تحقیق مقاله شرح کامل و مفصل از سخت افزار کامپیوتر و رفع عیوب مختلف یک کامپیوتر

پردازنده

یک کامپیوتر از قسمتهای مختلفی تشکیل شده است ولی هیچ کدام از آنها اهمیت پردازنده، (CPU) را ندارند. این واحد قطعه ای مربع شکل از جنس سیلسکون است که به عنوان روح هر کامپیوتر شناخته می شود. پردازنده نقش زیادی در کارآیی کامپیوتر دارد و تولیدکنندگان، قیمت کامپیوتر خود را باتوجه نوع به سرعت پردازنده آنها تعیین می کنند. اگر در صدد خرید کامپیوتر جدید و یا ارتقای کامپیوتر قدیمی خود هستید، لازم است طرز کار پردازنده را بشناسید تا بر این اساس، تصمیمات صحیح را اتخاذ نمائید.

امروزه برای خرید یا ارتقا یک سیستم کامپیوتری انتخابهای بسیاری وجود دارند. البته این جنبه مثبت قضیه است. جنبه منفی آن این است که تنوع زیاد پردازنده ها، باعث گیج شدن خریداران می شود. شرکت Intel به تنهایی بیش از 30 نوع پردازنده مختلف تولید کرده است. AMD و cyrix هم بیش از این مقدار، پردازنده وارد بازار نموده اند.

تکنولوژی پردازنده ها به سرعت در حال پیشرفت است به طوری که حتی عمر مفید سیستمهای دارای پردازنده های سریع، حداکثر 5 سال می باشد. ممکن است این زمان طولانی به نظر برسد، ولی آن روی این قضیه، قانون Moor است که توسط مؤسس اینتل یعنی گوردن مورد مطرح شده است. این قانون می گوید که قدرت پردازنده ها ) که معیاری است از تعداد مداراتی که می توان در داخل یک فضای ثابت جای داد) هر ساله دو برابر می شود. این فصل به شما کمک می کنند تا طرز کار پردازنده های سازگار با X86 را بهتر درک نمائید.

در این قسمت، در مورد پردازنده های اینتل و پردازنده های سازگار با رده X86 که توسط شرکتهای چون Cyrix, AMD و IBM عرضه شده اند، بحث خواهیم کرد. همچنین پردازنده های تقویت شده مانند پردازنده های OverDrive  از شرکت اینتل و محصولات مشابه از شرکتهای Evergreen و Kingstone و دیگران مورد بررسی قرار خواهند گرفت. با وجود این که این پردازنده ها از نظر سرعت و طرز کار با هم تفاوت دارند، ولی همگی از قابلیت اجرای سیستم عاملهای مختلف از جمله DOS، ویندوز 1/3، ویندوز و ویندوز NT و نیز برنامه های کاربردی سازگار با آنها برخوردارند.

کاوش در پردازنده ها

پردازنده ها کارهای خود را به کمک اعمالی ساده ولی با سرعت بالا انجام می دهند. تنوع در طراحی پردازنده ها ثابت می کند که برای انجام یک عمل، بیش از یک راه وجود دارد.

به طور مثال، پردازنده های Power PC که در کامپیوترهای Power Mac مورد استفاده قرار می گیرند، مجموعه ای از دستورالعمل های نسبتاً ساده، کوتاه و سریع را برای انجام محاسبات به کار می برند. برعکس، پردازنده های P5 و P6 اینتل از مجموعه دستورالعمل های پیچیده ای استفاده می کنند که نیاز به ترانزیستورهای بسیار زیادی دارند.

با وجود تمامی این تفاوتها، همه پردازنده ها از ترفندهای دیگری نیز برای انجام سریع عملیات استفاده می کنند و در یک زمان بیش از یک عمل را انجام می دهند. علاوه بر آن، همان عناصری که بر عملکرد دازنده تأثیر می گذارند برروی عملکرد تراشه تقویت شده آن پردازنده نظیر OverDrive شرکت Intel  تأثیر می گذارند.

نکته فنی: بهترین مشخصه عملکرد یک پردازنده، سرعت ساعت آن است که نشان می دهد پردازنده عملیات اصلی را چند میلیون بار در ثانیه می تواند انجام دهد. برای سالهای متمادی، یک قاعده کلی وجود داشت و آن این بود که هر چه سرعت ساعت پردازنده بیشتر باشد، پردازنده سریعتر خواهد بود. امروزه این مفاهیم کمی پیچیده تر شده اند.

سرعت ساعت (Clock speed) تقریباًَ به سرعت انجام عملیات در داخل پردازنده اطلاق می گردد. اغلب پردازنده ها با 2/1 یا 3/1 سرعت داخلی خود با سایر اجزای سیستم ارتباط برقرار می کنند. پردازنده های پنتیوم 100، 133، 166 و 200 مگاهرتز همگی با سرعت 66 مگاهرتز با اجزای خارج از خود در ارتباط هستند و این بدین معنا است که حتی با وجود سرعت بسیار بالاتر در پردازنده های پنتیوم 200 مگاهرتزی، سرعت دستیابی به حافظه و حافظه ثانویه، تغییری نکرده است. مسئله مهمتر این است که بعضی از پردازنده ها می توانند در هر پالس ساعت، کارهای بیشتری را نسبت به سایر پردازنده ها انجام دهند. به همین دلیل است که یک پردازنده Cyrix 6X86 با سرعت 150 مگاهرتز می تواند از لحاظ کارآیی با یک پردازنده پنتیوم 200 مگاهرتز برابری نماید. عجیب تر اینکه کارآیی یک پنتیوم پرو 220 مگاهرتزی از کارآیی یک پنتیوم 200 مگاهرتزی MMX بیشتر است، اما تحت سیستم عامل ویندوز این موضوع برعکس می شود. (پنتیوم پرو یک پردازنده 32 بیتی است که کارآیی آن تحت ویندوز NT بیشتر است. به عبارت دیگر ارتباط عمیقی بین سرعت کامپیوتر و آنچه که کامپیوتر انجام می دهد وجود دارد).

