Есть ли альтернатива?

В отличие от рынка мощных PC-процессоров, где лидирующие позиции занимает Intel, на рынке дешевых процессоров имеются конкурентоспособные изделия, предлагаемые по более низким ценам. Некоторые из них рассмотрены в данной статье.

Процессоры фирмы Intel

Представляя линию процессоров Pentium II, компания Intel не забыла и о дешевых PC, разработав недорогую модификацию под названием Celeron. В процессе разработки этот процессор именовался несколько по-другому: Covington. Он позиционируется как решение для компьютеров, которые в интерпретации Intel называются "базовыми PC", попадающими в ценовой диапазон 800-1200 долларов. Новый процессор базируется на стандартной архитектуре Pentium II, имеет разъем Slot 1 и отличается от базового процессора отсутствием кэш-памяти второго уровня. Intel планирует, что Celeron будет использоваться с материнскими платами, базирующимися на новом чипсете 440EX. Однако даже по словам представителей Intel, процессор Celeron не рассчитан на те области применения, где требуется большая вычислительная мощность. Процессоры Celeron должны появиться в продаже в апреле по цене 155 долларов за штуку для партии от 1000 штук.

Также в апреле компания Intel планирует снизить цены на выпускаемые в настоящее время процессоры Pentium II, для того чтобы "освободить дорогу" новым модификациям с рабочей частотой 350 и 400 МГц. В это же время компания планирует представить новый чипсет 440BX, способный работать с частотой шины 100 МГц.

Позиционирование компанией Intel линии процессоров Pentium II представлено в таблице 1.

Следует отметить, что все новые модификации Pentium II будут производиться по технологии 0,25 мкм. Технические данные перспективных процессоров представлены в таблице 2.

Появились также сведения о том, что Intel готовит к выпуску новый процессор под названием Whitney, который будет включать в себя собственно процессор (Celeron), возможно, 128 Кбайт кэш-памяти второго уровня, графический адаптер на базе i740 и некоторые узлы чипсета 440EX. Он позиционируется на рынок устройств стоимостью до 1000 долларов и может составить серьезную конкуренцию процессорам Cyrix MediaGX.

Процессоры фирмы AMD

Врагом компании Intel номер один принято считать AMD (Advanced Micro Devices). Эта фирма исторически была основным конкурентом Intel и, не имея возможности диктовать законы развития процессорной линии X86, поставила во главу угла стоимость изделий. В отношении процессоров данного типа AMD изготавливала клоны Intel, которые, однако, были таковыми только внешне. Уже начиная с восьмиразрядного микропроцессора 8085 разница между аналогичными (в том числе и по маркировке) изделиями двух фирм стала заметна невооруженным глазом. Выпускаемые на рынок с запаздыванием примерно на год, клоны обладали более высокими техническими характеристиками, и, если бы не исторически сложившаяся ситуация, неизвестно, кто был бы сегодня законодателем процессорной моды.

Фирма AMD представила в апреле новую версию своего процессора K6, работающую на частоте 300 МГц и выполненную по технологии 0,25 микрон. Производство начато на заводе Fab 25 в Остине (Техас). По этой же технологии будет выпускаться и версия с частотой 266 МГц. Цена новых версий будет составлять 246 и 156 долларов соответственно в партиях от 1000 штук. Площадь кристалла новых версий процессоров K6 уменьшена со 162 до 68 кв. мм, что значительно уменьшает потребляемую мощность.

Процессоры K6 предназначены для использования с системными платами, имеющими разъем Socket 7 и содержат 8,8 миллиона транзисторов. Предыдущие версии процессора K6 выпускались по технологии 0,35 микрон и имели тактовые частоты 166, 200 и 233 МГц.

