Архитектуры процессора intel за все время. История процессоров интел

История процессоров Intel | Первенец – Intel 4004

Свой первый микропроцессор Intel продала в 1971 году. Это был 4-битный чип с кодовым названием 4004. Он предназначался для совместной работы с тремя другими микрочипами, ПЗУ 4001, ОЗУ 4002 и сдвиговым регистром 4003. 4004 выполнял непосредственно вычисления, а остальные компоненты имели критическое значение для работы процессора. Чипы 4004 главным образом использовались в калькуляторах и прочих подобных устройствах, и не предназначались для компьютеров. Его максимальная тактовая частота составляла 740 кГц.

За 4004 последовал похожий процессор под названием 4040, который, по сути, представлял улучшенную версию 4004 с расширенной системой команд и более высокой производительностью.

История процессоров Intel | 8008 и 8080

С помощью 4004 Intel заявила о себе на рынке микропроцессоров, и чтобы извлечь выгоду из ситуации представила новую серию 8-битных процессоров. Чипы 8008 появились в 1972 году, затем в 1974 году появились процессоры 8080, а в 1975 году – чипы 8085. Хотя 8008 является первым 8-битным микропроцессоров Intel, он был не так известен, как его предшественник или преемник – модель 8080. Благодаря возможности обрабатывать данные 8-битными блоками 8008 был быстрее, чем 4004, но имел довольно скромную тактовую частоту 200-800 кГц и не особо привлекал внимание проектировщиков систем. 8008 производился по 10-микрометровой технологии.

Intel 8080 оказался намного более успешным. Архитектурный дизайн чипов 8008 был изменен ввиду добавления новых инструкций и перехода к 6-микрометровым транзисторам. Это позволило Intel более чем вдвое повысить тактовые частоты, и самые быстрые процессоры 8080 в 1974 году работали при частоте 2 МГц. ЦП 8080 использовались в бесчисленном множестве устройств, в связи с чем несколько разработчиков программного обеспечения, например, недавно сформированная Microsoft, сосредоточились на программном обеспечении для процессоров Intel.

В конечном счете, появившиеся позже микрочипы 8086 имели общую архитектуру с 8080, чтобы сохранить обратную совместимость с ПО, написанным для них. В результате ключевые аппаратные блоки процессоров 8080 присутствовали во всех когда-либо произведенных процессорах на базе x86. Программное обеспечение для 8080 технически также может работать на любом процессоре с архитектурой x86.

Процессоры 8085, по сути, представляли удешевленный вариант 8080 с повышенной тактовой частой. Они были очень успешны, хотя оставили меньший след в истории.

История процессоров Intel | 8086: начало эры x86

Первым 16-битным процессором Intel был 8086. Он имел существенно большую производительность по сравнению с 8080. Кроме повышенной тактовой частоты процессор обладал 16-разрядной шиной данных и аппаратными исполнительными блоками, позволяющими 8086 одновременно выполнять две восьмибитные инструкции. Кроме того процессор мог выполнять более сложные 16-битные операции, но основная масса программ того времени была разработана для 8-битных процессоров, поэтому поддержка 16-битных операций была не так актуальна, как многозадачность процессора. Разрядность адресной шины была расширена до 20-бит, что дало процессору 8086 доступ к 1 Мбайт памяти и увеличило производительность.

8086 также стал первым процессором на архитектуре x86. Он использовал первую версию набора команд x86, на которой базируются почти все процессоры AMD и Intel с момента появления этого чипа.

Примерно в то же время Intel выпускала чип 8088. Он был построен на базе 8086, но у него была отключена половина адресной шины, и он ограничивался исполнением 8-битных операций. Тем не менее, он имел доступ к 1 Мбайт ОЗУ и работал при более высоких частотах, поэтому был быстрее предыдущих 8-битных процессоров Intel.

История процессоров Intel | 80186 и 80188

После 8086 Intel представила несколько других процессоров, все они использовали схожую 16-битную архитектуру. Первым был чип 80186. Он разрабатывался с целью упрощения проектирования готовых систем. Intel переместила некоторые аппаратные элементы, которые обычно располагались на системной плате, в ЦП, включая генератор тактовых импульсов, контроллер прерываний и таймер. Благодаря интеграции этих компонентов в ЦП 80186 стал во много раз быстрее, чем 8086. Intel также увеличила тактовую частоту чипа, чтобы еще больше повысить производительность.

Процессор 80188 также имел ряд аппаратных компонентов, интегрированных в чип, но обходился 8-битной шиной данных, как 8088, и предлагался в качестве бюджетного решения.

История процессоров Intel | 80286: больше памяти, больше производительности

После выхода 80186 в том же году появился 80286. Он имел почти идентичные характеристики, за исключением расширенной до 24-бит адресной шины, которая, в так называемом защищенном режиме работы процессора, позволяла ему работать с оперативной памятью объемом до 16 Мбайт.

История процессоров Intel | iAPX 432

iAPX 432 был ранней попыткой Intel уйти от архитектуры x86 в совершенно другую сторону. По расчетам Intel iAPX 432 должен быть в несколько раз быстрее, чем другие решения компании. Но, в конечном счете, процессор потерпел неудачу из-за существенных просчетов в архитектуре. Хотя процессоры x86 считались относительно сложными, iAPx 432 поднял сложность CISC на совершенно новый уровень. Конфигурация процессора была довольно громоздкой, что вынудило Intel выпускать ЦП на двух отдельных кристаллах. Процессор также был рассчитан на высокие нагрузки и не мог хорошо работать в условиях недостатка пропускной способности шин или поступления данных. iAPX 432 смог обогнать 8080 и 8086, но его быстро затмили более новые процессоры на архитектуре x86, и в итоге от него отказались.

История процессоров Intel | i960: первый RISC-процессор Intel

В 1984 Intel создала свой первый RISC-процессор. Он не являлся прямым конкурентом процессорам на базе x86, поскольку предназначался для безопасных встраиваемых решений. В этих чипах использовалась 32-битная суперскалярная архитектура, в которой применялись концепция дизайна Berkeley RISC. Первые процессоры i960 имели относительно низкие тактовые частоты (младшая модель работала на 10 МГц), но со временем архитектура была улучшена и переведена на более тонкие техпроцессы, что позволило поднять частоту до 100 МГц. Также они поддерживали 4 Гбайт защищенной памяти.

i960 широко использовался в военных системах а также в корпоративном сегменте.

История процессоров Intel | 80386: переход x86 на 32-бита

Первым 32-битным процессором на архитектуре x86 от Intel стал 80386, который появился в 1985 году. Его ключевым преимуществом являлась 32-битная адресная шина, которая позволяла адресовать до 4 Гбайт системной памяти. Хотя в те времени столько памяти практически никто не использовал, ограничения ОЗУ часто вредили производительности предшествующих процессоров x86 и конкурирующих ЦП. В отличие от современных ЦП, на момент появления 80386 увеличение объема ОЗУ почти всегда означало увеличение производительности. Также Intel реализовала ряд архитектурных усовершенствований, которые помогали повысить производительность выше уровня 80286, даже когда обе системы использовали одинаковый объем ОЗУ.

Чтобы добавить в продуктовую линейку более доступные модели, Intel представила 80386SX. Этот процессор был практически идентичен 32-битному 80386, но ограничивался 16-битной шиной данных и поддерживал работу с ОЗУ объемом лишь до 16 Мбайт.

История процессоров Intel | i860

В 1989 году Intel предприняла еще одну попытку уйти от процессоров x86. Она создала новый ЦП с архитектурой RISC под названием i860. В отличие от i960 этот ЦП разрабатывался как модель с высокой производительностью для рынка настольных ПК, но процессорный дизайн имел некоторые недостатки. Главный из них заключался в том, что для достижения высокой производительности процессор полностью полагался на программные компиляторы, которые должны были размещать инструкции в порядке их выполнения в момент создания исполняемого файла. Это помогло Intel сохранить размер кристалла и уменьшить сложность чипа i860, но при компиляции программ было практически невозможно корректно расположить каждую инструкцию с начала и до конца. Это вынуждало ЦП тратить больше времени на обработку данных, что резко снижало его производительность.

История процессоров Intel | 80486: интеграция FPU

Процессор 80486 стал следующим большим шагом Intel с точки зрения производительности. Ключом к успеху являлась более плотная интеграция компонентов в ЦП. 80486 был первым процессором x86 с кэшем L1 (первого уровня). Первые образцы 80486 имели на кристалле 8 Кбайт кэш-памяти и изготавливались с применением техпроцесса 1000 нм. Но с переходом на 600 нм объем кэша L1 увеличился до 16 Кбайт.

Intel также включила в ЦП блок FPU, который до этого являлся отдельным функциональным блоком обработки данных. Переместив эти компоненты в центральный процессор, Intel заметно снизила задержку между ними. Чтобы увеличить пропускную способность процессоры 80486 также использовали более быстрый интерфейс FSB. Для повышения скорости обработки внешних данных было произведено множество усовершенствований в ядре и других компонентах. Эти изменения значительно подняли производительность процессоров 80486, которые в разы обгоняли старые 80386.

Первые процессоры 80486 достигали частоты 50 МГц, а более поздние модели, произведенные по техпроцессу 600 нм, могли работать на частоте до 100 МГц. Для покупателей с меньшим бюджетом Intel выпускала версию 80486SX, в которой был заблокирован блок FPU.

История процессоров Intel | P5: первый процессор Pentium

Pentium появился в 1993 году и был первым процессором x86 Intel, который не следовал системе нумерации 80x86. Pentium использовал архитектуру P5 – первую суперскалярную микроархитектуру x86 Intel. Хотя Pentium в целом был быстрее 80486, его главной особенностью был существенно улучшенный блок FPU. FPU оригинального Pentium был более чем в десять раз быстрее старого блока в 80486. Значение этого усовершенствования лишь усилилось, когда Intel выпустила Pentium MMX. В плане микроархитектуры этот процессор идентичен первому Pentium, но он поддерживал набор команд Intel MMX SIMD, который мог значительно повышать скорость отдельных операций.

По сравнению с 80486 Intel увеличила в новых процессорах Pentium объема кэша L1. Первые модели Pentium имели 16 Кбайт кэша первого уровня, а Pentium MMX получил уже 32 Кбайт. Естественно, эти чипы работали при более высоких тактовых частотах. Первые процессоры Pentium использовали транзисторы с техпроцессом 800 нм и достигали только 60 МГц, но последующие версии, созданные с использованием производственного процесса Intel 250 нм, достигали уже 300 МГц (ядро Tillamook).

История процессоров Intel | P6: Pentium Pro

Вскоре после первого Pentium Intel планировала выпустить Pentium Pro, основанный на архитектуре P6, но столкнулась с техническими трудностями. Pentium Pro выполнял 32-битные операции значительно быстрее оригинального Pentium благодаря внеочередному исполнению команд. Эти процессоры имели сильно переработанную внутреннюю архитектуру, которая декодировала инструкции в микрооперации, которые выполнялись на модулях общего назначения. В связи с дополнительными аппаратными средствами декодирования Pentium Pro также использовал значительно расширенный 14-уровневый конвейер.

Поскольку первые процессоры Pentium Pro были предназначены для рынка серверов, Intel снова расширила адресную шину до 36-бит и добавила технологию PAE, позволяющую адресовать до 64 Гбайт ОЗУ. Это гораздо больше, чем было нужно среднему пользователю, но возможность поддержки большого объема ОЗУ была крайне важна для заказчиков серверов.

Также была переработана система кэш-памяти процессора. Кэш L1 был ограничен двумя сегментами по 8 Кбайт, один для инструкций и один для данных. Чтобы восполнить дефицит 16 Кбайт памяти по сравнению с Pentium MMX, Intel добавила от 256 Кбайт до 1 Мбайт кэша L2 на отдельной микросхеме, присоединенной к корпусу ЦП. Она соединялась с ЦП с помощью внутренней шины передачи данных (BSB).

Изначально Intel планировала продавать Pentium Pro простым пользователям, но, в конечном счете, ограничила его выпуск моделями для серверных систем. Pentium Pro имел несколько революционных функций, но продолжал конкурировать с Pentium и Pentium MMX в плане производительности. Два более старых процессора Pentium были значительно быстрее при выполнении 16-битных операций, а в то время 16-битное ПО было преобладающим. Процессору также нахватало поддержки набора команд MMX, в результате Pentium MMX обгонял Pentium Pro в оптимизированных под MMX программах.

У Pentium Pro был шанс удержаться на потребительском рынке, но он был довольно дорогим в производстве из-за отдельной микросхемы, содержащей кэш L2. Самый быстрый процессор Pentium Pro достигал тактовой частоты 200 МГц и производился по техпроцессам 500 и 350 нм.

