Ретроклокинг: изучаем разгонный потенциал семи процессоров Pentium MMX

Ретроклокинг: изучаем разгонный потенциал семи процессоров Pentium MMX

Оглавление

  • Вступление
  • Тестовые образцы
  • Тестовый стенд
  • Изучение разгонного потенциала Pentium MMX
    • №1, Intel Pentium MMX 166 МГц [SL27H]
    • №2, Intel Pentium MMX 200 МГц [SL26J]
    • №3, Intel Pentium MMX 200 МГц [SL27J]
    • №4, Intel Pentium MMX 200 МГц [SL27J]
    • №5, Intel Pentium MMX 233 МГц [SL27S]
    • №6, Intel Pentium MMX 233 МГц [SL27S]
  • Экстремальный разгон лучшего Pentium MMX
  • Результаты тестов
    • Super Pi mod 1.5XS (1M)
    • PiFast v.4.1
    • wPrime v.1.43
    • HWBOT Prime v.0.8.3
    • 3DMark 2000 Pro v.1.1
    • 3DMark 2001 SE Pro b330
    • AIDA64 5.00.3333
  • Седьмой экземпляр Pentium MMX
  • Заключение

Вступление

Лаборатория продолжает цикл статей о ретроклокинге. На этот раз речь пойдет о Pentium MMX. Данный материал был задуман под впечатлением от обзоров уважаемого мною автора I.N., который долгое время изучает в своих статьях частотный потенциал нескольких одинаковых процессоров одной модели, но с разными Batch кодами, что в итоге дает представление о среднем разгонном потенциале рассматриваемых ЦП. Как вы уже догадались, я решил провести аналогичный эксперимент, главным героем которого станет Pentium MMX.

реклама

Заодно среди испытуемых будет отобран лучший экземпляр, который затем примет участие в экстремальном разгоне, отстаивая честь всех Pentium MMX.

Данный процессор был выбран не случайно. Компания Intel не только придала новому решению приятный внешний вид, сменив керамику на металлический теплораспределитель, но и наделила его командами с мультимедиа-расширениями или MultiMedia eXtention (сокращенно MMX).

Новый набор, который состоял из 57 новых команд, был предназначен в первую очередь для реализации алгоритмов, характерных для обработки графических, видео- и аудиоданных: фильтрации, преобразований Фурье, свертки и прочего. В итоге это привело к маленькой революции в области написания программного обеспечения и увеличению производительности CPU в типичных задачах от 50 до 400%.

Pentium MMX немного задержался с выходом и был официально представлен публике 8 января 1997 года. Рабочие частоты новинок начинались с 166 МГц и заканчивались 233 МГц. Количество транзисторов равнялось 4.5 млн штук, а уровень TDP – 17 Вт.

Лично у меня первый Pentium с дополнительными MMX инструкциями ассоциируется с игровыми клубами, где во времена расцвета игровых консолей Sega Mega Drive II и Super Nintendo всегда находилась пара ПК, стоявших где-то в углу заведения, на которых время игры было расписано на много часов вперед. Играли тогда на них в стратегии, включая мою любимую Command & Conquer .

Думаю, такие клубы существовали во многих городах распавшегося СССР. Тогда, в конце 1990-х, при средней заработной плате около $100 стоимость такого ПК уходила далеко за тысячу долларов, если не три-четыре, и позволить себе приобрести собственный ПК могли лишь единицы.

Но мы с моим товарищем, ныне уже Дмитрием Андреевичем, ходили тогда играть в Mortal Kombat 3 и Rock’n’Roll Racing на второй «Сеге». Эру Pentium MMX я пропустил, но спустя десятилетия выдался шанс познакомиться поближе с тем, что отдавало команды юнитам в C&C.

реклама

Тестовые образцы

Итак, после небольшого лирического отступления я предлагаю разобраться в маркировке CPU.

BP80503200 модель и частота – в данной строке указывается код модели CPU и его рабочая частота в МГц. Так для модели Pentium (P5) на Socket 4 соответствует код 80501. Для Pentium (P54C) на Socket 5 — 80502. Процессоры Pentium MMX имеют модельный код 80503. Последние три цифры в строке указывают на рабочую частоту равную 200 МГц.

SL23W SPEC код – данный код обозначает спецификацию CPU. Как правило, при производстве CPU в процессор вносятя некоторые доработки или исправляют найденные ошибки, после каждого такого изменения новой спецификации CPU присваивается свой SPEC код. В рамках одного степпинга может быть несколько SPEC кодов. В SPEC код также зашифровано: частота ядра, частота шины, размер кэша, TDP и т.д На сайте производителя процессора всегда можно узнать дополнительную информацию ведя поиск по спецификации конкретного CPU.

