У червні 1977 року Intel зробила революцію, представивши свій новий процесор 8086. Це був один з перших 16-розрядних мікропроцесорів на ринку, у той час практично всі інші процесори були 8-розрядними. Процесор 8086 мав 16-розрядні внутрішні регістри і міг виконувати програмне забезпечення нового типу, що використовує 16-розрядні команди. Він так само мав 16-розрядну зовнішню шину даних і тому міг передавати одночасно 16 біт даних в пам'ять.
Розрядність шини адреси складала 20 біт, і процесор 8086 міг адресувати пам'ять об’ємом 1 Мбайт (2 в 20 степені). У той час це здавалося дивом, оскільки більшість інших процесорів мали 8-розрядні внутрішні регістри, 8-розрядну зовнішню шину даних і 16-розрядну адресну шину і могли адресувати не більше 64 Кбайт оперативної пам'яті (2 в 16 степені).
Процесор 8086, маючи повністю 16-розрядну зовнішню шину даних, вимагав відповідно і 16-розрядної материнської плати, проте її виробництво було дуже дорогим, і ціна її відповідно була дуже висока. У Intel зрозуміли, що користувачі не можуть або не хочуть так дорого платити за додаткову ефективність повністю 16-розрядного процесора, і через деякий час була представлена версія процесора 8086, названа 8088. В ній, по суті, були видалені 8 з 16 розрядів на шині даних, і тепер процесор 8088 міг розглядатися як 8-розрядна мікросхема з погляду вводу і виводу даних. Проте, оскільки в ньому були повністю збережені 16-розрядні внутрішні регістри і 20-розрядна шина адреси, процесор 8088 так само виконував 16-розрядне програмне забезпечення і адресував 1 Мбайт оперативної пам'яті. А оскільки зовнішня шина даних у нього була 8-розрядною, то він міг працювати в набагато дешевшій материнській платі.
Виходячи з цього, IBM і використала 8-розрядні мікросхеми 8088 для свого першого IBM ПК, хоча через декілька років IBM за це критикували. А у той час IBM навіть приховували фізичні деталі проекту, просто відзначаючи, що її новий комп'ютер має швидкодіючий 16-розрядний процесор. У першому IBM PC використовувався процесор 8088 з тактовою частотою 4,77 Мгц, в одну секунду відбувалося приблизно 4 770 000 тактів, а на виконання кожної команди процесор витрачав приблизно 12 тактів.
Процесори 80186 і 80188
Після випуску процесорів 8088 і 8086 Intel почала розробку продуктивнішого процесора. Перші процесори 80186 і 80188 були не дуже вдалими. Ці процесори дуже схожі на своїх прародителів 8086 і 8088. Процесор 80186 (як і 8086) був повністю 16-розрядним, а 80188 (як і 8088) - компромісний варіант із зовнішньою 8-розрядною і внутрішньою 16-розрядною шинами. Відмінність між процесорами полягає в тому, що в їх корпус крім самого процесора вбудовано ще 15-20 компонентів, а це дозволило різко скоротити і складність, і вартість материнської плати. Проте такі процесори рідко використовувалися в ПК, в першу чергу їх застосовували в різній периферійній техніці.
Співпроцесор 8087
Дещо пізніше за процесор 8086 для нього був розроблений співпроцесор 8087, який був призначений для математичних обчислень (операцій з плаваючою крапкою). Такі мікросхеми називали FPU (Floating-Point Unit). Такий співпроцесор, як ми вже згадували, міг значно швидше ніж основний процесор виконувати складні математичні обчислення.
Процесор 286
Процесор 80286 (або просто 286) був створений в 1981 році, і на його основі IBM створила комп'ютер, названий IBM PC AT. Вибір цього процесора як основа РС АТ пояснювався його сумісністю з процесором 8088, тобто всі розроблені для систем з процесором 8088 додатки підходили і для 286-го. Процесор мав 16-розрядні внутрішні регістри і 16-розрядну зовнішню шину даних, однак так само міг адресувати 16 Мбайт оперативної пам'яті, оскільки його адресна шина складала 24 біта. Продуктивність комп'ютера з процесором 286 з тактовою частотою 6 Мгц була в п'ять разів вища, ніж у системи з 4,77 Мгц 8088. Це пояснюється і збільшеною тактовою частотою, і зовнішньою шиною даних, шириною 16 біт і тим, що цей процесор виконував одну команду в середньому за 4,5 такту (8088 - за 12). Крім того, існували версії 286 процесора з частотами роботи 6, 8, 12, 16 і 20 Мгц. Але навіть при рівних частотах (існує 8086 і 80286 на частоті 8 Мгц) продуктивність нового процесора була втричі вищою.