История процессоров Intel | P6: Pentium II

Intel не отступилась от архитектуры P6 и в 1997 году представила Pentium II, в которым были исправлены почти все недостатки Pentium Pro. Лежащая в основе архитектура была похожа на Pentium Pro. Он также использовал 14-уровневый конвейер и имел некоторые улучшения ядра, повышающие скорость выполнения инструкций. Объем кэша L1 вырос – 16 Кбайт для данных плюс 16 Кбайт для инструкций.

Для снижения стоимости производства Intel также перешла к более дешевым чипам кэш-памяти, присоединенным к более крупному корпусу процессора. Это был эффективный способ сделать Pentium II дешевле, но модули памяти не могли работать на максимальной скорости ЦП. В результате частота работы кэша L2 составляла лишь половину от процессорной, но для ранних моделей ЦП этого было достаточно, чтобы увеличить производительность.

Intel также добавила набор команд MMX. Ядра ЦП в Pentium II под кодовым названием "Klamath" и "Deschutes" также продавалась под брендами Xeon и Pentium II Overdrive, ориентированными на сервера. Модели с самой высокой производительностью имели 512 Кбайт кэша L2 и тактовую частоту до 450 МГц.

История процессоров Intel | P6: Pentium III и схватка за 1 ГГц

После Pentium II Intel планировала выпустить процессор, основанный на архитектуре Netburst, но она была еще не готова. Поэтому в Pentium III компания снова использовала архитектуру P6.

Первый процессор Pentium III носил кодовое имя "Katmai" и был очень похож на Pentium II: он использовал упрощенный кэш L2, работающий лишь на половине скорости ЦП. Базовая архитектура получила существенные изменения, в частности, несколько частей 14-уровневого конвейера были объединены между собой до 10 ступеней. Благодаря обновленному конвейеру и увеличению тактовой частоты первые процессоры Pentium III, как правило, немного обгоняли Pentium II.

Katmai производился по технологии 250 нм. Однако, после перехода на производственный процесс 180 нм, Intel смогла значительно увеличить производительность Pentium III. В обновленной версии под кодовым названием "Coppermine" кэш L2 был перемещен в ЦП, а его объем был снижена наполовину (до 256 Кбайт). Но поскольку он мог работать на частоте процессора, уровень производительности все равно повысился.

Coppermine участвовал в гонке с AMD Athlon за частотой 1 ГГц и преуспел. Позднее Intel попыталась выпустить модель процессора 1,13 ГГц, но в конечном счете она была отозвана после того, как доктор Томас Пабст из Tom"s Hardware обнаружил нестабильности в его работе . В итоге чип с частотой 1 ГГц остался самым быстрым процессором Pentium III на базе Coppermine.

Последняя версия ядра Pentium III называлась "Tualatin". При ее создании использовался техпроцесс 130 нм, который позволил добиться тактовой частоты 1,4 ГГц. Кэш L2 был увеличен до 512 Кбайт, что также позволило немного повысить производительность.

История процессоров Intel | P5 и P6: Celeron и Xeon

Вместе с Pentium II Intel также представила линейки процессоров Celeron и Xeon. Они использовали ядро Pentium II или Pentium III, но с разным объемом кэш-памяти. У первых моделей процессоров под брендом Celeron, основанных на базе Pentium II, вообще не было кэша L2, и производительность была ужасной. Более поздние модели на базе Pentium III имели половину от его объема кэша L2. Таким образом мы получили процессоры Celeron, которые использовали ядро Coppermine и имели только 128 Кбайт кэша L2, а более поздние модели, на базе Tualatin уже 256 Кбайт.

Версии с половиной кэша также называли Coppermine-128 и Tualatin-256. Частота этих процессоров была сопоставима с Pentium III и позволяла конкурировать с процессорами AMD Duron. Microsoft использовала процессор Celeron Coppermine-128 с частотой 733 МГц в игровой консоли Xbox.

Первые процессоры Xeon тоже были основаны на Pentium II, но имели больше кэша второго уровня. У моделей начального уровня его объем составлял 512 Кбайт, тогда как у старших собратьев могло быть до 2 Мбайт.

История процессоров Intel | Netburst: премьера

Прежде чем обсуждать архитектуру Intel Netburst и Pentium 4, важно понимать, в чем преимущества и недостатки ее длинного конвейера. Под понятием конвейера подразумевается перемещение инструкций через ядро. На каждом этапе конвейера выполняется множество задач, но иногда может выполняться только одна единственная функция. Конвейер можно увеличить путем добавлением новых аппаратных блоков или разделением одного этапа на несколько. А также можно уменьшить за счет удаления аппаратных блоков или объединения нескольких этапов обработки в один.

Длина или глубина конвейера имеет прямое влияние на задержку, IPC, тактовую частоту и пропускную способность. Более длинные конвейеры обычно требуют большей пропускной способности от других подсистем, и если конвейер постоянно получает необходимый объем данных, то каждый этап конвейера не будет простаивать вхолостую. Также процессоры с длинными конвейерами обычно могут работать при более высоких тактовых частотах.

Недостатком длинного конвейера является повышенная задержка исполнения, поскольку данные, проходящие через конвейер, вынуждены «останавливаться» на каждом этапе на определенное число тактов. Кроме того, процессоры, имеющие длинный конвейер, могут иметь более низкий показатель IPC, поэтому для повышения скорости работы они используют более высокие тактовые частоты. Со временем процессоры, использующие комбинированный подход, доказали свою эффективность без существенных недостатков.

История процессоров Intel | Netburst: Pentium 4 Willamette и Northwood

В 2000 году архитектура Intel Netburst, наконец, была готова и увидела свет в процессорах Pentium 4, доминировав в течение последующих шести лет. Первая версия ядра называлась "Willamette", под которой Netburst и Pentium 4 просуществовали два года. Однако это было трудное время для Intel, и новый процессор с трудом обгонял Pentium III. Микроархитектура Netburst позволяла использовать более высокие частоты, и процессоры на базе Willamette смогли достичь 2 ГГц, но в некоторых задачах Pentium III с частотой 1,4 ГГц оказывался быстрее. В этот период процессоры AMD Athlon имели большее преимущество в производительности.

Проблема Willamette состояла в том, что Intel расширила конвейер до 20 этапов и планировала побить планку частоты 2 ГГц, но из-за ограничений, накладываемых энергопотреблением и тепловыделением, она не смогла достигнуть поставленных целей. Ситуация улучшилась с появлением микроархитектуры Intel "Northwood" и использованием нового техпроцесса 130 нм, который позволил увеличить тактовую частоту до 3,2 ГГц и удвоить объем кэша L2 с 256 Кбайт до 512 Кбайт. Впрочем, проблемы с потребляемой мощностью и тепловыделением архитектуры Netburst никуда не делись. Однако производительность Northwood была значительно выше, и он мог конкурировать с новыми чипами AMD.

В процессорах класса high-end Intel внедрила технологию Hyper-Threading, увеличивающую эффективность использования ресурсов ядра в условиях многозадачности. Польза от Hyper-Threading в чипах Northwood была не так велика, как в современных процессорах Core i7 – прирост производительности составлял несколько процентов.

Ядра Willamette и Northwood также использовались в процессорах серии Celeron и Xeon. Как и в предыдущих поколениях ЦП Celeron и Xeon, Intel соответственно уменьшала и увеличивала размер кэша второго уровня, чтобы дифференцировать их по производительности.

История процессоров Intel | P6: Pentium-M

Микроархитектура Netburst разрабатывалась для высокопроизводительных процессоров Intel, поэтому она была довольно энергоемкой и не подходила для мобильных систем. Поэтому в 2003 году Intel создала свою первую архитектуру, разработанную исключительно для ноутбуков. Процессоры Pentium-M базировались на архитектуре P6, но с более длинными 12-14-уровневыми конвейерами. Кроме того в ней впервые был реализован конвейер переменной длины – если необходимая для команды информация уже была загружена в кэш, инструкции могли выполняться после прохождения 12 этапов. В противном случае им нужно было пройти еще два дополнительных этапа, чтобы загрузить данные.

Первый из таких процессоров выпускался по техпроцессу 130 нм и содержал 1 Мбайт кэш-памяти L2. Он достигал частоты 1,8 ГГц при потребляемой мощности всего 24,5 Вт. Более поздняя версия под именем "Dothan" с 90-нанометровыми транзисторами была выпущена в 2004 году. Переход на более тонкий производственный процесс позволял Intel увеличить кэш второго уровня L2 до 2 Мбайт, который в сочетании с некоторыми улучшениями ядра заметно увеличивал производительность из расчета на такт. Кроме того максимальная частота ЦП поднялась до 2,27 ГГц при небольшом повышении энергопотребления до 27 Вт.

Архитектура процессоров Pentium-M впоследствии использовалась в мобильных чипах Stealey A100, на замену которых пришли процессоры Intel Atom.

История процессоров Intel | Netburst: Prescott

Ядро Northwood с архитектурой Netburst продержалось на рынке с 2002 по 2004 год, после чего Intel представила ядро Prescott с многочисленными улучшениями. При производстве использовался техпроцесс 90 нм, позволивший Intel увеличить кэш L2 до 1 Мбайт. Также Intel представила новый процессорный интерфейс LGA 775, который обладал поддержкой памяти DDR2 и расширенной в четыре раза шиной FSB. Благодаря этим изменениям Prescott обладал большей пропускной способностью, чем Northwood, а это было необходимо для повышения производительности Netburst. Кроме того на базе Prescott Intel показала первый 64-битный процессор x86, имеющий доступ к ОЗУ большего объема.

Intel рассчитывала, что процессоры Prescott станут самыми успешными среди чипов на базе архитектуры Netburst, но вместо этого они потерпели фиаско. Intel снова расширила конвейер выполнения команд, на сей раз до 31 этапа. В компании надеялись, что увеличения тактовых частот будет достаточно, чтобы компенсировать наличие более длинного конвейера, но им удалось достичь только 3,8 ГГц. Процессоры Prescott были слишком горячими и потребляли слишком много энергии. В Intel рассчитывали, что переход на техпроцесс 90 нм устранит эту проблему, однако повышенная плотность транзисторов лишь усложнила охлаждение процессоров. Добиться более высокой частоты было невозможно, и изменения ядра Prescott негативно сказались на общей производительности.

Даже со всеми улучшениями и дополнительным кэшем Prescott, в лучшем случае, выходил на один уровень с Northwood по части произвольности на такт. В то же время процессоры AMD K8 также осуществили переход на более тонкий техпроцесс, что позволило повысить их частоты. AMD некоторое время доминировала на рынке ЦП для настольных компьютеров.

История процессоров Intel | Netburst: Pentium D

В 2005 году два основных производителя соревновались за первенство в анонсе двухъядерного процессора для потребительского рынка. AMD первой анонсировала двухъядерный Athlon 64, но он долго отсутствовал в продаже. Intel стремилась обойти AMD, используя многоядерный модуль (MCM), содержащий два ядра Prescott. Компания окрестила свой двухъядерный процессор Pentium D, а первая модель носила кодовое имя "Smithfield".

Однако Pentium D подвергся критике, поскольку имел те же проблемы, что и оригинальные чипы Prescott. Тепловыделение и энергопотребление двух ядер на базе Netburst ограничивали таковую частоту на уровне 3,2 ГГц (в лучшем случае). И поскольку эффективность архитектуры сильно зависела от загруженности конвейера и скорости поступления данных, показатель IPC у Smithfield заметно снизился, поскольку пропускная способность канала делилась между двумя ядрами. Кроме того физическая реализация двухъядерного процессора не отличалась изящностью (по сути это два кристалла под одной крышкой). И два ядра на одном кристалле в ЦП AMD считались более продвинутым решением.

После Smithfield появился Presler, который был переведен на 65 нм техпроцесс. Многоядерный модуль содержал два кристалла Ceder Mill. Это помогло уменьшить тепловыделение и потребляемую мощность процессора, а также поднять таковую частоту до 3,8 ГГц.

Существовало две основных версии Presler. Первая имела более высокий тепловой пакет 125 Вт, а более поздняя модель ограничивалась значением 95 Вт. Благодаря уменьшенному размеру кристалла Intel также смогла удвоить объема кэша L2, в итоге каждый кристалл имел по 2 Мбайт памяти. Некоторые модели для энтузиастов также поддерживали технологию Hyper-Threading, позволяющую ЦП выполнять задачи в четыре потока одновременно.

