Днеодирования исполнения восстановления
Блок
Микрокоманд
выборка загрузка сохранение
Регистры Кэш команд Кэш данных
Микропроцессора (L1) (L1)
Устройство шинного интерфейса
Шина кэша L2(64 бита)
Кэш второго
уровня
шина адреса
шина данных
шина управления
системная шина
оперативная системный контроллер
память
шина PCI
шина адреса/ данных
шина управления
устройство ввода/вывода
CPU 80386DX c тактовой частотой 33 МГц обеспечивает 32-разрядные операции ввода-вывода и 32-разрядную адресацию памяти, адресацию физической памяти 4 Гб и виртуальной до 64 Гб. Он имеет кэш-память с меньшим временем доступа, чем обычная RAM.
CPU 80386SX c тактовой частотой 16-25 МГц работает внутри с 32 битами, а внешне - лишь с 16 битами.
CPU 80486DX имеет тактовую частоту
33 или 50 МГц (80486DX/4 75-100 МГц), внутреннюю (интегрированную в микросхему) кэш-память 8 - 16 Кб
(что вместе с внешней кэш-памятью увеличивает быстродействие), интегрированный математический сопроцессор.
CPU 80586 (P5) работает с удвоенной шириной шины и обрабатывает параллельно 64 бита. Тактовая частота составляет 200 Мгц и выше.
CPU может одновременно выполнять две параллельные команды. Р5 имеет по 8 Кб внутренней кэш-памяти данных и кэш-памяти команд. Его сопроцессор в 3-4 раза быстрее, чем у CPU 486. Адресная шина Р5 32-битная, а шина данных - 64-битная.
CPU 80686 (Pentium II, III) имеет 5,5 – 28 млн. транзисторов. В Р II реализована технология динамического выполнения, основанная на:
Ø предсказании ветвлений (multiple branch prediction), т.е. увеличения объема работ, доступных CPU для выполнения;
потоковом анализе (date flow analysis), который организует планировку последовательности выполнения команд независимо от их начального порядка; спекулятивном выполнении (speculative execution), т.е. P II выполняет те инструкции, которые теоретически наиболее необходимы.
Однако при выполнении программ, содержащих 16-разрядный код и выполняющихся в 16-разрядной ОС (DOS, Windows 3.1) РII не дает выигрыша в быстродействии. Быстродействие РII на 40-60 % выше, чем у Р5, только для 32-разрядных программ под полностью 32-разрядной ОС (Windows NT/ 2000, OS/2, UNIX).
ЦП Pentium 4 – 32-разрядный процессор 7-го поколения. По набору программно-доступных регистров Pentium 4 повторяет ЦП Pentium III.
Микроархитектура процессора NetBurst разработана с учетом высоких частот как ядра (от 1,4 ГГц), так и системной шины (400 МГц). В Pentium 4 на одном кристалле около 42 млн. транзисторов по технологии 0,18 мкм.
ЦП имеет кэш-память двух уровней. Вторичный кэш, общий для инструкций и данных, имеет размер 256 Кбайт и разрядность шины 256 бита (32 байта).
Шина вторичного кэша работает на частоте ядра с пропускной способностью 32 ´1,4 = 44,8 Гбайт/с. Кэш L2 имеет ЕСС-контроль обнаружения и исправления ошибок. Первичный кэш данных имеет такую же пропускную способность (44,8 Гбайт/с), но его объем 8 Кбайт (против 16 в Pentium III).
Первичный кэш инструкций отсутствует, его заменил кэш трассы (trace cache). В нем хранятся последовательности микроопераций, в которые декодированы инструкции. В нем помещается до 12 К микроинструкций.
Разрядность шины данных составляет 64 бита
(8 байт), что в режиме 4х-кратной передачи дает максимальную пропускную способность
100 ´ 4 ´ 8 = 3,2 Гбайт/с.
Здесь у Pentium 4 троекратное улучшение. Разрядность шины адреса – 36 бит, что позволяет адресовать те же 64 Гбайт памяти, из которых кэшируются только первые 4 Гбайт.
Кристалл ЦП в упаковке ОLGА смонтирован на промежуточной плате (interposer) со штырьковыми выводами для сокета-423 или 478.
Процессор требует мощного источника питания и усиленного охлаждения – при напряжении питания 1,6 В он потребляет ток до 40,6 А!