Шестое поколение процессоров

🕛 24.09.2009, 14:11

В P6 (686) реализованы возможности, которых не было в процессорах предыдущих поколений. Основных процессоров класса P6 два: Pentium Pro и Pentium II. Это не просто улучшенная версия процессоров P5 Pentium. В табл. 3.28 приведен список представителей семейства процессоров P6 и их характеристики.
Таблица 3.28. Характеристики представителей семейства процессоров P6
Pentium Pro Базовый процессор P6 с кэш-памятью второго уровня объемом 256 Кбайт, 512 Кбайт или
1 Мбайт, работающей на частоте процессора
P6 с кэш-памятью второго уровня объемом 512 Кбайт, работающей на половине частоты процессора
P6 с кэш-памятью второго уровня объемом 512 Кбайт, 1 или 2 Мбайт, работающей на частоте процессора
P6 без кэш-памяти второго уровня
P6 с кэш-памятью второго уровня объемом 128 Кбайт, работающей на частоте процессора
P6 с набором инструкций SSE (MMX2), кэш-память второго уровня объемом 512 Кбайт работает на половине частоты процессора
P6 с кэш-памятью второго уровня объемом 256 Кбайт, работающей на частоте процессора
P6 с набором инструкций SSE (MMX2), кэш-память второго уровня объемом 512 Кбайт, 1 или
2 Мбайт работает на частоте процессора
Основным новшеством в пятом поколении процессоров Pentium была суперскалярная архитектура; два модуля этих процессоров могли выполнять команды одновременно. В более поздних версиях микросхем пятого поколения имеются команды MMX. Что же нового добавила Intel в шестом поколении микросхем? Основными особенностями всех процессоров шестого поколения являются: динамическое выполнение, архитектура двойной независимой шины (Dual Independent Bus - DIB), улучшенный суперскаляр.
Динамическое выполнение
Благодаря динамическому выполнению процессор может параллельно обрабатывать большое количество команд. Основные особенности динамического выполнения перечислены ниже.
Множественное предсказание ветвлений. Предназначено для прогнозирования значения счетчика команд при выполнении команд ветвления.
Анализ потока данных. Позволяет получить информацию, необходимую для планирования выполнения команд, независимо от их первоначального порядка в программе.
Упреждающее выполнение. “Предугадывает” изменения счетчика команд и выполняет команды, результаты которых, вероятно, вскоре понадобятся.
Двойная независимая шина
Еще одним новшеством P6 является архитектура двойной независимой шины. Процессор имеет две шины данных: одну - для системы (системной платы), другую - для кэш-памяти. Благодаря этому существенно повысилось быстродействие кэш-памяти.
Другие улучшения процессоров шестого поколения
В архитектуре P6 были расширены вычислительные возможности суперскаляра процессоров P5: добавлены новые устройства выполнения команд, а команды разбиты на специальные микрооперации. Можно сказать, что команды CISC реализованы как последовательности команд RISC Сложность команд уровня RISC ниже, поэтому организовать их более эффективную обработку в параллельно работающих устройствах выполнения команд гораздо проще.
В отличие от P5, который имел только два модуля выполнения команд, P6 имеет не менее шести отдельных специализированных (выделенных) модулей. Такой суперскаляр называется трехконвейерным (множественные модули выполнения команд могут выполнять до трех команд в одном цикле).
Помимо всего прочего, в архитектуру P6 встроена поддержка многопроцессорной системы, усовершенствованы средства обнаружения и исправления ошибок, а также оптимизирована поддержка 32-разрядных программ.
Процессоры шестого поколения Pentium Pro, Pentium II/III и др. - это не просто Pentium с более высоким быстродействием, они имеют много дополнительных возможностей и более совершенную архитектуру. Ядро микросхемы RISC-подобно, а команды более высокого уровня принадлежат к классической для Intel архитектуре CISC. Разделяя команды CISC на отдельные команды RISC и выполняя их на параллельно работающих конвейерах, Intel добивается повышения общего быстродействия.
По сравнению с Pentium, работающим на той же тактовой частоте, процессоры P6 быстрее выполняют 32-разрядные программы. В процессорах P6 средства динамического выполнения оптимизированы в первую очередь для обеспечения улучшенной поддержки 32-разрядных программ (например, в Windows NT/2000). Если вы используете 16-разрядное программное обеспечение наподобие Windows 9х (эти системы часть времени работают в 16-разрядной среде) или еще более старые приложения, P6 не обеспечит ожидаемого повышения эффективности. Это объясняется тем, что в данном случае не будут до конца использованы возможности динамического выполнения. Поэтому Windows NT/2000 часто расценивают как наиболее желательную операционную систему для процессоров Pentium Pro, Celeron и Pentium II/III. Хотя эти процессоры прекрасно работают под управлением Windows 9х, только Windows NT/2000/XP полностью использует преимущества P6. Причем эти преимущества используются не столько самой операционной системой, сколько приложениями под ее управлением. Думаю, что разработчики при создании программного обеспечения не замедлят воспользоваться всеми преимуществами процессоров шестого поколения. Для этого понадобятся современные компиляторы, которые смогут повысить эффективность выполнения 32-разрядного кода во всех процессорах Intel. Но прежде нужно улучшить предсказуемость кода, чтобы можно было использовать преимущества динамического выполнения множественного предсказания ветвлений.

