Storia CPU

Guida a cura di PCLAB99
I processori sono tra i componenti principali
dei computer. Di solito vengono chiamati
familiarmente CPU, sinonimo di Central
Processing Unit o Unità Centrale di
Processo essa è preposta ai calcoli. I dati
provenienti dai programmi vengono processati e restituiti all’esterno. La capacità di fare un determinato numero di calcoli al secondo viene misurata in Mega Hertz (MHz)
ossia milioni di operazioni al secondo (cicli)
o Giga Hertz (Ghz) miliardi di operazioni al
secondo, questa è l’unità di misura per determinare la velocità della CPU e più in generale del computer.
Per darvi un’idea i personal computer nei
primi anni '80 avevano un clock di 2 / 4
Mhz ed oggi siamo intorno ai 4 Ghz cioè 4
Miliardi di operazioni al secondo (1.000
/ 2.000 volte tanto), ad un aumento di
potenza corrisponde un aumento del
consumo in Watt (e quindi anche delle
vostre bollette di energia elettrica) e di produzione di calore con conseguenti problemi di dissipazione di calore (alette di
dissipazione molto più grandi dei processori
e ventole più rumorose ).
Come sempre nel campo dell'informatica
l'obsolescenza è una costante, nel corso
dell'ultimo ventennio i processori hanno
cambiato varie volte la loro forma e dimensione con l'evidente obbligo di pesanti aggiornamenti hardware da parte dell’utente.
Se prima non si poteva montate un 386
su una scheda madre 286 ad oggi la situazione è peggiorata. Oggi l'acquirente è
costretto a fare una scelta al momento
dell’acquisto del PC equipaggiato con CPU
Intel o Amd ed alcune volte anche con un
socket diverso (Socket 764 / 939 / AM2
) quindi anche un'incompatibilità fisica (zoccolo) tra più CPU della stessa casa madre.
Il processo di progettazione e produzione è delicatissimo ed impiantare una
nuova fabbrica è molto oneroso, si oltrepassano i 2 miliardi di dollari (per questo
non troverete mai dei processori nuovi al
mero costo dei materiali impiegati).
Il core ossia la parte centrale della CPU
(meno di 1 centimetro quadrato) viene ottenuto per via fotografica (litografica)
attraverso un fascio di raggi ultravioletti, con il passare degli anni la precisione
con cui si riesce ad incidere i transistor
nella piastrina del processore è scesa a
http://myworld.ebay.it/pclab99/
0,065 micron = 65 nanometri (1 micron
= 1 millesimo di millimetro) per Intel e
0,090 per AMD.
Con le nuove tecniche di incisione con gli
ultravioletti estremi a metà 2007 Intel ha
già raggiunto i 45 nm.
La fabbrica totalmente asettica (avrete probabilmente visto foto e pubblicità con gli
operai che indossano speciali tute protettive
bianche) incide il wafer (piastrina circolare di circa 30 cm di diametro) e poi lo
taglia ottenendo alcune centinaia di futuri
processori, vengono poi montati in un supporto ceramico (grigio) o di bachelite (verde o nero) che contiene tutti i fili (connessioni alla CPU) e tutti i piedini o i contatti
(connessioni alla scheda madre). Il voltaggio attuale è intorno ai 1,4 / 1,8 Volt (varia secondo il tipo di processore anche di
0,01 Volt). ¶L’inventore delle CPU non è
come si potrebbe pensare l'ungherese proprietario di Intel, bensì un italiano .. .. Federico Faggin per la Sgs Fairchild e solo
successivamente per Intel.
La prima
CPU della
generazione
x86 è stata
l’8080 poi
l'8088, 8086, l'80286 che integrava il
supporto per il multiprocessing (apertura di
più applicazioni in contemporanea) utilizzabile quindi con Microsoft Windows.
Già esistevano i
primi processori
clone prodotti da
NEC (Nippon Electric
Company) e compatibili con gli Intel.
Con l'arrivo
dell’80386 e 80486
entrambi in versione
DX (con coprocessore matematico
integrato nella
CPU) ed SX (lo
stesso processore
con coprocessore matematico presente
ma scandalosamente DISABILITATO) il
set di istruzioni del processore viene ampliato.
