что значит архитектура процессора
Как разрабатываются и создаются процессоры? Часть 1: Фундаментальные основы архитектуры процессоров
В статьях будут затронуты такие темы, как принцип работы компьютерной архитектуры, дизайн микросхем процессоров, сверхбольшая масштабная интеграция (VLSI), создание чипов и грядущие тренды. Если вам всегда было интересно, как работают процессоры, то присаживайтесь прямо сейчас и наслаждайтесь чтением, потому что именно с этого и начнется данная статья.
Программы представляют собой набор низкоуровневых инструкций. Их называют языком ассемблера (assembly language), и они являются одной из частей архитектуры набора команд (ISA). Процессоры запрограммированы на распознавание и выполнение этих инструкций. Самыми распространенными архитектурами набора команд являются x86, MIPS, ARM, RISC-V и PowerPC. Каждая из них отличается друг от друга написанием кода, по аналогии с языками программирования.
Инструкции с фиксированной длиной декодируются легче и быстрее, но у таких архитектур существует лимит поддерживаемых инструкций. Так, самые распространенные процессоры на RISC-V с открытым доступом поддерживают около 100 инструкций, а x86 является закрытой архитектурой, поэтому никто не знает точного количества поддерживаемых инструкций. Многие считают, что это число достигает нескольких тысяч, но это лишь догадки. Тем не менее, несмотря на такую разницу, процессоры на обеих архитектурах выполняют одни и те же функции.
Примеры инструкций архитектуры RISC-V. Инструкция opcode справа занимает 7 бит, что, в свою очередь, определяет ее тип. Каждая инструкция состоит из битов, которые отвечают за то, какие регистры и функции будут выполняться. Так инструкции ассемблера превращаются в бинарный код, который процессор способен считывать.
Итак, теперь можно включать компьютер и запускать программы. Стоит отметить, что выполнение инструкции состоит из нескольких базовых шагов.
После того, как процессор получил необходимые операнды, начинается выполнение инструкции и операций над введенными данными. Это может быть добавление чисел, проведение логических манипуляций или даже отсутствие действий, когда значение просто отправляется дальше. После подсчета результатапроцессор может снова обратиться к памяти, чтобы сохранить полученное значение там или же просто отложить полученное значение в одном из внутренних регистров. Только после того, как результат сохранен, процессор обновит состояние различных элементов и перейдет к выполнению следующей инструкции.
Пример четырехступенчатого пайплайна. Цветные квадраты представляют собой независимые друг от друга инструкции.
Современные процессоры, кроме внеочередного выполнения инструкций, обладают также суперскалярной архитектурой. Это означает, что процессор может выполнять сразу несколько инструкций на каждом из этапов пайплайна. Для того, чтобы это было возможно, процессору необходимо иметь несколько копий каждого этапа пайплайна. Таким образом, если процессор видит две доступные для исполнения инструкции, между которыми нет никакой зависимости друг от друга, то он сможет одновременно выполнить обе. Такая технология называется одновременной многопотоковостью (SMT), более известной как гиперпотоковость (Hyper-Threading). Процессоры Intel и AMD поддерживают двухстороннюю одновременную многопотоковость, в то время как IBM разработала чипы, поддерживающие уже восьмистороннюю многопотоковость.
Когда процессор запрашивает данные из памяти, то он сначала проверяет, находятся ли эти данные в кэше первого уровня. Если они там есть, то процессор получает доступ к ним всего за пару циклов. Однако, если данных нет в кэше первого уровня, то процессор поищет их в кэше второго, а затем третьего уровня. С каждым уровнем будет снижаться скорость и увеличиваться задержка. Наконец, если в кэше данных не было, процессор начнет искать их уже в основной памяти (RAM).
Во время обработки кода процессороминструкции и значения данных в большинстве случаев направляются в кэш. Так значительно увеличивается скорость выполнения задачи, поскольку процессору не нужно обращаться к главной памяти. Более подробно работа систем памяти будет рассмотрена во второй и третьей части этой серии статей.
На бумаге разветвленные инструкции звучат довольно просто, но для процессоров их выполнение может быть довольно проблематичным. Поскольку процессор может выполнять 10-20 инструкций одновременно, ему важно понимать, какие именно нужно обработать. Процессору может понадобиться 5 циклов, чтобы определить, является ли инструкция разветвленной, а затем до 10 циклов для того, чтобы определить верна она или нет. В это же время, процессор может начать выполнять десятки дополнительных инструкций, даже не зная правильно ли их выполнение.
