Процессоры Pentium MMX

Третье поколение процессоров Pentium, появившееся в январе 1997 года, объединило в своей конструкции технологические решения Pentium второго поколения и новую разработку, названную фирмой Intel технологией ММX. Процессоры Pentium MMX работают на тактовых частотах 166МГц, 200МГц и 233МГц; тактовая частота системной шины у всех моделей составляет 66 МГц. Они имеют много общего с процессорами Pentium второго поколения, однако новый процессор имеет целый ряд нововведений.

Во-первых, микросхемы Pentium ММХ производятся по усовершенствованной 0,35-микронной технологии и ядро процессора работают на пониженном напряжении в 2,8В, в то время как цепи ввода вывода процессора по прежнему требуют питания 3,3В, таким образом говорят, что процессору необходимо двойное питание, и работать он будет лишь в той материнской плате, которая это двойное питание ему может обеспечить. Сделать системные платы более универсальными в отношении используемого процессорами напряжения помогло новое решение фирмы Intel - процессорное гнездо типа Socket 7 с устанавливаемым модулем VRM (Voltage Regulation Module - модуль, регулирующий напряжение). Модуль можно легко заменить и таким образом перенастроить плату на использование новейших процессоров с любым рабочим напряжением. Уменьшение характерного размера техпроцесса, как мы уже упоминали позволяет процессору работать на более высоких частотах, а кроме того пониженное питание приводит к тому, что процессор меньше потребляет энергии, и, соответственно меньше греется.

Во-вторых, процессор Pentium MMX оборудован вдвое большим объемом L1 (32кб), чем его предшественник. Отсюда и безусловный рост производительности на равных c Pentium частотах. Оказывалось, что Pentium MMX 166МГц примерно равен по производительности обычному Pentium 200МГЦ, как раз из-за увеличившегося в два раза кэша L1.

Ну, и, наконец, наверное самое интересное: в новом процессоре помимо наборов команд х86 и х87 появляется еще один, новый набор команд. Этот набор команд назывался ММХ (Multi Media eXtentions) и именно он дал имя новому процессору. Разработанная фирмой Intel технология ММХ была реакцией на постоянно растущую популярность сетевых и мультимедиа-приложений, предъявляющих повышенные требования к аппаратному обеспечению. Во многих из этих приложений присутствуют циклично повторяющиеся последовательности команд, на выполнение которых уходит основная часть процессорного времени. Разработанная Intel технология SIMD (Single Instruction Multiple Data - один поток команд на несколько потоков данных) решает эту проблему путем выявления таких циклов и выполнения одной операции (команды) над несколькими данными. В архитектуру процессора введены 57 дополнительных команд, специально предназначенных для работы с графическими, видео- и аудиоданными.

Технология ММХ ориентирована на приложения мультимедиа, 2D/3D-графики и коммуникации. Это расширение базовой архитектуры появилось только после выхода второго поколения процессоров Pentium. Основная идея ММХ заключается в одновременной обработке нескольких элементов данных за одну инструкцию — так называемая технология SIMD (Single Instruction — Multiple 3ata). Расширение ММХ использует новые типы упакованных 64-битных целочисленных данных:

1) упакованные байты (Packed byte) — восемь байт

2) упакованные слова (Packed word) — четыре слова

3) упакованные двойные слова (Packed doubleword) — два двойных слова

4) учетверенное слово (Quadword) — одно 64-битное слово

Эти типы данных могут специальным образом обрабатываться в 64-битных регистрах, представляющих собой младшие биты стека 80-битных регистров FPU. Каждая инструкция ММХ выполняет действие сразу над всем комплектом операндов (8, 4, 2 или 1), размещенных в адресуемых регистрах

Но, к сожалению, новый набор команд был предназначен не для математических расчетов, а для операций с целыми числами. Новый набор команд позволял оперировать большими массивами данных, но никак не ускорял математику, поэтому ожидать от него большого пророста производительности в реальных мультимедиа-приложениях, таких как игры, не приходилось. Кроме того, мы с Вами уже обсуждали, что новый набор команд может принести пользу только в специально разработанных для него приложениях, старые программы, которые не содержат вызова ни одной новой команды, разумеется, не почувствуют прироста производительности от того, что процессор умеет исполнять еще один набор команд.