Денис Колисниченко - Компьютер. Большой самоучитель по ремонту, сборке и модернизации
Глава 2
Процессор
Процессор – мозг компьютера
Процессор (CPU, Central Processing Unit) – основное устройство, которое управляет работой компьютера и обрабатывает всю информацию.
Родоначальник процессоров для персональных компьютеров – компания Intel. Сейчас все процессоры ПК, выпускаемые компаниями AMD, Cyrix, IDT и др., совместимы по системе команд с процессорами Intel.
Сага о процессорах Intel
До 2000 годаИстория современных микропроцессоров начинается с 15 нояб ря 1971 года – именно тогда компания Intel выпустила свой первый микропроцессор Intel 4004. Но мы не будем настолько углубляться в историю, а сразу перейдем в «эру персональных компьютеров», которая началась в 1981 году, когда компания IBM выпустила первый персональный компьютер (IBM Personal Computer, IBM PC).
Первый IBM PC был оснащен 8-битным процессором Intel 8086. «8-битный процессор» означает, что такой процессор за один такт мог обработать всего 8 бит (1 байт). В 1984 году появился 16-битный (еще говорят – 16-разрядный) процессор Intel 80286. Компьютеры, оснащенные таким процессором, назывались «двоечками».
Первый 32-битный процессор Intel 80386 появился в 1985 году. Заметьте, до недавнего времени все процессоры, которыми оснащались персональные компьютеры, были 32-битными, разрядность оставалась, изменялась лишь технология и алгоритмы обработки информации (ну и конечно же, рабочая частота процессоров). Кроме разрядности, производительность процессора характеризует тактовая частота: это число основных операций компьютера, производимых в секунду. Частота измеряется в герцах. Можно сказать, что чем выше тактовая частота, тем быстрее работает процессор. Правда, так было раньше. Сейчас многое решает технология, например двуядерный процессор, работающий на частоте чуть более 2 ГГц, будет быстрее одноядерного процессора, который работает на частоте 2,5 ГГц. Частота процессоров 80286 не превышала 12 МГц, а частота процессоров 80386 была не более 32 МГц.
После этого появился процессор 80486 (1989 год, до 133 МГц), за ним последовал знаменитый процессор Pentium (до 200 МГц) – 1993 год (рис. 2.1). Усовершенствованные версии этого процессора появились в 1995-м: Pentium Pro и Pentium MMX (до 233 МГц). Первый предназначался для мощных (на то время) серверов и стоил довольно дорого. А второй был похож на обычный Pentium, но в него были добавлены инструкции для обработки мультимедиаданных. В 1997 году компьютер на базе процессора Pentium MMX 166 Mhz с 16 Мб ОЗУ, 1 Гб на жестком диске, приводом CD-ROM и 14′′ монитором стоил 800 долларов.
Рис. 2.1.Процессор Intel pentiumТакже в 1997 году появился первый процессор Pentium II (до 450 МГц; рис. 2.2). В 1998 году данный процессор был несколько усовершенствован. Pen tium II был выполнен в виде картриджа, напоминающего картридж игровой приставки. До этого процессоры Intel устанавливались в разъем, называемый «гнездо» (Socket), а Pentium II устанавливался в разъем, который был назван Slot-1 (он напоминает слот расширения на материнской плате).
Рис. 2.2.Процессор Intel pentium iiВ 1998 году была выпущена облегченная версия Pentium II – процессор Intel Celeron (до 433 МГц для Slot-1). Первые версии Celeron не имели кэш-памяти (специальная быстродействующая память, использующаяся для быстрого доступа к информации, которую недавно использовал процессор) второго уровня, поэтому работали медленнее, чем Pentium II. Но чуть позже были выпущены процессоры Celeron, которые по своей производительности превосходили процессоры Pentium II.
В 1999 году был выпущен процессор Pentium III на базе ядра Katmai. Он также был выполнен в виде картриджа (слот для этого процессора назывался Slot II), тактовая частота достигала 600 МГц. Особенность данного процессора – инструкции SSE (Streaming SIMD Extensions) и расширенный набор команд MMX.
Также в 1999 году был выпущен процессор Pentium III на базе ядра Coppermine (рис. 2.3). Заявленная тактовая частота – до 1200 МГц. Первые процессоры на базе Coppermine работали довольно нестабильно в предельных режимах, что подмочило репутацию компании Intel. По зже Intel исправилась. В отличие от Pentium II и первого Pentium III, данный процессор выполнен не в виде картриджа, а в виде обычного процессора (гнездо называлось Socket 370). Еще в 1999 году появился процессор Intel Celeron Coppermine – усовершенствованная версия Intel Celeron; как и PIII Coopermine, новый Celeron устанавливался в гнездо Socket 370, а его частота не превышала 1100 МГц.
