畢業(yè)設(shè)計(jì)論文—淺談中央處理器的功能與發(fā)展(編輯修改稿)
2025-01-07 07:50 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 X，它是 486類(lèi)型中的一種低價(jià)格機(jī)型，其與 80486DX的區(qū)別在于它沒(méi)有數(shù)學(xué)協(xié)處理器。 80486 DX2 由系用了時(shí)鐘倍頻技術(shù)，也就是說(shuō)芯片內(nèi)部的運(yùn)行速度是外部總線(xiàn)運(yùn)行速度的兩倍，即芯片內(nèi)部以 2 倍于系統(tǒng)時(shí)鐘的速度運(yùn)行，但仍以原有時(shí)鐘速度與外界通 訊。 80486 DX2 的內(nèi)部時(shí)鐘頻率主要有 40MHz、 50MHz、 66MHz 等。奔騰 Pro 200MHZCPU 的 L2 CACHE 就是運(yùn)行在 200MHZ，也就是工作在與處理器相同的頻率上。這樣的設(shè)計(jì)領(lǐng)奔騰 Pro 達(dá)到了最高的性能。 而 Pentimu Pro 最引人注目的地方是它具有一項(xiàng)稱(chēng)為“動(dòng)態(tài)執(zhí)行”的創(chuàng)新技術(shù)，這是繼奔騰在超標(biāo)量體系結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)實(shí)破之后的又一次飛躍。 Pentimu Pro 系列的工作頻率是 150/166/180/200，一級(jí)緩存都是 16KB，而前三者都有 256KB 的二級(jí)緩存，至于頻率為 200 的 CPU 還分為三種 版本，不同就在于他們的內(nèi)置的緩存分別是 256KB， 512KB， 1MB。不過(guò)由于當(dāng)時(shí)緩存技術(shù)還沒(méi)有成熟，加上當(dāng)時(shí)緩存芯片還非常昂貴，因此盡管 Pentimu Pro 性能不錯(cuò)，但遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到拋離對(duì)手的程度，加上價(jià)格十分昂貴，一次 Pentimu Pro 實(shí)際上出售的數(shù)目非常至少，市場(chǎng)生命也非常的短，Pentimu Pro 可以說(shuō)是 Intel 第一個(gè)失敗的產(chǎn)品。 輝煌的開(kāi)始 —— 奔騰 MMX： INTEL 吸取了奔騰 Pro 的教訓(xùn)，在 1996 年底推出了奔騰系列的改進(jìn)版本，廠(chǎng)家代號(hào)P55C，也就是我們平常所說(shuō)的奔騰 MMX（多能奔騰）。這款處理器并沒(méi)有 集成當(dāng)時(shí)賣(mài)力不討好的二級(jí)緩存，而是獨(dú)辟蹊徑，采用 MMX 技術(shù)去增強(qiáng)性能。 MMX 技術(shù)是 INTEL 最新發(fā)明的一項(xiàng)多媒體增強(qiáng)指令集技術(shù)，它的英文全稱(chēng)可以翻譯“多媒體擴(kuò)展指令集”。 MMX 是Intel 公司在 1996 年為 增強(qiáng)奔騰 CPU 在音像、圖形和通信應(yīng)用方面而采取的新技術(shù)，為CPU 增加了 57 條 MMX 指令，除了指令集中增加 MMX 指令外，還將 CPU 芯片內(nèi)的 L1 緩存由原來(lái)的 16KB 增加到 32KB（ 16K 指命 +16K 數(shù)據(jù)），因此 MMX CPU 比普通 CPU 在運(yùn)行含有 MMX指令的程序時(shí)，處理多媒體的能力上提高了 60％左 右。 MMX 技術(shù)不但是一個(gè)創(chuàng)新，而且還開(kāi)創(chuàng)了 CPU 開(kāi)發(fā)的新紀(jì)元，后 來(lái)的 SSE， 3D NOW！等指令集也是從 MMX 發(fā)展演變過(guò)來(lái)的。在 Intel 推出奔騰 MMX 的幾個(gè)月后， AM 也推出了自己研制的新產(chǎn)品 K6。 K6 系列 CPU 一共南京機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息工程系 2021 級(jí)畢業(yè)論文 有五種頻率，分別是： 166/200/ 233/266/300，五種型號(hào)都采用了 66 外頻，但是后來(lái)推出的 233/266/300 已經(jīng)可以通過(guò)升級(jí)主板的 BIOS 而支持 100 外頻，所以 CPU 的性能得到了一個(gè)飛躍。特別值得一提的是他們的一級(jí)緩存都提高到了 64KB，比 MMX 足足多了一倍，因此它的商業(yè)性 能甚至還 優(yōu)于奔騰 MMX，但由于缺少了多媒體擴(kuò)展指令集這道殺手锏，K6 在包括游戲在內(nèi)的多媒體性能要遜于奔騰 MMX。 優(yōu)勢(shì)的確立 —— 奔騰 Ⅱ： 1997 年五月， INTEL 又推出了和奔騰 Pro 同一個(gè)級(jí)別的產(chǎn)品，也就是影響力最大的 CPU—— 奔騰 Ⅱ。第一代奔騰 Ⅱ核心稱(chēng)為 Klamath。作為奔騰Ⅱ的第一代芯片，它運(yùn)行在 66MHz 總線(xiàn)上，主頻分 23 26 300、 333Mhz 四種，接著又推出 100Mhz 總線(xiàn)的奔騰 Ⅱ，頻率有 300、 350、 400、 450Mhz。