Intel x86 architektūros procesoriai. Kompiuterių diagnostika

Transcript

1 Intel x86 architektūros procesoriai Kompiuterių diagnostika

2 Turinys Paskaitoje bus apžvelgta: AK architektūra ir procesoriaus vieta joje Procesoriaus sandara Procesorių istorija Dabartiniai procesoriai 2

3 AK Architektrūra 3

4 AK Architektūra 4

5 AK Architektūra 5

6 1-a x86 karta 1978 metai Intel 8086, vėliau Intel 8088 (8 bitų duomenų magistralė) 16 bitų instrukcijos ir registrai 8 universalūs registrai: AX, BX, CX, DX, SI, DI, BP, SP Real mode: max 1MB atminties, 20 bitų adresai tiesioginis priėjimas prie atminties, prievadų, etc. 6

7 Intel 8086 sandara 7

8 2-a x86 karta 1982 metai Intel 80186, Intel MB adresuojamos atminties MMU Memory Management Unit Startuoja real mode, bet leidžia perjungti į... Protected mode (protected virtual address mode): virtualios atminties (virtual memory) palaikymas privilege levels (rings): programų privilegijų atskyrimas leido vykdyti kelias real mode programas vienu metu 8

9 Intel sandara 9

10 3-a x86 karta 1985 metai Intel 80386, AMD Am bitų registrai ir adresuojama atmintis (max 4GB) Geresnis MMU Virtual mode leidžia efektyviai vykdyti kelias real mode programas 32-bitų "plokščias" atminties modelis (flat memory model) 10

11 Intel sandara 11

12 4-a x86 karta 1989 metai Intel i486, AMD Am486 Konvejeris (pipeline) Integruotas FPU 8KiB spartinančioji L1 atmintis (cache) 12

13 Intel sandara 13

14 1993 metai 5-a x86 karta Intel Pentium, Intel Pentium MMX Superskaliarinė architektūra (superscalar) MMX instrukcijos Atskiros duomenų ir instrukcijų spartinančiosios L1 atmintys 14

15 Intel Pentium sandara 15

16 6-a x86 karta 1995 metai Intel Pentium Pro, Intel Pentium II, Intel Pentium III, AMD K5, AMD K6 (- 2, -3) Mikro-operacijų transliavimas: RISC branduolys Integruota L2 spartinančioji atmintis 3DNow, SSE instrukcijos 16

17 AMD K5 sandara 17

18 7-a x86 karta 1999 metai AMD Athlon, Athlon XP, Intel Pentium 4 AMD ir Intel keliai išsiskyrė Intel: Ilgas konvejeris (20 lygių) Hyper-threading Dideli dažniai AMD: Lygiagretus instrukcijų vykdymas (3 instr) Superscalar FPU Mažesni dažniai SSE2 instrukcijos 18

19 AMD Athlon sandara 19

20 8-a x86 karta 2003 metai AMD Athlon 64, AMD Opteron, Intel Pentium 4 Prescott AMD x86-64 intrukcijos: 64 bitų palaikymas Intel: Labai Ilgas konvejeris (31 lygio) Hyper-threading Dar didesni dažniai (iki 3.8Ghz) AMD: Atminties kontroleris luste (on-die memory controller) Hypertransport SSE3 instrukcijos 20

21 AMD Athlon 64 sandara 21

22 Intel procesorių vystymo modelis TICK-TOCK TICK: nauja gamybos technologija. 65nm 45nm 32nm 22nm 14nm 10nm ir t.t. TOCK: nauja (patobulinta) x86 procesoriaus architektūra. Core Nahalem Sandy Bridge Haswell Skylake? 22

23 9-a x86 karta metai Intel Core 2, AMD Athlon 64 X2 (X3, X4) Intel grįžta prie normalaus 14 lygių konvejerio, taktinis dažnis mažėja iki 1-2 Ghz ribos SSE4 instrukcijos Multi-core 2008 metai AMD Phenom: 4 branduoliai viename luste pirmas tikras quad core CPU L3 spartinančioji atmintis metai Pirma Intel Core i karta (Nehalem mikroarchitektūra). Core i7 procesoriai. Pirmos kartos Core i5 ir Core i3 nebuvo. 16 lygių konvejeris. Intel QuickPath Interconnect Intel on-die memory, PCI Express and DMI controller 23

