5. MIKROPROCESORIUS

Vystantis mikroelektronikai, ieškant labai efektyvių skaitmeninių įrenginių integrinių schemų pagrindu, 1971 metais firmoje INTEL (JAV) buvo sukurtas 4004 tipo mikroprocesorius (chip). Mikroprocesorius (MP) — tai superdidžioji integrinė schema, galinti turėti viename kristale (5x5x0.2 mm) net kelis milijonus elementų, vykdanti svarbiausio kompiuterio mazgo — centrinio procesoriaus funkcijas. Tai informacijos įvedimo — išvedimo valdymas, jos apdorojimas loginių — aritmetinių operacijų pagalba, kompiuterio įvairių mazgų darbo sinchronizacija, poveikis periferiniams įrenginiams ir taip toliau. Tai — kompiuterio ,,smegenys".

MP operuoja bitu (0,1). Bitų grupė, kurią apdoroja MP, vadinama mašininiu žodžiu. Jo ilgis gali būti 4, 8, 16, 32 ir taip toliai bitų. Projektuojant MP, laikomasi programinio perimamumo principo. Pvz., MP INTEL 8008 komandų sistema yra kaip sudėtinė dalis MP 8080 komandų sistemos, o ta savo ruožtu MP 8088 ir taip toliau.

MP atlieka labai įvairias funkcijas. Tai kontrolės — valdymo automatizuotos sistemos, mikro ESM, asmeniniai kompiuteriai ir taip toliau.

Mikroprocesoriaus struktūrinė schema pateikta 3 pav.

 

Valdymo įrenginys valdo duomenų mainus tarp įvesties — išvesties įrenginio (ĮIĮ) ir MP funkcinių mazgų.

Komandų skaitiklis (KS) — registras, iš kurio į adresų magistralę patenka jame įrašytas skaičius ar komandos adresas. Paprastai komandos ir duomenys nuosekliai įrašomi į tiesioginės kreipties atmintį (TKA). Valdymo įrenginys, įvykdžius eilinę komandą automatiškai padidina vienetu skaičių, įrašyta į KS (tai yra nustato tolesnės komandos adresą).

Komandų registras (KR) — registras, kuriame iš TKA užrašoma atitinkama komanda dešifravimui. Daugumą komandų sudaro operacijos kodas ir duomenys, su kuriais vykdoma ši komanda.

Aritmetinis - loginis įrenginys (ALĮ) atlieka visus aritmetinius veiksmus, funkcijų skaičiavimą pagal specialias programas.

Kaupiklis (accumulator, A) — buferinis registras laikinai saugoti duomenis, kurie turėtų būti perduoti į ALĮ arba iš jo gauti. Akumuliatorius naudojamas norint sutaupyti TKA.

Buferinis registras (BR) tarnauja informacijos mainams tarp MP ir periferinių įrenginių. Paprastai tai atlieka prievadai, kurių vaidmenį šiuo atveju atlieka BR.

Iliustruokime MP darbą konkrečiu pavyzdžiu: ,,sudėti du skaičius 5 ir 7, įrašytus į TKA ląsteles, kurių adresai yra a2 ir a4". Programa bus tokia:

REALIZACIJA

TKA adresas

komanda

komentarai

a0

Nustatyti A į 0

1 komanda

a

Sudėti A turinį su skaičiumi adresu a2

2 komanda

a2

5

Duomenys

a3

Sudėti A su a4 turiniu

3 komanda

 

7

Duomenys

a4

a5

A turinį įrašyti į TKA adresą a6

4 komanda

a5

12

Duomenys

PROGRAMA

STARTAS

NUSTATYTI A į 0

SUDĖTI A SU a2  TURINIU

SUDĖTI A SU a4 TURINIU

SKAIČIŲ IŠ A ĮRAŠYTI Į TKA ADRESĄ a6

Prieš vykdant ši programa turi būti įrašyta į TKA. Įjungus MP maitinimą, jis nustatomas į pradinę padėtį ir KS nustatomas adresas a0. Atitinkamas kodas atsiranda TKA įėjime.

Tolesniame TIG takte valdymo įrenginys (VĮ) išrenka komandą, įrašytą adresu a0, ir patalpina ją į KR, kur ji dešifruojama. Toliau VĮ registre A nustato 0 ir padidina KS vienetu. Įvykdyta pirmoji komanda. MP pradeda vykdyti antrąją operaciją. VĮ išrenka komandą iš a1, patalpina į KR ir ją dešifruoja. To rezultatas: KS nustatomas pirmojo operando adresas a2. VĮ pagal adresą a2 išrenka operandą 5 ir siunčia jį į ALĮ, kur jis yra sudedamas su A turiniu 5 + 0 = 5, o rezultatas patenka į A. KS nustatomas naujas adresas (padidėja 1). Tolesnė operacija vyksta taip pat kaip ir ankstesnė 7+5=12. Rezultatas lieka A, o KS nustatomas adresas a5 ir įvykdoma paskutinė operacija. A turinys (12) įrašomas adresu a6.

80286 mikroprocesorius 

1983 m. Intel sukūrė 80286 , o 1984 m. IBM jį panaudojo IBM PC / AJ (advanced technology) kompiuteriui . 286-me yra realus (real) ir virtualus (virtual) darbo režimai . Realiame režime atmintis suskirstyta į du šešioliktame baitų segmentus : DS (duomenų) , steko SS , papildomą ES ir kodo CS . Jie gali persidengti . Fizinis adresas gaunamas sumuojant 16 bitų efektyvųjį adresą su segmento adresu padaugintu iš 16 (kaip ir 86) . Virtualiame režime taip pat yra segmentai ir postūmis . Tačiau čia segmento starto adresas paskaičiuojamas ne pridedant keturis nulius prie segmento registro turinio , bet gaunamas iš lentelių , kurias indeksuoja segmentų registrai .286-tas perjungiamas iš realaus į virtualų režimą LMSW (load machine status word) instrukcija , kurios žodyje yra nustatomas apsaugos leidimo bitas (protection enable bit is set) . Nuskaičius  286-tą į virtualų režimą , į realų režimą ji galima paversti tik scheminiu signalu (hardware reset signal) . 286-tas leidžia adresuoti 2 MB realios ir 4 GB virtualios atminties . 286-to kristale nėra DMA kontrolerio . Sukurtos papildomos instrukcijos raliam ir virtualiam režimams aptarnauti . Slankaus kabelio aritmetiškai realizuoti sukurtas 80287 koprocesorius , kuriame yra 8 registrai , saugantieji išplėsto tikslumo formato skaičius . 286-tas ir 287-tas instrukcijas gali vykdyti lygegrečiai .286-tas ir dirbdamas virtualiu režimu , gali apsaugoti savo atminties zonas . Kuo mažesnė atminties zona , tuo aukštesnis jos privilegijos lygis . Privilegijų lygiai saugomi lygiuose:

286-tas gali dirbti daugiaprograminiu režimu (multitasking) , persijungdamas iš vieno režimo į kitą . Vieno režimo atmintyje 286-tas yra susietas su atminties segmentu , kuriame yra visa informacija sprendžiamam uždaviniui pradėti ir pabaigti . Yra specialus uždavinio krūvio segmentas TSS (task state segment) , saugantis uždavinio registro turinį tada , kai 286-tasis nevykdo šio uždavinio .

 

80386 mikroprocesorius

80386 funkcijinė schema 

Tai 32 bitų MP vykdantis 3-4 mln. operacijų per sekundę . Gali adresuoti 4GB realios atminties ir 64 terabaitus (trilijonus) virtualios atminties . Sumontuotas į 132 kojų keraminį paketą (PGA pin grid array) (trys eilės) . Virtualios atminties operacinė sistema visus segmentus ir puslapius patalpina į didelę disco erdvę – swap area – pasikeitimo erdvę . Realioje (mažesnėje) atmintyje saugomi tik dažniausiai naudojami operacines sistemas MS-DOS ir UNIX . Tai leidžia įvesti 16 bitų programinę įrangą į 32 bitų sistemą . 386-to instrukcijas galima paskirstyti į 9 kategorijas :

Kiekviena instrukcija yra vidutiniškai 3,2 baitų ilgio . 386-tas turi 16 instrukcijų eilę vidutiniškai 5 instrukcijoms saugoti . Operandai gali būti 8 ,16 ar 32 bitų ilgio . Kai vykdomos 86-to ar 286-to instrukcijos , operandai būna 8 ar 16 bitų ilgio . 386-to loginių adresų erdvė gali būti padalinta į vieną ar daugiau 1 - 4 gigabaitų segmentą . segmentai gali būti individualiai apsaugoti privilegijų lygiais ir selektyviai panaudojami įvairiuose uždaviniuose . 386-to programa potencialiai gali kreiptis į daugelį  segmentų . Todėl loginis adresas turi identifikuoti segmentą . Loginis adresas susideda iš 16 bitų segmento selektoriaus (segment selektor) ir 32 bitų postūmio (off set) į pasirinktą segmentą .

80386-sis nustato segmento adresą , naudodamas selektorių kaip indekso rodiklį į aprašymų lentelę (descriptor table) , kurioje šis indeksas saugomas . Procesoriu sumuoja loginio adreso postūmio  dalį su bazės adresu , kurį gavo iš segmento aprašytojo (segment’s descriptor) operando adresui sukurti . 80386-me yra apsaugos mechanizmo matrica (protection array) , kurioje realizuojama priviligejų hierarhija (privilege hierarchy) . Neapsaugota systema gali būti realizuota patalpinant jos procedūras į segmentus , kur yra nulinis privilegijų lygis .Šiek tiek daugiau apsaugotose sistemose operacinė sistema gali būti patalpinta į nulinį lygį , o taikomoji programa į lygį 1 ir t.t. Apsaugotose sistemose uždavinių privilegijų sistema nustato , kurias instrukcijas ji gali vykdyti ir kurią segmentų posistemę adresų erdvėje gali išrinkti . Daugiarežimis darbas (multitasking) : vienos bylos redagavimas , kitos bylos kompiliavimas , trečios bylos perdavimas į kitą kopiuterinę sistemą ir kt. Bet kuri veikla , kuri gali būti vykdoma lygiagrečiai , vadinama uždaviniu (task) ar procesu . Operacinė sistema modeliuoja daugiarežimius procesus , realizuodama kiekvieną uždavinį virtualaus procesoriaus pagalba . Uždavinių vykdymo tvarkai nustatyti naudojami selektorius (selector) ir aprašytojas (descriptor) uždavinių segmente procedūroms aprašyti . Kiekvienas uždavinys gali turėti tam tikra sistemos pločio (systemwide) loginio adreso erdvę , kuri patalpinama į globalinę aprašymų lentelę GDT (global descriptor table) ir loginę adresų erdvę , kuri patalpinama į vietinę aprašymų lentelę LDT (local descriptor table) . Šiose lentelėse gali būti iki 8,192 aprašymų (descriptors) kiekvienoje . Kartu jos visos sudaro uždavinio loginio adreso erdvė . Intel sukūrė 80386 SX ir 80386 DX mikroprocesorius , kurių vidinė architektūra yra kaip 3 kartos procesoriaus , turinčio 32 bitų vidinę duomenų šyną , bet skyriasi išorinės šynos . 386 SX yra 16 bitų duomenų ir 24 bitų adresų šynos , o 386 DX – išorinės adresų ir duomenų synos yra 32 bitų pločio . 386 SX sumontuotas į 100 kojelių POFP paketą , o 386 DX – į 132 kojelių PGA paketą . Yra sukurtas matematinis 387 koprocesorius ir nustatyta jo prijungimo galimybė . Galimi 16 , 20 , 25 ir 33 MHz sinchrodažniai.