Ще одне цікаве нововведення в 286 процесорі (яке практично не використовувалося у той час) - процесор міг працювати в захищеному режимі. І якщо в реальному режимі 286 повністю еквівалентний 8086, тобто може виконувати всі написані для нього програми без модифікації, то в захищеному режимі 286 - зовсім інший процесор. Якщо виконувана їм програма написана з розрахунком на його нові можливості, то їй доступна віртуальна пам'ять об'ємом 1 Гбайт, хоча сам процесор підтримує тільки 16 Мбайт реальної оперативної пам'яті. Істотним недоліком 286 процесора було те, що він не міг перемикатися із захищеного режиму в реальний без перезавантаження (для перемикання з реального режиму в захищений перезавантаження не потрібне). До появи Windows 3.0, в якій спеціально для процесора 286 був так званий стандартний режим, було дуже мало програм, що використовують всі можливості нового процесора. А до цього моменту популярним був вже наступний процесор Intel (80386).
Проте потрібно віддати належне творцям процесора 286, що зробив першу спробу побудувати багатозадачний процесор, який міг би виконувати зразу декілька програм. Він був спроектований так, що при зависанні одній з програм не потрібно було перезавантажувати всю систему, оскільки збій теоретично відбувається в деякій області оперативної пам'яті, що не повинне позначатися на роботі інших програм. Проте для повної ізоляції багатьох програм одна від одної, процесор 286 і подальші, повинні були працювати з операційною системою, що забезпечує такий захист.
Співпроцесор 80287
Архітектура співпроцесора 80287 практично ідентична архітектурі 8087. Незважаючи на те, що 286 процесор працює на частоті, що значно перевищує 8088, співпроцесор 287 і по частоті практично не перевищує 8087. Можна сказати, що ефективність співпроцесорів 8087 і 80287 приблизно рівна, тому від установки в 286 систему співпроцесора, виграш виявлявся зовсім не таким значним, як від установки співпроцесора в 8088 систему.
Процесор 386
Процесор 386 став свого часу сенсацією в комп'ютерному світі, дякуючи виключно високій продуктивності в порівнянні з попередниками. Творці цього повністю 32-розрядного процесора прагнули досягти максимальної продуктивності і можливості працювати з багатозадачними операційними системами. У реальному режимі процесор 386 може виконувати всі програми, написані для 8088 без модифікації і є в цьому сенсі повністю з ним сумісним.
На відміну від 286 процесора, 386 може перемикатися в реальний і захищений режим без перезавантаження комп'ютера. Крім того в ньому вперше передбачений віртуально-реальний режим, за допомогою якого може виконуватися зразу декілька програм в реальних. Захищений режим 386 процесора повністю сумісний із захищеним режимом 286-го. Існує декілька різновидів 386-го процесора...
Процесор 386DX
Процесор 386DX був першим процесором цього сімейства. Він був повністю 32-бітовим процесором, у якого внутрішні регістри, внутрішня і зовнішня шина даних була 32-розрядною. Процесор міг адресувати 4 Гбайт оперативної пам'яті. Тактова частота процесорів Intel 386DX коливалася від 16 до 33 Мгц.
Процесор 386SX
Процесор 386SX призначений для комп'ютерів з можливостями 386-го, який коштував би не більше 286-ої системи. Як і в 286 процесорі використовувалася 16-розрядна зовнішня шина даних. Проте внутрішня архітектура 386SX аналогічна внутрішній архітектурі 386DX, тобто він може обробляти одночасно 32 біта даних. Цей процесор, як і 286, може адресувати тільки 16 Мбайт пам'яті. Процесори 386SX випускалися з тактовими частотами 16 - 33 Мгц. Поява цього процесора означала кінець кар'єри 286, оскільки нова система за ті ж гроші давала вищу продуктивність і з'являлася можливість запускати всі додатки, написані спеціально для 386 процесора.
Процесор 386SL
Цей процесор має всі особливості 386SX, проте живиться меншою напругою, споживає менший струм, і отже може застосовуватися в системах, де украй важливо енергозбереження, таких як мобільні комп'ютери. Крім того, процесор оснащений системою управління потужності, що споживається. У всьому іншому цей процесор еквівалентний процесору 386SX.
Співпроцесор 387
На відміну від 287, який, по суті, був 8087 з іншим положенням виводів, співпроцесор 387 з підвищеною продуктивністю розроблявся спеціально для 386 систем Intel не встигла вчасно випустити 387, перша плата для цих систем мала гніздо для підключення 287, а це продуктивності не додавало. Тільки пізніша плата для 386-го процесора мала гніздо для підключення 387-го співпроцесора. Існували два різновиди 387: 387DX і 387SX, призначених відповідно для 386DX і 386SX процесорів.
Процесор 486
Поява процесора 80486 (або просто 486) стало наступним етапом підвищення швидкодії комп'ютерів. Його нові можливості привели до бурхливого зростання продуктивності і можливостей програмного забезпечення. Досягти приблизно удвічі вищу продуктивність в порівнянні з 386 (на однакових тактових частотах) дозволив цілий ряд причин:
* зменшення часу виконання команд. В середньому в 486 процесорі одна команда виконується за 2 такти, а не 4,5 як в 386.
