Процессоры
x86 (Intel 80x86) — аппаратная платформа: архитектура микропроцессора и
соответствующий набор инструкций, как разработанных и выпускаемых
компанией Intel, так и совместимых с ними процессоров других
производителей (AMD, VIA, Transmeta, WinChip и т. д.).
Такое
имя закрепилось за семейством этих микропроцессоров, так как названия
ранних моделей процессоров Intel заканчивались на число 86 — 8086,
80186, 80286 (i286), 80386 (i386), 80486 (i486). Более поздние модели
стали называть именами собственными (например, Pentium), чтобы иметь
возможность зарегистрировать их как торговую марку.
Другое название для архитектуры этого типа — IA (англ.) (Intel Architecture) или же IA-32.
История
Основные особенности архитектуры
x86 — это CISC-архитектура. Доступ к памяти происходит по «словам».
«Слова» размещаются по принципу little-endian. Современные
процессоры включают в себя декодеры команд x86 для преобразования их в
упрощённый внутренний формат с последующим их выполнением, тем самым
они являются RISC и CISC одновременно.
[править] Реальный режим
Классический режим, использованный в ранних IBM PC. Позволяет
адресовать 1 мегабайт памяти и не имеет встроенных средств для защиты
памяти и переключения задач, что, впрочем, не мешает реализовать
программную многозадачность.
Intel
16-битный защищённый режим
Реализован только в микропроцессоре 80286 — первом микропроцессоре
фирмы Intel, имеющем защищенный режим (protected mode). Он имел
24-разрядную шину адреса и позволял адресовать до 16 Мбайт ОЗУ.
Задачи имели пока ещё общее адресное пространство.
32-битный защищённый режим
32-разрядная архитектура позволяет адресовать до 4 Гбайт ОЗУ.
В
32-битном режиме появилось понятие линейного адресного пространства.
Теперь каждая задача может иметь отдельное адресное пространство и
использовать до 4 Гбайт памяти независимо от количества установленной
физической памяти (ОЗУ).
PAE
В более поздних 32-разрядных процессорах (начиная с Pentium Pro)
появилось PAE (Physical Address Extension) — расширение адресов
физической памяти до 36 бит (возможность адресации 64 Гбайт ОЗУ). Это
изменение не затронуло разрядности задач — они остались 32-битными.
MMX
Дополнительный «мультимедийный» (англ. Multi-Media eXtensions) набор
инструкций, выполняющих по несколько характерных для процессов
кодирования/декодирования потоковых аудио/видео-данных действий за одну
машинную инструкцию. Впервые появился в процессорах Pentium MMX.
Обеспечивает только целочисленные вычисления.
SSE
SSE (англ. Streaming SIMD Extensions — потоковое SIMD-расширение) — это
SIMD (англ. Single Instruction, Multiple Data — «одна инструкция —
множество данных») набор инструкций, разработанный Intel и впервые
представленный в процессорах серии Pentium III. Поддерживает вычисления
с плавающей точкой.
SSE2
Улучшенное расширение SSE. Появилось в процессорах Pentium 4.
Производит потоковые вычисления с вещественными числами двойной
точности (2 числа в одном регистре SSE). Кроме того, добавлены
инструкции, аналогичные расширению MMX, работающие с регистрами SSE (16
байт, 8 слов, 4 двойных слова или 2 учетверённых слова в одном
регистре).
SSE3
Продолжение SSE и SSE2, появилось в процессорах Prescott.
SSSE3
Дополнение к SSE3 для работы с упакованными целыми.
SSE4
Новый набор команд Intel, впервые реализованный в процессорах серии Penryn.
SSE4 состоит из 54 инструкций, 47 из них относят к SSE4.1 (они есть
только в процессорах Penryn). Ожидается, что полный набор команд
(SSE4.1 и SSE4.2, то есть 47 + оставшиеся 7 команд) будет доступен в
процессорах Nehalem. Ни одна из SSE4 инструкций не работает с
64-битными mmx регистрами, только со 128-битными xmm0-15. Может
оказаться, что не будет выпущено 32-битных процессоров с SSE4, только
64-битные — с EM64T.
AMD
AES
Расширение системы команд AES — реализация в микропроцессоре шифрования AES.
3DNow!
Набор
инструкций для потоковой обработки вещественных чисел одинарной
точности. Поддерживается процессорами AMD начиная с K6-2. Процессорами
Intel не поддерживается.
Инструкции 3DNow! используют регистры
MMX в качестве операндов (в один регистр помещается два числа одинарной
точности), поэтому, в отличие от SSE, при переключении задач не
требуется отдельно сохранять контекст 3DNow!.
