X13UIT Procesory II.

1
X13UITProcesory II.

• Lecture 3
• Ing. Martin Molhanec, CSc.

2
INTEL
PIII
P4
64bit
standard
Xeon
Celeron
Centrino
mobile
3
Pentium 4
32 bitová CPU 32 bitová adresa 4 GB fyzické
pameti 64 TB virtuální pameti 64 bitová data

• Procesor 7 generace (PIII, PII je generace 6 a
  vychází z architektury Pentia Pro!) s novou
  interní architekturou!
• NetBurst
• Hyper Pipelined Technology (pipeline na 20
  úrovní)
• Rapid Execution Engine (ALU pracuje na 2x
  rychlosti jádra!)
• Systémová sbernice 400 MHz
• Execution Trace Cache
• SSE3 (dalších 144 instrukcí)

4
Cip má 39 stupnovou pipeline (v prípade
Northwoodu a Willamette "jen" 28 stupnovou), což
je zhruba 3x tolik než vše okolo.
Základem jsou tri jednotky pro pocítání celých
císel (ALU), z nichž jedna je pro komplexní
operace a dve jsou pro jednoduché operace. Tyto
dve pak beží na dvojnásobné frekvenci jádra, tj.
dnes až na 7.6 GHz.
Dále jsou zde dve jednotky pro pocítání s císly s
desetinnou cárkou (FPU) - jedna umí instrukce x87
a všechny SIMD (Single Instruction Multiple
Data), další umí pouze x87. V techto jednotkách
dochází k samotným výpoctum a NetBurst v tomto
není nijak odlišný od typického usporádání.
5
NetBurst se liší v tom, že microOPs nejsou do
scheduleru a výpocetních jednotek dodávány prímo
z dekodéru, ale z cache. Zatímco bežné procesory
uchovávají instrukce v L1 instrukcní cache,
Pentium 4 žádnou takovou nemá. Namísto toho si
dekodér tahá instrukce prímo z L2 cache a
dekódované microOPs ukládá ve speciální pameti
nazvané Trace cache. Ta má možnost uchovat až 12
tisíc techto microOPs.
6
Pentium 4
32 bitová CPU 32 bitová adresa 4 GB fyzické
pameti 64 TB virtuální pameti 64 bitová data

• Procesor 7 generace (PIII, PII je generace 6 a
  vychází z architektury Pentia Pro!) s novou
  interní architekturou!
• NetBurst
• Hyper Pipelined Technology (pipeline na 20
  úrovní)
• Rapid Execution Engine (ALU pracuje na 2x
  rychlosti jádra!)
• Systémová sbernice 400 MHz
• Execution Trace Cache
• SSE3 (dalších 144 instrukcí)
• Hyperthreading
• 2 logické procesory v jednom fyzickém!

7
Pentium 4
32 bitová CPU 32 bitová adresa 4 GB fyzické
pameti 64 TB virtuální pameti 64 bitová data

• Procesor 7 generace (PIII, PII je generace 6 a
  vychází z architektury Pentia Pro!) s novou
  interní architekturou!
• NetBurst
• Hyper Pipelined Technology (pipeline na 20
  úrovní)
• Rapid Execution Engine (ALU pracuje na 2x
  rychlosti jádra!)
• Systémová sbernice 400 MHz
• Execution Trace Cache
• SSE3 (dalších 144 instrukcí)
• Hyperthreading
• 2 logické procesory v jednom fyzickém!

