В "КВ" №21 за 2001 год была опубликована статья, посвящённая развитию процессоров Intel, начиная от первых Pentium'ов и заканчивая сегодняшним днём. Публикация нашла своих читателей и почитателей, но, как справедливо заметили некоторые из них, в стороне остались не менее распространённые у наших пользователей процессоры от конкурентов Intel, и в первую очередь - от AMD. Обижать я никого не хотел, а потому, вдоволь навеселившись за прошедшее лето, продолжаю начатое мною дело. Дело это не самое простое, потому извиняйте, если где ненароком ошибусь.

Коль в предыдущей статье мы начали рассматривать процессоры Intel, начиная с 5-го поколения, то и в этот раз нашим "первенцем" станет конкурент Pentium'ов - процессор AMD K5 (другое название 5k86). Процессор изготавливался под Socket 5 (совместим и с Socket 7). Кэш первого уровня имел объём 24 Кб (16 Кб для инструкций и 8 Кб для данных), кэш L2 размещался на материнской плате. Рабочее напряжение - 3.52 В. Для обозначения производительности процессоров использовался PR-рейтинг. Первые версии K5, изготавливаемые по 0.6 мкм техпроцессу, имели рабочие частоты 75, 90, 100 МГц и аналогичные PR-рейтинги. Они не пользовались хорошей репутацией, т. к. имели множество проблем с совместимостью и температурной стабильностью. Исправив некоторые ошибки и улучшив техпроцесс до 0.35 мкм, AMD выпустила усовершенствованные K5 с PR133 и PR166 (реальные частоты 100 и 116 МГц). Это очень хорошие показатели, говорящие об удачной конструкции ядра процессора. Пожалуй, единственным слабым местом процессоров был блок операций с плавающей запятой (FPU), который оказался на 20-30% медленнее, чем в Pentium. Частота системной шины K5 составляла от 50 до 66 МГц.

K6 начал поставляться с апреля 1997 года, на месяц раньше, чем Pentium II. Работал на частотах 166-233 МГц (0.35 мкм технологический процесс, напряжение питания ядра - 2.9-3.3 В) и 200-300 МГц (0.25 техпроцесс, напряжение - 2.2 В). Частота системной шины - 66 МГц. По сравнению со своим предшественником, у K6 были улучшены FPU и блок предсказания переходов, добавлен модуль MMX, объем кэша L1 увеличился до 64 Кб (по 32 Кб для инструкций и данных). Кэш L2 объемом от 512 Кб до 2 Мб по-прежнему размещался на материнской плате и работал на частоте системной шины. Стоит отметить, что часть нововведений была заимствована у компании NexGen, которую AMD приобрела накануне. Возросшая тактовая частота позволила AMD отказаться от PR-рейтинга. Разъём - Socket 7.

K6-2 - следующее поколение процессоров K6. Вышел в мае 1998 года, изготавливался по 0.25 мкм техпроцессу и имел напряжение питания ядра 2.2-2.4 В. Основные отличия от K6 - поддержка дополнительного набора инструкций 3DNow! и частоты системной шины 100 МГц (отмечу, что первые K6-2 с частотами 266-333 МГц имели шину 66 МГц, что значилось в их маркировке - например, K6-2-300-66 против K6-2-300 для варианта со 100 МГц шиной). Максимальная рабочая частота процессоров достигла 550 МГц. Нововведения позволили процессору от AMD конкурировать с Pentium II, хотя в программах, эффективно использующих операции с плавающей запятой, он по-прежнему отставал от своего соперника (частично из-за слабого FPU, частично - из-за отсутствия нормальной поддержки технологии 3DNow! разработчиками программного обеспечения). Выпускался под всё тот же Socket 7.

AMD K6-III появился с выходом очередного процессора от Intel - Pentium III. Имея практически такие же технические характеристики, как и K6-2, новый процессор от AMD получил кэш 2-го уровня объёмом 256 Кб на ядре процессора и работающий на его полной частоте (кэш материнской платы использовался как кэш 3-го уровня). Кроме того, в новый процессор была добавлена функция пакетной записи в память Write Allocate, позволяющая передавать данные по шине не как придется, а 8-байтовыми пакетами, что также даёт небольшой выигрыш в производительности.

Не так давно AMD представила усовершенствованный вариант K6-2 - K6-2+. Отличия: 0.18-микронная технология и 128 Кб кэш L2 на ядре процессора. Улучшенная технологичность позволила снизить напряжение питания до 2.0 В. Несмотря на то, что K6-2+ создавался в первую очередь для мобильных систем, установить его можно практически в любую Socket 7 плату, поддерживающую K6-2/K6-III.

Вышел и K6-III+, выполненный по 0.18 мкм техпроцессу. Правда, особого распространения он у нас не получил.

К концу 1999 года компании AMD надоела роль вечно догоняющего соперника Intel, и она представила принципиально новый процессор седьмого поколения Athlon. Первый его вариант был выполнен на ядре K7, выпускавшемся по 0.25 мкм технологии и имеющем рабочие частоты 500-700 МГц. Применена новая системная шина EV6, позволяющая обмениваться данными по обоим фронтам синхросигнала, т.е. при реальной частоте 100 МГц эффективная частота составляет 200 МГц, что соответствует пиковой пропускной способности 1.6 Гб/с (шина 64-разрядная). Объём кэша 1-го уровня составил 128 Кб (64 Кб на команды и 64 - на данные). Быстродействующий кэш 2-го уровня с базовым объемом 512 Кб размещался на процессорной плате и работал на частоте 1/2, 2/5 или 1/3 от процессорной. В Athlon'ах AMD оптимизировала ядро для работы на высоких частотах, значительно усовершенствовала традиционно слабый блок FPU, улучшила декодер, расширила набор инструкций 3DNow! и т.д. Выпускался под Slot A.

Существенным недостатком Athlon на ядре K7 было повышенные энергопотребление и тепловыделение. Поэтому AMD достаточно быстро перешла на 0.18 мкм техпроцесс, назвав новое ядро K75. При этом рабочие частоты составили от 750 МГц и вплоть до 1 ГГц.

Летом 2000 года AMD объявила о начале поставок процессоров Athlon на ядре Thunderbird. Новое ядро имеет встроенный в процессор кэш 2-го уровня, работающий на частоте ядра (объём - 256 Кб). Кэш L1 оставлен без изменений. Максимальная рабочая частота процессора достигла 1.4 ГГц. Техпроцесс остался тем же - 0.18 мкм. Напряжение питания составило 1.7-1.75 В. Снизилось энергопотребление. Thunderbird получил новый разъём - Socket A.

На ядре Thunderbird был выпущен и бюджетный процессор Duron. Техпроцесс - 0.18 мкм, напряжение питания - 1.5 В. Работает Duron, как и его старший брат, на шине EV6, что является большим плюсом, по сравнению со 100 МГц (не говоря уже о 66 МГц) шиной у процессоров Celeron. Имея такой же, как у процессоров Athlon, кэш 1-го уровня, кэш L2 у Duron "урезали" до 64 Кб. При этом данные кэша L1 не дублируются в L2, поэтому эффективный объём кэша можно принять равным суммарному объёму L1 и L2 - 192 Кб. Устанавливается Duron в Socket A.

14 мая 2001 года компания AMD анонсировала новый микропроцессор Athlon 4 на новом ядре Palomino. В отличие от своего предшественника на ядре Thunderbird, в новом процессоре было пересмотрено расположение всех его модулей в целях уменьшения энергопотребления (удалось снизить на 20%). Значительно улучшилась система кэширования, появился блок аппаратной предвыборки данных, позволяющий более эффективно работать с памятью, был расширен набор инструкций 3DNow!. Одновременно с Palomino был объявлен и бюджетный процессор на ядре Morgan с традиционно урезанным вчетверо кэшем 2-го уровня.

Что сказать в заключение? Как известно, и у Intel, и у AMD есть свои почитатели и противники. С одной стороны, в этом вроде как и нет ничего плохого - кому-то, может быть, дедушка посоветовал доверять только Intel, а кто-то тащится от произношения слова Athlon. Дело не в этом. Главное - относиться с уважением к тяжёлому труду всех учёных мужей, занятых в процессе создания этих высокотехнологичных шедевров. Тем более, что от конкуренции Intel и AMD конечный пользователь только выигрывает: появляются новые идеи и, как следствие, новые процессоры, совершенствуются технологии, снижается стоимость продуктов.

Сергей ШИРКО,
[email protected]