64-битный режим
К началу 2000-х годов стало очевидно, что 32-битное адресное
пространство архитектуры x86 ограничивает производительность
приложений, работающих с большими объёмами данных. 32-разрядное
адресное пространство позволяет процессору осуществлять
непосредственную адресацию лишь 4 Гб данных, этого может оказаться
недостаточным для некоторых приложений, связанных, например, с
обработкой видео или обслуживанием баз данных.
Для решения
этой проблемы Intel разработала новую архитектуру IA-64 — основу
семейства процессоров Itanium. Для обеспечения обратной совместимости
со старыми приложениями, использующими 32-разрядный код, в IA-64 был
предусмотрен режим эмуляции. Однако на практике данный режим работы
оказался чрезвычайно медленным. Компания AMD предложила альтернативное
решение проблемы увеличения разрядности процессора. Вместо того, чтобы
изобретать совершенно новую систему команд, было предложено ввести
64-разрядное расширение к уже существующей 32-разрядной архитектуре
x86. Первоначально новая архитектура называлась x86-64, позже она
была переименована в AMD64. Первоначально новый набор инструкций
поддерживался процессорами семейств Opteron, Athlon 64 и Turion 64
компании AMD. Успех процессоров, использующих технологию AMD64, наряду
с вялым интересом к архитектуре IA-64, побудили Intel лицензировать
набор инструкций AMD64. При этом был добавлен ряд специфических
инструкций, не присутствовавших в изначальном наборе AMD64. Новая
версия архитектуры получила название EM64T.
В литературе и
названиях версий своих продуктов компании Microsoft и Sun используют
объединённое именование AMD64/EM64T, когда речь заходит о 64-разрядных
версиях их операционных систем Windows и Solaris соответственно. В то
же время, поставщики программ для операционных систем GNU/Linux, BSD
используют метки «x86-64» или «amd64», Mac OS X использует метку
«x86_64», если необходимо подчеркнуть, что данное ПО использует
64-разрядные инструкции.
Процессоры
Процессоры Intel
8086
16-разрядный процессор i8086, был создан в июне 1978 года. Сначала
работал на частотах 4,77 МГц, затем на 8 и 10 МГц. Изготавливался по
технологии 3 мкм и имел 29 000 транзисторов.
8088
Чуть позже, в 1979 году, был разработан i8088, который работал на тех
же частотах, что и i8086, но использовал 8-разрядную шину данных
(внутренняя шина процессора осталась 16-разрядной) для обеспечения
большей совместимости с имевшейся в то время в ходу периферией.
Благодаря более низкой цене, широко использовался в ранних системах IBM
PC вместо 8086.
80186/80188
В 1982 году были выпущены 80186 и 80188, которые первоначально не
получили широкого распространения из-за того, что IBM не стала
использовать их в своих персональных компьютерах. Впрочем, некоторые
производители «клонов» сделали это, выпустив ускоренные варианты IBM
PC/XT. В то же время, эти процессоры оказались чрезвычайно удачными для
использования во встроенных системах и в различных модификациях
выпускаются до настоящего времени. В эти процессоры были первоначально
добавлено несколько новых команд, повышена тактовая частота.
Впоследствии появились модификации, содержащие дополнительные
аппаратные средства, такие, как интегрированные контроллеры
последовательного порта.
80286
Объявлен в 1982 году. Работал на частотах 6, а затем 8, 10, 12, 16, 20
МГц. Производился по техпроцессу 1,5 мкм и содержал около 134 тысяч
транзисторов. С его появлением появилось такое понятие, как защищённый
режим (protected mode) и виртуальная память. Производительность
процессора по сравнению с 8086 увеличилась в несколько раз (0,99-2,6
млн операций в секунду).
80386 (i386)
Первый
32-разрядный процессор, работал на частотах 16-40 МГц. Появился в 1985
году. Знаменовал собой революцию в мире процессоров x86. Основные
принципы, заложенные в этом чипе, без кардинальных изменений дожили и
до наших дней (за всё это время изменения касались, в основном,
повышения производительности, расширения набора команд, увеличения
разрядности). Первые 386 процессоры содержали серьезную ошибку,
приводящую к невозможности функционирования в защищенном режиме.
Исправленная версия называлась 386DX. Так же выпускались более дешевые
процессоры i386SX с урезанной до 16 бит внешней шиной данных и 24 бит
шиной данных. Для встроенного применения выпускался процессор i386EX.
386 - первый процессор, использовавшийся совместно с кеш-памятью
(внешней).