80x86 procesoriai. Pentium procesoriai

Skirtumai tarp 8088 ir 8086 mikroprocesorių yra šie:

AD0 - AD15 - tai multipleksuotos adresų/duomenų linijos. Per pirmą šynų ciklo periodą jose yra žemesnis 16 bitų adresas. Kitų ciklų metu šios linijos būna duomenų magistralėmis. Interrupt ir HOLD ciklų metu šios linijos būna aukšto impedanso būsenoje.
A16/S3 - pirmojo instrukcijos ciklo vykdymo metu ši linija yra adreso linija. Jei vykdoma I/O instrukcija, pirmojo ciklo metu ši linija yra loginio nulio būsenoje. Kitais ciklo periodais ši linija kartu su A17/S4 perduoda būsenos signalą.
A17/S4 - pirmojo instrukcijos ciklo vykdymo metu ši linija yra adreso linija. Jei vykdoma I/O instrukcija, pirmojo ciklo metu ši linija yra loginio nulio būsenoje. Kitais ciklo periodais ši linija kartu su A16/S3 perduoda būsenos signalą.

A17/S4

A16/S3

Registras, sudarantis 8086 adreso porciją

0

0

Extra segment

0

1

Stack segment

1

0

Code segment or no segment

1

1

Data segment

A18/S5 - pirmojo instrukcijos ciklo vykdymo metu ši linija yra adreso linija. Jei vykdoma I/O instrukcija, pirmojo ciklo metu ši linija yra loginio nulio būsenoje. Kitų ciklų metu ši linija atspindi 8086 mP Interrupt Enable žymės reikšmę.
A19/S6 - pirmojo instrukcijos ciklo vykdymo metu ši linija yra adreso linija. Jei vykdoma I/O instrukcija, pirmojo ciklo metu ši linija yra loginio nulio būsenoje. Kitų ciklų metu ši linija yra loginio nulio būsenoje, jei 8086 mP kontroliuoja sisteminę magistralę ir jei yra HOLD ar INT signalai.

- pirmojo instrukcijos ciklo metu linija yra signalas. yra tuščias per READ, WRITE ir Interrupt Acknowledge sekas, per kurias duomenys turi būti perduodami į duomenų magistralės vyresniuosius aštuonis bitus. Šis signalas yra naudojamas atminties blokų išrinkimui kartu su AD0. Kitų ciklų metu palaikomas pirmojo ciklo lygis.

CONTROL,STATUS LINES - yra dviejų tipų:

Nagrinėsime pirmąjį tipą: , READY, ,INTR, NMI, RESET signalams įtakos turi minėtas lygis.

Nagrinėsime antrąjį tipą:šioms 8086 mP signalų poroms turi įtakos minėtas lygis:

MAX - MIN,
,
,
,
RQ/GT0 - (HOLD),
RQ/GT1 - (HLDA),
QS0 - (ALE),
,
.

Būvis(status)

0

0

>0

Interrupt aknowledge

0

0

1

I/O read

0

1

0

I/O write

0

1

1

Halt

1

0

0

Instruction fetch

1

0

1

Memory read

1

1

0

Memory write

1

1

1

Inactive

QS0

QS1

Būvis

0

0

nėra operacijos

0

1

vykdomas pirmasis instrukcijos baitas

1

0

>eilė užbaigta

1

1

kitas iš eilės instrukcijos baitas, paimtas iš eilės

Power and timing lines: CLK - clock - sinchrosignalas. Jį sukuria 8284 sinchrogeneratorius. Vcc - maitinimas +5V + arba - 10%, GND - korpusas (įžeminimas).
Trijų būsenų linijos ir signalai yra šie:
AD0 - AD15, A16/S3, A17/S4, A18/S5, A19/S6, /S7, , , , , , INTA.

3.10 pav. 8086/88 blokinė shema

Svarbiausias 8088/6, skirtumas nuo kitų 1-s kartos mP yra tas, kad 88/86 procesoriuje procesai vyksta lygiagrečiai vienu metu vykdymo įrėngyje EU - executor unit ir šynos inerfeiso įrenginyje BIU - bus interface unit. EU yra duomenų ir adresų registrai, ALĮ (ALU) KĮ (CU). BIU yra duomenų interfeiso logika (BCL), segmentų registrai, atminties adresacijos logika ir 6 baitų IOCQ - instrukcijų objektinio kodo eilė. EU ir BIU dirba asinhroniškai. Kai EU pasirošęs įvykdyti naują instrukciją, jis paima jos objektinį kodą iš eilės iš BIU ir ją įvykdo. Kai IOCQ ištuštėja, BIU įvykdo instrukcijų mašininį ciklą (fetch cycle) ir CPU laukia jos pabaigos. Tačiau eilė retai būna tuščia ir CPU laukti netenka. Jei instrukcijos vykdymo metu turi būti kreiptasi į M ar I/O, EU informuoja BIU apie šį poreikį. Tuomet BIU generuoja reikiamą išorinį kreipimosi mašininį ciklą pagal EU poreikį. Kai 2 ar daugiau IOCQ baitų ištuštėja, BIU pats generuoja išorinio kreipimosi ciklą.
88/86 yra keturi 16 bitų bendro naudojimo registrai AX, BX, CX ir DX, DU 16 bitų rodikliai SP (stack pointer) ir BP (bus pointer), du 16 bitų indeksų registrai, SI (source index) ir DI (destintion index), vienas 16 bitų programos skaitiklis PC (program counter), keturi 16 bitų segmento registrai CS (code segment), DS (data segment), SS (stack segment), ES (extra segment) ir vienas 16 bitų žymių registras F (flag register).
AX = AH+AL - akumuliatorius AL atitinka 8080 A registrą
BX = BH+BL - bazės registras. B atitinka HL registrų porą (8080)
CX = CH+CL - (count) skaičiavimo registras. Jis atitinka 80 A B C registrų porą
SP leidžia realizuoti steko atminties procedūrą.
BP leidžia paimti duomenis iš SS - steko segmento, tai yra tuos parametrus, kurie buvo perduoti per steką. Indeksų registrai leidžia paimti duomenis iš duomenų atminties, vykdant eilutės tipo operacijas. Jie gali būti naudojami ir kaip operandai 16 bitų aritmetinėse ir loginėse operacijose.
Segmento registrai dalyvauja visuose atminties operacijos skaičiavimuose. Kiekvienas segmento registras aprašo savą 64 K baitų atminties bloką.

Overflow yra out carry into carry į MSB aritmetinių operacijų
A - carry iš 3 bitą, Z, P - kaip 8080A
C - atimant C = 1, jei nebuvo pernešimo
D žymė parodo, ar eilutės operacijos automatiškai inkrementuos ar dekrementuos indeksų registrų turinius. Jei D=1, tai SI ir DI indeksų registrų turiniai bus dekrementuoti. Tai reiškia, kad eilutės bus išrenkamos nuo aukščiausio atminties adreso. Jei D=0, tai SI ir DI turiniai bus inkrementuojami. Tuomet eilutės bus išrenkamos aukštyn, pradedant nuo žemiausio atminties adreso.

80186/286 mikroprocesorių architektūros ypatumai

2 pav. 80186 MP blokinė schema

80186 MP

80186 papildomai yra įkomponuoti: kristalo išrinkimo logikos blokas (chip select unit), du nepriklausomi greitaveikiai tiesioginio atminties išrinkimo (direct memory access) DMA kanalai, trys programuojami taimeriai (programmable timers), programuojamas pertraukimų kontroleris (programmable interupt controller) ir sinchrogeneratorius (clock generator). 80186 visi registrai yra praktiškai tokie patys, kaip ir 88/ 86 . 80186 turi 10-čia instrukcijų daugiau už 86 - tą. CSU generuoja kristalo išrinkimo signalus atminties ląstelėms ir I/ O įrenginiams. Naudojami 6 atminties išrinkimo, išėjimo signalai ir 7 I/O įrenginiams išrinkti. PDMAU realizuoja du DMA kanalus. Blokas perduoda duomenis tarp atminties ir I/O įrenginių žodžiais ar baitais, esant lyginiams ar nelyginiams adresams. Kanaluose yra 20 bitų šaltinio ir krypties rodikliai, kurių turiniai gali būti inkrementuojami ar dekrementuojami po kiekvieno duomenų perdavimo. Du PT yra nepriklausomi su savo išvadais ir gali būti naudojami išoriniams įvykiams skaičiuoti, laiko signalams generuoti. Nepajungtas prie išvadų trečiasis taimeris, naudotinas realaus laiko kodavimui ir vėlinimui generuoti. Sinchro generatorius sukuria vidinius ir išorinius sichro signalus.
PIC priima pertraukimus iš visos eilės tiek vidinių, tiek išorinių trikdžių šaltinių. Kontroleryje yra savi kontrolės registrai, kurie naudojami kontrolerio darbo režimui suformuluoti - BIU yra 6 baitų instrukcijų kodo eilė (88 - me - 4).
80186 kreipiasi į 8 ar 16 bitų atmintį. Kreipiantis į žodį, išrenkamas lyginis adresas. Kreipiantis į baitą - išrenkamas nelyginis adresas. Taip pat yra 86-me .

80286 MP

1983 m. Intel sukūrė 80286, o 1984 m. IBM jį panaudojo IBM PC / AJ (advanced technology ) kompiuteriui. 286-me yra realus (real) ir virtualus (virtual) darbo režimai. Realiame režime atmintis suskirstyta į du šešioliktame baitų segmentus: DS (duomenų ), steko SS, papildomą ES ir kodo CS.
Jie gali persidengti. Fizinis adresas gaunamas sumuojant 16 bitų efektyvųjį adresą su segmento adresu padaugintu iš 16 (kaip ir 86 ). Segmento viduje baitai randami, naudojant 16 bitų postumį (off set).
Virtualiame režime taip pat yra segmentai ir postūmis. Tačiau čia segmento starto adresas paskaičiuojamas ne pridedant keturis nulius prie segmento registro turinio, bet gaunamas iš lentelių, kurias indeksuoja segmentų registrai. 286-tas perjungiamas iš realaus į virtualų režimą LMSW (load machine status word) instrukcija, kurios žodyje yra nustatomas apsaugos leidimo bitas (protection enable bit is set). Nuskaičius 286-tą į virtualų režimą, į realų režimą jį galima pervesti tik scheminiu signalu (hardware reset signal). 286-tas leidžia adresuoti 2 MB realios ir 4 GB virtualios atminties. 286-to kristale nėra DMA kontrolerio. Sukurtos papildomos instrukcijos realiam ir virtualiam režimams aptarnauti .
Slankaus kablelio aritmetikai realizuoti sukurtas 80287 koprocesorius, kuriame yra 8 registrai, saugantieji išplėsto tikslumo formato skaičius. 286-tas ir 287-tas instrukcijas gali vykdyti lygegrečiai. 286-tas ir dirbdamas virtualiu režimu, gali apsaugoti savo atminties zonas. Kuo mažesnė atminties zona, tuo aukštesnis jos privilegijos lygis. Privilegijų lygiai saugomi lygiuose:

286 - tas gali dirbti daugiaprograminiu režimu (multitasking), persijungdamas iš vieno režimo į kitą. Vieno režimo atmintyje 286 - tas yra susietas su atminties segmentu, kuriame yra visa informacija sprendžiamam uždaviniui pradėti ir pabaigti. Yra specialus uždavinio krūvio segmentas TSS(task state segment), saugantis uždavinio registro turinį tada, kai 286-tasis nevykdo šio uždavinio.