24 Intel Core i7 sandara 24

25 10-a x86 karta (2011 m.) Intel Antra Intel Core i karta Nauja Sandy Bridge mikroarchitektūra Core i3/i5/i7 procesoriai lygių konvejeris 32 nm gamybos technologija AMD Fusion APU (Accelerated Processing Unit) Bobcat mikroarchitektūra, 40 nm gamybos technologija Grafinis procesorius viename luste su x86 procesoriumi 10h mikroarchitektūra, 32 nm gamybos technologija 25

26 10-a x86 karta (2012 m.) Intel Trečia Intel Core i karta: Ivy Bridge mikroarchitektūra. Minimaliai patobulinta CPU architektūra (lyginant su Sandy Bridge) 25%-65% galingesnis integruotas GPU 22 nm gamybos technologija: FinFET (Tri-Gate, 3D) tranzistoriai AMD Antros kartos APU: Piledriver achitektūra 32nm gamybos technologija Visiškas atsilikimas nuo Intel CPU našumo ir suvartojamos galios atžvilgiu... 26

27 10-a x86 karta (2013 m.) Intel Ketvirta Intel Core i karta Nauja Haswell mikroarchitektūra, lygių konvejeris 22nm gamybos procesas Intel koncentruojasi į sistemos energijos taupymą. Išleisti procesoriai-vienlustės sistemos, vartojančios 10-15W, t.y. tinkamos mobiliems x86 kompiuteriams, pvz.: Micfosoft Surface Pro 3 AMD Trečia APU karta: Jaguar mikroarchitektūra 28nm gamybos procesas AMD rinkos nišų ieško siūlydami didesnį nei Intel on-die GPU našumą, geresnę kainą, papildomus ARM branduolius x86 APU luste. Šie APU naudojami Playstation 4 ir Xbox One 27

28 10-a x86 karta (2014 m.) Intel Penkta Intel Core i karta Broadwell architektūra, lygių konvejeris 14 nm gamybos procesas Vienas iš produktų: Core-M vienlustės sistemos pasižyminčios 3,5-4,5W TDP suvartojama galia (!) AMD Ketvirta APU karta: Steamroller ir Puma mikroarchitektūros Vis dar tas pats 28nm gamybos procesas Pranašumai prieš Intel išlieka integruoti našesni GPU desktop klasės procesoriuose ir kaina 28

29 Intel x86 procesorių kartos # Metai Atstovai Pastabos Intel 8086, Intel bits Intel 80186, Intel MB, MMU Intel 80386, AMD Am bits, MMU, protected+virtual mode Intel i486, AMD Am486 L1 Cache, pipeline, FPU Intel Pentium (MMX) Superscalar, MMX, L1 data+instr cache Intel Pentium Pro (II, III), AMD K5, K Intel Pentium 4, AMD Athlon (XP) Athlon 64, Pentium 4 Prescott Intel Core 2, Athlon 64 X ? Intel Core i, Core M, AMD Fusion APU RISC core, out-of-order execution, L2 cache, SSE, 3DNow Deep pipeline (20st), SSE2, HT Wide (3 instr), superscalar FPU 64 bits, memory controller, hypertransport very deep pipeline (31st), SSE3, 3.8Ghz Multi-core On die GPU, FinFET tranzistoriai 29

30 Intel metai 3μm technologija tranzistorių 5-10 Mhz 0 KB Cache 33 mm 2 30

31 Intel Pentium 1993 metai 0,8-0,3μm technologija tranzistorių 60 Mhz 16 KB Cache 295 mm 2 31

32 AMD Athlon metai nm technologija 106 mln. tranzistorių 2,0 Ghz 1 MB Cache 193 mm 2 32

33 Via Nano 2008 metai 65 nm technologija 94 mln. tranzistorių 1,0-1,6 Ghz 1 MB Cache 63 mm 2 33

34 Intel Core i7 (Nehalem) 2008 metai 45nm technologija 731 mln. tranzistorių 2,8-3,2 Ghz 8 MB Cache 296mm 2 34

35 Intel Core i7 (Sandy Bridge) L3 Cache 4 CPU branduoliai GPU 2012 metai 1,4 milijardo tranzistorių 22nm tri-gate technologija 160 mm branduoliai 3,0-3,9 Ghz 6-10 MB Cache 35

36 Intel Core M (Broadwell) 2014 metai 1,3 milijardo tranzistorių 14nm tobulesnė tri-gate technologija 82 mm 2 2 branduoliai 0,8-1,2 Ghz 4 MB Cache 4.5W TDP 36

37 Pabaiga Šaltiniai: anandtech.com intel.com wikipedia.org 37