80486 (i486)
Процессор i486 (1989 год) является усовершенствованным 386 процессором
и первым скалярным процессором Intel (ряд операций выполнялись за один
такт). Имел встроенный FPU (Floating Point Unit — блок вычислений с
плавающей запятой) и впервые — встроенную кэш-память (8 Кбайт). 80486 —
первый процессор Intel, для которого была применена технология
умножения частоты шины FSB (в моделях DX2-50, DX2-66, DX4-75 и DX4-100).
Для ноутбуков и встраиваемых систем в начале 1990-х была выпущена «облегченная» модификация i486SX без встроенного блока FPU.
Существовала также модификация для встроенных применений - i486GX. Она
представляла собой низковольтный 486SX с шиной данных, урезанной до
16-ти бит. Корпусировка i486GX - TQFP-176, частоты - от 16 МГц при
Vcore = 2,0 В до 33 МГц при 2,7 В.
Intel RapidCad
Модификация 486, набор из двух микросхем. Основная устанавливалась в
разьем 386DX и представляла собой 486DX без кэша L1, но с
сопроцессором. Дополнительная микросхема была заглушкой для гнезда
387DX и служила для обработки сигнала FERR.
Intel486 OverDrive
Intel486 OverDrive (P23T) — микропроцессор, предназначеный для модернизации систем на базе микропроцессоры Intel 486.
Pentium (i586)
Pentium (1993 год. Intel отказалась от ix86 названий, потому что не
могла запатентовать числа.) — первый суперскалярный и суперконвейерный
процессор Intel. Суперскалярность — термин, означающий, что процессор
позволяет выполнять более одной операции за один такт.
Суперконвейерность означает, что процессор имеет несколько
вычислительных конвейеров. У Pentium их два, что позволяет ему при
одинаковых частотах в идеале быть вдвое производительней 486, выполняя
сразу 2 инструкции за такт. Кроме того, особенностью процессора Pentium
являлся полностью переработанный и очень мощный на то время блок FPU,
производительность которого оставалась недостижимой для конкурентов
вплоть до конца 1990-х годов.
Pentium OverDrive
Pentium OverDrive — микропроцессор, предназначеный для модернизации
систем на базе микропроцессоров Intel 486. Устанавливался в Socket 3,
имел удвоенный объём кэша L1 с организацией Write-Thru, встроенный
стабилизатор питания, умножение ?2.5 и частоты 63 и 83 МГц.
Pentium Pro (i686)
Pentium Pro (1995 год) — первый процессор шестого поколения. Идеи и
технологии, заложенные в данный чип, определили архитектуры всех
современных x86-процессоров: блоки предсказания ветвлений,
переименование регистров, RISC-ядро, интегрированная в один корпус с
ядром кэш-память второго уровня. Однако технологическая сложность ядра
данного процессора привела к сравнительно невысокому выходу годных
чипов при технологиях того времени, что сказалось на высокой цене
Pentium Pro. При этом процессор обладал достаточно низкой
производительностью при исполнении 16-разрядного кода. Поэтому данный
процессор применялся только в High-End системах и серверах.
Pentium MMX (i586)
Pentium MMX (январь 1997 года) — процессор пятого поколения, и, по
сути, просто модификация ядра Pentium. Был добавлен новый блок
целочисленных матричных вычислений MMX и увеличен до 32 Кбайт объём
кэш-памяти первого уровня.
Pentium II (i686)
Pentium II (май 1997 года) — модификация ядра Pentium Pro с целью
сделать его более доступным. Интегрированный кэш и тег кэша были
вынесены на отдельные микросхемы с пониженной в два раза частотой. Это
упростило и удешевило процессор, хотя и сделало его более медленным,
чем Pentium Pro.
Первые процессоры Pentium II выпускались с
кэш-памятью второго уровня емкостью 256 Кбайт , затем её объём был
увеличен до 512 Кбайт.
Новая конструкция процессора
потребовала размещения элементов на печатной плате, что, в свою
очередь, привело к изменению конструктива процессора. Данные ЦПУ
выпускались в виде картриджей SECC, устанавливающихся в специальный
разъём на плате (Slot 1).
Кроме того, в ядро Pentium II был добавлен блок MMX.
Celeron
Celeron — упрощённая модификация процессоров Pentium II / III / IV /
Core / Core 2 для построения недорогих компьютеров. Первый Celeron
(ядро Covington, частоты 266/300 МГц) представлял из себя Pentium II,
лишенный кеша второго уровня и пластикового картриджа. Печатная плата
также была упрощена. Такая упаковка получила название SEPP (Sinlge Edge
Processor Package). В результате эти процессоры демонстрировали
удручающе низкую производительность, хотя стоили очень недорого и легко
прибавляли до 50% частоты при разгоне. Все последующие варианты этого
процессора имели интегрированный полночастотный кеш второго уровня.
