Beşinci Kuşak İşlemciler

Transkript

1 Beşinci Kuşak İşlemciler Bu kuşağın babası Pentium mikroişlemcisi, tüm geçmiş X86 tabanlı işlemcilerden birkaç değişikliğe ve eğilime sahiptir. AMD ve CYRIX gibi işlemci üreten firmaların Intel le hemen hemen aynı isim kodlarını kullanmaları, mahkemenin de sayısal kod marka olmaz kararı Intel in yerine Pentium ismini kullanmasını sonuç verdi. Bu kategorideki çipler, hızlarını artırmayı sürdürürken mimari değişiklikleri de performansı oldukça artırmıştır. 1

2 Pentium İşlemciler Bu işlemciler birden fazla icra birimine sahip olduğundan dolayı superskalar özellik taşırlar. İlk pentiumlar 60 ve 66 MHz hızlarında üretildikten hemen sonra 90, 100, 120, 133 MHZ lik Pentium işlemciler piyasaya sürülmüştür. Pentium işlemcisi, superskalar mimariyi başarmak için ikinci bir iletişim kanalı taşımaktadır. U ve V olarak adlandırılan bu iki kanal sayesinde bir saat darbesinde iki komut işlenebilmektedir. 2

3 Pentium İşlemciler İşlemci üzerinde 8 KB lık komut kodu önbelleği, 8KB lık veri önbelleği bulunmaktadır. Ana kaydediciler 32 bit olup, dahili veri transferini hızlandırmak için 128 ve 256 bitlik dahili veri yolları eklenmiştir. Harici veri yolu ise 64 bite çıkarılmıştır. 3

4 Pentium İşlemciler Overdrive İşlemci: Gerekli olan bölünmüş voltaj için sabit bir voltaj düzenleyici hızlısürümün (overdirve) seramik taşıyıcısına lehimlenmişti

5 Pentium İşlemciler 1993 yılında en sonunda iki işlemci için geliştirilen Soket 4 piyasaya sürüldü: Intel Pentium 60 ve 66. Düşük hızlı olan sürüm 30 MHz sistem veriyolu hızına sahipti ve 486 işlemcilerle karşılaştırılınca ciddi şekilde yavaş kalıyordu. Diğer taraftan Pentium 66 daha etkili bir üründü fakat pek çok kullanıcı aynı fiyata daha yüksek saat hızı (o zamanlar bile!) satın alabildikleri için 486DX 100'ü 5 tercih etti.

6 Pentium İşlemciler Soket 4'ten sonra piyasaya Pentium 75'le birlikte Soket 5 geldi. Başarımı önemli ölçüde arttıran L3 işhatlı önbellek (pipelined burst cache) istenirse anakarta takılabiliyordu. Büyük miktarlarda paralara 256 kb veya 512 kb kapasiteli önbellek birimler alabiliyordunuz. Asus ilk kez COAST yuvası (COAST= cache on stick - çubuk üstü önbellek) olan anakartı çıkaran üreticiydi ve o zamanki rakipleri arasındaki fiyat farkı 6 da o kadar fazla değildi.

7 Pentium İşlemciler 55 x 55 milimetre dış uzunlukla, Intel Pentium 60/66 en büyük masaüstü işlemciydi 7

8 Pentium İşlemciler Mahkeme kararından sonra Intel in yeni isimlerinin farklı bir mimariye sahipmiş gibi algılanması AMD ve CYRIX gibi üreticilerinde yeni isimlendirmelere yönelmelerini sağlamıştır. Aynı zamanda RISC mimarisi ile üretilen ve bilgisayar dünyasında saygın bir yeri olan Apple firmasının ürettiği 680X0 işlemcilerine Power PC adı verilmiştir. AMD yeni ürettiği işlemcilerini K5 serisi olarak adlandırmıştır. 8

9 Pentium İşlemciler Intel in pentium hamlesine göre biraz geç kalan K5 serisi işlemciler piyasada fazla rağbet görmemiştir. Daha sonra AMD, diğer bir üretici firma olan NEXGEN i satın alarak onun çekirdek yapısı üzerine MMX(3D Now) komutlarıyla desteklediği K6 serisini çıkarmıştır. 9