8
Pentium 4
32 bitová CPU 32 bitová adresa 4 GB fyzické
pameti 64 TB virtuální pameti 64 bitová data

• Procesor 7 generace (PIII, PII je generace 6 a
  vychází z architektury Pentia Pro!) s novou
  architekturou!
• NetBurst
• Hyper Pipelined Technology (pipeline na 20
  úrovní)
• Rapid Execution Engine (ALU pracuje na 2x
  rychlosti jádra!)
• Systémová sbernice 400 MHz
• Execution Trace Cache
• SSE3 (dalších 144 instrukcí)
• Hyperthreading
• 2 logické procesory v jednom fyzickém!
• EE (ExtremeEdition)
• Pridána L3 cache 2MB

9
Pentium 4
32 bitová CPU 32 bitová adresa 4 GB fyzické
pameti 64 TB virtuální pameti 64 bitová data

• Procesor 7 generace (PIII, PII je generace 6 a
  vychází z architektury Pentia Pro!) s novou
  architekturou!
• NetBurst
• Hyper Pipelined Technology (pipeline na 20
  úrovní)
• Rapid Execution Engine (ALU pracuje na 2x
  rychlosti jádra!)
• Systémová sbernice 400 MHz
• Execution Trace Cache
• SSE3 (dalších 144 instrukcí)
• Hyperthreading
• 2 logické procesory v jednom fyzickém!
• EE (ExtremeEdition)
• Pridána L3 cache 2MB
• LGA 755
• Nový typ patice !Místo nožicek kontaktní plošky!

10
LGA755
11
LGA755
12
LGA755
13
Prechod na novou strategii!

• INTEL rozširuje pocet variant všech procesoru
• Zavádí nový zpusob oznacování rad procesoru !

Ztráta prehlednosti !
14
Císelné znacení procesoru INTEL

• Císelné znacení procesoru Intel vám umožnuje
  rychlé porovnání procesoru v dané produktové rade
  a provedení informovaného výberu.
• Císla procesoru vychází z rady vlastností
  procesoru, což muže zahrnovat základní
  architekturu, vyrovnávací pamet, pracovní takt,
  FSB sbernice, pracovní takt a další technologie
  Intel, které ovlivnují možnosti uživatele.
• Císelné znacení v ramcích znacky a rady
  procesoru
• Zastupuje sadu vlastností ovlivnujících celkové
  možnosti uživatele
• Rozlišuje podobnou funkcní výbavu v rámci
  produktové rady (napr. v rade procesoru Intel
  Pentium 4 nebo v rade procesoru Intel Xeon)
• Muže oznacovat funkcní výbavu spojenou s
  napájením ci výkonem
• Pravidla
• Císlo procesoru neudává jeho výkon a nemelo by
  sloužit jako jediné hledisko pri výberu vhodného
  modelu.
• Císla sama o sobe nemají konkrétní význam,
  zvlášte pokud jsou z ruzných produktových rad.
  Napríklad 840 není "lepší" než 640 jednoduše
  proto, že 8 je vetší než 6.
• Krome toho lineární zvyšování císel procesoru
  nemusí znamenat lineární nárust funkcí. Napríklad
  rozdíl mezi výbavou procesoru Intel Pentium M
  760 a Intel Pentium M 765 není stejný jako
  rozdíl mezi procesory Intel Pentium M 765 a
  Intel Pentium M 770, i když v obou prípadech se
  císla procesoru liší o pet.
• Císelné znacení procesoru nezastupuje urcité
  konfigurace a nenahrazuje merení výkonu
  výsledných systému.

15
(No Transcript)
16
(No Transcript)
17
(No Transcript)
18
(No Transcript)
19
(No Transcript)
20
(No Transcript)
21
(No Transcript)
22
Intel Enhanced Memory 64 Technology (Intel EM64T)
Intel EM64T provides an enhancement to Intel's 32-bit architecture by enabling the desktop processor platform to access larger amounts of memory. With appropriate 64-bit supporting hardware and software, platforms based on an Intel processor supporting Intel EM64T can enable use of extended virtual and physical memory. Intel EM64T provides flexibility for 32 bit now and future software that supports 64-bit computing.
23
Windows XP 64-Bit Edition for 64-Bit Extended
Systems Windows Server 2003 for 64-Bit Extended
Systems Red Hat Enterprise Linux SUSE LINUX 9.1
Professional
24
(No Transcript)
25
    64-bit flat virtual address space

