Procesory firmy

AMD

Specyfikacja

Na początku
swojego istnienia,

AMD

produkowała
układy scalone
dla

Intela

.

Am2900

i

Am29000

Am2900

Am29000

, często nazywana

29k

to seria

popularnych mikroprocesorów i
mikrokontrolerów o 32-bitowej architekturze
RISC produkowanych przez firmę AMD.

W swoim czasie były to najbardziej popularne

chipy na rynku, szeroko używane przez wielu
producentów drukarek laserowych.

Pod koniec roku 1995 AMD zaprzestało produkcji

29k pomimo ich popularności aby
skoncentrować się na produkcji klonów x86.

Doświadczenie zdobyte przy produkcji 29k, a

także część pomysłów zostało użyte do
zaprojektowania i wytwarzania AMD K5.

Seria

Am2900

(1975)

Am2901

procesor czterobitowy

(1975)

Am2903

procesor czterobitowy

ze sprzętowym mnożeniem

Am2910

Seria

Am29000

(

29K

) (1987–95)

AMD 29000

(aka 29K) (1987)

AMD 29027

FPU

AMD 29030
AMD 29050

z jednoukładowym FPU

(1990)

AMD 292xx

Am

Architektura

x86

produkty drugiego źródła (1979–86) –
układy produkowane dla

Intela

8086
8088

Am286

Am286

układ produkowany dla

Intela

– procesor ten jest

zaprojektowany przez Intela i 100%
kompatybilny z 80286.
Intelowska wersja tego procesora
miała maksymalną prędkość 12,5
MHz, najszybsza wersja AMD była
taktowana zegarem o częstotliwości
20 MHz

Seria

Am386

Am386

Am386

był zaprojektowany i gotowy do

produkcji już przed rokiem 1991, ale Intel
rozpoczął proces sądowy z AMD o prawa do
produkcji tego procesora.

AMD wcześniej produkowało inne procesory dla

Intela i według jego interpretacji umowa
pokrywała wszystkie odmiany chipów, ale
według Intela umowa mówiła wyłącznie o
i286 i wcześniejszych projektach.

Po trwającej kilka lat sprawie, AMD w końcu

wygrało i uzyskało prawo sprzedaży Am386
co doprowadziło do wprowadzenia większej
konkurencji na rynku procesorów i obniżenia
cen.

Am486

Am486

- „klon” procesora firmy Intel klasy 486
- produkowany przez firmę AMD w latach

90.

Am486

Model

Szybkość

taktowania

Produkowany od

Am486 DX-40

40 MHz

kwiecień 1993

Am486 DX2-50

50 MHz

kwiecień 1993

Am486 DX2-66

66 MHz

Am486 SX2-66

66 MHz

1994

Am486 DX2-80

80 MHz

Am486 DX4-90

90 MHz

Am486 DX4-100

100 MHz

1995

Am486 DX4-120

120 MHz

K5

AMD K5

był procesorem klasy Pentium,

produkowanym przez firmę AMD od 1995
roku, następca Am5x86.
Jego struktura wewnętrzna była podobna do
procesora Cyrix 6x86, obydwa chipy
bazowane były na architekturze RISC.
Wszystkie modele K5 składały się z około
4,3 miliona tranzystorów.
Żaden z modeli K5 nie obsługiwał instrukcji
MMX.

K5

Model

Szybkość

taktowania

Produkowany od

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

K6

Model

Produkowany od

AMD K6 (NX686/Little Foot)

1997

AMD K6-2 (Chompers/CXT)

AMD K6-2-P (Mobile K6-2)

AMD K6-III (Sharptooth)

AMD K6-III-P

AMD K6-2+

AMD K6-III+

K6

AMD K6 to procesor klasy Pentium
produkowany przez firmę AMD, następca
K5.
AMD K6 był bazowany na procesorze
Nx686 zaprojektowanym przez firmę
NexGen która została przejęta przez
AMD.
K6 był produkowany w dwóch odmianach i
dostępny w wersjach z zegarem 166, 200,
233, 266 i 300 MHz.
Jako pierwszy procesor AMD posiadał
obsługę instrukcji MMX a później
3DNow!.

