Arvutite protsessorid (0)

Arvutite protsessorid
Protsessor (CPU- Central Processing Unit )
-arvuti “süda”, mis tihti määrab ära ka operatsioonisüsteemi valiku. Iga uus generatsioon protsessoreid töötab kiiremini kui eelmine . Protsessorit ehk keskseadet võib võrrelda inimajuga. See keskne töötlusüksus, millega on ühendatud kõik sisend - väljundseadmed ning välismälud, tõlgendab kõiki arvutiprogrammi poolt saadetud korraldusi ja täidab need. Koostöös vastava süsteemse tarkvaraga korraldab kekseade andmevahetust, samuti andmete salvestamist, töötlemist, edastamist ja väljastamist.
Keskseadme sees ja koos välisseadmetega. Personaalarvutites paikneb ta tavaliselt emaplaadil , mis sisaldab rea kõrge integratsiooniastmega mikrolülitusi, millest tähtsaim on mikroprotsessor . Tihti kasutatakse sõnu keskseade ja mikroprotsessor samas tähenduses, kuid õige on see ainult siis, kui tegemist on monoliitarvutiga ( single -chip computer), millel asuvad samal kristallil nii protsessor, muutmälu (RAM) kui ka püsimälu (ROM). RAM-i võib võrrelda inimese lühiajalise mäluga, ROM-i pikaajalise kustumatu mäluga. Keskseadme kui arvuti "südame" sisemise "pulsilöögi" määrab taktgeneraatori ehk kella võnkesagedus. "Meeleorganiteks" on keskseadmele juurde lisatud erilised sisend-väljund (S/V)- lülitused. Andmeimpulsse edastakse arvutisõlmede vahel siinide abil, mida võib võrrelda inimese "närvikiududega". Keskseadme protsessor täidab arvutikäske üksteisele järgnevate sammudena. Kõigepealt tuleb käsk välja lugeda mälust, panna siis erilisse käsuregistrisse ja deÅ?ifreerida käsukood, et teada saada, mida järgnevas tuleb ette võtta. Põhimõtteliselt peab iga käsu kahendkood sisaldama järgmisi osi:

osa, mida nimetatakse käsukoodiks (operatsioonikoodiks) ja mis määratleb teostatava tehte iseloomu (näiteks kahe arvu liitmine )

andmete asukoha (nende aadressid ), näiteks kahe arvu liitmisel liidetavate (operandide) aadressid

tehte tulemi paigutuskoha (aadressi)

• järgmisena täidetava käsu asukoha.Seega oleks vaja 4 aadressvälja, mis teeb käsu aga väga pikaks. Vajalike aadresside vähendamiseks 1-2-ni kasutatakse praktikas mitmesuguseid võtteid nagu: käsuloenduri kasutuselevõtt, mille sisu kasvatatakse ühe võrra enne järgmise käsu sisselugemist ilmutamata või kaudse adresseerimise rakendamine tulemi paigutamine ühe operandi registrisse jne.
  

Tüüpiline üheaadressiline käsk ADD B tähendab näiteks seda, et registri B sisu tuleb liita akumulaatorregistri sisule ja tulem panna sinnasamasse. Akumulaator ( register ) on seejuures protsessori üldkasutatav register, mida kasutatakse enamike operatsioonide puhul vahepealse registrina. Muidugi eeldab see seda, et on vaja lisakäske akumulaatori ja B täitmiseks.
Akumulaatori kõrval väga oluliseks registriks on käsuloendur (program counter ), mille sisule liidetakse iga käsuvõtu järel +1 ja mis sisaldab täidetava või järgmise käsu aadressi. Erivajadusel (siirdekäskude puhul) saadetakse sellesse registrisse tavapärasest erinev siirdekoha aadress.
Mikroprotsessor
Tüüpilise mikroprotsessori struktuuriskeem (vaata järgmist joonist) sisaldab lisaks taktgeneraatorile juhtseadet (CU- Control Unit), aritmeetika- loogika seadet (ALU-Arithmetical and Logical Unit) ja hulga siseregistreid, samuti veel juhtmestikke (siine) andmete, aadresside ja juhtimissignaalide teisaldamiseks plokkide vahel.
ALU võimaldab täita lihtsamaid aritmeetilisi loogilisi operatsioone: aritmeetilist liitmist, -lahutamist, nihutamist, loogilist korrutamist (loogilise-JA-operatsiooni) jne. Juhtimisseade juhib ja koordineerib ALU ja sisemiste registrite tööd arvutikäsu täitmise käigus. Sisemine registerplokk toimib mikroprotsessori sisemäluna, sest ta on peamiselt kasutusel andmete ja käskude ajutiseks säilitamiseks.
Käskude täitmine
Arvuti püsimällu (ROM-i) salvestatud või muutmällu (RAM-i) laaditud programmid ja töötlusandmed ise veel arvutusoperatsioone ei juhi. Käsud tuelb kõigepealt juhtseadme abiga ja andmesiini kaudu põhimälust (RAM-ist) keskseadme vastavasse registrisse lugeda. Koostöös ALU-ga toimub iga programmikäsu täitmine kaheastmeliselt:

käsu sisselugemine koos analüüsiga, milliseid operatsioone tuleb vastavalt käsu sisule esile kutsuda (võttefaas- fetch cycle),

käsu tegelik täitmine (täitefaas). Juhtseade vastutab käskude ajalise kulgemise ja deÅ?ifreerimise eest. Ta genereerib vajalikke kahendsignaale ja tekitab nõutavaid masintsükleid. ALU võtab vastu juhtseadme poolt talle söödetud andmeid ja teostab nendega vajalikke operatsioone. Kiirus, millega juhtseade ja teised mikroprotsessori osad võivad käske ja andmeid töödelda, on määratud arvuti töösagedusega (kellasagedusega). Tavaliselt iseloomustatakse seda välise kvartskristalli poolt kindlaksmääratud sagedust MHz-des (1 megahetrs võrdub 1 miljoni võnke/lülitusimpulsiga sekundis). Tänapäeva personaalarvutite puhul räägitakse taktsagedusest 300, 400 ja enam MHz. Lihtsamate käskude puhul võib käsu täitmiseks kuluda aega vaid ühe masintsükli võrra, mis on ühe võnkeperioodi kestus.
