WYKA
AD 9
Temat: Mikroprocesory firmy INTEL
1. Wprowadzenie
2. Trendy rozwoju budowy mikroprocesorów
3. Metody zwiększania wydajności CPU
4. Najważniejsze mikroprocesory rodziny 80x86
5. Prawo Moore a
Literatura:
1. http://www.intel/com/
2. http://pl.wikipedia.org/wiki/Mikroprocesory_firmy_Intel
3. http://www.i-
lo.tarnow.pl/edu/inf/hist/intel4004/pages/001.php
1. Wprowadzenie
Na rynku światowym obecnie dominuje dwóch producentów
uniwersalnych układów cyfrowych  mikroprocesorów:
A/ INTEL
B/ AMD
Firmę INTEL założyli 18 lipca 1968 roku Gordon E. Moore oraz
Robert Noyce, a nazwa pochodzi od skrótu słów
"Integrated Electronics".
Na początku firma trudniła się wytwarzaniem pamięci
półprzewodnikowych.
PoczÄ…tek - mikroprocesor Intel 4004
Twórcą pierwszego mikroprocesora był Federico Faggin. Powstał 15
listopada 1971. Zaprojektowany na zamówienie japońskiej firmy
Busicom.
Parametry:
" zegar 108 kHz
" 0,09 MIPS
" szyna danych 4 bity
" technologia PMOS
" ilość tranzystorów 2 300,
" wymiar technologiczny 10 mikronów
" pamięć adresowalna 640 bajtów
" pamięć programu 4 kilobajty
" pierwszy mikroprocesor na świecie ?
" używane w kalkulatorach Busicom
" Pierwszym na świecie procesorem był jednak ściśle tajny "chip" F14
CADC używany w samolocie Grumman F-14 Tomcat. Informacja ta
została podana do publicznej wiadomości w 1998 roku
Polecam: http://www.i-lo.tarnow.pl/edu/inf/hist/intel4004/pages/001.php
Federico Faggin.
Ted Hoff i Stan Mazor z Intela złożyli
propozycję architektury układu firmie Busicom.
Fagin był kierownikiem projektu wykonał
szczegółowe prace projektowe (projekt logiki,
obwodu, rozkładu elementów w układzie
scalonym, opracowania testera oraz programu
testujÄ…cego) z pomocÄ… Masatoshi Shima,
inżyniera z firmy Busicom
Faggin był ekspertem w Technologii Bramki
Krzemowej, którą stworzył w firmie Fairchild
Semiconductor. Znał się również na
architekturze komputerów będąc jednym z
projektantów i konstruktorów pierwszych
małych komputerów w firmie Olivetti we
WÅ‚oszech przed wstÄ…pieniem na uniwersytet,
gdy miał 19 lat.
Faggin opuścił firmę Intel w 1974, aby założyć Zilog  opracował w niej układ Z80.
Podpis Faggina na strukturze
Podpis w kolejnych seriach
po modyfikacji struktury
przeniesiono na brzeg
układu.
Podpis na pierwszych układach był
umieszczony pośrodku struktury
2. Trendy rozwoju budowy mikroprocesorów
Od roku 1971 trwa ciągły wyścig w zwiększeniu mocy
obliczeniowej uniwersalnych układów cyfrowych jakimi są
mikroprocesory.
Wyścig ten jest w dużej części związany z rozwojem grafiki
komputerowej.
Wprowadzane są kolejne generacje układów o zmniejszonym
wymiarze technologicznym.
Od 10 mikrometrów w 1971 roku do obecnie (2007) 45
nanometrów.
Od 2300 tranzystorów do miliardów.
Zmniejszanie wymiaru technologicznego pozwoliło na:
- Zwiększenie liczby tranzystorów,
- Zwiększenie częstotliwości taktowania (do max. 4 GHz),
- Umieszczenia na płytce mikroprocesora coraz to
pojemniejszej pamięci podręcznej
3. Metody zwiększania wydajności CPU
Można bez znaczących modyfikacji architektury zwiększyć wydajność
CPU dwiema drogami:
- podnieść częstotliwość pracy układu lub
- dodać drugi rdzeń.
Zastosowanie dwóch rdzeni pozwala wykonać teoretycznie to samo
zadanie dwa razy szybciej, jeśli tylko aplikację zoptymalizujemy do
pracy wielowÄ…tkowej.