* вбудована кеш-пам'ять першого рівня (L1). Зчитування з кеш-пам'яті виконується взагалі без тактів очікування, що дозволяє значно прискорити отримання процесором даних.
* застосування пакетного режиму при обміні з пам'яттю
* вбудований співпроцесор (у деякі моделі). Продуктивність нового співпроцесора в середньому в 2-3 рази вища, ніж у 387-го.
Мало того, що швидкодія нового процесора приблизно удвічі вища, ніж у 386, але ще і є можливість заміни 486 процесора на швидші його модифікації, що робить систему ще удвічі - втричі швидшою.
Завдяки всім цим причинам процесор 486 достатньо швидко витіснив 386-го.
Всі модифікації процесора 486, як і 386DX є повністю 32-розрядними, тобто мають 32-розрядні регістри, 32-розрядну зовнішню шину даних і адресну шину.
До появи 486 процесорів більшість користувачів вважали за краще не користуватися системами з графічними інтерфейсами, не бажаючи довго дивитися на пісочний годинник. Але з його появою ситуація різко змінилася, і тепер прийнято вважати, що саме поява 486 процесора сприяла популярності графічних призначених для користувача інтерфейсів. Давайте коротко розберемо основні модифікації 486-х процесорів.
Процесор 486 DX
Перший процесор 486DX був випущений фірмою Intel в квітні 1989 року, а перший комп'ютер на його основі з'явився в 1990 році. Тактова частота процесора складала 25 Мгц, потім з'явилися модифікації, розраховані 33 і 50 Мгц. Цей процесор був базовим 486-м, мав вбудований співпроцесор і кеш-пам'ять першого рівня, об’ємом 8 кб, а також контроллер цієї пам'яті (кеш-контроллер).
Процесор 486SL
Цей процесор якийсь час випускався у вигляді окремої мікросхеми, а потім був знятий з виробництва. Практично єдине, що відрізняє цей різновид 486 процесора - він містить додаткові вузли для керування енергоспоживанням і зниженням споживаної потужності. Спочатку використовувався в мобільних комп'ютерах, хоча зустрічається і в настільному виконанні.
Процесор 486SX
Цей процесор почали випускати в квітні 1991 року як дешевший варіант CPU без співпроцесора.
Ми вже відзначали, що процесор 386SX - це урізаний 16-розрядний варіант повноцінного 32-розрядного 386DX. Ситуація з процесором 486SX абсолютно інша: це повноцінний 32-розрядний процесор, еквівалентний 486DX у всьому, окрім відсутності у 486SX співпроцесора. І на відміну від ситуації з 386DX і 386SX, обидва різновиди 486-х процесорів (із співпроцесором і без нього) є взаємозамінними, тобто можуть бути встановлені в одну і ту ж материнську плату.
Процесори 486SX з'явилися швидше по комерційних, а не з технологічних причин. Справа у тому, що процесори 486DX ставали 486SX через бракований співпроцесор, і в продаж процесор йшов після того, як співпроцесор відключали.
Процесори 486DX2 і 486DX4
У травні 1992 року Intel приступив до випуску нових версій 486-х процесорів, що працюють на подвоєних, як зрозуміло з назви, частотах. Ці процесори з частотами 40, 50, 66 Мгц призначалися для заміни молодших версій 486 процесорів.
За рахунок чого досягалося подвоєння тактової частоти процесорів 486DX2? За рахунок того, що процесор працював вже не на тій тактовій частоті, яку надавала йому материнська плата, а умножав тактову частоту системної шини на два усередині себе. Тобто для материнської плати процесор 486DX2-66 Мгц нічим не відрізнявся від 486DX-33, але при цьому виконував команди удвічі швидше!!! Таким чином, з виходом подібних процесорів, що умножають тактову частоту системної шини і що працюють на одержаній частоті, з'явилася можливість значно збільшувати продуктивність готових систем, замінюючи тільки процесор і не змінюючи в системі нічого більш. Пізніше з'явилися процесори 486DX4, які могли умножати частоту системної шини на 2.5 і 3, працюючи, таким чином, на ще більших тактових частотах, притому, що материнська плата працює на своїй старій частоті і ніяких модифікацій в неї вносити не потрібно. Це був початок того часу, коли продуктивність комп'ютера стало можливим значно поліпшити, не змінюючи в системі нічого, окрім процесора.
Максимальна частота, на якій працював процесор 486DX4 вироблений Intel, складала 100 Мгц.