Kaasaegsete mikroprotsessorite arengu kõige tähelepanuväärsemaks iseloomustajaks ongi nende töökiiruse ülikiire suurenemine koos mikrolülituse kristallile paigutatud elementide arvu kiire kasvuga (transistoride arv ulatub juba kümnetesse miljonitesse).
Siiski sõltub arvutuste tegelik kiirus ja arvutisüsteemi jõudlus ka paljudest teistest faktoritest: protsessori- ja siiniarhitektuurist, mälutöö korraldusest, arvutusülesande iseloomust jne. Protsessorite tegeliku jõudluse hindamisel on väga levinud (kuigi lihtsustatud) parameetriks MIPS (operatsioone miljonites sekundi kohta). Kui esimesel tuntud mikroprotsessoril 8086 oli see alla 1 MIPS-i, siis praegu kasutusel oleval Pentiumi puhul tuuakse selle väärtuseks vähemalt 100 MIPS.
Personaalarvutustehnikas ongi aegade jooksul kõige enam kasutatud firma Intel mikroprotsessoreid, milliseid alates 8086-st iseloomustab täielik tagasiühilduvus, s.t. et vanad programmid on töövõimelised ka uuemate protsessoritega (nn. x86-perekond). Ülevaate Intel'i mikroprotsessoritest annab järgnev tabel.
Protsessoraastaandmebitteaadressbittetöösagedus MHz8086197816205...108088197816/8205...880286198216248...1280386DX1985323216...3380386SX198832/162480386SL19903280486DX1989323225...5080486SX1991323216...3380486SL1992323220...3380486DX21992323250...6680486DX41994323275...100Pentium199432/643260...200Pentium Pro199532/6432133...266Pentium MMX199732/6432>133Pentium II199732/6432233...300Selgituseks tabelile niipalju, et andmebittide kaks väärtust, nt. 32/16, tähendavad seda, et protsessori sisemine siin on 32-, välimine aga 16- bitine . Lühema välissiiniga lahendus on märksa odavam, kuid sellega kaasneb paratamatult teatav töökiiruse langus. Virtuaalmälu puhul on tegemist sellise tehnikaga , mis lubab protsessori mäluseadmete aadressruumi näivalt suurendada väliste mäluseadmete arvelt. Multitegumtöö (multitasking) aga tähendab võimalust töötada samaaegselt või vaheldumisi mitme eri programmiga (tegumiga).
Inteli mikroprotsessorite kõrval on palju kasutamist leidnud ka teised protsessoritüübid, eriti aga Motorola 68xxx-pere (mikroprotsessorid, mille tähistus algab numbritega 68). Nende baasil on loodud populaarsed Apple 'i Macintosh - arvutid , mis mitmes suhtes on olnud IBM-tüüpi PC-dele eeskujuks ( akende , ikoonide, rippmenüüde ja muude graafiliste abivahendite, samuti hiire esmane kasutuselevõtt). Apple'i, Motorola ja IBM-i ühistöös valmis eriti suure jõudlusega nn. RISC -protsessorite sari PowerPC, mida kasutatakse muuhulgas ka uutes Macintosh-arvutites.
PC-siin
Mikroprotsessoris on sisetööks ja ühendamiseks välisahelatega kasutusel kolm siini: aadressi-, andme- ja juhtsiin. Juhtsiini kaudu antakse juhtimissignaale (-impulsse) üksikutele protsessoriüksustele. Andmesiini kaudu liiguvad andmed üksikute töötlusüksuste vahel. Andmesiini ülesandeks on mälupesade (mäluaadresside) valimine (adresseerimine). Näiteks mikroprotsessori 8086 maksimaalne aadressiruum ulatub 1 megabaidini- täpsemalt 1 048 576 baidini. Selleks vajatakse 20 aadressiliini (220=1 048 576). Seega võib 8086- arvutil otse adresseerida kuni 1024 KB põhimälu . Osa sellest aadressruumist (384 KB) on eraldatud süsteemi vajadustele (peamiselt ekraanimälule) ja nii jääb järele “maagiline” 640 KB piir, mis on tuntud paljudele arvutikasutajatele.
“Ehtsal” 80486-l (täpsemalt 80486DX-l) on nii sisemine kui ka välimine aadressisiin 32-bitine ja nii võib otse adresseerida kuni 4 GB (gigabaiti). Alates 80286-st võeti kasutusele mitmeid uuendusi, näiteks võimalus häirimatult korraga töötada mitme programmiga samas aadressiruumis. Seda tööviisi nimetatakse kaitstud tööviisiks (protected mode). Siiski on viimasel ajal välja töötatud palju sellist tarkvara (näiteks 32- või koguni 64-bitiseks andmetöötluseks), mis varasematel 16-bitistel arvutimudelitel ei tööta.
Muut- ja püsimälu
Mäluseadmete üheks põhitüübiks on muutmälu, ka lugemis-salvestusmälu või RAM ( Random Access Memory ). See tähendab, et selles mälus on võimalik igas mälupesas ligikaudu võrdse pöördusajaga teostada nii lugemist kui ka salvestamist.