    64-bit pointers

    64-bit wide general purpose registers

    64-bit integer support

    Up to 1 terabyte (TB) of platform address space

26
(No Transcript)
27
Current IA-32 systems that use more than 4 GB of
physical memory do so by using Physical
Addressing Extensions
(PAE) This is a segmented memory model that
requires the use of Address Windowing Extensions
(AWE) to manipulate data above the 4-GB limit.
This approach has associated overhead because the
memory beyond 4 GB is swapped in and out of an
AWE window, which exists in the first 4 GB of
memory. Such software memory management schemes
are expensive and are not as straightforward as
64-bit addressing.
28
Celeron HT DualCore ExtremeEdition EMT64
Intel Pentium 4 Processor
Intel Pentium 4 Processor supporting Hyper-Threading Technology ANO (ANO)
Intel Pentium 4 Processor Extreme Edition supporting Hyper-Threading Technology ANO ANO (ANO)
Intel Pentium D Processor ANO ANO
Intel Pentium Processor Extreme Edition ANO ANO ANO ANO
Intel Celeron Processor ANO
Intel Celeron D Processor ANO ANO
29
Architektura INTEL Core Duo

• Navazuje na Pentium M a nikoliv na Pentium 4!
  Pentium M navazuje na Pentium III.
• Opouští architekturu NetBurst.
• Byla vyvinuta v Izraeli.
• Core je Pentium M širší paralelismus více
  zdroju pro provedení výpoctu vyšší frekvence
  nekterá další vylepšení
• Jádra Conroe, Merom a Woodcrest

30
(No Transcript)
31
(No Transcript)
32
(No Transcript)
33
(No Transcript)
34
Architektura INTEL Core2 Duo

• Navazuje na architekturu INTEL Core Duo
• Jádra Conroe a (Allendale)

35
64 bitové procesory

• ITANIUM
• Jádro Merced, 0.18
• 733 - 800 MHz, FSB 266MHz
• 2-4 MB L3 cache
• 2001
• PAC418 patice
• IA-64 architektura

Nová architektura odlišná od 386! Nepríliš
výhodné drahé! Není HW kompatibilní s x86!!!
36
64 bitové procesory

• ITANIUM
• Jádro Merced, 0.18
• 733 - 800 MHz, FSB 266MHz
• 2-4 MB L3 cache
• 2001
• PAC418 patice
• IA-64 architektura
• ITANIUM2
• 1.3 1.5 GHz, FSB 400MHz
• 2002
• Jádro McKinney, 0.18
• Cache 3MB na chipu

Nová architektura odlišná od 386! Nepríliš
výhodné drahé! Není HW kompatibilní s x86!!!
37
ITANIUM 2 Montecito

• 2006
• Dual Core
• L1 16KB16KB
• L2 1MB instr. 256KB data
• L3 12/24MB
• 90nm
• Lower power consumption
• Virtualization
• 533/400 FSB
• Software IA-32

38
(No Transcript)
39

• Here is a comparison of the Intel
  Architecture-based 64-bit platform benefits at a
  glance
• Intel Xeon Processor with Intel EM64T
• Larger address space (40-bits physical / 64-bits
  virtual) larger applications can run in-memory
  increased performance
• More general-purpose and SSE registers (than
  Intel Xeon without Intel EM64T) allow software to
  inter-schedule instructions for multiple
  independent expressions, effectively hiding much
  stall latency increased performance
• Double-precision integer support increased
  numerical processing accuracy
• Stepping stone to the Intel Itanium
  Architecturenot a replacement for it
• Intel Itanium Architecture
• Larger address space (50-bits physical / 64-bit
  virtual addressing)
• Improved branching/procedure call performance
  Decreased cache misses and lower procedure call
  overhead increased performance
• Memory latency hiding Significant performance
  improvements memory intensive applications
  (databases, modeling, etc)
• Increased parallelism via parallel instruction
  streams Superior multimedia and FP support

40
INTEL už dost !
41
AMD(Advanced Micro Devices)

• Tato firma se stala v soucasné dobe nejvážnejším
  konkurentem fy INTEL.
• Svoji cinnost zacala výrobou procesoru
  kompatibilní s 80386 a 80486.
• Nejprve se jednalo pouze o malá vylepšení nebo
  nižší ceny.
• Pozdeji svým CPU Athlon se dostala na stejnou
  prícku jako fa INTEL.