باتوجه به این مسئله، رقبای اینتل، پردازنده های خود را با معیاری به نام Performance Rating P-rating که به اختصار گفته می شود با بازار معرفی می کنند. در این معیار، تولید- کنندگان پردازنده، با استفاده از روشهای متعارف، پردازنده های رده پنتیوم را با پردازنده خود مقایسه می کنند تا خریدار بتواند به سرعت، پردازنده های اینتل را با پردازنده های غیراینتل X86 مقایسه کند.

به طور مثال، شرکت Cyrix،پردازنده 150 مگاهرتزی 6X86 خود را 6X86P200+ نامگذاری کرده است آن هم به این دلیل که P-rating، کارآیی آن را تقریباً مساوی یا بیشتر از کارآیی پنتیوم 200 نشان می دهد. به همین ترتیب، پردازنده K5-PR166 از شرکت AMO با سرعت 117 مگاهرتز کار می کند، ولی آزمایش نشان داده که کارآیی آن نزدیک به کارآیی پنتیوم 166 مگاهرتزی اینتل می باشد.

وظیفه معیارهای Prating تعیین کارآیی پردازنده ها می باشد ولی ممکن است سرعت ساعت واقعی کامپیوتر را نشان بدهید. این موضوع زمانی مصداق می یابد که بخواهید کارآیی پردازنده های مجهز به تکنولوژی MMX[1] را مورد مقایسه قرار می دهد.

چون اینکه در حال حاضر محکی برای ارزیابی کارآیی پردازنده های MMX وجود ندارد، بنابراین در حال حاضر نمی توان گفت که سرعت داخلی ضعیف پردازنده های 6x86 شرکت Cyrix باعث می شود که این پردازنده ها، عملیات MMX را بسیار کندتر از پنتیوم اینتل انجام دهند.

ساختار کلی یک پردازنده

یک پردازنده معمولی شامل میلیونها ترانزیستور کوچک است که در داخل یک مدار به صورت مجتمع قرار گرفته اند. طول ضلع این مدار مربع یا مستطیل شکل کمتر از 2 اینچ است.

آنچه که شما می بینید یک قطعه از جنس سرامیک است که این ترانزیستورهای بسیار ریز را محافظت نموده و یک وسیله دیگر به نام هیت سینک که برای خروج حرارت از داخل پردازنده بروی آن قرار گرفته است.

روی این جدار سرامیکی ممکن است یک لایه SILK Screen مشاهده کنید که برای مشخص نمودن مدل پردازنده و کارخانه سازنده آن مورد استفاده قرار می گیرد. شرکت اینتل اخیراً برای جلوگیری از تقلید برخی از شرکتها، شماره سریال پردازنده را روی آن حک می کند.

پردازنده های جدید، ساختمانی عجیب و پیچیده دارند که با عملکرد متقابل اجزای درون این ساختمان پیچیده، یک دستگاه کامپیوتر راه اندازی می شود. اجزای اصلی هر پردازنده عبارتند از:

گذرگاه داده ها (Data bus)

گذرگاه آدرس (Address bus)

حافظه اصلی

مجاری ارتباطی دستورالعملها (Instruction pipelines)

واحد محاسبات اعشاری (Floating point Linit)

دستورالعمل های (MMX Instructions) MMX

گذرگاه داده ها (Data Bus)

گذرگاه داده ها مجموعه ای از سیم ها و مدارات است که وظیفه انتقال اطلاعات به داخل و یا خارج از پردازنده را به عهده دارند. همانند یک بزرگراه، هر چه این گذرگاه عریض تر باشد، عبور داده ها روانتر شده و انتقال بیشتری صورت می گیرد. امروزه پردازنده های پنتیوم و پنتیوم پرو دارای گذرگاه های خارجی 64 بیتی برای داده ها هستند که می توانند در یک زمان 8 بایت داده را منتقل کنند، در صورتی که پردازنده های قدیمی تر 486، از گذرگاه باریکتر 32 بیتی استفاده می کردند. با افزایش سرعت ساعت، پهنای گذرگاه به مسئله ای بسیار حساس تبدیل می شود به طوری که پردازنده ها در حالات خوب، قادر خواهند بود در یک زمان چندین کار مختلف را انجام دهند. در مادربردهایی که با سرعت 60 تا 66 مگاهرتز کار می کنند هر چه گذرگاه داده ها عریض تر باشد. مقدار بیشتری از داده ها می توانند از حافظه به پردازنده منتقل شوند. بنابراین پردازنده باتوجه به سرعت ساعت داخلی بسیار بالای خود بهتر می تواند با داده ها و فرامین کار کند. علاوه بر آن، پردازنده های پنتیوم پرو برای نقل و انتقال داده ها از روشی به نام bursting استفاده می کند تا در یک پالس، حجم زیادی از اطلاعات را وارد حافظه پنهان نماید. به طور کلی عرض گذرگاه داده ها، در خارج و داخل پردازنده یکسان است. با این حال، بعضی از پردازنده های قدیمی نظیر Intel 386SX و Cyrix 486 SLX برای کاهش هزینه از گذرگاه خارجی با عرض کمتری استفاده می کردند، به طوری که عرض گذرگاه داخلی آنها 32 و عرض گذرگاه خارجی آنها 16 بیت بود. نتیجه این کار، مانند این است که در یک بزرگراه بعضی از خطوط حرکت را مسدود نماییم که این کار باعث کندی ترافیک خواهد شد. برعکس، در پردازنده پنتیوم از یک جفت گذرگاه داخلی 32 بیتی استفاده می شود که می تواند زوج خوبی برای گذرگاه خارجی 64 بیتی باشد، چون گذرگاه 64 بیتی می تواند در یک عمل، هر دو مجرا را پر کند.

