Сопроцессоры

           

            С любым процессором используются сопроцессоры. Начиная с процессоров Pentium, сопроцессор располагаются, на том же кристалле, что и сам процессор. Сопроцессор выполняет операции с плавающей запятой, которые потребовали бы от основного процессора больших затрат машинного времени. Выигрыш можно получить только при выполнении программ, написанных с расчетом, на использование сопроцессора.

            Сопроцессоры выполняют такие сложные операции, как деление длинных операндов, вычисление тригонометрических функций, извлечение квадратного корня и нахождение логарифма, в 10-100 раз быстрее основного процессора. Точность результатов при этом значительно выше обеспечиваемой вычислителями, входящими в состав самих процессоров. Операции сложения, вычитания и умножения выполняются основным процессором и не передаются сопроцессору. Наиболее эффективно сопроцессоры используются в программах со сложными математическими расчетами: в электронных таблицах, базах данных, статических программах и системах автоматизации проектирования. В то же время при работе с текстовыми редакторами сопроцессор совершенно не используется.

 

Технология MMX

 

Появилась в старших моделях процессоров Pentium пятого поколения. Благодаря технологии ММХ ускоряется компрессия/декомпрессия видеоданных, манипулирование изображением, шифрование и выполнение операций ввода-вывода – почти все операции, используемые во многих современных программах.

Процессоры ММХ содержат в себе 57 новых команд, специально разработанных для более эффективной обработки видео, звуковых и графических данных. Эти команды предназначены для выполнения с высокой степенью параллелизма последовательностей, которые часто встречаются при работе мультимедийных программ. Высокая степенью параллелизма означает, что одни и те же алгоритмы применяются ко многим данным, например к данным в различных точках при изменении графического изображения.

Инструкции SSE

 

            Процессор PentiumIII, выпущенный в 1999 году, содержит обновления технологии ММХ, которые называются SSE. Они содержат 70 новых инструкций для работы с графикой и звуком в дополнение к существующим командам ММХ.

            Новые инструкции SSE позволяют более эффективно работать с трехмерной графикой, потоками аудио и видеоданных, приложениями распознавания речи. SSE обеспечивает следуещие преимущества:

 

-         более высокое разрешение и лучшее качество при просмотре и редактировании изображений;

-         лучшее качество воспроизведения аудио и видеофайлов;

-         меньшая загрузка процессора при работе некоторых приложений.

 

Следует отметить, что лучший результат при использовании новых инструкций процессора обеспечивается только при их поддержке на уровне приложений.

 

3Dnowи Enhanced 3Dnow

 

Эта технология разработана фирмой AMD. Реализована в процессорах AMDK6. В Athlon и Duron используется технология Enhanced 3Dnow. Эти технологии предназначены для ускорения обработки трехмерной графики, мультимедиа и других интенсивных вычислений чисел с плавающей точкой.

 

 

технология Hyper-Threading

 

HyperThreading позволяет получить выигрыш в многозадачных ОС и приложениях за счет дозагрузки тех блоков процессора, которые недогружаются при однозадачном «последовательном» исполнении. При этом вместо одного логического процессора системе становится доступно два, и параллельно начинает исполняться две «ветки» программы или два приложения. Выигрыш сильно зависит от теста, наиболее типичные причины отсутствия выигрыша:

используется однозадачная ОС (напр. Windows98)

используется однопроцессорный HAL (hardwareabstractionlayer) многозадачной ОС. Это произойдет, например, при установке ОС на компьютер с процессором без HT или с HT в режиме «выключено» и последующем включении HT

используется однозадачный «линейный» тест, который всегда выполняется на одном процессоре и просто не может быть ускорен при наличии нескольких процессоров в системе.

 

Hyper-Threading — это технология, реализованная в настольных процессорах Pentium4 3,06ГГц, эта технология требует поддержки со стороны чипсета и BIOSа компьютера, а также, вообще говоря, операционной системы и приложений. Других микросхем для поддержки Hyper-Threading не требуется.