Все процессоры Pentium D поддерживали 64-битное ПО и ОЗУ объемом более 4 Гбайт.

Во второй части: процессоры Core 2 Duo, Core i3, i5, i7 вплоть до Skylake.

С момента выхода первого ПК в 1981 году процессорные технологии развивались в четырех основных направлениях:

• увеличение количества транзисторов и плотности их размещения;
• увеличение тактовой частоты;
• увеличение размера внутренних регисторов (разрядности);
• увеличение количества ядер в одной микросхеме.

Компания Intel представила процессор 286 в 1982 году. Насчитывая 134 тыс. транзисторов он обеспечивал более чем в три раза более высокую производительность, нежели другие 16-разрядные процессоры того времени. Обладая встроенными средствами управления памятью, процессор 286 обеспечивал совместимость с предшественниками. Этот революционный процессор впервые использовался в производительной системе IBM PC-AT, на базе которой были созданы все современные ПК.
В 1985 году был выпущен процессор Intel 386. Он был построен на 32-разрядной архитектуре и содержал 275 тыс. транзисторов, обладал производительностью свыше пяти миллионов инструкций в секунду (MIPS). Первой системой на базе нового процессора стал компьютер Compaq Deskpro 386.
Следующим в 1989 году был представлен процессор Intel486. Он содержал 1,2 млн. транзисторов и был первым процессором со встроенным математическим сопроцессором. Его производительность была практически в пятьдесят раз выше производительности первого процессора 4004, что позволило ему соперничать с некоторыми моделями мэйнфреймов.
Затем, в 1993 году, компания Intel представила первое семейство процессоров Р5 (586), получившее название Pentium, тем самым определив новые стандарты производительности, в несколько раз превышающие производительность процессора 486 предыдущего поколения.

Процессор Pentium содержал 3,1 млн. транзисторов и обладал производительностью 90 MIPS, что в 1500 раз превышало производительность процессора 4004.
Примечание
Переход Intel от использования чисел (386/486) к именам (Pentium/Pentium Pro) своих процессоров был обусловлен тем фактом, что числа не могли быть зарегистрированными торговыми марками, а значит, у компании не было возможности предотвратить выпуск конкурирующими компаниями процессоров-клонов.
Первый процессор семейства Р6 (686), получивший название Pentium Pro, был представлен в 1995 году. Это был первый процессор, насчитывающий 5,5 млн. транзисторов и оснащенный производительной кэш-памятью второго уровня.
Пересмотрев архитектуру Р6 (686/Pentium Pro), в мае 1997 года компания Intel выпустила процессор Pentium II, который содержал 7,5 млн. транзисторов, упакованных в картридже, а не в привычной микросхеме, что позволило разместить кэш-память L2 непосредственно на модуле. В апреле 1998 года семейство Pentium II было расширено; были представлены процессор Celeron для компьютеров начального уровня, а также процессор Pentium II Xeon, предназначенный для серверов и рабочих станций. Добавив к архитектуре Pentium II новый набор инструкций Streaming SIMD Extensions (SSE), в 1999 году компания Intel представила процессор Pentium III.
В то время как процессор Pentium начал занимать доминирующее положение, компания AMD приобрела компанию NexGen, которая работала над процессором Nx686. AMD объединила архитектуру этого процессора с интерфейсом Pentium, что привело к созданию процессора, получившего название AMD К6. Процессор К6 был аппаратно и программно совместим с Pentium, что означало возможность установки в то же гнездо Socket 7, а также запуск идентичного набора программ. Хотя компания Intel прекратила выпуск Pentium, предпочитая более дорогостоящие Pentium II и III, AMD продолжала разрабатывать более производительные версии К6, стимулируя развитие рынка ПК начального уровня.

В 1998 году компания Intel впервые интегрировала кэш-память L2 непосредственно в кристалл процессора (при этом память работала на частоте ядра), что позволило кардинально увеличить производительность. Впервые это было реализовано во втором поколении процессоров Celeron (базирующихся на ядре Pentium II), а также в процессоре Pentium IIPE, который применялся в портативных системах. Первый производительный процессор с интегрированной кэш-памятью L2, работающей на частоте ядра, предназначенный для производительных ПК, был представлен в конце 1999 года. Это был процессор Pentium III второго поколения на ядре Coppermine. После этого уже все основные производители процессоров интегрировали кэш-память L2 (и даже L3) в кристалл процессора; данный подход применяется и в настоящее время.
В 1999 году компания AMD представила процессор Athlon, что позволило ей конкурировать с Intel на рынке производительных ПК. Процессор Athlon стал очень популярным создалось впечатление, что Intel впервые столкнулась с реальной конкуренцией на рынке производительных систем. Конечно, сейчас успех Athlon кажется безоговорочным, однако на момент анонса все казалось не так очевидно. В отличие от процессоров предыдущего поколения К6, которые были программно и аппаратно совместимы с процессорами Intel, процессор Athlon был совместим только программно; для него требовалась материнская плата со специальным гнездом, предназначенным для установки именно Athlon.
Очень важной вехой для обеих компаний оказался 2000 год. Intel и AMD представили процессоры с частотой 1 ГГц, которая еще недавно казалась недостижимой. В 2001 году компания Intel представила процессор Pentium 4 с тактовой частотой 2 ГГц — первый процессор с такой частотой. 15 ноября 2001 года индустрия отметила 30-летие микропроцессора; за эти годы производительность возросла более чем в 18500 (с 0,108 МГц до 2 ГГц) AMD также представила процессор Athlon ХР на обновленном ядре Palomino и процессор Athlon MP, предназначенный для многопроцессорных серверных систем.
В 2002 году Intel выпустила Pentium 4 с частотой 3,06 ГГц — первый процессор, преодолевший рубеж в 3 ГГц и поддерживающий технологию Intel Hyper-Threading (НТ), которая превращала процессор в виртуальную двухпроцессорную конфигурацию. Запуская два потока приложения одновременно, процессоры с поддержкой технологии НТ выполняли задания на 25-40% быстрее процессоров, которые не поддерживали данную технологию. Это явилось стимулом для программистов, которые начали создавать приложения с поддержкой многопоточности, что окажется кстати при выходе настоящих многоядерных процессоров, которые будут выпущены через некоторое время.
В 2003 году AMD выпустила первый 64-разрядный процессор для ПК — Athlon 64 (кодовое название ClawHammer или К8), который поддерживал разработанные компанией AMD 64-разрядные расширения х86-64 для архитектуры IA-32, на которой базировались Athlon, Pentium 4 и другие более ранние модели процессоров. В том же году Intel выпустила процессор Pentium 4 Extreme Edition, первый процессор для потребительского рынка с интегрированной кэш-памятью L3. Добавление кэш-памяти объемом 2 Мбайт привело к значительному увеличению количества транзисторов и, разумеется, производительности. В 2004 году компания Intel последовала за AMD и добавила разработанные AMD расширения х86-64 к процессору Pentium 4.
В 2005 году компании Intel и AMD выпустили свои первые двухъядерные процессоры фактически два процессора были интегрированы в одной микросхеме. Хотя системные платы с поддержкой двух или более процессоров широко использовались в серверах на протяжении многих лет, многоядерные конфигурации впервые стали доступны и в домашних компьютерах.
Вместо того чтобы пытаться и дальше наращивать тактовую частоту, как это делалось прежде, объединение двух или более процессоров в одной микросхеме позволило решать больше задач за меньшее время; при этом были снижены энергопотребление и тепловыделение.
В 2006 году компания Intel представила новое семейство процессоров — Core 2, базирующееся на модифицированной архитектуре мобильных процессоров Pentium M/Core Duo.

Первыми были представлены двухъядерные процессоры Core 2, а в конце года - и четырехъядерные (представляющие собой объединение двух двухядерных кристаллов в одной упаковке).
В 2007 году компания AMD выпустила Phenom - первый четырехъядерный процессор, у которого все четыре ядра содержатся в одном кристалле. В 2008 году Intel выпустила семейство процессоров Core i Series (ядро Nehalem) - четырехъядерные процессоры с поддержкой технологии Hyper-Threading (что позволит операционной системе видеть целых восемь ядер) с интегрированным контроллером памяти и даже с опциональным видеоконтроллером.

В 1995 году Intel выпустила на рынок микропроцессор Pentium Pro. Несмотря на название, он имел мало общего с обычным Pentium. Одним из главных нововведений в Pentium Pro стало то, что в нём инструкции x86 не исполнялись напрямую, а декодировались в последовательности простых внутренних микроопераций. Иными словами, Pentium Pro «внутри» был больше похож на современные ему RISC-процессоры, чем на предыдущие чипы семейства x86.

Подобная архитектура позволила Intel реализовать множество мер, которые привели к росту производительности. В частности, Pentium Pro стал первым x86-процессором, который получил внеочередное исполнение. При внеочередном исполнении микрооперации сначала поступают в буфер операций, где сортируются и отправляются в вычислительные блоки не в порядке поступления, а в порядке готовности к исполнению. Подобный подход позволил практически исключить простой вычислительных блоков процессора. Разрядность шины адреса была увеличена до 36 бит, что в сочетании с технологией PAE позволило увеличить максимальный объём оперативной памяти до 64 ГБ. (Впрочем, эта функциональность была реализована только в серверных наборах системной логики, к тому же максимальный объём памяти, доступной одному процессу, по-прежнему был равен 4 ГБ.) Также Pentium Pro получил встроенную кеш-память второго уровня объёмом от 256 кБ до 1 МБ, которая работала на полной тактовой частоте процессора. В результате, на момент выхода на рынок Pentium Pro стал самым быстрым в мире 32-битным микропроцессором, опередив разработанные альянсом AIM (Apple-IBM-Motorola) чипы PowerPC.

Изначально планировалось, что Pentium Pro полностью заменит Pentium, но этого не произошло как раз из-за уже упомянутой кеш-памяти. Оказалось, что выход годных микросхем быстрой памяти SRAM, способной работать на полной частоте процессора, невысок, поэтому Pentium Pro имел очень высокую себестоимость. В результате, наследником Pentium стал вышедший в 1997 году Pentium II, получивший набор инструкций MMX и кеш-память, работающую на половинной частоте процессора. Кроме того, в Pentium II была улучшена производительность при работе с 16-битным кодом (на тот момент это было важно, поскольку Windows 95 и Windows 98, по-прежнему, содержали большое количество 16-битного кода).

Pentium III Tualatin: самый быстрый Pentium III

В 1999 году на смену Pentium II пришёл Pentium III, который был практически идентичен ему архитектурно, но получил новый набор дополнительных инструкций, известный как SSE. Pentium III пережил несколько итераций, поздние чипы этого семейства имели тактовую частоту выше 1 ГГц и 512 кБ кеш-памяти, работавшей на полной частоте процессора.

«Сетевой взрыв»

Несмотря на успешность микроархитектуры P6 (лежавшей в основе Pentium Pro, Pentium II и Pentium III), Pentium 4 был построен по совсем другому принципу. Вместо сложного ядра с высоким IPC (Instructions Per Clock - количеством исполняемых инструкций на такт) и относительно невысокой тактовой частотой было решено перейти к более простому ядру с длинным конвеером и более низким IPC, но более высокой тактовой частотой. Если поздние процессоры Pentium III имели конвеер длиной 10 ступеней, то в Pentium 4 длина конвеера составляла от 20 до 31 ступени (в зависимости от версии чипа). Чтобы компенсировать низкую производительность процессорного ядра, целочисленные вычислительные блоки (ALU) внутри процессора работали на удвоенной тактовой частоте. Например, в процессоре Pentium 4 с частотой 3 ГГц блоки ALU работали на частоте 6 ГГц. Изначально планировалось, что процессоры с микроархитектурой NetBurst достигнут тактовой частоты 4 ГГц, но на деле частота 3.8 ГГц оказалась предельной.

Микроархитектуру NetBurst можно считать относительно неудачной, но на счету процессоров на её базе сразу несколько достижений: Pentium 4 стал первым x86-процессором, достигшим тактовой частоты 3 ГГц, и первым 64-битным x86-процессором Intel. Кроме того, на базе Pentium 4 был создан процессор Pentium D, который стал первым двухъядерным процессором Intel.

Pentium M и его потомки

Практически сразу после появления мобильных Pentium 4 стало понятно, что архитектура NetBurst, в силу высокого тепловыделения и энергопотребления, не подходит для ноутбуков. Поэтому в 2003 году появился процессор Pentium M, который, по сути, был усовершенствованной и осовремененной версией ядра P6. Этот процессор стал основой крайне успешной мобильной платформы Intel Centrino, которая включала в себя процессор, чипсет и беспроводный адаптер Intel. Именно платформа Centrino сделала возможным создание первых тонких и лёгких ноутбуков. На это же время пришлись усилия Intel по продвижению беспроводных сетей, в частности, в Украине под эгидой компании в середине 2000-х годов были реализованы проекты по построению сетей Wi-Fi в Киевском национальном университете им. Т. Г. Шевченко и международном аэропорту «Киев-Борисполь».