Процессор K6 3D

Следующим шагом фирмы AMD должен быть процессор K6 3D, выпуск которого планируется в первой половине 1998 года. Процессор будет содержать расширенный набор команд для работы с 3D-графикой, аудио и другими мультимедийными приложениями, включающий 24 новых инструкции. Значительной переработке подвергся блок обработки команд MMX, что должно сильно увеличить его производительность. Процессор рассчитан на использование в системах с частотой шины 100 МГц. Устройство будет содержать 9,3 миллиона транзисторов и занимать площадь 81 кв. мм.

Процессор K6+ 3D

Выпуск этого процессора запланирован на вторую половину 1998 года. Главной его особенностью будет наличие кэш-памяти второго уровня объемом 256 Кбайт, работающей на частоте процессора. Кэш-память системной платы становится при этом кэшем третьего уровня. В отличие от процессора Pentium Pro, кэш-память будет изготавливаться в виде отдельного кристалла, однако при этом сохранится совместимость процессора с системными платами, использующими Socket 7. Предполагается, что первая версия процессора будет работать с частотой 350 МГц. Устройство будет содержать 21,3 миллиона транзисторов, расположенных на площади 135 кв. мм.

Процессор IDT WinChip C6

Еще одним претендентом на рынке процессоров для недорогих PC выступает процессор фирмы IDT под названием WinChip С6. WinChip C6 устанавливается в тот же разъем, что и процессор Intel Pentium MMX (Socket 7), однако внутренняя архитектура принципиально отличается как от процессоров Intel, так и от AMD K6 и Cyrix 6x86MX. Архитектура обладает относительной простотой в сочетании с высокой внутренней тактовой частотой. Среди рассматриваемых процессоров WinChip C6 имеет наименьшее число транзисторов - 5,4 миллиона, - расположенных на площади 88 кв. мм. Процессор выпускается в настоящее время по 0,35-микронной технологии. Основной упор при разработке процессора был сделан на скорость исполнения наиболее часто встречающихся команд (пересылка регистр-память, память-регистр, регистр-регистр и ветвление). Более сложные команды исполняются с использованием микрокода при минимальной аппаратной поддержке. Разработчики считают, что увеличение тактовой частоты оказывает большее влияние на суммарную производительность процессора, чем усложнение архитектуры, сильно влияющее к тому же на стоимость конечного изделия. В связи с тем, что внутренняя тактовая частота сильно превышает частоту обращений к оперативной памяти, процессор снабжен большой кэш-памятью первого уровня. Фактически, архитектура представляет собой возврат к базовой концепции RISC-процессоров, в то время как развитие процессоров Intel X86 пошло по пути усложнения аппаратной архитектуры. Результатом развития процессоров Intel и AMD стало значительное увеличение потребляемой и рассеиваемой мощности, а также стоимости конечного изделия. В противоположность этому, процессор IDT сочетает в себе совместимость с предыдущими версиями, неплохую производительность на общеупотребительных приложениях и очень низкую стоимость и потребляемую мощность.

По оценкам последних лет, уменьшение количества тактов на выполнение одной инструкции при разработке процессора обходится дороже, чем уменьшение времени такта, таким образом, сложные в аппаратном отношении процессоры имеют приблизительно ту же суммарную производительность (подчеркиваю, что это относится только к общеупотребительным программным приложениям), что и процессоры с простой архитектурой, ядро которых работает на более высокой частоте. Именно исходя из этих соображений и построен процессор IDT WinChip C6.

Наиболее серьезным фактором, ограничивающим производительность процессора с высокой тактовой частотой ядра, является производительность подсистемы оперативной памяти. Вследствие высокого соотношения достаточно большой тактовой частоты ядра процессора и относительно низкой частоты, на которой работает память в стандартной архитектуре PC, особенно узким местом при таком подходе становится сильно перегруженная шина оперативной памяти. Для исправления такой ситуации в процессоре IDT WinChip C6 применяется очень большая кэш-память первого уровня, изготовленная в самом процессоре, а также специальные алгоритмы управления этой кэш-памятью, уменьшающие активность шины памяти компьютера.

