1995 yil may oyida Moskvada Xalqaro Komtek-95 ko'rgazmasida Intel taqdim etdi yangi protsessor- p6

Barcha IBM-mos keluvchi shaxsiy kompyuterlar Intel-mos keladigan protsessorlar bilan jihozlangan. Intel oilasining mikroprotsessorlarining rivojlanish tarixi qisqacha quyidagicha. Birinchi universal mikroprotsessor Intel tomonidan 1970 yilda paydo bo'lgan. U Intel 4004 deb nomlangan, to'rt bitli va to'rt bitli so'zlarni kiritish/chiqarish va qayta ishlash qobiliyatiga ega edi. Uning tezligi sekundiga 8000 operatsiyani tashkil etdi. Intel 4004 mikroprotsessori 4K bayt xotiraga ega dasturlashtiriladigan kalkulyatorlarda foydalanish uchun mo'ljallangan.

Uch yil o'tgach, Intel 8080 protsessorini chiqardi, u allaqachon 16 bitli arifmetik amallarni bajarishi mumkin edi, 16 bitli manzil shinasiga ega edi va shuning uchun 64 KBgacha (2516 0 = 65536) xotiraga murojaat qilishi mumkin edi. 1978 yil so'z hajmi 16 bit (ikki bayt), 20 bitli shinaga ega bo'lgan 8086 protsessorining chiqarilishi bilan belgilandi va allaqachon 1 MB xotira (2520 0 = 1048576 yoki 1024 KB) bilan ishlay oladigan bo'ldi. har biri 64 KB bo'lgan bloklar (segmentlar). 8086 protsessori IBM PC va IBM PC / XT bilan mos keladigan kompyuterlar bilan jihozlangan. Yangi mikroprotsessorlarni yaratishdagi navbatdagi muhim qadam 1982 yilda paydo bo'lgan 8028b protsessoridir. U 24-bitli manzil shinasiga ega boʻlib, 16 megabayt manzil maydoniga ega boʻlgan va IBM PC/AT bilan mos keladigan kompyuterlarga oʻrnatilgan. 1985-yil oktabr oyida 80386DX 32-bitli manzilli shina bilan (maksimal manzil maydoni 4 GB), 1988-yil iyun oyida esa 80386DX dan arzonroq va 24-bitli manzil shinasiga ega boʻlgan 80386SX chiqarildi. Keyin, 1989 yil aprel oyida 80486DX mikroprotsessori, 1993 yil may oyida esa Pentium protsessorining birinchi versiyasi (ikkalasi ham 32 bitli manzil shinasi bilan) paydo bo'ldi.

1995 yil may oyida Moskvada Xalqaro Komtek-95 ko'rgazmasida Intel taqdim etdi yangi protsessor- P6.

P6 uchun dizayndagi eng muhim maqsadlardan biri Pentium protsessorining unumdorligini ikki baravar oshirish edi. Shu bilan birga, P6 ning birinchi versiyalarini ishlab chiqarish allaqachon tuzatilgan "Intel" ga muvofiq amalga oshiriladi va ishlab chiqarishda qo'llaniladi. oxirgi versiyalari Pentium yarimo'tkazgich texnologiyasi (0,6 mikron, Z, Z V).

Xuddi shu ishlab chiqarish jarayonidan foydalanish P6 ning ommaviy ishlab chiqarilishini ta'minlaydi jiddiy muammolar. Biroq, bu shuni anglatadiki, unumdorlikni ikki baravar oshirishga faqat protsessor mikroarxitekturasini har tomonlama yaxshilash orqali erishiladi. P6 mikroarxitekturasi puxta oʻylangan va turli meʼmoriy usullarning sozlangan kombinatsiyasidan foydalangan holda ishlab chiqilgan. Ulardan ba'zilari ilgari "katta" kompyuterlar protsessorlarida sinovdan o'tgan, ba'zilari ilmiy muassasalar tomonidan taklif qilingan, qolganlari Intel kompaniyasi muhandislari tomonidan ishlab chiqilgan. Intel "dinamik bajarish" deb ataydigan arxitektura funktsiyalarining ushbu noyob kombinatsiyasi birinchi P6 chiplariga dastlab mo'ljallangan ishlash darajasidan oshib ketishiga imkon berdi.

X86 oilasining muqobil "Intel" protsessorlari bilan solishtirganda, P6 mikroarxitekturasi NexGen'dan Nx586 va AMD'dan K5 protsessorlari mikroarxitekturasi bilan va kamroq darajada M1 protsessorlari bilan ko'p umumiyliklarga ega ekanligi ma'lum bo'ldi. Cyrix. Ushbu umumiylik to'rtta kompaniya muhandislari bir xil muammoni hal qilishganligi bilan izohlanadi: Intel x86 CISC arxitekturasi bilan moslikni saqlab, RISC texnologiyasining elementlarini joriy qilish.

