WinChip
Из Википедии, свободной энциклопедии
WinChip (IDT-С6) — x86-совместимый процессор, анонсированный 13 октября 1997 года[1]. Функциональность в основном соответствовала Intel Pentium. Предназначался для рынка недорогих компьютеров, отличался простой архитектурой, низким энергопотреблением и тепловыделением. Разработкой процессора занималось подразделение компании IDT — Centaur Technology, производство осуществлялось компанией IDT[2].
Дальнейшим развитием WinChip стал процессор WinChip 2, отличавшийся от предшественника поддержкой дополнительного набора инструкций 3DNow!, а также некоторыми архитектурными усовершенствованиями. Анонс WinChip 2 состоялся 19 мая, а выход на рынок — в сентябре 1998 года[3].
На ноябрь 1999 года был запланирован выход процессора WinChip 3, основным отличием которого являлся увеличенный кэш первого уровня, однако его выпуск был отменён.
После продажи подразделения Centaur Technology компании VIA Technologies в конце 1999 года, модернизированное ядро WinChip использовалось в процессорах VIA Cyrix III, впоследствии переименованных в VIA C3[4].
Общие сведения
Суммиров вкратце
Перспектива
Процессоры WinChip выполнены в корпусе типа PGA и предназначены для установки в системные платы с 296-контактным гнездовым разъёмом Socket 7. В отличие от процессоров Intel Pentium MMX, WinChip не требует раздельного напряжения питания для ядра и цепей ввода-вывода, что позволяет устанавливать его в более старые системные платы (WinChip 2B и WinChip 3 требовали раздельного напряжения, однако эти процессоры так и не были выпущены). Для корректной работы процессоров WinChip с такими платами необходима лишь их поддержка со стороны BIOS.
Раздельный кэш первого уровня объёмом 64Кб (планировалось увеличение до 128Кб в WinChip 3) работает на частоте ядра. Интегрированный кэш второго уровня отсутствует (микросхемы кэш-памяти расположены на системной плате).
Особенности архитектуры
Суммиров вкратце
Перспектива
Конвейер состоит из 4 стадий[8]:
- R — декодирование инструкций, определение зависимостей.
- A — вычисление адресов, запрос данных.
- D — выборка данных, выполнение микроопераций.
- W — запись результатов выполнения микроопераций в регистры, кэш-память данных первого уровня и ОЗУ.
Процессоры семейства WinChip представляют собой x86-совместимые процессоры с внутренней RISC-архитектурой: инструкции x86 выполняются не напрямую, а после преобразования их в простые внутренние микрооперации.
При разработке инженеры Centaur Technology опирались на ряд принципов, позволивших создать процессор, отличающийся низкой стоимостью производства, небольшим энергопотреблением и тепловыделением.
- Аппаратная оптимизация под выполнение простых инструкций (чтение или запись в память, переходы, операции над целыми числами), связанная с тем, что к таковым относится более 90 % выполняемых инструкций. Более сложные инструкции встречаются значительно реже и могут быть преобразованы в микрооперации с помощью ПЗУ микрокода, хранящего последовательности микроопераций, соответствующих таким инструкциям. Такая оптимизация позволяет сократить количество функциональных блоков процессора.
- Повышение производительности с помощью повышения тактовой частоты, а не с помощью увеличения количества инструкций, выполняемых за один такт.
- Оптимизация работы процессора с оперативной памятью, связанная с тем, что производительность системы лимитируется скоростью работы с памятью значительно сильнее, чем скоростью процессора. Увеличение скорости работы с памятью достигается за счёт увеличения объёма интегрированной кэш-памяти первого уровня, а также оптимизации алгоритмов управления кэш-памятью и буфером трансляции адресов (TLB).
- Оптимизация процессора для работы с наиболее вероятной программной средой — операционными системами Windows.
В связи с этим архитектура процессоров семейства WinChip значительно упрощена по сравнению с конкурирующими процессорами. Они также не способны работать в многопроцессорных системах (SMP). Функциональность их в основном соответствует функциональности процессоров Intel Pentium, однако, отсутствует поддержка интерфейса APIC (который необходим для работы в SMP) а также некоторых дополнительных функций, связанных с работой в режиме виртуального 8086 и с виртуальной памятью (информацию о поддерживаемых функциях можно получить с помощью инструкции «CPUID»)[8].
WinChip
Суммиров вкратце
Перспектива
С точки зрения архитектуры, процессоры WinChip ближе к процессорам x86 четвёртого поколения (Intel 80486, AMD Am5x86), чем к процессорам своего времени. Единственный целочисленный конвейер содержит 4 ступени, математический сопроцессор не конвейеризован. Блок инструкций MMX процессора WinChip позволяет исполнять одну инструкцию за такт (в Pentium MMX — две). В WinChip отсутствуют такие технологии, как внеочередное исполнение, переименование регистров и предсказание ветвлений, характерные для большинства конкурирующих процессоров.
