Intel 86 architektūros procesoriai - Masalskis.netmasalskis.net/files/kd/pask04.pdf ·...
Transcript of Intel 86 architektūros procesoriai - Masalskis.netmasalskis.net/files/kd/pask04.pdf ·...
Intel x86 architektūros procesoriai
Kompiuterių diagnostika
Turinys
• Paskaitoje bus apžvelgta:
– AK architektūra ir procesoriaus vieta joje
– Procesoriaus sandara
– Procesorių istorija
– Dabartiniai procesoriai
2
AK Architektrūra
3
AK Architektūra
4
AK Architektūra
5
1-a x86 karta
1978 metai
• Intel 8086, vėliau Intel 8088 (8 bitų duomenų magistralė)
• 16 bitų instrukcijos ir registrai
• 8 universalūs registrai: AX, BX, CX, DX, SI, DI, BP, SP
• Real mode: – max 1MB atminties, 20 bitų adresai
– tiesioginis priėjimas prie atminties, prievadų, etc.
6
Intel 8086 sandara
7
2-a x86 karta
1982 metai
• Intel 80186, Intel 80288
• 20 MB adresuojamos atminties
• MMU – Memory Management Unit
• Startuoja real mode, bet leidžia perjungti į...
• Protected mode (protected virtual address mode):– virtualios atminties (virtual memory) palaikymas
– privilege levels (rings): programų privilegijų atskyrimas leido vykdyti kelias real mode programas vienu metu
8
Intel 80286 sandara
9
3-a x86 karta
1985 metai
• Intel 80386, AMD Am386
• 32 bitų registrai ir adresuojama atmintis (max4GB)
• Geresnis MMU
• Virtual mode – leidžia efektyviai vykdyti kelias real mode programas
• 32-bitų "plokščias" atminties modelis (flatmemory model)
10
Intel 80386 sandara
11
4-a x86 karta
1989 metai
• Intel i486, AMD Am486
• Konvejeris (pipeline)
• Integruotas FPU
• 8KiB spartinančioji L1 atmintis (cache)
12
Intel 80486 sandara
13
5-a x86 karta
1993 metai
• Intel Pentium, Intel Pentium MMX
• Superskaliarinė architektūra (superscalar)
• MMX instrukcijos
• Atskiros duomenų ir instrukcijų spartinančiosios L1 atmintys
14
Intel Pentium sandara
15
6-a x86 karta
1995 metai
• Intel Pentium Pro, Intel Pentium II, Intel Pentium III, AMD K5, AMD K6 (-2, -3)
• Mikro-operacijų transliavimas: RISC branduolys
• Integruota L2 spartinančioji atmintis
• 3DNow, SSE instrukcijos16
AMD K5 sandara
17
7-a x86 karta
1999 metai• AMD Athlon, Athlon XP, Intel Pentium 4• AMD ir Intel keliai išsiskyrė• Intel:
– Ilgas konvejeris (20 lygių)– Hyper-threading– Dideli dažniai
• AMD:– Lygiagretus instrukcijų vykdymas (3 instr)– Superscalar FPU– Mažesni dažniai
• SSE2 instrukcijos
18
AMD Athlon sandara
19
8-a x86 karta
• 2003 metai• AMD Athlon 64, AMD Opteron, Intel Pentium 4 Prescott• AMD x86-64 intrukcijos: 64 bitų palaikymas• Intel:
– Labai Ilgas konvejeris (31 lygio)– Hyper-threading– Dar didesni dažniai (iki 3.8Ghz)
• AMD:– Atminties kontroleris luste (on-die memory controller)– Hypertransport
• SSE3 instrukcijos
20
AMD Athlon 64 sandara
21
22
Intel procesorių vystymo modelis TICK-TOCK
• TICK: nauja gamybos technologija. 65nm 45nm 32nm 22nm 14nm 10nm ir t.t.
• TOCK: nauja (patobulinta) x86 procesoriaus architektūra. Core Nahalem SandyBridge Haswell Skylake ?
• http://en.wikipedia.org/wiki/Intel_Tick-Tock
9-a x86 karta• 2006-2007 metai
– Intel Core 2, AMD Athlon 64 X2 (X3, X4)– Intel grįžta prie “normalaus” 14 lygių konvejerio, taktinis dažnis mažėja iki
1-2 Ghz ribos– SSE4 instrukcijos– Multi-core
• 2008 metai– AMD Phenom: 4 branduoliai viename luste – pirmas tikras quad core CPU– L3 spartinančioji atmintis
• 2008-2009 metai– Pirma Intel Core i karta (Nehalem mikroarchitektūra). Core i7 procesoriai.
Pirmos kartos Core i5 ir Core i3 nebuvo. 16 lygių konvejeris.– Intel QuickPath Interconnect– Intel on-die memory, PCI Express and DMI controller
23
Intel Core i7 sandara
24
10-a x86 karta (2011 m.)
