SPIS TREŚCI:
1.Wstęp .......s. 3
2.Procesor Intel Pentium...s. 9
2.1.Zarys ogólny ....s. 9
2.2.Pentium pierwszej generacji s.13
2.3.Pentium drugiej generacji...s.14
2.4.Pentium MMX.....s.15
3.Procesor Intel Pentium Pro..s.17
4.Procesor Intel Pentium II...s.21
5.Procesor Intel Pentium III..s.26
6.Procesor Intel Pentium IV...s.32
7.Procesor Intel Pentium D....s.41
8.Procesor Intel Pentium Xeon.s.42
8.1.Pentium II Xeon ....s.42
8.2.Pentium III Xeon ...s.44
8.3.Pentium IV Xeon ....s.46
9.Bibliografia....s.48
1. Wstęp
Mikroprocesor jest wynalazkiem drugiej połowy XX wieku. Jest on "sercem" każdego komputera. Pierwsze komputery zostały skonstruowane bezpośrednio po zakończeniu II wojny światowej, w epoce lamp elektronowych. Procesor był zbudowany z kilkunastu tysięcy lamp. Miał duże rozmiary i wymagał potężnych układów zasilających i chłodzących. W latach pięćdziesiątych pojawiły się nowe elementy - tranzystory, dzięki którym komputery były szybsze, mniejsze, pochłaniały mniej energii i nie wymagały już tak intensywnego chłodzenia. W latach sześćdziesiątych zostały wprowadzone do użytku układy scalone. Początkowo były to układy zawierające kilkaset tranzystorów o jednym mikroukładzie i wreszcie na początku lat siedemdziesiątych wprowadzono układy o wielkim stopniu scalenia zawierające kilka tysięcy tranzystorów. Szybkość współczesnych mikroprocesorów daleko przekracza milion operacji (dodawań) na sekundę, a moc zasilania wielce zmalała. Central Processing Unit (CPU), czy li centralna jednostka przetwarzania w komputerach PC jest najczęściej produkcji firmy Intel. I choć konkurencja produkująca procesory do PC, czasem wychodzi na prowadzenie (np. Athlon firmy AMD pierwszy w klasie PC przekroczył magiczną barierę gigaherca, czyli tysiąca megaherców) to jednak produkty Intela są wciąż punktem odniesienia.
Jednym z pierwszych procesorów wyprodukowanych w 1978 roku przez firmę Intel był procesor oznaczony jako 8086. Układ ten był wyprodukowany w architekturze 16-bitowej gdzie w tym samym czasie na rynku dostępne były procesory wykonane w architekturze 8-bitowej. Procesor 8086 wykorzystując instrukcje 16-bitowe był w stanie wykonywać oprogramowanie najnowszej generacji, a poza tym dzięki zastosowaniu 16-bitowej zewnętrznej magistrali danych było możliwe jednoczesne przesyłanie do pamięci 16 bitów danych. Jednak firma Intel była zmuszona do wprowadzenia na rynek w 1979 roku nowej uproszczonej wersji procesora 8086 o nazwie 8088. Powodem tego było wówczas to, że większość komputerów PC wykorzystywała procesory 8-bitowe, z którymi współpracowały 8-bitowe systemy operacyjne i zgodne z nim oprogramowanie i aby w pełni wykorzystać architekturę 16-bitową konieczne było zastosowanie nowej płyty głównej i pamięci, co znacznie podwyższało koszty wytwarzania komputerów.
W procesorze 8088 jedynie zredukowano szerokość szyny danych do 8 bitów, natomiast bez zmian pozostawiono 16-bitowy rejestr wewnętrzny i 20-bitową magistralę adresową, co umożliwiło wykonywanie programów 16-bitowe oraz adresowanie 1MB pamięci RAM. Układ 8088 był taktowany zegarem 4,77 MHz, natomiast czas potrzebny na wykonanie typowej instrukcji wynosił 12 cykli.
Firma Intel po procesorach 8086 i 8088 zaprezentowała ich ulepszone wersje oznaczone odpowiednio 80186 i 80188. W odróżnieniu od poprzedników zawierały one zintegrowaną obsługę niektórych komponentów, co spowodowało, że ilość elementów systemu znacznie zmalała. Znajdywały one również zastosowanie w bardziej zaawansowanych kartach rozszerzeń, np. karty sieciowe.
Następnym wyprodukowanym procesorem przez firmę Intel, który ostatecznie wpłyną na przejście z architektury 8-bitowej na 16-bitową był procesor oznaczony 286 i wprowadzony na rynek w 1981 roku. Układ ten był znacznie wydajniejszy od poprzednika, na wykonanie typowej instrukcji potrzebował teraz tylko 4,5 cykla, poza tym za pomocą zewnętrznej magistrali danych potrafił przekazywać do 16 bitów danych. Charakteryzował się on możliwością pracy w dwóch trybach: rzeczywistym (możliwość wykonywania programów napisanych dla innego procesora oraz instrukcje systemowe za każdym razem wykonywane są w taki sam sposób) i chronionym (wykorzystywanie pamięci wirtualnej, co powoduje, że wykonywany program ma dostęp do pamięci o pojemności 1GB). Procesor 80286 jest pierwszym procesorem, w którym próbowano wykorzystać wielozadaniowość, co umożliwiało uruchomianie wielu programów na raz.
