Для многих пользователей операционной системы Windows не секрет, что существует две ее версии по типу разрядности. Это 32 битная и 64. Знать разрядность своей операционной системы нужно каждому, ведь при поиске и скачивании драйверов, программ и игр она учитывается.

Но с обозначениями разрядности системы, а также драйверов и программ существует некоторая путаница. Есть три обозначения двух разрядностей — x32, x64 и x86. По этой причине часто возникает вопрос 32 разрядная версия это x64 или x86?

Ответ на данный вопрос вы найдете в этой статье.

Второе обозначение 32 разрядной версии ПО

Чтобы впредь исключить путаницу обозначений разрядности программного обеспечения, к которому относится операционная система, драйвера, программы и игры, запомните, что существует две основные версии разрядности ПО — это 32 бита и 64 бита. 64 битная версия может обозначаться только как x64, а вот 32 битная может обозначаться как x32, так и x86.

Вот пример обозначения 64 битной версии драйвера для ноутбука на его официальном сайте:

А вот возможные варианты обозначения 32 битной версии:

Обозначение разрядности на сайте с драйверами

Обозначение разрядности в описании программы

Из всего вышеописанного можно сделать вывод, что 32 разрядная версия ПО это x86.

x64 обозначается 64 битная версия какого — либо программного обеспечения. Учтите это при подборе версии драйверов и любых других программ.

Для того, чтобы просмотреть какая у вас разрядность операционной системы, достаточно нажать правой кнопкой мыши по значку «Компьютер» на рабочем столе и выбрать «Свойства».


8086 стал первым процессором x86 - Intel к тому времени уже выпустила модели 4004, 8008, 8080 и 8085. Этот 16-битный процессор мог работать с 1 Мбайт памяти по внешней 20-битной адресной шине. Тактовая частота, выбранная IBM (4,77 МГц) была довольно низкой, и к концу своей карьеры процессор работал на 10 МГц.

Первые ПК использовали производную процессора 8088, которая имела всего 8-битную внешнюю шину данных. Что интересно, системы управления в американских шаттлах используют процессоры 8086, и NASA пришлось в 2002 году покупать процессоры через eBay, поскольку Intel их больше не производила.

Intel 8086
Кодовое название Н/Д
Дата выпуска 1979
Архитектура 16 битов
Шина данных 16 битов
Шина адреса 20 битов
Макс. объём памяти 1 Мбайт
Кэш L1 Нет
Кэш L2 Нет
Тактовая частота 4,77-10 МГц
FSB Равная частота CPU
FPU 8087
SIMD Нет
Техпроцесс 3 000 нм
Число транзисторов 29 000
Энергопотребление Н/Д
Напряжение 5 В
Площадь кристалла 16 мм²
Сокет 40-контактный


Выпущенный в 1982 году, процессор 80286 был в 3,6 раза быстрее 8086 на той же тактовой частоте. Он мог работать с памятью объёмом до 16 Мбайт, но 286 всё ещё оставался 16-битным процессором. Он стал первым процессором x86, оснащённым диспетчером памяти (memory management unit, MMU), который позволял работать с виртуальной памятью. Подобно 8086, процессор не содержал блока работы с плавающей запятой (floating-point unit, FPU), но мог использовать чип-сопроцессор x87 (80287). Intel выпускала 80286 на максимальной тактовой частоте 12,5 МГц, хотя конкурентам удалось добиться 25 МГц.

Intel 80286
Кодовое название Н/Д
Дата выпуска 1982
Архитектура 16 битов
Шина данных 16 битов
Шина адреса 24 бита
Макс. объём памяти 16 Мбайт
Кэш L1 Нет
Кэш L2 Нет
Тактовая частота 6-12 МГц
FSB Равная частоте CPU
FPU 80287
SIMD Нет
Техпроцесс 1500 нм
Число транзисторов 134 000
Энергопотребление Н/Д
Напряжение 5 В
Площадь кристалла 49 мм²
Сокет 68-контактный

386: 32-битный и с кэш-памятью


Intel 80836 стал первым процессором x86 с 32-битной архитектурой. Вышло несколько версий этого процессора. Две наиболее известные: 386 SX (Single-word eXternal), который использовал 16-битную шину данных, и 386 DX (Double-word eXternal) с 32-битной шиной данных. Можно отметить ещё две версии: SL, первый процессор x86 с поддержкой кэша (внешнего) и 386EX, который использовался в космической программе (например, телескоп "Хаббл" использует этот процессор).

Intel 80386 DX
Кодовое название P3
Дата выпуска 1985
Архитектура 32 бита
Шина данных 32 бита
Шина адреса 32 бита
Макс. объём памяти 4096 Мбайт
Кэш L1 0 кбайт (иногда присутствует контроллер)
Кэш L2 Нет
Тактовая частота 16-33 МГц
FSB Равная частоте CPU
FPU 80387
SIMD Нет
Техпроцесс 1500-1000 нм
Число транзисторов 275 000
Энергопотребление 2 Вт @ 33 МГц
Напряжение 5 В
Площадь кристалла 42 мм² @ 1 мкм
Сокет 132 контакта

Процессор 486 для многих стал знаковым, поскольку с него началось знакомство с компьютером целого поколения. На самом деле, знаменитый 486 DX2/66 долгое время считался минимальной конфигурацией для геймеров. Этот процессор, выпущенный в 1989 году, обладал рядом новых интересных функций, подобно встроенному на кристалл сопроцессору FPU, кэшу данных и впервые представил множитель. Сопроцессор x87 был встроен в линейку 486 DX (не SX). В процессор был интегрирован кэш первого уровня объёмом 8 кбайт (сначала со сквозной записью/write-through, затем с обратной записью/write-back с чуть более высокой производительностью). Существовала возможность добавления кэша L2 на материнскую плату (работал на частоте шины).

Второе поколение 486 процессоров обзавелось множителем CPU, поскольку процессор работал быстрее, чем FSB, появились версии DX2 (множитель 2x) и DX4 (множитель 3x). Ещё один анекдот: "487SX", продаваемый как FPU для 486SX, представлял собой, по сути, полноценный процессор 486DX, который отключал и заменял оригинальный CPU.

Intel 80486 DX
Кодовое название P4, P24, P24C
Дата выпуска 1989
Архитектура 32 бита
Шина данных 32 бита
Шина адреса 32 бита
Макс. объём памяти 4096 Мбайт
Кэш L1 8 кбайт
Кэш L2 На материнской плате (на частоте FSB)
Тактовая частота 16-100 МГц
FSB 16-50 МГц
FPU На кристалле
SIMD Нет
Техпроцесс 1000-800 нм
Число транзисторов 1 185 000
Энергопотребление Н/Д
Напряжение 5 В - 3,3 В
Площадь кристалла 81 - 67 мм²
Сокет 168 контактов

У DX4 было 16 кбайт кэша и больше транзисторов - 1,6 млн. Этот процессор, изготавливаемый по 600-нм техпроцессу с площадью кристалла 76 мм², потреблял меньше энергии, чем оригинальный 486 (при напряжении 3,3 В).


Pentium, представленный в 1993 году, был интересен по многим причинам. Он стал первым процессором x86, с которым было решено отказаться от традиционных модельных номеров в пользу звучного названия, поскольку Intel не могла создать торговую марку только на одних числах. Кроме того, процессор прославился своей ошибкой. На Pentium первого поколения некоторые операции деления приводили к выдаче неверного результата. Intel заменила процессор, но ущерб компании был нанесён немалый. Ошибка, которая проявляла себя очень редко, вызвала настоящую шумиху в ИТ-прессе.

Pentium продавался в трёх разных линейках, первая была без множителя CPU, вторая - с множителем (включая знаменитый Pentium 166), а последняя обзавелась набором инструкций SIMD для x86 под названием MMX. У Pentium MMX был увеличен размер кэша L1, а также сделаны другие мелкие улучшения. Процессор Pentium стал первым x86 от Intel, способным выполнять две инструкции параллельно. У этих процессоров кэш L2 располагался на материнской плате (он работал на частоте FSB).

Intel Pentium (MMX)
Кодовое название P5, P54
Дата выпуска 1993 1997
Архитектура 32 бита 32 бита
Шина данных 64 бита 64 бита
Шина адреса 32 бита 32 бита
Макс. объём памяти 4096 Мбайт 4096 Мбайт
Кэш L1 8 + 8 кбайт 16 + 16 кбайт
Кэш L2 Материнская плата (на частоте FSB)
Тактовая частота 60-200 МГц 133-300 МГц
FSB 50-66 МГц 60-66 МГц
FPU На кристалле На кристалле
SIMD Нет MMX
Техпроцесс 800-600-350 нм 350 нм
Число транзисторов 3,1-3,3 млн. 4,5 млн.
Энергопотребление 8-16 Вт 4-17 Вт
Напряжение 5 - 3,3 В 2,8 В
Площадь кристалла 294-163-90 мм² 141 мм²
Сокет Socket 4, 5 or 7 Socket 7

Позвольте дать небольшое пояснение по поводу ошибки Pentium: некоторые вычисления на FPU приводили к ошибочному результату. Ошибка появлялась редко - хотя разные источники дают разные оценки по поводу того, насколько редко - и Intel заменила дефектные процессоры бесплатно. Ниже приведён пример ошибки Pentium.