Слід ще відзначити, що в багатьох материнських платах, для 486-х процесорів встановлювалася додаткова кеш-пам'ять, так званий кеш другого рівня (Level2, L2). Використання кеш-пам'яті другого рівня дозволяло збільшити ефективність обміну між пам'яттю і процесором за рахунок того, що між ними, окрім кеш-пам'яті першого рівня, що знаходиться в процесорі і має надзвичайно малий об'єм, розташовувалася ще одна кеш-пам'ять, хоч і повільніша, ніж вбудований в процесор кеш, однак зате з більшим об'ємом (16-512 Кб). Затримки при доступі до кеша другого рівня хоч і більші ніж для кеша L1, але помітно нижче, ніж для оперативної пам'яті. Кеш-пам'ять другого рівня покращувала продуктивність підсистеми пам'ять - процесор, і, сьогодні дотепер застосовується аналогічна до 486-х процесорів дворівнева система кешування.
Співпроцесор 80487SX
Як ми пам'ятаємо, процесор 486DX комплектувався вбудованим співпроцесором, а процесор 486SX, будучи у всьому аналогічним 486DX, поставлявся без співпроцесора. Було б цілком логічним, якби Intel не випускав окремо 487 співпроцесора, але такий кристал був випущений і називався 487SX. Якщо такий співпроцесор встановлюється на материнську плату, в яку встановлений процесор 486SX, то 487SX не тільки бере на себе функції співпроцесора, але і повністю відключаючи 486SX, бере на себе і процесорні функції. По суті 487SX - різновид 486DX, оскільки виконує функції і процесора і співпроцесора.
Тепер буквально декілька слів про фірми, що випускають конкуруючу з Intel продукцію. Докладніше продукцію цих фірм ми обговоримо, коли мова зайде про сучасніші системи.
Конкуренти Intel
На ринку 486 систем, крім Intel випуском процесорів займалися ще декілька фірм. Головним конкурентом Intel в ті часи була (і, до речі, є і зараз) фірма AMD (Advanced Micro Devices). Ця фірма ще випускала сумісні 386 процесори. У ті часи AMD випускала процесори за ліцензією Intel, і процесори AMD фактично нічим не відрізнялися. Але з часом ситуація змінилася, і AMD стала самостійно розробляти аналоги процесорів Intel. Зрозуміло, процесори AMD були сумісними з оригінальними процесорами Intel програмно, тобто виконували той же набір команд х86, крім того, вони були сумісні апаратно, тобто вставлялися в ті ж материнські плати, що і процесори Intel. У цьому немає нічого дивовижного, оскільки виготовляти повністю сумісні по ніжках кристали - єдиний спосіб добитися хоч якогось успіху на ринку. AMD випускала аналоги процесорів 486DX DX2, DX4, а також процесор 5х86, що є насправді все тим же 486-м, але з можливістю множення на 4 і максимальною частотою 133 Мгц.
Другим конкурентом Intel на ринку була Cyrix, що так само випускала аналоги 486DX2 і 486DX4 процесори. Продукція Cyrix, так само як процесори AMD, була сумісна з Intel як програмно, так і апаратно (застосовувалася в тих же материнських платах).

Процесори Pentium
На цьому наш історичний екскурс завершений. Розглянувши процесори, які сьогодні вже стали історією, переходимо до найважливішого і цікавішого питання: сучасні процесори. Вивчаючи ті процесори, які застосовуються в ПК сьогодні, ми детально зупинятимемося на багатьох особливостях, які цікавлять користувача. Почнемо ми вивчення сучасних процесорів з вивчення процесора розробленого Intel після 486: з процесора Pentium. Хіба, скажете Ви, процесори Pentium сьогодні ще хтось застосовує? Адже вони вже давно відправилися на звалище історії? І так і ні. Так, дійсно, процесори Pentium сьогодні не застосовують в нових системах, але дотепер присутні на ринку системи і процесори, які є сумісними по контактах з процесором Pentium. Крім того, детально розглянувши процесор Pentium і конкуруючі з ним пристрої, нам згодом буде простіше і зрозуміліше, коли ми станемо розбиратися з найсучаснішими технологіями на ринку процесорів.
У жовтні 1992 року Intel оголосила, що х86 сумісні процесори п'ятого покоління, які розробляли під кодовим ім'ям Р5, називатимуться Pentium, а не 586. Хоч така назва і була б цілком природною, проте з'ясувалося, що позначення, що складаються з цифр не можуть бути зареєстровані як торгова марка, а Intel побоювалася конкурентів, які могли почати випуск аналогічних мікросхем під не запатентованою назвою, що давно очікувалася. Перші процесори Pentium були випущені в березні 1993 року, а незабаром з'явилися і перші комп'ютери на їх основі.
Pentium програмно сумісний з попередніми процесорами фірми Intel, але проте сильно від них відрізняється. Одну з відмінностей можна назвати революційною: у новому процесорі були 2 конвейєри, що дозволяло йому виконувати 2 команди одночасно. Intel назвала це "суперскалярною технологією", і завдяки цьому продуктивність Pentium, в порівнянні з попередніми процесорами, помітно зросла. Якщо стандартна мікросхема 486 виконує в середньому команду за 2 такти, то новий процесор може виконувати відразу дві команди за 1 такт!
