Микропроцессоры Pentium

Микропроцессоры 80580 (Р5) более известны по их товарной марке Pentium, ко­торая запатентована фирмой Intel (МП 80586 других фирм имеют иные обозначе­ния: К5 у фирмы AMD, Ml у фирмы Cyrix и т. д.). Эти микропроцессоры имеют пятиступенную конвейерную структуру, обеспечивающую многократное совмещение тактов выполнения последовательных команд (возможно независимое вы­полнение сразу двух простых команд), и кэш-буфер для команд условной переда­чи управления, позволяющий предсказывать направление ветвления программ; по аффективному быстродействию они приближаются к RISC МП, выполняющим каждую команду как бы за один такт. Pentium имеют 32-разрядную адресную шину и 64-разрядную шину данных. Обмен данными с системой может выполняться со скоростью 1 Гбайт/с.

У всех МП Pentium имеется встроенная кэш-память, отдельно для команд, от­дельно для данных по 8-16 Кбайт, и встроенный контроллер кэш-памяти 2-го уровня (что обеспечивает работу последней на внутренней частоте МП); име­ются специализированные конвейерные аппаратные блоки сложения, умноже­ния и деления, существенно ускоряющие выполнение операций с плавающей запятой. Удачные архитектурные решения МП Pentium обусловили то, что про­изводительности микропроцессоров 486DX4-120 и Pentium-60 приблизитель­но одинаковы (то есть за счет архитектуры производительность увеличилась в два раза).

Микропроцессоры Pentium Pro

В сентябре 1995 года прошли презентацию и выпущены МП шестого поколения 80686 (Р6), торговая марка Pentium Pro. Микропроцессор состоит из двух крис­таллов: собственно МП и кэш-память, Но он не полностью совместим с просто Pentium и, в частности, требует специальную системную плату. Pentium Pro пре­красно работает в 32-битных приложениях, а в 16-битных иногда даже несколько проигрывает просто Pentium. Благодаря новым схемотехническим решениям они обеспечивают для ПК более высокую производительность. Часть этих новшеств может быть объединена понятием «динамическое исполнение» (dinamic execution), что, в первую очередь, означает наличие многоступенчатой суперконвейерной структуры (superpipelining), предсказания ветвлений программы при условных передачах управления (branch prediction) и исполнение команд по предполагае­мому пути ветвления (speculative execution).

В программах решения многих задач, особенно экономических, содержится боль­шое число условных передач управления. Если процессор может заранее предска­зывать направление перехода (ветвления), то производительность его работы зна­чительно повысится за счет оптимизации загрузки вычислительных конвейеров. Тем не менее следует сказать, что если путь ветвления предсказан неверно, про­цессор должен сбросить полученные результаты, очистить конвейеры и загрузить нужные команды заново, что требует достаточно большого числа тактов. В про­цессоре Pentium Pro вероятность правильного предсказания 90 % против 80 % у МП Pentium.

Кэш-память емкостью 256—512 Кбайт — обязательный атрибут высокопроизводи­тельных систем на процессорах Pentium. Однако у них встроенная кэш-память имеет небольшую емкость (16 Кбайт), а основная ее часть находится вне процес­сора на материнской плате. Поэтому обмен данными с ней происходит не на внут­ренней частоте МП, а на частоте тактового генератора, которая обычно в 2-5 раз ниже, что снижает общее быстродействие компьютера. В МП Pentium Pro есть и кэш память 1 -го уровня (по 8 Кбайт для команд и данных) и кристалл кэш-памяти 2-го уровня емкостью 256 или 512 Кбайт, находящийся тоже на плате самого мик­ропроцессора и работающий на внутренней частоте МП.