 

PAT — это технология увеличения производительности (PerformanceAccelerationTechnology). Эта технология позволяет увеличить скорость обмена данными между процессором и контроллером памяти. При использовании частоты системной шины 800 МГц и памяти DDR 400 (это необходимое условие!) все внутренние и внешние интерфейсы работают в соответствии со стандартной спецификацией, без дополнительной синхронизации, что сводит к минимуму задержки при передаче данных. Внедрение технологии PAT стало возможным благодаря полупроводниковому материалу с высокой скоростью распространения сигналов, который впервые был использован Intel для производства чипсетов

 

Корпуса процессоров

 

Корпус PGA

 

Корпус типа PGA до недавнего времени был самым распространенным. Он использовался, начиная с 80-х годов. На нижней части корпуса микросхемы имеется массив штырьков, расположенных в виде решетки. Корпус PGA вставлялся в гнездо типа ZIF (ZeroInsertionForce – нулевая сила вставки). Гнездо ZIF имеет рычаг для упрощения процедуры установки и удаления чипа.

Для процессоров Pentium  и PentiumPro используется разновидность PGA – SPGA, где штырьки на нижней стороне чипа расположены в шахматном порядке, а не в стандартном – по строкам и столбцам. Это было сделано для того, чтобы разместить штырьки ближе друг к другу и уменьшить занимаемую микросхемой площадь.

разъём для процессора  типа SOCKETон жеZIF

 

 

Корпус SEC и SEP

 

            SingleEdgeCartridge (SEC-корпус с односторонним контактом). Процессор и несколько микросхем кеш-памяти второго уровня установлены на маленькой плате; эта плата запечатана в картридж из металла и пластмассы. Картридж вставляется в разъем системной платы, называемый slot 1, который очень похож на разъем платы адаптера.

            Корпус SingleEdgeProcessor – корпус с одним процессором, является более дешовой разновидностью корпуса SEC. В корпусе SEP нет верхней пластмассовой крышки.

            Процессор PentiumIII упаковывается в корпус, который называется SECC2. Этот корпус является разновидностью корпуса SEC. Крышка расположена с одной стороны, а сдругой стороны непосредственно к схеме прикрепляется охлаждающий элемент.

 

 

РАЗЪЁМ ТИПА SLOT

 

ПРОЦЕССОР  А РЯДОМ ДВЕ МИКРОСХЕМЫ КЭШ ПАМЯТИ 2 уровня

 

Гнезда и разъемы для процессоров

           

Основные типы гнезд  - Socket 1-8, Socket А. Основные типы разъемов – Slot 1-2, SlotA.

 

SOCKET 462

 

MICROSOCKET  478

 

Напряжениепитания процессоров

           

            В последнее время прослеживается тенденция к снижению напряжения питания процессоров. Это связано в основном со снижением потребляемой мощности. При пониженном напряжении, а следовательно, и при более низкой потребляемой мощности, выделяется меньше тепла. Процессор и вентилятор можно размещать ближе к другим компонентам, т.е. упаковка системы может быть более компактной; кроме того срок службы процессора возрастает. Именно благодаря снижению напряжения удалось повысить тактовую частоту процессоров.

            До выпуска портативных компьютеров на базе Pentium и PentiumMMX в большинстве процессоров использовалось одно и тоже напряжения и для процессора, и для схем ввода-вывода. Вначале большинство процессоров, а также схемы ввода-вывода работали при напряжении, равном 5В, которое позже было снижено до 3,5 или 3,3В (с целью уменьшения потребляемой мощности). Когда один и тот же уровень напряжения используется для процессора, его внешней шины и сигналов схем ввода-вывода, говорят, что такой процессор использует единственный или унифицированный уровень напряжения.

            При создании процессоров Pentium для персональных компьютеров фирмой Intel был разработан способ, применяя который можно значительно уменьшить потребляемую мощность, при сохранении совместимости с существующими наборами микросхем системной логики, микросхемами логики шины, микросхемами памяти и другими компонентами, рассчитанными на 3,3В. Благодаря этому был создан компьютер с двумя уровнями напряжения, или с расщеплением уровня напряжения, в котором процессор использовал более низкое напряжение, а схемы ввода-вывода работали при 3,3В. Это новшество стали называть технологией уменьшения напряжения (VoltageReductionTechnology – VRT); оно появилось в портативных вариантах процессора Pentium в 1996 году. В PentiumMMX использовалось напряжение 2.8В, а схемы ввода вывода работали при напряжении 3.3В. Теперь в большинстве современных процессоров используется напряжение 1,6В, хотя компоненты ввода-вывода, работают при напряжении 3,3В.