Основные отличия процессоров Celeron в объёме этого кэша и частоте
шины, а также часто в увеличенной латентности доступа к кэш-памяти по
отношению к оригинальному процессору.
Любопытный факт: вторая
модификация Celeron (ядро Mendochino, частоты 300..533 МГц) на многих
задачах демонстрировала более высокую производительность, чем
равночастотный Pentium II. Это объяснялось тем, что маленький (128
Кбайт) кеш Mendochino располагался на одном кристалле с ядром и работал
на частоте ядра, в то время как большой (512 Кбайт) кеш Pentium II
находился достаточно далеко от ядра и работал на половинной частоте.
Больше таких промашек фирма Intel не допускала, и все последующие
Celeron гарантированно медленнее полноценных процессоров того же
поколения.
Pentium III (i686)
Pentium
III, изготовленный изначально по технологическому процессу 0,18 мкм,
отличается от P2 главным образом добавлением инструкций SSE. Поздние
процессоры этой серии изготавливались по технологическому процессу 0,13
мкм, получили интегрированную в кристалл ядра полночастотную кэш-память
(сначала 256 Кбайт, затем — 512 Кбайт) и послужили прообразом
процессоров архитектуры Core. Выпускались в конструктивах как
SECC/SECC2 (Slot 1), так и FCPGA-370 (PGA-370).
Pentium 4
Принципиально новый процессор с гиперконвейеризацией (hyperpipelining)
— с конвейером, состоящим из 20 ступеней. Согласно заявлениям Intel,
процессоры, основанные на данной технологии, позволяют добиться
увеличения частоты примерно на 40 процентов относительно семейства P6
при одинаковом технологическом процессе (при «правильной» загрузке
процессора).
На практике же, первые модели работали даже медленнее, чем Pentium III.
Core / Core 2
После
провала процессоров Pentium 4 с использованием технологии NetBurst было
решено вернуться к проверенным решениям. В основе новых процессоров
лежит переработанное ядро Pentium III. Таким образом, ядро P6,
использованное ещё в процессорах Pentium Pro, продолжило свою эволюцию,
нарастив частоту со 150 МГц до 3,2 ГГц и обзаведясь новой системной
шиной, поддержкой многоядерности, мультимедийных инструкций и
64-битного кода.
Процессоры Core — это решение для ноутбуков, одно- и двухъядерное, исполняющее 32-битный код.
Процессоры
Core 2 выпускаются как в настольном, так и мобильном исполнении,
включают ряд микроархитектурных улучшений и способны исполнять
64-битный код. Количество ядер варьируется от одного до четырёх.
Core i7
Дальнейшее
развитие идей, заложенных в процессорах Core 2. Сохранив основную
конструкцию процессорных ядер, Core i7 получил модульную структуру,
позволяющую легко варьировать их количество, встроенный контроллер
памяти (трёхканальной DDR3 в высшем сегменте и двухканальной DDR3 в
массовом) и новую шину, соединяющую процессор с чипсетом.
Микроархитектурные улучшения позволяют Core i7 показывать повышенную
производительность в сравнении с Core 2 на равных частотах. Большое
внимание было уделено вопросу энергоэффективности нового процессора.
Atom
Недорогие
сверхэкономичные одно- и двухядерные процессоры, предназначенные для
использования в так называемых сетевых компьютерах — нетбуках и
неттопах (компьютерах, в которых вычислительная мощность пожертвована в
пользу экономичности, бесшумности и малогабаритности). В основе —
модифицированное ядро от первых Pentium, которое адаптировали под новый
техпроцесс, добавили возможность исполнения 64-битного кода и
мультимедийных инструкций, а также кэш-память второго уровня и
поддержку многопоточного исполнения (SMT, аналог Hyper Threading). Для
упрощения конструкции было решено отказаться от внеочередного
исполнения команд, что не лучшим образом сказалось на
производительности.
Xeon
Семейство процессоров, ориентированных на серверы и многопоточные вычисления.
Первый
представитель этого семейства базировался на архитектуре Pentium II,
представлял из себя картдридж с печатной платой, на которой
монтировались ядро, кэш-память второго уровня и тег кэша. Монтировался
в гнездо Slot 2.
Современные Xeon-ы базируются на архитектуре Core2/Core i7.
Процессоры AMD
Am8086 / Am8088 / Am186 / Am286 / Am386 / Am486
Клоны
соответствующих процессоров от Intel. Обычно выпускались с максимальной
частотой на ступеньку выше, чем у оригинала. Так, Am386DX выпускался с
максимальной частотой 40 МГц, тогда как i386DX — 33 МГц. Вплоть до
486DX2-66 других различий между процессорами не было. Программно
отличить эти процессоры было невозможно.
