Устройство центрального процессора

Процессоры первого и второго поколения. Процессоры 8086/8088 применялись фирмой IBM в вычислительных системах класса XT (Extended Technology). Этот «оригинальный PC» имел тактовую частоту 4,77 МГц и был оснащен оперативной памятью 256 Кбайт.

CPU 8088 и 8086 работают внутри с 16-разрядными данными, однако если процессор 8086 передает и принимает 16 бит данных, то CPU 8088 ограничен при передаче данных только 8 бит,

В 1984 г. фирма IBM представила па рынок первый PC AT (Advanced Technology). Процессор 80286 обладал новыми свойст­вами: наряду с реальным режимом он мог работать и в защищенном режиме, что явилось основанием для распространения кон­курирующих с DOS таких операционных систем, как OS/2 и. UNIX, и, конечно же, графической оболочки Windows. В этом ре­жиме можно обращаться уже к 16 Мбайт физической памяти и даже к 1 Гбайт виртуальной.

Кроме того, процессор 80286 переносит существенно более высокую тактовую частоту, чем его «меньший брат». Оригиналь­ный IBM AT поставлялся с тактовой частотой 6 или 8 МГц.

Процессоры третьего поколения. Основные отличия CPU третьего поколения от CPU второго поколения — возможность работы в виртуальном режиме, наличие внешней кэш-памяти CPU (расположенной на материнской плате) и 32-разрядное CPU.

Первый компьютер с CPU 386 был разработай не фирмой IBM, а ее соперником - фирмой Compaq в 1986 г. Процессор 386DX (отметим, что 33 МГц — наиболее распространенная частота та­кого CPU), в отличие от 16-разрядного CPU 286, является 32-разрядным, т.е. он обеспечивает 32-разряднаые операции ввода/вы­вода и 32-разрядную адресацию. К сожалению, стандартов для 32-разрядных периферийных устройств не хватает.

Удвоение разрядности внутреннего адреса по сравнению с CPU 8086 обеспечило адресацию физической памяти до 4 Гбайт и виртуальной — до 64 Гбайт. Хотя CPU 386 также стартует в реаль­ном режиме, чтобы сохранить совместимость со своими предше­ственниками, с помощью соответствующих программ операцион­ной системы или расширений он может переключиться в виртуальный режим и таким образом эмулировать несколько CPU 8086. Для приложений Windows этот режим известен под на­званием Enhanced Mode.

Процессоры четвертого поколения. В отличие от CPU третье­го поколения в ядро CPU четвертого поколения интегрированы кэш-память и сопроцессор, реализована конвейеризация вычис­лений. Тактовая частота системной шины достигла 50 МГц.

К процессорам этого поколения относят 80486, 80486SX, 80486DX/2, 80486DX/4. С помощью CPU 80486DX/4 можно увели­чить тактовую частоту в 4 раза. Процессоры, работающие с так­товой частотой 75 или 100 МГц, нуждаются в питании 3,45 В, CPU 80486DX/4 содержит 16 Кбайт внутренней кэш-памяти. Последний процессор этого класса (CPU 80486DX4/100) кор­порация Intel анонсировала в марте 1994 г. В этом CPU нашли свое воплощение многие технологические новации Intel того времени- CPU 80486DX/100 даже конкурировали с CPU Pentium, но в 1995 г. корпорация Intel полностью прекратила производство всех CPU класса 80486, сосредоточившись на разработке и производ­стве CPU Pentium и Pentium Pro.

Процессоры пятого поколения. CPU пятого поколения поддер­живают 64-разрядную системную шину с тактовой частотой 66 МГц. Реализованы технологии предсказания переходов и парал­лельно-конвейерной обработки данных. Кэш-память первого уровня разделена на кэш-память данных и команд.

80586 (Pentium). Первый CPU 80586 был анонсирован корпора­цией Intel 22 марта 1993 г. Он разрабатывался под кодовым номе­ром Р5 и должен был называться 80586, но фирма Intel снабдила его собственным именем. CPU Pentium представляет собой 32-разрядный процессор, построенный по субмикронной техноло­гии.

CPU Pentium первого поколения работали на тактовой частоте 60 и 66 МГц. Они были рассчитаны на напряжение питания +5 В и работали на частоте материнской платы.

В марте 1994 г. корпорация Intel начала выпуск CPU Pentium второго поколения под кодовым незнанием Р54С. Первые модели этих CPU работали на частотах 90.и 100 МГц. В настоящее время существует CPU Pentium, работающий на частотах 133, 150, 166 и 200 МГц.

В отличие от процессоров Pentium первого поколения процес­соры второго поколения используют умножение тактовой часто­ты, и процессор работает быстрее, чем системная шина материн­ской платы.