4195835,0/3145727,0 = 1,333 820 449 136 241 002 (правильный результат)

4195835,0/3145727,0 = 1,333 739 068 902 037 589 (неправильный результат на дефектном Pentium)


Pentium Pro, выпущенный в 1995 году, стал первым процессором x86, способным работать с объёмом памяти более 4 Гбайт благодаря расширению Physical Address Extension (PAE), то есть переходу на 36-битное адресное пространство, позволявшее адресовать 64 Гбайт ОЗУ. Что интересно, этот процессор оказался первым с архитектурой P6 (в принципе, в какой-то мере архитектура Core 2 наследована от неё) и также стал первым CPU x86, который содержал кэш L2 на процессоре, а не на материнской плате. По сути, кэш-память от 256 кбайт до 1 Мбайт располагалась рядом с CPU, в той же упаковке, но не на одном кристалле, и работала на той же частоте, что и CPU.

У процессора были некоторые проблемы с производительностью. Он прекрасно работал с 32-битными приложениями, но оказался намного медленнее с программным обеспечением, которое было написано в 16-битном коде (как некоторые части Windows 95). Причина была простая: доступ к 16-битным регистрам вызывал проблемы с управлением 32-битными регистрами, что отменяло преимущества внеочередной архитектуры Pentium Pro

Intel Pentium Pro
Кодовое название P6
Дата выпуска 1995
Архитектура 32 бита
Шина данных 64 бита
Шина адреса 36 битов
Макс. объём памяти 64 Гбайт
Кэш L1 8 + 8 кбайт
Кэш L2 Внешний, 256-1024 кбайт (на частоте CPU)
Тактовая частота 150-200 МГц
FSB 60-66 МГц
FPU Встроенный
SIMD Н/Д
Техпроцесс 600-350 нм
Число транзисторов 5 500 000 + кэш
Энергопотребление 29-47 Вт
Напряжение 3,3 В
Площадь кристалла 306-196 мм² + кэш
Сокет Socket 8

Площадь кристалла с кэшем составляла 202 мм² (256 кбайт на 500 нм), 242 мм 2 (512 кбайт на 350 нм) или 484 мм 2 (1 Мбайт на 350 нм). Число транзисторов в кэше составляло 15,5 млн. (256 кбайт), 31 млн. (512 кбайт) или 62 млн. (1 Мбайт).


Выпущенный в 1997, процессор Pentium II являлся адаптацией Pentium Pro для массового рынка. Он был очень похож на Pentium Pro, но кэш-память различалась. Вместо использования кэша на той же частоте, что и процессор (это было дорого), 512 кбайт кэша L2 работали на половинной частоте. Кроме того, Pentium II оставил классический сокет в пользу картриджа, содержащего процессор и кэш второго уровня, который теперь размещался в картридже, а не на материнской плате или упаковке процессора.

Среди новых функций по сравнению с Pentium Pro можно отметить поддержку MMX (SIMD) и удвоенный размер кэша L1. Первый Pentium III (Katmai) был очень похож на Pentium II. Выпущенный в 1999 году, он добавил поддержку инструкций SSE (SIMD), но в остальном остался идентичен.

Intel Pentium II and III
Кодовое название Klamath (Pentium II 0,35 мкм), Deschutes (Pentium II 0,25 мкм), Katmai (Pentium III)
Дата выпуска 1997, 1998, 1999
Архитектура 32 бита
Шина данных 64 бита
Шина адреса 36 битов (32 бита на P III)
Макс. объём памяти 64 Гбайт (4 Гбайт на P III)
Кэш L1 16 + 16 кбайт
Кэш L2 Внешний, 512 кбайт (1/2 частоты CPU)
Тактовая частота 233-300 МГц (Klamath), 300-450 МГц (Deschutes), 450-600 МГц (Klamath)
FSB 66-100-133 МГц
FPU Встроенный
SIMD MMX (SSE)
Техпроцесс 350 нм (Klamath), 250 нм (Deschutes, Katmai)
Число транзисторов 7 500 000 + кэш (Pentium II), 9 500 000 + кэш (Pentium III)
Энергопотребление 25-35 Вт
Напряжение 2,8 В (0,35 мкм), 2 В (0,25 мкм)
Площадь кристалла 204 мм² (0,35 мкм), 131 мм 2 (0,25 мкм), 128 мм 2 (PIII) + кэш
Сокет Slot 1

Pentium II и III оснащались 512 кбайт кэша L2 (31 млн. транзисторов). Но одна разновидность процессора Pentium II оснащалась кэшем L2 объёмом 256 кбайт на кристалле - Pentium II Mobile Dixon. Он использовал 180-нм техпроцесс и был существенно быстрее, чем настольные версии.


В конце 90-х годов Intel выпустила две широко известных марки процессоров: Celeron и Xeon. Первый был нацелен на "бюджетный" рынок, а последней - на серверы и рабочие станции. Первый Celeron (Covington) представлял собой Pentium II без кэша второго уровня и давал слишком низкую производительность, а Pentium II Xeon, напротив, оснащался кэшем большого объёма. Обе марки до сих пор существуют: Celeron для рынка начального уровня (как правило, со сниженным размером кэша и менее скоростной FSB) и Xeon для серверов (с быстрой FSB, иногда с большим кэшем и более высокими тактовыми частотами).

Intel быстро добавила к Celeron 128 кбайт кэша второго уровня в модели Mendocino. Celeron 300A славился своими прекрасными возможностями разгона, позволяя достигать прирост частоты 50% или больше по сравнению со штатной частотой - весьма немало в то время.

Intel Celeron и Intel Xeon
Кодовое название Covington, Mendocino Drake
Дата выпуска 1998 1998
Архитектура 32 бита 32 бита
Шина данных 64 бита 64 бита
Шина адреса 32 бита 36 битов
Макс. объём памяти 4 Гбайт 64 Гбайт
Кэш L1 16 + 16 кбайт 16 + 16 кбайт
Кэш L2 0 кбайт/128 кбайт (встроенный, на частоте CPU) Внешний, 512 - 2408 кбайт (на частоте CPU)
Тактовая частота 266-300 МГц/300-533 МГц 400-450 МГц
FSB 66 МГц 100 МГц
FPU Встроенный Встроенный
SIMD MMX MMX
Техпроцесс 250 нм 250 нм
Число транзисторов 7 500 000/19 000 000 7 500 000 + кэш
Энергопотребление 16-28 Вт 30-46 Вт
Напряжение 2 В 2 В
Площадь кристалла 131 мм²/154 мм 2 131 мм² + кэш
Сокет Slot1/Socket 370 PPGA Slot 2

Подобно Pentium II, процессор Xeon обладал внешним кэшем L2 внутри картриджа процессора. Его ёмкость составляла от 512 кбайт до 2 Мбайт, а число транзисторов - от 31 до 124 млн.

Pentium III достигает 1 ГГц



Нажмите на картинку для увеличения.

Pentium III Coppermine стал первым серийным процессором x86, который смог достичь частоты 1 ГГц; была выпущена даже версия на 1,13 ГГц, но она быстро покинула рынок из-за проблем со стабильностью. Новая версия Pentium III отличалась улучшенным кэшем второго уровня - теперь он "поселился" на кристалл. Он был быстрее, чем 512 кбайт внешнего кэша на первой модели, и в то время рекламировался как функция, увеличивающая скорость работы в Интернете. Процессор был выпущен ещё в трёх версиях: серверной (Xeon), начального уровня (Celeron) и мобильной (с первым вариантом технологии SpeedStep).

Intel Pentium III
Кодовое название Coppermine
Дата выпуска 1999
Архитектура 32 бита
Шина данных 64 бита
Шина адреса 32 бита
Макс. объём памяти 4 Гбайт
Кэш L1 16 + 16 кбайт
Кэш L2 Встроенный, 256 кбайт (на частоте CPU)
Тактовая частота 500-1133 МГц
FSB 100-133 МГЦ
FPU Встроенный
SIMD MMX (SSE)
Техпроцесс 180 нм
Число транзисторов 28,1 млн.
Энергопотребление 25-35 Вт
Напряжение 1,6 В, 1,8 В
Площадь кристалла 106 мм²
Сокет Slot 1-Socket 370 FCPGA

В 2002 году появилась чуть более улучшенная версия Tualatin с большим кэшем L2 (512 кбайт) и 130-нм техпроцессом. Она позиционировалась на серверы (PIII-S) и мобильные устройства, и в компьютерах потребительского уровня встречалась нечасто.

Pentium 4: много шума, мало толку


Нажмите на картинку для увеличения.