            Гнезда и разъемы процессоров PentiumPro (Socket 8) и PentiumII (Slot 1 или Slot 2) имеют специальные контакты – ViltageID (VID), которые используются процессором для сообщения  системной плате точных значений требуемого напряжения. Это дает возможность преобразователям напряжения, встроенным в системную плату, автоматически устанавливать правильный уровень напряжения сразу при установке процессора.

            Обычно приемлемый диапазон составляет + 5% от номинального напряжения.

            Большинство системных плат с гнездом типа Socket 7, а также рассчитанные на более поздние версии процессоров Pentium поддерживают несколько уровней напряжения (например 2,5; 2,7; 2,8 и 2,9В) для совместимости с будущими устройствами. Преобразователь напряжения, встроенный в системную плату, трансформирует напряжение питания в напряжения различных уровней, требуемые для питания процессора. Значения соответствующих напряжений должны быть указаны в документации к системной плате и процессору.

            Процессоры PentiumPro, Celeron и PentiumII/III автоматически устанавливают величину напряжения питания, управляя встроеннм в системную плату преобразователем напряжения через контакты VoltageID.

 

Вид преобразователя напряжения

 

 

 

Перегрев и охлаждение

 

            В компьютерах с быстродействующими процессорами могут возникать серьезные проблемы, связанные с перегревом микросхем. Более быстродействующие процессоры потребляют большую мощность и соответственно выделяют больше тепла. Для отвода тепла необходимо применять дополнительные меры – нужно устанавливать дополнительный теплоотвод.

            Теплоотводы бывают пассивными и активными. Пассивные теплоотводы являются простыми радиаторами, а активные содержат небольшой вентилятор, требующий дополнительного питания.

            Теплоотводы могут быть прижатыми к микросхеме или приклеенными к ее корпусу. В

первом случае для улучшения теплового контакта между радиатором и корпусом микросхемы их поверхности следует смазать теплопроводящей пастой. Она заполнит воздушный зазор, обеспечив лучшую передачу тепла. Если остается воздушная прослойка между процессором и радиатором, то это приводит к перегреву процессора и выходу его из строя.

 

 

Для охлаждения всех современных процессоров используются только активные теплоотводы.

 

некоторые подключения систем охлаждения в системном блоке.

 

внутренности куллера

 

 

 

 

и так тоже бывает

 

Процессоры пятого поколения P5 (586)

Процессоры  Pentium фирмы Intel

 

Это процессоры пятого поколения. Всего было три поколения процессоров Pentium. Основные характеристики процессоров Pentium:

 

            Процессоры первого поколения работают на частотах 60 и 66 МГц, имеют 273-контактный корпус PGA и рассчитаны на напряжение питания 5В. Они работают на той же частоте, что и системная плата, т.е. кратность умножения равна 1х. Процессоры производились по биполярной BiCMOS-технологии, при которой используется структура минимального размера 0,8мкм. Из-за большого размера кристалла и высокого напряжения (5в) процессор Pentium потреблял 3,2А (мощность –16Вт), выделяя при этом огромное количество тепла. В связи с этим и были установлены активные теплоотводы.

            Процессоры Pentium второго поколения появились в 1994 году. Первые модели с частотами 75/90/100 Мгц изготавливались по технологии 0,6 мкм; что позволило снизить потребляемую мощность.  Модели 120/133/150/166/200МГц изготовлены по технологии 0,35 мкм. Напряжение питания этих процессоров 3,465-3,3В. Процессоры выпускались в 296-контактном корпусе SPGA, который не совместим с корпусом процессора первого поколения. Переход от одного поколения к другому возможен только одним способом – заменой системной платы. В процессорах используется умножения тактовой частоты; он работает быстрее, чем системная шина. Pentium 90МГц работает с частотой в полтора раза большей чем частота шины (60МГц).

            Третье поколение процессоров Pentium с кодовым названием P55C,  появилось в январе 1997 года, и объеденило в себе конструкцию процессора Pentium второго поколения и технологию ММХ. Процессоры работают на тактовых частотах 66/166МГц, 66/200МГц, 66/233МГц. Процессоры ММХ производились по усовершенствованной технологии 0,35 мкм и работали на пониженном напряжении питания 2,8В. Главное достоинство этих процессоров в технологии (мультимедиа-расширениях) ММХ (MultiMediaeXtentions). За счет использования 57 дополнительных команд, специально предназначенных для работы с графическими, видео- и аудиоданными, процессоры PentiumMMX обладали более высокой производительностью.