10 10

11 11

12 12

13 PENTIUM MMX MMX Teknolojisi Intel, 1997 nin başlarında Pentium MMX işlemciyi piyasaya sürerek Pentium tasarımına yeni bir boyut kazandırdı. Multi Media Extension ın kısaltılmışı olan MMX, Pentium işlemcisine 57 adet yeni komutun eklenmesiyle oluşmuş bir işlemcidir. Yani birkaç komutun yaptığı bazı işlemler tek komutta toplanmıştır. Single Instruction - Multiple Data -SIMD (Tek Komut - Çoklu Veri) teknolojisinin kullanıldığı bu işlemcilerde tek bir komutun getirdiği bir çok işlem paralel olarak bir arada yapılabilmektedir. 13

14 PENTIUM MMX Bu işlemcilerde multimedya için komut setinin genişletilmesiyle birlikte L1 önbellek kapasitesi de 32 KB a yani iki katına çıkartılmıştır. İşlem performansı söz konusu olduğunda MMX işlemcilerin verimliliği tartışılmaz. MMX işlemcilerin hızlı olmasındaki en büyük faktör önbelleğin büyüklüğüdür. Ayrıca MMX işlemcilerde besleme gerilimi 5V veya 3.2V tan 2.8V a düşürülerek işlemci çekirdeğindeki kayıp performans düşürüldü. Bu sayede yüksek saat hızına rağmen işlemci daha az ısınmaktadır. 14

15 486 dan Beri Önemli Değişiklikler Superscalar mimari Pentium un her saat döngüsünde birden fazla komutu tamamlamasını sağlayan iki veri yolu (boru hattı) vardır. Borulardan biri ( U diye adlandırılan) her türlü komutu gerçekleştirebilirken, diğeri ( V olarak adlandırılan) en basit, en yaygın komutları yerine getirmektedir. Birden fazla boru hattı kullanmak, RISC işlemci tasarımlarına has bir özellik olup, x86 platformlarında uygulanan ilklerden biridir, böylece gidilecek yolu işaret etmekte ve iki teknolojiyi birleştirerek hibrid işlemcileri yaratmanın mümkün olduğunu göstermiştir. 15

16 486 dan Beri Önemli Değişiklikler 64-bit veri yolu bu, her isteyişte bellekten alınan bilgi miktarını ikiye katlamaktadır. Bu durum, Pentium un 64- bit uygulamaları gerçekleştirebildiği anlamına gelmemektedir; ana yazmacı hâlâ 32 bit genişliğindedir. MMX komutları (sadece daha sonraki modeller) - multimedia uygulamalarında kullanılmak üzere tasarlanmış temel bir SIMD komut seti uzantısı. Pentium mimari yongaları her saat döngüsünde 486 işlemcinin performansını iki katının hemen altında bir performans sunmuştur. En hızlı Intel 486 parçaları birinci nesil Pentium larla hemen hemen aynı hızdaydı ve AMD Am5x86, kabaca Pentium 75 e eşitti. 16

17 Altıncı Kuşak İşlemciler Bu kuşaktaki işlemciler bir önceki işlemcilerinde ortak özelliklerini alarak yine mimari yapılarındaki yenilikler ve iyileştirmelerle oldukça hızlı bir performans ve ileriye yönelik eğilimler yakalamışlardır. Veri yollarındaki genişlemeler ve her saat darbesinde birden çok işin yapılması örnek olarak verilebilir. 17

18 Altıncı Kuşak İşlemciler Bu kuşaktaki işlemciler; Pentium Pro Pentium II Celeron Pentium III AMD K6 Athlon olarak sayılabilir. 18

19 Pentium Pro İşlemciler Bu işlemci Intel tarafından kod adı P6 olarak X86 mimarisine dayalı 6. kuşak bir işlemci olarak tanıtıldı. Bu işlemci dört adet daha adres hattı ve daha fazla L2 önbellek ile birlikte birkaç farklı programlama gelişimleriyle takdim edilmiştir. 19

20 Pentium Pro İşlemciler Pentium işlemcilerin yaklaşık iki katı işlemci gücüne sahip olan bu işlemcilerde milyon arasında transistör kullanılmıştır. +2.9V besleme gerilimi ile çalışan bu işlemci 166 MHz, 200 MHz, 233 MHz ve 266 MHz saat hızlarında üretilmişlerdir. Bu işlemci daha çok server bilgisayarlar için tasarlanmıştır ve x86 tabanındaki işlemciler için yazılmış tüm yazılımları desteklemektedir. Pentium Pro öncelikle 32 bitlik programlara ihtiyaç duyar. Bu sebeple işlemcinin tam performansla çalışabilmesi için Windows NT gibi gerçek 32 bitlik işletim sistemi kullanılmalıdır. 20