Samsung X10: один из первых тонких и легких ноутбуков на базе Centrino

В 2004-2005 годах стало понятно, что процессоры Pentium M обеспечивают более высокую производительность, чем настольные процессоры на базе микроархитектуры NetBurst. Именно поэтому использованные в них архитектурные решения легли в основу микроархитектуры Core, которая использовалась как в настольных, так и в мобильных процессорах. В 2006 году был выпущен первый настольный 4-ядерный процессор Intel - им стал Core 2 Extreme QX6700 с тактовой частотой 2.67 ГГц и 8 МБ кеш-памяти второго уровня.

От Core"ки до Core"ки

В 2008 году Intel представила бренд Core i7, под которым продавались топовые процессоры на базе новой микроархитектуры Nehalem. Эти процессоры получили новую системную шину, интегрированную графику, а также встроенные контроллеры памяти и шины PCIe. В 2009-2010 годах были также представлены бренды Core i5 и Core i3, а процессоры Core 2 и их производные вытеснены из всех ценовых сегментов.

В 2011 году на рынок вышли процессоры на базе архитектуры Sandy Bridge, в 2012 году была представлена усовершенствованная версия Sandy Bridge под названием Ivy Bridge, которая стала первым процессором Intel, использующим техпроцесс 22 нм и 3D-процессоры. В 2013 году были представлены процессоры Haswell, а в 2014 и 2015 годах - Broadwell. Процессоры Broadwell производятся по техпроцессу 14 нм. К ним относится, в том числе, процессор Core M, который имеет расчётное тепловыделение всего 4.5 Вт, что позволяет использовать его в устройствах с пассивным охлаждением.

Можно отметить, что темпы роста чистой производительности процессоров в последнее время несколько снизились: в принципе, даже процессоров Core 2 (не говоря уже о Core i7/i5 первого поколения) достаточно практически для любых задач. Это связано с тем, что производители уделяют больше внимания повышению энергоэффективности процессоров и такому параметру, как «производительность на ватт». В результате, современные ноутбуки, построенные на энергоэффективных процессорах Intel, работают от аккумулятора по 9-12 часов и при этом обеспечивают производительность, достаточную практически для любых задач. Ещё 3-4 года назад такое было невозможно.

Atom: нетбуки, планшеты, смартфоны...

Параллельно с высокопроизводительными процессорами Core компания Intel развивает и линейку энергоэффективных процессоров Atom. Они впервые появились в 2008 году в качестве процессоров для нетбуков (то есть, низкопроизводительных и дешёвых ноутбуков), но с тех пор нашли применение в качестве чипов для смартфонов и планшетов на базе операционных систем Android и Windows. По сути Atom, на сегодняшний день, является единственным конкурентом различных чипов на базе архитектуры ARM. В 2014 году было выпущено 46 миллионов планшетов на базе процессоров Atom.

Quark: меньше, чем Atom

Intel Galileo: плата для разработки с процессором Quark

Новейшим семейством процессоров Intel является линейка Quark. Это совсем простые процессоры, архитектурно близкие к оригинальному Pentium. Каждый процессор также включает все контроллеры, необходимые для построения законченного устройства. Эти процессоры предназначены, в первую очередь, для создания встроенных решений, объединённых в «интернет вещей». Для энтузиастов и разработчиков Intel выпускает платы Intel Galileo с процессорами Quark, эти платы совместимы с Arduino и могут использоваться для создания собственных проектов и выполнения различных задач по автоматизации.

Сегодня мы настолько привыкли к современным реалиям, что воспринимаем их как данность. Смартфон в нашем кармане или ноутбук в сумке кажется нам не чудом технологий, а чем-то обыденным. Но всё начиналось с крошечного чипа, содержащего 2300 транзисторов и работавшего на тактовой частоте 740 кГц. Иногда стоит оглянуться назад, чтобы оценить масштабы проделанного пути.

История процессоров Intel

Началось всё в далёком 1968 году. В этот год образовалась компания Intel. В то далёкое время из электроники пользовались спросом разве, что схемы для торговых аппаратов (для распознавания монеток) и калькуляторы. В 68-ом компания производила чипы оперативной памяти. Но это тоже высоко технологический процесс, для которого необходимо было освоить производство PMOS (поликристаллический кремневый логический элемент) и биполярные барьерные транзисторы Штоки. Самым первым продуктом компании стали 64-х разрядные 256-и байтные чипы памяти. Название они получили 1101 (RAM) и 3101 (биполярная).

Следующий шаг для компании стал микропроцессор - 4004. Он был представлен в ноябре 1971 года. Архитектура чипа была 4-х битная, кристалл содержал 2300 транзисторов (по тем временам это очень не плохо) и работал на частоте 108 кГц (0,1 мегагерца). И использовался в калькуляторах Японской фирмы Busicom, которой поставлялся по эксклюзивному договору. Возможно, если бы не Busicom мы могли и не увидеть Пентиумов.

Через год Intel, накопив денег, купила компанию Microma Universal, которая занималась производством электронных наручных часов. В этих часах использовались интегральные схемы произведённые по технологии CMOS, и отличались низким энергопотреблением. Также Интел не оставила производство чипов памяти (RAM, ROM, EPROM), которые всегда пользовались спросом и удерживали компанию на плаву. Свежий микропроцессор поступил в продажу в 1972 году и назывался 8008. Этот процессор уже использовал 8-и битную архитектуру и имел скорость всего 0,06 миллионов операций в секунду. 8008 производился только на заказ и использовался в терминалах и калькуляторах (хотя в последующий год Интел и наладила "массовый" выпуск этих процессоров, особой популярностью он не пользовался). Дон Ланкастер - обрисовал прототип персонального компьютера того времени: "Это печатная машинка с телевизором".

Затем появились модификации 8008-ого. 8080 - этот процессор работал заметно быстрее своего собрата, хотя и использовал всё туже архитектуру. Этот процессор поддерживал 8-и битную шину данных, 16-и битную адресную шину и позволял использовать до 64 Кб памяти, частота составляла 2 МГц. Популярность к этому процессору пришла с компанией MITS и их компьютером "Альтаир", стоимостью 440$. На этом компьютере было установлено 256 байт (не Кб, не Мб, именно 256 байт) оперативке, можно было установить 4 Кб оперативной памяти. Альтаир работал под управлением Control Program for Microcomputers (CP/M), прародителем DOS.

Следующим процессором был 8085 (март 1976 года). Процессор получил две инструкции для контроля за прерываниями и производился в более качественном корпусе, работал на частоте 3 - 6 МГц. В отличии от 8080, 8085 требовал только один источник питания +5 В, в то время как 8080 +12В, +5В и -5В. В компьютерах 8085 практически не использовался, он использовался в электронных весах Toledo.

Время шло. На рынке интегральных схем всё больше развивалась конкуренция. Интел боролась за выживание. В 1978 году был разработан процессор ставшей легендой и стандартом, который сохранился до наших дней. Это был 8086. Все программы разработанные под этот процессор с лёгкостью работают на Core 2 Duo и Athlon 64. Этот процессор заложил основы архитектуры процессоров, которая дожила до сегодняшних дней. 8086 содержал 29 тысяч транзисторов и работал в 10 раз быстрее 8080. Количество базовых команд составляло 92, шина была 16 разрядной, количество поддерживаемой памяти (ОЗУ) стало 1 Мб. Это был революционный процессор. Но в то время у этого процессора был серьёзный конкурент: Z80 (Спектрум) от Zilog Corporation. 8086 - в компьютерах использовался редко, т.к. стоил дорого. Для уменьшения цены производства Интел приняла решение сделать аналог, но с 8-и битной шиной. Этим процессором стал 8088. Решение было обоснованным, в то время были распространены 8-и разрядные чипы памяти. Объём продаж процессоров заметно увеличился, что позволило компании остаться на плаву. В августе 1981-го года в продаже появились IBM PC на базе 8088. В этих компьютерах было установлено 16 Кб ОЗУ, и работали под управлением DOS 1.0. Именно с этого момента стал образовываться союз Интел и Майкрософт. IBM PC получили огромное распространение, а Интел попала в список "500 лучших производителей Америки"

С появлением 80186 наступила новая эра микропроцессоров. Он стал первым процессором второго поколения. Однако широкой известности не приобрёл, т.к. был не совместим с 8086 и практически не использовался в компьютерах, однако есть сведения что его использовали Toshiba в своих лэптопах, Nokia в ПК и U.S.Robotics в модемах. 80186 был разработан в 1981 году, на публику представлен в 1982. Сразу после его появления был разработан 8-и битный процессор 80188. Нововведением было то, что он имел контроллер прямого доступа к памяти (DMA), контроллер прерываний и генератором синхронизации. Работали эти процессоры на частоте 6-16 МГц. Также к этому процессору выпускались математические сопроцессоры 80187 (для 8086 - 8087).

В феврале 1982 года, свет увидел 80286. Он поддерживал многозадачность, включал в себя 16-битную шину данных, 24-битную адресную шину, мог поддерживать до 16 мегабайт памяти, работал на частотах 6-12 МГц. В 1984 году на базе 286 были созданы IBM PC AT, которые пользовались просто сумасшедшей популярностью, несмотря на его стоимость (на эти деньги можно было купить два неплохих автомобиля). Поэтому многие не могли позволить себе купить его домой. Но народ играл, старшее поколение наверно вспомнит, как ходили на работу в выходные, проводили через проходную друзей, задерживались допоздна, и играли, играли... Спросите во что. Отвечаю: Civilization, Wolfenstein 3D, Warcraft (у многих нахлынули воспоминания и со щеки скатилась скупая мужская слеза). Однако время шло. Требовательность игр росла (спросите почему игр, а не приложений, отвечаю: Игры это двигатель компьютерного прогресса, офис может спокойно работать и на 486). В 1985 году был создан первый 32-разрядный процессор из семейства х86. Скорость возросла в 1,5 раза по сравнению с 286. И назывался он - 80386. Процессор имел на борту 275 тысяч транзисторов, мог адресовать до 4 Гб памяти, имел 32-ух битную адресную шину и шину данных, рабочими частотами стали 16 и 33 МГц, и имел целых 132 ножки. Также интересным фактом можно считать, что 80386 не использовал множитель, а это значит, что работал он на частоте материнской платы. В 1988 году был выпущен облегчённый вариант 386-ого и назывался он 80386SX (срезали шину данных до 16 бит, адресную до 24 бит), а полноценный вариант стал маркироваться 386DX. SX, по сравнению с DX, потерял в производительности примерно 20%, а в 32-битных приложениях 33%. Также у 80386 был и мобильный собрат, который работал на пониженной частоте (всего 25 МГц) и потреблял меньше энергии, звали его 80386 SL. Также для 80386 выпускался внешний математический сопроцессор - 80387.

10 апреля 1989 года был разработан и пущен в серию 80486, именно этот процессор рассказал миру, что такое мультимедиа. Самое главное отличие от 80386 заключалось в том, что математический сопроцессор находился на кристалле главного процессора. Впервые в х86 был реализован конвейер, который разбивал команды на 5 составляющих. Процессор состоял из пяти мини-устройств - каждое для своей задачи, это увеличивало производительность и снижало себестоимость процессора и сложность его производства. Также впервые в архитектуре х86 было использование двухуровневого кэша. Кэш первого уровня - был расположен на кристалле процессора, кэш второго уровня находился на материнской плате и имел объём от 256 до 512 Кбайт (в зависимости от производителя и цены). Известно, что до 486 операции с плавающей точкой выполнял сопроцессор, этот процесс происходил крайне медленно, поэтому программисты старались избегать операции деление. В 486-ом сопроцессор стал находиться на кристалле и скорость вычисления дробей увеличилась в разы. Также этот процессор, в отличие от 386, использовал множитель, и процессор работал на частоте превосходящей частоту системной шины (сегодня все процессоры используют множители). Также с появлением 486 впервые на процессорах стали устанавливать кулера, т.к. усложнение архитектуры ведут к увеличению количества транзисторов, а увеличение их числа неизбежно ведёт к увеличению выработки тепла, которое необходимо отводить. Бороться с этим можно уменьшая тех процесс (уменьшение расстояния между транзисторами и собственно сами транзисторы). Интересно проследить техпроцесс: в 386 он составлял 1 мкм, у 486 DX он тоже был 1 мкм, в последствии он уменьшился до 0,8 мкм, а топовые модели 486DX4 - 0,6 мкм. Также 486 был лидером по количеству модификациям: первым был 486DX с тактовой частотой 20 МГц, позже появились 33 МГц и 50 МГц. Через год появился 486SX - это была урезанная версия с выключенным сопроцессором. Первые процессоры с множителем появились в 1992 году - это были 486DX2 работающий на частоте 66 МГц. В конце 1992 года увидел свет мобильный процессор 486SL, работающий на пониженной частоте и обладал меньшем энергопотреблением, но меньшей производительностью. Топовой моделью стал 486DX4 - на борту имелось 16 Кб кэша первого уровня и использовал тройной коэффициент умножения (работал на частоте 75 и 100 МГц). Производительность была даже больше чем у первых пентиумов. С появлением множителя появилось понятие "Оверлокер". У многих пользователей просто чесались руки от желания переключить джемпер для повышения коэффициента умножения, и этим самым повышая производительность (не на много), и собственно повышая тепловыделения (ух и много же сгорело таких 486).