Charakterystyka

Informacje ogólne

Wersje procesorów AMD K6:

166, 200, 233, 266, 300 MHz

Proces produkcji:

0,25 µm

Obsługa Pamięci

Cache L1:

64 KiB

Cache L2:

Na płycie głównej, 256 KiB

Zegar cache L1 i L2:

66 MHz

Częstotliwość FSB:

66 MHz

Obsługa instrukcji

Obsługa 3DNow!

tak

Obsługa MMX

tak

Obsługa MPS

tak

Parametry zasilania

Napięcie zasilania jądra:

od 2,2 V do 2,9 V

Napięcie I/O:

od 3,1 V do 3,5 V

Napięcie rdzenia:

od 1,4 V do 2,8 V

Energooszczędność:

NIE

K6-2

AMD K6-2 był procesorem bazowanym na architekturze x86
produkowanym przez firmę AMD, taktowany zegarem od 233
do 550 MHz. Miał 64 KiB cache (32 KiB przeznaczone na
dane i 32 KiB na instrukcje), zasilany był napięciem 2,2 V,
produkowany w procesie 0.25 mikrometra, zbudowany był z
9,3 miliona tranzystorów i mógł być używany we wszystkich
płytach głownych Socket 7 i Super Socket 7. Jego następcą
był AMD K6-III.
K6-2 zaprojektowany został jako alternatywa dla nieco
starszego i znacznie droższego Pentium II firmy Intel.
Wydajność obu tych układów była podobna: K6 był nieco
szybszy w codziennych operacjach komputerowych, Pentium
II miał znaczą przewagę w operacjach
zmiennoprzecinkowych. K6-2 był jednym z największych
sukcesów AMD, jego popularność i dochody jakie przyniósł
pozwoliła tej firmie zaprojektować i wypuścić na rynek swój
następny procesor Athlon.

AMD K6-III

K6-III

AMD K6-III był ostatnim i najszybszym

procesorem dla płyt głównych Socket 7,
był bazowany na architekturze x86 i
produkowany przez firmę AMD.

Był to w tym czasie najszybszy procesor

x86 i pozostawał popularny na długo po
zaprzestaniu jego produkcji.

K6-III był logicznym przedłużeniem

koncepcji K6-2, do podstawowej
architektury K6-2 dodano jeszcze jeden,
trzeci, poziom cache.

Seria K7 (1999–)

Model

Produkowany od

Athlon (Slot A) (Pluto/Argon/Orion/Thunderbird)

1999

Athlon (Socket A) (Thunderbird)

2000

Duron (Spitfire/Morgan/Appaloosa/Applebred)

2000

Athlon 4 (Corvette/Mobile Palomino)

2001

Athlon XP (Palomino/Thoroughbred
(A/B)/Barton/Thorton)

2001

Mobile Athlon XP (Mobile Palomino)

2002

Mobile Duron (Camaro/Mobile Morgan)

2002

Sempron (Thorton/Barton)

2004

K7

Athlon

Argon/Pluto/Orion

Athlon zadebiutował 21 sierpnia 1999

roku.

Pierwsza wersja rdzenia, nazwana K7

Argon, była dostępna z zegarem od 500
do 700 MHz.

Wprowadzona później odmiana K75 Pluto

występowała w wersjach od 550 do 850
MHz, a ostatnia - K75 Orion - od 900 do
1000 MHz.

Procesory te używały gniazda

Slot A

,

podobnego, ale niekompatybilnego z
gniazdem Slot 1 używanym przez
Pentium II oraz Pentium III Katmai.

K7

Athlon

Thunderbird

Druga generacja Athlonów - nazwa kodowa

"Thunderbird" – początkowo gniazdo Slot A,
później została zastąpiona formatem

Socket A

i

była taktowana zegarem od 650 do 1400 MHz
(650 Mhz - 1 Ghz dla Slot A).

Główną różnicę w porównaniu z pierwszymi

Athlonami stanowiła struktura pamięci
podręcznej.

W czasie kiedy Intel zastąpił Pentium III Katmai

znacznie szybszą wersją Coppermine P-III, AMD
wymieniło 512 kB pamięci podręcznej taktowaną o
połowę wolniej niż zegar procesora, na 256 kB
pamięci podręcznej taktowanej z pełną szybkością
i umiejscowioną na jednym chipie z procesorem
(według ogólnej zasady: im więcej pamięci
podręcznej, tym lepiej - ale szybsza pamięć
podręczna jeszcze bardziej poprawia
wydajność).