В ноябре 2000 года Intel анонсировала новый процессор Pentium 4. Он обладал более высокой тактовой частотой (1400 МГц, как минимум), однако существенно уступал конкурирующим CPU, если сравнивать производительность на такт. AMD Athlon (и даже Pentium III) оказывались на равных частотах быстрее. Что ещё усложняло ситуацию, Intel попыталась перейти на память Rambus RDRAM (единственный стандарт памяти в то время, который удовлетворял требованиям FSB CPU), но успеха не добилась. Очень дорогой и горячий, Pentium 4 всё равно смог, после многих модификаций и доработок, выйти на конкурентоспособный уровень через несколько лет (в немалой степени благодаря добавлению кэша L3 и таких технологий, как Hyper-Threading).

Intel Pentium 4 32-bit
Кодовое название Willamette Northwood Prescott
Дата выпуска 2000 2001 2004
Архитектура 32 бита 32 бита 32 бита
Шина данных 64 бита 64 бита 64 бита
Шина адреса 32 бита 32 бита 32 бита
Макс. объём памяти 4 Гбайт 4 Гбайт 4 Гбайт
Кэш L1 8 кбайт + 12 Kµops 8 кбайт + 12 Kµops 16 кбайт + 12 Kµops
Кэш L2 256 кбайт 512 кбайт 1024 кбайт
Тактовая частота 1,3-2 ГГц 1,8-3,4 ГГц 2,4-3,8 ГГц
FSB 400 МГц QDR 400, 533, 800 МГц QDR 533, 800 МГц QDR
SIMD MMX, SSE, SSE2 MMX, SSE, SSE2 MMX, SSE, SSE2, SSE3
SMT/SMP Нет Hyper-Threading (некоторые версии) Hyper-Threading
Техпроцесс 180 нм 130 нм 90 нм
Число транзисторов 42 млн. 55 млн. 125 млн.
Энергопотребление 66-100 Вт 54-137 Вт 94-151 Вт
Напряжение 1,7 В 1,55 В 1,25-1,5 В
Площадь кристалла 217 мм² 146 мм² 112 мм²
Сокет Socket 423/Socket 478 Socket 478 Socket 478/LGA775

У Pentium 4 вышли мобильные версии (с изменяемым множителем), версии Celeron (с меньшим кэшем L2) и версии Xeon (с кэшем L3). Hyper-Threading и кэш L3 стали двумя технологиями, которые сначала появились на серверах, а затем были адаптированы для обычных процессоров (хотя кэш L3 был доступен только в дорогой линейке EE).

Нам следует также упомянуть и частоту FSB, эффективная частота которой в четыре раза превосходит номинальную (физическую) благодаря использованию технологии Quad Data Rate (QDR): 400-МГц шина на самом деле работает на частоте 100 МГц, 533-МГц - на 133 МГц и т.д. Наконец, в 2005 году появились 64-битные версии Pentium 4, но мы поговорим о них позже.

Pentium M: ноутбуки стали мощнее


Нажмите на картинку для увеличения.

В 2003 году рынок ноутбуков стал расти огромными темпами, но Intel могла предложить только два процессора: стареющий Pentium III Tualatin и Pentium 4, чьё энергопотребление делало его малопригодным для мобильной сферы. Но спасение пришло от израильской команды разработчиков: Banias (или Pentium M). Этот процессор, основанный на архитектуре P6 (та же самая, что и в Pentium Pro), обеспечивал высокую производительность при низком энергопотреблении. Он даже обгонял Pentium 4, потребляя при этом меньше энергии. Этот процессор был использован в 2003 году для платформы Centrino, и за ним в 2004 году последовала ещё более быстрая модель Dothan. Pentium M прекрасно зарекомендовал себя с мобильном мире, и процессор Stealey (A100) по-прежнему использует архитектуру Dothan (с меньшими частотами и TDP).

Intel Pentium M
Кодовое название Banias Dothan
Дата выпуска 2003 2004
Архитектура 32 бита 32 бита
Шина данных 64 бита 64 бита
Шина адреса 32 бита 32 бита
Макс. объём памяти 4 Гбайт 4 Гбайт
Кэш L1 32 + 32 кбайт 32 + 32 кбайт
Кэш L2 1024 кбайт 2048 кбайт
Тактовая частота 0,9-1,7 ГГц 1-2,13 ГГц
FSB 400 МГц QDR 400, 533 МГц QDR
SIMD MMX, SSE, SSE2 MMX, SSE, SSE2
SMT/SMP Нет Нет
Техпроцесс 130 нм 90 нм
Число транзисторов 77 млн. 140 млн.
Энергопотребление 9-30 Вт 6-35 Вт
Напряжение 0,9-1,5 В 0,9-1,4 В
Площадь кристалла 82 мм² 87 мм²
Сокет Socket 479 Socket 479

Как и в случае Pentium 4, шина FSB работает с эффективной частотой, в четыре раза превышающей физическую (QDR). Сокет процессора Socket 479 использует 478 ножек, но они были расположены по-другому, чтобы отличаться от Pentium 4 Socket 478 (хотя существуют переходники).

Pentium 4 получает 64 бита и ещё одно ядро



Нажмите на картинку для увеличения.

В 2005 году Intel дважды улучшила Pentium 4. Сначала появился Prescott-2M, а затем Smithfield. Первый стал 64-битным процессором на основе дизайна Prescott, а последний - первым процессором с двумя ядрами. По сути они очень похожи и обладают схожими проблемами с другими CPU Pentium 4: низким числом исполняемых инструкций за такт (IPC) и сложностью повышения тактовых частот из-за высокого тепловыделения. Два этих процессора, призванных как-то компенсировать нелёгкое положение компании на рынке в ожидании Core 2 Duo, хвалили редко. И хотя процессор Pentium D (коммерческое название для Smithfield) действительно обладал двумя ядрами, они представляли собой два кристалла Prescott в одной упаковке.

Intel Pentium 4
Кодовое название Prescott-2M Smithfield
Дата выпуска 2005 2005
Архитектура 64 бита 64 бита
Шина данных 64 бита 64 бита
Шина адреса 64 (действительно 36) бита 64 (действительно 36) бита
Макс. объём памяти 64 Гбайт 64 Гбайт
Кэш L1 16 кбайт + 12 Kµops 2 x 16 кбайт + 12 Kµops
Кэш L2 2048 кбайт 2 x 1024 кбайт
Тактовая частота 3-3,6 ГГц 2,8-3,2 ГГц
FSB 800 МГц QDR 800 МГц QDR
SIMD MMX, SSE, SSE2, SSE3 MMX, SSE, SSE2, SSE3
SMT/SMP Hyper-Threading Два ядра (Hyper-Threading на некоторых моделях)
Техпроцесс 90 нм 90 нм
Число транзисторов 169 млн. 230 млн.
TDP 84-115 Вт 95-130 Вт
Напряжение 1,2 В 1,2 В
Площадь кристалла 135 мм² 206 мм²
Сокет LGA775 LGA775

Интересно отметить, что хотя процессоры Pentium 4, предназначенные для массового рынка, не поддерживали технологию PAE (которая обеспечивает 36-битную работу с памятью против 32-битной) и были ограничены 4 Гбайт ОЗУ, эти модели могли превышать этот порог. На практике шина адреса всё равно была ограничена 36 битами (40 битами у Xeon), но технология PAE (управления 4-Гбайт страницами) осталась в прошлом - 64-битные программы могут использовать всю доступную память.

Hyper-Threading, технология виртуальной многопроцессорности Intel (SMT), тоже была доступна на некоторых моделях (Xeon и Extreme Edition). Наконец, позднее появилась 65-нм линейка (модельный ряд 9x0) Pentium 4, но она не содержала каких-либо важных улучшений.

Первый мобильный двуядерный процессор



Нажмите на картинку для увеличения.

В 2006 году Intel объявила процессор Core Duo. Этот первый двуядерный процессор для ноутбуков обеспечивал великолепную производительность - намного лучшую, чем у Pentium 4. Он также оказался первым "настоящим" двуядерным процессором x86. Кэш, например, был общий (в то время как Pentium D был больше похож на сборку двух кристаллов в одной упаковке). Процессор стал частью новой платформы Centrino Duo и оказался весьма успешен. Единственный недостаток - он оставался 32-битным процессором, подобно Pentium 4.

Intel Core Duo
Кодовое название Yonah
Дата выпуска 2006
Архитектура 32 бита
Шина данных 64 бита
Шина адреса 32 бита
Макс. объём памяти 4 Гбайт
Кэш L1 32 + 32 кбайт
Кэш L2 2048 кбайт общий
Тактовая частота 1,06-2,33 ГГц
FSB 667 МГц
SIMD MMX, SSE, SSE2, SSE3
SMT/SMP Два ядра
Техпроцесс 65 нм
Число транзисторов 151 млн.
TDP 9-31 Вт
Напряжение 0,9-1,3 В
Площадь кристалла 91 мм²
Сокет Socket 479

Была доступна и версия Core Solo с одним ядром, а также и варианты со сниженным энергопотреблением, которые использовали 533-МГц шину QDR (133 МГц) против 667-МГц. Этот процессор стал использоваться и в серверах (кодовое название Sossaman), что было впервые для процессора, разрабатывавшегося для мобильной сферы. Обратите внимание, что процессор на самом деле не использует архитектуру Core, которая была введена вместе с Core 2 Duo, и он был быстро заменён в ноутбуках вариантом Core 2 Duo (Merom). Кроме того, Socket 479 у Yonah отличается от гнезда Socket 479 других процессоров Pentium M.

