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. Интеллектуальная колоссальная 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 осуществляет 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 - 3В, система SSM (System Management Mode) для уменьшения потребляемой мощности;

- 64-разрядная шина и системный интерфейс помещены 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 95 тм |\

\ |\

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

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

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

Процессоры. История развития. Структура. Архитектура

Скачать

94709

9

3

... привилегированных инструкций или операций, которые можно выполнять только при определенных уровнях CPL и IOPL (биты 13 и 14 регистра флагов). ГЛАВА 2 Архитектура 32-разрядных процессоров История 32-разрядных процессоров началась с процессора Intel386. Эти процессора вобрали в себя все свойства своих 16-разрядных предшественников 8086/88 и 80286 для обеспечения программной совместимости с ...

Принципы организации параллелизма выполнения машинных команд в процессорах

Скачать

102663

6

1

... конвейер. 3) поток команд порождает недостаточное количество операций для полной загрузки конвейера [3]. Рассмотрим принципы конвейерной обработки информации на примере пятиступенчатого конвейера, в котором выполнение команды складывается из следующих этапов: IF (Instruction Fetch) - считывание команды в процессор; ID (Instruction Decoding) - декодирование команды; OR (Operand Reading) - ...

Процессор персонального компьютера

Скачать

49482

0

0

... такой скорости, при которой Windows не загружается, вернитесь к предыдущему значению скорости (уменьшение скорости также проводите постепенно); - определив необходимую скорость работы процессора и, перезагрузив компьютер, проведите тестирование системы на предмет стабильной ее работы. Аппаратное и программное управление разгоном   Для изменения частоты системной шины и значения множителя на ...

Работа и устройство процессоров

Скачать

177455

0

22

... : -производитель чипсет, если возможно – модель материнской платы; -тактовые частоты процессора, памяти, системных шин; -названия, параметры работы всех системных и периферийных устройств; -расширенная информация о процессоре, памяти, жестких дисках, 3D-ускорителе; -разнообразные параметры программной среды: ОС, драйверы, процессы, системные файлы и т.д.; -информация о поддержке видеокартой ...