K7

Athlon

Thunderbird

W październiku 2000 wprowadzono na rynek Athlon
"C" z częstotliwością taktowania magistrali FSB 133
MHz (pozwalając na użycie pamięci DDR266),
poprawiając wydajność tej wersji Athlona o
około

10%

w porównaniu z pierwszymi modelami

Thunderbirda.

K7

Duron

AMD Duron to mikroprocesor rodziny x86

produkowany przez AMD.

Na rynku pojawił się w połowie 2000 roku jako

niskobudżetowa wersja procesora Athlon i
rywal dla układów Pentium III i Celeron firmy
Intel.

Duron może używać tych samych płyt głównych

co Athlon i z wyglądu zewnętrznego jest
prawie identyczny.

Duron ma tyle samo pamięci podręcznej

pierwszego poziomu (L1 cache) co Athlon
(128 kB) ale mniej, bo tylko 64 KB pamięci
podręcznej drugiego poziomu (L2 cache), w
porównaniu do 256 KB które ma jego starszy
brat.

K7 Duron– typy rdzeni

Spitfire

Pierwsze Durony, oparte o rdzeń "Spitfire"
były produkowane w latach 2000-01 i były
taktowane zegarem od 600 do 950 MHz,
"Spitfire" był oparty na rdzeniu Athlona
"Thunderbird".

Morgan

Durony drugiej generacji z rdzeniem
"Morgan" były dostępne z częstotliwością
taktowania od 1,0 do 1,3 GHz i bazowały
na rdzeniu Athlona XP "Palomino".

K7 Duron – typy rdzeni

Applebred

2003 nowa seria Duronów z rdzeniem "Applebred",
opartym o pochodzący z nowszych wersji Athlona XP
rdzeń "Thoroughbred", były one dostępne w
wersjach 1400, 1600 i 1800 MHz, wszystkie z FSB
133 MHz (efektywne FSB 266).
Były to po prostu zwykłe Athlony XP z jądrem
"Thoroughbred" ze zmienioną jedynie nazwą oraz
ograniczoną pamięcią cache L2 do 64kB.
Prosta modyfikacja odblokowywała pełne 256 kB
pamięci oraz powodowała wykrycie procesora jako
pełnowartościowego Athlona XP.

K7 Athlon XP – typy rdzeni

Palomino

W trzecia wersja Athlona - Athlon XP -
"Palomino" .
Dołączono w niej obsługę instrukcji SSE
(obsługiwanych do tej pory tylko przez Pentium
III) nazwanych przez AMD 3DNow!
Professional.
Pierwsze modele były taktowane zegarami od
1333 do 1733 MHz. Główne zmiany polegały na
optymalizacji jądra procesora i spowodowały
mniej więcej

10%

poprawę wydajności w

porównaniu z „Thunderbirdem” o takiej samej
częstotliwości.
Zmniejszono także nieco pobór prądu,
umożliwiając w ten sposób zwiększenie szybkości
taktowania.

K7 Athlon XP – typy rdzeni

Thoroughbred

Czwarta generacja Athlona, druga generacja

Athlona XP, jądro Thoroughbred, została
wypuszczona 10 czerwca 2002 i była
taktowana zegarem 1,43 GHz - 1700+ w
skali PR.

Nieco później stały się dostępne wersje

2400+ i 2600+ taktowane zegarem 2000
i 2133 MHz (przy FSB 133/266 MHz).

AMD wyprodukował także wersje 2700+ i

2800+, ale były one dostępne tylko w
śladowych ilościach.

K7 Athlon XP – typy rdzeni

Barton i Thorton

Barton to piąta generacja Athlona z
osiągami 2500+, 2600+, 2800+, 3000+ i
3200+.
Nie podniesiono co prawda szybkości
taktowania w porównaniu z poprzednią
generacją Thoroughbred, ale wydajność
procesorów wzrosła po powiększeniu
pamięci podręcznej do 512 KB i dalszym
zwiększeniu prędkości taktowania FSB do
200 (400) MHz - tylko w modelu 3200+ i
jednej z wersji 3000+).