Для решения этой проблемы все современные высокопроизводительные процессоры используют технологию спекулятивного выполнения. Благодаря этой технологии, процессор запоминает выполняемые разветвленные инструкции и автоматически угадывает, произойдет ли ветвление или нет. Если системе удалось угадать, то процессор будет заранее выполнять другие инструкции, что увеличивает производительность. Если же не удалось, то процессор остановит выполнение всех неподходящих инструкций и начнет выполнять задачи с правильной точки.
Несмотря на то, что эти предсказания могут увеличить производительность процессора, они также образуют дыры в безопасности. Так, недавняя уязвимость Spectre позволяла злоумышленникам получить доступ к процессору именно через блок предсказания ветвлений. Из-за этого производители процессоров вынуждены были переписать алгоритмы работы, тем самым слегка снизив производительность.
На этом заканчивается небольшая экскурсия в мир основ работы процессоров. В следующей статье речь пойдет о том, как создаются различные компоненты процессора, о логических вентилях, частоте, энергопотреблении, печатных схемах и многом другом.
Архитектура процессора — что это за хитрое понятие??
Доброго времени суток.
В этой статье вы получите развернутый ответ на вопрос «что такое архитектура процессора». Также после ее прочтения вы узнаете о разновидностях архитектуры и научитесь различать их обозначения.
Объяснение термина
Под архитектурой процессора понимается комбинация из:
Если рассматривать архитектуру со стороны программистов, то его можно объяснить как совместимость с определенным набором команд (допустим, девайсы, соответствующие командам Intel x86), их структуру (например, как организована система адресации или регистровая память), а также метод исполнения (к примеру, счетчик команд).
Смотря на архитектуру как на аппаратную составляющую компьютера, мы увидим другую картину. Это определенный набор характеристик, которому соответствует целое семейство процессоров, то есть их внутренняя конструкция.
Классификация архитектур
По скорости и количеству выполняемых команд архитектуры делятся на:
Также существует классификация процессоров, и соответственно архитектур, по назначению:
С физической точки зрения девайсы разделяются по количеству ядер, которые отвечают за выполнение команд. Если их больше одного, устройства называются многоядерными.
Разбор обозначений
В теме о процессорах вы можете столкнуться с их цифровыми обозначениями типа x64, x86 и пр. Давайте разберемся, что все это значит. Разложу по полочкам.
8086 и компания
В 1978 году компания Intel выпустила 16-битный процессор, получивший название 8086.
После него выходили другие модели, в наименованиях которых первые две цифры оставались прежними, а последние менялись на 88, 186, 286, 386, 486 и прочие.
Как вы заметили, почти все имена заканчиваются одинаково, поэтому все семейство объединили под условное обозначение x86. Оно устоялось среди пользователей и применялось даже когда Интел начала давать своим продуктам словарные названия типа Пентиум, Кор, Атом и т. д. Переняли эту «моду» и другие производители устройств, совместимых с этим семейством, — IBM, VIA, AMD, Cyrix и др.
Чаще всего это обозначение сейчас используется по отношению к 32-битным процессорам. Они также могут называться, к примеру, i386, i486, i586, когда требуется дать более точные сведения о наборе инструкций.
Совершенствование до 64 бит
Компания Intel модернизировала процессоры с 16-битной шиной до 32 бит. Однако AMD приложила усилия к усовершенствованию их до х64. Первый такой продукт она выпустила в 2003 году, не став заморачиваться над названием — просто «AMD64».
Чтобы показать повышенную разрядность процессоров, стали к обозначению «x86» добавлять «64», к примеру, x86_64.
Интел решила выделиться, помечая такие устройства сначала как «IA-32e», а потом «EM64T». Но сейчас чаще можно встретить «Intel 64».
Как узнать архитектуру?
В случае с новыми ЦП прочитать их характеристики можно в инструкции или непосредственно на коробке. Но что делать, если вы берете устройство с рук? Или может быть хотите знать, какая архитектура у вашего проца? Выяснить это можно несколькими способами.
Средства системы
Выполните следующие действия:
Перед вами появятся сведения об операционке, среди которой будет и архитектура процессора.
И тоже получите все данные о нем.
Сторонние программы
Она бесплатная и распространенная, поэтому вы без проблем ее отыщите и скачаете.
Вам нужно лишь установить и запустить ее, чтобы посмотреть необходимую информацию.