Всё это позволило инженерам Centaur значительно сократить количество транзисторов и уменьшить площадь кристалла, что привело к снижению стоимости проектирования, тестирования и производства процессоров WinChip, в результате чего стоимость процессоров WinChip оказалась значительно ниже, чем цена конкурирующих процессоров (так, например, стоимость Pentium MMX и AMD K6 с частотой 200 МГц на момент анонса составляла 550 и 349 долларов соответственно[9][10], а цена WinChip с той же тактовой частотой — 135 долларов[11]).
Кроме того, упрощение архитектуры положительно сказалось на энергопотреблении и тепловыделении процессора (для сравнения, максимальное тепловыделение WinChip с частотой 200 МГц составляет 13 Вт при напряжении питания 3,52 В[11], в то время как процессор Pentium MMX с той же тактовой частотой выделяет до 18 Вт при напряжении питания 2,8 В[9]). Предполагалось, что благодаря этому WinChip смогут работать на частотах до 400 МГц, а также широко применяться в ноутбуках[2][12].
Процессор выпускался по 350 нм технологии, имел напряжение ядра 3,3 или 3,52 В (в зависимости от партии) и, в отличие от Pentium MMX, не требовал использования системных плат, преобразователи которых позволяли подавать различное напряжение на ядро и цепи ввода-вывода.
WinChip 2
Суммиров вкратце
Перспектива
Процессор WinChip 2 является дальнейшим развитием процессора WinChip. Он по-прежнему выпускался по 350-нм технологии и имел напряжение ядра 3,3 или 3,52 В. По сравнению с предшественником WinChip 2 получил следующие нововведения:
- конвейерный математический сопроцессор;
- два суперскалярных блока инструкций MMX;
- блок предсказания ветвлений;
- блок инструкций 3DNow! (2 конвейера).
Процессоры WinChip 2 ревизии «A» (W2A), представленные в марте 1999 года[3], производились по 250-нм технологии, что позволило уменьшить размеры кристалла с 95 до 58 мм², однако напряжение ядра не изменилось по сравнению с предшественником. Кроме того, эти процессоры получили возможность установки нестандартных множителей, таких как 2,33 или 2,66, что позволило использовать процессоры с тактовой частотой 233 и 266 МГц на системных платах с 100-МГц системной шиной[13][14].
В конце 1999 года планировался выпуск WinChip 2 ревизии «B» (W2B). Эти процессоры должны были производиться по 250-нм технологии, а напряжение ядра должно было быть снижено до 2,8 В (что требовало использования системных плат с раздельным напряжением питания). Однако выпуск WinChip 2B, так же, как и WinChip 3, был отменён. Существовали, однако, инженерные образцы WinChip 2B, выпущенные в ограниченных количествах[3].
Для маркировки процессоров WinChip 2 использовался рейтинг производительности (Performance Rating, PR). Рейтинг соответствовал частоте процессора AMD K6-2, равного по производительности в тесте Winstone 99 (данный тест позволяет оценить быстродействие процессора в офисных приложениях). Так, например, процессор WinChip 2 с частотой 233 МГц (частота системной шины — 100 МГц) в тесте Winstone 99 соответствовал по производительности AMD K6-2 с частотой 266 МГц, поэтому имел рейтинг PR266[15].
WinChip 3
Процессор WinChip 3 планировался как дальнейшее развитие WinChip 2B с удвоенным размером кэша первого уровня. Однако, в связи с выходом недорогих и более перспективных процессоров Intel Celeron, а также с окончательной потерей поддержки производителями разъёма Socket 7, выпуск процессора WinChip 3 был отменён, а подразделение Centaur Technology в сентябре 1999 года было продано компании VIA за 51 млн долларов[16].
Технические характеристики
| [3][8][17] | WinChip | WinChip 2 | ||
|---|---|---|---|---|
| C6 | W2 | W2A | W2B | |
| Тактовая частота | ||||
| Частота ядра, МГц | 180—240 | 200—240 | 200—250 | |
| Частота FSB, МГц | 60, 66, 75 | 66, 100 | 66 | |
| Характеристики ядра | ||||
| Набор инструкций | IA-32, MMX | IA-32, MMX, 3DNow! | ||
| Разрядность регистров | 32 бит (целочисленные), 80 бит (вещественночисленные), 64 бит (MMX) | |||
| Глубина конвейера | 4 стадии | |||
| Разрядность ША | 32 бит | |||
| Разрядность ШД | 64 бит | |||
| Количество транзисторов, млн. | 5,4 | 5,9 | ||
| Кэш L1 | ||||
| Кэш данных | 32 Кб, 2-канальный наборно-ассоциативный, длина строки — 32 байта | 32 Кб, 4-канальный наборно-ассоциативный, длина строки — 32 байта | ||
| Кэш инструкций | 32 Кб, 2-канальный наборно-ассоциативный, длина строки — 32 байта | |||
| Интерфейс | ||||
| Разъём | Socket 7 | |||
| Корпус | PGA | |||
| Технологические, электрические и тепловые характеристики | ||||
| Технология производства | 350 нм. CMOS (четырёхслойный, алюминиевые соединения) | 350 нм. CMOS (пятислойный, алюминиевые соединения) | 250 нм. CMOS (пятислойный, алюминиевые соединения) | |
| Площадь кристалла, мм² | 88 | 95 | 58 | 69 |
| Напряжение ядра, В | 3,3 — 3,52 | 2,8 | ||
| Напряжение цепей I/O, В | 3,3 — 3,52 | |||
| Максимальное тепловыделение, Вт | 13,1 | 14,0 | 16 | — |
Ревизии ядер процессоров
Исправленные ошибки
Суммиров вкратце
Перспектива
Процессор представляет собой сложное микроэлектронное устройство, что не позволяет исключить вероятность его некорректной работы. Ошибки появляются на этапе проектирования и могут быть исправлены обновлениями микрокода процессора либо выпуском нвой ревизии ядра процессора. В процессорах WinChip обнаружено 33 различных ошибки, из которых 12 исправлено. В процессорах WinChip 2 — 14 ошибок, из которых 6 исправлено[8].