80386 mikroprocesorius

12 pav. 80386 funkcijinė schema

Tai 32 bitų MP vykdantis 3-4 mln. operacijų per sekundę. Gali adresuoti 4 GB realios atminties ir 264 - 64 terabaitus (trilijonus) virtualios atminties. Sumontuotas į 132 kojų keraminį paketą (PGA-pin grid array)(trys eilės). Virtualios atminties operacinė sistema visus segmentus ir puslapius patalpina į didelę disko erdvę - swap area - pasikeitimo erdvę . Realioje (mažesnėje) atmintyje saugomi tik dažniausiai naudojami segmentai ir puslapiai. Programos gali būti vykdomos pagal skirtingas operacines sistemas MS-DOS ir UNIX . Tai leidžia įvesti 16 bitų programinę įrangą į 32 bitų sistemą . 386-to instrukcijas galima paskirstyti į 9 kategorijas :

Kiekviena instrukcija yra vidutiniškai 3,2 baitų ilgio. 386-tas turi 16 instrukcijų eilę vidutiniškai 5 instrukcijoms saugoti. Operandai gali būti 8,16 ar 32 bitų ilgio. Kai vykdomos 86 - to ar 286 - to instrukcijos, operandai būna 8 ar 16 bitų ilgio.
386 - to loginių adresų erdvė gali būti padalinta į vieną ar daugiau 1-4 gigabaitų segmentą. Segmentai gali būti individualiai apsaugoti privilegijų lygiais ir selektyviai panaudojami įvairiuose uždaviniuose. 386 - to programa potencialiai gali kreiptis į daugelį segmentų. Todėl loginis adresas turi identifikuoti segmentą. Loginis adresas susideda iš 16 bitų segmento selektoriaus (segment selector) ir 32 bitų postūmio (off set) į pasirinktą segmentą. 80386-sis nustato segmento adresą ,naudodamas selektorių kaip indekso rodiklį į aprašymų lentelę (descriptor table), kurioje šis indeksas saugomas. Procesorius sumuoja loginio adreso postūmio dalį su bazės adresu, kurį gavo iš segmento aprašytojo (segment,s descriptor) operando adresui sukurti.
80386-me yra apsaugos mechanizmo matrica (profection array), kurioje realizuojama privilegijų hierarhija (privilege hierarchy). Neapsaugota sistema gali būti realizuota patalpinant jos procedūras į segmentus, kur yra nulinis privilegijų lygis. Šiek tiek daugiau apsaugotose sistemose operacinė sistema gali būti patalpinta į nulinį lygį, o taikomoji programa į lygį 1 ir t.t.
Apsaugotoje sistemoje uždavinių privilegijų sistema nustato, kurias instrukcijas ji gali vykdyti ir kurią segmentų posistemę adresų erdvėje gali išrinkti .
Daugiarežimis darbas (multitasking): vienos bylos redagavimas, kitos bylos kompiliavimas, trečios bylos perdavimas į kitą kompiuterinę sistemą ir kt. Bet kuri veikla, kuri gali būti vykdoma lygegrečiai, vadinama uždaviniu (task) ar procesu. Operacinė sistema modeliuoja daugiarežimius procesus, realizuodama kiekvieną uždavinį virtualaus procesoriaus pagalba. Uždavinių vykdymo tvarkai nustatyti naudojami selektorius (selector) ir aprašytojas (descriptor) uždavinių segmente procedūroms aprašyti. Kiekvienas uždavinys gali turėti tam tikrą sistemos pločio (systemwide) loginio adreso erdvę, kuri patalpinama į globalinę aprašymų lentelę GDT (global descriptor table) ir loginę adresų erdvę, kuri patalpinama į vietinę aprašymų lentelę LDT(local descriptor table). Šiose lentelėse gali būti iki 8.192 aprašymų (desricptors) kiekvienoje. Kartu jos visos sudaro uždavinio loginio adreso erdvę.
Intel sukūrė 80386 SX ir 80386 DX mikroprocesorius, kurių vidinė architektūra yra kaip 3 kartos procesoriaus, turinčio 32 bitų vidinę duomenų šyną, bet skiriasi išorinės šynos. 386 SX yra 16 bitų duomenų ir 24 bitų adresų šynos, o 386 DX - išorinės adresų ir duomenų šynos yra 32 bitų pločio. 386 SX sumontuotas į 100 kojelių PQFP paketą, o 386 DX - į 132 kojelių PGA paketą. Yra sukurtas matematinis 387 koprocesorius ir nustatyta jo prijungimo galimybė. Galimi 16,20,25 ir 33 MHz sinchrodažniai.

80486 mikroprocesorius

Intel yra sukūrusi tokius 486 procesorius: SX,SLE SX ,DX ,DX2 ir SLE DX. SLE tipo procesoriai yra sukurti pagal SL CHMOS energiją taupančią technologiją, leidžiančią sulėtinti taktinį dažnį iki 0, kai procesorius nevykdo programos "užmigdyti " procesorių .Jų visų šynos (vidinės ir išorinės) yra 32 bitų pločio, visuose įmontuota spartinančioji atmintis (internal cache) ir galimybė prijunkti išorinę spartinančiąją atmintį (external cache). SX montuojami į 168 ar 196 kojelių PGA ar PQFP paketus. DX - į 168 kojelių PGA paketą, o SLE DX į 168 ar 208 kojelių PGA ar SQFP paketus. DX ir DX2 procesoriuose viduje dar yra įmontuotas matematinis 387 koprocesorius, o SX procesoriuose matematinio koprocesoriaus nėra. Sinchrodažniai : SX - kaip ir 386, DX-25,33,50,66 MHz.

Pentium mikroprocesorius

Pentium procesorių galima dalinai vadinti ketvirtos kartos mikroprocesoriumi, nes jis turi 64 bitų duomenų magistralę, tačiau jo adresų ir vidinė duomenų magistralės yra 32 bitų pločio. Jame yra įmontuotos atskiros programų ir duomenų spartinančios atmintys, o taip pat ir išplėstų galimybių 32 bitų matematinis koprocesorius. Sinchrodažnis nuo 60,66 M Hz pagal 1994 m. duomenis. Šiandien jau yra padidintas virš 200 MHz. Procesorius yra pagamintas pagal Intel 0,8 mp BICMOS technologiją, naudojančią dvipolius tranzistorius darbo spartai padidinti ir komplementarinius MOP tranzistorius CMOS efektyviam energijos taupymui ir kompaktiškumui gauti. Jame pagerintos ir išplėstos slankaus kablelio operacijos, sukurta patikimumo klaidų nustatymo sistema. Jis yra dvejatainiu lygiu suderinamas su visa Intel 386 ir 486 procesorių panaudojimų programine įranga.

Intel iCIMP indeksas

Intel Comparative Microprocessor Performance iCOMP indeksas sukurtas PC pirkėjams informuoti apie santikines Intel MP charakteristikas. Jis įvertina keturias atskiras 16 ir 32 bitų MP savybes- sveikų skaičių, slankaus kablelio, grafines ir vaizdo darbo charakteristikas. Kiekvienas parametras įvertintas jo realizavimo laiko procentine išraiška. Kuo didesnis indeksas, tuo geresnės MP savybės. Pateikiamos tokios iCOMP reikšmės: i386 SX - 20®32, i386 SX-25® 39, i386 SL - 25® 41, i386 DX - 25® 49, i386 SX - 33® 56, i386 TM DX - 33® 68, i486 SX - 20® 78, i486 SX - 25® 100, i486 DX - 25® 122, i486 SX - 33® 136, i486 DX - 33® 166, i486 DX2 - 50® 231, i486 DX - 50® 249, i486 TM DX2 - 66® 297, Pentium - 60® 510, Pentium - 66® 567.

RISC, DSP procesoriai

RISC kompiuterių savybės

Per paskutinius 20 metų vyravo pastovi tendencija kurti kompiuterius su vis įvairesnėmis ir sudėtingesnėmis instrukcijomis. Todėl kai kurie 16 bitų mikroprocesoriai turi daug sudėtingesnes instrukcijas negu didieji 1960 - jų metų kompiuteriai. Tačiau per paskutiniuosius kelis metus atsirado populiari alternatyva kurti procesorius, turinčius mažos apimties paprastų instrukcijų sistemą. Todėl tokie kompiuteriai vadinami RISC - Reduced Instruction Set Computers - supaprastintų instrukcijų sekos kompiuteriai (SISK). Sudėtingų instrukcijų sekos kompiuteriai vadinami CISC (Complex Instruction Set Computers). Esant tam tikroms sąlygoms RISC kompiuteriai gali būti daug našesni už CISC kompiuterius. Tačiau palyginti yra gana sunku, nes vienos CISC instrukcijos atliekamus veiksmus RISC kompiuteris įvykdo naudodamas daugelį savo instrukcijų. Todėl kompiuterius lyginti pagal atliekamų per sekundę instrukcijų skaičių būtų neteisinga. Be to, mašininės kalbos RISC kompiuterių programos sudarytos iš daug didesnio instrukcijų skaičiaus negu ekvivalentiškos CISC programos ir todėl jos užima daug daugiau atminties saugojimui. RISC kompiuterių pavyzdžiai yra IBM RS 6000 ir naudojantys MIPS mikroprocesorių SUN SPARC architektūros kompiuteriai.

DSP procesoriai

Visiškai priešingu keliu nuėjo Analog Devices korporacija, kurdama skaitmeninių signalų apdorojimo procesorius ADSP, kurie atlieka daugybę sudėtingų operacijų per vieną mašinos taktą.
Trumpai susipažinkime su DSP procesorių architektūra nagrinėdami ADSP - 21xx programuojamų mikroprocesorių ir mikrokompiuterių šeimą.