I processori successivi della
serie Pentium hanno portato un innalzamenti del
clock (frequenza di lavoro)
da 60 a 233 Mhz con un
notevole aumento di prestazioni e l’inizio della concorrenza da parte
di Amd, Cyrix, Ibm.
Tutti i processori 386, 486 Pentium e Pentium Pro di fatto eseguono lo stesso set di
istruzioni del 386.
Da notare che Intel dopo i 486 cambia
rotta e non utilizza più i numeri (il 586
non è mai stato utilizzato da Intel), che
NON SONO BREVETTABILI, ma usa il
nome "Pentium".
Qui avviene la grande
divisione e la conseguente incompatibilità
di SOCKET, Amd prosegue con l’adozione
di processore su socket 7 (AMD K6 e K62) Intel adotta lo Slot
1 per i Pentium 2,
questo slot di tipo verticale verrà abbandonato entro pochi anni per i vari problemi incontrati come grandezza eccessiva del processore e
pesantezza del
blocco
CPU + ventola
che
richiedeva un
adeguato ancoraggio alla
scheda madre. Il
voltaggio di
funzionamento delle CPU si abbassa intorno
ai 2 volt permettendo un migliore rapporto
potenza / consumo.
Anche AMD cambia slot ed
adotta per i sui nuovi Athlon
lo Slot A, incompatibile elettricamente con lo slot 1 anche se riesce ad
entrare nello slot
del concorrente il
computer non si
accenderà mai.
La produzione Athlon su slot A ed
Intel su Slot 1 cesserà alla frequenza di 1
Ghz (1.000 Megahertz)¶Amd torna al socket (A) con 462 piedini ed Intel al socket 370 per Pentium 3 ed i voltaggi sono
intorno ai 1,7 V, per montare un computer
serve ormai un alimentatore da 250 W,
spesso con un 235W un Athlon si spenge.
Il clock massimo si attesta sui 1.500 Mhz
per Intel con le ultime serie di CPU Tualatin.
Mentre Intel presenta il nuovo Socket 478
con piedini paurosamente piccoli e ravvicinati, Amd mantiene il
vecchio Socket A per 2
anni (Athlon, Athlon
XP, Sempron) ancora e
nel frattempo produce
gli Athlon 64, tecnologia innovativa
perchè permette i
calcoli a 64 bit invece
dei soliti 32, peccato che il sistema operativo Windows a 64 bit entra nei negozi nel
2006 (quando dette CPU sono già quasi obsolete).
Nel luglio 2004 Intel toglie i fragili piedini
dalla CPU e li sostituisce con 775 contatti,
ora i piedini non si piegheranno più, peccato che si piegheranno e spezzeranno le lamelle del socket della
scheda madre.
Amd nel 2005 adotta il
socket 938 ed a poca distanza il 939, nel settembre 2006 nasce il
socket AM2.
Sempre nel primo semestre 2006 vengono presentate CPU dual core (2 processori in 1 unico core) naturalmente le prestazioni non
sono raddoppiate ma comunque sempre ottime.
Nei primi mesi del 2007 entrano in commercio le prime CPU Intel Quad Core composte da 2 CPU con 2 processori ciascuno,
in un unico die, di fatto Intel torna ad essere il leader indiscusso sui processori anche
se il prezzo per la sola CPU sarà proibitivo
(700 dollari).
Settembre 2007: sono disponibili le CPU
dual e Quad Core con bus 1333 Mhz, chi
non ha le schede madri che le supportano si
adegui.