Получить сведения о процессоре через нее можно, перейдя по разделам «Компьютер — Системная плата — ЦП».
На этом буду заканчивать.
Чтобы не забывать заглядывать ко мне чаще и узнавать больше новой интересной информации, подписывайтесь на обновления.
Mobcompany.info
Сайт о смартфонах и их производителях
Что такое архитектура процессора, какая бывает и используется в смартфонах
С момента изобретения первых электронно-вычислительных машин в первой половине 20 века произошла только одна истинная революция. Случилось это в 50-60-х годах, когда на смену громоздким вакуумным лампам пришли полупроводниковые технологии. Тогда в качестве основного материала для их производства были выбраны кристаллы кремния. На них, с помощью различных технологий, вытравливаются миниатюрные транзисторы и связующие их цепи. С тех пор, на протяжении полувека, меняется в сторону уменьшения только размер транзисторов (техпроцесс), и увеличивается их количество на кристалле.
В условиях использования единой технологии (и отсутствия практически применимых альтернатив, так как до массового внедрения квантовых процессоров еще далеко) единственным способом приспособить вычислительные чипы под те или иные задачи — стало изобретение различных архитектур ЦП.
Что такое архитектура процессора
Архитектура процессора — это совокупность главных принципов его конструирования, общая схема расположения деталей на кремниевом кристалле и схема взаимодействия программного обеспечения с чипом. Если еще более упрощенно, то архитектура — это схема, по которой устроен процессор.
За все время было создано много различных архитектур. Самые популярные из них — CISC, MISC, VLIW и RISC. Различия между ними касаются, главным образом, системы взаимодействия процессора с обрабатываемыми данными. Сейчас активно используются конвейерные архитектуры CISC и RISC.
Как работает архитектура процессора
В конвейерной архитектуре данные обрабатываются последовательно, переходя от одного этапа к следующему. Например, на первом этапе процессор получает инструкцию, на втором — производится чтение данных из памяти, на третьем — осуществляется вычислительная операция, а на четвертой — выдача полученного результата. Когда первый этап конвейера освобождается — он может приступить к выполнению следующей инструкции. Этот процесс можно сравнить с работой автозавода: когда работник прикручивает последнюю ступицу колеса — конвейер двигается дальше. Второй работник прикручивает колеса на ступицы, а первый — опять прикручивает ступицы на следующей машине.
Количество стадий конвейера может быть разным. Если программа получает данные исправно, в них не содержится ошибок, то такой подход повышает производительность. Чем длиннее конвейер — тем больше операций выполняется за такт (1 герц частоты процессора). В аналогии с автозаводом, количество этапов конвейера — это количество работников за лентой, по которой двигаются кузова собираемых машин. Чем больше мегагерц — тем быстрее движется лента, тем быстрее работают сборщики. Однако если первый работник что-то сделает не так — получится брак, машину придется собирать заново.
В процессоре все аналогично: если на раннем этапе конвейера происходит ошибка — конвейер нужно перезапускать. Это замедляет производительность и приводит к пустым тратам энергии. Так как для компактных и мобильных устройств энергоэффективность очень важна — специально для них была создана архитектура RISC. От CISC она отличается упрощенным набором команд, которые принимает процессор, и укороченным конвейером. Такая особенность приводит к снижению производительности на фоне CISC (а компьютерные x86-процессоры Intel и AMD построены на ней), но позволяет минимизировать пустую трату энергии.
Архитектура процессоров ARM
Всевозможные MIPS, PowerPC, SPARC и прочие архитектуры типа RISC оставим IT-специалистам. Когда дело касается смартфонов — стоит детальнее уделить внимание ARM, Это — разновидность RISC архитектуры с коротким конвейером, которая является одной из самых распространенных и удачных. Именно ARM использует большинство производителей (Qualcomm, MediaTek, Apple, Samsung, Huawei-HiSilicon и другие). Только Intel в своих SoC атом используют x86-совместимые CISC ядра.
Особенностью ARM процессоров является использование короткого конвейера. Его длина составляет 3 и более этапов, что немного на фоне десятков стадий у CISC. За счет этого сбои в работе конвейера минимально сказываются на скорости обработки программ, максимально эффективно нагружая каждый такт. Поэтому именно ARM стала самой популярной архитектурой процессоров для смартфонов и планшетов.