Teiseks põhitüübiks on püsimälu ehk ROM (Read Only Memory), milles ainsaks tööoperatsiooniks on lugemine. Andmete sisestamine neisse, toimub kas valmistamise käigus (nn. maskprogrammeeritav püsimälu) või vastavaid lisaseadmeid ja –protseduure rakendades kasutaja enda poolt. Ühekordselt programmeeritavaid püsimälusid, milles salvestamine toimub mälumaatriks teatavaid ridu ja veerge ühendavate sulavliideste läbisulatamise teel, nimetatakse PROM-ideks (Programmable Read Only Memory). Kahe mainitud põhitüübi vahele jääb veel terve rida mitmekordselt ümberprogrammeeritavaid püsimäluseadmeid, millest tähtsamad on EPROM (Erasable PROM), EEPROM e. E2PROM (Electrically Erasable PROM) ja välkkustutusega mäluseade ehk välkmälu ( flash memory). Esimeses neist toimub eelnev kustutus ultraviolettkiirguse abil, teistes elektriliselt koos sellele järgneva või ka üheaegse salvestusega. Muutmälu tüüpilist struktuurskeemi esitab järgmine joonis.
Valikusignaaliga (Chip Select CS) aktiveeritakse (valitakse välja) lülitus . Lugemise korral (sisend R/W kõrge) ilmub väljavalitud mälupesa lugemissignaal väljundile DO. Salvestuse korral (sisend R/ on madal) antakse salvestuskood sisendile DI. Joonisel toodud struktuuriskeem vastab 1-bitisele (1-järgulisele) mälule. Kui järke on enam (näiteks 8 või 16), siis samataolisi salvestus- ja lugemisliine on vastav arv korda enam. Tihti on ka salvestus- ja lugemisliinid ühised ja esineb ainult üks ühine sisend- väljund DI/DO. Püsimälus muidugi salvestusahel puudub.
Muutmälusid võib omakorda jagada kahte suurde rühma: staatilised (SRAM) ja dünaamilised (DRAM) mäluseadmed. Esimeste puhul kasutatakse staatilisi (püsiolekuga) mäluelemente, näiteks trigereid MOP-transistoridel. Dünaamilistes mäluseadmetes kahendolekuid esitatakse üliväikeste mahtuvuste laenguna, mistõttu neis on vajalik perioodiliselt teha värskendamist (mahtuvuste laengute taastamist). Dünaamilise mäluelemendi väiksus ja lihtsus võimaldab seda tüüpi mäluseadmeid realiseerida eriti suures mahus (nt. 256 megabaiti), suhteliselt madala hinna juures. Staatilised mäluseadmed on keerukama mäluelemendi (näiteks 6 transistoril) tõttu kallimad ja nende maht mõnevõrra väiksem.
Võib veel lisada, et enamiku dünaamiliste mälude puhul kasutatakse väliste aadressühenduste arvu vähendamiseks aadressi sisestamist mällu kahes järgus: algul mälumaatriksi rea-aadressid (see fikseeritakse erilise signaaliga RAS- Row Address Strobe) ja seejärel veeruaadressid (fikseeritakse signaaliga CAS- Column Addres Strobe).
Püsimälu (ROM) ja selle mitmesugused teisendid leiavad arvutisüsteemides kasutamist peamiselt fikseeritud programmide talletamiseks. Tuntud selletaoliseks mäluks on BIOS-ROM, kus säilitatakse IBM-tüüpi personaalarvuti neid programme , mis juhivad arvuti algkäivitust ja tema peamisi sisend-väljundoperatsioone.
Kui varem kasutati fikseeritud programmide salvestamiseks palju maskprogrammeeritud mälusid, mida töö ajal enam muuta pole võimalik, siis hiljem on kasutusele tulnud ühe- või mitmekordselt ümberprogrammeeritavad püsimälud, mis säilitavad oma sisu ka peale toite väljalülitamist (säilmälud). Nende hulgas on kõige enam levinud järgmised mälutüübid:

• EPROM- korduvalt ümberprogrammeeritav püsimälu, mis enne programmeerimist vajab kustutamist ultraviolettkiirguse abil. Seega vajatakse erilist kustutus- ja programmeerimisseadet (programmaatorit);
  
• EEPROM- korduvalt ümberprogrammeeritav püsimälu, mida saab eelnevalt kustutada elektriliselt. Kustutus võib toimuda ka üheaegselt programmeerimisega, kuid igal juhul on see üsna aegaviitev protsess. Puuduseks on suhteliselt kõrge hind;
  
• Välkmälu ehk välkkustutusega mäluseade (flash)- korduvalt ümberprogrammeeritav elektrilise kustutusega püsimälu. Ühendab endas kahe eelneva tüübi paremaid omadusi- mäluelemendi lihtsuse ja odavuse ning võimaluse elektriliseks ümberprogrammeerimiseks (ka arvutiplaadilt eemaldamata). Erinevalt EEPROM-mäludest toimub ümbersalvestus plokkidena, mitte üksikpesade kaupa.Kui vaadata arvuti eri tüüpi mäluseadmeid, siis võime täheldada mitme mälutaseme (mäluhierarhia) olemasolu.
  Protsessori vahetus läheduses paikneb registermälu. Need keskseadme registrid on loomult väga kiired (pöördusaeg 10 nanosekundit või alla selle) ja nende ülesehitus võimaldab samaaegselt salvestada ühte registrisse ja lugeda välja ühest või mitmest teisest registrist. Nende keeruka struktuuri ja kiirusnõuete tõttu on nad kallid ja nende arv ei ole kuigi suur.
  Tavalises personaalarvutis on järgmiseks mälutasemeks põhimälu, mis reeglina on teostatud dünaamilistel RAM-idel, mille pöördusaeg on 3-5 korda suurem registermälude omast. Selle põhimälu maht võib ulatuda mõnest MB-st kuni sadade MB-deni, tüüpiline pöördusaeg on 50 nanosekundit ja alla selle.
