Процессоры Pentium II

Процессоры Pentium II сочетают архитектуру Pentium Pro с технологией MMX. По сравнению с Pentium Pro удвоен размер первичного кэша (16+16 Кбайт), размер вторичного кэша варьируется от 0 до 2 Мбайт. В процессоре используется новая технология корпусов - картридж с печатным краевым разъемом, на который выведена системная шина (Single Edge Contact Cartridge - SECC). На картридже размером 14*6,2*1,6 см установлена микросхема ядра процессора (CPU Core), несколько микросхем, реализующих вторичный кэш, и вспомогательные дискретные элементы (резисторы и конденсаторы). Снятие вторичного кэша с микросхемы процессора позволяет использовать для кэш-памяти и памяти тегов микросхемы сторонних производителей, специализирующихся на выпуске сверхбыстродействующей памяти. Объем вторичного кэша определяется емкостью и числом установленных микросхем памяти. В то же время сохраняется независимость шины вторичной кэш-памяти, которая тесно связана с ядром процессора собственной локальной шиной.

Первые процессоры Pentium II (до выпуска они имели кодовое название Klamath), появившиеся весной 1997 года, насчитывали около 7,5 млн транзисторов только в процессорном ядре и выполнялись по технологии 0,35 мкм. Они имели тактовые частоты ядра 233, 266 и 300 МГц при частоте системной шины 66,6 МГц. При этом вторичный кэш работал на половинной частоте ядра и кэшировал только первые 512 Мбайт пространства памяти. Для этих процессоров был разработан слот 1, по составу сигналов сильно напоминающий сокет 8 для Pentium Pro. Однако слот 1 позволяет объединять лишь пару процессоров для реализации симметричной мультипроцессорной системы либо системы с избыточным контролем функциональности (FRC). Так что этот процессор представляет собой более быстрый Pentium Pro с поддержкой MMX, но с урезанный поддержкой мультипроцессирования.

Следующее поколение Pentium II, имевшее кодовое название Deshutes, появилось в 1998 году и выполнялось уже по технологии 0,25 мкм. Это позволило поднять тактовую частоту (чем мельче элементы, тем меньше они рассеивают мощность, что особенно критично на высоких частотах). Процессор на 333 МГц имеет частоту шины 66,6 МГц, а процессоры на 350 и выше уже имеют частоту системной шины 100 МГц. Для работы на такой частоте эффективна оперативная память на микросхемах SDRAM (синхронная динамическая память), у которой в середине пакетного цикла данные передаются в каждом такте. Эти процессоры также устанавливаются в слот 1 (опять-таки не более двух в системе). Начиная с процессоров 350 МГц объем памяти, кэшируемой на L2, увеличили до 4 Гбайт.

Для "самых простых" компьютеров по той же 0,25 мкм-технологии выпустили облегченный вариант процессора, названный Celeron. Первые процессоры Celeron имели частоты ядра 266 и 300 МГц (частота шины - 66 МГц). Вторичный кэш исключен, что заметно отразилось на производительности (системные платы для слота 1 вторичного кэша, естественно, не имеют. Современные процессоры Celeron, начиная с модели Celeron 300A (с частотой 300 МГц), имеют небольшой (128 Кбайт) вторичный кэш, установленный на кристалле ядра и работающий уже на полной частоте ядра. Эти процессоры известны также под названием Mendocino. Кроме широко известных особенностей вторичного кэша (либо его нет, либо 128 К), процессор Celeron от Pentium II имеет следующие отличия:

• Разрядность шины адреса сокращена с 36 до 32 бит (адресуемая память - 4 Гбайт).
• Контроль паритета шины адреса и шины запроса, ECC-контроль шины данных и контроль неисправимых ошибок шины а также сигнал инициализации шины отсутствует.
• Процессоры предназначены только для одиночных конфигураций: для функционально-избыточного контроля не хватает сигнала FRCERR#, а из сигналов запроса шины остался только BR0#, что не позволяет использовать симметричные двухпроцессорные конфигурации. Правда, умельцы нашли сигнал BR1# и на кристалле ядра в упаковке SEPP, и в корпусе PPGA (здесь его достать совсем просто), что позволяет использовать Celeron в двухпроцессорных системах.

Для мощных компьютеров предназначено семейство Xeon. Для них ввели новый слот 2, который (вместе с интерфейсом нового процессора) позволяет строить как избыточные системы с FRC, так и симметричные 1-, 2-, 4- и даже 8-процессорные системы. Частота шины - 100 МГц, частота ядра - 400 МГц и выше, вторичный кэш, как и в Pentium Pro, работает на частоте ядра. Объем вторичного кэша - 512 Кбайт, 1 или 2 Мбайт при кэшировании до 64 Гбайт (все адресное пространство при 36-битной адресации). Процессоры Xeon отличаются не только большей мощностью, но и большими размерами - 15,2 x 12,7 x 1,9 см.

Процессоры Xeon имеют новые средства хранения системной информации. Постоянная (только для чтения) память процессорной информации PIROM (Processor Information ROM) хранит такие данные, как электрические спецификации ядра процессора и кэш-памяти (диапазоны частот и питающих напряжений), S-спецификацию и серийный 64-битный номер процессора. По инструкции идентификации CPUID такая информация недоступна. Энергонезависимая память Scratch EEPROM предназначена для занесения системной информации поставщиком процессора (или компьютера с этим процессором) и может быть защищена от последующей записи.Процессор оборудован термодатчиком (термодиод на кристалле ядра) с программируемым устройством контроля температуры. Это устройство имеет аналого-цифровой преобразователь, калибруемый по термодиоду конкретного процессора на этапе тестирования картриджа. Константа настройки термометра заносится в PIROM. Устройство термоконтроля программируется - задается частота преобразований и пороги температуры, по достижении которых вырабатывается сигнал прерывания. Для взаимодействия с PIROM, Scratch EEPROM и устройством термоконтроля процессор имеет дополнительную последовательную шину SMBus (System Management Bus), основанную на интерфейсе I²C.

Новинка 1999 года - процессоры Pentium III - являются дальнейшим развитием Pentium II. Их главным отличием является расширение набора SIMD-инструкций - SSE (Streaming SIMD Extensions), основанное на новом блоке 128-разрядных регистров. Кроме того, у них расширена инструкция CPUID, по которой теперь можно получить и уникальный 64-битный идентификатор процессора (тот, что у Xeon можно было прочесть по SMBus). "Простые" Pentium III устанавливаются в слот 1, Pentium III Xeon - в слот 2. По характеристиках вторичного кэша и возможностям мультипроцессорных конфигураций эти процессоры аналогичны своим предшественникам Pentium II и Pentium II Xeon. Частота системной шины - 100 МГц.