Архитектура и микроархитектура процессора
Довольно часто в СМИ и интернете происходит путаница между понятиями архитектуры и микроархитектуры процессора. Чтобы внести ясность, следует установить отношение между данными терминами. Так вот, архитектура — это общий принцип устройства и работы процессора, а микроархитектура — всего лишь один из вариантов ее реализации, имеющий свои особенности, но сохранающий совместимость с базовой архитектурой.
Виды микроархитектур ARM для смартфонов
Большинство чипсетов для смартфонов содержат процессоры, созданные на ARM, а именно — микроархитектурах семейства Cortex и других. Список актуальных версий и их отличия приведены ниже.
Архитектура процессора — что это за хитрое понятие??
Доброго времени суток.
В этой статье вы получите развернутый ответ на вопрос «что такое архитектура процессора». Также после ее прочтения вы узнаете о разновидностях архитектуры и научитесь различать их обозначения.
Объяснение термина
Под архитектурой процессора понимается комбинация из:
Если рассматривать архитектуру со стороны программистов, то его можно объяснить как совместимость с определенным набором команд (допустим, девайсы, соответствующие командам Intel x86), их структуру (например, как организована система адресации или регистровая память), а также метод исполнения (к примеру, счетчик команд).
Смотря на архитектуру как на аппаратную составляющую компьютера, мы увидим другую картину. Это определенный набор характеристик, которому соответствует целое семейство процессоров, то есть их внутренняя конструкция.
Классификация архитектур
По скорости и количеству выполняемых команд архитектуры делятся на:
Также существует классификация процессоров, и соответственно архитектур, по назначению:
С физической точки зрения девайсы разделяются по количеству ядер, которые отвечают за выполнение команд. Если их больше одного, устройства называются многоядерными.
Разбор обозначений
В теме о процессорах вы можете столкнуться с их цифровыми обозначениями типа x64, x86 и пр. Давайте разберемся, что все это значит. Разложу по полочкам.
8086 и компания
В 1978 году компания Intel выпустила 16-битный процессор, получивший название 8086.
После него выходили другие модели, в наименованиях которых первые две цифры оставались прежними, а последние менялись на 88, 186, 286, 386, 486 и прочие.
Как вы заметили, почти все имена заканчиваются одинаково, поэтому все семейство объединили под условное обозначение x86. Оно устоялось среди пользователей и применялось даже когда Интел начала давать своим продуктам словарные названия типа Пентиум, Кор, Атом и т. д. Переняли эту «моду» и другие производители устройств, совместимых с этим семейством, — IBM, VIA, AMD, Cyrix и др.
Чаще всего это обозначение сейчас используется по отношению к 32-битным процессорам. Они также могут называться, к примеру, i386, i486, i586, когда требуется дать более точные сведения о наборе инструкций.
Совершенствование до 64 бит
Компания Intel модернизировала процессоры с 16-битной шиной до 32 бит. Однако AMD приложила усилия к усовершенствованию их до х64. Первый такой продукт она выпустила в 2003 году, не став заморачиваться над названием — просто «AMD64».
Чтобы показать повышенную разрядность процессоров, стали к обозначению «x86» добавлять «64», к примеру, x86_64.
Интел решила выделиться, помечая такие устройства сначала как «IA-32e», а потом «EM64T». Но сейчас чаще можно встретить «Intel 64».
Как узнать архитектуру?
В случае с новыми ЦП прочитать их характеристики можно в инструкции или непосредственно на коробке. Но что делать, если вы берете устройство с рук? Или может быть хотите знать, какая архитектура у вашего проца? Выяснить это можно несколькими способами.
Средства системы
Выполните следующие действия:
Перед вами появятся сведения об операционке, среди которой будет и архитектура процессора.
И тоже получите все данные о нем.
Сторонние программы
Она бесплатная и распространенная, поэтому вы без проблем ее отыщите и скачаете.
Вам нужно лишь установить и запустить ее, чтобы посмотреть необходимую информацию.
Получить сведения о процессоре через нее можно, перейдя по разделам «Компьютер — Системная плата — ЦП».
На этом буду заканчивать.
Чтобы не забывать заглядывать ко мне чаще и узнавать больше новой интересной информации, подписывайтесь на обновления.
Что значит архитектура процессора
Технологии шагнули очень далеко вперед
Архитектура процессора
Архитектура процессора
Классификация архитектур
По скорости и количеству выполняемых команд архитектуры делятся на:
Также существует классификация процессоров, и соответственно архитектур, по назначению:
С физической точки зрения девайсы разделяются по количеству ядер, которые отвечают за выполнение команд. Если их больше одного, устройства называются многоядерными.
