Тактова частота МП та маркування тактової частоти системної плати.

Питання вхідного контролю

1) Які дії виконує мікропроцесор?

2) Від чого залежить швидкодія мікропроцесора?

3) Що таке кеш-пам'ять, види кеш-пам'яті?

4) Які переваги при зменшенні напруги живлення МП?

5) Що таке співпроцесор, функції співпроцесора?

Теоретичні відомості.

 

 

 

Типи та специфікації МП.

 

МП виконує обчислення та обробку даних (крім деяких математичних операцій, які

виконує співпроцесор). У всіх РС-сумісних комп’ютерах використовуються МП які підтримують сімейство мікросхем Intel (також МП випускаються компаніями AMD, Cyrix, IDT, Rise Technologies.

Перший МП Intel 4004 (1971р.) частота – 108 кГц, 2 300 транзисторів, 10мкм технологія.

1972р. – МП 8008 частота 200 кГц, 3 500 транзисторів. 1974р. – МП 8080 перший ПК Altair

8800. 1975р. випуск МП Z-80 (Zilog).

1976р. МП 8085 частота 5МГц, 6 500 транзисторів, 3мкм технологія. 1976р. компанія MOS Technologies МП 6502 абсолютно відмінний від процесорів Intel та значно дешевший на його базі побудовані перші ПК Apple та ігрові приставки Nintendo. Пізніше цей МП розвивався до МП PowerPC, який використовується у ПК Apple Macintosh.

1978р. МП 8086 з робочою частотою 5МГц, 29 000 транзисторів.

У зв’язку з високою ціною мікросхем підтримки 16 розрядного МП 8086 Intel випускає у

1979 МП 8088, який мав зовнішню 8 розрядну шину даних. МП 8088 був повністю програмно сумісним з МП8086, що дозволяло використовувати 16 розрядне програмне забезпечення, також можна було використовувати програмне забезпечення попередніх процесорів.

 

Швидкодія МП.

Швидкодія МП залежить від тактової частоти, на кожну операцію МП витрачається один такт. Відмінності часу виконання команд різними МП:

• 8086, 8088 на виконання одної команди витрачається 12 тактів;

• 286, 386 до 4,5 тактів

• 486 до 2 тактів

• Серія Pentium, К6 – 1 такт

• МП Pentium Pro та вище виконують 3 команди за один такт

МП з різними внутрішніми архітектурами по різному виконують одні і ті самі команди.

Для порівняння ефективності МП були розроблені спеціальні тести такі як індекс iCOMP.

 

Тактова частота МП та маркування тактової частоти системної плати.

До 1998р. всі системні плати працювали на частоті 66 МГц, потім були розроблені мікросхеми системної логіки, що працювали на частоті 100 МГц. В 1999р. з’являються плати з частотою 133 МГц, що підтримували процесори Pentium III. Компанія AMD випускає системні плати Athlon та набір ІМС з частотою 100 МГц, які використовували технологію подвійної передачі даних, це дозволило збільшити швидкість передачі даних до 200МГц. У 2001р.швидкодія шин МП AMD Athlon та Intel Itanium стає 266 МГц, а шини МП Pentium 4 – 400МГц.

Тактові частоти деяких МП та системних плат

Тип МП	Швидкодія МГц	Множник тактової частоти МП	Тактова частота системної плати, МГц
Pentium		2,5х
Celeron		11.5x
Pentium III/Xeon		8.5x
Pentium III/Xeon		10x
Pentium 4		5.25x
Itanium		3x

Визначаючим фактором швидкодії МП є архітектура МП, конструкція та елементна база оперативної пам’яті.

Під час виготовлення МП проводиться тестування при різних тактових частотах,

значеннях температури та тиску, після цього наноситься маркування, практично всі типи МП мають технологічний запас безпечного збільшення частоти системної шини. Один із способів «розгону» МП це збільшення на 10-20% частоти системної шини, другий спосіб це збільшення напруги живлення МП, якщо є можливість збільшення напруги живлення МП на системній платі – десяті долі вольта.

Внутрішні регістри МП.

Кількість біт даних які може обробляти МП за один такт характеризується розрядністю

внутрішніх регістрів. Якщо розрядність внутрішніх регістрів більша за розрядність зовнішньої шини даних то для їх завантаження необхідно декілька циклів зчитування. У МП Pentium шина даних має 64 розряди а внутрішні регістри 32 розряди та виконують 32 розрядні команди, але у МП використовуються два 32 розрядних паралельних конвейера. Архітектура МП з декількома конвейерами називається суперскалярною.

Сучасні МП шостого покоління Pentium ІІ/ІІІ мають 6 внутрішніх конвейерів для

виконання команд, хоча деякі з них є спеціалізованими, ці МП можуть виконувати три команди за один такт. У МП 7 покоління Itanium використовуються 10 сходинкові паралельні конвейери, котрі виконують до 20 операцій за один такт.

Розрядність шини адреси визначає максимальний об’єм пам’яті, яка адресується МП.

Об’єм пам’яті, яка адресується МП

 

Тип МП	Розрядність шини адреси	Об’єм пам’яті
8088/8086		1 Мбайт
286/386SX		16 Мбайт
386DX/486/ Клас Р5		4 Гбайт
Клас Р6, Р7		64 Гбайт
Itanium		16 Тбайт

Pentium, AMD K6 – P5

Pentium Pro/II/III/Celeron, AMD Athlon/Duron – P6

Pentium 4 – P7

Itaniun – P8