Ну а как же модернизировать компьютеры с частотой системной платы 50 МГц? Первоначально Intel не собиралась выпускать процессоры DX2/OverDrive для компьютеров с частотой системной платы 50 МГц, т. е. с внутренней тактовой частотой 100 МГц. Однако в какой-то степени эта проблема была решена благодаря выпуску процессора DX4.

Xотя DX4 не предназначался для розничной продажи, его все же можно приобрести в комплекте с преобразователем напряжения питания (3,3 В), который понадобится при установке процессора в гнездо с напряжением 5 В (если в системной плате не предусмотрено напряжение 3,3 В). На преобразователе также имеются перемычки, позволяющие задать кратность (множитель) тактовой частоты 2х, 2,5х или 3х. Если установить процессор DX4 в компьютер 486DX-50 и выбрать множитель 2х, то процессор будет работать с внутренней тактовой частотой 100 МГц!

Intel также выпускала специальный процессор DX4 OverDrive, в который входят встроенный адаптер напряжения и теплоотвод. DX4 OverDrive, по сути, идентичен стандартному процессору DX4 с напряжением 3,3 В, но он работает при напряжении 5 В благодаря встроенному адаптеру напряжения питания. Кроме того, процессор DX4 OverDrive будет работать только в режиме утроенной тактовой частоты, а не в режимах 2х и 2,5х, приемлемых для стандартного

DX4.

Pentium OverDrive для компьютеров с процессорами DX2 и DX4

В 1995 году вышел в свет процессор Pentium OverDrive. Фактически во всех компьютерах 486 имеются гнезда типа Socket 2 или Socket 3 c напряжением питания 5 В, необходимым для стандартного процессора Pentium OverDrive.

Процессор Pentium OverDrive предназначен для компьютеров, в которых имеется гнездо типа Socket 2. Он будет работать и в компьютерах с гнездом типа Socket 3, но в этом случае необходимо убедиться, что оно настроено на напряжение питания 5, а не 3,3 В. Кроме того, если вы собираетесь использовать процессор с напряжением 3,3 В, не забудьте удостовериться, что гнездо типа Socket 3 настроено именно на это напряжение. Вставить микросхему на 3,3 В в гнездо типа Socket 2 невозможно: соответствующее расположение ключей не позволит этого сделать.

Эти процессоры, работающие на повышенной тактовой частоте (за счет внутреннего умножения), кроме 32-разрядного ядра Pentium (с суперскаляром!), обладают и стандартной для Pentium встроенной (первого уровня) двунаправленной кэш-памятью емкостью 32 Кбайт. Если системная плата позволяет этой кэш-памяти выполнять свои функции, вы в полной мере сможете использовать повышенную производительность. К сожалению, большинство системных плат, особенно устаревшие (с гнездом типа Socket 2), позволяют встраивать только кэш-память со сквозной записью.

Испытания процессоров OverDrive свидетельствуют об их небольшом преимуществе перед DX4-100 и некоторых недостатках по сравнению с DX4-120 и Pentium 60, 66 или 75. Из-за высокой стоимости процессор Pentium Ovеr-Drive оказался нежизнеспособным вариантом модернизации для большинства компьютеров 486. Значительно дешевле использовать DX4-100 или 120 либо просто заменить всю системную плату новой платой Pentium с настоящим процессором Pentium, а не Pentium OverDrive.

AMD 486 (5x86)

Процессоры AMD, совместимые с 486-м, устанавливаются в стандартные системные платы для процессора 486. Процессоры AMD являются самыми быстрыми в классе 486 и называются Am5x86(TM)-P75. Название может ввести в заблуждение, так как некоторые пользователи думают, что 5x86 - это процессор пятого поколения, подобный Pentium. Фактически это процессор 486, но с большим множителем тактовой частоты (4x), т. е. он работает на тактовой частоте, в четыре раза превышающей частоту системной платы для процессора 486 (33 МГц).

Процессор 5x85 имеет универсальную сквозную кэш-память емкостью 16 Кбайт, работающую на тактовой частоте 133 МГц. Производительность этого процессора приблизительно такая же, как у Pentium 75, поэтому обозначение P-75 применяется в числовой части маркировки. Это идеальный, экономный выбор для замены процессора 486 в случае, когда заменить системную плату трудно или невозможно.

Не все системные платы поддерживают процессор 5x86. Лучше всего проверить по документации к системной плате, поддерживает ли она эту микросхему. (Ищите ключевые слова "Am5X86", "AMD-X5", "clock-quadrupled", "133MHz" или что-нибудь подобное.) Можно также заглянуть на Web-сервер компании AMD.

При установке процессора 5x86 на системную плату для процессора 486 следует обратить внимание на ряд обстоятельств.