Современный лидер: Core 2 Duo


Нажмите на картинку для увеличения.

В 2006 году Intel представила процессор, который быстро стал хитом продаж: Core 2 Duo. При его разработке был в немалой степени почерпнут опыт Pentium M, но процессор использует новую архитектуру Core. До него Intel выпускала две линейки процессоров: Pentium 4 для настольных ПК, Pentium M для ноутбуков и обе линейки для серверов. Но теперь, напротив, у Intel есть единая микроархитектура для всех линеек. 64-битный Core 2 Duo представлен на всех сегментах, от нижнего до верхнего, для настольных ПК, ноутбуков и серверов.

Существует много версий архитектуры, что привело к конфигурациям с разным числом ядер (от одного до четырёх, то есть от Solo до Quad), кэш-памяти (от 512 кбайт до 12 Мбайт) и частотой FSB (от 400 до 1600 МГц QDR). На иллюстрации показана оригинальна модель Core 2 Duo, но существуют и более скоростные версии (45 нм).

Intel Core 2 Duo
Кодовое название Conroe
Дата выпуска 2006
Архитектура 64 бита
Шина данных 64 бита
Шина адреса 64 (действительно 36) бита
Макс. объём памяти 64 Гбайт
Кэш L1 32 + 32 кбайт
Кэш L2 2048 кбайт общий
Тактовая частота 1,8-3 ГГц
FSB 800-1066-1333 МГц
SIMD MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3
SMT/SMP Два ядра
Техпроцесс 65 нм
Число транзисторов 291 млн.
TDP 65 Вт
Напряжение 1,5 В
Площадь кристалла 143 мм²
Сокет LGA 775

Мобильные версии (Merom), по сути, идентичные (но не такие быстрые, с менее скоростной FSB), а варианты Extreme Edition более скоростные. Core 2 Duo существует и в четырёхъядерном варианте, где используются два двуядерных кристалла Conroe в одной упаковке. У 45-нм версии Core 2 Duo (Penryn) объём кэша больше, а тепла выделяется меньше, но основа осталась такой же, как у первой модели.

Будущее: Nehalem, Atom и т.д.



Нажмите на картинку для увеличения.

Как вы могли догадаться, это только первая статья в серии. За ней последует вторая статья, посвящённая процессорам AMD (включая часть по поводу видеокарт AMD ATI). Но история процессоров Intel x86 не заканчивается на Core 2 Duo, в будущем нас ждут новые модели. Nehalem и Atom тоже являются процессорами x86. И что-то нам подсказывает, что грядущий выход Intel на графический рынок под названием Larrabee тоже построен на нескольких ядрах x86.

(real mode)

Классический режим адресации, использованный в первых моделях семейства. Использует сегментированную модель памяти, организованную следующим образом: адресное пространство в 1MiB разбивается на 16-байтовые блоки, называемые параграфами. Всего параграфов в 1 MiB - 65536, что позволяет пронумеровать их 16-разрядными числами. Сегменты памяти имеют размер 65536 байт, и всегда начинаются на границе параграфа. Адрес ячейки памяти состоит их двух частей: номера параграфа, с которого начинается сегмент и смещения внутри сегмента и обычно записывается как SSSS:OOOO, где S и O - шестнадцатеричные цифры. SSSS называется сегментной компонентой адреса, а OOOO - смещением. Адрес ячейки, выдаваемый на шину, представляет собой сегментную компоненту умноженную на 16 плюс смещение. Сегментная компонента помещается в специальный регистр, называемый сегментным, а смещение в регистр IP(регистр инструкций). Микропроцессоры 8086/8088, 80186/80188 и 80286 имели четыре сегментных регистра, т.е могли работать одновременно с четырьмя сегментами памяти, имеющими определенное назначение. В 80386 добавили еще два, не имеющих специального назначения.

  • Сегментные регистры и их назначение:
    • CS - Сегмент кода. Используется для выборки команд программы;
    • DS - Сегмент данных. Используется по умолчанию для доступа к данным;
    • ES - Дополнительный сегмент. Является получателем данных в командах обработки строк;
    • SS - Сегмент стека. Используется для размещения программного стека;
    • FS - Дополнительный сегментный регистр. Специального назначения не имеет. Появился в процессоре 80386;
    • GS - Аналогично предыдущему, но в новых процессорах с 64-битной архитектурой имеет особый статус: может использоваться для быстрого переключения контекстов.

Несмотря на то, что сегментные регистры имеют специальные назначения, архитектура допускает при обращении к данным заменить один сегмент на любой другой. Сегменты кода, стека и получателя строк всегда используют регистры CS, SS и ES и не могут быть изменены. Общий объем памяти, адресуемый в реальном режиме составляет 1048576 байт (0000:0000-F000:FFFF(00000-FFFFF)-логический адрес(физический адрес) в шестнадцатеричной системе счисления). Сегментный подход позволяет разделить всю память на 16 сегментов, начинающихся с адресов, кратных 64 Кбайт. Эти 16 сегментов называют страницами памяти. Обычно деление на страницы используется для совместного функционирования устройств, интерфейсы которых отображены на адресное пространство памяти; тогда каждое такое устройство использует одну страницу памяти, и адрес ячейки в адресном пространстве устройства будет совпадать со смещением в сегменте памяти компьютера. Так в компьютерах IBM PC страницы c 11 по 15 используются как «видеопамять»(адресное пространство видеоадаптера), а шестнадцатая страница(размещающаяся в адресах FFFF:0000 - FFFF:FFFF) получила название «области верхней памяти» (High Memory Area), которую впоследствии MS-DOS использовала для размещения своего ядра и буферов ввода-вывода, оставив больше «обычной» памяти прикладным программам. Таким образом реально доступная пользователю память составляет 640 Кбайт(первые 10 страниц).

Также в реальном режиме отсутствует защита памяти и разграничение прав доступа, поэтому он уже практически вышел из употребления. Является режимом по умолчанию для всех моделей процессоров семейства x86.

Защищённый режим (protected mode)

Более совершенный режим, первые появившийся в процессоре 80286 и в дальнейшем многократно улучшавшийся. Имеет большое количество подрежимов, по которым можно проследить эволюцию семейства ЦП. В этом режиме поддерживается защита памяти, контексты задач и средства для организации виртуальной памяти. Аналогично реальному режиму, тут также используется сегментированная модель памяти, однако уже организованная по другому принципу: деление на параграфы отсутствует, а расположение сегментов описывается специальными структурами (таблицами дескрипторов), расположенными в оперативной памяти. Помимо базового адреса сегмента дескрипторы содержат размер сегмента (точнее, максимально доступное смещение) и различные атрибуты сегментов, использующиеся для защиты памяти и определения прав доступа к сегменту для различных программных модулей. Существует два типа дескрипторных таблиц: глобальная и локальная. Глобальная таблица описывает сегменты операционной системы и разделяемых структур данных. Локальная таблица может быть определена для каждой конкретной задачи (процесса). Сегменты памяти также выбираются все теми же сегментными регистрами; однако вместо номера параграфа сегментный регистр содержит специальную структуру (селектор), содержащую индекс дескриптора в таблице. Сам же дескриптор загружается из памяти во внутренний программно недоступный регистр (кеш), привязанный к каждому сегментному регистру и автоматически загружаемый в момент его модификации.

Каждый программный модуль, выполняемый в защищенном режиме определяется его сегментом кода, опысываемым регистром CS, который и определяет его привилегии по доступу к данным и другим модулям. Существует 4 уровня привилегий 0,1,2 и 3, называемых кольцами защиты. Кольцо 0 наиболее привилегированное. Оно предназначено для модулей ядра операционной системы. Кольцо 3 - наименее привилегированное, и предназначено для пользовательских программ. Кольца 1 и 2 используются лишь некоторыми операционными системами. Сегменты данных также имеют атрибуты прав доступа, дающие доступ только коду, имеющему такие же или более высокие привилегии. Система колец позволяет гибко распределять доступ к коду и данным.

Процессор 80386, появившийся в 1985 году, в отличие от своих предшественников стал 32-битным. В нем появилась возможность адресовать до 4GiB памяти, что позволило создавать сегменты памяти размером во все адресное пространство. Поэтому новые операционные системы использовали вырожденную модель организации памяти, когда все сегменты начинаются с нулевого адреса. Такая модель получила название плоской (flat memory model), и адрес задается одним целым 32-разрядным числом (хотя по сути он является смещением внутри вырожденного сегмента), а сами сегменты используются исключительно для организации защиты по кольцам привилегий.

Режим виртуального 8086 (virtual 8086 mode, V86)

Является подрежимом защищенного, но использует адресную модель, аналогичную реальному режиму. Применяется для запуска старых программ 8086 в среде современных операционных систем. В отличие от реального режима, где все программы имеют доступ ко всей памяти (кольцо 0), в режиме V86 программа выполняется в кольце 3 (наименее привилегированном), а особые ситуации и прерывания обрабатываются обычными процедурами защищенного режима.