  Järgmiseks mälutasemeks on välismälud liikuval andmekandjal. Peamisteks sellisteks välismäludeks on kõvaketasmälud ( hard disk ), mille pöördusaeg on tüüpiliselt kümmekond millisekundit ja maht ulatub GB-deni. Kõvaketastel olevate andmete reserveerimiseks (varundamiseks) kasutatakse veelgi suuremaid , kuid aeglasemaid välismälusid (tavaliselt digitaalsed magnetlintkassetid), väiksemate andmehulkade säilitamiseks ja transportimiseks aga diskettmälu (floppi-disk).
  Kõigi nende erineva suuruse ja töökiirusega mäluseadmete koostöö parandamiseks on välja arendatud mäluarhitektuur, mille aluseks on cache , eesti keeles peitmälu ehk vahemälu . Sõna “cache” pärineb prantsuse keelest, kus ta tähendab peidukohta, siit ka peitmälu nimetus (tavaprogrammeerija jaoks on ta peidetud, varjatud).
  Peitmälu tööpõhimõte rajaneb asjaolul, et arvuti opereerib korduvalt samade käskudega ja manipuleerib korduvalt põhimälus samas kohas asuvate andmetega. Kui eeldada, et neid korduvalt kasutatavaid käske ja andmeid loetakse põhimälust vaid üks kord ja seejärel pöördutakse nende poole ainult palju kiiremasse vahemällu, siis saavutatakse üldise töökiiruse oluline kasv. Vahemälu ülesehitust selgitab järgmine joonis.
  

Protsessoriga seotud peitmälu RAM on tänapäeval tegelikult väike (näiteks 4 või 8 kilobaiti), kuid kiire staatiline muutmälu, kus teatava protseduuri tulemusel hoitakse põhimälu nende pesade sisu, mida CPU kõige sagedamini vajab. Sildimälu sisaldab nende pesade otsinguks (võrdluseks) vajalikke aadresse.
Lihtsuse mõttes vaatame juhtu, kus selleks sildmimäluks (kataloogimäluks) on assotsiatiivmälu, mille erinevus tavapärasest aadressmälust seisneb selles, et tema poole pöördutakse sisu, mitte aadressi järgi. Kui assotsiatiivmälu sisendisse antav võrdluskood ühtib mõne tema pesa sisuga, siis tekitatakse tema väljundis ühtivussignaal ja antakse välja vastav aadressisignaal. Selle signaali abil pöördutakse seejärel peitmälu RAM-I poole ja toimub kiire andmete lugemine ja ülekanne protsessorile andmesiini kaudu. Kui aga ühtivust ei teki, siis tuleb lugeda palju aeglasemast põhimälust. Peitmälu puhul räägitakse sageli tema tabamustegurist, mis ulatub näiteks 90%-ni. See tähendab, et 90% kõigist protsessori pördumistest satuvad peitmällu, mitte põhimällu. Nii saavutatakse oluline töökiiruse tõus.
Omaette probleemiks on muidugi see, kuidas kõige otstarbekamal viisiltagada sageli kasutatavate käskude ja andmete salvestamine peitmällu. Käsitlemata seda küsimust siin pikemalt , mainime vaid, et kaasaegsetes arvutites on kiiretoimelise täisassotsiatiivse peitmälu realiseerimine seotud suurte raskustega ja tegelikult kasutatakse selle asemel mitmesuguseid lihtsustatud variatsioone (nn.rühmassotsiatiivne peitmälu). Samuti on tavaline, et käskude ja andmete jaoks on eraldi peitmäluplokid (andme- ja käsupeitmälu). Näiteks protsessoris 80486 kasutatakse kahte sisemist 8-kilobaidist peitmälu.
Teine iseärasus praktilistes süsteemides on see, et peitmälusid rakendatakse mitmel mälutasandil. Lisaks protsessori sisemisele tasandile (nn. L1-taseme peitmälu) on tavaks kujunenud veel teise taseme (L2-taseme) peitmälu kasutamine, mis asub põhimälule lähemal ja on esimese taseme omast palju suurem (kuid ka aeglasem). Uutes protsessorites võib L2- taseme peitmälu paikneda isegi mikroprotsessoriga samas korpuses ( Pentium Pro). Peitmälutehnikat kasutatakse andmevahetuse kiirendamiseks ka paljude välismälude (magnetketaste juures).
Samasugust põhimõtet võib rakendada ka programsete vahenditega- seda on tehtud peamiselt ketasmälu efektiivsemaks ärakasutamiseks. Siia kuulub nn. virtuaalmälu mõiste, mille all mõistetakse peitmälu näivat laiendamist suuremahulise ketasmälu abil.
Juba aastaid on protsessorite turul liidriks Intel. Tuntud on ka AMD ( Advanced Micro Device ), Cyrix ja NexGen jt. Tootjad. Juriidilistel põhjustel nimetas Intel oma 586-e ümber “Pentium”-iks (AMD “K86”, Cyrix-il “5x86” e. M1). Pentiumi järetulijate varjunimeks sai “P6”. Ühe generatsiooni piires on otsustavaks protsessori takstsagedus. Nii näiteks on Pentium 100MHz kiirem kui Pentium 75MHz. Kuna aga arvuti kiirus sõltub mitmetest erinevatest näitajatest, siis Pentium 150 MHz ei ole täpselt 2x kiirem kui Pentium 75MHz. Reeglina nõuavad erineva põlvkonna protsessorid ka erinevat emaplaati .