Разбор обозначений
В теме о процессорах вы можете столкнуться с их цифровыми обозначениями типа x64, x86 и пр. Давайте разберемся, что все это значит. Разложу по полочкам.
8086 и компания
В 1978 году компания Intel выпустила 16-битный процессор, получивший название 8086.
После него выходили другие модели, в наименованиях которых первые две цифры оставались прежними, а последние менялись на 88, 186, 286, 386, 486 и прочие.
Как вы заметили, почти все имена заканчиваются одинаково, поэтому все семейство объединили под условное обозначение x86. Оно устоялось среди пользователей и применялось даже когда Интел начала давать своим продуктам словарные названия типа Пентиум, Кор, Атом и т. д. Переняли эту «моду» и другие производители устройств, совместимых с этим семейством, — IBM, VIA, AMD, Cyrix и др.
Чаще всего это обозначение сейчас используется по отношению к 32-битным процессорам. Они также могут называться, к примеру, i386, i486, i586, когда требуется дать более точные сведения о наборе инструкций.
Совершенствование до 64 бит
Компания Intel модернизировала процессоры с 16-битной шиной до 32 бит. Однако AMD приложила усилия к усовершенствованию их до х64. Первый такой продукт она выпустила в 2003 году, не став заморачиваться над названием — просто «AMD64».
Чтобы показать повышенную разрядность процессоров, стали к обозначению «x86» добавлять «64», к примеру, x86_64.
Интел решила выделиться, помечая такие устройства сначала как «IA-32e», а потом «EM64T». Но сейчас чаще можно встретить «Intel 64».
Как узнать архитектуру?
В случае с новыми ЦП прочитать их характеристики можно в инструкции или непосредственно на коробке. Но что делать, если вы берете устройство с рук? Или может быть хотите знать, какая архитектура у вашего проца? Выяснить это можно несколькими способами.
Средства системы
Выполните следующие действия:
Перед вами появятся сведения об операционке, среди которой будет и архитектура процессора.
И тоже получите все данные о нем.
Сторонние программы
Одной из хороших программ, помогающих узнать все о проце, является CPU-Z.
Она бесплатная и распространенная, поэтому вы без проблем ее отыщите и скачаете.
Вам нужно лишь установить и запустить ее, чтобы посмотреть необходимую информацию.
В качестве альтернативного варианта могу предложить еще одну достойную прогу — AIDA 64. Она платная (Есть триал период), зато может рассказать все о вашем железе в целом, не только о ЦП. Кстати, если вы не захотите платить, можете воспользоваться демо-версией.
Получить сведения о процессоре через нее можно, перейдя по разделам «Компьютер — Системная плата — ЦП».
О смешанной 32 — разрядной и 64 — разрядной среде
Впрошлом году я помог нескольким клиентам совершить переход от 32‑разрядной среды Windows к смешанной 32‑разрядной и 64‑разрядной среде Windows. После миграции некоторые наблюдательные пользователи заметили нечто необычное в своих новых 64‑разрядных системах Windows, которые запускались на системах с 64‑разрядными процессорами Intel. Если посмотреть на переменную окружения PROCESSOR_ARCHITECTURE в приложении System панели управления Control Panel или 64‑разрядной строки Cmd.exe, увидим, что ее значением является AMD64.
Хотя значение может появляться для того, чтобы отличить поставщика (например, AMD вместо Intel), оно именно такое, каким должно быть. PROCESSOR_ARCHITECTURE связана с архитектурой, а не с реализацией. Поскольку процессоры Intel64 реализуют архитектуру AMD64, они являются членами класса процессоров AMD64.
Я не заостряю ваше внимание на этом необычном факте. С точки зрения службы поддержки, архитектура процессора означает архитектуру Windows, а наличие множественных архитектур Windows в организации означает наличие множественных версий всего — от файлов Windows до пакетов обновлений и драйверов. Осмысление и понимание архитектур процессора может помочь решить некоторые проблемы, которые нередко возникают в смешанной сетевой 32‑разрядной и 64‑разрядной среде. Мы рассмотрим все три текущие архитектуры процессора — x86, IA64 и AMD64. Я буду называть их архитектурами Windows. Затем я покажу еще некоторые вещи, за которыми надо будет понаблюдать во время перехода к смешанной 32‑разрядной и 64‑разрядной среде.