Смешанные режимы

Сегментное MMU современных процессоров, несмотря на кардинальные различия двух его основных режимов, в обоих работает схожим образом. Это позволяет организовывать нестандартные режимы не описанные в официальной документации, но иногда очень полезные при написании программ. Поскольку известно, что внутренние кэши дескрипторов используются во всех режимах, и именно они используются для адресации памяти, при понимании логики их работы возможна загрузка в них нестандартных значений для текущего режима. В частности, можно создать дескрипторную таблицу в реальном режиме, установить флаг PE, загрузить сегментные регистры уже в защищенном режиме, а потом тут же сбросить флаг PE. До следующей перезагрузки сегментного регистра его кеш дескриптора будет содержать значение, соответствующее защищенному режиму, и если он был загружен должным образом, появится возможность адресации до 4GiB памяти. Подобные нестандартные режимы получили общее название Unreal mode и активно используются BIOS "ами персональных компьютеров. Следует отметить, что в процессоре 80286 также была возможность загрузки нестандартных значений дескрипторного кеша при помощи недокументированной команды LOADALL; что было особенно актуально, поскольку процессор 80286 не позволял сбрасывать флаг PE (из защищенного режима выходили с помощью сброса процессора, что сказывалось на производительности).

Страничная организация памяти

В процессорах начиная с 80386 появилось мощное MMU , позволяющее организовать отображение страниц памяти , что было еще одним поводом перехода на плоскую модель с приходом 32-разрядных вычислений. Используя трансляцию страниц операционная система может создать собственное линейное адресное пространство для каждого процесса; также каждая страница имеет атрибуты прав доступа. Только в отличие от сегментов, таких уровней существует только 2: пользователь и супервизор. Но для большинства современных операционных систем этого вполне достаточно. Следует отметить, что страничное MMU доступно только в защищенном режиме.

Расширения

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/видеоданных действий за одну машинную инструкцию. Впервые появился в процессорах Pentium MMX. Обеспечивает только целочисленные вычисления.

SSE

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.

Виртуализация

Процессоры

Процессоры Intel

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.

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.

/80188

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 собой 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 Pentium M . 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. Позже дополнены поддержкой 64-битного кода.

Core / Core 2

После провала последнего поколения процессоров Pentium 4 на ядре Tejas, было решено обратиться к другой ветви продукции. В основе новых процессоров лежит переработанное ядро Pentium M . 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.

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 i3/Core i5/Core i7 /Core i9

Дальнейшее развитие идей, заложенных в процессорах Core 2. Сохранив основную конструкцию процессорных ядер, появившийся первым 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.

Позже появились более дешевые Core i5/i7 с двухканальным контроллером памяти и четырьмя ядрами, затем - Core i3/i5 с двумя ядрами и встроенным видеоядром. Ожидается и анонс более мощных процессоров с трехканальным контроллером памяти и шестью ядрами - Core i9.

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 собой 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).

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.

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.

Аналог K6-III с технологией энергосбережения PowerNow! . Изначально предназначался для ноутбуков , но устанавливался и в настольные системы.

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 Thoroughbred и Thorton, имевшими 256 Кбайт кэша второго уровня, и работавшими на 166 (333 DDR) шине. Позднее под маркой Sempron выпускались (и выпускаются) урезанные версии Athlon 64/Athlon II, позиционируемые как конкуренты Intel Celeron. Все Sempron имеют урезанный кеш 2-го уровня; младие модели Socket 754 имели заблокированные Cool&quiet и x86-64 ; Socket 939 модели имели заблокированный двухканальный режим работы памяти.

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

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.

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 , так и с . Переключение между режимами работы осуществлялось при помощи трёх дополнительных инструкций. Аппаратно они выглядели как сильно ускоренная версия или .

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).

Следующее поколение процессоров NexGen, которое так и не было выпущено, однако послужило основой для AMD K6.

Сегодня уже никто не удивится тому факту, что любимая семейная фотография, хранимая и оберегаемая от коварных неожиданностей в виде, например, воды от незадачливых соседей с верхнего этажа, забывших закрыть кран, может представлять собой какой-то непонятный набор цифр и, вместе с тем, оставаться семейной фотографией. Домашний компьютер стал столь же банальной вещью, что и «ящик» с голубым экраном. Не удивлюсь, если скоро домашний ПК будет приравниваться к бытовой электротехнике. Кстати, «двигатель прогресса», всем знакомая Intel, это нам и пророчит, продвигая идею цифрового дома.
Итак, персональный компьютер занял свою нишу во всех сферах жизни человека. Его появление и становление как неотъемлемого элемента уклада жизни уже стало историей. Когда мы говорим о ПК, то имеем в виду IBM PC-совместимые системы, и вполне справедливо. Мало кто из читателей вообще своими глазами видел не IBM PC-совместимую систему, тем более пользовался такой.

Все компьютеры IBM PC и совместимые с ними основываются на процессорах с архитектурой х86. Честно говоря, иногда мне кажется, что это не только процессорная архитектура, а архитектура всего ПК, вроде идеологии строения системы в целом. Сложно сказать, кто кого тянул за собой, то ли разработчики периферийного оборудования и конечных продуктов подстраивались под архитектуру х86, или, наоборот, они прямо или косвенно формировали пути развития х86 процессоров. История х86 — не ровная асфальтированная дорожка, а совокупность различных по «степени тяжести» и гениальности шагов разработчиков, сильно переплетающихся с экономическими факторами. Знание истории процессоров х86 вовсе не обязательно. Сравнивать процессор сегодняшней реальности с его давними предками попросту бессмысленно. Но чтобы отследить общие тенденции развития и попытаться сделать прогноз, экскурс в историческое прошлое архитектуры х86 необходим. Конечно, серьезный исторический труд может занять не один том, и претендовать на объективный и широкий охват темы бессмысленно. Поэтому вдаваться в перипетии «лайф-тайма» каждого поколения процессоров х86 не будем, а ограничимся важнейшими событиями во всей эпопее х86.

1968 год
Четверо сотрудников компании Fairchild Semiconductor: Боб Нойс, менеджер и изобретатель интегральной микросхемы в 1959 году, Гордон Мур, возглавлявший научные исследования и конструкторские разработки, Энди Гроув, специалист в области химических технологий, и Артур Рок, осуществлявший финансовую поддержку, основали фирму Intel. Это название образовано от Integral Electronic.

1969 год
Бывшим директором маркетингового отдела Fairchild Semiconductor Джерри Сандерсом и несколькими его единомышленниками была основана фирма AMD (Advanced Micro Devices), занявшаяся производством микроэлектронных устройств.

1971 год
При выполнении одного из заказов на микросхемы оперативной памяти сотрудник Intel Тед Хофф предложил создать универсальную «умную» ИМС. Разработку возглавил Федерико Феджин. В итоге родился первый микропроцессор Intel 4004.

1978 год
Весь период до этого — предыстория, хотя и неотрывная от случившихся далее событий. В этом году началась эра х86 — фирмой Intel был создан микропроцессор i8086, который имел частоты 4.77,8 и 10MHz. Смешные частоты? Да, это частоты современных калькуляторов, но с них все начиналось. Чип изготавливался по 3-мкм технологии и имел внутренний 16-битный дизайн и 16-битную шину. То есть появились 16-битная поддержка и, следовательно, 16-разрядные операционные системы и программы.
Чуть позже, в том же году, был разработан i8088, основным отличием которого являлась 8-разрядная внешняя шина данных, обеспечивавшая совместимость с 8-разрядной обвязкой и памятью, использовавшейся ранее. Также доводом в его пользу была совместимость с i8080/8085 и Z-80, относительно низкая цена. Как бы там ни было, но в качестве ЦП для своего первого ПК IBM выбрала i8088. С тех пор процессор Intel станет неотъемлемой частью персонального компьютера, а сам компьютер долго будут именовать IBM PC.

1982 год
Объявлен i80286. «Двести восемьдесят шестой» стал первым процессором х86, проникшим на советское и постсоветское пространство большим количеством. Тактовые частоты 6, 8, 10 и 12 МГц, производился по 1.5-мкм техпроцессу и содержал около 130000 транзисторов. Данный чип имел полную 16-битную поддержку. Впервые с появлением i80286 появилось такое понятие, как «защищенный режим», но тогда еще разработчики программного обеспечения не использовали его возможности в полной мере. Процессор мог адресовать более 1 Мб памяти, переключившись в защищенный режим, но назад вернуться можно было после полного перезапуска, а сегментированная организация доступа к памяти требовала значительных дополнительных усилий при написании программного кода. Из этого вытек тот факт, что i80286 использовался скорее как быстрый i8086.

Производительность чипа по сравнению с 8086 (а особенно по сравнению с i8088) увеличилась в несколько раз и достигала 2.6 миллионов операций в секунду. В те годы производители стали активно использовать открытую архитектуру IBM PC. Тогда же начался период клонирования процессоров архитектуры х86 от Intel сторонними производителями. То есть чип выпускался другими фирмами в виде точной копии. Intel 80286 стал основой новейшего по тем меркам ПК IBM PC/AT и его многочисленных клонов. Основными преимуществами нового процессора оказались повышенная производительность и дополнительные режимы адресации. И главное — совместимость с существующим программным обеспечением. Естественно, процессор был также лицензирован сторонними производителями…
В том же году фирма AMD заключает с Intel лицензионное соглашение и на его основе начинает производство клонов процессоров x86.