21 Pentium Pro İşlemciler 21

22 PENTIUM II MMX teknoloji ile yakaladığı performansı Pentium Pro ile birleştiren Intel Pentium II işlemcileri piyasaya sürdü. Pentium II işlemciler hem yapı olarak hem de fiziki olarak önceki işlemcilerden farklılıklar taşımaktadır. Önceki işlemcilerde Soket 7 yi kullanan Intel Pentium II ile birlikte SEC (Single Edge Contact) adını verdiği ve Slot 1 e girecek yapıda bir dizayn kullandı. 22

23 PENTIUM II Pentium II ailesinin ilk modeli 233 MHz hızında üretildi. Arkasından 266 MHz, 300 MHz ve 333 MHz modelleri geldi. Intel bu aşamadan sonra 66 MHz lik veri yolunun yanında 100 MHz lik veri yolunu da kullanmaya başladı ve daha sonra çıkan işlemciler 350 MHz, 400 MHz ve 450 MHz olarak çıktı. 23

24 PENTIUM II Pentium II lerin yapılarındaki ve veriyolu hızlarındaki bu değişiklikler beraberinde anakartların da çeşidini artırdı. 66 MHz veri yolunu kullanan Pentium II ler için 440LX chip set kullanan anakartlar üretildi. Arkasından 100 MHz veri yolu kullanan işlemciler için 440BX chip setli (aynı zamanda 66 MHz veri yolunu da destekler) anakartlar üretildi. Pentium II ailesinin son ferdi olan 450 MHz den sonra Pentium III ler piyasaya sürüldü. 24

25 PENTIUM II 25

26 İNTEL İŞLEMCİLER - CELERON Daha çok iş istasyonları ve CAD/CAM gibi geniş uygulamalar için tasarlanan Pentium II ler son kullanıcılar için pahalı gelmekteydi. Bu durumu değerlendiren Intel, son kullanıcılara yönelik yeni bir işlemci piyasaya sürdü. Celeron ismini verdiği bu işlemcilerin Pentium II den en büyük farkı L2 ön belleğinin olmamasıydı. Bu serinin ilk ferdi 266 MHz olarak tasarlanmıştır. L2 ön belleği olmayan Celeronlar Pentium Pro ile aynı performansı göstermektedir. 266 MHz işlemcinin arkasından yine L2 önbelleği olmayan Celeron 300 üretildi. 26

27 İNTEL İŞLEMCİLER - CELERON İlk nesil Celeron işlemcilerin fiyatı çok cazip olmasına rağmen önbellek gerektiren uygulamalarda yetersiz kalması bu işlemcilere ilgiyi azalttı. Bu sırada Intel yine bir atak yaparak 128KB L2 önbelleğe sahip Celeron 300A işlemcisini üretti. Arkasından gelen 333 MHz, 366 MHz, 400 MHz, 433 MHz ve 466 MHz işlemciler 128 KB önbellek geleneğini devam ettirdiler. Celeron işlemciler 333 MHz e kadar Slot-1 yapısında üretilirken bundan sonra Soket-370 yapısında üretilmiştir. 27

28 İNTEL İŞLEMCİLER - CELERON Bu işlemciler 0.25 mikron CMOS teknolojisi ile imal edilmişlerdir. Önbellek içermeyen Celeron işlemcilerde 7.5 milyon transistör varken önbellek içeren işlemcilerde 19 milyon transistör olduğunu görmekteyiz. Celeron ların içerdiği 128 KB önbellek işlemcinin içerisindedir ve çekirdek ile aynı hızda çalışırlar. Bu, Celeron işlemcilerin daha kolay overclock edilmelerini sağlar. Ancak Pentium II ler her zaman Celeron lara göre daha üstündürler. Çünkü daha önce de belirttiğimiz gibi Celeron lar son kullanıcılar için, Pentium II ler ise daha kapsamlı işler için tasarlanmıştır 28

29 İNTEL İŞLEMCİLER - CELERON 29

30 İNTEL İŞLEMCİLER - CELERON 30

31 INTEL İŞLEMCİLER Pentium III Katmai olarak isimlendirilen çekirdekle tasarlanan işlemci, beraberinde bir çok yenilikler de getirdi. Daha önce MMX işlemcilerde gördüğümüz (fakat onlardan çok daha karışık) şekilde 70 adet yeni komutla gelen bu işlemcinin asıl performansı temel yapısındaki değişiklik olmadığı için hemen birden bire bilgisayarımızda bir performans artışı gözlenememektedir. Intel, Pentium III te de Pentium Pro dan beri iyileştirilerek kullanılagelen çekirdek kısmı kullanılmıştır. 31