INTEL
Esimese laiatarbeprotsessorite tootjana on Intel kindlustanud endale suurima PC protsessorite turuosa. Inteli uuendused on arvuteid arendanud XT aegadest alates.
4004 -oli Inteli ja üldse maailma esimene mikroprotsessor, mis anti seeriatootmisse XI 1971 aastal ja töötas taktsagedusega 0,108 MHz ning milles oli 2300 transistori. Protsessor võimaldab töödelda ainult numbrilist informatsiooni.
8008 -oli esimene nii numbrilise kui ka tekstinformatsiooni töötlemist võimaldav mikroprotsessor. Anti seeriatootmisesse IV 1972.a. Töötas taktsagedusel 0,2 MHz ja sisaldas 3500 transistori.
8080 -esimene laiemat kasutamist leidnud mikroprotsessor. Anti seeriatootmisesse IV 1972.a. Töötas taktsagedusel 2 MHz ja sisaldas 6000 transistori.
8086 -Arvutustehnika arengut enim mõjutanud (mõjutav) mikroprotsessor. 90-95% personaalarvutitest põhinevad mikroprotsessoritel, mis on 8086 otsesed järeltulijad ( tunnevad 8086 käsustikku- nt. 8088, 80286, 80386, 80486, Pentium, Pentium II, Celeron, AMD K6 jt.). Anti seeriatootmisesse VI 1978.a. Protsessor töötas sagedustel 4,77; 8 või 10 MHz sisaldades 29000 transistori.
8088 -on 8086-ga käsustiku osas 100%-liselt ühilduv, kuid 8 bitise välise andmesiiniga. Sellel mikroprotsessoril põhinevad IBM PC ja IBM PC XT- kõigi PC-tüüpi arvutite "etalonid". Seeriatootmist alustati VI 1979.a. Protsessor töötas sagedustel 4,77 ja 8 MHz sisaldades 29000 transistori.
80286 -oli teine 16-bitine protsessor PC turul (XT oli ka sisemiselt 16 bitine). Areng XT-st oli märgatav. Algul pakuti 6, 8, 10, 12 Mhz sagedusega CPU-sid (central processing unit), hiljem lisandusid ka 16, 20, 25 Mhz. 286-st alates pakkus Intel ka matemaatikaprotsessoreid FPU (Co-processor ehk floating point unit, 286 puhul oli matemaatikaprotsessori tähiseks 287), mis andsid juurde palju jõudlust ujukomaarvutusega programmidele. 286 kasutas ka esimesena 16-bitist siiniarhitektuuri. Seeriatootmist alustati II 1982. Protsessor sisaldas 134 000 transistori.
80386 -oli esimene samm astuda 32-bitisesse maailma. (16, 20, 25, 33, 40, 50 Mhz 386). Käsustikku oluliselt täiendatud- see on põhikäsustikuks kõigile järgnevatele (ka tänapäeval toodetavatele) PC-arvutite protsessoritele. Aitas kaasa Microsoft Windowsi laiale kasutuselevõtule.
80386DX -Seeriatootmist alustati X 1985.a. Töötas taktsagedustel 16-33 MHz. Protsessor sisaldas 275 000 transistori.
80386SX -Seeriatootmist alustati VI 1988.a. Töötas taktsagedustel 16-33 MHz. Protsessor sisaldas 275 000 transistori.
80386LX -Seeriatootmist alustati X 1990.a. Töötas taktsagedustel 20; 25 MHz. Protsessor sisaldas 855 000 transistori.
80486 oli esimene täiesti 32-bitiline protsessor, mis kasutas 25, 33 ja 40 Mhz mälusiini ning kasutusele võeti ka uus siini tüüp PCI, millel baseeruvad lisakaardid võimaldasid palju kiiremat andmevahetust. Enne seda oli ka arendatud spetsiaalselt graafikakaartide jaoks väljatöötatud standardit VLB (VESA local bus), mis aga kuigi elujõuliseks ei osutunud. 486 toodeti algselt 25, 33, 40 Mhz sagedusega. Oluliseks uuenduseks osutus protsessori sageduse eraldamine siini sagedusest. See uuendus võimaldas protsessori sisemist takti võrreldes siiniga kahekordistada ning hiljem ka kolmekordistada. Kahekordse sagedusega tulid turule 486dx2 50, 486 dx2 66 ja 486 dx2 80 (dx tähistas matemaatikaprotsessorit, sx oli ilma selleta). Kolmekordse sageduse tähistamiseks kasutati lühendit dx4. Nii nägid ilmavalgust 486 dx4 100 ja 486 dx4 120. 486-l võetakse kasutusele ka konveiertöötlus ja protsessori sisemine vahemälu (cache), mis töötas protsessori sagedusel ning sealt lugemine ja kirjutamine oli palju kiirem kui põhimälust. Cache suuruseks 486-l oli 8-kb, millest 4kb andmetele ja teist samapalju käskudele. Protsessor sisaldas 1,2 mln. transistori.
80486DX -Seeriatootmist alustati IV 1989.a. Töötas taktsagedustel 25-50 MHz.
80486SX -Seeriatootmist alustati IV 1991.a. Töötas taktsagedustel 16-33 MHz.
80486DX2 -Seeriatootmist alustati III 1992.a. Töötas taktsagedustel 50; 66; 80 MHz.
80486SL -Seeriatootmist alustati XI 1992.a. Töötas taktsagedustel 20-33 MHz.
80486DX4 -Seeriatootmist alustati III 1994.a. Töötas taktsagedustel 75; 100; 120 MHz.