اگر گذرگاههای داده اینقدر اهمیت دارند چرا آنها را به صورت 128 بیتی یا حتی 256 بیتی نمی سازند؟ جواب این سؤال هزینه است. در طراحی پردازنده، لازم است که تعدادی از پین- های آن را به گذرگاه داده ها اختصاص دهند که این عمل باعث افزایش حجم مدار پردازنده و سوکت آن و همچنین افزایش خطوط ارتباطی روی مادربرد می شود. به عنوان مثال، پردازنده 386DX دارای132 پین وپردازنده 386SX با گذرگاه خارجی 16 بیتی دارای 100 پین می باشد. پردازنده پنتیوم 64 بیتی، از 296 پین برای اتصال به مادربرد استفاده می کند. البته تمامی این پین ها برای داده ها به کار نمی رود ولی عریض شدن گذرگاه به معنای بالارفتن کارآیی آن است.

سرعت گذرگاه نیز نقش مهمی دارد. درست مثل بزرگراه هایی که می توانند محدودیت سرعت داشته باشند، گذرگاه داده ها در داخل پردازنده های جدید، معمولاً سریعتر از گذرگاه داده ها در خارج پردازنده می باشد. مدارات داخل پردازنده ها می توانند با سرعت 200 مگاهرتز یا بیشتر کار کنند، اما سیم های طولانی روی مادربرد، قادر به کار با این سرعت نیستند. امروزه اغلب مادربردها با سرعت 60 یا 66 مگاهرتز عمل می کنند. البته بعضی از مادربردهای جدید باسرعتی معادل 75 مگاهرتز کار می کنند. سرعت انتقال اطلاعات و داده ها در داخل پردازنده ها، 2 یا 3 برابر سرعت انتقال اطلاعات در خارج پردازنده است. طراحان سیستم به این نتیجه رسیده اند که جریان پیوسته داده ها از اتلاف وقت پردازنده جلوگیری می نماید. در حقیقت، مهندسین سخت افزار، یکی از صدها ترفند خود را برای تداوم حرکت پیوسته داده ها به کار بردند و برای برطرف نمودن سرعت کم گذرگاه روی مادربرد نسبت به پردازنده، از حافظه سریع cache استفاده کرده اند.

گذرگاه آدرس (Address Bus)

این گذرگاه همانطور که از اسمش پیداست از یک سری سیم تشکیل شده است که وظیفه آنها حمل بیتهایی است که برای مشخص نمودن محل قرارگرفتن اطلاعات در حافظه سیستم مورد استفاده قرار می گیرند. هر چه این عدد (تعداد بیتها) بزرگتر باشد، پردازنده می تواند به حافظه فیزیکی بیشتری دسترسی یابد. به منظور تعیین ظرفیت حافظه قابل دسترسی، عدد 2 رابه توان تعداد بیتها برسانید. بدین ترتیب یک گذرگاه 32 بیتی (با عرض 32 بیت می تواند به 232 بیت از حافظه یا 296 و 967 و 294 و 4 بیت دسترسی داشته باشد.

شرکت اینتل در کلیه پردازنده های خود، (از پردازنده 386 گرفته تا پنتیوم)، از 32 بیت برای گذرگاه آدرس استفاده کرده است که امکان آدرس دهی تا 4 گیگابایت حافظه سیستم را فراهم می نماید. پنتیوم پرو و پنتیوم II که اغلب در ایستگاه های کاری و سرویس دهنده های پرقدرت مورد استفاده قرار می گیرند از گذرگاه ادرس 36 بیتی برای دستیابی به 64 گیگابایت حافظه سیستم استفاده می کنند. پردازنده P7 که احتمالاً در سال 1999 وارد بازار می شود از 64 بیت برای گذرگاه آدرس استفاده می نماید که در این صورت می تواند یک ترابایت (Tra byte) داده را آدرس دهی نماید.

حافظه پنهان اولیه (L1 Cache)

از چند سال پیش، طراحی حافظه پنهان مورد توجه طراحان پردازنده قرار گرفته است. این حافظه کوچک و سریع می تواند با در دسترس نگه داشتن اطلاعات و دستورالعمل هایی که اغلب مورد استفاده قرار می گیرند، باعث افزایش کارآیی دستگاه گردد.

دو نوع حافظه پنهان وجود دارد. حافظه پنهان اولیه که در داخل پردازنده قرار گرفته است و حافظه پنهان ثانویه که در خارج پردازنده قرار گرفته و بزرگتر از حافظه پنهان اولیه است. حافظه های پنهان، بخش های ساده ای نیستند. حافظه پنهان اولیه مقدار زیادی از فضای مفید پردازنده را مصرف می نماید و با استفاده از الگوریتم های پیچیده خود، پیش بینی می کند که پردازنده، در مراحل بعدی پردازش به چه اطلاعاتی نیاز خواهد داشت. چون این موضوع باعث بالارفتن کارآیی سیستم می شود، اشغال فضای پردازنده توسط حافظه پنهان، نادیده گرفته می شود. درک اینکه چرا از حافظه پنهان استفاده می شود واضح است. پردازنده با سرعت بیشتری می تواند بیتهای اطلاعاتی را از فضای داخل خود بدست آورد تا اینکه آنها را از حافظه اصلی سیستم بیرون بکشد. پس هر چه حافظه پنهان درون پردازنده بزرگتر باشد کارآیی نیز بیشتر است. اگر کد یا اطلاعات مورد نیاز پردازنده در حافظه پنهان وجود نداشته باشد، پردازنده مدتی را برای این جستجو از دست می دهد. به همین دلیل الگوریتم های پیچیده ای برای پیش مرور اطلاعات مورد نیاز پردازنده به کار گرفته می شوند تا بتوانند داده- های مناسب را در دسترس پردازنده قرار دهند.