Первым наследником Pentium MMX стал процессор Pentium Pro. Представлен он был в сентябре 1995 года, а массовые продажи начались в 1996 году. Процессор заключен в 387-контактный корпус, устанавливаемый в гнездо типа Socket 8, поэтому он не совместим по разводке контактов с более ранними процессорами Pentium. Несколько микросхем объединены в модуль MCM (Multi-Chip Module), выполненный по новой уникальной технологии Intel, названной Dual Cavity PGA (двойной корпус PGA). Внутри 387-контактного корпуса на самом деле находятся две микросхемы, одна из них содержит сам процессор Pentium Pro (рис. 3.41), а другая - кэш-память второго уровня объемом 256 Кбайт (процессор Pentium Pro с кэшпамятью объемом 256 Кбайт представлен на рис. 3.42), 512 Кбайт или 1 Мбайт. В самом процессоре содержится 5,5 млн. транзисторов, в кэш-памяти объемом 256 Кбайт - 15,5 млн. транзисторов, а в кэш-памяти объемом 512 Кбайт - 31 млн., итого в модуле с кэш-памятью объемом 512 Кбайт содержится 36,5 млн. транзисторов, а при емкости 1 Мбайт их количество возрастет до 68 млн.! Pentium Pro с кэш-памятью объемом 1 Мбайт состоит из трех микросхем: процессора и двух кэшей объемом по 512 Кбайт (рис. 3.43).
На основном кристалле процессора находится также встроенная кэш-память первого уровня объемом 16 Кбайт (фактически два кэша емкостью по 8 Кбайт - для команд и для данных).
В Pentium Pro реализована архитектура двойной независимой шины (DIB), благодаря чему сняты ограничения на пропускную способность памяти, присущие организации памяти у процессоров предыдущих поколений.

Процессор Pentium Pro

Шина, имеющая архитектуру DIB, состоит из шины кэш-памяти второго уровня (содержащейся полностью внутри корпуса процессора) и системной шины для передачи данных между процессором и основной памятью системы. Тактовая частота специализированной (выделенной) шины кэш-памяти второго уровня на Pentium Pro равна тактовой частоте процессора. Поэтому микросхема кэш-памяти помещена непосредственно в корпус процессора Pentium Pro. Архитектура DIB увеличивает пропускную способность памяти почти в три раза по сравнению с классическими системами с гнездом типа Socket 7, построенными на основе процессоров Pentium.
В табл. 3.29 и 3.30 приведены технические характеристики процессора Pentium Pro и каждой модели семейства процессоров Pentium Pro.

Таблица 3.29. Характеристики процессора Pentium Pro
Дата появления
Ноябрь 1995 года
Максимальная тактовая частота
Кратность умножения частоты
Разрядность регистров
Разрядность внешней шины данных
Разрядность шины внутреннего кэша
Разрядность шины адреса
Максимально адресуемый объем памяти
Максимальный объем виртуальной памяти
Размер встроенной кэш-памяти
Тип гнезда
Корпус
Размеры
Сопроцессор
Снижение энергопотребления
Напряжение питания
150, 166, 180, 200 МГц
2,5х, 3х
32
64
64
36
64 Гбайт
64 Тбайт
8 Кбайт (для кода), 8 Кбайт (для данных)
Socket 8
387-контактный Dual Cavity PGA
6,25×6,76 см
Встроенный
Система SMM (System Management Mode)
3,1 или 3,3 В
Таблица 3.30. Технические характеристики моделей процессора Pentium Pro Процессор Pentium Pro (200 МГц) со встроенной кэш-памятью второго уровня объемом 1 Мбайт
Дата представления Тактовые частоты Число транзисторов
Кэш-память Размер кристалла
18 августа 1997 года
200 МГц (66 МГц×3)
5,5 млн. (0,35-микронный процесс) плюс 62 млн. в кэш-памяти второго уровня объемом
1 Мбайт (0,35-микронный процесс)
Первого уровня: 8 Кбайт×2 (16 Кбайт), второго уровня: 1 Мбайт
Квадрат со стороной 14,0 мм
Процессор Pentium Pro (166/180/200 МГц)
Дата представления Тактовые частоты Число транзисторов
Кэш-память
1 ноября 1995 года
166 МГц (66 МГц×2,5), 180 МГц (60 МГц×3), 200 МГц (66 МГц×3)
5,5 млн. (0,35-микронный процесс) плюс 15,5 млн. в кэш-памяти второго уровня объемом 256 Кбайт (0,6-микронный процесс) или 31 млн. в кэш-памяти второго уровня объемом 512 Кбайт (0,35-микронный процесс) Первого уровня: 8 Кбайт×2 (16 Кбайт), второго уровня: 256 или 512 Кбайт
Процессор Pentium Pro (180 МГц)
Кэш-память Первого уровня: 8 Кбайт×2 (16 Кбайт), второго уровня: 256 Кбайт
Размер кристалла Квадрат со стороной 14,0 мм
Процессор Pentium Pro (166 МГц)
Дата представления Тактовые частоты Число транзисторов
Кэш-память Размер кристалла
1 ноября 1995 года
166 МГц (66 МГц×2,5)
5,5 млн. (0,35-микронный процесс) плюс 31 млн. в кэш-памяти второго уровня объемом 512 Кбайт (0,35-микронный процесс)
Первого уровня: 8 Кбайт×2 (16 Кбайт), второго уровня: 512 Кбайт
Квадрат со стороной 14,0 мм
Процессор Pentium Pro (150 МГц)
Дата представления Тактовые частоты Число транзисторов
Кэш-память Размер кристалла
1 ноября 1995 года
150 МГц (60 МГц×2,5)
5,5 млн. (0,6-микронный процесс) плюс 15,5 млн. в кэш-памяти второго уровня объемом
256 Кбайт (0,6-микронный процесс)
Первого уровня: 8 Кбайт×2 (16 Кбайт), второго уровня: 256 Кбайт
Квадрат со стороной 17,6 мм
Чтобы увидеть, какой вклад вносят различные средства в повышение производительности, можно обратиться к сравнительным индексам iCOMP 2.0, приведенным выше в главе. По сравнению с индексом 142 классического процессора Pentium 200 индекс 220 процессора Pentium Pro 200 просто впечатляет. Pentium MMX с индексом 182 занимает промежуточное положение. (Однако,
работая с 16-разрядными программами, Pentium Pro теряет почти все свои преимущества.) Ниже приведены показатели быстродействия процессоров и системных плат Pentium Pro.
Тип процессора/ быстродействие
Кратность тактовой
Тактовая частота системной