ADSP - 21XX šeima

ADSP-21xx yra programuojami mP ir mK skaitmeninių signalų apdorojimui (DSP) ir kitoms operacijoms, naudojantys modifikuotą Harvardo archtektūrą, paremtą atskiromis duomenų ir instrukcijų magistralėmis (bus). ADSP- 2101 ir tolesni yra mK, paremti 2100 mP. Jose be pagrindinių mP elementų yra 1K 16 bitų duomenų (data) RAM ir 2 k 24 bitų programų RAM, nuoseklūs bei lygiagretūs (2111) uostai, taimeris bei pertraukimų ralizavimo mazgai. Per vieną taktą (cycle) mP paima (fetch) operandą iš vidinės duomenų atminties, operandą iš vidinės programų atminties ir kitą instrukciją iš vidinės programų atminties. mK pagaminti greitaveikio 1.0 mk dvigubo sluoksnio (double layer) metalizuoto KMOP (CMOS) proceso pagrindu ir dirba 50 MHz vidiniu, bei 12,5 MHz išoriniu sinchrodažniu, realizuodami visas komandas per 80 ns. ADSP-2101 būna 68 kojelių PGA (pin grid array) ir 68 laidelių PLCC (plastic leaded chip carrier) korpuse.
21xx šeimoje yra šie bazinės architektūros elementai (5.1 pav.):
- Aritmetinis - loginis įrenginys ALU (Arithmetic - Logical Unit);
- Daugintojas - akumuliatorius MAC (Multiplier - Accumulator);
- Postūmiklis BS (Barrel Shifter);
- Du duomenų adreso generatoriai DAG (Data Address Generators);
- Programų sekiklis PS (Program Sequencer);
Efektyvus duomenų perdavimas pasiekiamas naudojant penkias vidines magistrales:
1. Programų atminties adreso PMA (Program Memory Address);
2. Programų atminties duomenų PMD (Program Memory Data);
3. Duomenų atminties adreso DMA (Data Memory Address);
4. Duomenų atminties duomenų DMD (Data Memory Data);
5. Rezultato R (Result);

ADSP - 21XX instrukcijos

ADSP-21xx asembleris pagrįstas paprastai skaitoma ir koduojama algebrine sintakse, skaičiavimų ir duomenų perdavimų šaltiniai ir kryptys yra tiesiogiai rašomi kiekviename asemblerio teiginyje (statment), išvengiant specialių mnemoninių pažymėjimų. Kiekviena instrukcija telpa 24 bitų žodyje ir yra įvykdoma per vieną taktą. Yra 5 pagrindinės instrukcijų kategorijos: duomenų perdavimo (data move), skaičiavimo (computational), programų srautų valdymo (flož control), kitos instrukcijos.

ALU (Aritmetinio - loginio įrenginio) instrukcijos

[ IF sąlyga ] AR|AF =xcop + yop [+C] sudėti / sudėti su pernešimu
= xop - yop [+C-1] x - y / x - y su skoliniu
= yop - xop [+C-1] y - x / y - x su skoliniu
= xop AND yop x y = x
£ y (IR)
= xop OR yop x
Œy (ARBA)
= xop XOR yop x
" y (IARBA)
= PASS xop perduoti, išvalyti
= - xop paneigti (x(-1))
= NOT xop invertuoti (NE)
= ABS xop absoliuti vertė
= yop + 1 inkrementavimas
= yop - 1 dekrementavimas
= DIVS yop, xop dalyba
= DIVQ xop

MAC instrukcijos

[ IF sąlyga ] MR|MF=xop * yop daugyba
= MR + xop * yop daugyba / akumuliacija
= MR - xop * yop daugyba / atimtis
= MR MR perdavimas (transfer)
= 0 išvalymas
IF MV SAT MR sąlyginis MR prisotinimas (saturation)

Postūmiklio (shifter) instrukcijos

[ IF sąlyga ]SR = [SR OR] ASHIFT xop; aritmetinis postūmis


IF [NOT] FLAG_IN JUMP šuolis / iškvietimas iš Flag In kojelės
IF [NOT] FLAG_IN CALL addr
[IF sąlyga] SET | RESET | TOGGLE FLAG_OUT[ ,...]Flag Out kojelės modifikacija
[IF sąlyga] RTS grįžti iš paprogramės
[IF sąlyga] RTI grįžti iš pertraukimo aptarnavimo paprogramės
IDLE [(n)] laukimas

Įvairios instrukcijos

NOP nėra operacijos
MODIFY (Ix, My) adreso registro modifikacija
[PUSH STS], [POP CNTR], [POP PC], [POP LOOP] steko valdymas
ENA | DIS SEC_REG [,...] režimo valdymas
BIT_REV
AV_LATCH
AR_SAT
M_MODE
TIMER
G_MODE

Pažymėjimai:
Ix - indekso registrai netiesioginiam adresavimui
My - modifikacijos registrai netiesioginiam adresavimui
data - betarpiška duomenų vertė
addr - betarpiška adreso vertė
exp - eksponentė (postūmio vertė) betarpiško postūmio instrukcijoje (8 bitų skaičius su ženklu)
ALU - bet kuri ALI instrukcija (išskyrus dalybą)
MAC - bet kuri dauginimo ar kaupimo instrukcija
SHIFT - bet kuri perstūmimo instrukcija (išskyrus betarpišką postūmį)
IF [sąlyga] - sąlyginės instrukcijos sąlygos kodas
term - sustabdymo kodas DO UNTIL ciklui
dreg - duomenų registras (ALU, MAC, SHIFTER skaičiuoklės)
reg - bet kuris registras (tame skaičiuje ir dreg)
Instrukcijos pabaigos ženklas
, daugialypių operacijų instrukcijos skiriamasis ženklas
[ ] - nebūtina (optional) instrukcijos dalis
[ , ...] - nebūtinos instrukcijos daugialypės operacijos
option 1 | option2 - viena iš pasirinkimų sąraše opcijų

ADSP - 21XX asemblerio programų fragmentai

Registrinio adresavimo registrai

DAG1: IO - 3, LO - 3, MO - 3 (14 bitų) DM atminčiai
DAG2: I4 - 7, L4 - 7, M4 - 7 (14 bitų) DM ir PM atminčiai
ALU: 2x (AXO - 1, AYO - 1, AR, AF) (16 bitų)
MAC: 2x (MXO - 1, MYO - 1, MF) (16), MR2(8), MR1, MR0 (16))
SHIFTER: 2x (SI, SR1, SR0(16), SE(8), SB(5))
BUS EXCHANGE PX(8)
PROGRAM SEQUENCER: 4XLOOP STACK (18),16X
PC STACK(14), 4XCOUNT STACK(14), ICNTL(5),
SSTAT(8), ASTAT(8), IFC(*), IMASK(*),
MSTAT(*), STATUS STACK(*)* - kinta nuo mikroprocesoriaus.

Kaip atminties (memory mepped) adresuojami registrai

Memory interface: OX3FFF - system control, OX3FFE - DWAIT;
Analog interface: OX3FEF - autobuffer, OX3FEE - control, OX3FED - ADC Receive, OX3FEC - DAC Transmit;
SPORTO: OX3FFA - RX31 - 16, OX3FF9 - RX15 - 0, OX3FF8 - TX31 - 16,
OX3FF7 - TX15 - 0, OX3FF6 - Control, OX3FF5 - SCLKDIV,
OX3FF4 - RFSDIV, OX3FF3 - Autobuffer
SPORT1: OX3FF2 - control, OX3FF1 - SCLKDIV, OX3FF0 - RFSDIV, OX3FEF - Autobuffer
HOST INTERFACE PORT(HIP): OX3FF8 - HMASK, OX3FF7 - HSR7, OX3FF6 - HSR6, OX3FF5 - HDR5,
OX3FF4 - HDR4, OX3FF3 - HDR3, OX3FF2 - HDR2, OX3FF1 - HDR1, OX3FF0 - HDR0

MXO = 1234; {MXO įkraunamas dydžiu 1234}
IMASK = OXF; {IMASK įkraunamas dydžiu FH (šešeioliktainiu)}
AXO = 0; {Į AXO įrašoma konstanta 0}
DM (OX3FFE) = AXO; {Duomenų atminties ląstelė OX3FFE, atitinkanti registrą DWAIT, išvaloma}
AXO = DM(IO,MO); {netiesioginis duomenų atminties skaitymas iš IO nurodytos pozicijos, po to IO modifikuojant dydžiu MO}
PM(I4,M5) = MR1; {netiesioginis programų atminties duomenų įrašymas adresu, kurį nurodo I4, po to jo turinį modifikuojant dydžiu M5}
JUMP(I4); {netiesioginis šuolis adresu, kurį nurodo I4}
ENA SEC_REG; {pasirenkami skaičiuoklių antriniai registrai}
DIS SEC_REG; {pasirenkami pirminiai skaičiuoklių registrai}
{S PORTO programavimas 8 bitų m - low companding režimui, nustatant viduje generuojamą sinchrodažnį (clock) lygų 255, esant 256 taktams tarp RFS momentų, SCLKDIV lygiam 2, kas padaro SCKL=(1/6*CLKOUN > T}
SI = OXB27;
DM(OXFF6) = SI; {S PORTO valdymo registras}
SI = 2;
DM(OX3FF5) = SI; {SCLKDIV=2}
SI = 255;
DM(OX3FF4) = SI; {RFSDIV=255}
{daugialypių instrukcijų taikymas}
MR = MR + MXO * MYO(SS), MXO = DM(IO,MO), MYO = PM(I4,M5);
{MR įgyja pirminės savo vertės bei MXO ir MXI esamų verčių sandaugos sumą, traktuojant MXO ir MXI vertes su ženklu (SS). Toliau paimami du nauji operandai - vienas iš DM, į kurią nurodo IO, po to modifikuotas reikšme MO ir kitas - iš PM, kurios adresą nurodo I4, po to modifikuotas reikšme M5}
AXO = DM(I2,MO), AYO = PM(I4,M6); {Vykdomas dvigubas operandų paėmimas (fetch): į X ateina informacija iš DM, o į Y - iš PM}
AR = AXO + AYO, AXO = DM(IO,M3); {ALU sumuojama ir į AXO iš DM įvedamas vienišas (single) operandas}
DM(IO,MO) = AR, AR = AXO + AYO; {Pradžioje AR turinys įrašomas į DM, o po to įvykdoma suma, įkraunant naują reikšmę į AR}
AR = AXO + AYO, AXO = MR2; {Įvyksta ALU sumavimas ir nauja vertė iš MR2 įkraunama į AXO}

Skaičiuoklių instrukcijos

IF AC AR = AXO + AYO + C; {Jei carry (AC)=1 vyks ALU sumavimas, priešingu atveju NOP}
IF NOT MV MR = MR + MXO * MYO(UU); {Jei yra MAC perpildymas, bus NOP, jei ne, bus vykdoma daugyba (akumuliacija, naudojant operandus be ženklo (UU)}
IF NOT CE SR = SR OR NORM SI(HI); {Jei skaitiklis nėra tuščias (not counter expired), vyks postūmiklio normalizacija}
IF EQ JUMP my_label; {Jei lygu, eiti adresu my_label}