Необходимо сказать, что до появления 486 пользователям было просто не зачем знать, кто производил процессоры, т.к. они просто впаивались на материнскую плату (между прочим, в начале девяностых Интел завоевала уже 80% рынка). Но с появлением "четвёрок", это стало просто необходимо, потому что появилась возможность менять только процессоры, а систему оставлять такой, какая есть (мать, память, винчестер). И Intel задумалась над созданием бренда! Такой бренд, был в скорее придуман, и завоевал просто бешенною популярность, им стала фраза "Intel inside". В 1993 году, по сведениям Financial World, бренд "Intel Inside" занял третье место в списке самых узнаваемых продуктов Америки, после Кока Коллы и Мальборо. Но это была палка о двух концах, марка стала всемирно известной, и стоило сделать один неосторожный шаг, как о нём узнает весь мир. Такой шаг был сделан: через некоторое время после выпуска Pentium (кстати на раскрутку марки, они убили около 80-и миллионов зелёных бумажек) в нём нашли ошибку. Разгорелся скандал и Интел не оставалось ничего, кроме замены всей бракованной партии, что и было сделано. Но перейдём к делу.

Разработка Пентиумов началась в 1989 году, в серию он пошёл в 1993. Первые модели использовали напряжение 5В, последующие 3,3В, что позволило снизить тепловыделение на тех же частотах. Также особенностью Пентиумов было наличие двух арифметичекологических устройств (АЛУ) на кристалле процессора, что позволило производить суперскалярные счисления (обрабатывать сразу несколько вычислений). Также появился блок предсказания переходов, что позволило снизить простои при работе с памятью. Шина данных заметно подросла и стала 64-х битной. Кэш первого уровня был увеличен до 16 Кб и был разделён на две части: 8 Кб для данных и столько же для команд. Однако кэш второго уровня всё ещё устанавливался на материнской плате. Первые модели Пентиумов работали на частоте 60 МГц, в 1994 году увидели свет модели, работающие на частотах 75 и 100 МГц. Позже были разработаны и выпущены процессоры с маркировкой MMX (они то и открыли Эру трёхмерных игр). Отличие состояло в следующем: был увеличен кэш первого уровня до 32 Кб, стартовой частотой линейки было 150 МГц и были введены дополнительные инструкции для работы с 2D и 3D графикой (на сегодняшний день все современные процессоры поддерживают этот набор инструкций, хотя они практически не используются). Благодаря MMX процессор работал на 10-20% быстрее с изображениями и видео, а с заточенными под MMX приложениями скорость увеличилась практически вдвое. Также к заслугам Пентиумов можно отнести появление новых форматов записи видео и звука (MPEG и MP3, соответственно).

Следующим процессором стал Pentium Pro. Стоил он дорого и мимо меня прошёл не заметно. Хотя именно он открыл следующие поколение процессоров. В нём было несколько интересных и логически обоснованных решений: впервые на кристалл процессора стали устанавливать кэш второго уровня, увеличилось число конвейеров - их стало 3.

1994 г. Процессоры Pentiumс частотами 75, 90 и 100 МГц являлись вторым поколением процессоровPentium. При том же количестве транзисторов они выполнялись по технологии 0.6 мкм, что позволило снизить потребляемую мощность. Эти процессоры отличались внутренним умножением частоты, поддержкой многопроцессорных конфигураций, другим типом корпуса.

1995 г. Выпущены процессоры Pentium120 и 133 МГц, выполненные по технологии 0.35 мкм.

1996 г. Этот год заслуженно получил название "года Pentium". Появились процессоры с частотами 150, 166 и 200 МГц иPentiumстал рядовым процессором в массовых РС. В это же время, параллельноPentiumу развивается процессорPentiumPro, который отличался приоритетом на увеличение числа параллельно выполняемых инструкций. Кроме того, в его корпусе разместили вторичный кэш, работающий на частоте ядра (для начала - 256 Кб). Однако на 16-разрядных приложениях и в ОСWindows95 он был ничуть не быстрееPentium. Процессор содержал 5.5 млн. транзисторов ядра и 15.5 млн. транзисторов для вторичного кэша объемом 256 Кб. Первый процессор с частотой 150 МГц появился в начале 1995 г (технология 0.6 мкм), а уже в конце года были достигнуты частоты 166, 180 и 200 МГц (технология 0.35 мкм), а кэш увеличен до 512 Кб.

1997 г. Выпущен процессор PentiumMMX.MMX-MultiMediaExtensions- мультимедийные расширения). ТехнологияMMXбыла призвана ускорить работу мультимедийных приложений, в частности операции с изображениями и обработку сигналов. Кроме ММХ эти процессоры, по сравнению с обычнымPentium, имели удвоенный объем первичного кэша и некоторые элементы архитектурыPentiumPro, что повышало их производительность на обычных приложениях. ПроцессорыPentiumMMXимели 4.5 млн. транзисторов и выполнены по технологии 0.35 мкм. Развитие линейки моделейPentiumMMXвскоре было остановлено. Последние из достигнутых тактовых частот - 166, 200 и 233 МГц.

Май 1997 г. Технология ММХ была соединена с технологией PentiumProи в результате появился процессорPentiumII(7.5 млн. транзисторов только в ядре). Он представляет собой слегка урезанный вариант ядраPentiumProс более высокой тактовой частотой в которое ввели поддержку ММХ. При этом возникли технологические трудности размещения вторичного кэша и процессорного ядра в корпусе одной микросхемы. Ее решили следующим образом: кристалл с ядром (processorcore) и набор кристаллов статической памяти и дополнительных схем, реализующие вторичный кэш, разместили на небольшой печатной плате-картридже. Все кристаллы закрыли общей крышкой и охлаждали специальным вентилятором. Первые процессоры имели тактовые частоты ядра 233, 266 и 300 МГц (технология 0.35 мкм), летом 1998 г. была достигнута частота 450 МГц (технология 0.25 мкм), причем внешняя тактовая частота с 66 МГц повысилась до 100 МГц. Вторичный кэш этого процессора работает на половине частоты ядра. В то же время был выпущен облегченныйPentiumII-Celeron, который либо вообще не имел вторичного кэша, либо имел 128 Кб, размещенные прямо на кристалле ядра. ПлюсомCeleronбыло то, что практически все процессоры разгонялись относительно своего номинала (266 и 300 МГц) в полтора и более раза, но даже при этом их производительность не намного превосходила отPentiumMMX.

1998г. Intel®Celeron® (Covington)

Первый вариант процессора из линейки Celeron®, построенный на ядреDeschutes. Для уменьшения себестоимости процессоры выпускались без кэш-памяти второго уровня и защитного картриджа. Конструктив –SEPP(SingleEdgePinPackage). Отсутствие кэш-памяти второго уровня обуславливало их сравнительно низкую производительность, но и высокую способность к разгону. Кодовое имя:Covington. Тех. характеристики: 7,5 млн. транзисторов; технология производства: 0,25 мкм; тактовая частота: 266-300 МГц; кэш первого уровня: 32 Кб (16 Кб на данные и 16 Кб на инструкции); кэш второго уровня отсутствует; процессор 64-разрядный; шина данных 64-разрядная (66 МГц); адресная шина 64-разрядная; общая разрядность: 32; разъёмSlot1.

1999г. Intel®Celeron® (Mendocino)

Отличается от предыдущего тем, что форм-фактор Slot1 сменился на более дешёвыйSocket370 и увеличилась тактовая частота. Кодовое имя:Mendocino. Тех. характеристики: 19 млн. транзисторов; технология производства: 0,25 мкм; тактовая частота: 300-533 МГц; кэш первого уровня: 32 Кб (16 Кб на данные и 16 Кб на инструкции); полноскоростной кэш второго уровня (128 Кб); процессор 64-разрядный; шина данных 64-разрядная (66 МГц); адресная шина 64-разрядная; общая разрядность: 32; разъёмSocket370.

1999г. Intel® Pentium® II PE (Dixon)

Последний Pentium®IIпредназначен для применения в портативных компьютерах. Кодовое имя:Dixon. Тех. характеристики: 27,4 млн. транзисторов; технология производства: 0,25-0.18 мкм; тактовая частота: 266-500 МГц; кэш первого уровня: 32 Кб (16 Кб на данные и 16 Кб на инструкции); кэш второго уровня 256 Кб (полноскоростной); процессор 64-разрядный; шина данных 64-разрядная (66 МГц); адресная шина 64-разрядная; общая разрядность: 32; разъёмBGA, мини-картридж,MMC-1 илиMMC-2.

1999г. Intel®Pentium® 3 (Katmai)

На смену процессору Pentium®II(Deschutes) пришёлPentium® 3 на новом ядреKatmai. Добавлен блокSSE(StreamingSIMDExtensions), расширен набор командMMXи усовершенствован механизм потокового доступа к памяти. Кодовое имя:Katmai. Тех. характеристики: 9.5 млн. транзисторов; технология производства: 0,25 мкм; тактовая частота: 450-600 МГц; кэш первого уровня: 32 Кб (16 Кб на данные и 16 Кб на инструкции); кэш второго уровня 512 Кб (полноскоростной); процессор 64-разрядный; шина данных 64-разрядная (100-133 МГц); адресная шина 64-разрядная; общая разрядность: 32; разъёмSlot1.

1999г. Intel® Pentium® 3Xeon™ (Tanner)

Hi-End версия процессора Pentium® 3. Кодовое имя:Tanner. Тех. характеристики: 9.5 млн. транзисторов; технология производства: 0.25 мкм; тактовая частота: 500-550 МГц; кэш первого уровня: 32 Кб (16 Кб на данные и 16 Кб на инструкции); кэш второго уровня 512 Кб - 2 Мб (полноскоростной); процессор 64-разрядный; шина данных 64-разрядная (100 МГц); адресная шина 64-разрядная; общая разрядность: 32; разъёмSlot2.

1999г. Intel®Pentium® 3 (Coppermine)

Этот Pentium® 3 изготавливался по 0.18 мкм технологии имеет тактовую частоту до 1200 МГц. Первые попытки выпустить процессор на этом ядре с частотой 1113 Мгц закончились неудачей, т. к. он в предельных режимах работал очень нестабильно, и все процессоры с этой частотой были отозваны - этот инцидент сильно подмочил репутациюIntel®. Кодовое имя:Coppermine. Тех. характеристики: 28.1 млн. транзисторов; технология производства: 0,18 мкм; тактовая частота: 533-1200 МГц; кэш первого уровня: 32 Кб (16 Кб на данные и 16 Кб на инструкции); кэш второго уровня 256 Кб (полноскоростной); процессор 64-разрядный; шина данных 64-разрядная (100-133 МГц); адресная шина 64-разрядная; общая разрядность: 32; разъёмSlot1,FC-PGA370.

1999г. Intel® Celeron® (Coppermine)

Celeron® на ядре Coppermine поддерживает набор инструкций SSE. Начиная с частоты 800 МГЦ этот процессор работает на 100 МГц системой шине. Кодовое имя:Coppermine. Тех. характеристики: 28.1 млн. транзисторов; технология производства: 0,18 мкм; тактовая частота: 566-1100 МГц; кэш первого уровня: 32 Кб (16 Кб на данные и 16 Кб на инструкции); кэш второго уровня 128 Кб (полноскоростной); процессор 64-разрядный; шина данных 64-разрядная (66-100 МГц); адресная шина 64-разрядная; общая разрядность: 32; разъёмSocket370.