5x86
Клон
i486. В то время, как Intel для i486 остановился на частоте 100 МГц,
AMD выпускала процессоры с частотами до 133 МГц. Также они отличались
увеличенным объёмом кэша первого уровня (16 Кбайт) и множителем (?4).
K5 / SSA5
Аналоги
Pentium. Первые процессоры, разработанные фирмой AMD самостоятельно.
Несмотря на превосходство в целочисленных операциях над аналогами от
Intel (в ядре данного процессора применялся ряд технологий шестого
поколения), производительность блока вычислений с плавающей запятой
значительно уступала по производительности процессорам Pentium с
аналогичной тактовой частотой. Кроме того, наблюдалась плохая
совместимость с ПО некоторых производителей. Недостатки K5 были
чрезвычайно преувеличены в различных сетевых и других неформальных
обсуждениях и на долгое время способствовали (в целом —
несправедливому) ухудшению репутации продукции AMD у пользователей.
K6
Выпущен в апреле 1997 года. Принципиально новый процессор AMD,
основанный на ядре, приобретённом у NexGen. Данный процессор имел
конструктив пятого поколения, однако относился к шестому поколению и
позиционировался как конкурент Pentium II. Включал в себя блок MMX и
несколько переработанный блок FPU. Однако данные блоки всё равно
работали на 15-20 % медленнее, чем у аналогичных по частоте процессоров
Intel. Процессор имел 64 Кбайт кэша первого уровня.
В целом
сравнимая с Pentum II производительность, совместимость со старыми
материнскими платами и более ранний старт (AMD представила К6 на месяц
раньше, чем Intel представила P-II) сделали его достаточно популярным,
однако проблемы с производством у AMD значительно испортили репутацию
данного процессора.
K6-2
Дальнейшее
развитие ядра К6. В этих процессорах была добавлена поддержка
специализированного набора команд 3DNow!. Реальная производительность,
однако, оказалась существенно ниже, чем у аналогичных по частоте
Pentium II (это было вызвано тем, что прирост производительности с
ростом частоты у P-II был выше благодаря внутреннему кэшу) и
конкурировать К6-2 смогли лишь с Celeron. Процессор имел 64 Кбайт кэша
первого уровня.
K6-III
Более
успешная в технологическом плане, чем K6-2, попытка создания аналога
Pentium III. Однако маркетингового успеха не имела. Отличается наличием
64 Кбайт кэша первого уровня и 256 Кбайт кэша второго уровня в ядре,
что позволяло ему на равной тактовой тактовой частоте обгонять по
производительности Intel Celeron и не очень существенно уступать ранним
Pentium III.
K6-III+
Аналог K6-III с технологией энергосбережения PowerNow!. Изначально
предназначался для ноутбуков, но устанавливался и в настольные системы.
K6-2+
Аналог К6-III+ с урезанным до 128 Кбайт кэшем второго уровня.
Athlon
Очень
успешный процессор, благодаря которому фирма AMD сумела восстановить
почти утраченные позиции на рынке микропроцессоров. Кэш первого уровня
— 128 Кбайт. Первоначально процессор выпускался в картридже с
размещением кэша второго уровня (512 Кбайт) на плате и устанавливался в
разъём Slot A, который механически, но не электрически совместим с
интеловским Slot 1. Затем устанавливался в разъём Socket A и имел 256
Кбайт кэша второго уровня в ядре. По быстродействию — примерный аналог
Pentium III.
Duron
Конкурент
Celeron поколений Pentium III / Pentium 4. Отличается от Athlon объёмом
кэша второго уровня (всего 64 Кбайт), зато интегрированным в кристалл и
работавшем на частоте ядра. Производительность заметно выше, чем у
аналогичных Celeron, и при выполнении многих задач соответствует
Pentium III.
Athlon XP
Продолжение развития архитектуры Athlon. По быстродействию — аналог
Pentium 4. По сравнению с обычным Athlon, добавлена поддержка
инструкций SSE.
Sempron
Более дешёвый (за счёт уменьшенного кэша второго уровня) вариант процессоров Athlon XP и Athlon 64.
Первые модели Sempron являлись перемаркированными чипами Athlon XP на
ядре Thorton, имевшими 256 Кбайт кэша второго уровня. Позднее под
маркой Sempron выпускались урезанные (Socket 754, одноканальный режим
работы с памятью) версии Athlon 64.
Opteron
Первый процессор, поддерживающий архитектуру x86-64.
Athlon 64
Первый несерверный процессор, поддерживающий архитектуру x86-64.
Athlon 64 X2
Продолжение архитектуры Athlon 64, имеет 2 вычислительных ядра.
