Прежде чем рассказывать о многообразии существующих компьютерных систем, стоит кратко описать в хронологическом порядке эволюцию процессоров хотя бы двух фирм: Intel и AMD, тем более, что их продукция наиболее полно представлена на российском рынке в данное время.

Итак, не учитывая старые-старые 386-е и 486-е экземпляры от Intel (и от AMD тоже), перейдем сразу к Pentium - это самые первые процессоры семейства P5 (появились в 1993 году). P5 - кодовое имя, наподобие тех, что приходится сейчас видеть в различных пресс-релизах: типа “Mendocino”, “Coppermine”, “Deschutes” и т.п. Работают они на частоте системной шины 60-66 МГц. Рабочие частоты повышались со временем, и крайней точки для семейства P5xxx в 200 МГц они достигли через 2 года. Архитектура - 32-битная. Набор команд у первых Pentium-процессоров со времени 386-х процессоров не менялся.

Intel радует всех

Следующим шагом стал Pentium с так называемой MMX-технологией. Эта аббревиатура указывает лишь на то, что в набор команд добавились несколько (а именно 57) новых команд, призванных сильно ускорить обработку различных часто встречающихся расчетов. Добавка MMX прибавлялась к каждому процессору для того, чтобы не путать их с обычными Pentium. Тактовая частота данного класса лежит в пределах 166-233 МГц. В дальнейшем, при новых именах (Pentium II, Celeron и т.д.) эту приставку стали опускать, ибо путать уже стало не с чем, а MMX, разумеется, никто не отменял. И процессоры класса Pentium/MMX стали послед-ними в этой линейке для настольных систем (не считая Tillamook, который имел частоты до 266 МГц и предназначался для применения в ноутбуках).

Следующим стал достаточно революционный процессор PentiumPro - мало того, что он мог работать в конфигурации до 4 процессоров одновременно (мультитридность равна 4), разработчики еще встроили кэш-память

2-го уровня рядом с ядром процессора в одном корпусе, которая работала на частоте процессора (эта линейка - от 150 до 200 МГц). Причем, для того времени объем кэша второго уровня мог быть очень большим - до 2 Мб. Чем хорош и зачем нужен кэш памяти? Самая главная его задача - ускорять общее время выполнения инструкций, которые теперь поступают к процессору как на конвейере - не затрачивая его (процессора) время на выборку инструкций из более медленной (чем кэш) оперативной памяти. Чем больше кэш, тем большую он может вместить программу, чем он быстрее работает - тем быстрее он сможет загрузить (сменить) информацию. При особого рода вычислениях, когда применяются часто повторяющиеся инструкции (и данные), кэш ускоряет работу очень сильно. Даже в несколько раз. Единственное, что хочется отметить, что в PentiumPro отсутствовал набор инструкций MMX. Дело в том, что использование этого процессора планировалось в основном в серверных системах. Появился в 1995 году.

И теперь свое место под солнцем занимает “идейный продолжатель” PentiumPro - линейка процессоров Pentium II. Самый первый процессор в этой серии носит название Klamath. Появился в 1997 году. Диапазон тактовых частот - от 233 до 300 МГц. Кэш второго уровня - 512 Кб, работающий, однако, лишь на половинной частоте процессора. Частота системной шины осталась прежней (66 МГц). Блок MMX инструкций в нем уже встроен.

Само название Pentium II и Pentium III - объединенное название целого семейства, в которое входят и Celeron, и Mendocino, и Xeon, и пр. Какие-то из них предназначались для низкоценового рынка, какие-то для рынка дорогих (серверных) решений.

В этом семействе и до сегодняшнего дня (пока еще не вышел Pentium 4) существует достаточно много процессоров, новые релизы которых раз от раза совершенствуют внутреннюю архитектуру, увеличивают мощность, скорость и т.п. Стоит отметить основные моменты, на которые надо обратить внимание - это повышение частоты работы кэша второго уровня и повышение его объема. Дело в том, что большую часть всего процессора занимает именно кэш 2-го уровня, и выход брака (т.е. негодных процессоров после изготовления) обусловлен именно количеством транзисторов, которое прямым образом зависит от величины этого кэша. На сегодняшний день объем кэша в простых процессорах (даже в Pentium III) не превышает 256 Кб (у P III - до 512 Кб), в то время как процессоры с большим объемом кэша (до 2 Мб) выпускаются с приставкой Xeon - данные экземпляры отличаются, естест-венно, очень большой ценой. Например, в Иркутске приобрести P III Xeon с частотой 550 МГц можно не меньше, чем за $1300, в то время как P III с частотой 800 МГц - всего за $340. Разумеется, последний не обладает тем количеством кэша, что Xeon. К тому же, Xeon предназначен для использования в многопроцессорных конфигурациях в мощных серверных системах.