1999г. Intel®Pentium® 3Xeon™ (Cascades)

Pentium® 3Xeon, изготовленный по 0,18 мкм технологическому процессу. Процессоры с частотой 900 МГц из первых партий перегревались и их поставки были временно приостановлены. Кодовое имя:Cascades. Тех. характеристики: 9.5 млн. транзисторов; технология производства: 0.18 мкм; тактовая частота: 700-900 МГц; кэш первого уровня: 32 Кб (16 Кб на данные и 16 Кб на инструкции); кэш второго уровня 512 Кб - 2 Мб (полноскоростной); процессор 64-разрядный; шина данных 64-разрядная (133 МГц); адресная шина 64-разрядная; общая разрядность: 32; разъёмSlot2.

2000г. Intel® Pentium® 4 (Willamette, Socket 423)

Принципиально новый процессор с гиперконвейеризацией (hyperpipelining) - с конвейером, состоящим из 20 ступеней. Согласно заявлениямIntel®, процессоры, основанные на данной технологии, позволяют добиться увеличения частоты примерно на 40 процентов относительно семействаP6 при одинаковом технологическом процессе. Применена 400 МГц системная шина (Quad-pumped), обеспечивающая пропускную способность в 3,2 ГБайта в секунду против 133 МГц шины с пропускной способностью 1,06 ГБайт уPentium!!!. Кодовое имя:Willamette. Тех. характеристики: технология производства: 0,18 мкм; тактовая частота: 1.3-2 ГГц; кэш первого уровня: 8 Кб; кэш второго уровня 256 Кб (полноскоростной); процессор 64-разрядный; шина данных 64-разрядная (400 МГц); разъёмSocket423.

2000г. Intel®Xeon™ (Foster)

Продолжение линейки Xeon™: серверная версияPentium® 4. Кодовое имя:Foster. Тех. характеристики: технология производства: 0,18 мкм; тактовая частота: 1.4-2 ГГц; кэш-память с отслеживанием исполнения команд; кэш первого уровня: 8 Кб; кэш второго уровня 256 Кб (полноскоростной); микроархитектураIntel®NetBurst™; технология гиперконвейерной обработки; высокопроизводительный блок исполнения команд; потоковыеSIMD-расширения 2 (SSE2); улучшенная технология динамического исполнения команд; блок вычислений с плавающей запятой удвоенной точности; процессор 64-разрядный; шина данных 64-разрядная (400 МГц); разъёмSocket603.

2001г. Intel®Pentium® 3-S(Tualatin)

Дальнейшее повышение тактовой частоты Pentium® 3 потребовало перевода на 0.13 мкм технологический процесс. Кэш второго уровня вновь вернулся к своему изначальному размеру (как уKatmai): 512 Кб и добавилась технологияDataPrefetchLogic, которая повышает производительность предварительно загружая данные, необходимые приложению в кэш. Кодовое имя:Tualatin. Тех. характеристики: 28.1 млн. транзисторов; технология производства: 0,13 мкм; тактовая частота: 1.13-1.4 ГГц; кэш первого уровня: 32 Кб (16 Кб на данные и 16 Кб на инструкции); кэш второго уровня 512 Кб (полноскоростной); процессор 64-разрядный; шина данных 64-разрядная (133 МГц); адресная шина 64-разрядная; общая разрядность: 32; разъёмFC-PGA2 370.

2001г. Intel® Pentium® 3-M (Tualatin)

Мобильная версия Tualatin-а с поддержкой новой версии технологииSpeedStep, призванной снизить расход энергии аккумуляторов ноутбука. Кодовое имя:Tualatin. Тех. характеристики: 28.1 млн. транзисторов; технология производства: 0,13 мкм; тактовая частота: 700 МГц-1.26 ГГц; кэш первого уровня: 32 Кб (16 Кб на данные и 16 Кб на инструкции); кэш второго уровня 512 Кб (полноскоростной); процессор 64-разрядный; шина данных 64-разрядная (133 МГц); адресная шина 64-разрядная; общая разрядность: 32; разъёмFC-PGA2 370.

2001г. Intel® Pentium® 4 (Willamette, Socket 478)

Этот процессор выполнен по 0.18 мкм процессу. Устанавливается в новый разъём Socket478, т. к. предыдущий форм-факторSocket423 был "переходным" иIntel® в дальнейшем не собирается его поддерживать. Кодовое имя:Willamette. Тех. характеристики: технология производства: 0,18 мкм; тактовая частота: 1,3-2 ГГц; кэш первого уровня: 8 Кб; кэш второго уровня 256 Кб (полноскоростной); процессор 64-разрядный; шина данных 64-разрядная (400 МГц); разъёмSocket478.

2001г. Intel®Celeron® (Tualatin)

Новый Celeron® имеет кэш второго уровня размером 256 Кб и работает на 100 МГц системной шине, т. е. превосходит по характеристикам первые моделиPentium® 3 (Coppermine). Кодовое имя:Tualatin. Тех. характеристики: 28.1 млн. транзисторов; технология производства: 0,13 мкм; тактовая частота: 1-1.4 ГГц; кэш первого уровня: 32 Кб (16 Кб на данные и 16 Кб на инструкции); кэш второго уровня 256 Кб (полноскоростной); процессор 64-разрядный; шина данных 64-разрядная (100 МГц); адресная шина 64-разрядная; общая разрядность: 32; разъёмFC-PGA2 370.

2001г. Intel®Pentium® 4 (Northwood)

Pentium4 с ядромNorthwoodотличается отWillametteбольшим кэшем второго уровня (512 Кб уNorthwoodпротив 256 Кб уWillamette) и применением нового технологического процесса 0,13 мкм. Начиная с частоты 3,06ГГц добавлена поддержка технологииHyperThreading- эмуляции двух процессоров в одном. Кодовое имя:Northwood. Тех. характеристики: технология производства: 0,13 мкм; тактовая частота: 1,6-3.06ГГц; кэш первого уровня: 8 Кб; кэш второго уровня 512 Кб (полноскоростной); процессор 64-разрядный; шина данных 64-разрядная (400-533 МГц); разъёмSocket478.

2001г. Intel® Xeon™ (Prestonia)

Этот Xeon™ выполнен на ядреPrestonia. Отличается от предыдущего увеличенным до 512 Кб кэшем второго уровня. Кодовое имя:Prestonia. Тех. характеристики: технология производства: 0,13 мкм; тактовая частота: 1,8-2,2ГГц; кэш-память с отслеживанием исполнения команд; кэш первого уровня: 8 Кб; кэш второго уровня 512 Кб полноскоростной); микроархитектураIntel®NetBurst™; технология гиперконвейерной обработки; высокопроизводительный блок исполнения команд; потоковыеSIMD-расширения 2 (SSE2); улучшенная технология динамического исполнения команд; блок вычислений с плавающей запятой удвоенной точности; процессор 64-разрядный; шина данных 64-разрядная (400 МГц); разъёмSocket603.

2002г. Intel®Celeron® (Willamette-128)

Новый Celeron®выполнен на основе ядраWillametteпо 0.18 мкм процессу. Отличается отPentium® 4 на том же ядре вдвое меньшим объёмом кэша второго уровня (128 против 256Kb). Предназначен для установки в разъёмSocket478. Кодовое имя:Willamette-128. Тех. характеристики: технология производства: 0,18 мкм; тактовая частота: 1,6-2 ГГц; кэш первого уровня: 8 Кб; кэш второго уровня 128 Кб (полноскоростной); процессор 64-разрядный; шина данных 64-разрядная (400 МГц); разъёмSocket478.

2002г. Intel® Celeron® (Northwood-128)

Celeron®Northwood-128 отличается отWillamette-128 только тем, что выполнен по 0,13 мкм техпроцессу. Кодовое имя:Willamette-128. Тех. характеристики: технология производства: 0,13 мкм; тактовая частота: 1,6-2 ГГц; кэш первого уровня: 8 Кб; кэш второго уровня 128 Кб (полноскоростной); процессор 64-разрядный; шина данных 64-разрядная (400 МГц); разъёмSocket478.

32-битные процессоры: микроархитектура P6/Pentium M

Представлен в марте 2003. Технологический процесс: 0,13 мкм (Banias). КэшL1: 64 КБ

Кэш L2: 1 МБ (встроенный). Базируется на ядреPentiumIII, с инструкциямиSIMDSSE2 и глубоким конвейером. Количество транзисторов: 77 миллионов. Упаковка процессора:Micro-FCPGA,Micro-FCBGA. Сердце мобильной системыIntel«Centrino» .Частота системной шины: 400 МГц (Netburst).

Технологический процесс: 0,13 мкм (Banias-512). Представлен: в марте 2003 .Кэш L1: 64 КБ. Кэш L2: 512 КБ (интегрированный). SSE2 SIMD-инструкции. Нет поддержки технологии SpeedStep, поэтому не является частью "Centrino".Обозначение:Family6model9. Технологический процесс: 0,09 мкм (Dothan-1024). Кэш L1: 64 КБ. Кэш L2: 1 МБ (интегрированный). SSE2 SIMD-инструкции. Нет поддержки технологии SpeedStep, поэтому не является частью "Centrino"

Технологический процесс: 0,065 мкм = 65 нм (Yonah). Представлен: в январе 2006 года. Частота системной шины: 667 МГц. Удвоенное (или одиночное в случае Solo) ядро с разделяемым кэшем L2 размером 2 МБ. SSE3 SIMD-инструкции

Dual-Core Xeon LV

Технологический процесс: 0,065 мкм = 65 нм (Sossaman) . Представлен: в марте 2006

Основан на ядре Yonah, с поддержкой SSE3 SIMD-инструкций. Частота системной шины: 667 МГц. Разделяемый кэш L2 размером 2 МБ

64-битные процессоры: EM64T - Микроархитектура NetBurst

Двухъядерный (Dual-core) микропроцессор. Отсутствует технология Hyper-Threading

Частота системной шины: 800 (4x200) МГц. Smithfield - 90 нм (90 nm) технологический процесс (2,8-3,4 ГГц) . Представлен: 26 мая 2005 года

2,8-3,4 ГГц (номера моделей 820-840). Количество транзисторов: 230 миллионов. Кэш L2: 1 МБx2 (non-shared, 2 МБ всего). . Производительность увеличилась примерно на 60 % по сравнению с одноядерным микропроссором Prescott 2,66 ГГц (533 МГЦ FSB) Pentium D 805 представлен в декабре 2005 года. Presler - 65 нм (65 nm) технологический процесс (2.8-3.6 ГГц) . Представлен: 16 января 2006 года. 2,8-3,6 ГГц (номера моделей 920-960). Количество транзисторов: 376 миллионов. КэшL2: 2 МБx2 (non-shared, 4 МБ всего)

Pentium Extreme Edition

Двухъядерный (Dual-core) микропроцессор. ПоддержкаHyper-Threading. Частота системной шины: 1066 (4x266) МГц. Smithfield - 90 нм (90 nm) технологический процесс (3,2 ГГц) . Варианты:

Pentium 840 EE, 3,20 ГГц (кэш L2 размером 2 x 1 МБ)

Presler - 65 нм (65 nm) технологический процесс (3,46, 3,73 ГГц)

L2 кэш: 2 МБ x 2 (non-shared, 4 МБ всего)

64-битные процессоры: EM64T - Микроархитектура Intel Core

Стремление к совершенству – пожалуй, именно так можно описать развитие человечества. Вот взять, к примеру, женскую красоту. Чего только не сделают девушки, чтобы оказаться самой красивой. А в итоге могут превратится в настоящих силиконовых кукол.

То же самое относится и к мужчинам. Причем данная мания проявляется в большей степени не только по отношению к себе любимым. Уже переходя к тематике этого материала, легко заметить, как эволюционировал оверклокинг – мужской вид стремления к идеалу. А вместе с оверклокингом – и энтузиасты, и компании, производящие «железо». Сегодня для мастеров разгона главное – продемонстрировать максимум, сиюминутный успех. Поэтому сейчас в ход идут нестандартные виды охлаждения в виде систем фазового перехода или же применения жидкого азота. Хотя все прекрасно понимают, что комплектующие постоянно работать при столь экстремальных нагрузках не будут – да и дорого это будет, хранить цистерну азота.

А вот раньше оверклокинг существовал исключительно ради выгоды. Ибо человеку хотелось получить больше производительности за меньшие деньги. Начиналось все с процессоров – они были первыми комплектующими, способными к разгону. Позже начались погони за мегагерцами в мире видеокарт и оперативной памяти.