K7 Athlon XP – typy rdzeni

Mobile Athlon XP-M

Jest identyczny z Athlonem XP z tą tylko
różnicą, że potrzebuje niższych napięć i
mnożnik zegara procesora nie jest w nim
zablokowany.
Niższe wymogi zasilania powodują, ze XP-
M wydziela znacznie mniej ciepła.
XP-M posiadają także dodatkową funkcję
"PowerNow!", które automatycznie
zmniejsza szybkość taktowania procesora
w zależności od potrzeb.

K7

Sempron

Sempron to seria niskobudżetowych
procesorów produkowanych przez firmę
AMD.
Zastąpiła ona linię Durona jako
konkurencja dla procesorów Celeron firmy
Intel.

K7

Sempron – typy rdzeni

Thoroughbred A/B

• Technologia wykonania: 130 nm
• Wielkość pamięci Cache pierwszego poziomu: 64

+ 64 KiB (Dane + instrukcje)

• Wielkość pamięci Cache drugiego poziomu: 256

KiB

• Obsługiwane instrukcje: MMX, 3DNow!, SSE
• FSB: 166 MHz
• Napięcie rdzenia: 1,6 V
• Dostępne modele: od 2200+ do 2800+

(faktyczna częstotliwość 1500-2000 MHz)

Seria K8 (2003–)

Model

Produkowany od

Opteron (SledgeHammer)

2003

Athlon 64 FX (SledgeHammer)

2003

Athlon 64 (ClawHammer/Newcastle)

2003

Mobile Athlon 64 (Newcastle)

2004

Athlon XP-M (Dublin)

2004

Sempron (Paris)

2004

Athlon 64 (Winchester)

2004

Athlon 64 FX (San Diego)

2005

Athlon 64 (Venice)

2005

Sempron (Palermo)

2005

Athlon 64 (Orleans)

2006

Sempron (Manilla)

2006

Opteron to pierwszy procesor

x86

ósmej generacji bazujący na

jądrze

AMD K8

i zarazem pierwszy procesor implementujący

architekturę AMD64 (poprzednio znaną jako x86-64). Procesor
został zaprezentowany 22 kwietnia 2003 roku i przeznaczony na
rynek serwerów oraz do klastrów obliczeniowych. Architektura
procesora Opteron wprowadziła kilka nowości: m.in. każdy procesor
ma własny kontroler pamięci, dzięki czemu

chipsety

płyt

głównych dla tych komputerów są mniej złożone i bardziej
niezawodne. W komputerach wieloprocesorowych daje to również
możliwość zwiększania zarówno dostępnej ilości pamięci, jak
zwiększania dostępnej przepustowości wraz ze wzrostem liczby
obecnych procesorów w systemie.
Dzięki nowym technologiom, takim jak szybka pamięć

DDR

/

DDR2

o

niskim poborze

mocy

i sprzętowo wspomagana

wirtualizacja

(AMD

Virtualization), najnowsze procesory AMD Opteron z architekturą
Direct Connect pozwalają zwiększyć wydajność w stosunku do
pobieranej

mocy

, zapewnić

wirtualizację

dla platformy

x86

i

umożliwić łatwe przejście do systemów

wielordzeniowych

(planowane w 3 kwartale 2007 roku).

Opteron

Seria K8 Athlon

Model

Produkowany od

Athlon 64 FX (SledgeHammer)

2003

Athlon 64 (ClawHammer/Newcastle)

2003

Mobile Athlon 64 (Newcastle)

2004

Athlon XP-M (Dublin)

2004

Athlon 64 (Winchester)

2004

Athlon 64 FX (San Diego)

2005

Athlon 64 (Venice)

2005

Athlon 64 (Orleans)

2006

Athlon – cechy charakterystyczne

:

Mikroarchitektura:

posiada wielopotokową,

dziewięciojednostkową,

superskalarną architekturę

zoptymalizowaną dla wysokich

częstotliwości taktowania zegara.

zawiera dziewięć potoków

wykonawczych:

–

trzy dla adresowania danych,

–

trzy dla obliczeń

stałoprzecinkowych

–

trzy do wykonywania instrukcji

x87(koprocesor), 3DNow!™ i

MMX™.