AMD - pierwszy zrezygnował z wyścigu w podnoszenie f zegara.
Intel  linia z architekturą NetBurst pozwala teoretycznie osiągnąć
10GHz. kłopoty z P4 4GHz  ponad 100W wydzielanej mocy,
Procesory wielordzeniowe
AMD  dwurdzeniowe Athlon 64 i Opteron
INTEL  Pentium D i Pentium Extreme Edition
Ze względów ekonomicznych Intel rozdziela dwa rdzenie wewnątrz
obudowy. Dzięki temu zwiększa się uzysk technologiczny.
Rozpoczęto również prace nad 4 rdzeniowymi procesorami.
Ó!
27 lipca roku 2006 przyniósł zmianę polityki firmy. Sięgnięto
do rozwiązań Pentium III/Pentium IV - zakończył się wyścig
zagarowania (max. do 3.5 GHz)
Pojawił się Intel Core 2 Duo.
Zastosowano krótki potok wykonawczy (14 etapów).
Cztery jednostki wykonawcze - dwa rdzenie.
Pamięć podręczna do 4MB (270 mln tranzystorów).
Proces technologiczny 65 nm (2007  45 nm).
Oferują o 40% wyższą wydajność niż Pentium D 9xx, i o tyle
mniejsze zużycie energii.
W listopadzie 2007 roku zadebiutował Yorkfield  4 rdzenie.
Na rok 2008 zapowiadane sÄ… mikroprocesory 8 rdzeniowe.
Intel chce uruchomić proces 32 nm w 2009 roku.
Obecnie wykorzystujemy mikroprocesory z maksymalnie 4 rdzeniami
(2007).
Rdzenie sÄ… identyczne i wykonujÄ… jednakowe zlecane im zadania.
W przyszłości sytuacja prawdopodobnie się zmieni. Liczba rdzeni
będzie rosła.
Obecnie (2007) Intel przedstawił 80 rdzeniowy mikroprocesor. Będzie
można doprowadzić do specjalizacji rdzeni.
Przyczyni się to do znacznego podniesienia wydajności układów.
4. Najważniejsze procesory rodziny 80x86
" 8008
" ukazał się 1 kwietnia 1972
" zegar 500 KHz (8008-1: 800KHz)
" 0,05 MIPS
" szyna danych 8 bitów
" technologia PMOS
" ilość tranzystorów 3 500
" wymiar technologiczny 10 mikronów
" pamięć adresowalna 16 kB
Najważniejsze procesory rodziny 80x86
Kolejno były: 8080, 8085 następnie 8086
" ukazał się 8 czerwca 1978
" zegar:
" 5MHz - 0,33 MIPS
" 8MHz - 0,66 MIPS
" 10MHz - 0,75 MIPS
" szyna danych 16 bit, 20 bit adresowa
" ilość tranzystorów 29 000
" wymiar technologiczny 3 mikronów
" pamięć adresowalna 1 MB
" 10 razy szybszy od 8080
Najważniejsze procesory rodziny 80x86
8088
* ukazał się 1 czerwca 1979
* zegar:
o 5MHz - 0,33 MIPS
o 8MHz - 0,75 MIPS
* wewnętrzna architektura 16 bit
* zewnętrzna szyna danych 8 bit, 20 bit adresowa
* ilość tranzystorów 29 000
*wymiar technologiczny 3 mikronów
* pamięć adresowalna 1 MB
* odpowiednik 8086 z wyjÄ…tkiem 8-bitowej szyny danych
* użyty w IBM PC i XT i klonach
Najważniejsze procesory rodziny 80x86
80286
" ukazał się 1 lutego 1982
" zegar:

6MHz - 0,9 MIPS

8MHz, 10MHz - 1,5 MIPS
 12.5MHz - 2,66 MIPS
" szyna danych 16 bit
" wbudowana sprzętowa ochrona pamięci w
wielozadaniowych systemach operacyjnych
" ilość tranzystorów 134 000
" Wymiar technologiczny 1,5 mikrona
" pamięć adresowalna 16 MB
" 3-6 razy szybszy od 8080
" użyty w klonach IBM PC/AT
Najważniejsze procesory rodziny 80x86
80386DX
* ukazał się 17 paz