1985 год
В этом году произошло, наверное, самое значительное событие в истории процессоров с архитектурой х86 — компанией Intel был выпущен первый процессор i80386. Он стал, можно сказать, революционным: 32-разрядный многозадачный процессор с возможностью одновременного выполнения нескольких программ. В сущности, самые современные процессоры представляют собой ничто иное, как быстрые 386-е. Современное программное обеспечение использует ту же архитектуру 386, просто современные процессоры делают то же самое, только быстрее. Intel 386™ стал большим шагом вперед по сравнению с i8086 и i80286. В сущности, самые современные процессоры представляют собой ничто иное, как быстрые 386-е. Современное программное обеспечение использует ту же архитектуру 386, просто современные процессоры делают то же самое, только быстрее. Intel 386™ стал большим шагом вперед по сравнению с i8086 и i80286. Intel 386™ имел значительно улучшенную систему управления памятью по сравнению с i80286, а встроенные средства многозадачности позволили разработать операционную систему Microsoft Windows и OS/2.

В отличие от i80286 Intel 386™ мог свободно переключаться из защищенного режима в реальный и обратно и имел новый режим — виртуальный 8086. В этом режиме процессор мог выполнять несколько различных программных нитей одновременно, так как каждая из них выполнялась на изолированной «виртуальной» 86-й машине. В процессоре были введены дополнительные режимы адресации памяти с переменной длиной сегмента, что значительно упростило создание приложений. Процессор производился по 1-мкм технологическому процессу. Впервые процессор Intel был представлен несколькими моделями, которые образовали семейство 386-х. Здесь и начинается знаменитая маркетинговая игра компании Intel, позднее вылившаяся в разделение одного разработанного ядра на два торговых варианта, в некотором круге пользователей и специалистов называемое: «Pentium для богатых, Celeron для бедных». Хотя что здесь плохого — и волки сыты, и овцы целы.
Были выпущены следующие модели:

386DX с частотой 16, 20, 25 и 33 МГц имел 4 ГБ адресуемой памяти;
386SX с частотой 16, 20, 25 и 33 МГц в отличие от 386DX имел 16, а не 32-битную шину данных, и соответственно 16 Мб адресуемой памяти (подобным образом в свое время процессор i8088 был «создан» из i8086 за счет уменьшения разрядности внешней шины для обеспечения совместимости с имеющимися внешними устройствами);
386SL в октябре 1990 года — мобильная версия процессора Intel 386SX с частотой 20 и 25MHz.

1989 год
Корпорация Intel выпускает свой очередной процессор — Intel 486™ DX с частотой 25, 33 и 50 МГц. Intel 486 ™ DX стал первым процессором в семействе 486 и имел значительный (более чем в 2 раза при той же частоте) прирост производительности по сравнению с семейством 386. У него появился кэш первого уровня объемом 8 Кб, интегрированный в чип, а максимальный размер L2-кэша увеличился до 512 Kb. В i486DX был интегрирован блок вычислений с плавающей точкой (FPU — Floating Point Unit), который раньше выполнялся в виде внешнего математического сопроцессора, устанавливаемого на системную плату. Кроме того, это первый процессор, ядро которого содержало пятиступенчатый конвейер. Таким образом, команда, прошедшая первую ступень конвейера, продолжая обрабатываться на второй, высвобождала первую для следующей инструкции. По своей сути, процессор Intel 486™DX представлял собой быстрый Intel 386DX™, объединенный с математическим сопроцессором и 8 кБ кэш-памяти на одном кристалле. Такая интеграция позволила увеличить скорость коммуникаций между блоками до очень высоких значений.
Фирмой Intel была развернута рекламная кампания с лозунгом «Intel: The Computer Inside». Пройдет время, и она превратится в знаменитую рекламную кампанию «Intel Inside».

1991 год
Был создан собственный процессор фирмы AMD — Am386™. Этот был частично построен под действием лицензии, частично по собственной разработке и работал на максимальной частоте 40 МГц, что превышало аналогичный показатель процессора Intel.
Немного ранее произошли первые судебные разбирательства между Intel и AMD по поводу намерения AMD продавать свой клон Intel 386™. Крепко укрепившая свои позиции Intel перестала нуждаться в раздаче лицензий сторонним производителям и делиться пирогом собственного приготовления ни с кем не собиралась. В результате AMD впервые вступила на рынок х86 процессоров как конкурент. За ней последовали и другие компании. Так началось продолжающееся до сих пор великое противостояние двух гигантов (остальные конкуренты сошли с дистанции), которое дало миру много хорошего. Негласным лозунгом конкурентов Intel стала фраза: «то же, что у Intel, но за меньшую цену».
В то же время Intel выпускает i486SX, в котором для удешевления продукта отсутствует блок FPU (интегрированный сопроцессор), что, конечно же, негативно сказалось на производительности. Других отличий от i486DX не было.

1992 год
С выходом процессора Intel 486DX2 впервые был использован коэффициент умножения частоты шины. До этого момента внутренняя частота ядра была равна частоте внешней шины данных (FSB), но появилась проблема ее наращивания, так как локальные шины периферии (в то время VESA VL-bus), да и сами периферийные устройства проявляли нестабильность работы при частоте, превышающей 33 МГц. Теперь при частоте шины FSB 33 МГц тактовая частота ядра составляла 66 МГц за счет умножения на 2. Такой прием надолго вошел в историю и используется поныне, только множитель в современных CPU может превышать 20. Intel 486™ DX2 надолго стал популярным процессором и продавался в огромных количествах, впрочем, как и его клоны от конкурентов (AMD, Cyrix и другие), которые теперь уже имели некоторые отличия от «интеловского оригинала».

1993 год
В свет вышел первый суперскалярный процессор х86, то есть способный выполнять более одной команды за такт — Pentium (кодовое название P5). Это достигалось наличием двух независимых параллельно работающих конвейера. Первые процессоры имели частоту 60 и 66 МГц и получили 64-разрядную шину данных. Впервые кэш-память первого уровня была разделена на две части: отдельно для инструкций и данных. Но одним из самых значительных нововведений был полностью обновленный блок вычислений с плавающей точкой (FPU). Фактически до этого на платформе x86 еще не было настолько мощного FPU, и лишь через многие годы после выхода Intel Pentium конкуренты смогли достичь его уровня производительности. Также впервые в процессор был включен блок предсказания ветвлений, с тех пор активно развивающийся инженерами.

Суть заключается в следующем: в любой программе присутствует множество условных переходов, когда в зависимости от условия выполнение программы должно пойти по тому или иному пути. В конвейер можно поместить только одну из нескольких ветвей перехода, и если он оказывается заполненным кодом не той ветви, то его приходится очищать и заполнять заново несколько тактов (в зависимости от количества ступеней конвейера). Для решения этой проблемы и используются механизмы предсказания ветвлений. Процессор содержал 3,1 млн. транзисторов и изготавливался по 0.8-мкм процессу. Все эти изменения позволили поднять производительность нового процессора на недосягаемую высоту. В действительности же оптимизация кода «под процессор» первое время была редкой и требовала применения специальных компиляторов. И еще долго новейшему процессору приходилось выполнять программы, предназначенные для процессоров семейств 486 и 386.
В том же году появилось второе поколение Pentium на ядре P54, в котором были устранены все недостатки Р5. При изготовлении использовались новые технологические процессы 0.6, а позднее и 0.35-мкм. До 1996 года новым процессором были охвачены тактовые частоты от 75 до 200 МГц.
Первый Pentium сыграл важную роль в переходе на новые уровни производительности персонального компьютера, дал толчок и определил ориентиры развития на будущее. Но при большом рывке в производительности он не привнес никаких кардинальных изменений в архитектуру х86.

1994 год
Появившиеся Intel 486™DX4, AMD Am486DX4 и Cyrix 4х86 продолжили линейку 486-х и использование умножения частоты шины данных. Процессоры имели утроение частоты. Процессоры DX4 от Intel работали на 75 и 100 МГц, а Am486DX4 от AMD достиг 120 МГц. В процессорах стала широко применяться система управления энергопотребления. Других принципиальных отличий от 486DX2 не обнаружилось.

1995 год
Анонсирован Pentium Pro (ядро P6). Новая процессорная шина, три независимых конвейера, оптимизация под 32-битовый код, от 256 Kb до 1 Mb L2-кэша, интегрированного в процессор, причем работающего на частоте ядра, усовершенствованный механизм предсказания ветвлений — по количеству нововведений новый процессор чуть ли не бил рекорды, ранее установленные Intel Pentium.