Kai kurios asemblerio direktyvos

VAR/DM coefficients [R8]; {direktyva aprašo 128 verčių po 16 bitų masyvą, išdėstytą duomenų atmintyje DM; o operatoriai ^ ir % naudojami masyvo adresui ir ilgiui nustatyti}
IO = ^coefficients; {nurodo į buferio adresą}
MXO = DM[IO,MO]; {įkrauna MXO iš buferio}
MXO = DM(coefficients); {pirmojo elemento adresas}
INIT coefficients: filename.dat; {nuskaitoma reikšmė iš filename.dat į masyvą, vykstant prijungimui(link)}
VAR/DM coefficient; {vienetinio ilgio duomenų buferio masyvo apibrėžimas}
VAR/DM/CIRC coeficients [128]; {cirkuliarinio buferio apibrėžimas}
LO = %coefficients; {cirkuliarinio buferio ilgis}
IO = ^coefficients; {nurodo į buferio adresą}
MO = 1; {Kiekvieną kartą poziciją inkrementuoja 1}
MXO = DM(IO,MO); {įkrauti MXO iš buferio}
{išvalyti L necirkuliariniam adresavimui}
I3 = OX3800;
M3 = 0;
L3 = 0;
AXO = DM(I3,M3);

ADSP - 2111 FIR filtro paprogramė

MODULE / RAM / ABS = 0 main_ruotine; {program loaded from EPROM, MMAP = 0}
A INCLUDE const.h
VAR/DM/RAM/ABS = OX3800/CIRC data_buffer[taps]; {on - chip data buffer}
B VAR/PM/RAM/CIRC coefficient [taps];
GLOBAL data_buffer, coefficient;
EXTERNAL fir_start
INIT coefficient: coeff.dat
{code starts here}
{load interrupt vector addresses}
C JUMP restarter; NOP; NOP; NOP; {restart interrupt}
RTI; NOP; NOP; NOP; {IRQ2 interrupt}
RTI; NOP; NOP; NOP; {HIP write interrupt}
RTI; NOP; NOP; NOP; {HIP read interrupt}
RTI; NOP; NOP; NOP; {S PORTO transmit interrupt}
JUMP fir_start; NOP; NOP; NOP; {S PORTO receive int}
RTI; NOP; NOP; NOP; {SPORT1 transmit int}
RTI; NOP; NOP; NOP; {SPORT1 receive int}
RTI; NOP; NOP; NOP; {TIMER interrupt}
D {initializations}
restarter: LO=%data_buffer; {setup circular buffer length}
L4 = % coefficient; {setup buffer length}
MO = 1; {modify = 1 for increment through buffers}
M4 = 1;
IO = ^data_buffer; {point to data start}
I4 = ^coefficinet; {point to coeff start}
CONTR = %data_buffer;
DO clear UNTIL CE; {clear data buffer}
clear: DM(IO,MO) = 0;
E {set up memeory_mapped control registers}
AXO = 191;
DM(OX3ff4) = AXO; {set up divide value for 8KHZ RFS}
AXO = 3;
DM(OX3FF5) = AXO; {1.536 MHz internal serial clock}
AXO = OX69B7;
DM(OX3FF6) = AXO; {multichannel disabled internally generated serial clock, receive frame}
{sync required, receive width 0, transmit frame sync required, transmith with 0}

Jau trisdešimt metų “INTEL“ yra “INTEL“

,,Intel" kompanijos specialistai įrodė, kad gero daikto turi būti mažai. Trisdešimt metų miniatiūrizacijos idėjos pasiteisina - šiemet liepos 18 dieną ,,Intel" šventė įkūrimo jubiliejų.,,Intel" 1968 metais įkūrė kompanijos ,,Fairchild Semiconductor" darbuotojai Gordonas Moore'as ir Robertas Noyce'as. R.Noyce'as buvo vienas iš integrinių schemų kūrėjų. 1991 metų rugpjūtį vietovė Kalifornijoje, kur buvo sukurtos integrinės schemos, tapo 1000-ąja valstijos įžymybe.

Kurti tokią įmonę buvo rizikinga, nes puslaidininkių pramonė žengė pirmuosius žingsnius ir niekas netikėjo, kad į salę vos telpantis dinozauras gali tapti delne telpančia pele. Pirmasis kompanijos pasiekimas: kilobaito talpos DRAM (Dynamic Random Access Memory) atmintinės buvo mažesnės, spartesnės, mažiau suvartojo energijos, todėl turėjo vilioti įtaisų gamintojus bei vartotojus.

Pirmoji susigundė skaičiuotuvus gaminusi Japonijos kompanija ,,Busicom". Kiekvienas įtaisas buvo konstruojamas pagal kliento poreikius, todėl ir užsakymas buvo sudėtingas - reikėjo pagaminti 12 rūšių logines mikroschemas. ,,Intel" inžinierius Tedas Hoffas pakeitė užsakymą ir vietoj 12 rūšių lustų pradėjo gaminti vienos rūšies plataus naudojimo loginį įtaisą.

Jis tiko ne tik ,,Busicom", bet ir kitiems skaičiuotuvų gamintojams. Japonijos kompanija tuo metu turėjo finansinių problemų, todėl greitai sutiko už 60 000 dolerių parduoti ,,Intel" kompanijai teises pardavinėti naująjį lustą.

 

Iki “Pentium" ir toliau

Visų mikroprocesorių ,,protėvis" 4004 lustas vartotojams buvo pateiktas 1971 metų pabaigoje. Jame buvo 2300 tranzistorių, plokštelė dydžiu prilygo nykščio nagui, kainavo 200 dolerių. ,,Mažylis" galėjo atlikti iki 60 000 operacijų per sekundę. Šis įtaisas galimybėmis pranoko pirmąją elektroninę skaičiavimo mašiną ENIAC, kuri buvo sudaryta iš 18 000 vakuuminių lempų ir vos tilpo į 1000 kvadratinių metrų ploto salę.

Neilgai trukus ,,Intel" pardavė pirmuosius 8008 mikroprocesorius. Jie vienu metu apdorojo 8 bitus informacijos - dvigubai daugiau nei 4004. Abu produktai greitai rado nišą elektronikos rinkoje: pasirodė pirmosios elektroninės svarstyklės, pradėti montuoti efektyviau veikiantys šviesoforai, patobulėjo medicinos technika. Nuo tada ,,Intel" produkcijos galima rasti įvairiausiuose įrenginiuose.

1981 metais ,,Intel" mikroprocesorių ,,šeimyna" sulaukė dviejų ,,palikuonių":

16 bitų architektūros 8086 bei 8 bitų 8088. Per vienerius metus šie lustai buvo įmontuoti 2500 tipų prietaisuose, pirmajame   IBM korporacijos asmeniniame kompiuteryje.   Pastarosios kompanijos atstovus įtikinti naudoti ,,Intel" produkciją buvo sunkiausia -IBM naudojo tik pačių pagamintas dalis.

Garsusis 80286 mikroprocesorius pagamintas 1981 metais. Tris kartus konkurentus našumu pranokusiame luste buvo sumontuota 134 000 tranzistorių.  Naujoji ,,širdis" galėjo valdyti atmintį, kompiuteryje su šiuo procesoriumi buvo galima   naudoti ankstesniems ,,gentainiams" sukurtą programinę įrangą.

Kitą    žingsnį ,,Pentium"   link ,,Intel" žengė 1985 metais išleidusi ,,Intel386". Šiame 32 bitų architektūros įrenginyje buvo sugrūsta 275 000 tranzistorių. Per sekundę lustas galėjo įvykdyti iki penkių milijonų instrukcijų (million instructions per second - MIPS). Šį procesorių pirmoji panaudojo ,,Compaq" kompanija, pagaminusi kompiuterį ,,DESKPRO 386".

Po ketverių metų pasirodė ,,Intel486". Lustas našumu prilygo didiesiems universaliems kompiuteriams. Jį sudarė 1,2 milijono tranzistorių.

Pagaliau 1992 metais dienos šviesą išvydo pirmasis ,,Pentium" mikroprocesorius, 1500 kartų pranašesnis už ,,4004" Įtaisą. Naujasis procesorius buvo sudarytas iš 3,1 milijono tranzistorių.

Po dvejų metų kompanija pradėjo ,,P6" šeimą - išleido ,,Pentium Pro" procesorių. Nauja jame buvo tai, kad pačiame luste inžinieriai įmontavo ypač sparčią atmintį. Tranzistorių kiekis išaugo iki 5,5 milijono, o našumas - iki 300 MIPS. ,,Pentium Pro" vis dar populiarus gaminant našias darbo bei tarnybines stotis.

1997-uosius metus ,,Intel" pasitiko su MMX technologija - papildomu instrukcijų rinkiniu procesoriuje. Ši technologija spartina daugialypių sistemų darbą. Tais pačiais metais kompanija išleido ,,Pentium II" lustą, kuriame panaudotos,,P6" bei MMX technologijos. ,,Pentium II" procesoriuje yra apie 7,5 milijono tranzistorių. Šis įtaisas gana efektyviai vykdo tiek biurui, tiek laisvalaikiui skirtas programas, skirtas dirbti su DVD ir AGP technologijomis. Truputį vėliau kompanija pagamino ,,Pentium II", skirtą nešiojamiems kompiuteriams. Jis sveria keturis kartus mažiau, šešis kartus mažesnis, sunaudoja trečdaliu mažiau energijos nei staliniams kompiuteriams skirtas lustas.

Nebrangių kompiuterių gamintojus ,,Intel" nudžiugino balandžio mėnesį, pristatydama supaprastintą ,,Pentium II" variantą ,,Intel Celeron" be brangios ,,Level 2" spartinančiosios atminties (cache).

Neseniai pasirodė sudėtingesnis ,,Pentium II" variantas darbo bei tarnybinėms stotims ,,Pentium II Xeon". Brangiame įtaise yra talpi (iki 1 MB) ,,Level 2" spartinančioji atmintis, taktinis dažnis siekia 400 MHz. ,,Pentium II Xeon" šiuo metu yra galingiausias ,,Intel" gaminamas procesorius. 2000-ųjų metų viduryje planuojama pagaminti naujos 64 bitų architektūros procesorių kodiniu pavadinimu ,,Merced". Šis įtaisas kuriamas kartu su kompanija ,,Hewlett-Packard".

,,Intel" neapsiriboja vien kompiuterių ,,smegenų" gamyba. Kompanijos produkcija naudojama gaminant eismo reguliavimo sistemas, žaislus, skaitmenines automobilių navigacijos sistemas, radijo modemus, palydovinio ryšio, automobilių užvedimo ir degalų įpurškimo sistemas, spausdintuvus, garso aparatūrą profesionalams ir kt.

 Kompanijos darbas

Fairchild Semiconductor" kompanijoje buvo įsigalėjusi griežta socialinė hierarchija. Steigiant ,,Intel" buvo atsisakyta įpročio rezervuoti viršininkų automobiliams vietas automobilių stovėjimo aikštelėje, skirti erdvesnius kabinetus ir kitų daugumą darbuotojų žeminančių smulkmenų.

,,Intel" tapo lyg bendruomenė, organizmas, kur kiekvienas narys yra svarbus. Vienas už visus ir visi už vieną - kompanijos nesėkmes ir sėkmes patiria kiekvienas. Ši sistema pasiteisino 1976 metais ,,Intel" išgyvenant finansinę krizę, kai norint išgelbėti kompaniją kiekvienam teko papildomai dirbti dvi valandas be užmokesčio.

