Procesor

Procesor je v podstatě polovodičová součástka tvořená především křemíkovou destičkou s několika příměsemi. Až doposud se používal hlavně hliník (Al), ale v současnosti se již objevují procesory (firmy IBM, AMD v továrně v Drážďanech) s mědí jako příměsí (měď je totiž mnohem lepší vodič el. proudu než hliník).

Historie počítačů a procesorů
Začala před 7000 lety vznikl Abakus (dřevěná, nebo hliněná destička), do nichž se vkládaly kamínky "calculli" – v podstatě předchůdce dnešních kalkulaček,používal se ve starém Řecku a Římě. Poté následoval objev císaře Fou-Hi vyjádření údajů ve dvojkové soustavě,která se jednoho dne stane základním kamenem pro všechny digitální technologie.Postupem času byl objeven: Algoritmus,děrné štíty (které budou představovat základ pro funkci elektromechanických počítačů po dlouhou dobu.Jejich výrobou se zabývá společnost Tabulating Machine,s níž jednou vznikne IBM).

Objevují se první počítače: prvním počítačem byl Německý relový počítač Zuse , (byl to malý počítač s malou
pamětí a asi proto vněm armáda nenašla využití,takže byl zapomenut a při spoje-
neckém náletu zničen)
v Americe relový počítač nazvaný Mark I,který byl použit k výpočtům na stavbu
atomové bomby.

Takže až roce 1944 byl na univerzitě v Pensylvánii uveden do provozu první elektronkový počítač ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer). Eniac byl obrovské monstrum, jeho rozměry byl asi takovéto: měl 18000 elektronek, 10 000 kondenzátorů, 7 000 odporu,1 300 relé, byl chlazen dvěma leteckými motory, zabíral plochu asi 150 m2 a vážil okolo 40 tun a byl neskutečně pomalý.

Ale už o rok později v roce 1945 sestavil a uvedl do provozu John von Neumann počítač MANIAC (Mathematical Analyser Numerical Iintegrator And Computer). Tento počítač byl mimo jiné použit k vývoji vodíkové bomby. První sériovým počítačem byl v roce 1951 elektronkový Univac firmy Remington.
Počátkem 70.let se začínají používat integrované obvody (10-100 tranzistoru na čip). V souvislosti s integrací došlo k podstatnému zmenšení počítačů, objevila se polovodičová paměť, začala v roce 1981 a trvá do dnešních dnu. Používá se 1018 tranzistoru na čip. Obsahují integrované obvody střední a velké integrace, malé rozměry, velké rychlost a velká kapacita. Odtud název "mikroprocesor".

Výroba procesorů

Procesor je polovodičová součástka tvořená především křemíkovou destičkou s několika příměsemi.Ale ještě předtím, než se vývojář vůbec dotkne křemíku, je vytvořen softwarový model procesoru označovaný jako RTL (Register Transfer Logic). Tento model pracuje mnohem pomaleji než skutečný procesor, zhruba na frekvenci 2 až 5 Hz.
Při výrobě testováno:
· další softwarový model Arcsim, který na rozdíl od RTL pracuje v hladině špičkového tzv. high-end výkonu. Zvláštní testy jsou pak prováděny na velkém hardwarovém modelu. Takovýto model cipu je opravdu velký - často zabere celou místnost. Této fázi testování se říká emulace (emulation).

· na skutečných sálových počítacích (mainframech), jejichž cena se pohybuje v řádu statisíců dolaru. Pokaždé, když je v procesoru objevena chyba, je celý model revidován, chyba je odstraněna a nakonec dostane opravený procesor nové označení v podobě kódu složeného ze dvou písmen. Jedná - li se o velký zásah do modelu, je modifikovaný procesor označen i zmenšeným písmenem (např. C4).

· kompatibility na spoustě hardwarových zařízení a tisících softwarových aplikací. Je totiž velice důležité, aby procesor uměl pracovat se stávajícím hardwarem na trhu a aby dokázal ovládat i současný software.