Процесор Pentium має 32-розрядну адресну шину, як і 486, що дозволяє йому адресувати 4 Гбайта пам'яті. При цьому розрядність шини даних збільшена удвічі і складає 64 біта, таким чином обмін даними між пам'яттю і процесором відбувається швидше, ніж в попередніх процесорах. Проте, не дивлячись на те, що зовнішня шина даних 64-розрядна, внутрішні регістри процесора 32-розрядні і тому процесор Pentium є 32-розрядним процесором (як і 386, 486). Процесор Pentium має два вбудовані кеші першого рівня по 8 кб: один для команд процесора, другий - для обробки даних. Крім того, на материнській платі може бути розташована кеш-пам'ять другого рівня (L2-кэш). Її об'єм звичайно складав 256-512 кб. Використання кеша L2 дозволяє значно підвищити продуктивність системи при обміні з оперативною пам'яттю. Крім того, в процесорі Pentium, як і 486DX передбачений вбудований співпроцесор.
Завдяки сукупності всіх розглянутих фактів, продуктивність нового процесора була помітно вища, ніж у всіх попередніх мікропроцесорів, що застосовувалися в ПК.
Існує два різновиди процесорів Pentium. Спочатку Intel випустила процесор Pentium, що працює на тактових частотах 60 і 66 Мгц, при тому, що системна шина теж працювала відповідно на частотах 60 і 66 Мгц, тобто коефіцієнт множення перших Pentium був рівний 1. Технологія виробництва перших кристалів мала характерний розмір елементу 0.8 мкм і харчувалася напругою 5В. Перший Pentium сильно грілися, оскільки при такому живленні споживали великий струм. Виробництво кристала виявилося дуже складним, вихід годних чіпів був невисокий. Крім того по-перше Pentium була виявлена помилка в співпроцесорі, так звана fdiv. Ця помилка призводила до того, що результат операції типу: (123/111)*111 міг бути не точно рівний 123, а, наприклад, 123.0003!
По сукупності цих обставин Intel зупинила виробництво першого покоління Pentium, і 7 березня 1994 року почала випуск нового процесора все з тою ж назвою Pentium, але переробленого. До речі, нові кристали Pentium були не сумісні по роз'єму із старими Pentium, і, тому необхідно було б замінити і материнську плату. Старі Pentium встигли набути дуже малого поширення, тому ми більш зупинятися на них не будемо, а докладніше розглянемо процесор Pentium другого покоління.
Нові процесори Pentium встановлювалися в роз'єми Socket 5 і Socket 7. Причому роз'єм типу Socket 5 застосовувався тільки спочатку, а потім використовували тільки роз'єм Socket 7. Через це всі процесори, включаючи і самі кристали Pentium, і сумісну з ними продукцію конкурентів стали скорочено називати Socket 7 процесорами, а комп'ютери на базі таких процесорів - Socket 7-системами.
Нові Pentium виготовлялися за технологією 0,5 мкм і живилися напругою 3.3В За рахунок цього вдалося значно підвищити тактову частоту процесорів, відносно 66 Мгц першої модифікації Pentium, при тому, що нові процесори значно менше грілися. Intel випустив модифікації Pentium на частотах 75, 90 і 100МГц. Потім послідовно з'являлися процесори, з тактовими частотами 120, 133, 150, 166, 200 Мгц. Природно припустити, що кристали, що працюють на вищій частоті, показують велику продуктивність. Але чи завжди це так безумовно? Давайте розберемося, а на якій частоті системної шини працювали перераховані модифікації Pentium. Материнські плати для Pentium другого покоління підтримували частоти системної шини 50, 60, 66 Мгц. Давайте складемо таблицю, в якій відобразимо частоту процесора, відповідну частоту системної шини, і множник процесора.
Частота процесора Частота системної шини Множник
75 Мгц 50 Мгц х1.5
90 Мгц 60 Мгц х1.5
100 Мгц 66 Мгц х1.5
120 Мгц 60 Мгц х2.0
133 Мгц 66 Мгц х2.0
150 Мгц 60 Мгц х2.5
166 Мгц 66 Мгц х2.5
200 Мгц 66 Мгц х3.0
Давайте розберемося. Якщо ви заміните Pentium 75МГц на Pentium 90МГц, чи буде такий “upgrade” (оновлення системних компонентів) безумовно хорошим? Так, звичайно. Адже Ви прискорюєте не тільки процесор, але так само і системну шину, що в сукупності означає, що і оперативна пам'ять і кеш другого рівня на материнській платі працюють на вищій частоті. А якщо Ви заміните в своїй системі Pentium 100 Мгц на Pentium 120 Мгц? Чи буде знову цей “upgrade” корисний? Це вже далеко не так очевидно. Замінюючи 100 Мгц процесор на 120 Мгц, Ви одержуєте приріст швидкості роботи процесора на 20%. Але при цьому Ви уповільнюєте системну шину на 10%, оперативну пам'ять - на 10%, кеш L2 на материнській платі - на 10%. Так чи варто замінювати 100 Мгц Pentium на 120 Мгц? Складне питання. Ймовірно варто, але потрібно розуміти що ВІДНОСНИЙ приріст продуктивності першого описаного “upgrade” набагато вище, ніж відносний приріст продуктивності від другого “upgrade”. Неважко помітити, що починаючи з процесора Pentium 150 Мгц Intel більше не випускає процесорів, що працюють не на максимальній допустимій для даної системи частоті системної шини. Адже процесори, які призначені для нижчої частоти системної шини є менш ефективними.