Далее перечислены ошибки, исправленные в различных ревизиях ядер процессоров WinChip и WinChip 2. Данные ошибки присутствуют во всех ядрах, выпущенных до их исправления, если не указано обратное.
WinChip
Ревизия 1
- Ошибка при выполнении функций FSINCOS или FCOS.
- Падение производительности целочисленного конвейера при некоторых операциях FPU.
- Ошибка при нормализации псевдонормальных чисел (нормализация не выполняется).
- Произвольные исключения при выполнении некоторых инструкций FPU.
- Ошибка передачи указателя инструкции после немаскируемого прерывания, вызванного FPU.
- Ошибка при исполнении инструкции INVLPG с адресом, близким к 4 Гб (0xFFFFFFFD, 0xFFFFFFFE, 0xFFFFFFFF).
- Некорректное распознавание самомодифицирующегося кода.
- Счётчик тактов (TSC) останавливается, если процессор находится в состоянии пониженного энергопотребления.
- Некорректная работа AHD (отключение автоматического останова). Останов производится даже в том случае, если он отключён установкой бита AHD в «1».
- Ошибка включения режима нестрогого упорядочения записи с помощью регистра MCR_CTRL.
- Работа процессора при передаче 8- и 16-битных операндов отличается от работы процессоров Pentium (что может приводить к некорректной работе с некоторыми чипсетами).
- Некорректная работа режима CI (блокировка записи строки кэша). Включение режима игнорируется.
WinChip 2
W2A
- Некорректная обработка переполнения при выполнении инструкций FIST и FISTP.
- Некорректная установка флагов при сравнении денормализованных операндов.
- Потеря последнего значащего бита при выполнении инструкций FIST и FISTP над отрицательными ненормализованными данными.
- Ошибочное сообщение об ошибке при прохождении BIST (встроенная самодиагностика).
- Зависание при установке в «0» бита DTLOCK регистра FCR.
W2B
- Ошибка при извлечении квадратного корня с точностью 24 бит с помощью инструкции PFRSQRT (3DNow!).
Положение на рынке и сравнение с конкурентами
Суммиров вкратце
Перспектива
WinChip
IDT WinChip присутствовал на рынке с момента своего выхода в октябре 1997 года и до появления IDT WinChip 2 в сентябре 1998 года. Параллельно с WinChip существовали следующие x86-процессоры:
- AMD K6. Имел несколько более высокую производительность, чем WinChip.
- Intel Pentium MMX. Имел несколько более высокую производительность, чем WinChip в целочисленных вычислениях, значительно превосходя его в вещественночисленных[18].
- Intel Pentium II. Предназначался для высокопроизводительных компьютеров, имел высокую стоимость и значительно опережал WinChip во всех задачах.
- Intel Celeron (Covington). Предназначался для рынка недорогих настольных компьютеров. Первоначально представлял собой Pentium II, лишённый кэш-памяти второго уровня. Значительно опережал WinChip как в целочисленных, так и в вещественночисленных вычислениях.
- Cyrix 6x86MX / M-II. В целочисленных вычислениях превосходил как WinChip, так и AMD K6, и Pentium MMX. В вещественночисленных вычислениях опережал WinChip, значительно уступая Pentium MMX[19].
WinChip 2
IDT WinChip 2 присутствовал на рынке с момента своего выхода в сентябре 1998 года и до продажи Centaur Technology компании VIA. Параллельно с WinChip 2 существовали следующие x86-процессоры:
- AMD K6-2 и K6-III. Опережали WinChip 2 с равным рейтингом во всех задачах (часто значительно)[15].
- AMD Athlon. Предназначался для высокопроизводительных компьютеров, имел высокую стоимость и значительно опережал WinChip 2 во всех задачах.
- Intel Pentium II и Pentium III. Предназначались для высокопроизводительных компьютеров, имели высокую стоимость и значительно опережали WinChip 2 во всех задачах.
- Intel Celeron (Mendocino). Предназначался для рынка недорогих настольных компьютеров. Значительно опережал WinChip 2[20].
- Rise mP6. Значительно уступал всем конкурентам, в том числе и WinChip 2[21].
- Cyrix M-II. Опережал WinChip 2 во всех задачах (часто значительно).
Примечания
Ссылки
Wikiwand - on
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.