Рабочее напряжение для 5x86 - 3,45 (±0,15) В. Не во всех системных платах предусмотрена поддержка этого напряжения, но она существует в большинстве плат с гнездом типа Socket 3. Если на системной плате для процессора 486 установлено гнездо типа Socket 1 или Socket 2, то процессор 5x86 нельзя установить непосредственно. Процессор, рассчитанный на напряжение 3,45 В, не будет функционировать в 5-вольтном гнезде и может быть поврежден. Чтобы преобразовать напряжение 5 В в 3,45 В, можно использовать преобразователи, выпускаемые такими компаниями, как Kingston, Evergreen и AMP. Причем Kingston и Evergreen упаковывают процессор 5x86 и преобразователь напряжения в корпус, который легко устанавливается в гнездо. Эти версии идеально подходят для старых системных плат к процессору 486, не имеющих гнезда типа Socket 3.

Вообще лучше приобрести новую системную плату с гнездом типа Socket 3, чем покупать один из этих переходников; однако в настоящее время уже трудно найти системные платы для процессора 486. Лучше купить новую системную плату, а не использовать переходник, потому что старая BIOS может не поддерживать необходимую тактовую частоту. Как правило, при использовании старых плат приходится обновлять BIOS.

Большинство системных плат с гнездом типа Socket 3 имеют переходные устройства, позволяющие установить необходимое напряжение. Некоторые платы не имеют переходных устройств, но содержат устройства автоматической установки необходимого напряжения. Эти устройства опрашивают контакт VOLDET (контакт S4) на микропроцессоре при включении системы.

Контакт VOLDET предназначен для заземления микропроцессора. Если нет никаких переходных устройств для установки необходимого напряжения, вы можете проверить системную плату самостоятельно: выключите компьютер, снимите микропроцессор, соедините контакт S4 с контактом Vss на гнезде ZIF, включите компьютер и измерьте с помощью вольтметра напряжение на любом контакте Vcc. Напряжение должно быть 3,45 (±0,15) В.

Тактовая частота системной платы, в которую устанавливается процессор 5x86, должна составлять 33 МГц. Процессор 5x86 работает на тактовой частоте 133 МГц. Следовательно, переходные устройства должны быть установлены в режим "clock-quadrupled" ("учетверенная частота") или "4X Clock". Чтобы правильно установить переходные устройства на системной плате, контакт CLKMUL (контакт R17) на процессоре необходимо заземлить (соединить с Vss). Но, если вам не удалось установить четырехкратную частоту, не отчаивайтесь - процессор должен работать и при стандартной для DX2 двукратной частоте.

Некоторые системные платы имеют переходные устройства, конфигурирующие внутреннюю кэш-память в режим c обратной (WB) или сквозной (WT) записью. На контакт WB/WT (контакт B13) микропроцессора подается высокий уровень сигнала (Vcc) для режима WB или нулевой (Vss) - для режима WT. Самая высокая производительность системы достигается в режиме WB; однако, если при выполнении прикладных программ возникнут какие-то проблемы или перестанет правильно работать дисковод для гибких дисков (из-за конфликтов с DMA), понадобится установить кэш в режим WT.

Поскольку при работе процессор 5x86 нагревается, для теплоотвода требуется вентилятор.

Cyrix/TI 486

Компанией Cyrix были разработаны процессоры 486DX2/DX4, рассчитанные на рабочие частоты 100, 80, 75, 66 и 50 МГц. Как и AMD 486, процессоры Cyrix полностью совместимы с процессорами Intel 486 и могут быть установлены на большинстве системных плат для процессора 486.

В процессоре Cx486DX2/DX4 предусмотрены кэш-память с обратной записью емкостью 8 Кбайт, встроенный сопроцессор для операций над числами с плавающей запятой, усовершенствованное управление питанием и SMM. Он был рассчитан на напряжение 3,3 В.

Замечание

Первоначально все разрабатываемые Cyrix процессоры 486 выпускала компания TI, и в соответствии с соглашением эти процессоры продавались под именем TI.

Пятое поколение процессоров: P5 (586) Процессоры Pentium

В октябре 1992 года Intel объявила, что совместимые процессоры пятого поколения (разрабатывавшиеся под кодовым названием Р5) будут называться Pentium, а не 586, как предполагали многие. Такое название было бы вполне естественным, однако выяснилось, что цифровые обозначения не могут быть зарегистрированы в качестве торговой марки, а Intel опасалась конкурентов, которые могли начать выпуск аналогичных микросхем под давно ожидавшимся "непатентуемым" названием. Первые процессоры Pentium были выпущены в марте 1993 года, а через несколько месяцев появились и первые компьютеры на их основе.

Pentium совместим с предыдущими процессорами Intel, но при этом значительно отличается от них. Одно из отличий вполне можно признать революционным: в процессоре Pentium есть два конвейера, что позволяет ему выполнять сразу две команды. (Все предыдущие процессоры выполняли в каждый момент времени только одну команду.) Intel назвала эту возможность суперскалярной технологией. Благодаря этой технологии производительность Pentium по сравнению с процессорами 486 существенно повысилась.