Bir holatda ikkita kristall

P6 ning asosiy afzalligi va o'ziga xos xususiyati joylashtirilgan protsessor bilan bir xil paketda, protsessorga ajratilgan avtobus orqali ulangan, hajmi 256 KB bo'lgan ikkilamchi statik kesh xotirasi. Ushbu dizayn P6 ga asoslangan tizimlarni loyihalashni sezilarli darajada soddalashtirishi kerak. P6 - bu bitta paketda ikkita chipni o'z ichiga olgan birinchi ommaviy ishlab chiqarilgan mikroprotsessor.
P6 protsessorida 5,5 million tranzistor mavjud; ikkinchi darajali kesh kristali - 15,5 mln. Taqqoslash uchun, Pentiumning so'nggi modeli 3,3 millionga yaqin tranzistorlarni o'z ichiga olgan va L2 keshi tashqi xotira chiplari to'plami yordamida amalga oshirilgan.

Keshdagi bunday ko'p miqdordagi tranzistorlar uning statik tabiatiga bog'liq. P6-dagi statik xotira bir bitni saqlash uchun oltita tranzistordan foydalanadi, dinamik xotira esa har bir bit uchun bitta tranzistordan foydalanadi. Statik xotira tezroq, lekin qimmatroq. Ikkilamchi keshga ega chipdagi tranzistorlar soni protsessor chipiga qaraganda uch baravar ko'p bo'lsa-da, keshning jismoniy o'lchamlari kichikroq: protsessor uchun 306 millimetrga nisbatan 202 kvadrat millimetr. Ikkala qolip ham 387 pinli keramik paketga ("ikki bo'shliqli pin-drid massiv") birga joylashtirilgan. Ikkala qolip ham bir xil texnologiyada ishlab chiqariladi (0,6 mkm, 4 qatlamli Metal-BiCMOS, 2,9 V). Taxminiy maksimal quvvat iste'moli: 133 MGts chastotada 20 Vt.

Protsessor va ikkilamchi keshni bitta paketga birlashtirishning birinchi sababi P6 asosida yuqori unumdor tizimlarni loyihalash va ishlab chiqarishni osonlashtirishdir. Tez protsessorga qurilgan hisoblash tizimining ishlashi ko'p jihatdan protsessor muhitining mikrosxemalarini, xususan, ikkilamchi keshni nozik sozlashga bog'liq. Barcha kompyuter ishlab chiqaruvchilari tegishli tadqiqotlarni o'tkazishga qodir emas. P6-da ikkilamchi kesh allaqachon protsessorga optimal tarzda sozlangan, bu esa anakartni loyihalashni osonlashtiradi.

Birlashtirishning ikkinchi sababi ishlashni yaxshilashdir. Ikkinchi darajali kzsh protsessorga maxsus ajratilgan 64 bitli keng avtobus orqali ulanadi va protsessor bilan bir xil takt chastotasida ishlaydi.

Birinchi 60 va 66 MGts chastotali Pentium protsessorlari bir xil soat tezligida 64 bitli avtobus orqali ikkilamchi keshga kirishdi. Biroq, Pentium soat tezligi oshgani sayin, dizaynerlar uchun ushbu chastotani saqlab qolish juda qiyin va qimmatga tushdi anakart. Shuning uchun chastota ajratgichlar ishlatila boshlandi. Masalan, 100 MGts chastotali Pentium uchun tashqi shina 66 MGts chastotada ishlaydi (90 MGts Pentium uchun - mos ravishda 60 MGts). Pentium bu avtobusdan ham ikkilamchi keshga kirish uchun, ham asosiy xotiraga va PCI chiplari to'plami kabi boshqa qurilmalarga kirish uchun foydalanadi.

Ikkilamchi keshga kirish uchun maxsus avtobusdan foydalanish hisoblash tizimining ishlashini yaxshilaydi. Birinchidan, bu protsessor va avtobus tezligini to'liq sinxronlashtirishga erishadi; ikkinchidan, boshqa kiritish-chiqarish operatsiyalari bilan raqobat va ular bilan bog'liq kechikishlar bundan mustasno. L2 kesh shinasi xotira va tashqi qurilmalarga kirish mumkin bo'lgan tashqi avtobusdan butunlay ajralib turadi. 64-bitli tashqi shina protsessor tezligining yarmi, uchdan bir yoki to'rtdan birida ishlashi mumkin, ikkinchi darajali kesh shinasi esa to'liq tezlikda mustaqil ishlaydi.