Архитектура x86 Windows осталась единственной самостоятельной 32‑разрядной архитектурой Windows. Как и следовало ожидать, она запускается на всех процессорах, реализующих архитектуру процессоров x86. Однако есть пара важных предупреждений, о которых, на мой взгляд, нужно помнить.
Первое из них состоит в том, что процессор AMD64 — это расширенный набор команд процессоров архитектуры x86, поэтому архитектура x86 Windows может запускаться на процессорах с архитектурой AMD64. Масса компьютеров, которые за последние лет пять поставлялись на рынок и запускали x86 Windows, на самом деле использовали 64‑разрядные процессоры. Хотя вы не в состоянии модернизировать эти системы для 64‑разрядной Windows, производить на этих процессорах чистую установку 64‑разрядного Windows можно. И хотя нельзя точно определить, что 32‑разрядная система Windows запущена на 64‑разрядном процессоре, вы можете использовать встроенную утилиту командной строки Windows Management Instrumentation Command-line (WMIC) для того, чтобы проверить имя процессора, после чего можно проверить характеристики процессора на сайте производителя. Для проверки имени процессора на локальном компьютере откройте Cmd.exe и запустите команду:
Чтобы проверить имя процессора на удаленном компьютере, названном x51, запустите такую команду:
wmic /node: x51 cpu get name
Второе предупреждение состоит в том, что 64‑разрядная платформа Windows также будет запускать 32‑разрядные приложения Windows в специальном эмуляторе x86 Windows. И хотя сама операционная система Windows является 64‑разрядной, в эмуляторе Windows выглядит так же, как и x86 Windows. В частности, значение переменной окружения PROCESSOR_ARCHITECTURE будет x86. Однако можно узнать и какова реальная среда. Эмулятор x86 также предоставляет переменную окружения, называемую PROCESSOR_ARCHITEW6432, которая указывает на архитектуру самой Windows. Если переменной не существует, то вы работаете полностью на оборудовании и Windows x86.
Вы можете использовать WMIC и для проверки реального значения PROCESSOR_ARCHITECTURE. Например, чтобы проверить настоящее значение среды локального компьютера и удаленного компьютера x51, запустите такие команды:
wmic environment where
wmic/node: x51 environment where
Эти команды здесь написаны с переносом, но их следует вводить каждую одной строкой.
Каждая версия Windows со времени появления Windows NT поддерживала архитектуру x86, но скоро это изменится. Хотя Windows 7 поддерживает архитектуры x86, Windows Server 2008 R2 является только 64‑разрядным.
Компания AMD была не единственной, кто создал архитектуру 64‑разрядного процессора. Специалисты Intel сконструировали 64‑разрядный процессор и назвали его IA64. Первый современный 64‑разрядный релиз Windows был создан для запуска на процессорах, реализующих архитектуру IA64. Единственными видами процессоров, которые реализуют IA64, являются Itanium и Itanium 2 от Intel. На сегодня только платформы Windows Server поддерживают IA64. Хотя изначально Windows XP поддерживала архитектуру IA64, проблемы с поддержкой унаследованных приложений на системах с IA64 привели к тому, что настольные системы на этой базе были весьма редки. Компания Microsoft прекратила поддерживать XP на IA64 в 2005 году.
Когда Intel решила не поддерживать совместимость с процессорами x86 в архитектуре IA64, AMD начала работу над новым дизайном 64‑разрядного процессора, который бы расширял возможности x86 старой версии (так же, как оригинальные процессоры Intel 80386 были совместимы с процессорами 80286). AMD изначально описывала в спецификации такие процессоры, как x86-64, затем они были переименованы в AMD64. 64‑разрядные версии Windows от Microsoft, построенные для запуска на этой архитектуре, также использовали название AMD64. в 2003 году была выпущена XP для AMD64, и каждая последующая версия Windows поддерживала архитектуру AMD64.
VIA Technologies и Intel продают процессоры, которые используют архитектуру AMD64. В маркетинговых целях Intel называет эту технологию Intel 64, скрывая, что ее процессоры реализуют инструкции набора AMD64. Microsoft тоже начала использовать имя x64 для такой архитектуры, чтобы не возникало сомнений относительно архитектуры Windows. Каким бы ни было маркетинговое имя, процессоры Intel 64 используют те же сборки Windows, что и другие процессоры, реализующие архитектуру AMD64. В терминологии Windows и поддерживаемого программного обеспечения Windows вы можете оперировать названиями AMD64, Intel 64, x86-64, x64 и менее известным EM64 T, как грубыми эквивалентами.