· různým výkonnostním testům benchmarkovými programy

· po zahájení výroby jsou procesory podrobeny celé sérii testu trvajících 10 - 20 sekund. Přesto se však i v prvních sériích procesoru objevují chyby. Např. v procesoru Pentium II bylo objeveno více než 50 chyb (2 % všech procesoru Pentia III se nevypíná)

Při výrobě procesorů se vyskytly problémy a výrobci se museli s těmito problémy vypořádat, tzn. že výroba procesorů je velice obtížná a náročná, takže výrobci museli vynaložit mnoho úsilí a času, aby vyrobili ještě kvalitnější procesory, ale vyrobit je, je velmi náročná věc. Vezmeme - li např. procesor, který obsahuje 5 milionu tranzistoru. Pokud bychom chtěli prověřit všechny možné stavy procesoru, museli bychom vyzkoušet 25 milionu kombinací. Kromě toho musí procesor správně komunikovat se svým okolím, tzn. pamětí, základní deskou a periferiemi.

Nejznámějším výrobcem procesorů na trhu
· je samozřejmě firma Intel, se kterou jsou procesory v našich PC nejčastěji spojovány. Přestože Intel ovládá největší část trhu s procesory, nabízí ostatní výrobci alternativní procesory, které mohou produkty Intelu plně nahradit, a to často za výrazně nižší cenu. Je však otázkou, jak jsou výkon a další vlastnosti těchto procesorů srovnatelné s produkty Intelu a zdali se do nich vyplatí investovat. Hodnota megahertzů, která je nejčastěji u procesorů uváděna pro označení výkonu, neodráží vždy skutečný výkon procesorů v aplikacích.

Základní otázkou každého, kdo si dnes kupuje počítač, by mělo být:
- k čemu daný počítač bude potřebovat a tudíž jaký výkon a další vlastnosti od něj očekává.
- zdali to či ono vůbec potřebuji.
- dále rozhodnuti jaké programy budu potřebovat na daném počítač
- zda výkon těchto programů na mém počítači bude dostatečný , tudíž jaký potřebuji procesor

DRUHY PROCESORŮ

INTEL PENTIUM A PENTIUM MMX
- Procesory Pentium pracují na frekvenci od 60 MHz do 200 MHz, ale dnes je prakticky žádný z prodejců již nenabízí.
- Procesory Pentium MMX pracují na frekvencích od 166 MHz do 233 MHz. Přestože nejsou v procesoru Pentium MMX implementovány žádné speciální technologie pro paralelní zpracování instrukcí obsahuje tento procesor v celočíselné čárce dobrého výkonu. Procesor Pentium MMX dosahuje v plovoucí čárce výrazně vyššího výkonu než všichni jeho soupeři. Oproti klasickému Pentiu má zvýšenou L1 Cache na 32kB a je zde zavedena technologie Single Instruction Multiple Data (SIMD). Nová technologie MMX, dnes již běžná u všech výrobců, umožňuje současné provádění několika matematických výpočtů užitečných pro většinu multimediálních aplikací.

Všechny procesory firmy Intel je možné charakterizovat jejich stabilitou. Firma Intel velice dbá na kvalitu polovodičových materiálů, ze kterých jsou její procesory vyráběny a podrobuje své procesory řadě testů. Není proto divu, že tyto procesory obvykle snesou mnohem vyšší zatížení než procesory ostatní výrobců.

PROCESORY AMD
Procesory firmy AMD jsou asi největšími konkurenty procesorů firmy Intel. Ne nadarmo jsou procesory firmy AMD přezdívány „intelovými zabijáky“ (Intel killers). Procesory AMD K6 jsou nabízeny na frekvencích od 166 Mhz do 300 MHz. Procesory AMD K6 266 MHz a 300 MHz se objevily až v poslední době a jsou vyrobeny novou 0,25 mikronovou technologií. Všechny AMD K6 dosahují v pevné řádové čárce, tedy v běžných aplikacích, lepšího výkonu než procesory Pentium pracující na stejné frekvenci. Částečně je to způsobeno tím, že interní vyrovnávací paměť procesorů AMD je dvojnásobná (64 kB) vůči procesoru Pentium. Procesory AMD K6 jsou poměrně stabilní a kompatibilní s Pentiem. Procesory AMD K6 jsou vždy o něco levnější (asi o 35 %) než procesory Intelu. Kvůli možnosti přetaktování a hlavně kvůli své ceně jsou velice oblíbené v sestavách se Socketem 7, a to jak pro počítače do domácnosti, tak pro profesionální počítače. Firma AMD již uvedla na trh procesory AMD K6 3D s rozšířenou sadou instrukcí MMX, která bude lépe podporovat výpočty 3D scén. V neposlední řadě tyto procesory pracují na základní frekvenci sběrnice 100 MHz (z klasické 66 MHz), což dále výrazně zvyšuje jejich výkon.