Protsessor va ikkilamchi keshni bir xil paketda birlashtirish va maxsus avtobus orqali aloqa qilish eng kuchli RISC protsessorlarida qo'llaniladigan ish faoliyatini yaxshilash usullariga qadamdir. Shunday qilib, "Digital" dan Alpha 21164 protsessorida 96 kb ikkinchi darajali kesh birlamchi kesh kabi protsessor yadrosida joylashgan. Bu har bir chipdagi tranzistorlar sonini 9,3 millionga oshirish orqali juda yuqori kesh ish faoliyatini ta'minlaydi. Alpha 21164 ning ishlashi 300 MGts chastotada 330 SPECint92. P6 ning unumdorligi pastroq (Intel 133 MGts chastotada 200 SPECint92 ni taxmin qiladi), ammo P6 o'zining potentsial bozori uchun eng yaxshi xarajat/ishlash nisbatini ta'minlaydi.
Xarajat / ishlash nisbatini baholashda shuni hisobga olish kerakki, P6 raqobatchilardan qimmatroq bo'lishi mumkin bo'lsa-da, boshqa protsessorlarning ko'pchiligi qo'shimcha xotira chiplari va kesh boshqaruvchisi bilan o'ralgan bo'lishi kerak. Bundan tashqari, taqqoslanadigan kesh ishlashiga erishish uchun boshqa protsessorlar 256 KB dan katta keshdan foydalanishlari kerak.

Pentium boshlang'ich nuqtasi sifatida
Pentium protsessori o'zining quvurli va superskalarli arxitektura ishlashning ta'sirchan darajasiga yetdi. Pentium ikkita 5 bosqichli quvur liniyasini o'z ichiga oladi, ular parallel ravishda ishlay oladi va har bir mashina soatiga ikkita butun ko'rsatmalarni bajaradi. Bunday holda, dasturda birin-ketin bajariladigan va ma'lum qoidalarni qondiradigan, masalan, "o'qigandan keyin yozish" tipidagi registr bog'liqliklarining yo'qligi, faqat bir juft buyruqni parallel ravishda bajarish mumkin.

P6-da o'tkazuvchanlikni oshirish uchun bitta 12 bosqichli quvur liniyasiga o'tish amalga oshirildi. Bosqichlar sonining ko'payishi har bir bosqichda bajariladigan