,,Intel" tikslai

1991 metais už vieną procesoriaus ,,i486" MIPS teko pakloti iki 225 dolerių, dabar už vieną ,,Pentium II" MIPS mokami 2 doleriai. Didelė pažanga matoma ir mažinant laidininkų plotį: pirmuose lustuose jis buvo 12 mikronų, dabar taikomi 0,25 mikrono ir siauresni laidininkai. Palyginkite: plauko storis yra 100 mikronų. G.Moore'o teigimu, jei automobilių pramonė vystytųsi tokiais tempais kaip puslaidininkių, tai šiandien ,,Rolls Royce" automobilis 125 tūkstančiams kilometrų sunaudotų vieną litrą benzino, o mokestis už parkavimą būtų didesnis už paties automobilio kainą. Dabar penkiamečio vaiko, žaidžiančio kompiuteriu su ,,Pentium" procesoriumi, galimybės žymiai didesnės nei mokslininkų komandos, paleidusios kosminį laivą į Mėnulį.

Informacinių technologijų ateitį kompanija sieja su nešiojamaisiais kompiuteriais, kurie ateityje turėtų būti pigesni. Jie turėtų naudoti mažiau elektros energijos, kurią tiektų efektyvesnės baterijos. Kompiuteriai bus belaidžio tinklo dalis.

,,Intel" inžinierių manymu, daugelį vartotojų trikdo sudėtingas naujų išorinių įrenginių prijungimas, todėl kompanija tobulina USB (Universal Serial Bus) technologiją, kurią pritaikius prie vieno kompiuterio galima prijungti iki 127 įvairios paskirties įrenginių.

Kompanija nori padėti vairuotojams - plėtojama automobilio vietos nustatymo sistema {Global Positioning System), įvairios duomenų perdavimo sistemos iš ir į automobilį. ,,Intel" nori padaryti, kad keleiviams kelionė neprailgtų: kuriamos kompiuterinių žaidimų automobilyje sistemos ir kitokios ,,linksmybės".

,,Intel" inžinierių netenkina ir dabartinės kompiuterinės grafikos galimybės, todėl stengiamasi, kad kiekvienas vartotojas galėtų naudotis kokybiška trimate grafika, animacija, filmuota medžiaga. 

Ignas Limanauskas

PROCESORIAI : ATMOSFERA KAISTA

Perkant kompiuterį procesorius yra bene svarbiausias dalykas, o jų pasirinkimas yra didžiulis. Pirkdami naujausią kompiuterį galite rinktis iš kelių variantų. Greitai pasirodys kompiuteriai su ,,Pentium 4" 1,4 GHz procesoriais, o 1 GHz ir spartesni ,,AMD Athlon" bei ,,Intel Pentium III" jau pasirodė parduotuvėse.

Prie jų pridėję kitų brangių dalių, pavyzdžiui, ,,Rambus" DRAM (RDRAM) ar ,,Double Data Rate" (DDR) SDRAM atmintinės, trimatės grafikos spartintuvą ar itin spartų ATA/100 diskinį kaupiklį, gausime sistemą, tinkamą tiems, kurie intensyviai taiko daugiaprogramį režimą ar dirba su automatizuoto projektavimo bei grafikos programomis. Tačiau sparta kainuoja - už tokį kompiuterį gali tekti pakloti 8000 ar daugiau litų.

PROCESORIŲ ĮVAIROVĖ

Smulkiajam verslui ir namams jau beveik įkandami kompiuteriai su 700 - 900 MHz ,,Athlon" ir ,,Pentium III" procesoriais. Tokie kompiuteriai, kainuojantys nuo 4000 iki 8000 litų, puikiai tiks žmonėms, mėgstantiems turėti daug aktyvuotų programų (pavyzdžiui, tekstų redaktorių, elektroninę lentelę, naršyklę ir pan.) ir dažnai jomis besinaudojantiems. Žurnalo ,,PC World" bandymai patvirtino, kad kompiuterių su 800 MHz ir 900 MHz procesoriais našumas beveik nesiskiria.Pigesnių kompiuterių, kurių kaina yra 4000 litų ir mažesnė, procesorių pasirinkimas didelis. Didžiausi konkurentai yra ,,AMD Duron", ,,Intel Celeron" ir ,,Via Cyrix III". Galima teigti, kad ,,AMD Duron" yra šios rinkos lyderis, nes jo sparta yra didžiausia, kaina - palankiausia, jame yra daugiau spartinančiosios atmintinės bei 200 MHz magistralė. Bandymų rezultatai parodė, kad kartais 600 MHz spartos ,,Duron" lenkia savo našumu sistemą su tokios pat spartos ,,Pentium III" procesoriumi.

Kompiuteris su ,,Duron" procesoriumi puikiai tiks tiems, kurie naudojasi įprastomis verslo programomis ir retkarčiais pažaidžia. Labiau taupyti linkusiems žmonėms galima patarti įsigyti sistemas su ,,Intel Celeron" ar ,,Via Cyrix III" procesoriais. Verslininkams ar namų vartotojams, atliekantiems kompiuteriu įprastas užduotis (elektroninio pašto skaitymas, interneto naršymas ar tekstų redagavimas), pakaks sistemos, kainuojančios nuo 2200 iki 2800 litų. Į daugelį tokių kompiuterių įdiegti 500 MHz ar spartesni procesoriai. Kita vertus, daugelyje šių kompiuterių yra tik 32 MB operatyviosios atmintinės (normaliam darbui daugiaprogramiu režimu reikėtų 64 ar 128 MB), kartais diskinis kaupiklis ar kitos dalys būna ne tokie spartūs kaip norėtųsi.

ABEJONĖS DĖL “PENTIUM 4“

Procesorius ,,Pentium 4" išleistas visai neseniai, ir straipsnio rengimo metu Lietuvoje sistemomis su šiuo procesoriumi niekas neprekiavo. ,,Pentium 4" sparta siekia 1,4 GHz, tačiau tai ne vienintelis jo privalumas. Jame naudojama šiuo metu sparčiausia (net 400 MHz) magistralė. Ji net tris kartus spartesnė už dabartinę ,,Pentium III" (133 MHz) ir du kartus - už ,,Athlon" (200 MHz) magistralę (ją iki šių metų pabaigos AMD planuoja paspartinti iki 266 MHz).

Tačiau nereikėtų manyti, kad dėl spartesnės magistralės programos ims veikti sparčiau. Daugeliu atvejų tekstų redagavimo ar elektroninių lentelių programai papildomos spartos nereikia. Bandymai parodė, kad šios programos su vienodais ,,Pentium III" procesoriais ir skirtingos spartos magistralėmis (100 ir 133 MHz) veikia taip pat sparčiai.

Kam naudinga didžiulė ,,Pentium 4" procesoriaus ir magistralės sparta? ,,Intel" atstovo George'o Alfso nuomone, naudingiausia ji bus grafikos bei vaizdo redagavimo programų, pavyzdžiui, ,,Adobe Photoshop", vartotojams bei trimačių žaidimų mėgėjams.

Vienas įdomiausių, tačiau ir painiausių ,,Pentium 4" procesoriaus duomenų - jo lustų rinkinio ir atmintinės architektūra. Iš pradžių ,,Intel" teigė, kad ,,Pentium 4" kompiuteriams bus reikalinga RDRAM operatyvioji atmintinė. ,,PC World" bandymų rezultatai patvirtino, kad ,,Pentium  III"  sistemos su RDRAM buvo tik truputį spartesnės už kompiuterius su įprasta PC133 SDRAM atmintine. Straipsnio rengimo metu vienintelis lustų rinkinys, galintis dirbti su ,,Pentium 4" procesoriumi, naudojo dvigubo kanalo (dual channel) RDRAM modulius. ,,Intel" lustų rinkinių gamybos konkurentė ,,Via Technologies" kitų metų pradžioje ketina pasiūlyti lustų rinkinius ,,Pentium 4" procesoriui, kuriuose bus galima naudoti PC133 SDRAM modulius, taip pat bus pristatyti rinkiniai su DDR SDRAM panaudojimo galimybe.

AMD, atsakydama į ,,Pentium 4" pasirodymą, iki šių metų pabaigos ketina pasiūlyti patobulintą ,,Athlon" versiją, pavadintą kodiniu vardu ,,Mustang". Jame bus didesnė (1 MB) spartinančioji L2 atmintinė bei 266 MHz magistralė.

«ATHLON" PRIEŠ ,,PENTIUM III"

Nors ,,Pentium 4" ir traukia visų dėmesį, daugelis vartotojų dar ilgai pirks ,,Athlon" arba ,,Pentium III" procesorius. AMD pagamintas procesorius ,,Athlon" įrodė, kad jis yra visavertis ,,Pentium III" konkurentas. Procesorius, kurio sparta yra nuo 600 MHz iki 1,1 GHz, pelnė kompiuterių gamintojų ir analitikų pagarbą.

Bandymų rezultatai rodo, kad vykdant kasdienes verslo programas ,,Athlon" našumu visiškai prilygsta analogiškoms PIII sistemoms. ,,Athlon" turi galingą slankaus kablelio operacijų apdorojimo modulį (FPU), kuriam padedant jis lenkia ,,Pentium III" procesorių vykdant daug skaičiavimų reikalaujančias grafikos programas, pavyzdžiui, ,,AutoCAD" ar ,,Quake III". ,,Giga Information Group" viceprezidento ir analitiko Robo Enderle'o nuomone, tokio pat taktinio dažnio ,,Athlon" procesorius yra spartesnis nei PIII.

Dar visiškai neseniai Ll spartinančioji atmintinė buvo įrengiama procesoriuose, o L2 prie jo prijungta per duomenų magistralę. Dabar abiejų tipų spartinančioji atmintinė įrengiama procesoriuje, todėl padidėja jo našumas.

Pirmuosius ,,Athlon" procesorius stabdė L2 spartinančioji atmintinė, tačiau šią vasarą pristatytos 256 KB integruotos L2 atmintinės dėka ši problema išspręsta. Pirmuosiuose ,,Athlon" buvo naudojama 512 KB ne luste esanti atmintinė, tačiau tokie procesoriai jau negaminami. Norėdami įsitikinti, kad tikrai perkate naujausią ,,Athlon", pasidomėkite jo duomenimis. Iš viso procesoriuje turi būti 384 KB spartinančiosios atmintinės (tiek Ll, tiek L2). Jei parašyta, kad procesoriuje yra 256 KB L2 atmintinės, jis taip pat geras. ,,Athlon" spartinančiosios atmintinės kiekiu lenkia ,,Pentium III" procesorių, kuriame iš viso yra 288 KB spartinančiosios atmintinės: 32 KB Ll ir 256 KB L2. Kuo daugiau atmintinės turi procesorius, tuo jo našumas didesnis.

,,Pentium III", nepaisant mažesnės spartinančiosios atmintinės ir lėtesnio FPU (palyginti su ,,Athlon"), nėra prastas. ,,Intel" gaminamų procesorių rikiuotėje jis yra maždaug viduryje, jo sparta yra nuo 733 MHz iki 1 GHz. ,,Intel" atstovo G.Alfso teigimu, jei kompiuteriu rašote tik laiškus mamai, ,,Pentium III" procesoriaus visiškai pakanka, tačiau jei norėti dirbti su vaizdų redagavimo ar kalbos atpažinimo programomis, P4 jums patiks labiau.