Стандартная микросхема 486 выполняет одну команду в среднем за два внутренних такта, а в процессорах DX2 и DX4 за счет удвоения частоты - за один такт. Благодаря использованию суперскалярной технологии в процессоре

Pentium можно выполнять по две команды за один такт. Понятие суперскалярная архитектура обычно связывается с высокопроизводительными 11К>С-процессорами. Pentium - один из первых процессоров CISC (Complex Instruction Set Computer), который можно считать суперскалярным. Он практически эквивалентен двум процессорам 486, объединенным в одном корпусе. Его характеристики приведены в следующей таблице.

Характеристики процессора Pentium

Дата появления

Максимальная тактовая частота

Кратность умножения частоты

Разрядность регистров

Разрядность внешней шины данных

Разрядность шины адреса

Адресуемая память

Размер встроенной кэш-памяти

Тип встроенной кэш-памяти

Укороченные циклы памяти

Количество транзисторов

Размер элемента на кристалле

Корпус

Сопроцессор

Снижение энергопотребления Напряжение питания

22 марта 1993 года (первое поколение), 7 марта 1994 года (второе поколение)

60, 66 МГц (первое поколение); 75, 90, 100, 120, 133, 150, 166, 200 МГц (второе поколение)

1х (первое поколение); 1,5х-3х (второе поколение)

32 64

32

4Гбайт

8 Кбайт (для кода), 8 Кбайт (для данных) Двухстраничная, двунаправленная (для данных) Есть

3,1 млн и более

0,8 мкм (60/66 МГц), 0,6 мкм (75-100 МГц), 0,35 мкм (120 МГц и выше) 273-контактный PGA, 296-контактный SPGA, пленочный корпус Встроенный

Система SMM, во втором поколении улучшенная

5В (первое поколение), 3,465; 3,3; 3,1 и 2,9 В (второе поколение)

Два конвейера данных обозначаются буквами u и v. Конвейер u - основной - может выполнять все операции над целыми числами и числами с плавающей запятой. Конвейер v - вспомогательный - может выполнять только простые операции над целыми числами и частично над числами с плавающей запятой. Одновременное выполнение двух команд в разных конвейерах называется сдваиванием. Не все последовательно выполняемые команды допускают сдваивание, и в этом случае используется только конвейер u. Чтобы достичь максимальной эффективности работы процессора Pentium, желательно перекомпилировать программы так, чтобы появилась возможность сдваивать как можно больше команд.

Pentium полностью совместим с процессорами 386 и 486. Xотя все существующие программы выполняются на Pentium значительно быстрее, многие разработчики программного обеспечения стремятся переработать свою продукцию так, чтобы возможности Pentium использовались в полной мере. Intel разработала для этого новые компиляторы и продает лицензии на них производителям программного обеспечения. Программы, в которых используются преимущества суперскалярной технологии (параллельная обработка), уже довольно распространены на рынке. Оптимизированное программное обеспечение должно повысить производительность путем выполнения еще большего количества команд сразу в обеих секциях.

Чтобы в одном или обоих конвейерах сократить время простоев, вызванных задержками выборки команд при изменении счетчика адреса в результате выполнения в программах команд ветвления, в Pentium применяется буфер адреса ветвления ВТВ (Branch Target Buffer), в котором используются алгоритмы предсказания адресов ветвления. Если переход по команде ветвления должен произойти в ближайшем будущем, программные инструкции из соответствующей ячейки памяти заранее считаются в буфер ВТВ. Предсказание адреса перехода позволяет обоим конвейерам работать с максимальным быстродействием. Внутренняя архитектура Pentium показана на приведенном ниже рисунке.

Процессор Pentium имеет 32-разрядную шину адреса (такую же, как и у процессоров 386 и 486), что позволяет адресовать память объемом до 4 Гбайт. Но, поскольку разрядность шины данных увеличена до 64, при одинаковой тактовой частоте скорость обмена данными оказывается в два раза выше, чем у процессора 486. При использовании такой шины данных требуется соответствующая организация памяти, т. е. каждый банк памяти должен быть 64-разрядным.

В большинстве системных плат память строится на основе модулей SIММ или DIMM. Модули SIMM бывают 8- и 32-разрядными. В специальных версиях этих модулей применяются коды коррекции ошибок (Error Correction Codes - ECC). В компьютерах с процессором Pentium применяются в основном 36-разрядные модули SIММ (32 бит данных и 4 бит четности) - по два модуля на один банк памяти. На системной плате обычно устанавливается четыре гнезда для этих модулей, т. е. для двух банков памяти. В более новых компьютерах с процессором Pentium и Pentium II применяются 64-разрядные модули DIMM.