اولین پردازنده شرکت اینتل که از یک حافظه پنهان داخلی استفاده نموده، 486 بود. در این پردازنده یک حافظه پنهان 8 کیلوبایتی برای دستورالعمل ها و داده ها وجود داشت. در پنتیوم، این مقدار حافظه پنهان دو برابر شده است و برای داده ها و دستورالعملها، یک حافظه 8 کیلوبایتی جداگانه در نظر گرفته شده است.

همین کار در پنتیوم پرو نیز انجام شد. حتی حافظه های پنهان بزرگتری نیز در تراشه های جدید وجود Cyrix AMD وجود دارد. پردازنده های K6 و 6x86Mx، ه ردو از 64 کیلوبایت حافظه پنهان اولیه استفاده می کنند.

واحد محاسبات اعشاری (Floating-Point unit)

واحد محاسبات اعشاری[2] یک پردازنده مسئول محاسبه اعداد و مقادیر اعشاری نظیر 000001/3 می باشد. از آنجا که اکثر نرم افزارها از ریاضیات اعشار (Floating-Point Arithmetic) استفاده نمی کنند، بنابراین واحد محاسبات اعشاری بیکار می ماند، گرچه نرم- افزارهایی مانند ویرایش عکس (Photo Editig)، طراحی سه بعدی (3-D design) و CAD که به عملیات اعشاری نیاز دارند، شدیداً به واحد محاسبات اعشاری وابسته هستند. همچنین بازیهای سه بعدی که به محاسبات اعشاری نیاز دارند باعث شده است که واحد محاسبات اعشاری از سوی اکثر کاربران به کار گرفته شود، ولی وجود آن برای اجرای بعضی از نرم افزارها لازم است. از همان ابتدای تولید پردازنده های رده پنتیوم، تمام پردازنده های اینتل دارای واحد محاسبات اعشاری بوده اند. گرچه پردازنده های رده 486 DX، اولیه پردازنده هایی بودند که امکانات مربوط به محاسبات اعشاری را فراهم کردند، اما در 486 SX که پردازنده ارزانتری بود واحد محاسبات اعشاری به کار گرفته نشد.

رقابت بین cyrix, IBM, AMD در طراحی پردازنده ها باعث شده که آنها نیز امکانات مربوط به محاسبات اعشاری را در نظر داشته باشند.

دستورالعمل های MMX

این مجموعه دستورالعملها که به دستورالعمل های X86 اضافه شده اند، 75 دستورالعمل MMXمی باشند که در داخل پردازنده های پنتیوم MMX، پنتیوم AMD K6, II و Cyrix 6X86MX وجود دارند وبرای تقویت تصاویر گرافیکی، ویدیوئی و سایر عملیات چندرسانه ای در نظر گرفته شده اند. شرکت اینتل ادعا می کند که این دستورالعملها می توانند در بعضی از عملیات، کارآیی را تا 400 درصد افزایش دهند ولی ابتدا باید نرم افزار، برای کار با MMX نوشته شده باشد (شکل 2 6) بسیاری از شرکتها، نرم افزارهایی تولید می کنند که می توانند از دستورالعمل های MMX استفاده کنند مانند بازی کامپیوتری Pod racing از شرکت Ubi Soft. اخیراً میکروسافت نسخه های MMX نرم افزار Active Movie و نسخه API MMX های مربوط به تولید بازیهای کامپیوتری مبتنی بر Direct X را به بازار عرضه نموده است.

MMX علاوه بر دارابودن دستورالعمل های جدید، از یک طرح تک دستوری برای کار با انواع مختلف داده ها استفاده می نماید. بدین مفهوم که یک دستورالعمل واحد، بر حجم زیادی از اطلاعات اعمال می شود. این روش باعث افزایش کارآیی در عملیاتی نظیر فیلترکردن تصویر می شود زیرا پردازنده مجبور نیست که یک دستورالعمل را برای داده های مختلف بفرستد.

بررسی اجمالی عملکرد یک پردازنده

در بیشتر حالات، پردازنده مانند یک کارخانه کوچک تولیدکننده «بیت» عمل می کند که مواد خام را در قالب یک سری داده ها و دستورالعمل ها از حافظه سیستم دریافت نموده و آنها را به بیتهای قابل استفاده تبدیل و به بیرون هدایت می کند. همانند هر کارخانه ای پردازنده نیز خط تولید خود را برای تبدیل مواد خام به محصول نهایی اختصاص داده است و از یک خط ویژه به نام گذرگاه برای انتقال مداوم بیتها استفاده می نماید. در تشابه کامل با یک کارخانه، پردازنده حتی آلودگیهایی به شکل اشعه الکترود مغناطیسی و حرارت تولید می کند.

اگرچه هر عملی که پردازنده انجام می دهد بسیار کوچک است اما خط تولید یک پردازنده 200 مگاهرتزی می تواند عملیات را با سرعت 200 میلیون بار در ثانیه انجام دهد. در پردازنده های جدید بیش از یک خط تولید وجود دارد. به این ویژگی، Superscalar pipelining می گویند. و توسط آن، امکان پخش فیلم[3] و انجام چندین کار در یک زمان (Multitasking) برای کامپیوتر فراهم می شود.

پردازنده پنتیومی که در سال 1993 معرفی شد اولین پردازنده اینتل بود که طراحی Superscalar در آن به کار برده شده این ویژگی باعث گردید که پنتیوم 60 مگاهرتزی کارآیی بیشتری را نسبت به پردازنده 486 DX4 که دارای سرعت ساعت 100 مگاهرتز بود از خود نشان دهد.

