Microprocesorul

Microprocesorul

Microprocesoarele au evoluat foarte repede atat din punct de vedere al tehnologiei de fabricatie dar mai ales al performantelor in exploatare. Astfel, primul tip de microprocesoare realizat de catre firma Intel pentru calculatoarele personale IBM si compatibile IBM a fost denumit Intel 8088. Caracteristicile de baza ale acestor microprocesoare constau in: magistrala interna de date avea 16 biti, in timp ce magistrala externa era de 8 biti. Diferenta dintre cele doua magistrale fiind motivata de compatibilitatea magistralei externe cu unitatile periferice care erau organizate de asemenea pe 8 biti.

Punerea de acord a modului de organizare a celor doua magistrale s-a realizat in acea perioada prin introducerea in fabricatie a microprocesorului Intel 8086 (cele doua magistrale erau de 16 biti) dar fara un succes deosebit, datorita faptului ca unitatile periferice adecvate erau foarte scumpe. Aceste microprocesoare (8088 si 8086) erau cunoscute sub numele de XT (Extended Tehnology) si au fost lansate pe piata in anul 1978.

Microprocesorul INTEL 80286 lansat in anul 1984, a reprezentat un real succes datorita vitezei de lucru ridicate, a organizarii magistralelor de date pe 16 biti si a posibilitatilor de adresare a memoriei interne. Cantitatea maxima de memorie ce poate fi apelata de un microprocesor poarta numele de memorie  maxim adresabila. Astfel, aceste microprocesoare aveau capacitatea de adresare a memoriei de peste un mega-octet (daca erau utilizate in mod real) sau de pana la 16 mega-octeti (daca microcalculatorul era folosit in mod partajat). Aceste microprocesoare au fost cunoscute sub denumirea de AT (Advanced Tehnology).

Microprocesorul INTEL 80386 lansat la numai doi ani dupa 80286 (1986) s-a caracterizat prin: cresterea vitezei de prelucrare, magistrala de date organizata pe 32 biti, iar capacitatea de adresare a memoriei interne era de pana la 4 GO. Acest microprocesor permitea sistemului de operare, implementat pe microcalculator sa imparta memoria interna in blocuri de 640 KO, ceea ce permite (aparent) rularea simultana a mai multor programe aplicative.

Microprocesul INTEL 80486 lansat pe piata in anul 1989 are magistrala de date organizata pe 32 biti viteza de prelucrare superioara (25-66 MHz) ceea ce permite sa prelucreze aproximativ 54 milioane de instructiuni pe secunda si o capacitate de adresare a memoriei interne de 64 GO. Acest microprocesor include in fabricatie si o memorie cache de minim 8 KO, dar ele pot fi livrate si cu memorii cache 64, 128, 256 KO. De asemenea microprocesorul INTEL 80486 include si un coprocesor matematic (un circuit specializat in efectuarea unor prelucrari specifice - calcule matematice - ceea ce asigura o crestere considerabila a vitezei de prelucrare a datelor). Structura tehnologica a microprocesorului permite tratarea instructiunilor in mod 'pipeline' (fiecare instructiune se executa pe o frecventa de tact a ceasului intern).

Microprocesorul PENTIUM (asimilat lui INTEL 80586) prezinta o arhitectura superscalara ceea ce permite sa se execute mai mult de o instructiune pe frecventa de tact a ceasului intern. Aceasta presupune descompunerea unei instructiuni in mai multe parti numite microinstructiuni. Aceasta arhitectura permite microprocesorului sa preia doua instructiuni secventiale, sa le descompuna in microinstructiuni pe care apoi le prelucreaza, iar in final le reasambleaza astfel incat la sfarsitul executiei lor sa se cunoasca exact succesiunea lor corecta, respectand semantica programului aplicativ. Rezulta, deci ca microprocesorul PENTIUM prelucreaza un volum dublu de instructiuni fata de INTEL 80486. Microprocesorul are o magistrala de date proiectata pe 64 de biti, iar cea de adrese de 32 biti, executa instructiuni cu viteze cuprinse intre 66 si 200 MHz si este dotat cu o memorie cache de 16 KO.

Microprocesorul PENTIUMPRO (P6) sau INTEL 80686 s-a impus rapid pe piata mondiala, beneficiind de o arhitectura superscalara pe trei cai, ceea ce presupune existenta a trei unitati de asamblare a instructiunilor care se pot prelucra si executa in paralel pe o frecventa de tact. Acesta are o magistrala de date mult marita (cuprinsa intre 64 si 256 biti), magistrala de adrese a fost proiectata la 32 biti; viteza de adresare a memoriei este cuprinsa intre 200 si 233 MHz, iar memoria cache este organizata pe doua nivele (primar si secundar). Cache-ul primar contine 8 KO pentru date si 8 KO pentru instructiuni, iar cel secundar are 256 KO legat la procesor printr-o magistrala de 64 biti care asigura transferul de date la viteza impusa de microprocesoare.

Microprocesorul PENTIUM II asigura performante ridicate, indiferent daca aplicatia rulata se numeste Microsoft, Office sau pachete de programe profesionale. Cu ajutorul lui se pot rula simultan mai multe programe. Este dotat cu o memorie cache de mai mare capacitate ceea ce permite prelucrarea unui volum mai mare de date pe unitatea de tact. Astfel cache-ul primar contine 16 KO pentru date si 16 KO pentru instructiuni, iar cache-ul secundar (legat la procesor printr-o magistrala dedicata prin care se vehiculeaza date si instructiuni) este de 256 sau 512 KO.

Frecventele de functionare ale acestui microprocesor sunt: 266, 300, 330, 350 si 400 MHz. O varianta a acestui microprocesor este INTEL CELEROM care functioneaza pe urmatoarele frecvente:266, 300, 300A, 333 MHz.

Cercetarile indreptate in directia performantelor microcalculatoarelor au ca efect cresterea vitezei de prelucrare a datelor concomitent cu marirea volumului de date ce pot fi prelucrate pe unitatea de timp.

Astfel, Pentium III a fost construit initial la frecvente cuprinse intre 450 si 600 MHz. Ulterior a fost modificata frecventa placii de baza la 133 MHz, tinzand catre 200 MHz, astfel procesorul urmand sa atinga pragul de 1 GHz. Ca facilitati ale acestui procesor putem enumera :

lucreaza cu memorie SDRAM - memorie RAM dinamica, care isi sincronizeaza semnalele la ceasul intern; mai nou, se lucreaza optional cu memorie se tip DDRAM, o memorie mult mai rapida in stocarea si transmiterea de comenzi;

foloseste o tehnologie de 0,18 microni, avand incorporate 28 milioane de tranzistori, cu o frecventa a magistralei de 100 MHz, asigurand un acces rapid la datele din memorie;

permite prelucrarea imaginilor tridimensionale si video, recunoscand chiar vocea umana.

Ultima generatie de procesoare, se opreste la Pentium IV. Prin arhitectura sa,

prezinta o serie de avantaje fata de predecesoarele lui. Astfel, magistrala de sistem permite o rata de transfer inalta intre procesor si memoria interna (3200 MO/s) ; permite o executie dinamica avansata (un mod de executie care impiedica procesorul sa aiba stari de repaus).