Processzorok

Az előző két teszt (486 és 5x86 vs P75) logikus folytatása a Pentium kategóriás processzorok összemérése. A ringbe csak a három legnagyobb gyártó termékét eresztettem össze, de még így is sok időt felemésztett, mire mindent lemértem. A K5-öt és a P100-at leszámítva azonos PR200-as (vagy eleve 200MHz-es) processzorokat használtam, hogy korrekt eredményeket kapjak. A tesztek során belefutottam pár érdekes, bár végiggondolva logikus eredménybe. Mire ezeket tisztáztam és szavakba öntöttem túl hosszú lett a cikk, ezért két részre bontottam. Az első részben megismerhetitek a versenyzőket, a két 100MHz-es CPU-t és pár jelenleg is érvényes megfigyelést. Először is lássuk a versenyzőket nagyjából megjelenési sorrendben.

Intel

A legnagyobb gyártót a 486-ok világában egyre jobban szorongatták a klónok. Ráadásul elbukták a névhasználatért indított pert, de régóta tudjuk, hogy "A birodalom visszavág"

Pentium

Az Intel processzorát 586 néven vártuk, végül a már említett jogvédelmi okokból Pentium néven mutatták be 93-ban. 16 bites programoknál nagyjából kétszeres teljesítményre volt képes a 486-hoz képest, 32 biten tovább nőtt az előnye. Hogy ezt elérjék számos újítást vezettek be:

- Superscalar arhitektúra: Két integer végrehajtó egység, amiből egy teljes értékű, a második csak a leggyakrabban használt utasításokat ismeri.
- Átdolgozott FPU ( Hatalmas előnyt jelentett és megnyitotta az utat a multimédiás alkalmazásoknak)
- 64 bites, nagy sebességű (50-66MHz) adatbusz
- Elágazás becslés bevezetése
- Két utas, megosztott 8-8kB adat és utasítás cache

Sajnos nem volt éppen hibamentes. Az első változatok híresek voltak az FDIV bugról, illetve a melegedésről. Természetesen ezt az Intel fokozatosan korrigálta. P54-es széria már 3.3V-os feszültségről járt, így megoldódott a melegedés. A 95 március utáni P54C szériánál kijavították az FPU hibáját is. Ez a széria 200MHz-ig skálázódott.

Pentium-MMX

97 első hónapjában érkeztek meg az MMX processzorok először 166 és 200, majd júniustól 233MHz-es példányai. Több ponton is hozzányúltak az eredeti felépítéshez, hogy növeljék a teljesítményt.

- Kétszeres méretű (16-16kB data-instruction) 4 utas cache
- 5 helyett 6 fázisú pipeline, a csökkentett tudású végrehajtó egység több utasítást ismer, javítva a párhuzamosságot
- Javított elágazásbecslés
- Hatékonyabb utasítás dekódolás
- A mag alacsonyabb tápfeszültségen jár, mint az IO rész, ezzel tovább csökkentve a fogyasztást
- MMX utasításkészlet.

A módosításoknak köszönhetően nagyjából egy órajel lépcsőnyit javulást értek, azaz a 166-os MMX hozta nagyjából a 200MHz-es Pentium teljesítményét. Mivel áruk hamarosan közel megegyezett, így nem volt kérdés melyiket válassza az ember, ha az alaplapja támogatta a dupla tápfeszültséget. Ráadásul az MMX-et támogató programok jelentős előnyre tehettek szert, de erről majd a következő cikkben. A gyorsan javuló kihozatalnak hála egyre több 166MHz-es processzor rendelkezett jó tuning potenciállal. Emiatt elterjedt az átszitázásos hamisítás. Ennek szorzó lockkal próbált határt szabni az Intel, ami tuning szempontjából sokaknak nem esett jól. Szerencsére az új alaplapok 100, sőt esetenként 108, 112MHz FSB-re is képesek voltak. Nem egy 166-os futott stabilan 250-280MHz-en.