Athlon FX
Имел репутацию «самого быстрого процессора для игрушек». Является, по
сути, серверным процессором Opteron 1xx на десктопных сокетах без
поддержки registered-memory. Выпускается малыми партиями. Стоит
значительно дороже своих «массовых» собратьев.
Phenom
Дальнейшее развитие архитектуры Athlon 64, выпускается в вариантах с
двумя (Athlon 64 X2 Kuma), тремя (Phenom X3 Toliman) и четырьмя (Phenom
X4 Agena) ядрами.
Phenom II
Модификация Phenom. Небольшие архитектурные изменения, переход на более
тонкий технологический процесс и добавление кэша L3 объёмом от 4 до 6
Мбайт позволили нарастить производительность этих процессоров на 10-20
% по сравнению с предшественниками. Выпускаются в конструктивах Socket
AM2+ и Socket AM3. При этом первые могут работать только с памятью
DDR2, а вторые — как с DDR2, так и с DDR3.
Turion
Мобильная версия Athlon 64 с пониженным энергопотреблением и
расширенными средствами управления питанием. Выпускается в вариантах с
одним и двумя ядрами.
Geode
Интегрированное решение (SoC), включающее в себя функции северного
моста чипсетов. Модели с наименованием SCxxxx объединяют в одном
корпусе ядро процессора, контроллер памяти, графический адаптер и
устройство ввода-вывода. Процессоры предназначены для построения тонких
клиентов, пользовательских приставок и встроенных контроллеров. Вся
серия обладает небольшой потребляемой мощностью и стоимостью.
Первые
модели выпускались фирмой Cyrix под названием MediaGX и имели ядро
Cyrix 6x86. После поглощения Cyrix компанией National Semiconductor и
перепродажи торговой марки компании VIA, процессор был переименован в
Geode, разработка процессора была продолжена инженерами National
Semiconductor. Впоследствии чип и все наработки были проданы компании
AMD. Сейчас Geode выпускается фирмой AMD в трех вариантах. Geode LX и
Geode GX основаны на старом ядре Cyrix 6x86. Geode NX имеет ядро Athlon
XP. Развитие этого семейства прекратилось ещё в 2006 году, однако чипы
будут продолжать выпускаться до тех пор, пока на них есть спрос.
Процессоры Harris Semiconductor
Harris 8086/88
Harris Semiconductor производила клоны i8086/88 — Harris HS80C86/883 и HS80C88/883.
Harris 286
Harris Semiconductor выпускала самые быстрые по частоте клоны
процессора 80286 — максимальная частота HS80C286 составляла 25 МГц (вся
линейка — 12, 16, 20 и 25 МГц). Ядро процессоров было точной копией
i80286, как и у большинства других клонов.
Процессоры Cyrix
Cx486-SLC
Процессоры, предназначенные для установки в гнездо 386SX. Обладали
кэш-памятью первого уровня размером 1 Кбайт и набором команд 486
процессоров. Встроенного сопроцессора не имели. В дальнейшем также
выпускались модели с удвоением частоты (Cx486SRx?). Предназначались в
основном для дешевого апгрейда компьютеров с процессором 386SX.
Cx486-DLC
Процессоры, предназначенные для установки в гнездо 386DX. Обладали
кэш-памятью первого уровня размером 4 Кбайт и набором команд 486
процессоров. Встроенного сопроцессора не имели. В дальнейшем также
выпускались модели с удвоением частоты (Cx486DRx?). Предназначались в
основном для дешевого апгрейда компьютеров с процессором 386DX.
Cx486-S
Аналог i486SX собственной разработки Cyrix. Слегка уступал по производительности аналогам от Intel и Amd.
Cx486-DX
Аналог i486DX собственной разработки Cyrix. Слегка уступал по
целочисленной производительности аналогам от Intel и Amd, однако
превосходил их в вычислениях с плавающей точкой (сказалось то, что
разработанные Cyrix математические сопроцессоры для 386 были одними из
лучших).
Cx5x86 (M1sc)
«Побочный продукт» разработки M1 — «M1 scalar», упрощенная его версия
для гнезда 486. Был выпущен, чтобы как-то противостоять Intel в борьбе
с Pentium. В нём использовались особенности архитектуры, присущие
пятому поколению процессоров — конвейеризованный АЛУ, блок предсказания
переходов, декодирование и исполнение инструкций за один такт. Общий
для инструкций и данных кэш с обратной записью имел объём 16 Кбайт.
Процессор оказался достаточно удачным, но особого распространения
получить не успел. Выпускался с частотами 100 и 120 МГц.