Процессор позиционировался на использование в серверах и имел очень высокую цену. Самое примечательное, что вычислительное ядро Pentium Pro фактически не было ядром архитектуры х86. Машинные коды x86, поступающие в CPU, внутри декодировались в RISC-подобный микрокод, и уже именно его исполняло ядро процессора. Набор CISC-команд, как набор команд процессора х86, подразумевал переменную длину команд, что определяло сложность нахождения каждой отдельной команды в потоке и, следовательно, создавало трудности в разработке программ. CISC-команды являются сложными и комплексными. RISC-команды упрощенные, короткие, требующие значительно меньшее время на выполнение команды с фиксированной длиной. Использование RISC-команд позволяет значительно увеличить распараллеливание процессорных вычислений, то есть использовать больше конвейеров и, следовательно, уменьшать время исполнения команд. Ядро P6 легло в основу трех следующих процессоров Intel — Pentium II, Celeron, Pentium III.
В этом году состоялось также знаковое событие — компания AMD купила фирму NexGen, имеющую к тому времени передовые архитектурные разработки. Слияние двух инженерных команд позже принесет миру процессоры х86 с отличной от Intel микроархитектурой и даст толчок новому витку жестокой конкуренции.
На Микропроцессорном Форуме впервые был представлен новый процессор MediaGX от Cyrix, и его отличительной особенностью являются интегрированные контроллер памяти, графический ускоритель, интерфейс шины PCI и производительность, соизмеримая с производительностью Pentium. Это была первая попытка такой плотной интеграции устройств.

1996 год
Появился новый процессор AMD К5 с суперскалярным RISC-ядром. Однако RISC-ядро с его набором команд (ROP-команд) скрыты от программного обеспечения и конечного пользователя, а команды х86 преобразуются в RISC-команды. Инженеры AMD использовали уникальное решение — команды х86 частично преобразуются еще во время помещения в кэш-память процессора. В идеале процессор K5 может выполнять до четырех команд х86 за один такт, но на практике в среднем за такт обрабатываются только 2 инструкции.

Кроме того, традиционные для RISC-процессоров изменения порядка вычислений, переименование регистров и другие «приемы» позволяют увеличить производительность. Процессор К5 явился детищем объединенной команды инженеров AMD и NexGen. Максимальная тактовая частота так и не превысила 116 МГц, но производительность К5 была выше, чем у процессоров Pentium с такой же тактовой частотой. Поэтому в маркетинговых целях впервые в практике маркировки CPU был использован рейтинг производительности (Performance Rating), который явно противопоставлялся тактовой частоте равных по производительности Pentium. Но процессор все-таки не мог достойно потягаться с ним, так как Pentium уже тогда достиг частоты 166 МГц.
В том же году увидел свет Intel Pentium MMX. Главное нововведение процессора P55C — дополнительные команды MXX к набору команд, который почти не претерпевал изменений со времен создания процессоров третьего поколения. Технология MMX — это использование команд, ориентированных на работу с мультимедиаданными. Специальный набор команд SIMD (Single Instruction — Multiple Data — одна команда — множественные данные) повышает производительность при выполнении векторных, циклических команд и обработке больших массивов данных — при применении графических фильтров и различных спецэффектов.

По сути это 57 новых инструкций, призванных ускорить обработку видео и звука. Остальными изменениями ядра стали уже типичные увеличение объема кэш-памяти, улучшение схем работы кэш-памяти и других блоков. Производился процессор по 0.35-мкм процессу, 4.5 млн. транзисторов. Максимальная частота 233 МГц.
Начался выпуск суперскалярных процессоров Cyrix 6х86 на ядре М1, который на самом деле являлся процессором 5-го поколения, отличительной особенностью которого были «глубокие» конвейеры и использование классических х86 команд без каких-либо дополнительных наборов инструкций.
В конце года, пока в Intel велась разработка PentiumII, снова заявила о себе AMD, выпустив процессор шестого поколения К6. В основу AMD-K6 легло ядро, разработанное инженерами компании NexGen для процессора Nx686 и существенно доработанное в AMD. Как и К5, ядро К6 оперировало не х86 инструкциями, а RISC-подобным микрокодом. Процессор поддерживал команды MMX и 100-мегагерцевую системную шину и имел увеличенный до 64 Кб объем кэш-памяти первого уровня. Вскоре стало ясно, что PentiumII окажется К6 не по зубам.

с 1997 года до наших дней…
К 1997 году уже сложились направления инженерных разработок архитектуры х86 ведущих производителей. Следующий этап в развитии процессоров x86 можно охарактеризовать как противостояние архитектур, которое продолжается и поныне. На дистанцию по крупному счету вышли: захватившая 90 % рынка Intel, упорно с ней бьющаяся AMD, многократно проигрывающая в производственных мощностях, и Cyrix, которая впоследствии будет куплена компанией VIA, а затем и вовсе, не выдержав конкуренции, канет в неизвестность. Остальные производители не смогут достойно конкурировать и будут вынуждены искать другие ниши на рынке. Намечен переход от CISC к RISC-подобным микрокомандам в меньшей степени у Intel, в большей у AMD. Причем на вход и выход процессоров х86 по-прежнему поступают CISC-команды. А почему, собственно, стали вводить в х86 процессоры с родной ей CISC-архитектурой внутреннюю RISC-архитектуру, позволяющую углублять распараллеливание выполнения команд? Да просто из CISC-архитектуры х86 еще во времена четвертого поколения было выжато все, и способов повышать производительность на уровне базисных наборов команд не осталось.

Принципиально новых изменений и прорывов в развитии архитектуры с тех пор не было, хотя современные процессоры быстрее, например, «386-го» в сотни раз. Инженеры оттачивают и совершенствуют уже существующие микроархитектуры ядер, а новые представляют собой лишь переработанные старые. Все усовершенствования и попытки повысить производительность сводятся к оптимизации существующих решений, введению различных исправлений и «костылей» для хромающих FPU, системы организации конвейеров и кэшей. Избитыми, но все же действенными средствами является постоянное увеличение объема кэш-памяти и частоты шины FSB. Современные процессоры имеют до 2 Мб кэш-памяти, работающей на частоте ядра, а частоты системных шин достигают 800 МГц, и то с использованием множителя, так как реальная генерируемая частота всего 200 МГц. За последние 7 лет в процессоры х86 были введены следующие «новшества-подпорки»: кэш-память окончательно переехала на кристалл процессора и переведена на частоту ядра, введены и постоянно совершенствуются блоки предсказания ветвлений как компенсация увеличению длины (количества стадий) конвейера, механизм динамического изменения порядка исполнения инструкций, уменьшающий количество холостых тактов, механизм предвыборки данных для более рационального использования кэш-памяти. Множатся дополнительные наборы команд: SSE, SSE2, SSE3, 3DNow!, 3DNow Professional. Если MMX еще можно было с натяжкой назвать дополнительным набором инструкций х86, то все последующие наборы вряд ли, так как к командам х86 добавлять уже нечего. Смысл же появления этих наборов заключается в попытке как можно меньше использовать блок вычислений с плавающей точкой (FPU) в таком виде, в каком он есть, так как, обладая высокой производительностью, он отличается малой приспособленностью для высокоточных вычислений, капризностью внутренней архитектуры и ее непредсказуемостью, что усложняет жизнь программистам. То есть фактически ввели специализированный расчетный блок, ориентированный не на вычисления вообще, а на реальные, часто встречающиеся задачи, выполнять которые предлагается в обход классического FPU.

Как-то это больше похоже на борьбу с последствиями интеграции математического сопроцессора в CPU в далеком 1989 году. Во всяком случае, если задуматься и подсчитать, то большую часть времени процессор тратит «на себя» — на всевозможные преобразования, предсказания и многое другое, а не на выполнение программного кода.
Глядя назад, видно, что не все было гладко. Введение коэффициента умножения и полученная в итоге асинхронность, а также увеличение количества стадий конвейера — все это палки о двух концах. С одной стороны, это позволило увеличить тактовые частоты процессора почти до 4 ГГц (и это еще не предел), с другой — получили узкое место в виде шины FSB и проблему с условными переходами. Но всему свое время, и тогда, видимо, это были разумные решения, так как всегда присутствует очень злой экономический фактор.
Нельзя не отметить, что по-настоящему блистательных успехов за последние годы добились в области полупроводникового производства. Уже освоен 90-нанометровый технологический процесс изготовления процессоров х86, который позволяет достигать близких к СВЧ-диапазону тактовых частот, а количество транзисторов в кристалле достигает 170 млн (Pentium 4 EE).
Мы привыкли считать, что процессор — это главное устройство в ПК и что именно он задает тон глобальной компьютеризации. А ведь победоносное шествие архитектуры х86, длящееся более четверти века, началось не конкретно с процессора, а с конечного пользовательского устройства в целом — IBM PC. Тогда еще в компании IBM не догадывались, какое блистательное будущее ждет этот ПК и, не придав проекту никакого значения, сделали его открытым для всех. Именно открытости концепции, успеху программного обеспечения и MS DOS обязан успех IBM PC. А процессор в нем мог стоять любой архитектуры, но так уж получилось, что IBM выбрала i8088 и i8086, а потом уже все закрутилось, завертелось… Но из процессора х86 в итоге не получилось эдакого универсального вычислителя на все случаи жизни или «умного» устройства, вездесущего и все способного сделать, как об этом мечтали раньше. Да и «закон» Гордона Мура (каждые 2 года количество транзисторов в кристалле процессора будет увеличиваться вдвое) стал законом только для Intel, которая поставила его на острие своей маркетинговой политики, а отказываться от данного слова ей неудобно, видимо.