Cyrix

Akkoriban a Cyrix volt a harmadik legnagyobb x86 tervező cég. A gyártást külső cégek (IBM, SGS...) segítségével oldotta meg, akik a saját nevük alatt is piacra dobták a Cyrix processzorokat. A képeket ha megnézitek a következő oldalon, akkor láthatjátok, hogy IBM és ST gyártmányokat használtam a teszteléshez.

6x86, 6x86L

A Cyrix 96 februárjában - az AMD-t jócskán megelőzve - mutatta be CISC superskalár processzorát, amelyik leginkább az Intel megoldására hasonlít. A legfőbb eltérések a következők:

- 7 lépcsős pipeline
- Speculative execution és fejlett elágazás becslés (Pentiumhoz viszonyítva)
- Regiszter átnevezés
- Out of order végrehajtás
- 16 kB 4way egységes cache

Az integer teljesítmény azonos órajelen nagyobb volt, mint az Intel Pentiumé, az FPU viszont gyengébbre sikeredett. Egy 133MHz-es PR166-os darab a szokásos irodai alkalmazásoknál partyban van a konkurenciával, de játékok, multimédia alatt sajnos elvérzik még egy 133-as Pentiummal szemben is. Munkában ez nem volt gond ,de otthon ekkor kezdtek el az emberek FPU intenzív játékokat és multimédia programokat használni.

Az első 0.65um-es szériák eléggé melegedek, ezt a problémát a 0.35um-en készülő 6x86L verzióban javították ki, amiben a mag 2.8V-on járt az Intel MMX-hez hasonlóan.

Sajnos a szoftver és hardver kompatibilitással is gondok voltak. Nem támogatta a Pentium utasításkészletet, ami pár esetben gondot okozott például időzítéseknél. Ráadásul a CPUID-t sem támogatta alapból, ami a CPU hibás azonosítását okozhatta. A Win95 első kiadása 486-nak azonosította, de jó pár más program is lebutította magát, vagy rosszabb esetben el sem indult. A hw probléma kissebb volt, a gyártók gyorsan megoldották a BIOS upgradeket és a 75MHz-es FSB támogatását a PR200-es databokhoz.

6x86MX

Az MMX-ek ellen egy átfésült CPU-ra volt szüksége a Cyrixnek. Ez lett a 6x86MX 97 júniusában. Négy fő változtatást végeztek el:

- 32 bites optimalizáció.
- Javított elágazás becslés. Mind a hatékonyságát, mind a hozzá tartozó buffer méretét megnövelték
- 64 kB 4 way unified cache az eddigi 16 helyett.
- Belső utasítás cache-t vezettek be, ami tekinthető egy level 0 cachnek is, ennek mérete 256 byte.

A módosításoknak hála sikerült egy igen jó szériát sikerült piacra dobni. Sajnos az FPU-t nem upgradelték fel, ami a későbbiekben egyre nagyobb gondot okozott. A leggyorsabb darab címet tudtommal a Cyrix MIII 6x86MX-PR400 érdemelte ki, ami valójában 285MHz-en (2.5x95MHz) fut és a lassabb Pentium ketteseknek is megfelelő ellenfél, amíg csak Office fut a gépen. A Cyrix ebben az időben került a National Semiconductor, majd később a VIA tulajdonába. Sajnos az új tulajdonosok nem látták kifizetődőnek a nagy arányú fejlesztést, fokozatosan lemaradtak a teljesítmény háborúban, majd átpozicionálták magukat az alacsony fogyasztású piacra.

AMD

Az AMD kicsit késve jött ki új processzorával. Addig a 486 alapú 5x86 P75-el próbálta tartotani a frontot több (16 bit), kevesebb (32 bit) sikerrel.