частоты
платы, МГц
Pentium Pro 150
2,5х
60
Pentium Pro 166
2,5х
66
Pentium Pro 180
3х
60
Pentium Pro 200
3х
66
Встроенная кэш-память второго уровня - одна из уникальных особенностей процессора Pentium Pro. Встроенная в процессор и удаленная из системной платы, эта память работает на максимальной частоте процессора и не зависит от более низкой тактовой частоты (60 или 66 МГц) шины системной платы. Фактически кэш-память второго уровня имеет собственную внутреннюю 64-разрядную шину, функционирующую независимо от внешней 64-разрядной шины процессора. Внутренние регистры и каналы данных - 32-разрядные, как и в Pentium. Системные платы стали дешевле, поскольку им больше не требуется отдельная кэш-память. По общему мнению, кэш-память третьего уровня (как она могла бы называться) в Pentium Pro была бы менее эффективна, чем кэш-память второго уровня.
Одно из свойств встроенной кэш-памяти второго уровня заключается в том, что она значительно улучшает работу многозадачной системы. Процессор Pentium Pro поддерживает новую многопроцессорную структуру Multi-Processor Specification (MPS), а не симметричную многопроцессорную работу (SMP), как в случае с Pentium. Благодаря MPS в системах с Pentium Pro одновременно может работать до четырех процессоров. В отличие от других многопроцессорных систем, при использовании Pentium Pro не возникает проблемы когерентности кэшей.
Системные платы на базе Pentium Pro поставляются в основном с шинами PCI и ISA. Процессоры Pentium Pro поддерживают такие наборы микросхем, как 450KX/GX (Orion) и 440LX (Natoma). Кроме того, Intel разработала новую конструкцию системных плат для Pentium Pro и Pentium II, названную ATX. Главное назначение новой конструкции - переместить процессор в область, свободную от плат расширения, что позволит улучшить охлаждение процессора. При работе на компьютерах Baby-AT с процессорами, расположенными под разъемами, возникают проблемы, которые подчас не позволяют использовать все доступные разъемы.
На корпусе процессора Pentium Pro находится четыре специальных контакта для идентификации напряжения (Voltage Identification - VID). Они используются для автоматического выбора напряжения питания. И потому системная плата Pentium Pro не имеет переходного устройства для выбора напряжения, как большинство плат для Pentium, а это значительно упрощает установку Pentium Pro и сборку системы. По этим контактам сигналы фактически не передаются. На самом деле эти контакты входят в состав замкнутой или разомкнутой цепи в корпусе. Комбинация замкнутых и разомкнутых контактов определяет напряжение, необходимое процессору. Контакты VID пронумерованы (VID0, VID1, VID2, VID3). Цифра 1 в этой таблице обозначает контакт в разомкнутой цепи, а 0 - в замкнутой (т.е. контакт заземлен). Преобразователи напряжения на системной плате должны подавать необходимое напряжение или отключаться (табл. 3.31).