Mikroprotsessor asosiy qismlari (yoki bloklari) quyidagilardir:
1. Mikroprotsessor (CPU): Mantiqiy operatsiyalarni bajarish, boshqaruvchi buyruqlarni yozish va ko'ronish hisoblanadi.
2. Xotira (Memory): Ma'lumotlar ombori, programmalarni, ma'lumotlarni saqlaydi.
3. Kirish / chiqish qurilmalari (I/O Devices): Kompyuter tizimiga ma'lumot kiritish va chiqarish uchun qurilmalar. Masalan, klaviatura, monitor, printer, disk va boshqalar.
4. Taklifiy operativ xotira (Cache Memory): Protsessorning tezkor ma'lumotlar qidirish uchun xotira birligi.
Mikroprotsessorlarning arxitekturasi CISC (Complex Instruction Set Computing) va RISC (Reduced Instruction Set Computing) deb ikkiga bo'linadi. Ular ikkalasi ham
mantiqiy amallarni bajargan, ammo ularga eng qat'iy topilmagan mavzularda ajratiladi.
CISC arxitekturasi:
- Kompleks instruksiya to'plamlari kompyuterda xilma-xil operatsiyalarni bajarish uchun mo'ljallangan.
- Har bir instruksiya qisqa masofada ko'rsatiladi va ko'p narsalar ma'lumotlarni amalda oshirishi mumkin.
- Mantiqiy va muxlislarni birlashtirgan bir necha tabaqalar da'vatlanadi.
RISC arxitekturasi:
- Yuqori tezlik va islohotlarni olish maqsadida tuzilgan.
- Odatda, oddiy instruksiyalar qabul qilib, ularni bajaradi va keyin tizimga qaytaradi.
- O'zida sodda instruksiya to'plamini o'z ichiga oladi. Ushbu instruksiyalar hozirgi kompyuterlarda quyidagi kategoriyalarga ajratiladi: yuridik, arifmetik, bajarish, kiritish, va chiqarish.
Protsesorlar bir yadroli, ikkita yadroli, to‘rt yadroli bo‘ladi. Bir yadroli protsessorlar ishlayotganida o‘zining barcha tarkibiy qismlari – ichki elementlari ishga «safarbar» qilinadi. Agar qilinishi kerak bo‘lgan ish kichikroq bo‘lsa ham, protsessor to‘lig‘icha ishlaydi. Ikki yadroli protsessorlarda unday emas. Ular qilinadigan ishga qarab o‘zining bir qismini ishga safarbar qiladi. Qolgan qismi esa boshqa amalni bajarishga tayyor turadi. To‘rt yadroli protsessorlar ham shu yo‘sinda ishlaydi. Bitta protsessorning alohida ishlay oladigan yadrolarga bo‘linishi ishlash samaradorligi va tezlikni oshiradi.
Bugungi kunda kompyuterlarning turlari juda xilma-xil bo‘lib, sanab sanog‘iga yeta olmaymiz. Lekin ularning o‘zagini tashkil qiluvchi protsessorlar turlari unchalik ko‘p emas. Buning sababi – protsessorlarni ishlab chiqarish o‘ta yuksak texnologik amaliyot ekanidir. Qiziqarli tomoni shundaki, har qanday ishlab chiqarishda yuzaga kelgan braklar hisobga olinsa, protsessorlar yaratishda buning teskarisi kuzatiladi. Ishlatishga loyiq mahsulotlar necha foizligi hisobga olinadi. Chunki kamdan-kam protsessorlargina oxir-oqibatda haqiqiy ishchi qurilmaga aylana oladi.
Quyida protsessor ishlab chiqaruvchilarning asosiylarini keltirib o‘tamiz.
Bugungi kunda Intel, AMD va IBM kompaniyalari protsessorlari keng tarqalgan. Ulardan Intel yetakchi sanaladi (dunyodagi jami protsessorlarning tahminan 80 foizi).
Intel quyidagi nomlar ostida protsessorlar ishlab chiqaradi: 8086, i286, i386, i486, Pentium, Pentium II, Pentium III, Pentium 4, Celeron (Pentium ning soddalashtirilgan varianti), Core 2 Quad, Core i7, Xeon (serverlar uchun protsessorlar seriyasi), Itanium, Atom (qo‘shimcha o‘rnatiluvchi texnikalar uchun protsessor) va boshqalar.
AMD protsessorlari x86 (80386 va 80486, K6 va K7 oilasi — Athlon, Duron, Sempron) hamda x86-64 (Athlon 64, Athlon 64 X2, Phenom, Opteron va boshqalar)dan iborat.
IBM protsessorlari (POWER6, POWER7, Xenon, PowerPC) superkompyuterlarda, yettinchi avlod videoo‘yinlari, qo‘shimcha o‘rnatiluvchi texnikalarda qo‘llaniladi.
Protsessor elektron mikrosxema ko‘rinishida tayyorlanadi. U yaxlit bitta qismli yoki bo‘lak–bo‘lak qismlardan tashkil topgan bo‘lishi mumkin. «Protsessor» atamasi ba'zan «mikroprotsessor» deb ham ataladi. Protsessorlar tarkibiga ko‘ra tranzistorlardan iborat bo‘ladi. Bugungi kunda ishlab chiqarilayotgan protsessorlar o‘z ichiga millionlab tranzistorlarni o‘z ichiga oladi. Bu tranzistorlardan elektron mantiq qurilmalari va yuqori texnologiyali boshqa elektron qurilmalar hosil qilinadi.