Cx6x86 (M1)
Cx6x86MX (MII)
MediaGX
Клоны процессоров Cyrix выпускались также IBM, Texas Instruments, SGS Thompson.
На базе ядер Cyrix производятся или производились процессоры VIA, AMD, National Semiconductor.
Процессоры IDT
IDT-C6 Centaur WinChip
Процессор разработан Centaur Technology — подразделением IDT. Являясь
процессором под Socket 7, по архитектуре он был гораздо ближе к
процессорам 80486. Один 4-стадийный целочисленный конвейер, операции
сопроцессора не конвейеризовались. Также отсутствовали внеочередное
исполнение, предсказание ветвлений и переименование регистров. При этом
процессор имел блок исполнения инструкций MMX, хотя и вдвое более
медленный, чем у Pentium MMX. За счёт этого ядро процессора было очень
простым, небольшим по количеству транзисторов, габаритам и
энергопотреблению. Процессоры выпускались с частотами 180, 200, 225 и
240 МГц и не требовали двойного питания.
WinChip-2
Улучшенный вариант предыдущего процессора. Сопроцессор стал
конвейеризуемым, удвоена производительность блока MMX, появилась
поддержка инструкций 3DNow!. Частоты — 200—250 МГц.
WinChip-2A
Всё то же, но по более тонкой технологии. Как следствие — потребность в двойном питании (2,8 / 3,3 В).
WinChip-3
Планировался как улучшенная версия предыдущей модели. Основное
улучшение — удвоенный размер кэш-памяти. Однако выпущен он так и не
был. Centaur Technology в полном составе была продана VIA и на базе
этой разработки был сделан VIA C3 с ядром Samuel.
Процессоры OKI
OKI M80C86
Клон 8086. Выпускался в корпусах типа DIP и QFP.
OKI M80C88
Клон 8088. Выпускался в корпусах типа DIP и QFP.
Процессоры Rise Technology
Rise mP6
Процессор для Socket 7 с поддержкой инструкций
MMX. Отличался низким энергопотреблением и невысокой
производительностью. Выпускался с частотами 150, 166, 190, 200, 250
МГц. Особого распространения не получил и ядро mP6 было продано
компании SiS.
Процессоры VIA
VIA Cyrix III / VIA C3
Первый процессор, выпущенный под маркой VIA. Выпускался с разными ядрами от разных команд разработчиков. Разъём Socket 370.
Первый выпуск — на базе ядра Joshua, доставшегося VIA вместе с командой разработчиков Cyrix.
Второй выпуск — с ядром Samuel, разработанным на базе так и не
вышедшего IDT WinChip-3. Отличался отсутствием кэш-памяти второго
уровня и, соответственно, крайне низким уровнем производительности.
Третий выпуск — с ядром Samuel-2, улучшенной версией предыдущего ядра,
оснащённой кэш-памятью второго уровня. Процессор выпускался по более
тонкой технологии и имел сниженное энергопотребление. После выпуска
этого ядра бренд «VIA Cyrix III» окончательно уступил место «VIA С3».
Четвёртый выпуск — с ядром Ezra. Был также вариант Ezra-T,
адаптированный для работы с шиной, предназначенной для процессоров
Intel с ядром Tualatin. Дальнейшее развитие в направлении
энергосбережения.
Пятый выпуск — с ядром Nehemiah (C5P). Это
ядро наконец получило полноскоростной сопроцессор, поддержку инструкций
SSE, а также поддержку шифрования AES и аппаратный генератор случайных
чисел. При этом процессор потерял поддержку инструкций 3DNow!.
VIA C7
Дальнейшее развитие VIA C3. Ядро Esther (C5J), корпусировка —
nanoBGA2 (21?21 мм), впаивается прямо на плату. Добавлены аппаратная
поддержка Secure Hash SHA-1 и SHA-256 и шифрования RSA, поддержка
NX-bit, поддерживаются MMX, SSE, SSE2 и SSE3. Дальнейшее снижение
энергопотребления при рабочих частотах до 2 ГГц. Собственная системная
шина (VIA V4 800 МГц) для связи с чипсетом. Выпускается также в
мобильном (VIA C7-M) и десктопном (VIA C7-D) исполнении.
VIA Eden ESP
Интегрированное решение, включающее в себя процессор VIA C3 c
ядром Nehemiah C5P и северный мост чипсета со встроенной UMA-графикой.
Отличается крайне низким энергопотреблением (до 7 Вт при частоте 1
ГГц). Выпускается с частотами от 300 МГц (VIA Eden ESP 3000) до 1 ГГц
(VIA Eden ESP 10000). Совместимые южные мосты — VT8235M, VT8237R+ (с
поддержкой SATA), VT8251 (2?1 PCI-E) и VIA 686B.