Для большинства процессоров Pentium Pro требуется напряжение 3,3 В, а для некоторых - 3,1 В. Обратите внимание, что комбинация контактов 1111 (все контакты разомкнуты) указывает на то, что процессор в данном гнезде отсутствует.
Процессор Pentium Pro никогда широко не применялся в настольных компьютерах; как правило, он использовался в качестве процессора файл-сервера, прежде всего благодаря большому объему внутренней кэш-памяти второго уровня, работающей на частоте процессора.

Процессор Pentium II

Этот процессор Intel представила в мае 1997 года. До своего официального появления он был известен под кодовым названием Klamath и вокруг него в компьютерном мире ходило огромное количество слухов. Pentium II, по существу, тот же процессор шестого поколения, что и Pentium Pro, но с добавленной технологией MMX (включая удвоенный объем кэш-памяти первого уровня и 57 новых инструкций MMX). Кристалл процессора Pentium II показан на рис. 3.44.
Рис. 3.44. Процессор Pentium II. Фотография публикуется с разрешения Intel
Однако в физическом аспекте это действительно нечто новое. Процессор Pentium II заключен в корпус с односторонним контактом (Single Edge Contact - SEC) и большим теплоот-водным элементом. Устанавливается он на собственную небольшую плату, очень похожую на модуль памяти SIMM и содержащую кэш-память второго уровня (рис. 3.45); эта плата устанавливается в разъем типа Slot 1 на системной плате, который внешне очень похож на разъем адаптера.
Существует два типа картриджей процессоров, называемые SECC (Single Edge Contact Cartridge) и SECC2. Эти картриджи показаны на рис. 3.46 и 3.47 соответственно.
Обратите внимание, что в картридже SECC2 меньше компонентов. В начале 1999 года Intel перешла на использование картриджей при производстве процессоров Pentium II/III. Изготовить один из типов описанных картриджей дороже, чем процессор Pentium Pro.

Плата процессора Pentium II (внутри картриджа SEC). Фотография публикуется с разрешения Intel
Теплоотводная пластина /
- Крышка Рис. 3.46. Компоненты картриджа SECC
_ Процессор с кэш-памятью первого и второго уровня
Процессор с кэш-памятью первого и второго уровня

