Цифра "5" для фирмы AMD была явно несчастливой. Intel Pentium все наращивал обороты: 66, 75, 90 Мгц... Тактовая частота новых моделей увеличивалась едва ли не каждый месяц. А разработчикам компании AMD, кроме названия - "K5", представлять было решительно нечего. Ожидание становилось тягостным.
Гнетущее ощущение несбывшихся надежд скрасил выпуск процессора Am5x86. Нет, чип Am5x86 не был обещанным К5. Микропроцессор представлял собой "четверку" с большими возможностями, которые однако, явно не дотягивали до "честного" Pentium. В прессе распространялись мнения специалистов, вроде: "Производительность, сравнимая с производительностью Pentium, позволяет отнести микропроцессор Am5x86 к устройствам пятого поколения".
А между тем, оставаясь по своей сути (по внутренней архитектуре) до боли знакомым 486-м, чип Am5x86, имеющий тактовую частоту 133 МГц, мог соперничать на равных лишь со скромным по своим возможностям процессором Pentium/75 МГц. Интересно, какой должна была бы быть тактовая частота Am5x86, чтобы показать производительность, сравнимую с Pentium/166 МГц!
Поэтому создание чипа пятого поколения у компании Advanced Micro Devices было еще впереди. При проектировании своих предыдущих процессоров компания опиралась на неизменную поддержку корпорации Intel. Но к началу разработки собственного процессора пятого поколения срок действия лицензионных соглашений с корпорацией Intel подошел к концу. Так что инженерам AMD пришлось начать разработку, что называется, с чистого листа. В частности, вышла промашка при проектировании встроенного КЭШа команд. Наборы команд для процессоров разных поколений существенно отличаются. Инженеры-разработчики компании AMD немного просчитались в оценке числа CISC-инструкций, имеющих различную длину. В результате, не удавалось достичь проектируемого уровня производительности при исполнении программ, оптимизированных под процессор Pentium. Но спустя некоторое время и эта, и некоторые другие ошибки были устранены. И в конце марта 1996 года компания AMD с гордостью объявила о появлении на свет нового процессора пятого поколения - AMD5k86.
4.2.2.1 Экскурсия по внутренней архитектуре.
Процессор AMD5k86, известный на стадии разработки как AMD-K5 или Krypton, является первым членом суперскалярного семейства (Superscalar family) K86. Он соединяет в себе высокую производительность и полную совместимость с операционной системой Microsoft Windows.
Суперскалярный RISC-процессор AMD5k86 выполнен по 0ю35-микронной КМОП – технологии (complimentary metal – oxid semiconductor process) и состоит из 4.3 млн. транзисторов. Его дизайн базируется на богатой истории и обширном опыте архитектур RISC и х86.
По мнению многих специалистов, разработчики чипа AMD5k85 пошли значительно дальше первоначального замысла: создать процессор, имеющий RISC-ядро, и при этом совместимый с набором инструкций х86 означает совместимость с операционными системами Microsoft Windows и всем ПО, написанным под архитектуру х86. Столь счастливое сочетание высочайшей производительности и полной совместимости с Microsoft Windows делает чип AMD5k86 полноправным членом 5-го поколения микропроцессоров.
Микропроцессор AMD5k86 имеет 4-потоковое суперскалярное ядро и осуществляет полное переупорядочивание выполнения инструкций (full out – of – order execution). Чип AMDk586 унаследовал лучшие черты от двух доминирующих на сегодняшний день микропроцессорных ветвей: семейства х86 и суперскалярных RISC-процессоров. От первых он унаследовал столь необходимую для успешного продвижения на компьютерном рынке совместимость с операционной системой WINDOWS. От семейства суперскалярных RISC-процессоров он унаследовал высочайший уровень производительности, характерный для чипов, применявшихся в рабочих станциях.
Разработанный инженерами компании AMD процесс предварительного декодирования позволяет преодолеть присущие архитектуре х86 ограничения (различная длина инструкций). В случае использования инструкций различной длины, чипы 4-го поколения могут одновременно обрабатывать 1 команду, процессоры 5-го поколения (Pentium) - 2 команды. И только микропроцессор AMD5k86 способен обрабатывать до 4 инструкций за такт.
Использование раздельного КЭШа инструкций и данных (объем КЭШа инструкций в два раза превосходит объем КЭШа данных) исключает возникновение возможных внутренних конфликтов.
Сейчас выпускаются микропроцессоры AMD5k86-P75, AMD5k86-P90 и AMD5k86-P100 производительность которых (Р. - рейтинг) соответствует процессору Pentium с тактовыми частотами 75, 90 и 100 МГц.
Компания Advanced Micro Devices планирует выпустить в этом (1996) году 3 млн. процессоров семейства AMD5k86 со значениями Р. - рейтинга от 75 до 166. Цены на новые процессоры будут сопоставимы с ценами обладающих аналогичной производительностью процессоров Pentium, вероятно, даже несколько ниже. Средняя цена процессора AMD5k86-P75 составляет около $75, чипа AMD5k86-P90 - $99.