Pentium -oli uus protsessorite perekond, mis sai patendikaalutlustel 586 asemel nimeks Pentium (Kui Intel kaebas AMD kohtusse "386" nime kasutamise pärast, leidis kohus et number ei saa olla nimi ja 386-te ei saa patendeerida. Nii ostiski Intel nime, mis vihjaks 586-le aga ei oleks nii üldkasutatav. Kreeka keelest number viis ja ladina keelne lõpp sellele tundus olevat sobilik). Esialgu toodeti 60, 66, 75, 90, 100 sagedusel töötavaid kiipe . Pentiumi omapäraks oli see, et mälu siin töötas 60-66 sagedusel, protsessori sagedus määrati kordajaga, mis alguses oli 1-1,5. PCI töötas aga endiselt 33 Mhz sagedusel. Varsti ilmusid turule 120 ja 133 Mhz kiibid . Kõikide standard-Pentiumite sisemise cache suuruseks oli 16 kb, mis oli endiselt jagatud andmete ja käskude vahel (8+8). Kui võeti kasutusele 2-st kõrgemad kordajad protsessori sageduse määramiseks , tulid turule ka 150, 166 ja 200 Mhz Pentiumid. Sellega oli ka klassikalise Pentiumi areng lõppenud.
Taktsagedused (MHz)Seeriatootmise algus60; 66III 199375X 199490; 100III 1994120III 1995133VI 1995150; 166I 1996200VI 1996Pentium Pro -ehk siis varem tuntud ka P6 nime all, on Inteli kuuenda põlvkonna protsessor. Pentium Pro on projekteeritud töötamaks väga suure efektiivsusega 32-bitise koodi täitmisel. Kuna aga Windows '95 näiteks sisaldab ikka veel suure hulga 16-bitist koodi, siis toob see kaasa töö efektiivsuse langemise. Seevastu 32-bitise tarkvara korral, näiteks Windows NT või UNIX keskkond, on töökiiruse kasv võrreldes Pentium protsessoriga märkimisväärne. Pentium Pro arhitektuuris on kasutusel kõik Pentium protsessori tähtsamad uuendused, lisandunud on ka mitmeid uusi: 8KB/8KB mitteblokeeriv vahemälu, 256KB-1MB integreeritud teise taseme vahemälu, dünaamiline korralduste täitmine, mitmetasemeline hargnemiste ettearvamine, andmevoo analüüs, käskude spekulatiivne täitmine. Protsessor sisaldab 5,5 mln. transistori. Tuumaks on RISC-protsessor, mille ümber ehitatud "tõlk", säilitamaks ühilduvust eelmiste protsessoritega. Protsessorite taktsagedused on 150; 166; 180 või 200 MHz. Seeriatootmist alustati 1995. Pentium Pro, mis sobis hästi serverarvutitesse, ei osutunud kuigi otstarbekaks tavakasutajale oma kõrge hinna tõttu.
Pentium MMX -uue täiendusena 57 uue käsu lisamine Pentium protsessorile, sai nimeks Multimedia Extensions (MMX). Kuigi MMX operatsioonid vajavad oma tööks spetsiaalselt selle kiibi jaoks kirjutatud tarkvara, osutus see üsna menukaks protsessoriks. Põhjus on aga ilmselt hoopis selles, et sisemise L1 cache suurendamine 32 kb-ni andis märgatava efekti sama sagedusega klassikaliste Pentiumitega võrreldes. (166, 200 ja hiljem 233 MMX Pentium, sülearvutitele ka 150 MMX MobilePentium ehk Tillamook). MMX oli aga siiski peamiselt uhkuseasjaks, sest kiiruse võit on väga väike. MMX toetus on näiteks Windows 98 operatsioonisüsteemis.
Taktsagedused (MHz)Seeriatootmise algus166; 200I 1997233VI 1997Mobile Pentium MMX- sarnane Pentium MMX protsessoriga. Mõeldud kasutamiseks kantavates arvutites.
Taktsagedused (MHz)Seeriatootmise algus200; 233IX 1997266I 1998300I 1999Pentium II -ilmus 1997 a. keskel. Esialgselt töötas see 233 ja 266 sagedusel, hiljem ka 300. P II koodnimeks oli Klamath (0.35 mikroni tehnoloogiaga). See kasutas uuendusena kiibil 512 k teise taseme cache, mis töötas poolega protsessori sagedusest. Emaplaadi cachet P II-l enam ei kasutatud, kuna see muutus juba liigseks. Klamath oli lihtsalt edasiarendus Pentium Pro-st, kus cache ei töötanud enam protsessori kiirusega, vaid poolega sellest, aga tänu suurematele protsessori sagedustele, kasvas siiski jõudlus. Tihedama pakkimise tõttu vähenevad protsessorite mõõted ja soojuseraldus ja osutub võimalikuks suurendada taktisagedust.
Samuti Pentium II nime all ilmunud kiip koodnimega Deschutes kasutab 0.25 mikroni tehnoloogiat (nn kuues generatsioon). Deschutes protsessoreid sagedustega 333, 350, 400 ja 450 MHz saab edukalt kasutada ka multiprotessorilistes serverites. Suurem taktisagedus vajas ka kiiremat L2 vahemälu (5,5 ns 333 ja 350 MHz Pentium II jaoks ja 5 ns 400 MHz Pentiumi jaoks). Kiiremate protsessorite jaoks võeti kasutusele ka uus 440BX AGP tüüpi tugikiipidega emaplaat , mille siini taktisagedus on senise 66 MHz asemel 100 MHz. Alates 350 MHz töötavad PII protsessorid 100 MHz siinil (alla selle kasutatakse 66 MHz siini), mis suurendab oluliselt arvuti jõudlust. 440BX-emaplaadil saab kasutada ka vanemaid protsessoreid. Suurem siini kiirus on oluline tegija arvuti jõudluse tõstmisel. Protsessoril on samuti 512 kb L2 cache. (mälu asub protsessori plaadil).