А що буде, якщо ви придбаєте процесор Pentium 120 Мгц, тобто призначений для частоти системної шини 60 Мгц, а запустите його, встановивши на материнській платі частоту 66 Мгц? Чи буде процесор працювати, і на якій частоті? Зрозуміло, процесор запуститься на частоті 133 Мгц, оскільки процесор насправді не знає, на якій частоті він повинен працювати! Він лише знає про те, НА СКІЛЬКИ він повинен помножити подану на нього частоту системної шини! А чи буде він працювати на такій ось підвищеній, не номінальній частоті? Це, зрозуміло, залежить від багатьох обставин. Цілком природно, що у процесора, який пішов в продаж з маркіровкою, наприклад, 120 Мгц є ще деякий запас, інакше він би і на своїй номінальній частоті міг би працювати не стабільно. І цей запас можна використовувати!!!
Тобто при цьому отримаємо прискорення не тільки в продуктивності процесора, але і в продуктивності системної шини, оперативної пам'яті і кеша другого рівня! Не зважаючи на те, що покупка процесора, розрахованого на меншу ніж допустима частоту системної шини на перший погляд здається необґрунтованою, використовуючи цей процесор на підвищеній щодо номіналу частоті системної шини, можна одержати процесор, який нічим не відрізняється від 133 Мгц (у нашому прикладі), заплативши за це менші гроші. Така ситуація називається “розгоном процесора”. Від чого залежить можливість “розігнати” процесор? Чи не небезпечне це для процесора? Якими методами можна процесор розігнати? Давайте спробуємо відповісти на ці питання.
Давайте спочатку розберемося, якими способами можна розігнати процесор.
Способів всього два. Перший з них ми вже обговорили - підйом тактової частоти системної шини. Тут можна виділити два випадки: коли процесор спочатку розрахований на меншу частоту шини, ніж можуть працювати інші компоненти системи, в першу чергу материнська плата (тобто чіпсет) і другий випадок, коли підйом тактової частоти системної шини відбувається понад номінал як самої материнської плати, так і процесора.
Другий спосіб розгону процесора полягає в тому, щоб змінити множник, на якій процесор умножає подану на нього частоту системної шини. Який спосіб кращий? Зрозуміло, продуктивність системи, розігнаної першим способом, збільшується значніше за рахунок того, що збільшуючи частоту системної шини ми розгонимо не тільки процесор, але і оперативну пам'ять і кеш другого рівня, розташований на материнській платі. Другий же спосіб хороший тим, що змінивши множник процесора, ми всі решту компонентів системи залишаємо в не розігнаному стані, тобто чинником нестабільності системи може бути тільки сам процесор, але ніяк не який або ще елемент системи. Другий спосіб хороший, коли частоту системної шини вже практично нікуди підвищувати.
Чи не небезпечне це для процесора? Ні, якщо підходити до розгону з розумом. Якщо Ви розумієте що робите, усвідомлюєте те, що розігнаний процесор можливо потребує кращого охолоджування, що його температуру на етапі тестування потрібно контролювати, якщо зрозуміло, що коли процесор не працює на даній частоті, то слід відмовитися від її використання, а не працювати на системі із збоями лише в ім'я більшого числа Мгц в збиток стабільності, тоді процес розгону цілком безпечний. Ймовірно, розгін знижує термін роботи процесора як електронного пристрою, але навряд чи Ви сильно турбуватиметеся, якщо Ваш процесор замість 50-і років пропрацює лише 10. Адже вже через 3-4 роки він прийде в досконалу непридатність унаслідок морального старіння.
Наступне дуже важливе питання - від чого залежить можливість розігнати процесор? Кожен процесор при виготовленні має звичайно деякий запас і завданням “розгону” процесора є якомога більше з цього запасу корисно використовувати. Зрозуміло, що в рамках деякого технологічного процесу існує деяка гранична частота, вище за яку підняти частоту вже не дозволяє технологія. Природно, добре розгонятися будуть ті процесори, які мають номінальну частоту, далеку від граничної для даної технології. Звичайно процесор, який добре охолоджують, має значно більше шансів працювати на підвищеній частоті, чим процесор, разом з яким використовується китайський радіатор і вентилятор. Крім того, деякі фірми деякі свої процесори маркірують із запасом, а бувають випадки, коли маркування впритул наближається до можливостей кристала. Загалом чинників множина. Ми будемо обов'язково про кожен пройдений процесор говорити: як він в середньому розгониться.