dziernika 1985
* zegar:
o 16MHz : 5-6 MIPS
o 2/16/1987 20MHz : 6-7 MIPS
o 4/4/1988 25MHz 8.5 MIPS
o 4/10/1989 33MHz 11,4 MIPS (9,4 SPECint92 on Compaq/i 16K
L2)
* szyna danych 32 bit
* ilość tranzystorów 275 000
* wymiar technologiczny 1 mikron
* pamięć adresowalna 4 GB
* pamięć wirtualna 64 TB
* pierwszy X86 chip obsługujący 32-bitowe dane
* obsługuje rozszerzoną ochronę pamięci i tryb wirtualny 86
Najważniejsze procesory rodziny 80x86
80486DX
* ukazał się 10 kwietnia 1989
* zegar:
o 25MHz 20 MIPS (16,8 SPECint92, 7,40 SPECfp92)
o 5/7/1990 33MHz 27 MIPS (22,4 SPECint92 on Micronics M4P
128k L2)
o 6/24/1991 50MHz 41 MIPS (33,4 SPECint92, 14,5 SPECfp92 on
Compaq/50L 256K L2)
* szyna danych 32 bit
* ilość tranzystorów 1,2 miliona
* wymiar technologiczny 1 mikron; 50MHz - 0,8 mikrona
* pamięć adresowalna 4 GB
* pamięć wirtualna 64 TB
* pamięć cache 1 poziomu
* wbudowany koprocesor arytmetyczny
* 50 razy szybszy od 8088
Najważniejsze procesory rodziny 80x86
Pentium (60 oraz 66 MHz)
* ukazał się 22 marca 1993
* zegar:
o 60MHz 100 MIPS (70,4 SPECint92, 55,1 SPECfp92 on Xpress 256K L2)
o 66 MHz 112 MIPS (77,9 SPECint92, 63,6 SPECfp92 on Xpress 256K L2)
* szyna danych 64 bit
* szyna adresowa 32 bit
* ilość tranzystorów 3,1 miliona
* wymiar technologiczny 0,8 mikrona
* pamięć adresowana 4 GB
* pamięć wirtualna 64 TB
* obudowa 273 PGA
* rozmiar obudowy 2,16" x 2,16"
* zasilanie 5V
Najważniejsze procesory rodziny 80x86
Pentium II (333 MHz)
* ukazał się 26 stycznia 1998
Celeron (366 i 400 MHz)
* ukazał się 4 stycznia 1999
Pentium II Xeon (450 MHz)
* ukazał się 5 stycznia 1999
* 1 MB and 2 MB L2 Cache
Mobile Pentium MMX Technology (300 MHz)
* ukazał się 7 stycznia 1999
Najważniejsze procesory rodziny 80x86
Pentium(r) III Xeon(tm) Processor (500 MHz)
* ukazał się 17 marca 1999
* ilość tranzystorów 9,5 miliona przy 0,25 mikrona
* L2 cache 512KB, 1MB lub 2MB
* obudowa Single Edge Contact Cartridge (S.E.C.C.2)
* szyna systemowa 100 MHz
* systemowa szyna danych 64 bit
* pamięć adresowana 64 GB
Katmai (0,25 µm)
Coppermine (0,18 µm)
Coppermine-T (0,18 µm)
Tualatin (0,13 µm)
Najważniejsze procesory rodziny 80x86
Pentium(r) 4 Procesor zbudowany w procesie
technologicznym 0,18 mikrona (1,40 i 1,50 GHz)
* ukazał się 20 listopada 2000
* zintegrowane 256KB Advanced Transfer Cache L2
* obudowa PGA423, PGA478
* szyna systemowa 400MHz
* SSE2 SIMD Extensions
* ilość tranzystorów 42 miliony
Najważniejsze procesory rodziny 80x86
Pentium(r) 4 Procesor zbudowany w procesie technologicznym 0,18 mikrona
"Willamette" (1,9 i 2,0 GHz) * ukazał się 27 sierpnia 2001
Pentium 4 Procesor zbudowany w procesie technologicznym 0,13 mikrona
"Northwood A"(1,7, 1,8, 1,9, 2, 2,2, 2,4, 2,5, 2,6 GHz)
* szyna systemowa 400 MHz
Pentium 4 Procesor zbudowany w procesie technologicznym 0,13 mikrona
"Northwood B" (2,26, 2,4, 2,53, 2,66, 2,8, 3,06 GHz)
* szyna systemowa 533 MHz (3,06 zawiera HT).