Taktsagedused (MHz)Seeriatootmise algus233-300V 1997333I 1998350; 400IV 1998450VII 1998Mobile Pentium II -mõeldud kasutamiseks kantavates arvutites. Uuemates variantides on 256 KB teise taseme vahemälu protsessoriga samal kristallil. Muus osas sarnane Pentium II protsessoriga. Hakati tootma IV 1998 233; 266 MHz; IX 1998 300 MHz (sisaldavad 7,5 milj. transistori) ning I 1999 266-...MHz (sisaldavad 27,3 milj transistori, sellest vahemälu 19,9 milj.)
Taktsagedused (MHz)Seeriatootmise algus233; 266IV 1998300IX 1998266-366I 1999P II Xeon -Xeon on mõeldud eelkõige serveritesse, sest oma soolase hinna tõttu pole see tavatarbijale jõukohane. Xeon sisaldab 512 KB kuni 2 Mb L2 vahemälu ning see suurendab protsessori mõõtmeid ( Slot 2 korpuses protsessor on ligi kaks korda suurem Slot 1 korpuses Pentiumidest). Protsessor sisaldab 7,5 mln. transistori. Taktsagedused algavad 400 MHz-sist.
Celeron- Pentium II Celeron on Inteli esimene püüe vallutada ka odavamate protsessorite turuosa, mida seni oli valitsenud peamiselt AMD ja Cyrix. Celeron 266 ja 300 (Covington) põhinevad P II Deschutes arhitektuuril, kuid neil puudub kiibil L2 cache. Celeron 300 A, 333, 366, 400, 433 ja 466 (Mendocino) aga omavad juba 128 kb cache (protsessori kiipi sisse ehitatud), mis töötab protsessori sagedusega. Celeron on sobilik koduarvutitesse, kuna kiirus on igati arvestatav. Celeroni on seni Inteli protsessoritest kõige rohkem võimalik overclockida, näiteks 266->448 või 300->464. See aga eeldab paremat jahutust, ning nendele, kes arvutit kuigi hästi ei tunne, ei soovitaks ka oc-d. Celeronist (alates 333) on saadaval ka "pesa"( socket ) tüüpi variante , mis töötavad Socket 370 emaplaadil. Selle eesmärgiks on ikka kulude vähendamine.
CeleronTaktsagedused (MHz)Seeriatootmise algus266IV 1998300VI 1998
Celeron (A)Taktsagedused (MHz)Seeriatootmise algus300A; 333VIII 1998366; 400I 1999433III 1999466IV 1999Mobile Celeron -Enam vähem sama kui Celeron. Mõeldud kasutamiseks kantavates arvutites.Transistoride arv 19 mln. (sellest vahemälu 11,5 mln.)
Taktsagedused (MHz)Seeriatootmise algus266; 300I 1999333; 366; 400IV-VI 1999Pentium III (koodnimetus Katmai) tuli turule 1999 veebruaris. Taktsagedused algavad 450 MHz-sist. Protsessor sisaldab 9,5 mln. transistori. Põhiosa sarnane Pentium II protsessoriga, kuid käsustikku täiustatud 70 uue käsuga, mis suurendavad oluliselt jõudlust liikuvate piltide ja heli töötlemisel. Lisatud protsessori identifitseerimiskood. 2. taseme vahemälu 512 KB.
P III Xeon -taktsagedused algavad 500 MHz-ist. Sarnane Pentium III protsessoriga. 2-taseme vahemälu 512 KB- 2 MB. Mõeldud kasutamiseks suurt jõudlust ja töökindlust nõudvates arvutites. Protsessor sisaldab 9,5 mln. transistori. Seeriatootmist alustati III 1999.a.
Vaata ka: www.intel.com
AMD (Advanced Micro Devices )
5K86 turule tulek venis, kuid kui see protsessor lõpuks poelettidele jõudis, õigustas ta kindlasti oma pikka ooteaega. K5 seeria protsessorid võistlesid aeglasemate Pentiumitega, lüües viimaseid nii hinnalt kui kiiruselt. AMD nõrkuseks on aga olnud FPU, mis Intelile kindlasti alla jääb. K6 on loodud võistlema Pentiumi kõrgema taktsagedusega protsessoritega. 166-266 taktiga töötavatel K6-tel on isegi parem täisarvude töötlemiskiirus, kuid ujukomaarvutustes jääb ta ikkagi Pentiumile alla. Nagu ka K5 puhul oli K6 sama sagedusega Intel kiipidest umbes kolmandiku võrra odavam. K6 valmistatakse ka 0.25 mikroni tehnoloogiaga. Ta sisaldab ka MMX käske. K6-3D on edasiarendus K6-st, mis hiljem nimetati ümber K6-2-ks. K6-2 sisaldab sisaldab 3DNow! käsustikku, mis kiirendab vastava toetusega 3d multimeedia programme ja mänge. 3Dnow! on 21 (algselt oli 24) uut SIMD (Single Instruction Multiple Data) käsku. K6 sagedusega 166-300 ning K6-2 266 töötavad Socket 7 emaplaatidega (mis seda takti võimaldavad), kuid K6-2 alates 300 Mhz jaoks on soovitatav juba uut tüüpi emaplaat ( Super 7), mis toetaks 100 Mhz mälusiini. Super Socket 7 emaplaadid võimaldavad kasutada 100 Mhz bus-i ning kordajat kuni 5,5 (mitte kõik mudelid), aga endiselt võib nendel ka aeglasemaid protsessoreid kasutada. K6-2 võib teatud olukordades täisarvude töötlemises isegi samal sagedusel P II-le konkurentsi pakkuda. K6 MMX käskude kiirus jääb tavalisele Pentium MMX-le poole võrra alla, kuna selles on vaid üks MMX-üksus Pentiumi (ka P II) kahe vastu. K6-2-te on lisatud ka teine MMX-üksus ning kiirus on võrdne Pentium MMX-ga.