PROCESORY CYRIX
Firma Cyrix byla první firmou, která odpověděla Intelu na uvedení Pentia na trh. Procesory Cyrix zpracovávají instrukce stejně jako procesory AMD K6, Pentium Pro nebo Pentium II. Rozkládají instrukce na mikroinstrukce, a ty zpracovávají paralelně. Od počátku se procesory firmy Cyrix potýkaly s problémy kompatibilita hlavně technologie (následně stability), jíž byly vyráběny.
Technologie výroby čipů firmy Cyrix byla nejprve zakoupena firmou IBM, a ta se začala podílet na jejich výrobě. Později, když Cyrix do svých procesorů implementoval MMX instrukční sadu, byla celá firma Cyrix zakoupena firmou National Semiconductor. Poslední verze procesorů firmy Cyrix nese označení Cyrix 6x86MX a pracuje na frekvencích PR-200 (165 MHz), PR-233 (188MHz) a PR-266 (207 MHz). Budoucí verze procesoru Cyrix 6x86MX budou PR-266 (225 MHz) a PR-300 (263 MHz).
Cyrix v poslední verzi svého procesoru již odstranil všechny problémy s kompatibilitou, které se vyskytovaly u nižších verzí jeho procesorů. Otázkou je stabilita těchto procesorů. Tyto procesory nelze tak dobře přetaktovat jako procesory AMD K6 nebo Pentium. Co je ohromným lákadlem pro všechny kupující, je cena toho procesoru, která dosahuje až poloviny ceny procesorů Pentium.

PROCESORY IDT
IDT C6 se na trhu objevil jako blesk z čistého nebe. Nikdo nečekal, že se vedle tří již tradičních rivalů objeví ještě další. Vnitřní struktura tohoto procesoru je velice jednoduchá v porovnání s procesory od AMD, Cyrixu nebo od Intelu. Tento čip není schopen paralelně zpracovávat instrukce. Přestože obsahuje velkou vyrovnávací paměť přímo na čipu, nedosahuje IDT C6 srovnatelného výkonu s ostatními procesory. Jeho výkon jak v pevné, tak i v pohyblivé řádové čárce je velice slabý. IDT C6 na 200 MHz odpovídá svým výkonem spíše Pentiu MMX na 166 MHz. Procesor IDT C6 je nabízen na frekvenci 180 MHz, 200 Mhz na 225 MHz. Firma IDT sice chystá celou řadu dalších vylepšení tohoto procesoru, ale zásadní problém spočívá právě v jednoduché architektuře tohoto čipu (spíše odpovídá zrychlené 486). Není známá ani stabilita ani kompatibilita tohoto čipu.

INTEL PENTIUM II
Architektura
Procesor Intel Pentium II je vlastně kombinací Pentia Pro a rozšířením instrukční sady technologie MMX. Tato kombinace činí tento procesor ideálním pro spouštění 32bitových náročných aplikací. Intel Pentium II může být charakterizován těmito vlastnostmi:
1. Architektura dvojité nezávislé sběrnice (Dual Independent Bus)
2. Dynamické vykonávání (Dynamic Execution)
3. Pouzdro s jednou dotykovou hranou (Single Edge Contact – SEC)
4. Technologie Intel MMX
5. Vícefázové zpracování (Superpipelining) – 12 fází zpracování
6. Vícenásobné I/O operace (Write Combining)
7. Primární vyrovnávací paměť (L1 Cache) je 32kB (16kB instrukce, 16kB data)
8. Sekundární vyrovnávací paměť (L2 Cache) je 256kB/512kB

PROCESORY INTEL PENTIUM II (CELERON)
PROCESORY INTEL PENTIUM II (MENDOCINO)
PROCESORY INTEL PENTIUM II (XEON)
PROCESORY INTEL PENTIUM II (KLAMATH)