پنتیوم قدیمی اینتل

هنگامی که اینتل اولین پردازنده های پنتیوم خود را در ماه مارس سال 1993 به بازار عرضه نمود، تجارت بزرگی را شروع کرد. پردازنده پنتیومی که در شکل (56) نشان داده شده، اولین پردازنده رده X86 بود که از طراحی superscalar pipling استفاده می کرد. بدین معنا که دو مدخل (pipe) برای دستور العمل ها وجود داشت و بدین ترتیب دو دستورالعمل در یک زمان قابل اجرا بود. همچنین، این پردازنده، هم تراز هیچ یک از پردازنده های 286، 386 و 486 نبود. اینتل همچنین حکم دادگاه را مبنی بر این که نمی تواند از نام پنتیوم به عنوان یک مارک تجاری استفاده کند را نیز پذیرفت.

اولین پردازنده های پنتیوم برای شروع کار، 16 وات توان مصرف می کردند. در سال 1994 اینتل این اشکالات را برطرف کرد به طوری که پردازنده های بعدی توانستند با درجه حرارت کمتر و سرعت بالاتر 75، 90 و 100 مگاهرتزی کار کنند. در این پردازنده های جدید همان روشی که برای افزودن سرعت ساعت به پردازنده های 486 DX4 و OX2 شرکت اینتل مورد استفاده قرار گرفت، به کار گرفته شد. در این روش، پردازنده با 5/1 یا 2 برابر سرعت گذرگاه روی مادربرد کار می کرد. در نتیجه این عمل، کارآیی به حد قابل ملاحظه ای افزایش یافت بدون اینکه نیازی به طراحی مجدد مادربرد در بالابردن سرعت ساعت باشد.

شرکت اینتل با در نظر گرفتن ضریب هایی برای سرعت گذرگاه مادربرد، نمونه های سریعتر پردازنده های پنتیوم را به صورت جفت جفت روانه بازار کرد. به طور مثال در سال 1995 پردازنده های پنتیوم 120 و 133 مگاهرتزی وارد بازار شدند که با دو برابر سرعت مادربرد مربوط به خود که 60 یا 66 مگاهرتز بود کار می کردند. پنتیوم های 150 و 166 مگاهرتزی با سرعتی معادل 5/2 برابر و پنتیوم 200 مگاهرتزی با 3 برابر سرعت مادربرد مربوط به خود کار می کردند.

توجه: شرکت اینتل پرازنده های خود را به صورت جفت عرضه می نمود زیرا که سرعت ساعت آنها با سرعت مادربردهای 60 و 66 مگاهرتزی مطابقت می نمود.

در برخی مواقع، جفت سریعتر پردازنده اینتل، کمتر به بازار ارسال می شد، چون اینتل مشغول برطرف ساختن معایب پردازنده ای خود می گردید و براساس نتایج بدست آمده، سرعت ساعت آنها را میزان کرد.

به همین دلیل است که مثلاً در سیستم های پنتیوم 90 مگاهرتزی در حدود 2 سال پیش بسیار رایج بودند در حالی که سیستم های 100 مگاهرتزی اینگونه نبودند، زیرا پردازنده های معدودی از کیفیت لازم برای انجام عملیات 100 مگاهرتزی برخوردار بودند.

درون پردازنده پنتیوم

مزیت پردازنده پنتیوم، تنها سرعت ساعت بالای آن نسبت به پردازنده ، 486 نیست. این پردازنده یک گذرگاه 64 بیتی خارجی برای داده ها و 16 کیلو بایت حافظه پنهان اولیه دارد. (8 کیلو بایت برای داده ها و 8 کیلوبایت برای دستورالعمل ها) که هر دوی این عوامل نسبت به پردازنده نسل قبل، دو برابر شده اند.

از این گذشته، حافظه پنهان پردازنده 486 از روش write-through استفاده نمود که فقط داده های ورودی را ذخیره می کرد. ولی در پردازنده های پنتیوم، حافظه پنهان از روش write-back استفاده می نماید. در این روش داده های خروجی نیز ذخیره می شوند و از اتلاف وقت پردازنده برای نوشتن دوباره اطلاعات در حافظه اصلی سیستم، جلوگیری شود.

(توجه داشته باشید که حافظه پنهان اولیه 8 کیلو بایتی که مخصوص دستورالعملها است نمی تواند عمل write-back را انجام دهد زیرا که دستورالعملها فقط قابل خواندن هستند).

موفقیت بزرگ اینتل، در اثر بکارگیری pipeline های زوجی بدست آمد که به پردازنده پنتیوم اجازه می دهد با دو مجموعه دستورالعمل به طور همزمان کار کند.

Pipeline پنج مرحله ای با مراحل پیش واکشی[4] رمزگشایی دستورالعمل[5] تولید آدرس[6] اجرا[7] پس نویسی[8] بدین معناست که پردازنده می تواند برخی از عملیات را در حین مرحله پیش واکشی و جمع آوری بیتها (برای اجرای عملیات بعدی) اجرا کند.

پنتیوم از روش پیش بینی انشعاب[9] برای قراردادن بیتهای صحیح در محلهای صحیح خود استفاده می کند.

Branch target buffer نیز با نظارت مستمر به کد برنامه و تصمیم گیری براساس انشعابهای قبلی برنامه، به این فرآیند کمک می نماید.

شرکت اینتل در پردازنده پنتیوم، به واحد محاسبات اعشاری نیز توجه خاصی نموده است و تجارب مربوط به واحد محاسبات اعشاری در پردازنده 486 را به کار گرفته است. FPU سریعتر باعث می شود که پنتیوم برای انجام محاسبات پیچیده اعشاری در برنامه هایی نظیر ویرایش عکس و CAD، پیشرفت قابل ملاحظه ای داشته باشد.