Velocità:
Intel
8086 / 8088 (1978) 4,77 Mhz¶
80286 (1982) da 6 a 20 Mhz
80386 (1985) da 25 a 33 Mhz
80486 (1989) da 25 a 100 Mhz
Pentium 1 (1993) da 60 a 200 Mhz
Pentium 2 (1997) (slot 1) da 233 a 450
Mhz
Pentium 3 (1999) (slot 1) da 450 a 1.000
Mhz
Pentium 3 (2000) (370) da 600 a 1.400
Mhz
Pentium 4 (2001) (478) da 1.600 a 3.400
Mhz
Pentium 4 (2004) (775) da 2.660 a 3.600
Mhz
CORE DUO (2006) (775) DUAL CORE da
2.800 a 3.800 Mhz¶7/ 2006 finalmente arrivano le CPU Dual Core 2 con architettura
derivata dalle CPU per notebook
CORE 2 DUO (2006) (775) DUAL CORE 2 da
1.866 a 2.400 Mhz (x2) con bus a 1066
Mhz cache 1 mega, sigla 6x00
CORE 2 DUO (2007) (775) DUAL CORE 2 da
1.800 a 2.200 Mhz con bus ad 800 Mhz e
cache 1 mega, 4x00 (overclockabili)
CORE 2 DUO (2006) (775) DUAL CORE 2
QUAD (4 CPU in 1) con bus a 1066 Mhz.
CORE 2 DUO (2007) (775) DUAL CORE 2 da
1.800 a 2.200 Mhz con bus ad 800 Mhz e
cache dimezzata (serie economica) 21x0
CORE 2 DUO (2007) (775) DUAL CORE 2 da
2.333 in sù con bus a 1.333 Mhz e cache 4
mega, sigla 6x50
AMD
K5
K6 da 200 a 300 Mhz
K6-2 da 300 a 550 Mhz
Athlon (Slot A) da 550 a 1.000 Mhz
Athlon / Duron da 600 a 1.400 Mhz
Athlon XP / Sempron da 1.700 a 3.200 Mhz
Athlon 64
settembre 2006 AMD cambia il socket 939
in 940 (AM2)
Athlon X2 CPU Dual Core
Tecnologia MMX
E’una architettura sviluppata da Intel nella
seconda generazione dei Pentium per fornire alcune funzioni multimediali tramite la
CPU, con l’aggiunta di altre 57 istruzioni
dedicate a grafica e suono. La CPU può gestire (quindi velocizzare) parte delle funzioni svolte prima da schede aggiuntive come
quelle audio, di decodifica MPEG, riconoscimento e compressione della voce, video
conferenza ecc. Non serve hardware esterno (è incluso nella scheda madre) così possono essere sfruttati anche alcuni elementi
standard del PC (per esempio la memoria)
per le funzioni multimediali, senza costose
schede dedicate solo ad un particolare scopo. Per sfruttare le istruzioni MMX i programmi devono essere scritti prevedendone
l'uso Le nuove istruzioni MMX, grazie anche
alla tecnica SIMD (Single Instruction Multiple Data), elaborano i dati in parallelo alle
altre, migliorando l’efficienza del sistema.
Sono stati aggiunti inoltre 8 nuovi registri a
64 bit apposta per le istruzioni MMX e 4
nuovi tipi di dati.
Cache
Dentro al CORE della CPU sono state riservate alcune celle di memoria, essendo velocissime e vicinissime all’area di calcolo sono
molto utili per lo scambio dei dati con
l’esterno. La memoria varia da CPU a CPU
da 16 k ai 4 mega delle attuali CPU per
desktop o oltre per quelle ad uso server.
Tecnologia HT o Hyper threading
Intel ha brevettato questa tecnologia che
permette di avere un secondo processore
VIRTUALE nel computer, per rendere più
snello il calcolo complesso.
Tecnologia Intel ViiV
Nasce per la multimedialità e
l’intrattenimento digitale permettendo la
connessione di molteplici dispositivi finanche ai palmari. Il computer necessita di una
Cpu Dual Core.
