k86 полноправным членом 5-го поколения микропроцессоров.

Микропроцессор AMD5k86 имеет 4-потоковое суперскалярное ядро и осуществялет полное переупорядочивание выполнения инструкций (full out-of-order execution). Чип AMDk586 унаследовал лучшие черты от двух доминирующих на сегодняшний день микропроцессорных ветвей: семейства х86 и суперскалярных RISC-процессоров. От первых он унаследовал столь необходимую для успешного продвижения на компьютерном рынке совместимость с операционной системой WINDOWS. От семейства суперскалярных RISC-процессоров он унаследовал высочайший уровень производительности, характерный для чипов, применявшихся в рабочих станциях.

Разработанный инженерами компании AMD процесс предварительного декодирования позволяет преодолеть присущие архитектуре х86 ограничения (различная длина инструкций). В случае использования инструкций различной длины, чипы 4-го поколения могут одновременно обрабатывать 1 команду, процессоры 5-го поколения (Pentium) - 2 команды. И только микропроцессор AMD5k86 способен обрабатывать до 4 инструкций за такт.

Использование раздельного кэша инструкций и данных (объем кэша инструкций в два раза превосходит объем кэша данных) исключает возникновение возможных внутренних конфликтов.

Сейчас выпускаются микропроцессоры AMD5k86-P75, AMD5k86-P90 и AMD5k86-P100 производительность которых (Р-рейтинг) соответствует процессору Pentium с тактовыми частотами 75, 90 и 100 МГц.

Компания Advanced Micro Devices планирует выпустить в этом (1996) году 3 млн. процессоров семейства AMD5k86 со значениями Р-рейтинга от 75 до 166. Цены на новые процессоры будут сопоставимы с ценами обладающих аналогичной производительностью процессоров Pentium, вероятно, даже несколько ниже. Средняя цена процессора AMD5k86-P75 составляет около $75, чипа AMD5k86-P90 - $99.

Характеристики микропроцессора AMD5k86:

- 4-потоковое суперскалярное ядро с 6-ю параллельно работающими исполнительными устройствами, составляющими 5-ступенчатый конвейер;

- 4-потоковый ассоциативный кэш команд с линейной адресацией объемом 16 Кб;

- 4-потоковый ассоциативный кэш данных с обратной записью и линейной адресацией объемом 8 Кб;

- полное переупорядочивание выполнения инструкций, предварительное (speculative) исполнение;

- динамический кэш предсказания переходов объемом 1 Кб; в случае неправильного предсказания задержка составляет менее 3 внутренних тактов;

- 80-разрядное интегрированное, высокопроизводительное устройство выполнения операций с плавающей запятой, обладающее небольшим временем задержки при выполнении операций +/*;

- питающее напряжение - 3 В, система SSM (System Management Mode) для уменьшения потребляемой мощности;

- 64-разрядная шина и системный интерфейс помещен ы в 296-контакный корпус SPGA, совместимый по выводам с процессором Pentium (P54C) и процессорным гнездом Socket-7;

- полная совместимость с Microsoft Windows и инсталлированной базой ПО для процессоров архитектуры х86.

4.2.2.2. Пример маркировки микропроцессора AMD5k86-P75.

---------------------------------------------

| #### ### ### ###### ----------- |\

| ## ## ## ### ## ## ## `\------ | |\

| ###### ## # ## ## ## /| | | |\

| ## ## ## ## ###### | ----,| | |\

| ----/ \| |\

1 -------------------- |\

2 -------- AMD5k86тм-Р75 |\

3 ------------------------ |\

4 -------- AMD-SSA/5-75ABQ |\

| E <datecode> | Designed for |\

5 ----------------------- /\/------- |\

| (m) (c)1996AMD /\/------- |\

| /\/------- |\

| Microsoft |\

6 -------- HEAT SINK ---------- |\

\ AND FAN REQ'D Windows 95тм |\

\ |\

`------------------------------------------\

\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \

Обозначения:

1. P-рейтинг 5. Питающее напряжение

2. Название B=3.45 - 3.60B

3. Температура корпуса C=3.30 - 3.465B

W=55C R=70C F=3.135 - 3.465B

Q=60C Y=75C H=2.76 - 3.0B

X=65C Z=85C J=2.57 - 2.84B

4. Серийный номер K=2.38 - 2.63B

6. Температурный режим

4.2.2.3. Тесты.