Kolejnym krokiem w rozwoju procesorów było przełomowe pojawienie się pierwszego procesora 32-bitowego oznaczonego jako 80386. Układ ten został zaprezentowany przez firmę Intel w 1986 roku. Procesor ten pracował z częstotliwością taktowania do 33 MHz i został już przystosowany do pracy w wielozadaniowych systemach operacyjnych. Podobnie jak układ 286 potrafił działać w trybie rzeczywistym jak i chronionym z tą różnicą, że przełączanie z jednego na drugi tryb było kontrolowane przez oprogramowanie, dzięki czemu nie było konieczności wykonywania restartu komputera. Procesor 386 był produkowany w kilku wersjach różniących się wydajnością oraz poborem mocy, oznaczone były odpowiednio 386DX, 386SX oraz 386SL.
Układ 386DX był 32-bitowym procesorem składającym się z 275 000 tranzystorów, posiadał 32-bitowe rejestry wewnętrzne, 32-bitową wewnętrzną magistralę danych oraz 32-bitową zewnętrzną magistralę. Był wykonany w strukturze CMOS (Complemantary Metal Oxide Semicondutor), dzięki czemu jego pobór mocy był znacznie mniejszy. Procesor taktowany był o częstotliwościach od 16 do 33 MHz i mógł zaadresować maksymalnie 4 GB pamięci RAM.
Budowa wewnętrzna oraz prędkości taktowania modelu 386SX niczym się nie różniły do modelu 386DX, a także posiadał 32-bitowe rejestry wewnętrzne. Różnica polegała na tym, że procesor 386SX dysponował 16-bitową magistralę danych oraz posługiwał się 24-bitowym adresowaniem danych.
Procesor 386SL produkowany był z myślą o komputerach przenośnych, a jego możliwości pomimo zmniejszenia poboru mocy były identyczne jak modelu 386SX. Dodatkowo układ został wyposażony w system SMI (System Management Interrrupt) dzięki której możliwe było zarządzanie zużyciem energii, w obsługę funkcji pamięci rozszerzonej LIM (Lotus Intel Microsoft) oraz kontroler pamięci cache. Liczba zastosowanych tranzystorów wzrosła do 855 000, było to skutkiem zastosowania dodatkowych funkcji. Procesor 386SX taktowany był tylko o częstotliwości 25 MHz.
W roku 1989 firma Intel zaprezentowała już czwartą generację swoich procesorów oznaczonych jako 486. Głównym założeniem firmy przy produkcji tego układu było podwojenie wydajności procesorów, co wpłynęło na bardzo duży postęp w branży oprogramowania. Procesor 486 charakteryzował się czterema głównymi właściwościami, dzięki którym jego wydajność wzrosła prawie dwukrotnie w stosunku do swojego poprzednika, a są to:
- zmniejszenie czasu potrzebnego na wykonanie pojedynczej instrukcji; obecnie procesor potrzebował dwóch cykli, gdzie procesor 386 potrzebował ich ponad cztery;
- wbudowanie wewnętrznej pamięci cache pierwszego poziomu Level 1;
- cykle pamięci pracującej w trybie burst;
- wbudowanie koprocesora; w porównaniu z zewnętrznymi koprocesorami operacje zmiennoprzecinkowe wykonywał o kilka cykli szybciej;
Układ 486 produkowany był o kilku częstotliwościach mieszczących się w przedziale od 16 do 133 MHz i podobnie jak procesor 386 występował w kilku wersjach DX, SL, SX oraz w nowych wersjach: DX2/OverDrive i DX4.
Procesor 486DX po raz pierwszy ukazał się w 1989 roku i były one taktowane zegarami 25 MHz natomiast jego późniejsze wersje pracowały z częstotliwościami odpowiednio 33 i 50 MHz. Pierwsze wersje procesora dostępne były w wersji 168-końcówkowej o napięciu 5 V, następna wersja, jaka się ukazała zasilana była tym samym napięciem, lecz o zmienionej liczbie końcówek na 196 oraz wersja 208-końcówkowa zasilana napięciem 3,3 V. Układ 486DX wykonany był przy użyciu technologii CMOS, która pozwalała na zmniejszenie zużycia energii. Budowa procesora opierała się na 1,2 miliona tranzystorów umieszczonych na krzemowej płytce. Standardowo składał się z jednostki centralnej, jednostki zmiennoprzecinkowej (koprocesora określanego również terminem MCP math coprocessor lub FPU floating point unit), modułu zarządzającego pamięcią oraz kontrolera pamięci podręcznej wraz z pamięcią cache o pojemności 8 kB co pozwoliło na skrócenie czasu wykonywania poje
dynczej instrukcji wynoszącego średnio dwa cykle. Układ 486 mógł zaadresować maksymalnie 4 GB pamięci RAM i zarządzać pamięcią wirtualną o rozmiarze 64 TB oraz obsługiwał trzy tryby pracy rzeczywisty, chroniony i wirtualny tryb rzeczywisty.