Intel• Antra Intel Core i karta• Nauja Sandy Bridge mikroarchitektūra• Core i3/i5/i7 procesoriai• 14 – 19 lygių konvejeris• 32 nm gamybos technologija
AMD• Fusion APU (Accelerated Processing Unit)• Bobcat mikroarchitektūra, 40 nm gamybos technologija• Grafinis procesorius viename luste su x86 procesoriumi• 10h mikroarchitektūra, 32 nm gamybos technologija
25
10-a x86 karta (2012 m.)Intel• Trečia Intel Core i karta: IvyBridge mikroarchitektūra.• Minimaliai patobulinta CPU architektūra (lyginant su Sandy Bridge)• 25%-65% galingesnis integruotas GPU• 22 nm gamybos technologija: FinFET (Tri-Gate, 3D) tranzistoriai
AMD• Antros kartos APU:
Piledriver achitektūra• 32nm gamybos technologija• Visiškas atsilikimas nuo Intel
CPU našumo ir suvartojamos galios atžvilgiu... 26
10-a x86 karta (2013 m.)Intel• Ketvirta Intel Core i karta • Nauja Haswell mikroarchitektūra, 14 – 19 lygių
konvejeris• 22nm gamybos procesas• Intel koncentruojasi į sistemos energijos
taupymą. Išleisti procesoriai-vienlustėssistemos, vartojančios 10-15W, t.y. tinkamos mobiliems x86 kompiuteriams, pvz.: MicfosoftSurface Pro 3
AMD• Trečia APU karta: Jaguar mikroarchitektūra• 28nm gamybos procesas• AMD rinkos nišų ieško siūlydami didesnį nei
Intel on-die GPU našumą, geresnę kainą, papildomus ARM branduolius x86 APU luste.
• Šie APU naudojami Playstation 4 ir Xbox One27
10-a x86 karta (2014 m.)Intel• Penkta Intel Core i karta • Broadwell architektūra, 14 – 19 lygių
konvejeris• 14 nm gamybos procesas• Vienas iš produktų: Core-M vienlustės
sistemos pasižyminčios 3,5-4,5W TDP suvartojama galia (!)
AMD• Ketvirta APU karta: Steamroller ir Puma
mikroarchitektūros• Vis dar tas pats 28nm gamybos procesas• Pranašumai prieš Intel išlieka integruoti
našesni GPU desktop klasės procesoriuose ir kaina 28
Intel x86 procesorių kartos# Metai Atstovai Pastabos
1 1978 Intel 8086, Intel 8088 16 bits
2 1982 Intel 80186, Intel 80286 20MB, MMU
3 1985 Intel 80386, AMD Am386
32 bits, MMU, protected+virtual mode
4 1989 Intel i486, AMD Am486 L1 Cache, pipeline, FPU
5 1993 Intel Pentium (MMX) Superscalar, MMX, L1 data+instr cache
6 1995 Intel Pentium Pro (II, III), AMD K5, K6
RISC core, out-of-order execution, L2 cache, SSE, 3DNow
7 1999 Intel Pentium 4, AMD Athlon (XP)
Deep pipeline (20st), SSE2, HTWide (3 instr), superscalar FPU
8 2003 Athlon 64, Pentium 4 Prescott
64 bits, memory controller, hypertransportvery deep pipeline (31st), SSE3, 3.8Ghz
9 2006 Intel Core 2, Athlon 64 X2
Multi-core
10 2011-?
Intel Core i, Core M, AMD Fusion APU
On die GPU, FinFET tranzistoriai
29
Intel 8086
• 1978 metai
• 3μm technologija
• 29 000 tranzistorių
• 5-10 Mhz
• 0 KB Cache
• 33 mm2
30
Intel Pentium
• 1993 metai
• 0,8-0,3μm technologija
• 3 100 000 tranzistorių
• 60 Mhz
• 16 KB Cache
• 295 mm2
31
AMD Athlon 64
• 2,0 Ghz• 1 MB Cache• 193 mm2 32
2003 metai 130-65 nm technologija 106 mln. tranzistorių
Via Nano
• 2008 metai
• 65 nm technologija
• 94 mln. tranzistorių
• 1,0-1,6 Ghz
• 1 MB Cache
• 63 mm2
33
Intel Core i7 (Nehalem)
• 2,8-3,2 Ghz• 8 MB Cache• 296mm2
34
• 2008 metai• 45nm technologija• 731 mln. tranzistorių
Intel Core i7 (Sandy Bridge)
• 2012 metai• 1,4 milijardo tranzistorių• 22nm tri-gate technologija• 160 mm2
• 2-4 branduoliai• 3,0-3,9 Ghz• 6-10 MB Cache
35
GPU4 CPU branduoliai
L3 Cache
Intel Core M (Broadwell)
• 2014 metai• 1,3 milijardo tranzistorių• 14nm tobulesnė tri-gate
technologija• 82 mm2
• 2 branduoliai• 0,8-1,2 Ghz• 4 MB Cache• 4.5W TDP
36
Pabaiga
• Šaltiniai:
– anandtech.com
– intel.com
– wikipedia.org
37