اینتل برای تثبیت موقعیت پردازنده های پنتیوم در بازار، پردازنده های پنتیوم با مصارف خاص را نیز طراحی نمود. یکی از آنها پنتیوم موبایل (Mobile Pentium) است که سرعت آن از 75 مگاهرتز شروع می شود و به جای پوشش سرامیکی متعارفی که در پردازنده کامپیوترهای رومیزی استفاده می شود از یک بسته بندی خاص به نام Tape Carrier Packging که دارای وزن کمتر از یک گرم و ضخامت کمتر از یک میلی متر است، استفاده می کند. این پردازنده 3/3 ولتی، مستقیماً برروی مادربرد کامپیوترهای کیفی (notebook) لحیم می شود و حرارت را از پایین خود دفع می کند و نیاز به پنکه ندارد.

امروزه کامپیوترهای کیفی 133 مگاهرتزی پنتیوم با قیمت کمتر از 2000 دلار به فروش می رسند.

پنتیوم MMX اینتل، طراحی که روز به روز پیشرفت می کند.

اگرچه پنتیوم از لحاظ محاسبات نسبت به کامپیوترهای رده X86 تحول زیادی پیدا کرده است، اما پنتیوم MMX این مسئله را به اوج خود رسانده است. با پنتیوم MMX (که با اسم رمز P55C نیز شناخته می شود)، اینتل امیدوار است که بتواند نیازهای روزافزون نرم افزارهای چند رسانه ای نظیر بازیهای کامپیوتری یا مرورگرهای Web را برآورده سازد.

البته ساختار داخلی پردازنده، Pipeline دوبل، واحد محاسبات اعشاری و گذرگاه داده ها تغییر فاحشی نکرده اند ولی اینتل حافظه پنهان اولیه پردازنده MMX را دو برابر کرده و به 32 کیلوبایت رسانده است.

اولین پردازنده های پنتیوم MMX که برای استفاده در کامپیوترهای رومیزی معرفی شدند با سرعت 166 و 200 مگاهرتز عرضه شدند. سرعت این پردازنده ها سه برابر گذرگاه 66 مگاهرتزی سیستم بود. حداکثر سرعتی که آخرین مدل پردازنده پنتیوم MMX دارد، 233 مگاهرتز است، این پردازنده با سرعتی معادل 5/3 برابر سرعت یک مادربرد 66 مگاهرتزی می تواند کار کند.

شکل 76 پنتیوم MMX با بکارگیری دستورالعمل های جدید و افزایش حافظه پنهان، کارآیی سیستم را بالا می برد.

بررسی بیشتر  MMX

 شرکت اینتل مجموعه دستورالعمل های پردازنده های رده X86 را که از زمان پیدایش پردازنده های 386 وجود داشت توسعه داد. یک پردازنده MMX دارای 57 دستورالعمل جدید است که به دستورالعمل های قبلی اضافه شده اند و بیشترین تأثیر آنها برروی عملیاتی نظیر گرافیک، فشرده سازی تصویر، نمایش تصاویر سه بعدی، پخش صوت و پردازش علائم می باشد. دستورالعملهای جدید به پنتیوم MMX اجازه می دهند عملیاتی راکه با پنتیوم های قدیمی در چند مرحله انجام می شد در یک مرحله انجام دهد.

یکی دیگر از مزیت های مهم پردازنده های MMX، استفاده از روش SIMD یا Single Operation Multiple data می باشد. این روش به پردازنده امکان می دهد که یک دستور واحد را برای محدوده ای از داده ها به کار برد، بدون اینکه مجبور به صدور مجدد آن دستور برای هر قطعه از داده ها باشد. این روش باعث افزایش سرعت در عملیات ویرایش تصویر[10] نظیر فیلترکردن[11] می شود. در اینگونه عملیات با حجم بالایی از داده های تصویری[12] سر و کار داریم که با انجام یک عمل ساده می توانیم آنها را update کنیم.

استفاده از امکانات MMX به راحتی میسر نیست. برنامه نویسها باید برنامه های خود را با دستورالعمل های جدید بنویسند در غیر این صورت نمی توانند از قابلیت های چندرسانه ای پردازنده خود بهره جویند. مایکروسافت اخیراً اجزای مختلف سیستم عامل ویندوز را به MMX تبدیل کرده و ابزارهای پیشرفته[13] MMX را در اختیار طراحان بازیهای کامپیوتری و نرم افزارهای کاربردی قرار داده است. تولیدکنندگان برنامه های مبتنی بر CD-ROM نیز شروع به کار روی برنامه های کاربردی پیشرفته MMX نموده اند.

حتی در موقع اجرای یک نرم افزار غیر MMX، چنانچه از پردازنده پنتیوم MMX استفاده شود، کارآیی آن نسبت به استفاده از یک پنتیوم قدیمی بیشتر خواهد بود. در پردازنده جدید MMX، حافظه پنهان اولیه دو برابر شده است و 16 کیلو بایت برای داده ها و 16 کیلوبایت برای دستورالعملها در نظر گرفته شده است که به طور قابل توجهی کارآیی سیستم را افزایش می دهند. همچنین اینتل در پردازنده MMX، طراحی Pipeline را عوض کرده و طرح پیشگویی انشعاب[14] را به گونه ای تغییر داده که بتواند افت سرعت Pipeline را به نحو قابل ملاحظه ای کاهش دهد.