K5

Az AMD nagyon várt K5 kódjelű processzorát 3 év fejlesztés után 96-ban dobta piacra 75 és 90 MHz-en. Sajnos ez egy év csúszást jelentett, ekkor a sebessége már nem volt elegendő az Intel processzorokkal szemben. A beharangozott "Pentium killer" csak az alsó kategóriában tudott labdába rúgni. Az integer teljesítménye azonos órajelen jobb volt a Pentiumoknál, de az FPU-ja gyengébbre sikerült. Ezt rontotta, hogy az AMD kis belső módosítást követően - az aranyozott fejű példányoknál - bevezette a PR (Pentium Rate) számozást. A leggyorsabb darab a 116.7MHz-es PR166 volt, a PR200 már nem került a piacra. Tesztelésre egy korai 100MHz-es darabot kaptam kölcsön, amit egy alulhajtott Pentiummal fogok most összevetni.

A belső felépítése teljesen eltért az addig megszokott x86 processzoroktól. Architecturálisan egy superskalár, RISC processzorról van szó:

- RISC alapú, Am29k családon alapuló belső felépítés, x86 dekódolóval
- 6 végrehajtó egység: 5 integer, 1 FPU
- 4 utas 16kb instruction és 8kb data cache
- Regiszter átnevezés
- Out of Order végrehajtás
- Branh Prediction: Az elágazás becslés hatásfoka sajnos nincs számszerűsítve, de a buffer mérete négyszer nagyobb, mint az Intel Pentiumnál.
- Speculativ végrehajtás

K6

A K5 kudarcát követően az AMD a NexGen felvásárlásával igyekezett ledolgozni lemaradását. Az általuk fejlesztett processzort dobták piacra némi átfésülés után K6 néven piacra 97 áprilisában. Felépítése alapjaiban emlékeztet a K5-re, de valójában az Nx686-on alapul.

- Superskalár felépítés, 4 dekódolt RISC86 utasítás órajelenként
- 7 végrehajtó egység: 2 integer, multimedia, FPU, branch, load és store
- 2 utas 32kb instruction és 32kb data cache
- MMX utasításkészlet támogatása
- 233MHz (0.35 um) illetve 266MHz (0.25 um) maximális órajel

A nagyobb cache, MMX támogatás és a RISC felépítés meghozta az eredményét, 97-re az AMD versenyképes megoldással rendelkezett. Azonos órajelnél nagyjából az Intel Pentium MMX-ek teljesítményét hozták a K6-ok, nem volt szükség a PR eröltetésére. Az lebegőpontos teljesítmény is megközelítette az Intel megoldását.

K6-2

1998 májusában bemutatták a K6 továbbfejlesztését K6-2 néven. Az update elég volt ahhoz, hogy felvegye a versenyt a PII-vel az Athlonok megjelenéséig és olcsó fejlesztést biztosítson a Socket7 tulajoknak. A lényegi változások a következőek voltak:

- Az ütemező már 6 RISC86 utasítást képes átadni a végrehajtó egységeknek
- A végrehajtó egységek száma hétről tízre növekedett, plusz 1 MMX és 2 SIMD egység hozzáadásával.
- 3DNow! A SIMD egységekkel az MMX-hez hasonlóan több adaton hajthatjuk végre ugyanazt a (egyszeres pontosságú) lebegőpontos műveletet.
- FSB 66-ról 100MHz-re növelése, ami azonos órajelen átlagosan 10% feletti teljesítmény növekedést hozott. Ezzel a lépéssel az AMD megteremtette a Socket Super 7 foglalatot.
- A maximális órajelet tovább növelték 550MHz-ig 0.25um-es gyártástechnológia mellett.

A fejlesztésekkel egész jó processzort sikerült alkotni. A legfontosabbnak a 3DNow-t tartanám, sajnálatos, hogy kevés program támogatta. A második tesztben megpróbálom feléleszteni mplayer alatt a SIMD egységeket.

Az AMD természetesen ezek után sem ült tétlenül a babérjain és megalkotta a K6-2+ és K6-3 processzorokat. Tőszavakban integrált L2 cache, powerplay és nagyobb sebesség jellemzi őket. Ha sikerül 1-1 példányt szereznem, akkor majd a Pentium II és Celeron szériák ellen küldöm őket harcba.

A cikk még nem ért véget, kérlek, lapozz!