Наприклад: Pentium 75 звичайно без проблем працював на частоті 90 Мгц (60х1.5), нерідко і на 100 Мгц (66х1.5). Взагалі практично будь-який процесор Pentium працював на частоті системної шини на сходинку вище, ніж призначений. А як бути, якщо наш процесор вже розрахований на частоту системної шини 66 Мгц, вище за яку чіпсеты для Pentium не підтримували? Справа у тому, що і системна шина процесора Pentium звичайно допускала деякій розгін, тобто материнську плату можна було примусити працювати на вищій частоті, ніж їй покладено. Багато материнських плат мали можливість встановити частоту системної шини 75 Мгц, а деякі і 83 Мгц, що сприятливо позначається на продуктивності системи, але погано може позначатися на її стабільності.

Загальні відомості розглянутих процесів :

Процесори Pentium MMX і сумісні
Процесори Pentium MMX
Третє покоління процесорів Pentium, що з'явилося в січні 1997 року, об'єднало в своїй конструкції технологічні рішення Pentium другого покоління і нову розробку, названу фірмою Intel технологією ММX. Процесори Pentium MMX працюють на тактових частотах 166МГц, 200МГц і 233МГц; тактова частота системної шини у всіх моделей складає 66 Мгц. Вони мають багато загального з процесорами Pentium другого покоління, проте новий процесор має цілий ряд нововведень.
По-перше, мікросхеми Pentium ММХ проводяться за вдосконаленою 0,35-мікронною технологією і ядро процесора працюють на зниженій напрузі в 2,8В, тоді як ланцюги вводу виведення процесора як і раніше вимагають живлення 3,3В, таким чином говорять, що процесору необхідне подвійне живлення, і працювати він буде лише в тій материнській платі, яка це подвійне живлення йому може забезпечити. Зробити системну плату більш універсальною відносно використовуваної процесорами напруги допомогло нове рішення фірми Intel - процесорне гніздо типу Socket 7 зі встановлюваним модулем VRM (Voltage Regulation Module - модуль, регулюючий напругу). Модуль можна легко замінити і таким чином перенастроювати плату на використання новітніх процесорів з будь-якою робочою напругою. Зменшення характерного розміру техпроцесса, як ми вже згадували дозволяє процесору працювати на вищих частотах, а крім того знижене живлення призводить до того, що процесор менше споживає енергії, і, відповідно менше гріється.
По-друге, процесор Pentium MMX обладнаний удвічі великим об'ємом L1 (32кб), чим його попередник. Звідси і безумовне зростання продуктивності на рівних з Pentium частотах. Виявлялося, що Pentium MMX 166МГц приблизно рівний по продуктивності звичайному Pentium 200МГЦ, якраз із-за кеша, що збільшився в два рази L1.
У новому процесорі крім наборів команд х86 і х87 з'являється ще один, новий набір команд. Цей набір команд називався ММХ (Multi Media eXtentions) і саме він дав ім'я новому процесору. Розроблена фірмою Intel технологія ММХ була реакцією на популярність мережевих і мультимедіа-додатків, що пред'являють підвищені вимоги до апаратного забезпечення, що постійно зростає. У багатьох з цих застосувань присутні послідовності команд, на виконання яких йде основна частина процесорного часу, що циклічно повторюються. Розроблена Intel технологія SIMD (Single Instruction Multiple Data – один потік команд на декілька потоків даних) вирішує цю проблему шляхом виявлення таких циклів і виконання однієї операції (команди) над декількома даними. У архітектуру процесора введені 57 додаткових команд, спеціально призначених для роботи з графічними, видео- і аудіоданими.
Технологія ММХ орієнтована на додатки мультимедіа, 2D/3D-графіку. Це розширення базової архітектури з'явилося тільки юсле виходу другого покоління процесорів Pentium. Основна ідея ММХ за-ключается в одночасній обробці декількох елементів даних за одну інструкцію — так звана технологія SIMD (Single Instruction — Multiple 3ata). Розширення ММХ використовує нові типи запакованих 64-бітових ціло-чисельних даних:
1) запаковані байти (Packed byte) — вісім байт
2) запаковані слова (Packed word) — чотири слова
3) запаковані подвійні слова (Packed doubleword) — два подвійні слова
4) збільшене учетверо слово (Quadword) — одне 64-бітове слово
Ці типи даних можуть спеціальним чином оброблятися в 64-бітових регістрах ММХ 0-НМХ7, 80-бітових регістрів FPU, що є молодшими бітами стека. Кожна інструкція ММХ виконує дію відразу над всім комплектом операндів (8, 4, 2 або 1), розміщених в регістрах, що адресуються
Але, на жаль, новий набір команд був призначений не для математичних розрахунків, а для операцій з цілими числами. Новий набір команд дозволяв оперувати великими масивами даних, але ніяк не прискорював математику, тому чекати від нього великого пророста продуктивності в реальні мультимедіа-додатки, таких як ігри, не доводилося. Крім того, ми з Вами вже обговорювали, що новий набір команд може принести користь тільки в спеціально розроблених для нього додатких, старі програми, які не містять виклику жодної нової команди, зрозуміло, не відчують приросту продуктивності від того, що процесор уміє виконувати ще один набір команд.