42
AMD

• Kompatibilní s 80386 a 80486
• 386SE 386SX (3V)
• 386DE 386DX (3V)
• 386DRV2 386DX2/50
• 486SXLU 486SX (3V)
• 486DXLU 486DX (3V)
• Am486
• Write Back - L1 cache 8kBpower management, 3V
• DX2 (2x) 66, 80
• DX4 (3x) 75,100,120Mhz
• DX5 (3.5x) 140Mhz
• Am5x86
• 486 s výkonem Pentia 75, pin kompatibilní s 486
• Násobitel 4x 133Mhz
• Write Back L1 cache 16kB, power management

43
AMD

• AMD K5
• První AMD Pentium kompatibilní chip
• 16kB code, 8kB data, write-back, L1 cache
• Socket 7
• Slabší FPU
• Vzhledem k vetší výkonnosti zaveden tzv. PR
  (Pentium Rating)

PR X EB IB
75 1.5 50 75
90 1.5 60 90
100 1.5 66 100
120 1.5 60 90
133 1.5 66 100
166 1.75 66 115
44
NexGen

• Malá ambiciózní firma bez výrobního závodu.
• Její chipy prinášejí významné inovace
  prekládání CISC do RISC instrukcí interne v
  chipu.
• Byla zakoupena firmou AMD!
• Chipy
• Nx586
• 1616kB cache
• Radic L2 cache na chipu
• Není pin kompatibilní s Pentiem
• Nemá FPU!
• Nx586FP
• Jako Nx586, ale má FPU
• Nx686
• po zakoupení firmou AMD se objevil jako AMD-K6

45
AMD

• AMD K6, 1997
• Odpoved AMD na Pentium MMX
• Superskalární, RISC86 (NexGen)
• L1 cache má 64kB (3232)
• Má rozšírené MMX instrukce
• 0.35 µm, 8 800 000 tranzistoru
• 166, 200, 233Mhz
• FPU slabší
• 0.25 µm, 266 (300)Mhz
• AMD K6-2, 1998
• Jako K6, ale navíc
• 0.25 µm, 9 300 000 tranzistoru
• 100MHz Super7, 321-pin CPGA (Ceramic PGA)
• 300 až 450MHz (1999)
• 3DNow! rozšírená sada MMX i na FPU ! Dríve
  nežli INTEL na PIII.
• Až 550MHz (2001), nejrychlejší procesor pro
  Super7

46
AMD

• AMD K6-III, 1999
• Jak K6-2, ale navíc
• Konkurent Pentiu III
• 400, 450Mhz
• Super7, 100MHz
• L2 256kB on die
• Proto na MB muže mít L3 512kB až 2MB
• Multiport L1 a L2 design (64bit bus)

47
AMD

• Athlon, 1999
• Tímto procesorem poprvé AMDpredhonila fu INTEL!
• Prevratná a nezávislá koncepce!
• Konkurence PIII
• 22 000 000 tranzistoru
• Patice Slot-AAlpha EV6, 200Mhz
• Enhanced 3DNow!
• L1 128kB, L2 (512kB až 8MB) není na chipu
• 0.25 µm, 500,550,600,650MHz (jádro K7)
• 0.18 µm, 750, 800,850MHz, 1GHz (2000) (jádro K75)
• Pri vyšších rychlostech klesala rychlost L2
  cache, která nepresáhla 350MHz

48
AMD

• Athlon, 2000
• jádro Thunderbird
• 0.18 µm, 37 000 000 tranzistoru
• L2 cache 256kB on die
• Socket-A, 462 pin
• PC133 memory
• 750MHz až 1GHz (Slot i Socket)
• PC1600 (200Mhz FSB, DDR SDRAM)PC3100 (266Mhz
  FSB, DDR SDRAM)
• Až 1.4GHz, 2001, jen Socket
• Duron, 2000
• Vznikl jako konkurence Celeronu, levnejší a méne
  výkonný procesor
• L1 128kB, L2 64kB on die
• Jádro Spitfire, 0.18 µm, 600,650,700MHz