Предлагаемые Intel процессоры Pentium II работают на перечисленных ниже тактовых частотах.
Тип процессора/быстродействие Кратность тактовой частоты Тактовая частота системной платы, МГц
Pentium II 233 Pentium II 266 Pentium II 300 Pentium II 333 Pentium II 350 Pentium II 400 Pentium II 450
3,5х
4х
4,5х
5х
3,5х
4х
4,5х
66
66
66
66
100
100
100
Ядро процессора Pentium II имеет 7,5 млн. транзисторов; при его производстве используется улучшенная архитектура P6 компании Intel. Вначале все процессоры Pentium II производились по 0,35-микронной технологии. А уже при изготовлении Pentium II 333 МГц используется 0,25-микронная технология. Это позволяет уменьшить кристалл, увеличить тактовую частоту и снизить потребляемую мощность. При тактовой частоте 333 МГц эффективность процессора Pentium II на 75-150% выше, чем Pentium MMX 233 МГц, а при проведении эталонных мультимедийных тестов приблизительно на 50% выше. На сегодня эти процессоры считаются довольно быстрыми. Приведенный выше в этой главе индекс iCOMP 2.0 у Pentium II 266 МГц вдвое выше, чем у оригинального процессора Pentium 200 МГц.
Если не учитывать скорость, то процессор Pentium II можно рассматривать как комбинацию Pentium Pro и технологии MMX. У него такие же многопроцессорные возможности и точно такой же интегрированный кэш второго уровня, как у Pentium Pro, а у MMX заимствованы 57 новых мультимедийных команд. Кроме того, в Pentium II объем внутренней кэш-памяти первого уровня вдвое выше, чем в Pentium Pro (теперь он составляет не 16, а 32 Кбайт).
Максимальная потребляемая процессором Pentium II мощность и рабочее напряжение приведены ниже.
Основная тактовая частота, МГц
Потребляемая мощность, Вт
Процесс (размер структуры), микрон
Напряжение, В
450 400 350 333 300 266 233
27,1
0,25
24,3
0,25
21,5
0,25
23,7
0,25
43,0
0,35
38,2
0,35
34,8
0,35
2,0 2,0 2,0 2,0 2,8 2,8 2,8
Процессор Pentium II 450 МГц потребляет меньшую мощность, чем его первоначальная версия 233 МГц. Это было достигнуто за счет уменьшения размера структуры до 0,25 микрон и снижения напряжения до 2,0 В.
Как и в процессоре Pentium Pro, в Pentium II реализовано повышающее эффективность средство динамического выполнения. Основные особенности динамического выполнения следующие: множественное предсказание переходов, которое ускоряет выполнение, прогнозируя поток программы через отдельные ветви; анализ потока данных, благодаря которому анализируются и переупорядочиваются команды программы; упреждающее выполнение, которое “предугадывает” изменение счетчика команд и выполняет команды, результаты которых, вероятнее всего, вскоре понадобятся. Благодаря широкому использованию этих возможностей эффективность процессора Pentium II значительно повышается.
Подобно Pentium Pro, в Pentium II внедрена архитектура двойной независимой шины (Dual Independent Bus - DIB). Термин двойная независимая шина своим происхождением обязан двум независимым шинам в процессоре Pentium II - шине кэш-памяти второго уровня и системной шине, по которой происходит обмен данными между процессором и основной
памятью. Pentium II может использовать обе шины одновременно, поэтому интенсивность обмена данными других устройств с Pentium II может быть вдвое выше, чем с процессором, в котором использовалась архитектура одиночной шины. Архитектура двойной независимой шины позволяет повысить быстродействие кэш-памяти второго уровня процессора Pentium II 333 МГц в 2,5 раза. Причем с увеличением тактовой частоты процессоров Pentium II возрастает и быстродействие кэш-памяти второго уровня. Кроме того, системная шина с конвейерной организацией позволяет параллельно выполнять два потока транзакций, а не один. Все эти улучшения архитектуры двойной независимой шины увеличивают ее пропускную способность почти в три раза по сравнению с пропускной способностью шины с одиночной архитектурой у обычного процессора Pentium.
Общие технические данные процессоров Pentium II приведены в табл. 3.32, а технические данные конкретных моделей Pentium II - в табл. 3.33.
Таблица 3.32. Технические данные процессоров Pentium II
Частота шины
Кратность умножения частоты
Тактовая частота
Объем встроенной кэш-памяти
Разрядность внутренних регистров Разрядность внешней шины данных Разрядность шины адреса Максимальная адресуемая память Максимальная виртуальная память Корпус
Размеры корпуса
Сопроцессор
Снижение энергопотребления
66, 100 МГц
3,5х, 4х, 4,5х, 5х
233, 266, 300, 333, 350, 400, 450 МГц
Первого уровня: 32 Кбайт (16 Кбайт для кода и 16 Кбайт для данных);
второго уровня: 512 Кбайт (половинная тактовая частота процессора)
32
64
36
64 Гбайт
64 Тбайт
242-контактный с односторонним контактом (Single Edge Contact
Cartridge - SECC)
12,82×6,28×1,64 см
Встроенный
Система SMM (System Management Mode)
Таблица 3.33. Технические данные процессора Pentium II
Процессор Pentium II MMX (350, 400 и 450 МГц)
Дата представления Тактовая частота
Производительность по тесту iCOMP 2.0 Количество транзисторов
Кэшируемая оперативная память Рабочее напряжение Тип разъема Размер кристалла
15 апреля 1998 года
350 (100×3,5), 400 (100×4) и 450 (100×4,5) МГц
386, 440 и 483 МГц (350, 400 и 450 МГц соответственно)
7,5 млн. (0,25-микронная технология) плюс 31 млн. кэш-памяти второго уровня объемом 512 Кбайт
4 Гбайт
2,0 В
Slot 2
Квадрат со стороной 10,2 мм
Мобильный процессор Pentium II (266, 300, 333 и 366 МГц)
Дата представления
Тактовая частота
Количество транзисторов
Размеры
Рабочее напряжение
Выделяемое тепло
25 января 1999 года
266, 300, 333 и 366 МГц
27,4 млн. (0,25-микронная технология)
31×35 мм
1,6 В
366 Мгц - 9,5 Вт, 333 МГц - 8,6 Вт, 300 МГц - 7,7 Вт, 266 МГц - 7,0 Вт
Процессор Pentium II MMX (333 МГц)
Дата представления Тактовая частота
Производительность по тесту iCOMP 2.0 Количество транзисторов
7 мая 1997 года
333 МГц (66 МГц×5)
366
7,5 млн. (0,35-микронная технология) плюс 31 млн. кэш-памяти второго
уровня объемом 512 Кбайт
174
Глава 3. Типы и спецификации микропроцессоров
Стр. 174
Окончание табл. 3.33
Процессор Pentium II MMX (333 МГц)
Кэшируемая оперативная память Рабочее напряжение Тип разъема Размер кристалла
512 Мбайт
2,0 В
Slot 1
Квадрат со стороной 10,2 мм
Процессор Pentium II MMX (300 МГц)
Дата представления Тактовая частота
Производительность по тесту iCOMP 2.0 Количество транзисторов
Кэшируемая оперативная память Тип разъема Размер кристалла
7 мая 1997 года
300 МГц (66 МГц×4,5)
332
7,5 млн. (0,35-микронная технология) плюс 31 млн. кэш-памяти второго уровня объемом 512 Кбайт
512 Мбайт
Slot 1
Квадрат со стороной 14,2 мм
Процессор Pentium II MMX (266 МГц)
Дата представления Тактовая частота
Производительность по тесту iCOMP 2.0 Количество транзисторов
Кэшируемая оперативная память Тип разъема Размер кристалла
7 мая 1997 года
266 МГц (66 МГц×4)
303
7,5 млн. (0,35-микронная технология) плюс 31 млн. кэш-памяти второго
уровня объемом 512 Кбайт
512 Мбайт
Slot 1
Квадрат со стороной 14,2 мм
Процессор Pentium II MMX (233 МГц)
Дата представления
Тактовая частота
Производительность по индексу iCOMP 2.0
Количество транзисторов
Кэшируемая оперативная память Тип разъема Размер кристалла
7 мая 1997 года
233 МГц (66 МГц×3,5)
267
7,5 млн. (0,35-микронная технология) плюс 31 млн. кэш-памяти второго уровня объемом 512 Кбайт
512 Мбайт
Slot 1
Квадрат со стороной 14,2 мм
Кэш-память первого уровня всегда работает на основной тактовой частоте процессора, потому что она установлена непосредственно на кристалле процессора. Кэш-память второго уровня в Pentium II обычно работает на половине основной тактовой частоты процессора, что позволяет снизить стоимость микросхемы кэша. Например, в Pentium II 333 МГц кэш-память первого уровня работает на тактовой частоте 333 МГц, в то время как кэш-память второго уровня - на тактовой частоте 167 МГц. Хотя кэш-память второго уровня работает не на полной тактовой частоте, как это было в Pentium Pro, ее быстродействие значительно выше по сравнению с кэшпамятью на системной плате, работающей на тактовой частоте 66 МГц (это частота большинства системных плат с гнездом типа Socket 7 для Pentium). Как утверждает Intel, пропускная способность новой двойной шины втрое выше, чем у обычной.
Теперь, перенеся кэш-память из внутреннего корпуса процессора и используя внешнюю микросхему, установленную в одном корпусе, Intel может обходиться более дешевыми микросхемами кэш-памяти и еще больше увеличивать тактовую частоту процессора. Тактовая частота Pentium Pro была ограничена 200 МГц, так как было трудно найти доступную кэшпамять с более высокой частотой. А поскольку тактовая частота кэш-памяти составляет половину тактовой частоты процессора, Pentium II может работать на частоте 400 МГц, что позволяет использовать микросхемы кэш-памяти с номинальной тактовой частотой всего лишь
200 МГц. Чтобы компенсировать половинную тактовую частоту кэш-памяти в Pentium II, Intel удвоила объем кэш-памяти второго уровня (в Pentium Pro стандартный объем равен 256 Кбайт, а в Pentium II - 512 Кбайт).
Обратите внимание, что дескрипторы ОЗУ, имеющиеся в кэш-памяти второго уровня, допускают кэширование оперативной памяти объемом до 512 Мбайт в процессорах Pentium II (от 233 до 333 МГц). В процессорах на 350, 400 МГц и выше дескрипторы ОЗУ расширены, поэтому в таких моделях разрешается кэшировать до 4 Гбайт оперативной памяти. Это очень важно, если вы планируете когда-либо установить память емкостью более 512 Мбайт. В этом случае вам определенно нужен процессор на 350 МГц или выше, иначе снижается эффективность памяти.
Шина системы Pentium II может поддерживать один либо два процессора, при этом не требуются дополнительные микросхемы. Это дает возможность снизить стоимость симметричной многопроцессорной обработки данных, не добавляя дополнительных внешних микросхем, что позволит значительно повысить эффективность многозадачных операционных систем и многопоточных приложений. В будущем наборы микросхем системной логики смогут организовать работу четырех или более процессоров Pentium II в единой многопроцессорной системе, прежде всего для использования в качестве файл-сервера.
Существуют версии Pentium II с кодами коррекции ошибок (Error Correction Code - ECC) на шине кэша второго уровня (L2). Они разработаны специально для серверов или других систем, выполняющих жизненно важные задачи, в которых большую роль играет надежность и целостность данных. Во всех процессорах Pentium II сигналы запроса и выдачи адреса на шину защищены контролем четности, а кроме того, предусмотрен механизм повторения для повышения целостности и надежности данных.
Для установки Pentium II в систему существует специальное крепление. Процессор устанавливается в Slot 1 на системной плате так, чтобы быть защищенным от повреждений в результате вибраций и толчков. Крепления разрабатываются изготовителями системных плат. (Например, такие системные платы, как Intel Boxed AL440FX и DK440LX, имеют крепления и другие важные компоненты для сборки системы.)
Процессор Pentium II генерирует большое количество тепла, которое необходимо рассеивать. Для этого на нем устанавливается теплоотвод (радиатор). Кроме этого, для охлаждения Pentium II можно использовать активный теплоотвод (вентилятор). В отличие от активных теплоотводов, устанавливаемых ранее для коробочных процессоров Intel, вентиляторы Pentium II получают питание от разъема с тремя контактами на системной плате. Для электрического подключения вентиляторов в большинстве системных плат предусмотрено несколько соединителей.
Для теплоотвода на системной плате имеются специальные монтажные отверстия. Обычно пластмассовая опорная стойка вставляется в отверстия теплоотвода рядом с центральным процессором (перед установкой картриджа центрального процессора с теплоотводом). Большинство теплоотводов имеют два компонента: вентилятор в пластмассовом кожухе и металлический радиатор. Последний присоединяется к теплоотводящей пластине процессора и не снимается, тогда как вентилятор можно снять и заменить в случае необходимости. На рис. 3.48 показан корпус SEC с вентилятором, проводами, по которым подводится питание, креплениями, разъемами и отверстиями для крепления к системной плате.
В приведенных ниже таблицах указаны технические характеристики различных версий Pentium II.
Чтобы вы могли идентифицировать свой процессор Pentium II, найдите номер спецификации на корпусе SEC. Он находится в изменяемой части метки на верхней стороне модуля процессора. Размещение маркировки показано на рис. 3.49.
По номеру спецификации (фактически это алфавитно-цифровой код) можно точно установить тип процессора (табл. 3.34).