Tiesą pasakius, PIII tinka įvairesnėms užduotims. Jis gana spartus galingoms grafikos programoms, net vaizdų redagavimo ar automatizuoto projektavimo programoms. Jei naudojate tik tekstų redaktorių, geriau sutaupykite tūkstantį litų ir įsigykite sistemą su 566 MHz ,,Celeron" procesoriumi. Kompanijos ,,Semico Research" analitiko Bobo Merritto nuomone, ,,Intel" planuoja pasiūlyti P4 procesorių kaip aukštos klasės, o paskui jo kainą greitai sumažinti iki vidutinės klasės procesorių (kur šiuo metu yra PIII) kainos ir konkuruoti su ,,Athlon".

,,Giga Information Group" atstovo R.Enderle teigimu, ,,Athlon", pasirodžiusiame tik pernai, yra naudojama pažangesnė architektūra, jis turi daugiau galimybių spartėti. Tuo tarpu jau senstančiam ,,Intel" gaminiui PIII 1 GHz sparta jau yra maksimali. R.Enderle'o nuomone, PIII spartą dar galima truputį padidinti, tačiau riba jau beveik pasiekta.

Vis dėlto su tuo galima ir nesutikti. ,,Intel" kitų metų viduryje ketina pasiūlyti PIII versiją kodiniu pavadinimu ,,Tualatin". Kompanijos ,,InQuest Research" analitiko Berto McComaso teigimu, šis procesorius nukreiptas į 4000 - 6000 litų kainuojančių kompiuterių rinką ir skirtas konkuruoti su ,,Athlon". ,,Tualatin" procesoriuje bus didesnė (512 KB L2) spartinančioji atmintinė ir 133 ar 200 MHz sisteminė magistralė. Galbūt kartu su šiuo procesoriumi bus galima naudoti ir DDR SDRAM atmintinę, tačiau M. McComaso nuomone, “Intel“ gali rezervuoti DDR “Pentium 4“ sistemoms. Taigi laidoti PIII dar anksti.

PIGESNI PROCESORIAI

                                     

“AMD DURON“

Kompiuterių vartotojams, naršantiems po internetą, rašantiems laiškus ar redaguojantiems tekstus, geriau įsigyti pigesnį nei PIII ar ,,Athlon" kompiuterį. Į kompiuterius, kurių kaina yra apie 4000 litų, montuojamų procesorių ,,AMD Duron", ,,Intel Celeron" ir ,,Via Cyrix III" sparta yra nuo 500 MHz. Šių metų pabaigoje ,,Celeron" ir ,,Duron" sparta turėtų pasiekti 800 MHz, o ,,Cyrix III" - 700 MHz.

Norint gauti daugiausia spartos už normalią kainą, verta įsigyti ,,Duron". Bandymų metu paaiškėjo, kad pagal spartą šis procesorius yra beveik toks pat kaip PIII. 600 MHz spartos ,,Duron" ne tik aplenkė tokios pat spartos ,,Pentium III", bet ir visiškai nedaug nusileido 733 MHz spartos PIII.

Jeigu palygintume ,,Duron" su ,,Celeron" ar ,,Cyrix III", jis atrodo dar geriau. Jo 200 MHz magistralė yra tris kartus spartesnė už ,,Celeron" (66 MHz), o 192 KB integruotos spartinančiosios atmintinės (128 KB Ll ir 64 KB L2) yra 20 proc. daugiau nei ,,Celeron" (32 KB Ll ir 128 KB L2). Kuo didesnė spartinančiosios atmintinės talpa, tuo rečiau procesorius turi kreiptis į pagrindinę atmintinę, ieškodamas joje informacijos ar komandų. Kai atmintinė didesnė, dirbama efektyviau, todėl sistema tampa spartesnė.

Sistemos našumas priklauso ne tik nuo procesoriaus. Pavyzdžiui, ,,Celeron" kompiuteriai dažniausiai parduodami su integruotu į lustų rinkinį grafikos valdikliu, o ,,Pentium III" sistemose jis būna atskiroje plokštėje. Integruoti grafikos spartintuvai dažnai naudojasi sistemos operatyviąja atmintine. Apkrovus sistemą, grafikos sparta dažnai sulėtėja ir žiūrima vaizdo medžiaga ar žaidimas ima trūkčioti. Jei esate didelis žaidimų mėgėjas, geriau įsigykite “Athlon" ar ,,Pentium III".

,,Via Cyrix III" procesoriuje yra 128 KB Ll spartinančiosios atmintinės, tačiau visiškai nėra L2, todėl šis procesorius yra lėčiausias iš visų trijų nebrangių procesorių. Kitų metų pradžioje ,,Via" ketina pasiūlyti atnaujintą ,,Cyrix III" procesorių, pavadintą kodiniu ,,Samuel II" vardu. Jame turėtų būti 64 KB L2 atmintinės. ,,Cyrix III" gali veikti su 66, 100 ar 133 MHz magistrale. Vienas didžiausių šio procesoriaus trūkumų yra tas, kad juo kompiuterių gamintojai kol kas nelabai pasitiki.

,,Via Technologies" vadybos direktoriaus Richardo Browno nuomone, ,,Cyrix III" iki metų pabaigos turėtų pasirodyti 2000 - 2500 litų kainuojančiose sistemose. Šio procesoriaus sparta yra nuo 500 iki 700 MHz, tačiau ,,Via" teigia, kad procesorius neskirtas ypatingos spartos reikalaujančioms, ypač grafikos, programoms. R.Browno teigimu, atliekant slankaus kablelio operacijas, ,,Celeron" procesorius yra gerokai pranašesnis už ,,Cyrix III", tačiau vykdant įprastas programas (naršant po internetą ar dirbant su tekstų redagavimo programa) jis nenusileidžia ,,Celeron". ,,The Linley Group" analitikas Linley Gwennapas teigia, kad ,,Cyrix III" gali konkuruoti su ,,Celeron", tačiau tik todėl, kad ,,Intel" gaminamas procesorius baigia išsikvėpti. Jo nuomone, nors ,,Intel" ir didina ,,Celeron" taktinį dažnį, jo našumą ima riboti 66 MHz magistralė.

,,Intel" kuria naują procesorių ,,Timna", kuris turėtų konkuruoti su ,,Cyrix III" ir pasirodyti kitų metų pradžioje kompiuteriuose, kainuojančiuose mažiau kaip 2800 litų (spalio pradžioje ,,Intel" oficialiai atsisakė planų išleisti ,,Timna", motyvuodami tuo, kad pasikeitė rinkos tendencijos ir kompiuterių gamintojai rado kitų būdų mažinti sistemų gamybos sąnaudas). ,,Timna" turėtų sumažinti sistemos kainą integruojant grafikos ir atmintinės valdiklius į vieną lustą su procesoriumi. L.Gwennapo teigimu, aukšta lusto integracija neturėtų sumažinti sistemos spartos. Jo nuomone, kai kurios programos veiks sparčiau, nes, integravus atmintinės valdymo sistemą, procesoriui kreipiantis į atmintinę nereikia bendrauti su lustų rinkiniu. Anot L.Gwenappo, ,,Timna" pasirodys ne kaip atskiras produktas, o bus išleistas ,,Celeron" vardu. Vartotojas visai nesirūpins, ar jo 600 MHz ,,Celeron" kompiuteryje yra ,,Celeron", ar ,,Timna" lustas.

Kas dar laukia nebrangaus kompiuterio pirkėjų? Didėja procesorių taktinis dažnis. Tačiau naujiesiems procesoriams reikės naujų, spartesnių pagrindinių plokščių ir išorinių įrenginių, kuriems spartos didėjimas būtų naudingas. Naujos kartos ,,Intel Celeron" procesoriuje išorinė magistralė bus paspartinta iki 100 MHz ar daugiau. Tai įvyks ne dėl vartotojų skundų, o todėl, kad 200 MHz magistralė, naudojama ,,Duron" procesoriaus, pakėlė mažiausios spartos kartelę. R.Enderle'o teigimu, ar ,,Intel" spartins magistralę, priklausys nuo to, ar ,,Intel" įžvelgs konkurencinį trūkumą. Kita vertus, paprastas vartotojas spartos padidėjimo dėl magistralės paspartėjimo nepajus. Analitiko nuomone, magistralė nėra stabdys. ,,Intel" atstovai su tuo sutinka. G.Alfso nuomone, ,,Celeron" pirkėjai daugiau dėmesio skiria ne magistralei, o procesoriaus taktiniam dažniui. Kitaip tariant, pirkėjai, rinkdamiesi sistemą, daugiau apie ją sprendžia pagal procesoriaus tipą ir jo spartą (pavyzdžiui, ,,Celeron-600", ,,Duron-600" ir pan.), o ne pagal tai, kodėl procesorius veikia sparčiau.

Tačiau kompiuterių vartotojams (tiek kasdien dirbantiems su teksto redagavimo programomis, tiek galingų grafikos programų vartotojams) gresia daugybė įvairių stabdžių. Vienas galimų paspartinimo būdų - įdėti daugiau atmintinės. Jei peršokant iš vienos programos į kitą kreipiamasi į diskinį kaupiklį, papildoma atmintinė padėtų. Pavyzdžiui, į ,,Pentium III" 500 MHz procesorių ir 64 MB atmintinę turinčią sistemą įdėjus dar 64 MB, jos sparta padidėja beveik 13 proc.

PROCESORIAI NEŠIOJAMIESIEMS KOMPIUTERIAMS

Nešiojamiesiems kompiuteriams skirtų procesorių (juos galima vadinti mobiliaisiais) naujienų taip pat daugėja. Regis, nešiojamųjų kompiuterių vartotojai, norintys dirbti kompiuteriu visą dieną jo neįkraudami, gaus juos tenkinantį sprendimą. Jį pateikė ne didžiosios lustų gamybos kompanijos AMD ar ,,Intel". Kompanijos ,,Transmeta" sukurtas unikalus lustas ,,Crusoe", skirtas baterijų energijai taupyti, itin lengvuose ,,Fujitsu", ,,Hitachi", IBM ir ,,Sony" gaminiuose pasirodys dar šiemet.

,,Transmeta" nekūrė aparatūriškai su ,,Intel" x86 suderinamo procesoriaus. Į ,,Crusoe" procesorių įdiegta kodo transformacijos (code-morphing) programa, kuri verčia x86 komandas į vidines VLIW (very long instruction word) procesoriaus instrukcijas. Operacijų sistemoms ir programoms atrodo, kad jos veikia kompiuteryje su x86 procesoriumi.