Сегодня можно уже твердо сказать, что архитектура х86 зашла в тупик. Вклад ее в популяризацию компьютера как устройства огромен, и с этим никто не спорит. Однако нельзя быть актуальной вечно. Молодой и сильный некогда жеребец стал старой клячей, которую продолжают запрягать в телегу. Аппетиты пользователей ненасытны, и вскоре архитектура х86 не сможет их удовлетворить. Конечно, переход связан с титаническими усилиями в связи с тем, что многомиллионный мировой парк ПК в своем почти абсолютном большинстве использует процессоры архитектуры х86, и что самое важное, использует программное обеспечение для х86 кода. Одним днем все не перевернуть, нужны годы. Но разработки 64-битных процессоров и программ набирают обороты с завидной скоростью, Intel представила Itanium2, а AMD уже почти год выпускает свои Athlon 64, которые имеют совсем не х86 архитектуру, хотя и полностью совместимы с ней и еще могут выполнять все старые программы. Таким образом, можно сказать, что AMD Athlon 64 положил начало уходу от архитектуры х86 и тем самым открыл переходный период.
Как видите, заявления о том, что процессор — самый быстро развивающийся компонент ПК, далеко не беспочвенны. Представьте себе, какими процессорами будут оснащаться компьютеры наших детей. Подумать страшно!

В Одноклассники

В наше время существует две самые популярные архитектуры процессоров. Это x86, которая была разработана еще 80х годах и используется в персональных компьютерах и ARM - более современная, которая позволяет сделать процессоры меньше и экономнее. Она используется в большинстве мобильных устройств или планшетов.

Обе архитектуры имеют свои плюсы и минусы, а также сферы применения, но есть и общие черты. Многие специалисты говорят, что за ARM будущее, но у нее остаются некоторые недостатки, которых нет в x86. В нашей сегодняшней статье мы рассмотрим чем архитектура arm отличается от x86. Рассмотрим принципиальные отличия ARM или x86, а также попытаемся определить что лучше.

Процессор - это основной компонент любого вычислительного устройства, будь то смартфон или компьютер. От его производительности зависит то, насколько быстро будет работать устройство и сколько оно сможет работать от батареи. Если говорить просто, то архитектура процессора - это набор инструкций, которые могут использоваться при составлении программ и реализованы на аппаратном уровне с помощью определенных сочетаний транзисторов процессора. Именно они позволяют программам взаимодействовать с аппаратным обеспечением и определяют каким образом будут передаваться данные в память и считываться оттуда.

На данный момент существуют два типа архитектур: CISC (Complex Instruction Set Computing) и RISC (Reduced Instruction Set Computing). Первая предполагает, что в процессоре будут реализованы инструкции на все случаи жизни, вторая, RISC - ставит перед разработчиками задачу создания процессора с набором минимально необходимых для работы команд. Инструкции RISC имеют меньший размер и более просты.

Архитектура x86

Архитектура процессора x86 была разработана в 1978 году и впервые появилась в процессорах компании Intel и относится к типу CISC. Ее название взято от модели первого процессора с этой архитектурой - Intel 8086. Со временем, за неимением лучшей альтернативы эту архитектуру начали поддерживать и другие производители процессоров, например, AMD. Сейчас она является стандартом для настольных компьютеров, ноутбуков, нетбуков, серверов и других подобных устройств. Но также иногда процессоры x86 применяются в планшетах, это довольно привычная практика.

Первый процессор Intel 8086 имел разрядность 16 бит, далее в 2000 годах вышел процессор 32 битной архитектуры, и еще позже появилась архитектура 64 бит. Мы подробно рассматривали в отдельной статье. За это время архитектура очень сильно развилась были добавлены новые наборы инструкций и расширения, которые позволяют очень сильно увеличить производительность работы процессора.

В x86 есть несколько существенных недостатков. Во-первых - это сложность команд, их запутанность, которая возникла из-за длинной истории развития. Во-вторых, такие процессоры потребляют слишком много энергии и из-за этого выделяют много теплоты. Инженеры x86 изначально пошли по пути получения максимальной производительности, а скорость требует ресурсов. Перед тем, как рассмотреть отличия arm x86, поговорим об архитектуре ARM.

Архитектура ARM

Эта архитектура была представлена чуть позже за x86 - в 1985 году. Она была разработана известной в Британии компанией Acorn, тогда эта архитектура называлась Arcon Risk Machine и принадлежала к типу RISC, но затем была выпущена ее улучшенная версия Advanted RISC Machine, которая сейчас и известна как ARM.

При разработке этой архитектуры инженеры ставили перед собой цель устранить все недостатки x86 и создать совершенно новую и максимально эффективную архитектуру. ARM чипы получили минимальное энергопотребление и низкую цену, но имели низкую производительность работы по сравнению с x86, поэтому изначально они не завоевали большой популярности на персональных компьютерах.

В отличие от x86, разработчики изначально пытались получить минимальные затраты на ресурсы, они имеют меньше инструкций процессора, меньше транзисторов, но и соответственно меньше всяких дополнительных возможностей. Но за последние годы производительность процессоров ARM улучшалась. Учитывая это, и низкое энергопотребление они начали очень широко применяться в мобильных устройствах, таких как планшеты и смартфоны.

Отличия ARM и x86

А теперь, когда мы рассмотрели историю развития этих архитектур и их принципиальные отличия, давайте сделаем подробное сравнение ARM и x86, по различным их характеристикам, чтобы определить что лучше и более точно понять в чем их разница.

Производство

Производство x86 vs arm отличается. Процессоры x86 производят только две компании Intel и AMD. Изначально эта была одна компания, но это совсем другая история. Право на выпуск таких процессоров есть только у этих компаний, а это значит, что и направлением развития инфраструктуры будут управлять только они.

ARM работает совсем по-другому. Компания, разрабатывающая ARM, не выпускает ничего. Они просто выдают разрешение на разработку процессоров этой архитектуры, а уже производители могут делать все, что им нужно, например, выпускать специфические чипы с нужными им модулями.

Количество инструкций

Это главные различия архитектуры arm и x86. Процессоры x86 развивались стремительно, как более мощные и производительные. Разработчики добавили большое количество инструкций процессора, причем здесь есть не просто базовый набор, а достаточно много команд, без которых можно было бы обойтись. Изначально это делалось чтобы уменьшить объем памяти занимаемый программами на диске. Также было разработано много вариантов защит и виртуализаций, оптимизаций и многое другое. Все это требует дополнительных транзисторов и энергии.

ARM более прост. Здесь намного меньше инструкций процессора, только те, которые нужны операционной системе и реально используются. Если сравнивать x86, то там используется только 30% от всех возможных инструкций. Их проще выучить, если вы решили писать программы вручную, а также для их реализации нужно меньше транзисторов.

Потребление энергии

Из предыдущего пункта выплывает еще один вывод. Чем больше транзисторов на плате, тем больше ее площадь и потребление энергии, правильно и обратное.

Процессоры x86 потребляют намного больше энергии, чем ARM. Но на потребление энергии также влияет размер самого транзистора. Например, процессор Intel i7 потребляет 47 Ватт, а любой процессор ARM для смартфонов - не более 3 Ватт. Раньше выпускались платы с размером одного элемента 80 нм, затем Intel добилась уменьшения до 22 нм, а в этом году ученые получили возможность создать плату с размером элемента 1 нанометр. Это очень сильно уменьшит энергопотребление без потерь производительности.

За последние годы потребление энергии процессорами x86 очень сильно уменьшилось, например, новые процессоры Intel Haswell могут работать дольше от батареи. Сейчас разница arm vs x86 постепенно стирается.

Тепловыделение

Количество транзисторов влияет еще на один параметр - это выделение тепла. Современные устройства не могут преобразовывать всю энергию в эффективное действие, часть ее рассеивается в виде тепла. КПД плат одинаковый, а значит чем меньше транзисторов и чем меньше их размер - тем меньше тепла будет выделять процессор. Тут уже не возникает вопрос ARM или x86 будет выделять меньше теплоты.

Производительность процессоров

ARM изначально не были заточены для максимальной производительности, это область преуспевания x86. Отчасти этому причина меньше количество транзисторов. Но в последнее время производительность ARM процессоров растет, и они уже могут полноценно использоваться в ноутбуках или на серверах.

Выводы

В этой статье мы рассмотрели чем отличается ARM от x86. Отличия довольно серьезные. Но в последнее время грань между обоими архитектурами стирается. ARM процессоры становятся более производительными и быстрыми, а x86 благодаря уменьшению размера структурного элемента платы начинают потреблять меньше энергии и выделять меньше тепла. Уже можно встретить ARM процессор на серверах и в ноутбуках, а x86 на планшетах и в смартфонах.

А как вы относитесь к этим x86 и ARM? За какой технологией будущее по вашему мнению? Напишите в комментариях! Кстати, .

На завершение видео о развитии арихтектуры ARM: