внутренние регистры; шина адреса памяти.

В первую очередь стоит ознакомиться с некоторыми таблицами, которые содержат основные параметры процессоров, используемые в персональных компьютерах. Разрядность и другие характеристики процессоров описываются подробно немного позже. При чтении разделов, посвященных тем или иным параметрам, не забывайте обращаться к данным, которые приведены в этих таблицах.

В табл. 3.1 приведены основные параметры процессоров семейства Intel, используемых в IBM PC и совместимых с ними ПК. В табл. 3.2 перечислены Intel-совместимые процессоры, созданные в компаниях AMD, Cyrix, NexGen, IDT и Rise.

Замечание

Как следует из табл. 3.1, в процессор Pentium Pro включена кэш-память второго уровня объемом 256 Кбайт, 512 Кбайт или 1 Мбайт, расположенная на отдельном кристалле в корпусе процессора и работающая на его частоте. Процессоры Pentium содержат кэш-память второго уровня объемом 512 Кбайт, расположенную на плате процессора и работающую на половинной частоте ядра. Непосредственно в кристалл процессоров Celeron, Pentium II PE и Pentium IIIE включена кэш-память второго уровня, работающая на частоте ядра. В Celeron III используется та же кэш-память, что и в Pentium IIIE, однако половина кэш-памяти заблокирована, поэтому ее объем составляет только 128 Кбайт.

В этой таблице не указано количество транзисторов, содержащихся во внешней кэш-памяти второго уровня объемом 256 или 512 Кбайт и 1 или 2 Мбайт, встроенной в корпуса процессоров Pentium Pro, Pentium II/III, Xeon и Athlon компании AMD, а также в кэш-памяти третьего уровня объемом 2 или 4 Мбайт процессора Itanium. Внешняя кэш-память второго уровня этих процессоров содержит дополнительно соответственно 15,5 (256 Кбайт), 31 (512 Кбайт), 62 (1 Мбайт) и 124 млн (2 Мбайт) транзисторов в отдельных микросхемах. Внешняя кэш-память третьего уровня объемом 2 или 4 Мбайт, включенная в процессор Itanium, содержит уже около 300 млн транзисторов!

Обратите внимание, что различные версии процессора Athlon (см. табл. 3.2) могут содержать кэш-память второго уровня объемом 512 Кбайт, расположенную на отдельной микросхеме и работающую на частоте, равной половине, двум пятым или одной трети частоты ядра, либо встроенную кэш-память объемом 256 Кбайт, частота которой равняется частоте ядра.

Шина данных

Когда говорят о шине процессора, чаще всего имеют в виду шину данных, представленную как набор соединений (или выводов) для передачи или приема данных. Чем больше сигналов одновременно поступает на шину, тем больше данных передается по ней за определенный интервал времени и тем быстрее она работает. Разрядность шины данных подобна количеству полос движения на скоростной автомагистрали; точно так же, как увеличение количества полос позволяет увеличить поток машин по трассе, увеличение разрядности позволяет повысить производительность.

Данные в компьютере передаются в виде цифр через одинаковые промежутки времени. Для передачи единичного бита данных в определенный временной интервал посылается сигнал напряжения высокого уровня (около 5 В), а для передачи нулевого бита данных - сигнал напряжения низкого уровня (около 0 В). Чем больше линий, тем больше битов можно передать за одно и то же время. Современные процессоры типа Pentium имеют

64-разрядные внешние шины данных. Это означает, что процессоры Pentium, включая Pentium 4, Athlon и даже Itanium, могут передавать в системную память (или получать из нее) одновременно 64 бит данных.

Представим себе, что шина - это автомагистраль с движущимися по ней автомобилями. Если автомагистраль имеет всего по одной полосе движения в каждую сторону, то по ней в одном направлении в определенный момент времени может проехать только одна машина. Если вы хотите увеличить пропускную способность дороги, например, вдвое, вам придется ее расширить, добавив еще по одной полосе движения в каждом направлении. Таким образом, 8-разрядную микросхему можно представить в виде однополосной автомагистрали, поскольку в каждый момент времени по ней проходит только один байт данных (один байт равен восьми битам). Аналогично, 32-разрядная шина данных может передавать одновременно четыре байта информации, а 64-разрядная подобна скоростной автостраде с восемью полосами движения.

Разрядность шины данных процессора определяет также разрядность банка памяти. Это означает, что 32-разрядный процессор, например класса 486, считывает из памяти или записывает в память 32 бита одновременно. Процессоры класса Pentium, включая Pentium III, Celeron, Pentium 4, Athlon и Duron, считывают из памяти или записывают в память 64 бит одновременно. Поскольку стандартные 72-контактные модули памяти SIMM имеют разрядность, равную всего лишь 32, в большинстве систем класса 486 устанавливают по одному модулю, а в большинстве систем класса Pentium - по два модуля одновременно. Разрядность модулей памяти DIMM равна 64, поэтому в системах класса Pentium устанавливают по одному модулю, что облегчает процесс конфигурирования системы, так как эти модули можно устанавливать или удалять по одному. Каждый модуль DIMM имеет такую же производительность, как и целый банк памяти в системах Pentium.

Модули памяти RIMM (Rambus Inline Memory Modules) в некотором роде уникальны, поскольку используют собственный набор инструкций. Ширина канала памяти достигает 16 или 32 бит. В зависимости от типа используемого модуля и набора микросхем системной логики, модули устанавливаются отдельно или попарно.

Шина адреса

Шина адреса представляет собой набор проводников; по ним передается адрес ячейки памяти, в которую или из которой пересылаются данные. Как и в шине данных, по каждому проводнику передается один бит адреса, соответствующий одной цифре в адресе. Увеличение количества проводников (разрядов), используемых для формирования адреса, позволяет увеличить количество адресуемых ячеек. Разрядность шины адреса определяет максимальный объем памяти, адресуемой процессором.

Представьте себе следующее. Если шина данных сравнивалась с автострадой, а ее разрядность - с количеством полос движения, то шину адреса можно ассоциировать с нумерацией домов или улиц. Количество линий в шине эквивалентно количеству цифр в номере дома. Например, если на какой-то гипотетической улице номера домов не могут состоять более чем из двух цифр (десятичных), то количество домов на ней не может быть больше ста (от 00 до 99), т. е. 102. При трехзначных номерах количество возможных адресов возрастает до 103 (от 000 до 999) и т. д.

В компьютерах применяется двоичная система счисления, поэтому при двухразрядной адресации можно выбрать только четыре ячейки (с адресами 00, 01, 10 и 11), т. е. 22, при трехразрядной - восемь (от 000 до 111), т. е. 23.

Таблица 3.1. Характеристики процессоров компании Intel

Xeon