Основной упор при разработке процессора был сделан на снижение цены изделия при обеспечении неплохой производительности для существующих операционных систем. Архитектура процессора оптимизирована на основе детального анализа современных операционных систем (в первую очередь, Windows 95) и приложений для них. Процессор позиционируется фирмой как решение для настольных компьютеров низшего уровня и мобильных.

Относительно небольшие размер кристалла и количество транзисторов обеспечивают малую рассеиваемую мощность, что позволяет применять IDT WinChip C6 в мобильных компьютерах и увеличивает надежность изделия.

Внутренняя структура процессора относительно проста, в нем используется пятиступенчатый конвейер обработки команд и одна дополнительная ступень трансляции стандартных инструкций процессоров x86 в микрокоманды внутреннего формата. Приемлемая производительность достигается за счет высокой внутренней тактовой частоты и малого количества тактов, необходимых для выполнения наиболее употребительных инструкций x86, таких как загрузка сегментных регистров в защищенном режиме или функции работы со строками. Ядро процессора оптимизировано для обработки внутренних команд и отличается такими возможностями, как быстрый доступ к не выровненным данным и меньшее количество межконвейерных блокировок, чем, например, в процессоре Pentium.

Кэш-память команд имеет размер 32 килобайта, является 256-разрядной и обеспечивает доступ к данным за один внутренний такт процессора. Кэш-память данных также имеет объем 32 килобайта. IDT WinChip C6 не имеет системы предсказания ветвления программы и использует только восьмиуровневый стек для запоминания адресов возврата из подпрограмм.

Процессор имеет 80-битовый блок вычислений с плавающей точкой, который может выполнять инструкции параллельно с основным вычислителем, хотя и не отличается скоростью исполнения этих операций. Для мобильного варианта этот блок может динамически отключаться, так же как и оба блока внутренней кэш-памяти.

Для исполнения инструкций MMX имеется еще один блок, подобный блоку вычислений с плавающей точкой, с собственным сумматором, умножителем и устройством сдвига, тоже отключаемый.

В настоящее время выпускается два варианта этого процессора с тактовыми частотами 180 и 200 МГц. IDT планирует начать выпуск версий с частотой 225 и 240 МГц, а также выпустить модификацию WinChip C6+ с улучшенной производительностью на операциях с плавающей точкой и собственным набором дополнительных 3D-инструкций.

Процессоры фирмы Cyrix

Еще одним, заслуживающим внимания процессором является MediaGX фирмы Cyrix. Этот процессор не совместим ни с Socket 7, ни с другими стандартами и включает в себя, кроме собственно процессора, еще и видео- и аудиоподсистемы, логику управления памятью, контроллер шины PCI, двухпортовый контроллер USB и контроллер игрового порта. Выпускается вариант процессора, который поддерживает технологию MMX и имеет аппаратную поддержку MPEG1.

Причиной перехода к подобной интеграции компания Cyrix называет то, что в настоящее время наиболее узким местом компьютера становится относительно медленная системная шина, работающая как минимум вдвое медленнее, чем требуется для современных процессоров.

По заявлению фирмы Cyrix, новая архитектура не требует применения внешней кэш-памяти, так как контроллер памяти интегрирован с процессором и обмен данными осуществляется непосредственно между процессором и памятью SDRAM.

Применение процессора MediaGX исключает необходимость использования отдельного видеоадаптера, так как графический контроллер входит в состав процессора, соответственно, отпадает необходимость в передаче данных через относительно медленную системную шину между основным процессором и графической подсистемой. В качестве видеопамяти процессор использует часть основной памяти компьютера, обеспечивая максимальное разрешение 1280x1024 (24 бит).

Процессор предназначен для использования в комплекте со специальным контроллером Cx5510.

Процессор MediaGX предлагается сегодня в вариантах 166 и 180 МГц без поддержки MMX и в варианте 200 МГц с MMX.

14 апреля Cyrix представила еще один процессор под названием M-II-300. По заявлению компании, данный процессор на 25% превосходит по производительности Intel Celeron-266. Объявленная цена составляет 180 долларов для партии из 1000 штук.