Athlon XP 2600+

•

Taktowany zegarem 2,53 GHz

,

oparty jest

na nowym rdzeniu 'Palomino'.
Implementacja pełnego zestawu
intelowskich instrukcji SSE.

•

Jednostka automatycznego sprzętowego
pre-odczytu danych

•

Bufor TLB

(ang. Translation Look-Aside Buffer)

pamięci podręcznej danych pierwszego
poziomu został zwiększony z 32 do 40
wpisów.

Duron

Duron -

cechy charakterystyczne:

•

Szybka magistrala systemowa: posiada
200MHz-ową magistralę systemową,
oferującą trzykrotnie większą
przepustowość niż procesor Intel
Celeron (66MHz). Szybka magistrala
systemowa oznacza bardzo wysoką
wydajność aplikacji przetwarzających
duże ilości danych, takich jak
odtwarzacze MP3 i kompresory,
odtwarzacze softDVD, pakiety do edycji
video.

DURON Applebred

• Podstawową różnicą pomiędzy starym

i nowym Duronem jest częstotliwość
szyny systemowej, która została
zwiększona z 200 MHz do 266 MHz

.

Maksymalna częstotliwość
taktowania jednostki wynosi 1,8 GHz

Spis treści

• Intel 8086

• Intel 80286

• Intel 80386 i 80486

• Pentium – rdzeń P5

• Procesory RISC

• Pentium Pro

• Pentium MMX

• Pentium II

• Pentium III

• Pentium 4

• Procesory dwurdzeniowe

• Itanium

8086

•

Procesor 16 – bitowy

•

EU – część wykonawcza

 rejestry ogólnego przeznaczenia
 ALU
 rejestr flagowy
 układ sterowania części wykonawczej
•

BIU – jednostka sterowania magistralami

 Bufory trójstanowe danych
 Rejestry zatrzaskowe i układy wyjściowe magistrali adresowej
 Interfejs koprocesora
 Układy logiczne sterowania cyklami magistrali
 Prefetcher
 6 – bajtowa kolejka rozkazów

8086

8086

Układ generacji adresu fizycznego

8086

Interpretacja sposobu adresowania pamięci fizycznej

80286

•

Procesor 16 – bitowy

•

24 – bitowa magistrala adresowa pozwala zaadresować 16MB pamięci

•

Praca wielozadaniowa

•

Mechanizm pamięci wirtualnej

•

Podziała procesora:



AU – jednostka adresowa (generowanie adresu fizycznego)



BIU



EU



CU – jednostka dekodowania instrukcji



MMU – jednostka zarządzania pamięcią ( na podstawie adresu
wirtualnego generuje fizyczny adres pamięci)

•

Praca potokowa – pipelining
Cykl rozkazowy jest podzielony na fazy adresowania, pobrania,
dekodowania i realizacji

80386

Stronicowanie
-

Mechanizm pozwalający używać ciągłego adresu liniowego, podczas
gdy adresy fizyczne pamięci mogą stanowić obszar nieciągły. Część
informacji może być przechowywana na dysku (pamięć wirtualna).

80486

80486

• Blok arytmetyki zmiennoprzecinkowej (NPU lub

FPU)

• L1 – 8kB ze sterownikiem
• Blok dekodowania instrukcji podzielony na

dwie części

• Rozbudowane BIU
• Praca potokowa, fazy:

- pobrania kodu
- pierwszy etap dekodowania
- drugi etap dekodowania
- wykonanie
- zapis do rejestrów

80486

Współpraca z pamięcią cache

Pentium

• Sprzętowe mechanizmy obsługujące pamięć

wirtualną, pracę wielozadaniową, ochronę

zasobów

• Architektura superskalarna (praca potokowa,

dwa potoki przetwarzania instrukcji

stałoprzecinkowych)

• Przewidywanie realizacji rozgałęzień programu
• Segmentacja i stronicowanie pamięci
• Wewnętrzna jednostka arytmetyki

zmiennoprzecinkowej pracująca w trybie

potokowym

• Rozdzielona pamięć cache na pamięć

programu i danych

• Możliwość współpracy z pamięcią cache L2

Pentium MMX

•

Procesor dla aplikacji multimedialnych

•

Zestaw instrukcji MMX realizujących rozkazy typu SIMD (rozkazy
wykonujące równolegle tę samą operację na danych spakowanych co
oznacza wykonanie przez jeden rozkaz tej samej operacji na kilku
argumentach jednocześnie)