1. Процессор Pentium II с установленным вентилятором (“коробочный”).
2. Эти процессоры имеют расширенную кэш-память второго уровня, что позволяет кэшировать до 4 Гбайт основной памяти. Все остальные процессоры Pentium II позволяют кэшировать 512 Мбайт.
3. Эти “коробочные” процессоры поддерживают коды коррекции ошибок для кэш-памяти второго уровня.
4. “Коробочный” процессор Pentium II OverDrive с установленным вентилятором предназначен для обновления систем на базе процессоров Pentium Pro (Socket 8).
5. Эти процессоры могут работать только на фиксированной частоте, установленной производителем. Для их “разгона” необходимо повышать частоту системной шины.
Например, номер спецификации SL2KA идентифицирует процессор как Pentium II 333 МГц (тактовая частота системной шины 66 МГц) с кэш-памятью второго уровня (L2), в которой применяются коды с исправлением ошибок. В этой же таблице указано, что для данного процессора требуется напряжение питания только 2,0 В. Кроме того, указан номер изменения, и, воспользовавшись изданным Intel руководством Pentium II Specification Update Manual, вы можете точно узнать, какие изменения были внесены.
Существует две модификации корпуса SECC2. Более старая модификация PLGA использовалась в корпусах SECC. Сейчас она заменяется модификацией OLGA. В этой модификации уменьшены размеры процессора, она проще в производстве и лучше обеспечивает отвод тепла от процессора - теплоотводные элементы монтируются непосредственно к микросхемам. На рис. 3.50 показана сторона корпуса SECC2 (модификации PLGA и OLGA), к которой монтируется теплоотводный элемент.
Рис. 3.50. Корпус SECC2, модификации PLGA и OLGA