Что еще нужно знать
Последняя важная смена платформы, повлиявшая на весь мир ИТ, произошла в 90‑х годах, когда настольные компьютеры перешли от 16‑разрядных Windows и MS-DOS к 32‑разрядным системам Windows. Переход от 32‑разрядных Windows к 64‑разрядным намного проще. Сетевое управление является более централизованным, чем это было в 90‑х, и большая часть операций не зависит от количества разрядов в операционной системе.
Хотя переход от 32‑разрядной Windows к 64‑разрядной не будет таким трудным, как предыдущая миграция платформы, я дам несколько советов, которые помогут избежать ловушек:
О чем следует помнить
Хотя переход от 32‑разрядной компьютерной платформы к 64‑разрядной не будет совсем простым (особенно когда он осложнен тем, что пользователи не понимают терминологии), он вряд ли будет представлять особую трудность. Идентичность интерфейсов пользователя на разных платформах и поддержка существующего 32‑разрядного программного обеспечения делают большую часть изменений вполне понятной. То, что 64‑разрядные версии Windows используют 32‑разрядный браузер IE по умолчанию, также помогает сделать изменения незаметными. Двойственность архитектур IA64 и AMD64 не представляет серьезной проблемы. IA64 обычно используется в мощных системах, где недостаток в поддержке специфического оборудования и программного обеспечения может рассматриваться как одна из особенностей, а не как непреодолимое препятствие.
Самые важные замечания перед переходом к 64‑разрядным вычислениям сводятся к следующим. Перед переводом компьютера на 64‑разрядную Windows нужно убедиться, что есть 64‑разрядные драйверы и удалено (либо сделаны все соответствующие настройки) все 16‑разрядное программное обеспечение. Чтобы произвести переход, нужно сделать новую установку: вы не можете модернизировать старую систему. Наконец, убедитесь, что служба технической поддержки в состоянии помочь пользователям определить, используют ли они 32‑разрядные или 64‑разрядные системы, если возникнут проблемы. Хотя это переход не банален, он меркнет в сравнении с той работой, которая была проведена для очистки корпоративных компьютеров от Windows 3.11.
Компания Intel прошла очень длинный путь развития, от небольшого производителя микросхем до мирового лидера по производству процессоров. За это время было разработано множество технологий производства процессоров, очень сильно оптимизирован технологический процесс и характеристики устройств.
Множество показателей работы процессоров зависит от расположения транзисторов на кристалле кремния. Технологию расположения транзисторов называют микроархитектурой или просто архитектурой. В этой статье мы рассмотрим какие архитектуры процессора Intel использовались на протяжении развития компании и чем они отличаются друг от друга. Начнем с самых древних микроархитектур и рассмотрим весь путь до новых процессоров и планов на будущее.
Архитектуры процессора Intel
Сразу говорю, что вам не стоит ждать от статьи технических подробностей, мы рассмотрим только базовые отличия, которые будут интересны обычным пользователям.
Первые процессоры
Сначала кратко окунемся в историю чтобы понять с чего все началось. Не будем углубятся далеко и начнем с 32-битных процессоров. Первым был Intel 80386, он появился в 1986 году и мог работать на частоте до 40 МГц. Старые процессоры имели тоже отсчет поколений. Этот процессор относиться к третьему поколению, и тут использовался техпроцесс 1500 нм.
Следующим, четвертым поколением был 80486. Используемая в нем архитектура так и называлась 486. Процессор работал на частоте 50 МГц и мог выполнять 40 миллионов команд в секунду. Процессор имел 8 кб кэша первого уровня, а для изготовления использовался техпроцесс 1000 нм.
Следующей архитектурой была P5 или Pentium. Эти процессоры появились в 1993 году, здесь был увеличен кэш до 32 кб, частота до 60 МГц, а техпроцесс уменьшен до 800 нм. В шестом поколении P6 размер кэша составлял 32 кб, а частота достигла 450 МГц. Тех процесс был уменьшен до 180 нм.
Дальше компания начала выпускать процессоры на архитектуре NetBurst. Здесь использовалось 16 кб кэша первого уровня на каждое ядро, и до 2 Мб кэша второго уровня. Частота выросла до 3 ГГц, а техпроцесс остался на том же уровне — 180 нм. Уже здесь появились 64 битные процессоры, которые поддерживали адресацию большего количества памяти. Также было внесено множество расширений команд, а также добавлена технология Hyper-Threading, которая позволяла создавать два потока из одного ядра, что повышало производительность.