Для рынка дешевых систем (для массового потребителя) Intel выпустил в 1998 году весьма недорогой процессор под названием Celeron (на данный момент его первые экземпляры можно приобрести чуть ли не за $40-$50). Идея простая - убрали кэш второго уровня. Правда, полное его отсутствие совсем уж худо сказалось бы на производительности, поэтому “хоть что-то” оставили. Оставили 128 Кб (вместо обычных 256 Кб) и на этом успокоились. Впрочем, 128 Кб для непритязательного потребителя хватило вполне. С добавленным кэшем второго уровня процессор этой линейки носит название Mendocino. Скорости - от 300 до 500 МГц.

Большим шагом вперед по сравнению с P II и Celeron стал процессор Coppermine Pentium III - скорости от 500 МГц и выше (сейчас уже до 933 МГц, предполагаемая максимальная -- 1,1 ГГц), кэш второго уровня - до 256 Кб, скорость системной шины - 100 МГц, 133МГц.

Что нового мы получили с приходом Pentium III? Фактически, это усиленный Pentium II, дополненный набором из 70-ти новых инструкций, которые позволяют сильно ускорить рас-cчеты, часто применяемые в трехмерной графике (моделирование), в обработке изображений (кодирование или декодирование видеосигнала) или звука. Этот набор носит свое название - SIMD (Single Instruction Multiply Data - “одиночная инструкция - много данных”). Аббревиатура же SSE расшифровывается лишь как Streamed SIMD Extention (“поточное расширение SIMD-инструкций”). Вообще, раньше это называлось MMX2, потом - KNI, а сейчас вот называется SSE. Благодаря этому процессор может выполнять до 4-х операций над вещественными числами одновременно. Разумеется, что данные инструкции принесут выгоду лишь тогда, когда прикладные программы будут их использовать в своей работе. Например, расширение DirectX, начиная с версии 6.1, уже настроено на использование SIMD-инструкций процессоров Pentium III. Прирост производительности, как подтверждают тесты, может составлять до 50%.

Итак, Pentium III - это более быстрый Pentium II, но с дополнительными инструкциями, которые сейчас, все же, практически нигде не используются. Конечно, инструкции имеют громадный потенциал, и ожидать, что SSE не приживется, не приходится: SIMD-инструкции действительно облегчают жизнь разработчикам. Но отдавать сейчас свыше $700 за это не стоит. К моменту их широкого распространения цена обязательно упадет, и уже выйдет процессор следующего поколения, который будет обладать более широким набором привлекательных особенностей, и, надо думать, будет более выгодным приобретением.

Конкуренты не дремлют

Однако, к счастью, не одна фирма Intel занимается выпуском процессоров. Конкуренция толкает ее совершенствовать свои творения и сбрасывать цены. Самый главный соперник Intel по производству процессоров - компания AMD (Advanced Micro Devices). AMD делает процессоры ничуть не хуже и даже лучше, чем Intel. С самого начала они повторяли практически один-в-один процессоры, выпускаемые в линейке 386 и 486. Так как цены у AMD всегда были ниже, чем на аналогичные процессоры от Intel, в подавляющем большинстве компьютеры на основе 486 и 386 процессоров содержали именно модели от AMD. Тем более, что они полностью совместимы по системе команд с Intel. Кроме этих двух гигантов, существует еще несколько фирм, часть из которых уже благополучно доживают свой век, а некоторые только-только народились. Такой же “старой”, как AMD и Intel, можно считать Cyrix, процессоры которой были еще дешевле, правда, они не обладали такой же мощью, и у них хромала совместимость с другими производителями железа. С некоторых пор процессоры Cyrix выпускает фирма VIA - крупный производитель “начинки” для материнских плат. Новые процессоры под именами Gobi (MII+) и Jalapeno можно отнести к классу Celeron-образных. Поддерживаются наборы инструкций MMX (от Intel) и 3Dnow (от AMD). Стоит упомянуть еще таких производителей, как Rise (mP6, mP6 II), Centaur (Winchip, Winchip-2, 3, 4), фирма Centaur (как и Cyrix) тоже была куплена фирмой VIA и ее Win--chip-4 “переименовался” в Samuel.

Новичок на поприще разработок процессоров - фирма Transmeta. Один из ее руководителей и вдохновителей - небезызвестный создатель операционной системы Linux - Linus Torvalds. Первый процессор Crusoe появился не так давно, но сразу заявил себя как наиболее экономичный (максимальное потребление 3 Вт, среднее - меньше 1 Вт), а следовательно, грозит серьезно потеснить производителей процессоров для мобильных компьютеров.

Впрочем, вернемся к AMD. На данный момент в плане скорости фирма AMD обгоняет самый быстрый процессор Intel.