奔騰 II 采用了與奔騰 Pro 相同的核心結(jié)構(gòu) ,從而繼承了原有奔騰 Pro 處理器優(yōu)秀的 32 位性能，但它加快了段寄存器寫(xiě)操作的速度 ,并增加了 MMX 指令集 ,以加速 16 位操作系統(tǒng)的執(zhí)行速度。由于配備了可重命名的段寄存 器 ,因此奔騰Ⅱ可以猜測(cè)地執(zhí)行寫(xiě)操作，并允許使用舊段值的指令與使用新段值的指令同時(shí)存在。在奔騰Ⅱ里面， Intel 一改過(guò)去 BiCMOS 制造工藝的笨拙 且耗電量大的雙極硬件 ,將 750 萬(wàn)個(gè)晶體管壓縮到一個(gè) 203 平方毫米的印模上。奔騰Ⅱ只比奔騰 Pro大 6平方毫米 ,但它卻比奔騰 Pro多容納了 200萬(wàn)個(gè)晶體管。由于使用只有 微米 的扇出門(mén)尺寸 ,因此加快了這些晶體管的速度 ,從而達(dá)到了 X86 前所未有的時(shí)鐘速度。 Intel 奔騰Ⅱ處理器 在接口技術(shù)方面，為了擊跨 INTEL 的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，以及獲得更加大的內(nèi)部總線(xiàn)帶寬，奔騰Ⅱ首次采用了最新的 solt1 接口標(biāo)準(zhǔn)，它不再用陶瓷封裝， 而是采用了一塊帶金屬外殼的印刷電路板，該印刷電路板不但集成了處理器部件，而且還包括32KB 的一級(jí)緩存。如要將奔騰Ⅱ處理器與單邊插接卡 (也稱(chēng) SEC 卡 )相連，只需將該印刷電路板 (PCB)直接卡在 SEC 卡上。 SEC 卡的塑料封裝外殼稱(chēng)為單邊插接卡盒，也稱(chēng)SEC(Single edgecontactCartridge)卡盒，其上帶有奔騰Ⅱ的標(biāo)志和奔騰Ⅱ印模的彩色圖像。在 SEC 卡盒中，處理器封裝與 L2 高速緩存和 TagRAM 均被接在一個(gè)底座 (即 SEC 卡 )上，而該底座的一邊 (容納處理器核心的那一邊 )安裝有一個(gè)鋁制散熱片，另一邊則用黑塑料封起來(lái)。奔騰Ⅱ CPU 內(nèi)部集合了 32KB 片內(nèi) L1 高速緩存 (16K 指令 /16K 數(shù)據(jù) )； 57 條 MMX指令； 8 個(gè) 64 位的 MMX 寄存器。 750 萬(wàn)個(gè)晶體管組成的核心部分，是以 203 平方毫米的工藝制造出來(lái)的。處理器被固定到一個(gè)很小的印刷電路板 (PCB)上，對(duì)雙向的 SMP 有很好的支持。至于 L2 高速緩存則有， 512K，屬于 四路級(jí)聯(lián)片外同步突發(fā)式 SRAM 高速緩存。這些高速緩存的運(yùn)行速度相當(dāng)于核心處理器速度的一半 (對(duì)于一個(gè) 266MHz 的 CPU 來(lái)說(shuō)，即為133MHz)。 奔騰Ⅱ的這種 SEC 卡設(shè)計(jì)是插到 Slot1(尺寸大約相當(dāng)于一個(gè) ISA 插槽那么大 )中。所有的 Slot1 主板都有一個(gè)由兩個(gè)塑料支架組成的固定機(jī)構(gòu)。一個(gè) SEC 卡可以從兩個(gè)南京機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息工程系 2021 級(jí)畢業(yè)論文 塑料支架之間滑入 Slot1 中。將該 SEC 卡插入到位后，就可以將一個(gè)散熱槽附著到其鋁制散熱片上。 266MHz的奔騰Ⅱ運(yùn)行起來(lái)只比 200MHz的奔騰 Pro稍熱一些 (其功率分別為 瓦和 瓦 )，但是由于 SEC 卡的尺寸較大，奔騰Ⅱ的散熱槽幾乎相當(dāng)于 Socket7 或 Socket8 處理器所用的散熱槽的兩倍那么大。 除了用于普通用途的奔騰Ⅱ之外， Intel還推出了用于服務(wù)器和高端工作站的 Xeon 系列處理器采用了 Slot 2 插口技術(shù)， 32KB 一級(jí)高速緩存， 512KB 及 1MB 的二級(jí)高速緩存，雙重獨(dú)立總線(xiàn)結(jié)構(gòu)， 100MHz 系統(tǒng)總線(xiàn)，支持多達(dá) 8 個(gè) CPU。 Intel 奔騰Ⅱ Xeon 處理器 為了對(duì)抗不可一世的奔騰 Ⅱ，在 1998 年中 ， AMD 推出了 K62 處理器，它的核心電壓是 伏特，所以發(fā)熱量比較低，一級(jí)緩存是64KB，更為重要的是，為了抗衡 Intel 的 MMX 指令集， AMD 也開(kāi)發(fā)了自己的多媒體指令集，命名為 3DNow!。 3DNow!是一組共 21 條新指 令，可提高三維圖形、多媒體、以及浮點(diǎn)運(yùn)算密集的個(gè)人電腦應(yīng)用程序的運(yùn)算能力，使三維圖形加速器全面地發(fā)揮性能。 K62 的所有型號(hào)都內(nèi)置了 3DNow! 指令集， 使 AMD 公司的產(chǎn)品首次在某些程序應(yīng)用中，在整數(shù)性能以及浮點(diǎn)運(yùn)算性能都同時(shí)超越 INTEL，讓 INTEL 感覺(jué)到了危機(jī)。不過(guò)和奔騰 Ⅱ相
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