Естественно, каждая архитектура улучшалась со временем, увеличивалась частота и уменьшался техпроцесс. Также существовали и промежуточные архитектуры, но здесь все было немного упрощено, поскольку это не является нашей основной темой.
Intel Core
На смену NetBurst в 2006 году пришла архитектура Intel Core. Одной из причин разработки этой архитектуры была невозможность увеличения частоты в NetBrust, а также ее очень большое тепловыделение. Эта архитектура была рассчитана на разработку многоядерных процессоров, размер кэша первого уровня был увеличен до 64 Кб. Частота осталась на уровне 3 ГГц, но зато была сильно снижена потребляемая мощность, а также техпроцесс, до 60 нм.
Процессоры на архитектуре Core поддерживали аппаратную виртуализацию Intel-VT, а также некоторые расширения команд, но не поддерживали Hyper-Threading, поскольку были разработаны на основе архитектуры P6, где такой возможности еще не было.
Первое поколение — Nehalem
Дальше нумерация поколений была начата сначала, потому что все следующие архитектуры — это улучшенные версии Intel Core. Архитектура Nehalem пришла на смену Core, у которой были некоторые ограничения, такие как невозможность увеличить тактовую частоту. Она появилась в 2007 году. Здесь используется 45 нм тех процесс и была добавлена поддержка технологии Hyper-Therading.
Процессоры Nehalem имеют размер L1 кэша 64 Кб, 4 Мб L2 кэша и 12 Мб кєша L3. Кэш доступен для всех ядер процессора. Также появилась возможность встраивать графический ускоритель в процессор. Частота не изменилась, зато выросла производительность и размер печатной платы.
Второе поколение — Sandy Bridge
Sandy Bridge появилась в 2011 году для замены Nehalem. Здесь уже используется техпроцесс 32 нм, здесь используется столько же кэша первого уровня, 256 Мб кэша второго уровня и 8 Мб кэша третьего уровня. В экспериментальных моделях использовалось до 15 Мб общего кэша.
Также теперь все устройства выпускаются со встроенным графическим ускорителем. Была увеличена максимальная частота, а также общая производительность.
Третье поколение — Ivy Bridge
Процессоры Ivy Bridge работают быстрее чем Sandy Bridge, а для их изготовления используется техпроцесс 22 нм. Они потребляют на 50% меньше энергии чем предыдущие модели, а также дают на 25-60% высшую производительность. Также процессоры поддерживают технологию Intel Quick Sync, которая позволяет кодировать видео в несколько раз быстрее.
Четвертое поколение — Haswell
Поколение процессора Intel Haswell было разработано в 2012 году. Здесь использовался тот же техпроцесс — 22 нм, изменен дизайн кэша, улучшены механизмы энергопотребления и немного производительность. Но зато процессор поддерживает множество новых разъемов: LGA 1150, BGA 1364, LGA 2011-3, технологии DDR4 и так далее. Основное преимущество Haswell в том, что она может использоваться в портативных устройствах из-за очень низкого энергопотребления.
Пятое поколение — Broadwell
Это улучшенная версия архитектуры Haswell, которая использует техпроцесс 14 нм. Кроме того, в архитектуру было внесено несколько улучшений, которые позволили повысить производительность в среднем на 5%.
Шестое поколение — Skylake
Следующая архитектура процессоров intel core — шестое поколение Skylake вышла в 2015 году. Это одно из самых значительных обновлений архитектуры Core. Для установки процессора на материнскую плату используется сокет LGA 1151, теперь поддерживается память DDR4, но сохранилась поддержка DDR3. Поддерживается Thunderbolt 3.0, а также шина DMI 3.0, которая дает в два раза большую скорость. И уже по традиции была увеличенная производительность, а также снижено энергопотребление.
Седьмое поколение — Kaby Lake
Новое, седьмое поколение Core — Kaby Lake вышло в этом году, первые процессоры появились в середине января. Здесь было не так много изменений. Сохранен техпроцесс 14 нм, а также тот же сокет LGA 1151. Поддерживаются планки памяти DDR3L SDRAM и DDR4 SDRAM, шины PCI Express 3.0, USB 3.1. Кроме того, была немного увеличена частота, а также уменьшена плотность расположения транзисторов. Максимальная частота 4,2 ГГц.