Часть 2: Моддинг: История. Сложный путь

Первые попытки

Первым официальным свидетельством разгона на теперь уже легендарном ресурсе hwbot.org стал процессор AMD Am386, выпущенный в далеком 1991 году.

Данный «камень» был призван составить конкуренцию Intel 80386. Хотя слово «конкуренция» – слишком сильно сказано. Выполненный согласно 1000-нанометровому техпроцессу, «триста восемьдесят шестой» являлся полной копией кристалла наследников Гордона Мура. Впрочем, случись подобное заимствование идей в наши дни, Intel своими судебными делами съела бы «микродевайсеров» с потрохами. Как бы там ни было, AMD Am386 обладал 32-битной шиной данных, а также был снабжен 80387 FPU. И это при ресурсе в 275 000 транзисторов! Частота «камня» варьировалась в зависимости от тактового генератора, но не сильно – всего 12-40 МГц. Причем упомянутый ранее кристалл-соперник Intel 80386 работал с максимальной скоростью 33 МГц. Как видишь, вечным «друзьям» мериться причинными местами до сих пор не надоело.

Самым производительным среди процессоров AMD Am386 было устройство AMD Am386DX-40. Из названия видно, что кремниевый девайс функционировал с тактовой частотой 40 МГц. А вот португальскому оверклокеру WoOx3r в свое время удалось разогнать «камень» до 50 МГц!

Пусть сейчас предоставленный результат и звучит смешно, но тогда это был рекорд из рекордов. Кстати, на подобных характеристиках тест Super Pi с паттерном в один миллион знаков после запятой был пройден за какие-то 2 дня 21 час 36 минут и 32.992 секунды. Быстро, правда?

Оба представителя

Более производительными оказались CPU следующего поколения: AMD Am486 и AMD Am5x86. Первое семейство процессоров появилось в 1993 году. На кремниевом «горбу» новинки разместилось 1 185 000 транзисторов, благодаря переходу на 800-нанометровый техпроцесс. Естественно, поднялись и частоты. Если поначалу выходили модели с небольшой скоростью до 40 МГц, то потом тактовая частота «камня» выросла до 120 МГц. Энтузиасты не постеснялись разогнать новые процессоры. Например, оверклокер DrSwizz смог запустить AMD Am486DX-25 на частоте 33 МГц. Эталонный тест Super Pi рассчитал миллион знаков после запятой за 2 часа 4 минуты и 59 секунд (сравните с результатом Am386).

Уже в 1995 году энтузиасты вдоволь наигрались процессором AMD Am5x86-P75.
Так ядро под кодовым именем Х5 удалось разогнать до 162 МГц – более чем в два раза. В результате чешский оверклокер orange преодолел тест Super Pi всего за 36 минут ровно.

Время Intel

Одновременно с выходом чипа AMD Am5x86 появилась марка процессоров Intel Pentium, впоследствии ставшая культовой. Среди оверклокеров очень популярным стал чип серии Pro или P6.

На самом деле под этой маркой прятался кристалл с совершенно другой архитектурой, нежели обычный «пень». Во-первых, за счет применения архитектуры двойной независимой шины были сняты ограничения по пропускной способности памяти. Для чего пришлось разработать специальный слот – Socket 8. Также впервые применялась технология размещения двух чипов.
Один из них и был, собственно говоря, CPU с 5.5 миллионами транзисторов, выполненный согласно 250-нанометровому техпроцессу. А вторая микросхема играла роль кэша второго уровня. С течением времени выпускались модели Pentium Pro с 256, 512 и 1024 Кбайт SRAM-памяти. Работала конструкция за счет 387-контактного SPGA-корпуса при напряжении питания 3.3 вольт. Среди оверклокеров популярной стала модель Intel Pentium Pro c 256 Кбайт кэша второго уровня, функционирующая на частоте 200 МГц. Например, наш соотечественник Veld разогнал P6 до 245 МГц. А вот быстрее всех тест Super Pi прошел опять же россиянин frag_: Intel Pentium Pro при частоте 225 МГц рассчитал миллион знаков за 7 минут 44.700 секунды.

Интересная ситуация. Многие оверклокеры решают поиздеваться над «железом» спустя какое-то время. Ради забавы или в порыве ностальгических чувств. Неважно. Но в 2009 году украинцу RomanLV за счет пары Intel Pentium Pro, работающих на частоте 240 МГц, удалось пройти тест wPrime 32m за 6 минут и 41.190 секунды.

Имя, которое знает каждый ребенок

Наверняка многие интересовались, почему Intel решила выпустить линейку процессоров Pentium вместо привычных цифровых обозначений (586, 686)? Среди народа даже ходили интересные слухи, мол, культовый процессор «голубых» нарекли в честь некоего советского инженера Пентковского, создавшего серпом и молотом компьютер «Эльбрус», а потом благополучно свалившего за бугор. То бишь к американцам. На самом деле придумать название Pentium для своей продукции подтолкнули никто иные, как AMD и Cyrus.

Из-за плагиата в именах Intel решила зарегистрировать словесную торговую марку (цифры не могли быть зарегистрированной маркой). Так появился хорошо всем знакомый Pentium.

Хотя по логике вещей вслед за Intel 486 должен был появиться Intel 586, Intel 686 и так далее. Собственно говоря, Pentium в переводе с греческого и означает «пятый». Так что в какой-то степени традиция нумерации поколений продолжилась (вспомним сегодняшние Core i7).
Уже потом, когда данное слово ознаменовало суперизвестный бренд, его стали использовать вплоть до сегодняшних дней. К тому же названия наподобие Sexium звучат не так выразительно, хоть и соблазнительно.

И снова AMD

В следующем году после анонса Intel Pentium компания AMD разразилась очередным поколением своих процессоров. На этот раз обошлось без плагиата, и семейство кремниевых удальцов со звучным названием K5 обзавелось своими индивидуальными чертами. По сути этот CPU и есть первый обособленный продукт корпорации. Естественно, «камень» AMD позиционировал себя главным (а каким же еще?) конкурентом Intel Pentium. Именно тогда появилась интересная чехарда с названиями процессоров. Так AMD K5 PR133 с тактовой частотой 100 МГц считался аналогом чипа Intel Pentium, работающего со скоростью 133 МГц (с тех времен и по- шел так называемый PR-рейтинг). Всего же в модельном ряде «зеленых» присутствовали «камни» с сигналом 75, 90, 100 и 116 МГц. Были и комичные ситуации, когда выпускались абсолютно одинаковые чипы AMD K5 PR90 и AMD K5 PR120, действующие на частоте 90 МГц. Кристалл «обрамлялся» в соответствии с 350-нанометровым техпроцессом, что позволило разместить 4.3 миллиона транзисторов. Кэш первого уровня делился на 8 Кбайт для данных и 16 Кбайт для инструкций.

А вот общей памяти второго левела даже не намечалось. Ее распаивали на материнской плате. Уровень потребления энергии пятого поколения процессоров перевалил за 10 психологических ватт. И для их охлаждения (процессоров, ну и ватт тоже) потребовалось применение не только пассивного, но и активного воздушного охлаждения. Тем не менее, это ничуть не отпугнуло оверклокеров. Итак, лучшим среди разгона AMD K5 PR133 стал бразильский паренек RIBEIROCROSS. Ему удалось запустить «пятерочку» на частоте 142.5 МГц и пройти бенчмарк Super Pi 1m за 12 минут и 48.640 секунд. Топовый процессор AMD K5 PR166 (@116 МГц) под пристальным вниманием хорошо нам знакомого ретрооверклокера orange покорил отметку 150.5 МГц. С помощью этого же девайса хорватский экстремал skydec прошел тест Super Pi 32m за 18 часов 52 минуты и 40.392 секунд.

Эволюционируем вместе

Всего же второй «пенек» просуществовал в пяти ипостасях. Первым исконно считается ядро Klamath. Процессоры на его основе располагали шиной FSB с частотой 66 МГц, а сам CPU функционировал со скоростью 233-300 МГц. При этом внешний кэш второго уровня (512 Кбайт) трудился на уполовиненной частоте ядра. Сама конструкция устройства представляла собой картридж с распаянными на нем элементами. Позже от такого корпуса пришлось отказаться в пользу текстолитовой пластины, очень похожей на сегодняшние процессоры.
Следующее ядро Deschutes по-прежнему располагалось в картридже, устанавливаемом в Slot 1. Отличия от Klamath заключались в переходе на 250-нанометровый техпроцесс. Отсюда потребляемое напряжение процессора снизилось с трех вольт до двух, а частоты увеличились до 450 МГц. Очень популярным стал «камень» Pentium II 350 МГц. Оверклокеру Jonh"у из солнечной Аргентины даже удалось раскочегарить модельку до 601 МГц! Испытание в виде Super Pi 1m с такими характеристиками CPU в среднем преодолевалось за 200 секунд.

Имя, сестра, имя!

Производительность данного чипа находилась на очень низком уровне. Но вот разгон по абсолютной максимальной частоте не мог не радовать. Тогда же подобные результаты начали называть попкорном. Так словенцу Moonman’у удалось раскачать Intel Celeron 433 МГц (на базе ядра Mendocino) до 780 МГц. Для этого пришлось увеличить скорость шины до 120 МГц. Множитель «камня» держался на уровне х6.5 единиц.

Просто К6

Тем временем AMD отнюдь не бездействовала. В 1997 году корпорацией был представлен процессор К6 (Model 6).
Как обычно, новые процессоры позиционировали себя альтернативой Intel Pentium.
Поэтому названия кристаллов корректировались согласно частотному потенциалу конкурентов.

Ядро после перехода на 350-нанометровый техпроцесс обзавелось 8.8 миллионами транзисторов. А позже вышла вариация Little Foot (или Model 7), обработанная «напильником» до 250 нанометров. Кэш первого уровня составлял 64 Кбайт, поровну поделенные на данные и инструкции. Работал процессор с частотами 166, 200 и 233 МГц. «Лапа», как ее ласково величали, смогла достичь отметки 300 МГц. Почему седьмая модель оказалась невостребованной оверклокерами – загадка. Зато Model 6 отлично поддавалась разгону. Рекорд принадлежит австрийцу Turrican, запустившему 233-мегагерцовый чип на частоте 310 МГц.

Аналогично К6 новое семейство – K6-2 – было призвано составить конкуренцию Intel Pentium II. «Камень» состоял из 9.3 миллиона транзисторов, для чего площадь кристалла пришлось увеличить с 68 до 81 квадратного миллиметра. Поднялось и тепловыделение процессора, достигавшее отметки 28.4 ватта в зависимости от модели. Тем не менее, верный «солдат» Socket 7 не требовал активной системы охлаждения. А уже при помощи обычной 120-миллиметровой вертушки бельгийский ретроовер Massman разогнал AMD K6-2 (Model 8) до 720.5 МГц.
Наш соотечественник, qwerty84, заставил процессор пройти тест Super Pi 1m на частоте 650 МГц за 5 минут и 12.44 секунд.

Позже (16 ноября 1998 года) AMD выпустила ядро Chomper Extended. Правда, частоты подобных «камней» увеличились не сильно. Топовое устройство функционировало со скоростью 550 МГц. Лучший результат разгона принадлежит опять же Turrican’у: 744.6 МГц.

Наконец, эпоху заката линейки K6 ознаменовали процессоры микроархитектуры IA-32, представленные обществу в феврале 1999 года. Ядра Sharptooth и K6-III-P обзавелись полноскоростным кэшем второго уровня, вытравленным прямо на кристалле. Кстати, для 256 Кбайт быстрых «мозгов» чипа пришлось затратить 21.3 миллиона транзисторов, но без модернизации техпроцесса.

Частоты чипа не отличались от шестой, седьмой и восьмой моделей. К сожалению, разгонным потенциалом новые CPU не радовали. Оверклокеру GtaduS"у удалось выжать 575.1 МГц из модели AMD K6-III 450 МГц (Model 9).

На границе тысячелетий

Наверное, было бы не совсем логично, если бы на границе старого и нового времен процессоры Intel и AMD не сделали бы огромнейший скачок вперед. Со стороны первых этим скачком стал процессор Intel Pentium III. Вышедшее 26 февраля 1999 года ядро Katmai поначалу не обладало сверхъестественными характеристиками. Частоты так вообще находились на уровне 450-600 МГц. Одними из немногих отличий модифицированного кристалла Deschutes стали оптимизация работы с памятью да расширенный набор команд SSE.
Позже третий «пенек» обновился в виде чипа Coppermine. Частоты процессора наконец-то достигли гигагерца! Свершилось сие чудо 8 марта 2000 года. Правда, в среде оверклокеров покорение подобного рубежа отпраздновали чуть раньше. А если быть более точным, то еще в 1999 году (официально «камень» был представлен 25 октября), когда процессор Intel Pentium III с частотой 733 МГц за счет разгона покорил заветный рубеж.