Model 486SL przeznaczony był do komputerów przenośnych, lecz później znalazł on swoje zastosowanie w komputerach stacjonarnych. Rozszerzenia SL zawierające funkcje obniżenia zużycia energii (tryb uśpienia, obniżenie częstotliwości zegara) były również wykorzystane w pozostałych modelach procesora 486. Przy budowie tych procesorów został zastosowany nowo opracowany projekt architektury zarządzania energią SMM (system managament mode tryb zarządzania systemem). Dzięki tej technologii uzyskano dostęp do takich zasobów sprzętowych jak czasomierze, rejestry i inne układy obsługi operacji wejścia wyjścia, co umożliwiło na kontrole i odcinanie zasilania poszczególnych komponentów komputera, bez naruszania innych zasobów systemowych. Funkcja SMM działa w specjalnie wydzielonym obszarze pamięci pamięci zarządzającą systemem, która jest nie widoczna i nie koliduje z pracą systemu operacyjnego oraz innymi aplikacjami. Architektura SMM wykorzystuje przerwanie SMI (system managament interrupt), które zostaje wykorzystane w momencie kiedy uzyskiwany jest dostęp do urządzenia peryferyjnego, które wcześniej było wyłączone w celu obniżenia zużycia energii. W procesorze 486SL dostępna była również funkcja Suspens / Resume (wstrzymania / ponowienia) co zapewniło bardzo szybkie przywracanie działania komputera oraz jego wstrzymanie bez potrzeby wykonywania restartu i ponownego ładowania systemu operacyjnego.
Kolejna wersja procesora o oznaczeniu 486SX została zaprezentowana w 1991 roku. Był on zbudowany jako tańsza wersja układu 486 i prawie identyczny z modelem 486DX, z tym, że nie miał on wbudowanego koprocesora. Procesor różnił się również tym, że pomimo tej samej ilości końcówek i tego samego gniazda, funkcje niektórych końcówek były trochę inne lub zostały zamienione. Układ 486SX początkowo produkowany był w czterech wersjach prędkości: 16, 20, 25 i 33 MHz, a później były również dostępne z prędkościami 50 i 60 MHz.
Aktualizacja procesora 486 o oznaczeniu 486DX2 zaprezentowano w 1992 roku. W tym samym roku ukazał się model o nazwie OverDrive, który był tym samym układem co 486DX2, z tym, że był przeznaczony dla indywidualnych odbiorców. Początkowo procesory produkowane było w wersji 169-końcówkowej, które mogły być zastosowane w systemach opartych na procesorach 486SX, natomiast wersje 168-końcówkowe, które pojawiły się trochę później można było zastosować do aktualizacji procesora 486 DX.
Prędkości taktowania procesora 486DX2/OverDrive uzyskiwano poprzez podwojenie częstotliwości pracy płyty głównej. Zastosowanie takiego rozwiązania nie miało wpływu na pozostałą część systemu, wszystkie komponenty działały tak jak w przypadku zastosowania zwykłego procesora 486. Procesory 486 DX2 taktowane były następującymi prędkościami:
- 486DX2/OverDrive 40 MHz przeznaczony dla płyt taktowanych zegarem 16 lub 20 MHz;
- 486DX2/OverDrive 50 MHz przeznaczony dla płyt taktowanych zegarem 25 MHz;
- 486DX2/OverDrive 66 MHz przeznaczony dla płyt taktowanych zegarem 33 MHz.
Układ 486DX2 wyprodukowano w technologii 0,8 mikrona, posiadał wbudowaną pamięć podręczną 8kB i użyto do jego wykonania 1,1 miliona tranzystorów umieszczonych na trzech warstwach.
Druga wersja aktualizacji procesora 486 oznaczona jako 486DX4 do nabycia była wraz ze specjalną kartą obniżającą napięcie do 3,3 V w przypadku instalacji w gnieździe o napięciu 5 V. Na karcie zainstalowane były specjalne zworki dzięki którym możliwe było ustawienie mnożnika częstotliwości procesora DX4 (x2, x2,5, x3). W późniejszym okresie firma Intel wypuściła na rynek układy DX4 wraz z wbudowanym stabilizatorem napięcia oraz radiator.
W latach obecnych komputery zbudowane na podstawie procesorów począwszy od pierwszych ich projektów 8086, aż do 486 są już rzadkością. W codziennym życiu mało gdzie się z nimi zetkniemy, jedynie jeszcze niektóre firmy czy przedsiębiorstwa posiadają na wyposażeniu takie komputery, gdzie jedynie są one wykorzystywane do najprostszych prac biurowych. Poza tym takie procesory możemy spotkać a nawet nabyć w nielicznych komisach komputerowych albo aukcjach internetowych.
Dalsza część pracy poświęcona będzie dokładniejszemu przeglądowi rozwoju technologii budowy procesorów nowszej generacji firmy Intel, między innymi takim jak już nie produkowanym procesorom Pentium I, Pentium II i Pentium III oraz obecnie stosowanym w najnowszych rozwiązaniach komputerowych procesorowi Pentium IV.