Системные платы Pentium II имеют преобразователь напряжения, который служит для подачи нужного напряжения на центральный процессор. Для разных моделей Pentium II требуются различные напряжения, поэтому преобразователь следует установить так, чтобы обеспечить этому конкретному процессору подачу необходимого напряжения. На платах для Pentium Pro, в отличие от плат для более старых моделей Pentium, нет никаких переходных устройств или переключателей для установки напряжения: эта процедура выполняется автоматически с помощью имеющихся на корпусе процессора контактов идентификации напряжения (VID). В табл. 3.35 приведены значения устанавливаемого напряжения.

0 - контакт процессора соединен с Vss.
1 - контакт процессора разомкнут. VID0-VID3 используются в гнезде Socket 370.
Socket 370 поддерживает только параметры 1,30-2,05 В. VID0-VID4 используются в гнезде Slot 1. Slot 1 поддерживает параметры 1,30-3,5 В.
Большинство процессоров Pentium II работают при напряжении 2,8 В; последние модели - при 2,0 В. Процессор Pentium II Mobile Module - это Pentium II для портативных компьютеров; в него входит высокоэффективный набор микросхем системной логики 440BX, который позволяет шине процессора работать с тактовой частотой 100 МГц. Набор микросхем системной логики 440BX был выпущен одновременно с версиями Pentium II на 350 и 400 МГц. В моделях мобильных процессоров Pentium IIPE устанавливается кэш-память второго уровня объемом 256 Кбайт, которая работает на частоте процессора.
Процессор Celeron
Этот процессор - настоящий хамелеон. Изначально он относился к семейству P6 и был построен на основе ядра Pentium II. Затем были выпущены версии на основе ядра Pentium III, а самые последние версии базируются на ядре Pentium 4, в том числе и Prescott. Основная область использования процессоров Celeron - недорогие системы класса “до ... долларов”.
Большинство функциональных возможностей Celeron аналогичны функциям процессоров Pentium II/III/4 за счет одинакового внутреннего процессорного ядра. Основные различия относятся к объему кэш-памяти второго уровня и быстродействию шины процессора.
Изначально процессоры Celeron выпускались в корпусах SEPP (Single Edge Processor Package). Этот корпус похож на корпус SECC и помещается в разъем Slot 1. Единственное отличие SEPP - отсутствие пластиковой крышки. Эти корпуса больше не применяются, благодаря чему было уменьшено время производства и стоимость процессоров Celeron. В первых Celeron использовалась та же монтажная плата, что и в Pentium II.
Даже без пластиковых крышек упаковка Slot 1 была слишком дорогостоящей за счет использования механизма фиксации (стоек), необходимого для установки процессора в разъем, а также из-за сложной конструкции теплоотводов. После выпуска процессоров AMD для разъема Socket 7 компания Intel анонсировала новое конструктивное исполнение семейства процессоров Celeron - корпус PPGA (Plastic Pin Grid Array). Разъем для такого типа процессоров называется PGA-370 или Socket 370 (370 контактов). Использование корпуса PPGA позволило снизить стоимость процессора и уменьшить размеры системы. Внешний вид описанных корпусов показан на рис. 3.51.
FC-PGA
Рис. 3.51. Внешний вид корпусов FC-PGA, PPGA и SEPP процессоров Celeron