Характеристики микропроцессора AMD5k86:
- 4-потоковое суперскалярное ядро с 6-ю параллельно работающими исполнительными устройствами, составляющими 5-ступенчатый конвейер;
- 4-потоковый ассоциативный кэш команд с линейной адресацией объемом 16 Кб;
- 4-потоковый ассоциативный кэш данных с обратной записью и линейной адресацией объемом 8 Кб;
- полное переупорядочивание выполнения инструкций, предварительное (speculative) исполнение;
- динамический кэш предсказания переходов объемом 1 Кб; в случае неправильного предсказания задержка составляет менее 3 внутренних тактов;
- 80-разрядное интегрированное, высокопроизводительное устройство выполнения операций с плавающей запятой, обладающее небольшим временем задержки при выполнении операций +/*;
- питающее напряжение - 3В, система SSM (System Management Mode) для уменьшения потребляемой мощности;
- 64-разрядная шина и системный интерфейс помещены в 296-контакный корпус SPGA, совместимый по выводам с процессором Pentium (P54C) и процессорным гнездом Socket-7;
- полная совместимость с Microsoft Windows и инсталлированной базой ПО для процессоров архитектуры х86.
4.2.2.2. Пример маркировки микропроцессора AMD5k86-P75.
---------------------------------------------
| #### ### ### ###### ----------- |\
| ## ## ## ### ## ## ## `\------ | |\
| ###### ## # ## ## ## /| | | |\
| ## ## ## ## ###### | ----,| | |\
| ----/ \| |\
1 -------------------- |\
2 -------- AMD5k86тм-Р75 |\
3 ------------------------ |\
4 -------- AMD-SSA/5-75ABQ |\
| E <datecode> | Designed for |\
5 ----------------------- /\/------- |\
| (m) (c)1996AMD /\/------- |\
| /\/------- |\
| Microsoft |\
6 -------- HEAT SINK ---------- |\
\ AND FAN REQ'D Windows 95 тм |\
\ |\
`------------------------------------------\
\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \
Обозначения:
1. P-рейтинг 5. Питающее напряжение
2. Название B=3.45 - 3.60B
3. Температура корпуса C=3.30 - 3.465B
W=55C R=70C F=3.135 - 3.465B
Q=60C Y=75C H=2.76 - 3.0B
X=65C Z=85C J=2.57 - 2.84B
4. Серийный номер K=2.38 - 2.63B
6. Температурный режим
4.2.2.3. Тесты.
Система Р – рейтингов измерения производительности процессоров была предложена в начале 1996 года компаниями AMD, Cyrix, IBM и SGS – Thomson Microelectronics. P-рейтинг составляется, по результатам проведения эталонного теста Winstone 96, разработанного издательством Ziff – Davis Этот тест представляет собой набор из 13 наиболее часто применяемых приложений, таких как Microsoft Word и Exel.
Следует заметить, что в отличие от системы тестов iComp, которой пользуется корпорация intel для оценки производительности своих микропроцессоров, тестовый набор Winstone 96 является общедоступным.
В своем новом чипе AMD5k86 компания AMD воплотила поистине новаторское сочетание набора инструкций х86 и суперскалярной RISC-архитектуры (reduced instruction set computing architecture). Как утверждают некоторые специалисты AMD, благодаря такому решению микропроцессор AMD5k86 обеспечивает на 30% большую производительность, чем процессор Pentium с такой же тактовой частотой. Впрочем, результаты тестирования с использованием пакета тестов Winstone 96 компании Ziff – Davis показывают, что преимущество несколько скромнее.
Тестовая конфигурация:
| Материнская плата Чипсет ОЗУ Кэш-память L2 Видеоплата (640х480х256) Видеодрайвер Жесткий диск | FIC PA2002 VIA Apollo Master EDO DRAM объемом 16 Мб 256 Кб PCI Diamond Stealth64 3200 Diamond GT 4.02.00.218 for Windows 95 EIDE Quantum Fireball емкостью 1.2 Гб |
AMD5k85-P75 CPU (index 48.8)
Pentium 75 (index 47.4)
AMD5k85-P90 CPU (index 56.7)
Pentium 90 (index 54.9)
4.2.2.4. Материнские платы для AMD5k86.
Список широко распространенных системных плат, протестированных в лабораториях компании AMD и
рекомендованных для установки процессора AMD5k86.
| Производитель | Модель | Чипсет | BIOS |
| Abit | PH5 1.3 | SiS 551 | Award Pentium PCI Sys BIOS (N35) |
| Abit | PH5 2.1 | Intel Triton | Award Pentium PCI Sys BIOS (C4) |
| Atrend | ATC1000 | Intel Triton | Award i430-2A59CA29C-00 |
| Atrend | ATC1545 A1 | OPTi Viper | Award OPTi Viper ATS-1545 ver. 0.6. |
| Biostar | 8500TAC A1 | Intel Triton | AMI 1993 |
| ECS | TR5510 | Intel Triton | Award i430FX-2A59CE1NC-00 |
| ECS | AIO | Intel Triton | Award i430FX-2A59CE1NC-00 |
| FIC | PA2002 1.21 | VIA 570 | Award 4.052G800 |
| Gigabyte | GA586ATS 1B | Intel Triton | Award Intel 430FX PCI-ISA v.1.26 |
| Hsingtech | M507 1.1 | Intel Triton | Award 2/1/1996x |
| Mycomp (TMC) | PCI54ITS 2.00 | Intel Triton | Award i430FX-2A59CM29C-00 |
| Замечание: ранние версии указанных системных плат нуждаются в замене BIOS на более новую версию, правильно распознающую чип AMD5k86 | |||
4.2.2.5. AMD планирует выпустить K5.
Репутация AMD сильно зависит от успешности затянувшегося проекта К5-первой самостоятельной пробы архитектурных сил в области х86. Рождение К5 опасно откладывается уже не первый раз. В первом квартале следующего года AMD планирует перевод K5 на технологический процесс с проектными нормами 0.35 мкм и с трехуровневой металлизацией, разработанный при содействии с HР и запускаемый на новом заводе AMD Fab 25 в Остине, штат Техас. Это позволит уменьшить К5 с