Shaxsiy kompyuterning ichida turli xil vazifalarni bajaradigan ko‘pgina protsessorlar mavjud. Har bir qurilma – xoh videokarta bo‘lsin, tizim shinasi bo‘lsin yoki boshqasi bo‘lsin, ularning har biri o‘zining protsessoriga ega. Protsessorlar o‘zi joylashgan qurilmaning ishlashini, unga kelayotgan va u uzatayotgan axborotlarning ketma-ketligini, kelayotgan buyruqlarni nazorat qiladi. Shuningdek barcha arifmetik va mantiqiy amallarni, ya'ni hisoblashlarni amaga oshiradi.
Protsessor ishlash prinsipi shunday: u tezkor xotiradan ma'lumotlarni qabul qilib oladi, qayta ishlaydi va mazkur ma'lumotlarni yana tezkor xotiraga joylaydi.
Protsessor bajarayotgan amallar aslida juda kichik ketma-ketliklardan iborat bo‘ladi. Hattoki, biz bilgan «2+2=4» ni protsessor bira to‘la hisoblamaydi. Oldin o‘zaro qo‘shilayotgan ikkita sonni «elab oladi», so‘ngra ushbu ikkita sonni qo‘shadi, keyin natijani chiqaradi. Demak, o‘rtacha to‘rtta amal bajariladi. Bu juda «mayda» ish, lekin uni protsessor juda katta – sekundiga bir necha ming, million amal tezligida bajaradi.
E'tibor bergan bo‘lsangiz, kompyuterda protsessor nomi oldida MGs yoki GGsda berilgan o‘lchamlar yozilgan. Ular protsessorning ishlash tezligini anglatadi. Protsessor 1 sekundda bajaradigan amallarning soni protsessorning takt chastotasi deyiladi. Takt – bajariladigan bitta amal. Protsessorning ishlash chastotasi megagers va gegagerslarda o‘lchanadi, takt chastotasi qancha yuqori bo‘lsa, markaziy prsessor ham shuncha tez ishlaydi. 1 gers – 1 sekundda bitta amal bajarilishini bildiradi, 1 megagers – 1 sekundda 1 millionta amal, 1 gegagers esa – 1 sekundda 1 milliard amal bajarilishini anglatadi.
Hozirga kelib yuqori samaradorlikda ishlay oladigan, takt chastotasi 3 gegagers (3 GGs – 1 sekundda 3 milliard amal) bo‘lgan markaziy protsessorlar mavjud. Bu – juda yaxshi ko‘rsatkich. Ammo unga erishish protsessor ancha katta energiya talab etadi va, ushbu energiya tufayli, yaxshigina «ter to‘kish»iga to‘g‘ri keladi. Ha-ha, hayron bo‘lmang, xuddi tirik jon kabi, protsessor ham ishlash jarayonida qizib ketadi. Shunday ekan, aytilgan samaradorlikka erishish uchun protsessorni doimiy ravishda sovitib turish kerak bo‘ladi. Doimiy sovitish ikki xil usulda amalda oshiriladi. Birinchisi radiatorlar yordamida bo‘lib, bu passiv usul hisoblanadi. Ikkinchisi ventilyatorlar (kuler) yordamida bo‘lib, bu aktiv usul sanaladi
"CISC arxitekturasi. CISC arxitekturasida semantik bo'shliq buyruqlar tizimini
yuqori darajadagi dasturlash tillari operatorlariga o'xshash semantik analoglar,
murakkab buyruqlar bilan to'ldirish hisobiga kengaytiriladi. CISC arxitekturasining
asoschisi bu IBM 360 mashinalari oilasi bilan ushbu yondashuvni qo'llay boshlagan
va uni kuchli zamonaviy umumiy maqsadli hisoblash mashinasida davom ettiradiganIBM 
kompaniyasidir.Shunga o'xshashyondashuv 
Intel uchun x86 mikroprotsessorlarida xarakterlidir.
CISC arxitekturasi uchun quyidagilar xususiy hol sifatida qaraladi:
1) protsessorda nisbatan kam sonli umumiy maqsadli registrlarning mavjudligi;
2) mashina ko’rsatmalarining (buyruqlarining) ko'pligi, ularning ba'zilari qurilmada
yuqori darajadagi dasturlash tillarining murakkab operatorlari tomonidan amalga
oshiriladi;
3) operandalarga murojaat qilishning turli usullari;
4) har xil razryadli ko'plab buyruq formatlari;
5) xotiraga kirish bilan birgalikda ishlov beriladigan buyruqlarning mavjudligi.
VLIW-protsessorlari (juda katta buyruqli so'z) deyarli Fon-Neymann
kompyuteri qoidalariga muvofiq ishlaydi. Bitta farq, protsessorga har bir sikldagi
berilgan buyruqlar bir operatsiyani emas, balki bir vaqtning o'zida bir necha
aniqlaydi"
VLIW konsepsiyasi RISC arxitekturasiga asoslangan bolib, asosiy ozgarish bu
– bir nechta sodda RISC buyruqlari birlashtirilib yuqori uzunlikdagi parallel
bajariluvchi buyruqlar shakliga otkazilishidir. Buyruqlar tizimi arxitekturasi
tasniflanishida VLIW RISCdan qisman farq qiladi. VLIWda parallel hisoblashning
qoshimcha darajasi tadbiq etildi, ya`ni VLIW hisoblash mashinasi emas hisoblash
tizimi sifatida qaraldi.
Bu bir nechta qisqa buyruqlarning birikmasi bo'lib, bitta sikldagi buyruqlarni
bajarish uchun bir nechta ijro birliklarining parallel ravishda ishlashini talab qiladi.
CISC, RISC va VLIW arxitekturalarining asosiy farqlari quyidagi jadvalda
keltirilgan.