mini-glossario
286 - 386 etc: nomi commerciali in uso
negli anni 80 / 90 per indicare la generazione della cpu precedenti la pentium 1¶
CLOCK: (traduzione orologio) nei processori viene usatà questa unità di misura per
indicare la quantità di operazioni che può
effettuare in 1 secondo. Il clock si misura in
oscillazioni (hertz come quelle della corrente elettrica domestica che sono 50 al secondo)
1 hertz
= 1 oscillazione al secondo
1 Megahertz = 1 milione di oscillazioni al
secondo
1 Gigahertz = 1 miliardo di oscillazioni al
secondo
COPROCESSORE: per il calcolo puramente
numerico nella cpu troviamo anche il coprocessore, ha la stessa funzione della calcolatrice e si occupa di calcolare più velocemente i soli numeri liberando lavoro alla cpu
DIE: piastrina in silicio che contiene la cpu
DISSIPAZIONE: tutti i componenti elettronici ATTIVI producono calore la CPU
necessita di un dissipatore e di una ventola
per far defluire il calore prodotto, la rottura
della ventola posta sopra il dissipatore (sopratutto nelle cpu AMD) ne provoca il danneggiamento, talvolta irreparabilmente
Nome Commerciale
Data
Socket
Core 2 Duo E6300*
Core 2 Duo E6400*
21/gen/2007
Core 2 Duo E4300
Core 2 Duo E4400
Core 2 Duo E6300*
22/apr/2007
27/lug/2006
Core 2 Duo E6400*
Core 2 Duo E6320
22/apr/2007
Core 2 Duo E6420
Core 2 Duo E6600
Core 2 Duo E6700
27/lug/2006
775
Clock
SET DI ISTRUZIONI: istruzioni che la cpu
è in grado di elaborare, si tratta di linguaggio macchina ( Assembler), molto lontano
dal nostro modo di parlare e scrivere ma
molto vicino invece a quello utilizzato sal
computer
SOCKET e SLOT: sia la scheda madre (che
deve ospitare) sia la cpu (che deve innestarsi) devono avere lo stesso zoccolo (forma / dimensione / numero di contatti) altrimenti sono di fatto incompatibili tra di loro
Non c’è nessun tornaconto (tantomeno
economico) nella scrittura di questa
guida, solo la soddisfazione di aver fatto un buon lavoro ed aver insegnato
qualcosa al prossimo senza chiedere
niente in cambio.
Molt. Pr.Prod. Voltag. Watt Bus
1,86 GHz
7x
2,13 GHz
8x
1,8 GHz
9x
2,0 GHz
10x
1,86 GHz
7x
2,13 GHz
8x
1,86 GHz
7x
2,13 GHz
8x
2,4 GHz
9x
2,66 GHz 10x
Core 2 Extreme X6800
2,93 GHz 11x
Core 2 Duo E6550
2,33 GHz
7x
2,66 GHz
8x
Core 2 Duo E6750
16/lug/2007
Core 2 Duo E6850
3 GHz
9x
Xeon UP 3040
1,86 GHz
7x
Xeon UP 3050
2,13 GHz
8x
Xeon UP 3060
2,4 GHz
9x
Xeon UP 3070
2,66 GHz 10x
Core 2 Duo T5500
1,66 GHz 10x
Core 2 Duo T5600
1,83 GHz 11x
Core 2 Duo T7200
27/set/2006
27/lug/2006
479
2,0 GHz
2,16 GHz 13x
Core 2 Duo T7600
2,33 GHz 14x
Core 2 Duo T7100
1,8 GHz
9x
2 GHz
10x
Core 2 Duo T7500
2,2 GHz
11x
Core 2 Duo T7700
2,4 GHz
12x
Core 2 Duo T7300
Core 2 Duo L7200
Core 2 Duo L7400
9/mag/2007
1/feb/2007
P
479
1,33 GHz
8x
1,5 GHz
9x
Core
Allendale
65 nm
167 mil.
800 L1=2x64KB
MHz L2=2MB
65 W
1066
MHz
1,21 V
65 nm
291 mil.
L1=2x64KB
L2=4MB
75 W
Conroe
65 W 1333
MHz
75 W
65 nm
167 mil.
65 W
65 nm
291 mil.
1066
MHz
L1=2x64KB
L2=2MB
L1=2x64KB
L2=4MB
L1=2x64KB
L2=2MB
65 nm
667
MHz
12x
Core 2 Duo T7400
cache
1066
MHz
65 nm
291 mil.
L1=2x64KB
L2=4MB
1,17 V 34 W
L1=2x64KB
L2=2MB
65 nm
800
MHz
65 nm
291 mil.
L1=2x64KB
L2=4MB
N.A.
17 W
667
MHz
Merom