Давайте тепер поговоримо про розгін процесора Pentium MMX. Як тільки з'явилися перші процесори Pentium MMX, користувачі звернули увагу на те, що вони чудово розгоняться. І в цьому немає нічого дивовижного! Адже вони зроблені за новою технологією 0,35мкм, значить мають хороший запас по частоті, в порівнянні із звичайними Pentium, в той же час молодший Pentium MMX працює на частоті нижчої, ніж старший Pentium. Природно припустити виходячи з цього, що процесори Pentium MMX відмінно розгоняться. Дійсно, процесор Pentium MMX 166МГц, за номіналом розрахований на частоту системної шини 66МГц і множник х2,5, звичайно без праці працює на частоті системної шини 75МГц (в результаті 187МГц) і навіть на частоті 83МГц (в результаті - 208МГц). Але і це ще не межа! У багатьох екземплярів Pentium MMX 166МГц множника був не зафіксований, і його можна було змінювати. У такому разі процесор Pentium MMX 166МГц міг працювати в наступних режимах:
Частота системної шини Множник процесора Результуюча частота Вірогідність роботи Процесор із заблокованим множником
75 Мгц х2.5 187 Мгц Так Так
83 Мгц х2.5 208 Мгц Так Так
66 Мгц х3.0 200 Мгц Так Ні
75 Мгц х3.0 225 Мгц Так ні
83 Мгц х3.0 250 Мгц Так Ні
66 Мгц х3.5 233 Мгц Так Ні
75 Мгц х3.5 262 Мгц Так Ні
83 Мгц х3.5 292 Мгц Рідко Ні
Як видно з таблиці, процесор Pentium MMX 166 Мгц відмінно розгониться і звичайно розблокований (у сенсі множника) процесор можна розігнати на 250-262 Мгц, якщо ж Ваш процесор має фіксований множник, то межа розгону - 208 Мгц. Практично так само розгонилися і дві модифікації Pentium MMX, що залишилися: на 200 і 233 Мгц. Відповідно, 200 Мгц процесор, навіть якщо у нього заблокований множник, розженеться на 250МГц, а 233-ий - на 250-262МГц. Окремі ж екземпляри Pentium MMX вдавалося розігнати на 292 Мгц! Процесор Pentium MMX був першим процесором, розгін якого давав такі вражаючі результати, і розгін процесорів став украй популярний серед користувачів персональних комп'ютерів.
Після виходу Pentium MMX фірма Intel припинила розробку Socket 7 процесорів, залишивши цей ринок своїм конкурентам, (продукцію яких нам зараз належить вивчити) і зайнялася розробкою абсолютно нового процесора Pentium II, мова про який піде далі.
Процесори AMD K6
Через деякий час після виходу процесора Pentium MMX, в квітні 1997 року, головний конкурент Intel фірма AMD випустила свій новий процесор ADM K6. Як і Intel в процесорі Pentium MMX, AMD в К6 реалізувала підтримку модного у той час набору команд ММХ. Як і Intel, АMD збільшила в новому процесорі кеш першого рівня (L1), причому до 64кб (у Pentium MMX - 32кб). Як і Pentium MMX, К6 виготовлявся по новій, 0.35 мкм технології. Більш того, в порівнянні з процесором К5, К6 був значно перероблений, і, в першу чергу AMD переробила співпроцесор, який був найслабкішим місцем процесора AMD K5. Так само AMD відмовилася від непопулярної у кінцевого користувача системи іменування своїх процесорів за допомогою Pentium Rating, і стала маркірувати свої процесори їх реальною частотою. Вперше AMD влаштувала масовану рекламу своїм процесорам, в якій основним рефреном звучала фраза "Коли ми розробляли процесор К6 ми хотіли зробити його хорошим, але не думали, що він стане настільки хорошим!" Дійсно, К6 помітно зробив крок вперед щодо К5, далі, ніж Pentium MMX щодо Pentium, але при цьому AMD продовжувала продавати свої процесори на 25% дешевше, ніж Intel на аналогічній частоті. Але не дивлячись на те, що процесор K6 дійсно був навіть трохи швидший за Pentium MMX на рівній частоті, його співпроцесор, навіть будучи повністю переробленим, залишався повільнішим, а продуктивність співпроцесора – визначала продуктивність в обробці графіки і звуку, тому К6 не міг сильно потіснити Pentium MMX, хоча його появу на ринку цілком можна назвати дуже вдалою.
Процесор випускався з такими ж частотами, як і його прямий к