32 INTEL İŞLEMCİLER Pentium III İşlemciye 70 adet yeni komut eklenmiş ve bu komutları kullanan birimlerde değişiklikler yapılmıştır. Bu komutlar MMX teki gibi belli bir konuya mahsus komut değillerdir ve üç ana başlık altında toplanırlar. Intel in SIMD (Single Instruction, Multiple Data Parallelism - Çoklu Veri Paralelliği Sağlayan Tek Çevrimli Komutlar) genişletmeleri olarak adlandırdığı bu komutlar işlemci içinde farklı çalıştırma birimlerinde işletilirler. 32

33 INTEL İŞLEMCİLER Pentium III Bu komutlardan ilk 50 si FPU (Floating Point Unit - Matematik İşlem Birimi) içerisinde işlenir. Bu şekilde SIMD FPU komutları normalde onlarca saat çevriminde halledilebilecek 32-bitlik çarpımları tek bir saat çevriminde yapabilmekte ve bu komutlarda aynı anda 4 tanesi birden işletilebilmektedir. Bu sayede 3 boyutla ilgili hesapların yapılma süresi ve MPEG-1 ve MPEG-2 kodlarının çözümleri daha kısa zamanda yapılabilmektedir. 33

34 INTEL İŞLEMCİLER Pentium III Bu komutlarla birlikte işlemciye eklenmiş diğer yapısal bir değişiklik de 8 adet yeni registerdir. Bu yeni register lar işlemcide yeni SIMD FPU komutları tarafından kullanılmak üzere yer alıyorlar. Register lar 128-bit lik bir genişliğe sahiptir. Bu sayede birden çok (dörde kadar) FP ucu bir register a yüklenebiliyor ya da SIMD komutları bu register larda saklanabiliyor. Bu şekilde Intel, RISC işlemcilere göre en büyük eksiklik olan register sayısının azlığını yavaş yavaş kapamaya başladı. 34

35 INTEL İŞLEMCİLER Pentium III Pentium III işlemcilere eklenen komutlardan 12 tanesi yeni medya komutları olarak adlandırılarak MMX ünitesince değerlendirilmektedir. Daha hızlı işlenen iki boyutlu grafikler ile video oynatımı, MPEG çözümünde extra hız, codec lerin kullanılmasında kolaylık ve daha hızlı istatistiki bilgi kullanılması mümkün olmaktadır. Diğer 8 adet komut ise Pentium III ün dış dünya ile konuşmasını sağlayan bus kontrolörüne eklenmiştir. Bu komutlar sayesinde daha büyük 3D veri tabanlarının kullanım hızını, düzgün video akışını ve performansı düşüren hafıza ıskaları konularında işlemler olur. 35

36 INTEL İŞLEMCİLER Pentium III Daha önce de bahsettiğimiz gibi Pentium II nin önbelleği işlemci hızının yarı hızında çalışmaktaydı. Bu durum Pentium III de de devam etmiştir ve bu durum performansı bir miktar düşürmektedir. Pentium III lerin yeni çıkan bazı modellerinde cache bellek 256 KB a düşürülmüş ve çekirdek içerisine konarak işlemci ile aynı hızda çalışması sağlanmıştır. Bu modellerin sonuna E harfi konmaktadır. Ayrıca normalde 100 MHz veriyolu hızında çalışan Pentium III işlemcilerin yine yeni çıkan modelleri 133 MHz hızında çalışmaktadır. Bu modellerin sonuna da B harfi eklenmektedir. Mesela Pentium III 600EB işlemcisi 133 MHz hızında çalışan ve 256 KB cache belleğe sahip bir işlemcidir. 36

37 Pentium III Coppermine'in Slot-1 sürümünün (Pentium III E veya EB) önden ve arkadan görünümü. 37

38 Slot-1 Coppermine ve Soket 370 kopyası (buradaki bir Celeron). İşlemcinin çekirdeği teknolojik ve görsel olarak açıkça ortada. 38

39 Tualatin İşlemcilerin Karşılaştırılması Pentium III Celeron Soket Soket 370 Soket 370 Saat Hızı 1.13, 1.2, 1.26, 1.33, 1.4 GHz FSB Hızı 133MHz 100MHz L2 Tampon Bellek 512KB 1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 GHz 256KB L2 Bellek Hızı İşlemci hızı İşlemci hızı 39

40 40