نکته فنی: به منظور اضافه کردن دستورالعملهای جدید به پردازنده بدون افزایش تعداد ترانزیستورها، اینتل روش جدیدی به کار برد و 8 رجیستر[15]  64 بیتی MMX را برروی رجیسترهای واحد محاسبات اعشاری قرار داد. این روش جنبه های منفی نیز دارد. درست مثل این است که مغازه ای را در یک اطاق زیر شیروانی تأسیس نموده و از آن برای زندگی و هم برای کار استفاده نمائید. در این صورت شما در هزینه اجازه یک دفتر کار صرفه جویی نموده- اید ولی از آن طرف، مبالغی را باید برای مبلمان و نظافت و کارهای دیگر کنار بگذارید. کارآیی واقعی وقت بدست می آید که برنامه، بتواند از عملکرد از نوع MMX به عملکرد از نوع محاسبات اعشاری تغییر وضعیت دهد. پردازنده به حدود 100 پالس ساعت نیاز دارد تا رجیسترها را از FPU به MMX (یا بلعکس) جابجا نماید. که این مدت از نظر پردازنده، زمان زیادی است. در صورتی که اغلب برنامه های کامپیوتری قادر به استفاده از واحد محاسبات اعشاری نیستند و آنهایی که این توانایی را دارند نیز به ندرت قادرند بین عملکرد محاسبات اعشاری و MMX تغییر وضعیت دهند. کاربردهای چند وظیفه ای MMX که نیازمند FPU می باشند نیز، مشکل آنچنانی به حساب نمی آیند زیرا که سیستم عامل وقت بیشتری را برای جابجاشدن بین برنامه ها نیاز دارد تا این که پردازنده مجدداً رجیسترهای خود را برای این کار تخصیص دهد.

طرح استفاده مشترک از رجیسترها بوسیله اینتل، AMD و Cyrix به کار گرفته شده، اما پردازنده های اینتل تنها پردازنده هایی هستند که از چندین MMX Pipeline استفاده می نمایند. و همین امر باعث می شود که کارآیی پردازنده های اینتل در انجام عملیات MMX بالا برود.

پردازنده های پنتیوم MMX برای انجام عملیات داخلی به 8/2 ولت توان نیاز دارند و با چنین مصرف پائینی، تولید حرارت در آنها کاهش می یابد، در حالی که در خارج از پردازنده یعنی روی مادربرد با 3/3 ولت کار می کنند. این ولتاژ دوگانه، سازندگان را مجبور به تولید مادربردهایی می کند که بتوانند به کمک برخی از قطعات تنظیم کننده ولتاژ، این تغییر ولتاژ را تحمل کنند. یعنی تجهیزاتی که تولیدکنندگان، ماهها قبل از ژانویه 1997 برای خط تولید پردازنده های خود در نظر گرفته بودند.

پنتیوم MMX به سرعت ثابت کرد که بهترین و مناسبترین پردازنده در بکارگیری ویندوز 95 است. در موارد بسیار زیادی، کارآیی این پردازنده حتی از کارآیی پردازنده پنتیوم پرو 200 مگاهرتزی نیز بالاتر است. پردازنده های پنتیوم پرو در محیط ویندوز NT که یک محیط 32 بیتی واقعی است، کارآیی بسیار بالاتری دارند، عملیات تنظیم شده برای MMX. مزایای بیشتر پردازنده های MMX را نشان می دهند. ادعای اینتل مبنی بر کارآیی تا حدود 400 درصد در بعضی از محیط ها ممکن است به علت ایزوله شدن کد برنامه های مختلف باشد. (به شکل 8 6 توجه کنید) اما برنامه های واقعی تر نظیر Adobe Photoshop و Macromedia Director در موقع اجرا توسط پردازنده MMX، افزایش کارآیی را نشان می دهند. کاملاً واضح است که بار سنگین را  MMX به دوش می کشد. اینتل همچنین نسخه موبایل پنتیوم MMX + را روانه بازار کرده است. اولین پردازنده هایی از این نوع، پردازنده های 133 و 200 مگاهرتزی به خط تولید پردازنده های مربوط به کامپیوترهای کیفی اضافه شدند. پردازنده کامپیوترهای قابل حمل نظیر پردازنده کامپیوترهای رومیزی هستند. با این تفاوت که از یک بسته بندی نواری نازک استفاده می نمایند تا وزن و ضخامت آنها کاهش پیدا کند نکاتی برای خرید: اگر می خواهید یک کامپیوتر کیفی برای انجام کارهای چندرسانه ای خریداری کنید، ابتدا اطمینان حاصل کنید که پردازنده آن توانایی MMX را داشته باشد. به علت اندازه متراکم این نوع کامپیوترها اغلب آنها فاقد کمک پردازنده های پیشرفته گرافیکی و صوتی هستند. افزایش حافظه پنهان، سرعت ساعت بالاتر و استفاده بهینه از pipeline در پردازنده های پنتیوم MMX تأثیر زیادی در کارآیی کامپیوترهای کیفی (Notebook) گذاشته است.

تکنولوژی MMX که با سیستم عامل ویندوز بسیار عجین شده است (MMX یکی از اجزای کلیدی ویندوز 98 می باشد) موجب شده که کارآیی کامپیوترهای کیفی به کارآیی کامپیوترهای رومیزی نظیرشان هرچه بیشتر نزدیک شود. بزرگترین موردی که پنتیوم MMX موبایل در آن بی رقیب است، دفع حرارت می باشد. اغلب تولیدکنندگان کامپیوترهای کیفی از روش دفع حرارت انفعالی[16] پردازنده پنتیوم 150 مگاهرتزی MMX استفاده می کنند. اما پردازنده 166 مگاهرتزی آنقدر گرما تولید می کند که نیاز به یک خنک کننده دارند. مسئله تولید حرارت در پردازنده پنتیوم 166 مگاهرتزی MMX، باعث تأخیر در تولید سیستمهای کیفی شده و این امر نهایتاً باعث افزایش قیمت آنها گردید.

توجه: بعضی از تولیدکنندگان کوچک، برای اینکه کامپیوتر کیفی خود را سریع ترین کامپیوتر کیفی موجود در بازار جلوه دهند، از پردازنده های مربوط به کامپیوترهای رومیزی استفاده می کنند. شکی نیست که کامپیوترهای کیفی سرعت زیادی دارند. اما عمر کوتاه باطری آنها به همراه خطر افزایش درجه حرارت در پردازنده ای که به نوبه خود ممکن است هم به پردازنده و هم به مادربرد آسیب وارد سازد، خرید این نوع کامپیوترها کیفی را نامطمئن می سازد. اگر یک فروشنده، یک کامپیوتر کیفی به شما پیشنهاد کرد که یک پردازنده با سرعت غیرمتعارف در آن قرار داشت، از نزدیک پردازنده آن را بررسی کنید. اگر آن پردازنده، پردازنده مخصوص کامپیوترهای کیفی نبود از خرید آن کامپیوتر صرفنظر کنید.