Все модели процессоров Celeron до 433 МГц выпускались в корпусе SEPP и подключались в гнездо Slot 1 с 242 контактами. Модели на 300 МГц и выше выпускаются в корпусе PPGA. Таким образом, процессоры Celeron 300-433 МГц доступны в двух корпусах. Все модели процессоров Celeron 466 МГц и выше выпускаются только в корпусах PPGA. Последние процессоры Celeron для Socket 370 работают на частоте 1,4 ГГц, а новейшие Celeron для Socket 478 основаны на архитектуре процессоров Pentium 4.
Можно ли использовать процессоры Celeron в корпусе PPGA с системными платами под Slot 1? Для решения этой проблемы был разработан переходник Slot 1-Socket 370 (рис. 3.52).
Socket 370
Разъем Slot
Переходник Slot 1-Socket 370
Приведем наиболее общие характеристики процессоров семейства Celeron.
Начиная с процессора Celeron 300A, устанавливается кэш-память второго уровня объемом 128 Кбайт; процессоры с частотой 300 и 266 МГц вообще не имели кэш-памяти второго уровня.
Возможность кэширования до 4 Гбайт оперативной памяти с кодами коррекции ошибок.
Использование ядра P6 Pentium II (модели с частотами 266-533 МГц), Pentium III (модели 533 МГц и выше) и Pentium 4 (с частотой 1,7 ГГц и выше).
Микроархитектура динамического исполнения.
Поддержка частоты шины 66, 100 и 400 МГц (последние модели).
Специальное назначение - недорогие системы начального уровня.
Поддержка технологии MMX, а модели Celeron 533A и выше также поддерживают набор команд SSE; Celeron 1,7 ГГц и выше поддерживает SSE2.
Использование корпусов SEP, PPGA, FC-PGA и FC-PGA-2.
Интегрированная кэш-память первого и второго уровней, объем которой отличается в зависимости от модели процессора. Как правило, объем кэш-памяти второго уровня процессоров Celeron составляет половину от оригинального объема прародителя Celeron.
Интегрированный термодатчик, позволяющий отслеживать температурный режим процессора.
Начиная с модели Celeron 300A, в процессор устанавливается кэш-память второго уровня объемом 128 Кбайт. Во всех выпускавшихся до этого процессорах Celeron (266 и 300 МГц) кэшпамяти второго уровня нет. Процессоры на базе ядра Pentium II (Celeron 300A и до моделей 533 МГц) содержат 19 млн. транзисторов, а модели на базе ядра Pentium III (с частотами 533 МГц и выше) - 28,1 млн. транзисторов. Процессоры с частотой 1,7 ГГц и выше основаны на ядре Pentium 4, имеющем более 42 млн. транзисторов. Следует отметить, что процессоры Celeron, основанные на ядре Pentium III/4, содержат кэш-память второго уровня объемом 256 Кбайт, но 128 Кбайт отключены, т.е. функциональны по-прежнему 128 Кбайт. Причина заключается в том, что компании Intel было выгоднее создавать процессоры Celeron на основе Pentium III или Pentium 4 и просто отключать часть кэш-памяти, а не разрабатывать совершенно новое ядро процессора. Модели процессоров Celeron на базе ядра Pentium III поддерживают как MMX, так и SSE, а основанные на Pentium 4 поддерживают инструкции SSE2.
Все процессоры Celeron в корпусах SEPP и PPGA создавались по 0,25-микронной технологии, а процессоры в корпусах FC-PGA и FC-PGA-2 - по 0,18-микронной. Чем меньше расстояние между транзисторами, тем меньше тепла выделяет процессор и тем большую тактовую частоту он поддерживает.
Самые новые процессоры Celeron для настольных компьютеров поставляются на рынок под торговой маркой Celeron D, в то время как под торговой маркой Celeron M поставляются процессоры класса Celeron для бюджетных портативных компьютеров. При производстве процессоров Celeron D используется 0,09-микронный технологический процесс.