Рис. 2.3.Процессор pentium iii (для socket 370)
Если не учитывать совсем уж древние экспонаты, а принимать во внимание процессоры не ниже Pentium, то они устанавливались в следующие разъемы:
• Socket 7 – процессоры Pentium (c 1994 по 1997 год);
• Slot-1 – процессоры Pentium II (c 1998 по 2000 год);
• Slot-II – процессоры Pentium III (с 1999 по 2000 год);
• Socket 370 – процессоры Pentium III (c 1998 по 2001 год).
После 2000 года (по наши дни)Процессоры, появившиеся в 2000–2007 годах, будем считать современными. Конечно, относительно современными. Ведь компьютерная техника развивается очень быстро. Тем не менее, например, тот же Pentium IV, который появился в 2000 году, можно до сих пор купить… новым. Поэтому о процессорах, которые появились с 2000 по 2007 год, поговорим подробнее. Как-никак это современные процессоры, с которыми мы работаем чуть ли не каждый день.
Socket 423В 2000 году появился про цессор Pentium IV Willamette. Это был принципиально новый процессор, поддерживающий гиперконвейеризацию и много других передовых технологий. Процессор устанавливался в разъем Socket 423 (рис. 2.4), а его частота не пре вышала 2 ГГц для процессоров, выпу щенных в 2000 году. Плат форма Socket 423 продержалась на рынке процессоров рекордно мало: всего девять месяцев. С ноября 2000 по август 2001 го да. Больше Intel не поддерживает данную платформу. Она оказалась переходной, что вызвало негодование у многих пользователей. Судите сами. Вы покупаете новейший процессор (в конце 2000 года это был Pentium IV/Socket 423), выкладываете за новое «железо» много денег (новинки компьютерного мира всегда стоят дорого, через полгода цены идут на спад), и тут вас ждет сюрприз. Через девять месяцев Intel отказывается от текущей платформы и выходит на рынок с новой – Socket 478. Старое «железо» уже никому не нужно, да и модернизировать его не получится – нужно только менять материнскую плату.
Рис. 2.4. РазъемSocket 423 Socket 478В 2001 году была выпущена усовершенствованная версия процессора Pentium IV Northwood, работающая на более высокой частоте – до 2,8 ГГц. Новый Pentium IV устанавливался в разъем Socket 478 (рис. 2.5). У данного процессора было 512 Кб кэша второго уровня (о том, что это такое, мы поговорим отдельно, но чуть позже), что в два раза больше, чем у предыдущей модели.
Рис. 2.5. Разъем Socket 478Новый процессор мог работать с оперативной памятью следующих типов: RD-RAM (Rambus), SD-RAM и DDR-RAM. Понимаю, что пока это вам ни о чем не говорит, но чуть позже вы поймете что к чему.
Принципиально новый тип памяти RD-RAM должен был обеспечить невиданную раньше производительность персональных компьютеров. Но RD-RAM была очень дорогой памятью, из-за чего не получила широкого распространения. Поэтому сначала Intel выпустила материн ские платы, поддерживающие только SD-RAM-память, а потом и DDR-память. Но SD-RAM-память обеспечивала всего лишь треть от заявленной производительности RD-RAM.
Однако продавать процессоры все же было нужно. Поэтому многие инструменты для кодирования видео (а именно под операции с мультимедиа был «заточен» Pentium IV) были оптимизированы под SSE2. Это позволило увеличить производительность до такой степени, что кодирование видео могло производиться даже в реальном времени.
Чуть позже были представлены материнские платы (чипсеты 845D и 845GD), позволяющие работать только с DDR. Причина – завершение лицензионного соглашения с Rambus, разработчиком RD-RAM. Пропускная способность памяти на этих чипсетах была всего 2 Гбайт/с (у RD-RAM данный показатель был на уровне 3,3 Гбайт/с), зато сама память, да и материнские платы были заметно дешевле.
Чуть позже появилась двухканальная DDR-память, в результате чего пропускная способность DDR-памяти возросла до 5 Гбайт/с. И «Рамбусу» пришел конец. Нет смысла покупать дорогущую RD-RAM, если дешевая DDR-память обеспечивает большую производительность!
В 2002 году появился процессор Celeron (Willamette-128). По сути, это облегченная версия Pentium IV, работающая на частоте до 2 ГГц и устанавливающаяся в разъем Soket 478.
Это интересно. Чтобы победить конкурентов, компании идут на разные уловки. Intel не исключение. Компании Intel и AMD всегда конкурировали. И вот, когда AMD почти готова выпустить свой ультрасовременный 64-битный процессор Athlon 64 FX, Intel выпускает Pentium IV Extreme Edition. Но ничего нового Intel не изобрела. Она просто выпустила серверный (предназначенный для работы на серверах, а не на обычных персональных компьютерах) процессор Xeon под названием Pentium IV Extreme Edition. Вот и все. Главная особенность данного процессора – это дополнительные 2 Мб кэша третьего уровня, но тогда новый процессор от Intel стоил 1000 долларов, а это значительно превосходило по цене новое «детище» от AMD, которое мало того что стоило дешевле, но и работало быстрее. Поэтому многие пользователи предпочли тогда Athlon 64, а Pentium IV Extreme Edition остался неудачный финансовым ходом Intel.