VIA CoreFusion
Дальнейшее развитие идей VIA Eden ESP. Выпускается в двух
вариантах — VIA Mark и VIA Luke, отличающихся интегрированным
видеоядром, поддерживаемым типом памяти и рабочими частотами. Для VIA
Mark — это S3 Graphics ProSavage4 / SDR PC133 / 533/800 МГц, а для VIA
Luke — VIA UniChrome Pro / DDR PC3200 / 533/800/1000 МГц. Совместимые
южные мосты: VT8235M, VT8237R+ (с поддержкой SATA), VT8251 (2?1 PCI-E)
и VIA 686B.
VIA Nano
Первый x86-64 процессор VIA на ядре Isaiah. Контактно-совместим с
VIA C7. Выпускается с частотами от 1 ГГц до 1,8 ГГц. Энергопотребление
модели 1,6 ГГц — до 17 Вт при полной загрузке. Среди нововведений —
внеочередное исполнение инструкций. Позиционируется как конкурент Intel
Atom.
Процессоры NEC
Выпускала серию процессоров, часть из которых (ядро V20/V30) была
программно совместима как с 80186, так и с 8080. Переключение между
режимами работы осуществлялось при помощи трёх дополнительных
инструкций. Аппаратно они выглядели как сильно ускоренная версия 8088
или 8086.
Процессоры на основе ядра V33 не имели режима эмуляции
8080, зато поддерживали, при помощи двух дополнительных инструкций,
расширенный режим адресации.
Процессоры NexGen
Nx586
В марте 1994 был представлен процессор NexGen Nx586. Он
позиционировался как конкурент Pentium, однако изначально не имел
встроенного сопроцессора. Использование собственной шины повлекло за
собой необходимость применения собственных чипсетов, NxVL (VESA Local
Bus) и NxPCI 820C500 (PCI), и ни с чем несовместимого процессорного
гнезда. Чипсеты разрабатывались совместно с VLSI и Fujitsu. Nx586 был
суперскалярным процессором и мог исполнять по две инструкции за такт.
Кэш L1 был раздельным (16 Кбайт под инструкции + 16 Кбайт под данные).
Контроллер кэша L2 был интегрирован в процессор, сам же кэш находился
на материнской плате. Так же, как и Pentium Pro, Nx586 внутри был
RISC-процессором. Отсутствие поддержки инструкций CPUID в ранних
модификациях этого процессора приводило к тому, что программно он
определялся как быстрый 386 процессор. С этим же было связано то, что
Windows 95 отказывался устанавливаться на компьютеры с такими
процессорами. Для решения этой проблемы применялась специальная утилита
(IDON.COM), представлявшая Nx586 для Windows как 586 class CPU. Nx586
выпускался на мощностях IBM.
Был также разработан сопроцессор
Nx587 FPU, который монтировался на заводе поверх кристалла процессора.
Такие «сборки» получили маркировку Nx586Pf. При обозначении
производительности Nx586 использовался P-rating — c PR75 (70 МГц) до
PR120 (111 МГц).
Nx686
Следующее поколение процессоров NexGen, которое так и не было выпущено, однако послужило основой для AMD K6.
Процессоры SiS
SiS550
Семейство SoC SiS550 базируется на лицензированном ядре Rise mP6 и
выпускается с частотами от 166 до 266 МГц. При этом самые скоростные
решения потребляют всего 1,8 Вт. У ядра три целочисленных 8-ступенчатых
конвеера. Кэш L1 раздельный, 8+8 Кбайт. Встроенный сопроцессор
конвееризован. В состав SiS550 кроме стандартного набора портов входят
128-битное UMA видеоядро AGP 4x, 5.1-канальный звук, поддержка 2-х DIMM
(до 1 Гбайт ОЗУ), поддержка софт-модема и UDMA100 IDE контроллер.
В SiS551 так же добавлен встроенный контроллер Smart Card и Memory
Stick, а в SiS552 — декодер MPEG2, акселерация проигрывания DVD и VCD.
Также
клон SiS551 выпускается Jan Yin Chan Electronics Co., LTD (DM&P)
под торговой маркой Vortex86 (чип маркируется как M6127D) и Xcore
Corporation Ltd. под торговой маркой Xcore86.
Процессоры Transmeta
Crusoe
Строго говоря, Crusoe не является
x86-процессором. Для исполнения x86-кода используется программная
трансляция во внутренние 128-битные VLIW-инструкции. Это позволяет
адаптировать процессор к любому набору команд и улучшает
энергоэффективность, но производительность такого решения заведомо
меньше, чем у процессоров с родной системой команд x86.
Транслятор команд называется Code Morphing Software.
<
|