Система Р-рейтингов измерения производительности процессоров была предложена в начале 1996 года компаниями AMD, Cyrix, IBM и SGS-Thomson Microelectronics. P-рейтинг составляется, по результатам проведения эталонного теста Winstone 96, разработанного издательством Ziff-Davis. Этот тест представляет собой набор из 13 наиболее часто применяемых приложений, таких как Microsoft Word и Exel.

Следует заметить, что в отличие от системы тестов iComp, которой пользуется корпорация intel для оценки производительности своих микропроцессоров, тестовый набор Winstone 96 является общедоступным.

В своем новом чипе AMD5k86 компания AMD воплотила поистине новаторское сочетание набора инструкций х86 и суперскалярной RISC-архитектуры (reduced instruction set computing architecture). Как утверждают некоторые специалисты AMD, благодаря такому решению микропроцессор AMD5k86 обеспечивает на 30% большую производительность, чем процессор Pentium с такой же тактовой частотой. Впрочем, результаты тестирования с использованием пакета тестов Winstone 96 компании Ziff-Davis показывают, что преимущество несколько скромнее.

Тестовая конфигурация:

AMD5k85-P75 CPU (index 48.8)

Pentium 75 (index 47.4)

AMD5k85-P90 CPU (index 56.7)

Pentium 90 (index 54.9)

Похожие работы

Архитектура микропроцессора - структура и общая характеристика

Скачать

25753

0

4

... микропроцессора, которые явно отражаются в программах и должны быть учтены при разработке схем и программ функционирования системы. Такие характеристики определяются понятием архитектуры микропроцессора.   1.2 Понятие архитектуры микропроцессора Архитектура типичной небольшой вычислительной системы на основе микроЭВМ показана на рис. 1. Такая микроЭВМ содержит все 5 основных блоков цифровой ...

Разработка программы контроллера автоматически связываемых объектов для управления конструкторской документацией в среде Windows 95/NT (дипломная работа)

Скачать

135709

1

0

... ) ФАКУЛЬТЕТ ЭЛЕКТРОНИКИ И ПРИБОРОСТРОЕНИЯ КАФЕДРА КЭС группа Э-92 ДАТА ЗАЩИТЫ  апреля 1997 г. Отзыв на дипломную работу студента гр.Э-92 Сорокина Ю.В. “Разработка программы контроллера автоматически связываемых объектов для управления конструкторской документацией в среде Windows 95/NT”. Широкое использование вычислительной техники в народном хозяйстве требует увеличения производства и ...

Анализ структур, характеристик и архитектур 32-разрядных микропроцессоров

Скачать

35316

5

0

... . Некоторые характеристики транспьютеров фирмы INMOS : разрядность - 32, скорость обработки данных - 40 Мбайт/с, адресуемое пространство - 4 Гбайт. Общий обзор структур,характеристик и архитектур 32-разрядных микропроцессоров. Cтруктуры различных типов МП могут существенно различаться, однако с точки зрения пользователя наиболее важными параметрами являются архитектура, адресное пространство ...

Микропроцессоры

Скачать

34175

0

0

... системы. Тем самым появилась возможность объединения высокой производительности микропроцессора с внутренней тактовой частотой 50(66) МГц и эффективной по стоимости 25/33-мегагерцовой системной платой. Новые микропроцессоры по прежнему включали в себя центральный процессор, математический сопроцессор и кэш-память на 8 Кбайт. Компьютеры, поставляемые на базе микропроцессоров i486DX2, работают ...