KarbosGuide.dk. Modul 3b2.

CPU'en – udviklinger og forbedringer


Indholdet:

  • Cache-RAM - vigtigt emne!
  • CPU'en – udviklingsområder
  • CPU'en – hastighedsmålinger

  • Næste side
  • Foregående side


  • Cache-RAM

    CPU'en skal kunne aflevere sine data i meget høj fart. Derfor bruger man en speciel type RAM kaldet -cache -til en slags hurtige mellemlagre (buffere kunne man sige). Den almindelige RAM kan nemlig overhovedet ikke følge med CPU'ens interne hastighed.

    Hvis CPU'en skal kunne yde godt, skal antallet af transaktioner ud af chippen minimeres. Jo mere af data-trafikken, der ligger inde i chippen, jo bedre bliver ydelsen. Derfor fik Intels CPU 80486 indbygget regneenhed (floating point unit) og 8 KB L1-cache RAM. Disse to ting gør, at datastrømmen ind og ud af CPU'en holdes nede på et minimum.

    Cache-RAM er især vigtig ved klokdoblede CPU'er, hvor klokfrekvensen er mange gange større internt end eksternt. Da er det godt for ydnyttelsen af "hestekræfterne", når CPU'en har et cache-lager, hvor den lynhurtigt kan aflevere eller hente data.

    Fra 486-processorne og fremad bruger man to lag af cache. Den hurtigste cache-RAM findes inde i CPU'en. Den kaldes L1-cache. Som det næste lag findes L2-cachen, der er små SRAM chips på bundkortet. Se figuren herunder, der viser et godt gammelt Pentium-system fra midten af 1990'erne:

    Cache er en utrolig vigtig teknik i udviklingen af forbedrede CPU'er. Vi kommer fortsat til at se større integrerede cache (indbygget i CPU'en), som arbejder ved højere og højere klokfrekvenser.

    Hvor meget RAM kan caches?

    L2-cachen kan cache en bestemt RAM-mængde. Hvor meget bestemmes af chipsættet samt den TAG-RAM-kreds, der styrer cachen. Ét af de allermest udbredte chipsæt til de oprindelige Pentium'er (82430TX) kunne maksimalt cache 64 MB RAM - hvilket ikke var særligt godt.

    Denne problemstilling har givet anledning til masser af rygter og RAM-problemer ved Windows 95/98. Disse rygter må manes til jorden: Windows 98 kan håndtere op til 2 GB RAM. De eneste problemer, der har været med RAM er kommet fra halvdårlige Pentium-chipsæt som TX.


    Se på cache'rne

    L1-cache kom for første gang i Intels 80486DX-chip:

    CPUCache-størrelse i CPU
    80486DX og DX28 KB L1
    80486DX416 KB L1
    Pentium 16 KB L1
    Pentium Pro
    16 KB L1 + 256 KB L2
    (nogle med 512 KB L2)
    Pentium MMX32 KB L1
    AMD K6 og K6-264 KB L1
    Pentium II og tidlige Pentium IIi
    32 KB L1
    Celeron 32 KB L1 + 128 KB L2
    AMD K6-3
    64 KB L1 + 256 KB L2
    Pentium III CuMine
    32 KB L1 + 256 KB L2
    AMD Athlon
    128 KB L1 + 512 KB L2
    Pentium 420 KB L1 + 256 KB L2

    I dag er større og bedre CPU-cache et naturligt led i udviklingen af ny CPU'er. Både AMDs og Intels fremtidige processorer vil indoperere større og forbedre cache.


    Udviklingsområder

    I følgende tabel ses et udvalg af de teknologier, der kan optimeres i CPU-produktionen. Bemærk at internt betyder, at det sker inde i selve CPU'en. Eksterne hastigheder mv. findes umiddelbart udenfor CPU'en – på bundkortet.

    Udviklingsområde Betydning
    Eksempel
    Klokfrekvensen interntHvor hurtigt databehandlingen sker inde i CPU'en.
    800 MHz
    Klokfrekvensen eksterntHvor hurtigt data transporteres til og fra CPU'en – via systembussen.
    133 MHz
    Klokdobling At CPU'en arbejder x antal gange hurtigere internt end eksternt.
    6,0 gange
    (som ovenfor)
    Databredde interntHvor mange data kan CPU'en behandle samtidigt?
    32 bit
    Databredde eksterntHvor mange data kan CPU'en modtage til behandling ad gangen?
    64 bit
    Intern cache
    (Level 1 cache)
    Større og bedre L1-cache, som er en lille hurtig hukommelse, der virker som buffer i forhold til den øvrige RAM.
    32 KB
    InstruktionssættetKan instruktionssættet forenkles, så programafviklingen går hurtigere?
    Eller kan det forbedres?
    RISC-kode. Flere pipelines. MMX- eller andre multimedie-instruktioner (SSE).

    Hvis vi skal afbilde CPU'en og dens optimeringsmuligheder grafisk, kunne det se sådan ud:


    CPU'en – hastighedsmåling

    Når vi ser på den enkelte CPU, er det primært hastigheden, der er interessant. Alle nyere CPU'er kan nemlig det samme; i princippet kan du sagtens afvikle Windows 98 med Office 2000 på en 386'er – det vil bare gå urimeligt langsomt, men det kan lade sig gøre.

    Forskellen mellem CPU'erne ligger primært i hastigheden. Og hastigheden opstår som et produkt af alle de ovenfor nævnte teknologier (som klokfrekvens og busbredde).

    Der er utroligt mange måder at måle CPU-hastigheder på, så det er helt uoverskueligt område. Fra gammel tid har Nortons Speed Indeks givet en god pejling. Det er en test, som kan afvikles på alle pc'er med programmet Sysinfo, der findes i programpakken Norton Utilities.

    I skemaet herunder ses en stribe ældre CPU'er. Du kan se, hvordan de er konstrueret med hensyn til klokhastigheder og busbredde, og i sidste kolonne ses deres SI (Norton Speed Index).

    CPU
    CPU-
    hastighed
    Klok-
    dobling
    Systembus-
    hastighed
    Data-
    bredde
    Si
    80864,77 MHz14,77 MHz16 bit1
    8028612 MHz112 MHz16 bit8
    80386DX25 MHz125 MHz32 bit40
    486 DX2-66
    66 MHz
    2
    33 MHz
    32 bit
    142
    486 DX4-133
    133 MHz
    4
    33 MHz
    32 bit
    288
    Pentium 75
    75 MHz
    1,5
    50 MHz
    64 bit
    235
    Pentium 90
    90 MHz
    1,5
    60 MHz
    64 bit
    278
    Pentium 100
    100 MHz
    1,5
    66 MHz
    64 bit
    305
    Pentium 133
    133 MHz
    2
    66 MHz
    64 bit
    420
    Pentium 166
    166 MHz
    2,5
    66 MHz
    64 bit
    527
    Pentium 200
    200 MHz
    3
    66 MHz
    64 bit
    629
    Pentium II-333333 MHz566 MHz64 bit?

    Nyere CPU'er sammenlignes almindeligvis på deres klokfrekvens.

    Læs også om systembussen i modul 2b.


  • Næste side
  • Forrige side


    Lær mere

    Fortsæt beskrivelsen med at se på alle 5. generations-CPU'erne, Pentium mv.: Klik for Modul 3c

    Læs videre om Ultra DMA og AGP i modul 5b

    Læs om driv-programmer til Windows 95 i modul 6c.

    Læs videre om RAM i modul 2e

    Tilbage tilOversigt

    Copyright (c) 1996 - 2001 by Michael B. Karbo.