L7421602-0827 – FPO/Batch код. В данном коде зашифрована дата производства CPU и другая информация. Первая цифра после буквы «L» отвечает за год, в данном случае это 1997. Следующие две цифры «21» это неделя производства.

2.8V – обозначение рабочего напряжения CPU.

По маркетинговым соображениям из одной кремниевой пластины могли выходить CPU с различными частотными характеристиками, поэтому я и решил взять такой набор процессоров, чтобы посмотреть будет ли какая-либо закономерность в их разгоне. Все процессоры были изготовлены в различное время и имеют далеко не последовательную нумерацию, в отличие от обзоров I.N., где batch’b часто идут один за другим. Но тем более интереснее будет посмотреть на итоговый результат.

Тестовый стенд

Вначале было решено провести все тестирование процессоров на своей любимой Socket7 плате ASUS P5A на чипсете «Ali Aladdin 5». Но в ходе наблюдения за поведением разгона испытуемых CPU я решил добавить оппонента в виде AOpen AX59 Pro на не менее интересном и легендарном чипсете «VIA Apollo MVP3».

Материнская плата AOpen AX59 Pro интересна еще и тем, что позволяет использовать сразу три типа оперативной памяти: FPM, EDO и SDRAM и легко переносит высокие частоты FSB. На данной плате в свое время был установлен мировой рекорд по частоте разгона FPM памяти.

Что ж, можно будет столкнуть лоб в лоб тогдашних лидеров чипсетостроения, а пока обе платы крупным планом.

Представление плат глазами утилиты CPU-Z:

реклама

  • Intel Pentium MMX 166 МГц [SL27H] 41 неделя 1997 г.;
  • Intel Pentium MMX 200 МГц [SL26J] 18 неделя 1997 г.;
  • Intel Pentium MMX 200 МГц [SL27J] 21 неделя 1997 г.;
  • Intel Pentium MMX 200 МГц [SL27J] 30 неделя 1997 г;
  • Intel Pentium MMX 233 МГц [SL27S] 18 неделя 1998 г;
  • Intel Pentium MMX 233 МГц [SL27S] 24 неделя 1998 г.

А также в качестве специально приглашенного гостя:

  • Intel Pentium MMX 266 МГц [SL2Z4] 44 неделя 1998 г.
  • ASUS P5A rev.1.06 Socket 7 Чипсет «Ali Aladdin 5»;
  • AOpen AX59 Pro Socket 7 Чипсет « VIA Apollo MVP3».
  • Hyndai SDRAM 256 Мб CL=2;
  • Samsung SDRAM 128 Мб CL=2.
  • PNY GeForce 2 MX400 PCI 64 Мбайт (Forceware 44.03).

реклама

Тестирование проводилось в Windows XP Sp3 с помощью следующего ПО:

  • Super Pi mod. 1.5XS (задача 1M);
  • PiFast v.4.1;
  • wPrime v.1.43;
  • HWBOT Prime v.0.8.3;
  • 3Dmark2000 Pro v.1.1;
  • 3Dmark2001SE Pro b330;
  • AIDA64 5.00.3333.

С целью расширить ряды участников данного тестирования и показать развитие процессорных технологий, в итоговые графики будут включены результаты, полученные в тестах ЦП Pentium Pro (Socket8) и Pentium II (Slot1).

Результаты сравнительного тестирования процессоров семейства Pentium Pro (Socket8) приводятся в соответствующей статье «Ретроклокинг: разгоняем Pentium Pro (Socket 8)».

Национальная библиотека им. Н. Э. Баумана
Bauman National Library

Персональные инструменты

  • Главная
  • Рубрикация
  • Указатель А — Я
  • Порталы
  • Произвольно
  • Журнал
  • Редакторам
    • Ссылки сюда
    • Связанные правки
    • Загрузить файл
    • Спецстраницы
    • Версия для печати
    • Постоянная ссылка
    • Сведения о странице
    • Цитировать страницу
    • Читать
    • Просмотр
    • История

Intel Pentium MMX

[File:Pentium-mmx.jpg|thumb|right|150px|Рис. 1. Intel Pentium MMX.]]

Содержание

  • 1 Общие сведения
  • 2 Особенности
  • 3 Три условия работы ММХ-систем
  • 4 Сравнение процессоров MMX с процессорами Pentium
  • 5 См. также

Общие сведения

Intel Pentium MMX (также известный как P55) — 32-битный микропроцессор пятого поколения архитектуры x86, разработанный компанией Intel в октябре 1996.Фирма Intel при создании этого процессора рассчитывала, что он будет применяться не только на рабочих машинах в офисах, но и в домашних компьютерах.