K6-3 saabus müügile 1999 alguses. See kiip sisaldab 256 kb kiibisisest L2 cache, mis kindlasti annab jõudlusele juurde, kuid ujukomaarvutustes jääb ta endiselt Inteli kiirematele kiipidele alla. Taktsagedused peaks olema 350, 400 ja 450 MHz.
Vaata ka: www.amd.com
CYRIX 6x86 oli suhteliselt tagasihoidlik protsessor, kuigi täisarvude töötlemiskiirusega suutis ta Pentiumile mingit konkurentsi pakkuda. M II on Cyrixi uue nimega vana kiip, mis kasutab Super Socket 7 emaplaati (aga mälusiini 66-100 Mhz) ning endiselt on tasemel täisarvudega arvutamine. Kellel on aga tegemist ujukomaarvutustega (nt. 3d mängud), sellel ei ole mõtet M II ostmist kaaluda. Cyrixi omalaadne arendusprojekt on MediaGX kiip, mis sisaldab ka graafikakaardi ja mälukontrolleri. See on suur samm selle poole, et mahutada kogu arvuti ühele kiibile. Cyrixi protsessorid on traditsiooniliselt odava hinnaga ning nende põhiliseks töövaldkonnaks on tööarvutid, millel ei kasutata eriti ujukomaarvutusi (ka alla 500$ arvutid). Kuna Cyrixi protsessorite jõudlus ühe takti kohta on suurem kui Pentiumil, kasutab Cyrix PR-reitingut. See peaks näitama analoogse Pentiumi jõudlust.
Vaata ka: www.cyrix.com
IDT ( Integrated Device Technology ) IDT on uusim tootja PC protsessorite turul. Valmis on seni vaid kolm kiipide perekonda: Centaur , Winchip (166 ja 200 ) ja Winchip 2 (233 ja 266). Winchip 2 sisaldab 3Dnow! käske ja ka MMX käske. Oma soodsa hinna poolest peaks ta populaarsust omandama. Miinuseks on vist ainult tuntus, sest inimesed ei ole reeglina sellest firmast ja nende kiipidest kuulnud ning eelistavad varem järgiproovitud protsessoreid kasutada.
Vaata ka: www.idt.com
PC protsessorite tulevik.
Tanner , Coppermine ja Cascades on Inteli järgmiste aastate projektid , mis peaks küll takti tõstma kuni 700-800-ni, kuid sisulise uuendusena on projekteerimisel Merced, mille tehnilised uuendused peaksid aluse panema uuele põlvkonnale. Mercedis on põhjalikult arendatud käskude samaaegset täitmist ning tingimuste ettearvamist ning muid multitaskingu elemente. (Merced saab tõenäoliselt olema Inteli esimene täielikult 64 bitine CPU, lühidalt IA-64). Celeroni kategoorias arendatavad projektid on Coppermine-128 ja mõned veel..
AMD-l on järgmine CPU K7, mis   peaks välja tulema aasta 1999 juunis või juulis. Tõenäoline taktsagedus on alates 500 Mhz. K7 võib saada suureks turuhitiks, sest AMD on hoidnud oma hinnad madalad, kuid seni on nende tehnoloogia olnud sammu võrra Intelist maas . K7-s on edasi arendatud käskude samaaegset täitmist, samuti protsessori plaadil L1 ja L2 cache. K7 sobib tõenäoliselt Slot A emaplaatidele, mis ka 1999 müügile tulevad. Hinna poolest on K7 ikkagi odavam lähedal Inteli võrdväärsetele protsessoritele (K7 hind peaks olema 600$). Esialgsete testide põhjal on K7 kiirus P 3 Xeonist (samal sagedusel) täisarvude töötluses kiirem umbes 10 %, ujukomaarvutustes aga koguni 35-40%. See on üllatav, kuna traditsiooniliselt on Inteli kloonid olnud ikka ujukomaarvutuste koha pealt nõrgemad.
Cyrixi järgmine protsessor peaks olema Jalapeno, palju kiirem kui 6x86 ning 3d-üksusega. CPU-sse ehitatud 3d-üksus peaks eelteadete kohaselt koha kätte näitama kõigile senistele graafikakaartidele. Ka on taktsageduseks reklaamitud 600-800 Mhz, mis peakski olema selle protsessori jõudluse aluseks. Enne aga peaks turule tulema Jedi , mis täidaks vahe M II ja Jalapeno vahel. Jedi peaks olema sisuliselt täiustatud FPU-ga 6x86.
Rise on veel üks uus firma, kes on valmis saanud oma protsessori. mP6 sobib Pentiumi emaplaatidele, kuid eeliseks vanemate protsessorite ees on protsessori erakordselt suur jõudlus ühe takti kohta (3 käsku täidetakse sõltumatult täisarvudega, ujukomaarvudega ja MMX-käskudega!) ning 100 Mhz mälusiini kasutamine. Hetkel on kiireim variant 200 Mhz (2*100). Seni pole veel kindel millist turustrateegiat Rise kasutama hakkab ja kuidas oma protsessorit reklaamitakse. (Cyrixi variant oleks soodsaim - nimetada protsessor Pentium-reitinguga).
IBM, kes seni on PC protsessoritega vähe tegemist teinud (koostöö Cyrixiga - 6x86), on siiski ka oma projekte rahastanud. 1998 aasta alguses said IBM insenerid laboris valmis esimese 1,1 Ghz kiibi. Turustama ei hakata seda tõenäoliselt niipea, sest masstootmiseks vastavad vahendid puuduvad ja nende arendamine võtab samuti aega.