С той поры, как был выпущен первый Pentium, фирма AMD никак не отставала: аналогом его являлся K5, а K6 появился даже раньше, чем аналогичный Pentium II у Intel. Представителем следующего поколения линейки K6 является K6-2, частоты у последних моделей которого доходят до 500 МГц. Большим недостатком этих процессоров являлось то, что кэш (хоть и большого объема) находился на материн-ской плате, и поэтому работал на частоте системной шины (66 или 100 МГц), в отличие от Pentium II, у которых кэш работал хоть и не на частоте процессора, но уж и не на частоте шины. Первый процессор от AMD, содержащий кэш второго уровня и работающий на частоте процессора, называется AMD K6-III. Выпускался в вариантах 450 и 500 МГц. Начиная с моделей K6-2, в процессор уже был встроен дополнительный набор инструкций под названием “3Dnow!” - по аналогии с интеловским набором KNI или SSE. Вообще, технология SSE в Pentium-процессорах оперирует с восемью 128-битными регистрами для обработки чисел, а в “3Dnow!” - с восемью 64-битными, однако у K6 и K7 два конвейера обработки данных для “3Dnow!”, в то время как у P II/III для SSE - всего один. В принципе, идея у обоих типов одна - SIMD - исполняя одну инструкцию, процессор сразу обрабатывает несколько пар данных, что как нельзя лучше подходит, например, для вычислений 3-мерной графики. Однако, интересный факт: в игре Quake2 AMD Athlon оставляет далеко позади процессоры Intel, потому как Quake2 специально оптимизирован для технологии “3Dnow!” и не оптимизирован для SSE от Intel. Вот наглядный пример разных стандартов.

Начиная со следующей модели процессора K7, фирма AMD отходит от совместимости архитектуры Intel-процессоров. Все, с этого момента нельзя вставить процессор фирмы AMD вместо Intel-овского в ту же материнскую плату. Потому как материнские платы, организация шины и т.п. теперь разные. K7 отличается огромным кэшем первого уровня - 128 Кб, кэшем второго уровня - 512 Кб, работающим, однако, на половинной частоте процессора. Зато системная шина имеет потенциальную частоту до 400 МГц (реальную пока - 200). Этот процессор получил даже свое имя - Athlon. Доступны модели с частотами от 500 до 900 МГц.

Гигагерц - не шутка!

А рекордсменом на сегодняшний день является вариант Athlon’a с частотой 1,1 ГГц - первый, официально переступивший черту 1000 МГц. Теперь он называется Thunderbird - в нем уже кэш второго уровня работает на полной частоте процессора.

Правда, в это время и Intel стал подбираться к гигагерцовой отметке. Процессор Intel Pentium III 933 МГц (Coppermine) имеет кэш второго уровня (256 Кб), который встроен в ядро и работает на частоте процессора. Системная шина - 133 МГц. Однако теперь он может быть установлен только в новое процессорное гнездо - FC-PGA. К тому времени, когда писалась данная статья, 1,3 ГГц вариант процессора P III, который уже был готов к выпуску, неожиданно отозвали с производства, потому что обнаружилась какая-то ошибка, приводящая к неправильной работе процессора.

К сожалению, 933 МГц модель P III является одной из самых дорогих у Intel’a для широкого рынка (не учитывая сверхдорогие Xeon). Таким образом, AMD Athlon 900 МГц продолжает оставаться самым выгодным приобретением с точки зрения соотношения “цена-производительность”. Его стои-мость минимум в 1,5 раза меньше, чем у варианта P III 933 МГц.

Конечно, продаются и Athlon 1,1 ГГц, но они сейчас существенно дороже, чем P III.

Стоит отметить, что Athlon все еще производится по 0,25-микронной технологии, в отличие от P II 933МГц, который сделан по более современной 0,18-микронной. У AMD есть еще приличный запас роста.

Та же ситуация наблюдается и в более ранних (соответственно, более дешевых) моделях. AMD держит цены всегда (хоть чуть-чуть) ниже, чем у Intel’овских Pentium’ов. Такова политика компании AMD.

Если говорить о практических рекомендациях, то для тех, кто сейчас имеет что-то вроде Celeron (или K6-2/3) с частотой в районе 500 МГц и выше - стоит явно подождать, а у кого ниже - купить как раз либо Celeron, либо AMD K6-3 (последний дешевле при практически той же производительности) 450-600 МГц. Когда выйдет 1,4 ГГц модель AMD, и, скорее всего, даже еще раньше, появится отозванный сейчас Intel P III 1,3 ГГц, то цены на 900 МГц и 1,1 ГГц процессоры от AMD упадут сильно, а следовательно, на них и стоит ориентироваться. Кстати, приготовьтесь к тому, что менять придется и материнские платы. При любом раскладе. Про память даже и говорить нечего. И вполне вероятно, подобный “большой upgrade” будет ожидать нас и в будущем.