Изначально этот микропроцессор создавался для ускорения работы с различного рода мультимедийными приложениями (анимация, звук, трехмерная графика и видео), когда к данной области был проявлен огромный интерес. Технология MMX представляет собой расширение набора инструкций с использованием техники SIMD (Single Instruction, Multiple Data — одна инструкция на множество данных) для ускорения мультимедийных и коммуникационных программ за счет параллельности обработки. Этот процессор аналогичен Pentium, но в него добавлено 57 команд для ускорения работы всех областей, связанных с мультимедиа.

По сравнению с предшественником (Pentium), новый процессор включал следующие особенности:

  • 57 новых целочисленных инструкций MMX (ориентированных на более эффективное решение задач мультимедиа) с возможностью выполнения двух MMX-команд одновременно;
  • увеличенную до 32 килобайт кэш-память первого уровня;
  • увеличенный на один шаг (6 вместо 5) конвейер с улучшенным механизмом параллельной работы конвейеров;
  • вдвое увеличено количество буферов записи данных (4 против 2);
  • наличие встроенного теста (Self Test);
  • несовместимость с разъемом Socket 5.

Процессор (кодовое обозначение P55C) выпускался с частотами от 133 до 233 МГц, изготавливался по 0,35-микронной технологии, содержал 4,5 млн транзисторов и устанавливался в разъем Socket 7. Использование инструкций MMX позволяло увеличить производительность процессора до 60%. В январе 1997 были выпущены процессоры Pentium MMX Overdrive, предназначавшиеся для установки в материнские платы для Pentium, не поддерживающие двойного питания. В сентябре была разработана версия Pentium MMX для ноутбуков, выпускаемая по 0,25-микронной технологии с частотами от 133 до 300 МГц и несовместимая с Socket 7.

Следующим процессором, продолжившим развитие Pentium MMX и Pentium Pro, стал Pentium II.

Особенности

  • расширенная система команд (добавлена инструкция, позволяющая за 17 команд обработать большой массив данных).
  • ранее использовался SISD, теперь SIMD.

Таким образом, общие характеристики Pentium MMX следующие:

  • Кодовое имя: P55
  • Рабочие частоты, МГц: 166-233
  • Разрядность, бит: 32 (архитектура IA-32)
  • Напряжение ядра (V-core): раздельное : 2,8-ядро, 3,3-кристалл
  • Кэш-память L1, Кб: 32
  • Кэш-память L2, Кб: 256-512
  • Частота работы L2: равна частоте системной шины
  • Кэш-память L3, Кб: нет
  • Технология производства, мкм: 0,35
  • Начало выпуска: 1997 год
  • Потребляемая мощность, Вт: 60
  • Площадь ядра, мм2: 131
  • Количество транзисторов, млн: 55
  • Частота системной шины, МГц: 66
  • Платформа: Socket 7
  • Типы используемой памяти: EDO-RAM, FPM, SD-RAM
  • Средний потенциал разгона: 8-30%

Pentium 2 и Pentium MMX имеют восемь 64 битных регистра, воспринимаемых как:

  • четыре по 16 бит
  • два по 32 бита
  • восемь по 8 бит

Пусть будем воспринимать четыре по 16 бит

Первая команда считывает 64 бита в регистр. Команда ADD векторная команда, следовательно выполнение однотипных операций для огромного количества данных(очень приминимо в шины media, ускорение матричных операций).

Команды переупорядочивания байт в последовательности:

Можно просто менять порядок (используется в архиваторах, графике и др.).

С точки зрения программ — восемь новых регистров, а аппаратно — это физическое совмещение с регистрами со-процессора: SG(0), . , SG(7).

Многозадачность ОС(операционной системы): сохранение контекста (сохранение регистров со-процессора в ОЗУ, со-процессор или MMX различные только программно, аппаратно это одно и тоже).

Pentium MMX — самый долгоживущий.

Три условия работы ММХ-систем

Для того, чтобы создать полноценную ММХ-систему, необходимо, чтобы в компьютере присутствовали три компонента.

  1. Процессор Pentium ММХ.
  2. Системная плата, поддерживающая процессор Pentium ММХ.
  3. Программное обеспечение, оптимизированное для использования инструкций процессора Pentium ММХ.

Различия системной платы с поддержкой ММХ от обычной системной платы для процессоров Intel Pentium:

  1. два раздельных напряжения питания (2,8В и 3,3В), т.к. ядро новых процессоров питается пониженным напряжением;
  2. модифицированное гнездо Socket 7, рассчитанное на дополнительный вывод у процессоров Pentium ММХ (платы, имеющие такое гнездо, часто имеют название, начинающееся с обозначения «Р55С. «);
  3. специально разработанный BIOS, поддерживающий MMX.

