Процессоры

В IBM-совместимых ПК применяются процессоры (CPU — Central Processor Unit), совместимые с семейством 80х86 фирмы Intel. В оригинальной IBM PC использовался процессор 8088 с 16-разрядными регистрами. Все старшие мо­дели процессоров, в том числе 32-разрядные (386, 486, Pentium, Pentium Pro) и с 64-разрядным расширением ММХ, включают в себя подмножество систе­мы команд и архитектуры нижестоящих моделей, обеспечивая совместимость с ранее написанным ПО. Несмотря на то что с 1995-96 годов «рядовым» про­цессором стал Pentium, обрастающий всякими расширениями, процессор 8088 заслуживает отдельного внимания, по крайней мере, по двум причинам. Во-пер­вых, с него-то и началось массовое PC-строение, в том числе и в нашей стране (хотя всемирный «бум» пришелся на процессоры 80286). Во-вторых, из знания его характерных свойств приходит понимание ряда особенностей процессоров, в том числе пятого и шестого поколения.

Процессоры от 8088 до Core, применяемые в PC, являются однокрис­тальными микропроцессорами — собственно процессор располагается на одном кристалле в одном корпусе (микросхеме). Процессоры Pentium II-IV, строго говоря, однокристальным не является — здесь кристалл процессора и несколько крис­таллов вторичного кэша собраны на общем картридже, хотя для потребителя это не так и существенно — все функции выполняет одно изделие. В зависи­мости от сложности процессора (числа выводов), его рассеиваемой мощности и назначения применяются различные типы корпусов:

• DIP — Dual In-line Package, корпус с двухрядным расположением штырь­ковых выводов;
• PGA — Pin Grid Array, керамический корпус с матрицей штырьковых выводов;
• PQFP — Plastic Quad Flat Pack, пластиковый корпус с выводами по сто­ронам квадрата;
• SPGA — Staggered PGA, корпус с шахматным расположением выводов;
• SQFP — Small Quad Flat Pack, миниатюрный корпус с выводами по сто­ронам квадрата;
• PPGA — Plastic Pin Grid Array, термоустойчивый пластмассовый корпус SPGA;
• TCP — Tape Carrier Package, миниатюрный корпус с расположенными по периметру ленточными выводами;
• S.E.C.C. — Single Edge Connector Cartridge, картридж процессора Penti­um II — печатная плата с краевым разъемом, на которой смонтированы кристаллы процессора, кэш-памяти, охлаждающий радиатор и вентилятор.

Процессоры в корпусах DIP занимали много места, на их смену пришли компактные корпуса PGA, PPGA и SPGA, которые обычно устанавливаются в ZIF socket (Zero Insertion Force) — колодка (сокет) с нулевым усилием вставки. Корпуса PQFP, SQFP предназначены для установки в специальные колодки или припаивания к плате. Самые компактные из многоконтактных, корпуса TCP предназначены для припаивания к системной плате портативных систем.

Процессоры, установленные в компьютерах XT, AT-286 и AT-386, обычно за­менять не приходится: выходят из строя они сами по себе крайне редко — скорее откажут другие компоненты системной платы. Их замена на более про­изводительные может потребовать радикальных изменений в остальных компо­нентах или же просто не поддерживаться. В этих компьютерах чаще приходится сталкиваться с установкой математического сопроцессора. Для этого микросхему достаточно установить в соответствующую колодку (обратив внимание на ключ) и включить опцию сопроцессора в BIOS Setup. Некоторые версии BIOS не имеют специальной опции разрешения и автоматически обнаруживают его присутствие во время POST. В XT для включения сопроцессора необходимо переключить соответствующий DIP-переключатель конфигурации.

Начиная с процессоров 486 ситуация существенно изменилась: сопроцессор стал частью основного процессора (включая и микросхему Intel487, которая является комбинацией CPU+FPU). В то же время замена процессора на более мощный стала возможной благодаря применению внутреннего умножения частоты, прогрессу архитектуры процессоров и гибкой конфигурируемости систем­ных плат. Процессоры стали устанавливать в стандартизованные ZIF-сокеты — контактные колодки с нулевым усилием вставки. Назначение их выводов обыч­но определяется процессорами-первопроходцами от фирмы Intel, а другие фирмы в своих процессорах выдерживают совместимость с этими сокетами. В настоящее время определены сокеты типов с 1 по 8, а для процессоров Реntium II/III — слот 1, их параметры приведены в табл. 6.

Таблица 6 Типы сокетов для процессоров 4, 5 и 6 поколений

* Возможна установка DX4 с дополнительным стабилизатором напряжения 3, 3 В. ODP — Overdrive Processor. PODP — Pentium Overdrive Processor

К сожалению, полной совместимости между всеми процессорами, устанав­ливаемыми в сокет одного типа, нет. Возможный тип устанавливаемого процес­сора определяется следующими свойствами системной платы:

• Тип сокета.
• Наличие возможности установки требуемого напряжения (одного или двух раздельных) питания процессора и его допустимой мощности.
• Поддержкой процессора конкретной версией BIOS.
• Указанием на применимость данного процессора, сделанным разработчи­ком системной платы в ее описании (или указанием конкретного типа системной платы в списке совместимости, публикуемой разработчиком процессора).

Если первые два пункта определяются однозначно, то для последних воз­можны варианты. Версию BIOS (особенно если применяется флэш-память) можно и обновить (временно установив хоть какой-нибудь из поддерживаемых процессоров). Что касается списков совместимости, то они условны. Разработчик платы может заранее заявить о совместимости с будущим процессором, но будут ли они работать вместе — вопрос. Напротив, разработчик процессоров может и не включить конкретную системную плату в свой список совместимости, но они смогут нормально работать в паре. Типов системных плат гораздо больше, чем типов процессоров, и если производитель платы не позаботился о доставке образцов своих изделий для тестирования с конкретным процессором, такая плата может и не попасть в список. Существуют и «черные списки», заполняемые сборщиками компьютеров. Что касается ряда системных плат для процессоров Pentium, то практика показывает, что не заявленные в документации процессоры AMD в них работают со странностями, часто не выявляемыми ди­агностическими программами. Эти странности могут проявляться в работе со вторичным кэшем, а также в генерации ложных прерываний от клавиатуры в процессе загрузки.

Платы для симметричных мультипроцессорных систем должны иметь пару слотов. В них устанавливают процессоры фирмы Intel, пригодные для исполь­зования в таких конфигурациях. Сведений о поддержке мультипроцессорных конфигураций изделиями фирм AMD, Cyrix и IBM автору пока не попадалось. Архитектура Pentium Pro поддерживает непосредственное объединение до че­тырех процессоров, но на системных платах больше двух слотов обычно не размещают (не хватает места). В четырехпроцессорных системах чаще приме­няют двухпроцессорные модули, устанавливаемые в общую системную или кросс-плату. Однако это уже выходит за рамки обсуждения рядовых PC-совместимых компьютеров. Шина Pentium II допускает объединение не более двух процессоров.