Pentium II

•

DIB – Dual Indepenndent Bus - dwie magistrale: wewnętrzna BSB
łącząca procesor z L2i zewnętrzna FSB

•

L1 – 2 x 16 kB (pamięć cache programu i danych)

•

L2 – 512 kB zintegrowana z procesorem

•

Technologia MMX

Celeron



Brak pamięci L2 lub ograniczenie jej rozmiarów do 128 kB



Niższy koszt i możliwości

Pentium III

•

DIB – Dual Indepenndent Bus - dwie magistrale: wewnętrzna BSB
łącząca procesor z L2i zewnętrzna FSB

•

L1 – 2 x 16 kB (pamięć cache programu i danych)

•

L2 – 512 kB zintegrowana z procesorem

•

Technologia MMX

•

Rozszerzenie rozkazów typu SIMD na rozkazy zmiennoprzecinkowe

Pentium rdzeń P5

Pentium

• BTB – bufor - część układu

przewidywania rozgałęzień

• Instrukcje przetwarzane w dwóch

potokach U i V

• TLB – bufor, który wraz z układami

stronicowania umożliwia efektywną
obsługę pamięci

• NPU – koprocesor, operacje

zmiennoprzecinkowe realizowane
potokowo w 8 fazach

Pentium rdzeń P5

Współpraca z pamięcią cache L2

Procesory RISC

• Procesory z zredukowaną listą rozkazów

(Reduced Instruction Set Computer)

• Lista rozkazów zawiera stosunkowo niewielką

liczbę prostych rozkazów, bardzo szybko
wykonywanych

• Wszystkie rozkazy wykonywane są potokowo,

przy czym każdy etap potoku jest realizowany
w takim samym czasie, najlepiej w ciągu
jednego taktu zegara

Pentium PRO

TM

Pentium PRO

TM

• FSB – Frontside Bus
• BSB – Backside Bus
• APIC – kontroler przerwań w systemach

wieloprocesorowych do komunikacji z
lokalnymi kontrolerami przerwań innych
procesorów

• Potok podzielony na 11 faz
• Zintegrowana pamięć cache L2 – 1MB lub 2MB
• Zintegrowany interfejs magistrali
• Przystosowany do pracy wieloprocesorowej (do

4 procesorów)

Pentium 4

Technologia HT

Sposoby realizacji wątków

Technologia HT

Technologia Hyper – Threading
Wątek jest wydzielonym

fragmentem kodu, który może być
wykonywany w dużej mierze
niezależnie od pozostałych.
Wykonywane wątki mogą należeć
do jednej aplikacji, wykonując
różne podzadania lub realizować
różne programy.

Procesory dwurdzeniowe

Procesory:
• Pentium 4 Extreme Edition (dwa

rdzenie, każdy realizuje
technologię HT – 4 operacje
równocześnie)

• Pentium D (dwa rdzenie bez

technologii HT)

• Pentium M z architektura Intel Core

Duo (mniejszy pobór mocy,
efektywniejsza praca
wielowątkowa)

Itanium

Itanium

•

Procesor 64 – bitowy

•

VLIW (Very Long Instruction Word) – łączenie kodów instrukcji w długie
słowa – paczki zawierające kody trzech instrukcji

•

EPIC (Explicitly Parallel Instruction Computing) – przetwarzanie
równoległe instrukcji i przydział układów wykonawczych realizujących
poszczególne operacje

•

Bardzo duża liczba rejestrów roboczych
128 rejestrów stałoprzecinkowych
128 rejestrów zmiennoprzecinkowych
72 rejestry przewidywania i realizacji skoków

•

Duża liczba jednostek wykonawczych
4 jednostki stałoprzecinkowe
2 jednostki zmiennoprzecinkowe
2 jednostki Load Store
3 jednostki przewidywania rozgałęzień

•

L1 – 32kB, L2 – 96kB, L3 – 2lub 4 MB

•

FMAC – jednostki zmiennoprzecinkowe

•

42 bitowa magistrala adresowa- 4TB Pamięci