На сегодняшний день рекорд принадлежит голландскому энтузиасту _Datura_: парню удалось снять валидацию при 1181.3 МГц по ядру. Примечательно, но для достижения подобного результата оверклокеру пришлось использовать систему фазового перехода (читай – фреонку). Память тестового стенда стандарта SDRAM функционировала на частоте 215 МГц, для чего пришлось водрузить на модуль водоблок.

Как всегда великолепный разгонный потенциал демонстрировали «камни» линейки Celeron. Основанные на все том же ядре Coppermine, процессоры обладали 128 Кбайт 4-канального кэша второго уровня и шиной FSB 66 МГц. В итоге латентность памяти увеличилась в два раза по сравнению с обычным Pentium III.
А вот разгонный потенциал кремниевого девайса не вызывал нареканий. Все благодаря высокому коэффициенту умножения х8. В результате модель с номинальной частотой 800 МГц запустилась при 1406 МГц. При этом выходцу из страны тюльпанов, оверклокеру DDC, не пришлось устанавливать ничего, кроме более мощного вентилятора на стоковый кулер.

Картриджи и иже с ними

По сути, процессор – это кусок кремния с вытравленными на нем транзисторами. Но обычный пользователь за время существования этих чудотворных устройств вряд ли лицезрел голый камень-полупроводник. Первые CPU изготавливались в корпусе DIP (Dual Inline Package). Процессор выглядел как прямоугольник с двумя рядами контактов. Самой популярной и известной «сороконожкой» является Intel 8088.

Позже чипы обзавелись четырьмя рядами контактов. Такой корпус получил логичное название QFP (Quad Flat Package). Обычно число контактов варьировалось от 64 до 304 единиц. Подобным образом работали кристаллы, облаченные в «броню» PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier). Только контакты располагались в так называемой «кроватке» куда необходимо было вставить чип. Со временем от пластика решили отказаться в пользу керамических корпусов.

Далее инженеры добрались до матрицы выводов PGA (Pin Grid Array). На базе корпуса со штырьковыми контактами (ножками) были построены практически все версии Intel Pentium, а также Athlon, Duron, Sempron и Opteron. Мобильные «пеньки» распаивались в блоке BGA (Ball Grid Array), где вместо штырьков использовались свинцовые шарики.

Наконец, Intel Pentium II/III, Celeron, Athlon, Itanium и Xeon производились в картриджах. Всего насчитывается 4 спецификации данного типа корпусов: SECC, SECC2, SEPP и MMC.

Вместе с ядром на такой картридж, как правило, распаивали память и кэш второго уровня. В последнее время Intel использует хорошо всем знакомый корпус LGA (Land Grid Array). Это тот же PGA, только вместо штырьков используются контактные площадки, а сами ножки установлены на материнской плате.

Не последнее слово

Летом 1999 года AMD обозначила линейку процессоров Athlon с микроархитектурой K7. Как обычно, кристаллы Argon, Pluto и Orion выпускались вдогонку «камням» Intel. И как обычно, позиционировали себя равнозначной заменой. Только поначалу у седьмого поколения не сложилось с разгоном. Потенциал первых Athlon находился на очень низком уровне. Когда 700-мегагерцовый «пень» легко покорял психологический гигагерц, аналогичный Orion еле-еле преодолевал отметку в 800 МГц.

Об этом свидетельствует результат оверклокера mafler, установленный 10 лет спустя: AMD Athlon 700 МГц запустился при частоте 889.15 МГц.

Больший ажиотаж вызвал выход процессоров на ядре Thunderbird. Модель AMD Athlon 1000 покорила небывалую отметку 2184 МГц! За что стоит сказать спасибо французскому оверклокеру cpulloverclock.

Именно на такой мажорной ноте оверклокерская тортуга встретила новое тысячелетие. Во многом ее успехи и указали, словно компас, направление развития центральных процессоров Intel и AMD. А впереди были двухтысячные. Впереди была интересная и интригующая дорога.

Новое тысячелетие

Первые модификации процессоров Pentium 4 были не очень удачными. Они проигрывали в производительности топовым моделям Pentium III и конкурирующим процессорам компании AMD. И цены на эти процессоры были велики. Однако, со временем, когда появились более быстрые модификации процессоров этой линейки, Pentium 4 стал отвоевывать свою нишу на рынке вычислительной техники.

Но Pentium 4 вовсе не был плох и он поддерживал наборы инструкций SSE2 и SSE3. А в комбинации с HyperThreading, Pentium 4 превосходно справлялся как с мультимедийными и контентными задачами, так и с кодами, оптимизированными под новое ядро. А использование графических карт для 3D-графики еще больше улучшало производительность, таким образом, процессор Р4 заложил основу для развития игровых инструментов.

Оверклокеры проявили большой интерес к ядру Northwood, выпущенному в 2002 году. С подходящей системной платой и памятью даже начинающие оверклокеры могли поднять тактовую частоту на 1 ГГц при воздушном охлаждении.

Но чтобы Pentium 4 действительно заблистал, потребовалось поднять тактовую частоту до рекордных цифр. Intel предполагала, что этого удастся добиться с ядром Prescott - первым чипом, изготовленным по 90 нм технологии. Но Prescott дал лишь незначительное повышение производительности, в противовес громким рекламным обещаниям, а в игровых тестах значительно уступал процессорам AMD.
Pentium 4 стал первым процессором который во всех модификациях уже был в рамках понятия Socket. Socket 478 – надолго вошёл в обиход, система картриджей была забыта.

Знаете ли вы, что

разогнанный «Northwood» Pentium 4 был «существом» мало управляемым, так как даже незначительное превышение рабочего напряжения до 1.7 В могло привести к быстрому выходу процессора из строя. Этот феномен стал широко известен под названием Sudden Northwood Death Syndrome (синдром внезапной смерти «Northwood»).

Эра AMD

Самый популярный Socket A Athlon был создан на основе ядра Barton, появившегося в 2003 году и обещавшего огромные возможности разгона. В частности, интерес вызвала первая версия процессора - Barton 2500+, которая поставлялась с разблокированным множителем. При увеличении значения множителя большинство процессоров Barton 2500+ могли легко достигать производительности флагманской модели AMD 3200+.

Конечно же, инженеры AMD не могли позволить себе такую роскошь, как убрать защиту от разгона. Новый Athlon XP/MP на ядре Palomino – был прекрасным примером высококачественной работы, на какую только способен производитель чипов. До этого была возможность соединять дорожки для «превращения» процессора в более мощьную модель. Такой способ был весьма действенен на прошлых Athlon с ядром Thunderbird. Таким образом, рассеялись мечты крутых «разгонщиков», которые еще до покупки процессора строили планы насчет разгона. Но разгонный потанциал был феноминален и без этого!

На оверклокерской сцене

Athlon XP самой высокой была частота 2641,78 Мгц, от русского оверклокера michaelnm. Это было заметно выше предыдущего поколения Athlon.
Но по разгону Intel Pentium 4 мог разгоняться аж до 4455 Мгц!

Очередной скачок произошёл опять в рядах AMD. Вершиной успеха AMD стал 64-разрядный процессор Athlon 64, предназначенный для основной массы пользователей. В то время как инженеры Intel пытались создать процессор Р4 на базе NetBurst, AMD занялась производством чипов с более эффективной архитектурой и интегрированным контроллером памяти.

Хотя А64 предложил собственную 64-разрядную основу, он был также полностью совместим с 32-битной кодировкой без какой-либо заметной потери в производительности. Это было очень важно для пользователей Windows, которые все еще жили в 32-разрядном мире.

Intel всё не унималась. Невезучая архитектура NetBurst окончательно сдала свои позиции в последнем бренде Intel Pentium D. Процессоры Pentium D, содержащие два одноядерных процессора, трансформировались впоследствии в многоядерные модули. Не столь элегантный, как двуядерная разработка AMD, Pentium D предлагал приличную многозадачную производительность, хорошие возможности для разгона по сравнительно невысокой цене. Pentium D обеспечил приверженцам Intel уверенную альтернативу AMD.

Продолжая доминировать на рынке настольных ПК, серия процессоров Athlon 64 X2 от AMD содержала два ядра в одном кристалле, совместно использующих интегрированный контроллер памяти. Эта внутренняя структура обмена данными обеспечивала огромное преимущество в производительности по сравнению с интеловской двуядерной конфигурацией, у которой ядра осуществляли коммуникацию через общую шину. В серии X2 были добавлены SSE3 команды.

Intel против AMD

Вместо концентрации на достижении максимальной тактовой частоты, Intel сфокусировался на более высокой производительности его процессорного конвейера. Это означало возврат к более низким тактовым частотам, но с другой стороны, повышало производительность процессоров. Но после того, как обнаружилась несостоятельность Prescott, средства массовой информации с осторожностью отнеслись к обещаниям Intel по поводу производительности Core 2. Но, к глубокому разочарованию AMD, Core 2 полностью соответствовал заявленным возможностям.

Первый Core 2 Duo буквально взорвал рынок. Несмотря на дебют с невысокими частотами 1.86 ГГц и 2.13 ГГц (Е6300 и Е6400 соответственно), производительность, а также агрессивная ценовая политика сделали Core 2 желанным и популярным.

Позднее Core 2 был переведен на 45 нм технологию изготовления. Так появилась версия Penryn, в которой 820 млн транзисторов было упаковано в четырехядерный процессор, работающий с частотой, достигающей 3.2 ГГц. Минус был в температурах работы процессора.

AMD передав пальму первенства в производительности интеловской архитектуре Core 2, тем не менее, надеялась осуществить рывок на рынке с будущим процессором Barcelona, который был впоследствии переименован в Phenom. Но ранние версии Phenom содержали баги и часто давали сбои в работе. А в затылок ему уже дышала интеловская архитектура Nehalem.

Нельзя сказать, чтобы Phenom был такой уж плохой архитектурой – у него, несомненно, имелись и собственные достоинства: несколько SIMD инструкций, включая MMX, Enhanced 3DNow!, SSE, SSE2, SSE3 и SSE4a, 4-ядерный процессор и неплохая производительность. Но все это несравнимо уступало уровню последних процессоров Intel, к тому же, AMD проиграл Intel в ценовой политике.

Процессор Core i7, вышедший в 2008 году еще больше укрепил беспокойство AMD, которая все еще надеялась побороться за создание архитектуры, способной конкурировать с Core 2. Тем временем Core i7 (ранее известный под именем Nehalem) остался вне конкуренции.

А Intel тем временем окончательно отошел от традиционной шины в пользу QuickPath Interconnect, которая являлась аналогом HyperTransport от AMD. Это двухточечное межкомпонентное соединение (point-to-point interconnect) позволяет намного быстрее осуществлять связь между процессором и различными подсистемами. Правда, из-за этого оверклокерам пришлось «повышать квалификацию», в том числе осваивать несколько новых терминов, чтобы научиться грамотно осуществлять разгон.

По началу это были сложные для разгона процессоры, а также Intel впервые начала блокировать разгон из «коробки». После этих процессоров начали появляться специальные модификации для оверклокеров – серии с пометками (K - для оверклокинга с разблокированным множителями), остальные же были уже урезаны.

Многие считают, что Phenom II - это то, чем должен был стать оригинальный Phenom. Вместе с утроенным объемом кэш-памяти третьего уровня (6 МБ вместо 2 МБ), поддержкой DDR3 и удалением «холодных багов», которые отравляли жизнь оверклокерам, Phenom II закрыл брешь в производительности с интеловской линейкой Core 2. Но у AMD по-прежнему оставалась проблема: Intel уже осуществил следующий шаг, а AMD пока нечего было предложить пользователям в качестве конкурента Core i7.

Будучи не в состоянии конкурировать с Intel в производительности, AMD пришлось снизить цены на свои процессоры значительно больше, чем того хотелось бы. Тогда как Athlon 64 X2 имели тенденцию к высоким ценам, Phenom II X4 940 имел розничную цену всего $215 – ощутимо ниже $1000, которую обычно просили за флагманские процессоры.

Intel: ЗА и ПРОТИВ

Но энтузиасты всё равно остались, всё также используется азот, но с появление i7 это совсем другая эпоха, заслуживающая отдельной статьи.

Вместо послесловия

Продолжение следует, если вам, конечно, интересно.

UPD:
Исправлены ошибки.

Только зарегистрированные пользователи могут участвовать в опросе. Войдите , пожалуйста.