Микроархитектура процессора Intel Pentium MMX представлена на рисунке 5.

Сравнение процессоров MMX с процессорами Pentium

Процессоры MMX по сравнению с процессорами Pentium имеют дополнительные ступени в конвейере. Их интеграция с целочисленным конвейером похожа на конвейер FPU. В целочисленный конвейер после ступени PF заведена дополнительная ступень F? на которой производится синтаксический разбор инструкции.

Суперскалярная архитектура процессоров Pentium MMX позволяет выполнить инструкции парами в пределах ограничений на число исполнительных устройств и их взаимосвязей:

  1. АЛУ использует арифметические (сложение и вычитание) и логические операции. Наличие 2 АЛУ позволяет выполнять эти инструкции параллельна на конвейере;
  2. умножитель исполняет все операции умножения за три цикла, но и он конвейеризован, что позволяет получать результат очередного умножения в каждом такте. Процессор имеет только один умножитель, так что операции умножения не могут исполняться парами/ Однако, они могут исполняться в паре с любыми другими инструкциями. Умножения могут исполняться как на U-, так и на V-конвейере;
  3. сдвиговое устройство выполняет все операции сдвигов, упаковки и распаковки. Это устройство тоже только одно, так что данные инструкции (на любом конвейере) могут выполняться в паре только с другими инструкциями;
  4. инструкции MMX, требующие доступа к памяти или обычным регистрам, могут исполняться только на U-конвейере, не могут исполняться в паре с не MMX-инструкциями.

Процессор Pentium II основан на архитектуре Pentium Pro, в которую добавлено несколько исполнительных устройств для операций MMX. Теперь Port0 может содержать еще и АЛУ MMX и умножитель MMX, а Port1 — АЛУ MMX и устройство сдвигов MMX.

Размер первичного кэша процессоров с поддержкой MMX увеличен до 2*16 Кбайт. Кэш данных также разбит на 8 чередующихся банков. Кэш в процессорах класса P5 одновременно доступен для 2 конвейеров, если они обращаются к разным банкам. Кэш данных у P6 допускает одновременность операций записи и считывания, адресованных к разным банкам. Если оба запроса (на чтение и запись) имеют один и тот же адрес, они выполняются за один цикл, минуя кэш.

Буфер ветвлений ВТВ процессоров Pentium ММХ и Pentium II функционально идентичен буферу Pentium Pro, но имеет одну характерную особенность. Если последние байты двух соседних инструкций попадают в одно выровненное двойное слово, возможно ошибочное предсказание ветвлений. Такая ситуация возможна при короткой второй инструкции ветвления (короткий относительный переход). Этого можно избежать, например, применением 16-битного смещения во второй инструкции.

Процессор Pentium ММХ имеет четыре буфера записи, а не два. Кроме того, они могут использоваться любым конвейером без жесткой привязки, как это было у Pentium. Записи с кэш-попаданиями не могут пропускать перед собой записи с кэш-промахами, поэтому для достижения высокой производительности программист должен планировать инструкции записи. Следует стремиться к тому, чтобы эти инструкции не собирались в группы более чем по четыре, а между ними находились бы другие инструкции

Как было отмечено представителем Intel В. Предтеченским на презентации технологии ММХ, прошедшей 22 января в Москве, в корпорации Intel разработаны четыре модели системных плат, ориентированных на поддержку Pentium ММХ. Из них сейчас серийно выпускается и доступна в России лишь единственная системная плата, имеющая кодовое обозначение TC430HX.

Сегодня уже разработано более десятка программных продуктов в таких областях, как обработка изображений (Adobe PhotoDeluxe и отечественный PictureMan), видеоконференции, многочисленные компьютерные игры и мультимедиа-энциклопедии.

Узнать о том, что данная версия программы разработана с учетом технологии ММХ, можно по специальному логотипу «Intel Insideя Pentium processor» на упаковке ПО, с треугольной эмблемой ММХ в верхнем левом углу. Этим логотипом могут пользоваться как поставщики оборудования (компьютеров), так и разработчики программных продуктов. Новый логотип лицензирован производителями систем — участниками программы Intel Inside, логотип с буквами «MMX» символизирует расширенные возможности как компьютера, так и ПО.

http://overclockers.ru/lab/show/79562/retrokloking-izuchaem-razgonnyj-potencial-semi-processorov-pentium-mmx
http://ru.bmstu.wiki/Intel_Pentium_MMX

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *