处理器的发展.ppt

第五节处理器的发展处理器研究重点：精细芯片加工工艺、芯片电压降低和管理技术、多媒体硬指令实现技术、功能扩展技术、体系结构优化技术（RISC,CISC,VLIS）。Intel(Pentium),Motorola(M68x),IBM(PowerPC),DEC(Alpha),AMD(Kx),HP(PAxxx),Cyrix(Mx),IDT(Winchip),Sun(Sparc),MIPS(Rxx),NEC等理解重点：x86指令系列的处理器,系统集成,第二章计算机主机系统与处理器,Intel技术架构新世纪开始，Intel公司倡导了四大技术架构（2000年）：1）IA-32,IA-64芯片架构新型处理器架构。2）个人互联网客户端架构（PCA）基于客户端的有线和无线计算技术。3）互联网交换架构（IXA）新一代网络设备设计开发平台与芯片。4）“安腾”与“至强”处理器架构互联网高端服务器基础设施芯片。,系统集成,第二章计算机主机系统与处理器,一、Intel处理器型号晶体管数工艺日期Intel40042300颗10微米1971年Intel80806000颗6微米1974年Intel8038627.5万颗1.5微米1985年Intel80486120万颗1.0微米1989年Intel奔腾310万颗0.8微米1993年奔腾Pro550万颗0.6微米1995年奔腾II750万颗0.35微米1997年奔腾III950万颗0.25微米1999年奔腾III2810万颗0.18微米1999年奔腾IV万颗0.14微米2001年,系统集成,第二章计算机主机系统与处理器,一、Intel处理器巨人和霸主的时代，Intel处理器一统天下Intel486前CISC结构；486中RISC整数运算核心，奔腾级CISC/RISC集成结构。完成超标量、超流水线结构。六类不同的奔腾级处理器：P5级常规奔腾(Pentium)IA-32结构P5级多能奔腾(PentiumwithMMX)P6级高能奔腾(PentiumPro)P6级奔腾代(PentiumProwithMMX)P6级奔腾III代(PentiumProwithMMX2)P7级64位处理器（Merced)，IA-64结构,系统集成,第二章计算机主机系统与处理器,系统集成,第二章计算机主机系统与处理器,系统集成,第二章计算机主机系统与处理器,高能奔腾(PentiumPro)P6级芯片，686芯片95年推出，芯片采用双穴封装，定制的L2Cache与它放在一起。使高速缓存能运行在更高频率上。但这样的设计使P-Pro价格异常昂贵。它具有双重独立总线结构、指令动态执行结构，多用于高性能的工作站和服务器。频率范围133/150/166/200MHz。现已淘汰。,系统集成,第二章计算机主机系统与处理器,奔腾二代(PentiumProwithMMX)97年5月推出,高能奔腾基础上的MMX化频率范围233/266/300/333/350/400/443MHz0.35或0.25微米工艺技术和电压降低技术核心电压从2.45伏降为1.8伏，I/O接口电压从3.3伏降为2.5伏，能耗降低50%。封装采用单边接触(SEC)，(传统PGA)，Slot1插座,P处理器具有四大特点技术：双重独立总线结构(DIB)多媒体指令技术(MMX)指令动态执行技术(DIE)单边接触接口技术(SEC),系统集成,第二章计算机主机系统与处理器,PII的若干档次：（98年推出了16种）每一档芯片之间区别较大，例如：Klamath，第一代P，233300MHz，0.35微米工艺，512KL2c，66MHz外频,Slot1插座。Deschutes，增强型，333450MHz,0.25工艺，2ML2c,外频66-100MHz,锁频,不允许超频工作。Celeron，“赛杨”，P简化，结构是Deschutes，266433MHz，66MHz外频。,系统集成,第二章计算机主机系统与处理器,Xeon，“至强”，400600MHz，0.250.18工艺，slot2，5122MBL2c，100MHz外频，采用Intel扩展服务器存储器结构(ESMA)，主存可超过4GB。Tanner，至强增强，500主频出现，分别采用512K2ML2c，0.25工艺，100Mhz总线外频。Slot2,SlotM接口。Dixon，高速缓存直接集成在处理器中的P芯片，333-366MHz，集成256KB的cache到芯片,0.18工艺。,系统集成,第二章计算机主机系统与处理器,奔腾三代(PentiumProwithMMX2)原PII处理器中的Katmai（研发代号）于99年2月重新命名为PentiumIII。该处理器带有70条新的MMX指令，又称KNI(Katmainewinstructions)指令。频率400MHz-600MHz，支持slot2结构，面向自然语音处理、商务应用、自然人机界面等，提高了浮点处理和3D处理密集的应用程序性能。也针对高档服务器等。,系统集成,第二章计算机主机系统与处理器,PIII芯片的特点：1）序列号序列号是Intel用于提高电子商务处理安全的技术，一个芯片标识符。出于安全和秘密性考虑，它被固化在芯片上。很多开发商都将其产品中的序列号屏蔽掉（如IBM在系统BIOS中屏蔽），当用户想利用这个标识，只需在BIOS中设置。这种加密方法曾激起私密权利组织的强烈抗议，并联合抵制PIII芯片的使用。有人声称有办法用软件方式激活序列号，利用它跟踪用户的一举一动。,系统集成,第二章计算机主机系统与处理器,PIII系统结构,系统集成,第二章计算机主机系统与处理器,核心体系结构,动态执行,浮点体系结构,浮点运算,多媒体体系,MMX技术,存储体系结构,P6总线+WCIO,+SSE指令集,SIMD浮点,新媒体指令,内存数据流优化指令集,PII处理器技术,=PIII结构,P7级芯片P7处理器一直是Intel公司的设计目标之一，Intel公司在与HP公司联合开发IA-32结构处理器的同时，就开始了其IA-64结构处理器的研制。第一代64位的处理器称为Merced芯片，它同时融合了CISC和RISC技术（EPIC技术），采用0.18微米电子束布线生产工艺（相当于一根头发纵宽的1/555），工作频率已达1GHz，支持slot2结构和slotM结构，具有强大的处理功能。,系统集成,第二章计算机主机系统与处理器,P7级芯片Merced处理器可以一次并行处理十几个运算（IA-32体系最多可并行处理个运算），EPIC执行速度比单纯的CISC和RISC芯片至少快两倍。Merced处理器芯片被分为部分，一部分运行CISC