Mobile Intel Pentium 4 - M Procesor zbudowany w procesie technologicznym
0,13 mikrona (1,4, 1,5, 1,6, 1,7, 1,8, 1,9, 2, 2,2 GHz)
* szyna systemowa 400 MHz
Pentium 4 Procesor zbudowany w procesie technologicznym 0,13 mikrona
"Northwood C" (2,4, 2,6, 2,8, 3,0, 3,2 GHz)
* szyna systemowa 800 MHz (wszystkie wersje zawierajÄ… HT)
* 6500-10000 MIPS
Najważniejsze procesory rodziny 80x86
# Pentium D Procesor zbudowny w procesie technologicznym
0,065 mikrona "smithfield", dwurdzeniowy [2,8, 3,0, 3,2 GHz
(2x 1,4, 1,5, 1,6, GHz na rdzeń)]
* Szyna systemowa 800MHz
# Pentium EE Procesor zbudowany procesie technologicznym
0,065 mikrona [3,46, 3,73 GHz (1,73, 1,375 GHz na rdzeń)]
* Extreme Edition (dwurdzeniowy z obsługą technologii
Hyper Threading)
Pozycja firmy została umocniona dzięki produkcji procesora
Pentium.
Obecnie firma jest największym producentem procesorów dla
komputerów biurowych.
Rodziny jej procesorów to (2005r.):
- Pentium 4 - do komputerów klasy  desktop
- Celeron - wersja oszczędnościowa
- Pentium M - zastosowania mobilne
- Xeon - do zastosowań serwerowych
- Itanium  do zastosowań serwerowych
Wprowadzono w 2006 roku wersje desktop:
" Core 2 Duo E6300: 1,86 GHz, 2 MB cache L2, FSB 1066 MHz
" Core 2 Duo E6400, 2,13 GHz, 2 MB cache L2, FSB 1066 MHz
" Core 2 Duo E6600, 2,4 GHz, 4 MB cache L2, FSB 1066 MHz
" Core 2 Duo E6700, 2,66 GHz, 4 MB cache L2, FSB 1066 MHz
" Core 2 Extreme X6800, 2,93 GHz, 4 MB cache L2, FSB 1066
MHz
Dostępne też są wersje do laptopów.
" T7600 (Core 2 Duo) - $637
" T7400 (Core 2 Duo) - $423
" T7200 (Core 2 Duo) - $294
" T5600 (Core 2 Duo) - $241
" T5500 (Core 2 Duo) - $209
Wersja do desktopów
Oficjalne logo
http://pclab.pl/art20995-4.html
Wersja mobilna
 http://www.egielda.com.pl/?str=art&id=1536
5. Prawa Moore a
1. Gęstość upakowania układów scalonych podwaja się co
półtora roku.
3. Wdrożenie każdej kolejnej generacji technologicznej
pociąga za sobą koszty o rząd wielkości wyższe niż
poprzednia.
http://www.intel.com/technology/mooreslaw/index.htm
F14 CADC (F-14A Central Air Data Computer) to mikroprocesor
zaprojektowany przez Steve'a Gellera i Raya Holta na
potrzeby US Navy do myśliwca F-14 Tomcat.
Pierwsze egzemplarze tego układu powstały już w czerwcu
1970, a więc o ponad 12 miesięcy wcześniej, niż pierwszy
mikroprocesor Intela 4004, który powszechnie uznaje się za
pierwszy na świecie mikroprocesor, niemniej z powodu
tajemnicy wojskowej istnienie F-14 CADC zostało ujawnione
dopiero w 1998.
W porównaniu z układem Intela, który był prostym, 4-bitowym
procesorem, F-14 CADC był niezwykle zaawansowanym, 20-
bitowym układem z techniką potokową.
The MOS-LSI chips were manufactured by American
Microsystems, Inc of Santa Clara, California.
http://www.microcomputerhistory.com/index.html
F14  TomCat
F14  TomCat