49
AMD

• Athlon XP, 2001
• Konkurence Pentia 4
• Jádro Palomino, 0.18 µm
• Opet zaveden PR1500, 1600, 1700, 1800, 2000
• Athlon MP urcen pro multiprocesing,
  konkuren Xeonum
• Mobile Athlon konkurence mobilním Pentium
• Duron, 2001-2002
• Jádro Morgan, pozdeji jádro Applebred
• Odvozené od Palomina a pozdeji od Bartona
• Menší cache, jenom 64kB
• konkurence Celronum
• Athlon XP, 2002
• Jádro Thoroughbred, 0.13 µm, 1.65V
• 1600 až 2800
• Athlon XP, 2003
• Jádro Barton, 0.13 µm, pozdeji 0,09 µm
• 2500 až 3800

50
ATHLON XP(rok 2004)
Rodina K7
  CPU Core Socket CPU frekv L2 Cache radic pameti
Athlon XP 3000 (166MHz) Barton Socket A 2167MHz 512kB Dual-Channel
Athlon XP 3000 (200MHz) Barton Socket A 2100MHz 512kB Dual-Channel
Athlon XP 3200 (200MHz) Barton Socket A 2200MHz 512kB Dual-Channel
51
AMD 64bit (K8)

• OPTERON
• Konkurence Itania 1 a 2 !
• Zachovává kompatibilitu s 32 bitovými procesory !
• INTEL po case reaguje s EM64T technologií !

52
OPTERON

• Konkurence Itaniu a Xeonum
• Urcen zejména pro servery
• Podporuje multiprocesing
• The AMD Opteron ProcessorThe AMD Opteron
  processor enables x86 32- and 64-bit computing
  for 1- to 8-way server and 1- to 4-way
  workstation solutions.
• Simultaneous 32- and 64-bit computing
  capabilities, allowing users to migrate to new
  64-bit software when needs demand and budgets
  permit
• Direct Connect Architecture, which reduces
  bottlenecks and provides optimized memory
  performance
• Multiple coherent HyperTransport links and 256
  Terabytes of memory space, which provide plenty
  of I/O bandwidth and performance capability to
  meet future application needs
• Scaling from 1-way to 8-way across entire data or
  computer centers using the same hardware and
  software infrastructure, thus not harming the
  bottom line
• AMD PowerNow! technology, which provides
  performance on demand and reduces CPU power at
  idle by up to 75

53
OPTERON

• 0,13mikronový výrobní proces SOI
• 105,9 milionu tranzistoru, velikost cipu 193mm2
• 64K instrukcní a 64K datové L1 cache (ECC), 1MB
  L2 cache (ECC)
• Procesor pro pracovní stanice a 1- až 8-cestné
  servery
• Nová patice Socket 940, integrovaný Heat Spreader
  
• Technologie AMD64 pro podporu 64-bitových
  aplikací
• Integrovaný pametový radic pro DDR333 (dva
  72-bitové kanály)
• Sbernice HyperTransport s propustností až 6,4GB/s
  
• Prodloužená pipeline, vylepšený TLB a predpoved
  vetvení kódu

• Opteron 1xx - série urcená pro pracovní stanice a
  jednocestné servery
• Opteron 2xx - pro dvoucestné servery
• Opteron 8xx - pro ctyr- a osmicestné servery