Manoma, jog ,,Crusoe" procesorius gerokai padidins nešiojamųjų kompiuterių baterijų naudojimo trukmę. Pavyzdžiui, IBM mano, kad kompiuteris ,,ThinkPad 240X" galės neįkrautas veikti 7-8 valandas. Kitas tokios pat konfigūracijos IBM gaminys, turintis 500 MHz ,,Pentium III" procesorių, gali veikti tik 4-4,5 valandos. Kadangi ,,Crusoe" aparatūrinės įrangos komponentė yra mažesnė, joje naudojama mažiau tranzistorių nei įprastame mobiliajame procesoriuje, jis išskiria mažiau šilumos ir sunaudoja mažiau energijos. Dėl šių savybių (be to, ,,Crusoe" nereikia aušintuvo) jis puikiai tinka lengviems nešiojamiesiems kompiuteriams bei naršyti po internetą skirtiems įtaisams. ,,Crusoe" naudoja nuo 500 milivatų iki 1,5 vato galios, tuo tarpu kiti mobilieji procesoriai reikalauja iki 16 vatų.

Tačiau IBM mano, kad pirmosios kartos ,,Crusoe" procesoriai kentės nuo per mažos spartos, palyginti su tokio paties dažnio ,,Intel" ir AMD procesoriais. IBM pasaulinės rinkos padalinio vadybininkas Davidas Nicholsas teigia, kad nepaisant maksimalaus 600 MHz ,,Crusoe" taktinio dažnio jo sparta yra kaip 500 MHz ,,Pentium III" procesoriaus. Tačiau pasirodant vis naujiems procesoriaus variantams šis atstumas turėtų mažėti.

Kita vertus, į konkuruojančius ,,Intel" ir AMD procesorius taip pat diegiamos energijos taupymo technologijos. Gamintojų teigimu, jų našumas beveik prilygsta ,,Transta" 'gaminamam ,,Crusoe". Pavyzdžiui, ,,Intel" sukurta ,,SpeedStep" technologija sumažina procesoriui tiekiamą įtampą (ir jo spartą), kai kompiuteris veikia iš baterijų. Pavyzdžiui, mobilusis ,,Pentium III" 600 MHz taktinio dažnio (esant normaliam maitinimui) procesorius, veikdamas iš baterijų, yra tik 500 MHz spartos. AMD taikoma technologija ,,PowerNow" keičia procesoriaus naudojamos įtampos dydį ir jo spartą atsižvelgiant į programinės įrangos poreikį. Kuri energijos taupymo technologija nugalės, pamatysime ateityje.

Kas toliau?

Naujos kartos procesoriai, lustų rinkiniai, ir kt.

(Trumpai apie tai, kokie pokyčiai laukia artimiausiu metu.)

2000 m.

ketvirtas ketvirtis

Ø      LUSTŲ RINKINYS   AMD 760 :

aukštos klasės “Athlon“ lustų rinkinys.

Ø      LUSTŲ RINKINYS   Via Technologies DDR P4:

vers “Intel“ palaikyti DDR SDRAM.

Ø      MAGISTRALĖ   Intel 400 MHz (Pentium 4):

daugiau spartos iš “Intel“.

Ø      PROCESORIUS   AMD Athlon Mustang:

“Athlon“ su didesne (1 MB) L2 spartinančiąja atmintine.

Ø      MOBILUSIS PROCESORIUS    Transmeta Crusoe 5600:

ar tikrai baterijų užteks dukart ilgesniam laikui?

Ø      PRIEVADAS     USB 2.0:

iki 480 Mbps perdavimo sparta skaitmeniniam vaizdui.

2001 m. pirmas ketvirtis

Ø      PROCESORIUS    Via Technologies Samuel II

“Cyrix III“ su didesne L2 atmintine.

Ø      PROCESORIUS   Intel Itanium:

64 bitų procesorius darbo arba tarnybinių stočių rinkai.

Ø      PROCESORIUS    Intel 800-MHz Celeron:

nebrangus 1 GHz spartos procesorius.

Ø      MAGISTRALĖ  Intel 100-MHz Celeron magistralė:

vis dar nusileidžia AMD “Duron“.

Trečias ketvirtis

Ø      PROCESORIUS   Intel Tualatin:

PIII su 512 KB L2 atmintine ir galbūt 200 MHz magistrale. 

Ø      PROCESORIUS   AMD Sledgehammer

“Intel Itanium“ konkurentas.

Nauji procesoriai -galvosūkis programų kūrėjams ir kompiuterių vartotojams

 

AMD bendrovei pradėjus gaminti K6-2 ir K6-3 serijų procesorius, atsirado pir-mosios AMD ir ,,Intel" procesorių lyginimo problemos. Grafinių vaizdų ir garso apdorojimo bei animacijos programų sparta priklauso nuo to, ar programos naudoja papildomas specialias procesoriaus instrukcijas. ,,Intel" procesoriai turėjo SSE (Streaming SIMD Extensions), o AMD procesoriai - ,,3D-Now" specialias instrukcijas. Jomis programų kūrėjai galėjo paspartinti programos darbą, dirbdami vienu ar kitu procesoriumi.

Ši problema tapo ypač aktuali, kai ,,Intel" pateikė naujos architektūros procesorių ,,Pentium IV", turintį papildomą specialių instrukcijų rinkinį SSE2, ir kai procesorių pajėgumą tirianti firma ,,Tom's Hardvvare" savo tinklalapyje paskelbė procesorių ,,Pentium IV", ,,Pentium III" ir ,,Athlon" lyginamuosius rezultatus.

Bandymams buvo naudojama programa ,,Flask Mpeg", skirta ,,Mpeg4" formato animacijai kurti. Pasirodė, jog 1,5 GHz dažnio ,,Pentium IV" per sekundę sugeba sukurti vidutiniškai tik 3,83 paveikslėlio, o 1 GHz dažnio ,,Pentium III" - 4,39, AMD bendrovės 1,2 GHz dažnio ,,Athlon" - net 6,43 paveikslėlio. ,,Intel" korporacija užprotestavo gautų rezultatų objektyvumą teigdama, kad taip atsitiko, nes nebuvo naudojamos naujos ,,Pentium IV" instrukcijos SSE2. ,,Pentium IV" pranašumui įrodyti ,,Intel" pateikė ,,Tom's Hardware" bendrovės šiam procesoriui skirtą programą ,,Flask Mpeg" ir paprašė pakartoti bandymus. Nauji bandymai parodė, jog ši programa su ,,Pentium IV" veikė gerokai sparčiau. Ji sugebėjo per sekundę sukurti nuo 14 iki 23 paveikslėlių, o 1 GHz dažnio ,,Pentium III" - ne daugiau kaip aštuonis, minėtas ,,Athlon" - apie vienuolika paveikslėlių. Rezultatai akivaizdžiai patvirtino, kad su tokiomis programomis, kurių veikimą galėtų paspartinti SSE2 instrukcijos, ,,Pentium IV" yra pranašesnis už kitus šiuo metu gaminamus procesorius.

„ P e n t i u m MMX",  ,,Pentium II", ,,Pentium III" ir jų modifikacijos buvo daugiau ar mažiau patobulinti ,,Pentium Pro" procesoriai, o ,,Pentium IV" architektūra visai nauja. Darbo dažniui padidinti ir instrukcijų apdorojimo trukmei sumažinti ,,Pentium IV" turi ilgesnį instrukcijų apdorojimo konvejerį (Pipeline), instrukcijos vykdymą skaidantį į dvidešimt etapų (,,Pentium III" instrukciją skaidė į dešimt, o ,,Athlon" - į vienuolika etapų). Trumpesni etapai gali būti vykdomi didesniu dažniu. Per vieną taktinį impulsą ,,Pentium IV" instrukciją apdoroja du kartus: impulsui prasidedant ir baigiantis. Instrukcijų perdavimui į konvejerį paspartinti ,,Pentium IV" iš anksto jas surikiuoja vykdymo tvarka (Trace Cache). Procesorius patikimiau numato, kuri programos šaka bus vykdoma, todėl rečiau klysta iš anksto pasiimdamas instrukcijas iš atminties. Teigiama, jog 76 papildomos SSE2 instrukcijos sveikiesiems ir realiesiems skaičiams apdoroti turėtų apie dešimt kartų paspartinti realiųjų skaičių apdorojimą.

Nepaisant visų patobulinimų, dauguma neoptimizuotų  programų   su ,,Pentium IV" veikia lėčiau, negu su to paties dažnio ,,Pentium III" ir ,,Athlon" procesoriais.

Kadangi dauguma SEE2 instrukcijų skirtos vaizdų ir garsų apdorojimui paspartinti, dirbantiems su verslo programomis ,,Pentium IV" nereikalingas: jis nedidina kompiuterio našumo, o tik gerokai jį pabrangina. Jis nereikalingas ir neketinantiems pirkti procesoriui pritaikytų programų.

Bandymo rezultatai parodė, jog programos vykdymo sparta labiau priklauso nuo jos pritaikymo tam tikro tipo procesoriui, negu nuo procesoriaus dažnio. Kilo naujų problemų programų rengėjams ir vartotojams. Iki šiol buvo rengiamos tik dvi daugelio populiarių programų versijos: viena PC, kita ,,Macintosh" tipo kompiuteriams. Dabar, regis, reikės rengti kai kurių programų versijas kompiuteriams su ,,Athlon" ir ,,Pentium IV" tipo procesoriais. Šiuo metu ,,Athlon" gaminamas ir naudojamas masiškai, su juo sparčiausiai veikia dauguma populiarių programų, o dar tik pradedamas gaminti ,,Pentium IV" turi naujausią architektūrą, ir jo užnugaryje - galinga korporacija ,,Intel". Rengiant skirtingas programų versijas padidėja gamybos sąnaudos, sumažėja programų tiražas, padidėja programų kaina - tai nenaudinga vartotojams.

Nepaisydama kol kas nelabai guodžiančių bandymų rezultatų, ,,Intel" rengiasi spartinti ,,Pentium IV" procesorių gamybą. Manoma, kad šių metų pradžioje darbo stotims dar bus naudojami ,,Pentium III" procesoriai, kol pasirodys darbo stotims skirtas ,,Pentium IV" variantas ,,Foster", dirbantis 1,7 GHz dažniu, ir jam pritaikytas valdymo mikroschemų rinkinys 860. Kovo arba balandžio mėnesį gali pasirodyti pirmieji 1,7 ir 2 GHz dažnio ,,Pentium IV". Tuomet turėtų atpigti 1 GHz dažnio ,,Pentium III" procesoriai. Pirmąjį šių metų ketvirtį turėtų būti pradėti gaminti 800 MHz dažnio ,,Celeron" procesoriai, turintys 100 MHz ryšį su RAM magistrale. Jie būtų AMD gaminamų ,,Duron" procesorių atsvara.

AMD taip pat nesirengia užleisti pozicijų. Ji tobulina ,,Athlon" procesorius, didina jų gamybos apimtis bei darbo dažnius. Metų pradžioje turėtų prasidėti masinė 850 MHz dažnio ,,Duron" gamyba, o po trijų mėnesių - 900 MHz ir 1 GHz dažnio patobulintų ,,Duron" (Morgan), išskiriančių net 20 proc. mažiau šilumos, gamyba.

Tikimasi, kad dar šiais metais pasirodys pirmieji 0,13 mikrometro technologijos ,,Duron" (Appoloosa) procesoriai.