54
Athlon 64

• Konkurence P4
• Urcen zejména pro pracovní stanicea výkonné
  notebooky
• The AMD Athlon 64 Processor
• The AMD Athlon 64 processor is the first
  Windows-compatible x86 processor to bring 32-
  and 64-bit computing to desktop and mobile
  platforms.
• Simultaneous 32- and 64-bit computing
  capabilities, allowing users to migrate to new
  64-bit software when needs demand and budgets
  permit
• AMD Enhanced Virus Protection, which when
  combined with Microsoft Windows XP Service Pack
  2 prevents damage from certain viruses, worms,
  and Trojan horses, thus protecting
  mission-critical applications and valuable data
  while preventing the spread of network viruses to
  other systems
• AMD PowerNow! technology and AMDs CoolnQuiet
  technology for power management
• AMD PowerNow! technology invisibly and
  continuously adjusts the Mobile AMD Athlon 64
  processors operating frequency and voltage
  according to the task at hand, increasing
  notebook battery life and reducing heat, noise,
  and power consumption
• AMDs CoolnQuiet technology offers similar
  benefits for AMD Athlon 64 processor-based
  desktops, such as proven power savings of up to
  35 watts over non-equipped computers, and cooler,
  quieter operation during all but the most
  demanding tasks
• HyperTransport technology, which boosts
  performance by reducing I/O bottlenecks and
  increasing bandwidth
• 3DNow! technology, enabling tomorrows
  multimedia quality today

55
AMD

• AMD Turion 64 mobile technology
• Mobilní varianta Athlonu
• AMD PowerNow!
• Konkurence Centrinu a jeho nástupcum
• AMD Sempron
• Celeron od AMD, není 64bit !!!
• Menší cache
• FX verze mají dvoukanálový radic pameti ? vetší
  výkon
• X2 verze mají dve jádra !!!

56
AMD

• AMD Turion 64 mobile technology
• Mobilní varianta Athlonu
• AMD PowerNow!
• Konkurence Centrinu a jeho nástupcum
• AMD Sempron
• Celeron od AMD, není 64bit !!!
• Menší cache
• FX verze mají dvoukanálový radic pameti ? vetší
  výkon
• X2 verze mají dve jádra !!!

AMD K8L is a major revision of the AMD64
microarchitecture and hardware platform, and is
due mid 2007. This is AMD's answer to the Intel
Core 2 Duo line of processors.
57
AMD už dost !
58
CYRIX

• Druhý vážny konkurent fy INTEL, ale spíše v
  oblasti levnejších systému
• Nemá vlastní výrobní závody, vyrábí fa IBM
• Nejprve byla koupena firmou NS (National
  Semiconducters), pozdeji VIA (výrobce chipsetu)
• Ekvivalenty 386
• 20 až 66MHz, 1kB cache L1
• 80486SLC 386SX
• 80486DLC 386
• Ekvivalenty 486
• Cx486S 486SX, L1 2kB
• Cx486DX 486DX, L1 8kB

59
CYRIX

• 5x86 (M1SC)
• Pentium do 486 MB, 133MHz
• 6x86 (M1)
• První skutecné Pentium od Cyrixe
• L1 16kB, FSB 75 a 86MHz
• Slabé FPU, prehrívaly se
• 6x86L
• Už se neprehrívaly ?
• 6x86MX
• Jako Pentium MMX
• L1 64kB

60
CYRIX

• M-II
• FSB 100MHz
• Cyrix III
• Jádro Joshua, FSB 133Mhz, PR433 až 533
• Cyrix C3
• IDT tým, jádro Samuel, PR 566 až 600
• Samuel II, PR 667 až 850
• Ezra, PR 750 až 950
• VIA C4
• Ezra II, gt1GB
• Nehemiah, Esther

Byla zakoupeno firmou VIA. Výrobce chipsetu.
61
(No Transcript)
62
Další konkurenti

• UMC
• Doba 486
• IDT
• WinChip 1 a 2
• Zakoupen firmou VIA,pripojili se k týmu Cyrixu
• Rise
• mP6, prakticky neznámá firma
• Media GX
• Zajímavé procesory s integrovanou podporou
  multimedií (grafika a zvuk), ve skutecnosti dva
  chipy
• Puvodne Cyrix, po zakoupení NS si je NS nechala
• IBM
• Vyrábela varianty chipu od Cyrixe

63
KONEC !