پنتیوم پرو (Pentium Pro)

ژانویه 1996، از برخی جهات، جالب ترین و از برخی جهات دیگر، نگران کننده ترین زمان برای اینتل بود. صحبت ها حاکی از این بود که مجموعه دستورالعمل های X86 با طول متغیرشان و اجرای ترتیبی شان راهی برای پیشرفت ندارند. اما پردازنده دیگری به نام PowerPC که متولی آن، شرکتهای موتورولا، آی بی ام و اپل بودند، ستایش دیگران را در مورد ساختار پیشرفته اش، برانگیخت.

نکته فنی: دو نوع دیدگاه در مورد طراحی پردازنده ها وجود دارد. اولی عبارتست از [17]RISC یا پردازنده هایی با مجموعه دستورالعمل های کاهش یافته که کارآیی آن به لحاظ اجرای سریع دستورالعمل های ساده، بسیار بالاست و دومی عبارتست از CISC یا پردازنده هایی با مجموعه دستورالعمل های پیچیده[18] که دستورالعملهای بیشتری را برای اجرای هر مرحله بکار می گیرد. امروزه بیشتر پردازنده ها (از جمله جدیدترین پردازنده های اینتل) از تکنولوژی RISC استفاده می کنند زیرا بهترین روش برای افزایش سرعت ساعت است.

پنتیوم پرو ثابت کرد که بیشتر عقاید اشتباه هستند. اینتل طراحی superscalar خود را که ابتدا در پنتیوم آن را به کار گرفت، گسترش داد و اجرای پویا[19] و پیش بینی تخمینی انشعاب ها[20] را مورد استفاده قرار داد تا نقایص مربوط به تکنولوژی CISC را از میان بردارد. درواقع، آنچه که اینتل انجام داد، ایجاد یک هسته سریع RISC در داخل یک رابط[21] کاملاً سازگار با CISC بود.

همانطور که در شکل (106) مشاهده می کنید پنتیوم پرو دارای یک شکل ظاهری بسیار بزرگ است. در داخل این پردازنده، 5/5 میلیون ترانزیستور وجود دارد. علاوه بر آن، اینتل حافظه پنهان ثانویه را که معمولاً روی مادربرد قرار دارد، در داخل پردازنده و در یک روکش سرامیکی دیگر به نام PGA قرار داده است. یک حافظه پنهان ثانویه 256 کیلوبایتی از 5/15 میلیون ترانزیستور و یک حافظه پنهان ثانویه 512 کیلو بایتی از 31 میلیون ترانزیستور استفاده می کند. نتیجه این طراحی، یک پردازنده 387 پینی با 5/36 میلیون ترانزیستور است. این تعداد پین، 10 برابر پین های پردازنده پنتیوم است.

نخستین نسخه های این پردازنده عظیم الجثه مقدار زیادی گرما (در حدود 14 وات) تولید می کردند و قیمتشان بیش از 100 دلار بود. ولی حافظه پنهان ثانویه آنها که در پردازنده به صورت یکپارچه قرار گرفته از یک طرف و گذرگاه مربوط به این حافظه پنهان از سوی دیگر، باعث جهش قابل توجهی در کارآیی این پردازنده ها شد.

حافظه پنهان ثانویه سایر پردازنده های X86 با سرعت گذرگاه مادربرد (60 یا 66 مگاهرتز) کار می کند ولی حافظه پنهان ثانویه درون پنتیوم پرو مطابق با سرعت CPU است. باعث پردازنده- های پنتیوم پروی 180 و 200 مگاهرتزی به خاطر استفاده از این حافظه درون پردازنده ای بسیار بزرگ دارای سرعتی 3 برابر سرعت پردازنده های پنتیوم مشابه است. علاوه بر آن، حافظه پنهان ثانویه درون پنتیوم پرو به جای اینکه همانند حافظه های پنهان متعارف و قدیمی، از گذرگاه مربوط به پردازنده استفاده کند، از یک گذرگاه خاص خود استفاده می کند.

اینتل در داخل هسته این پردازنده، ترفندهای جالبی را برای از بین بردن محدودیت های CISC به کار برده است. ابتدا مهندسین، Pipeline 5 مرحله ای پنتیوم را به 12 مرحله افزایش دادند و بدین ترتیب، وظایف را به بخشهای کوچکتر تقسیم کردند. این گسترش Pipeline، باعث افزایش سرعت ساعت شده است (کاربرد این عمل در پنتیوم II 300 مگاهرتزی مشاهده می شود) همچنین این پردازنده دارای یک واحد رمزگشا در ابتدای Pipeline است که دستورالعملهای پیچیده X86 را به یک سری دستورالعملهای کوچک[22] همانند دستورالعملهای RICS تبدیل می کند. این دستورالعملهای کوچک می توانند سریعتر از کدهای معمولی X86 در Pipeline قرار گیرند.

نکته فنی: اینتل در پردازنده پنتیوم پرو، یک هسته سریع RISC را در داخل یک رابط CISC قرار داده است. سؤالی که در اینجا مطرح می شود این است که چرا به طور کامل از مجموعه دستورالعملهای RISC استفاده نکرده است. جواب این سؤال، سازگاری است. موفقیت بسیار بزرگ اینتل در بازار به علت میلیونها برنامه ای می باشد که با استفاده از مجموعه دستورالعملهای X86 برای پردازنده های آن نوشته شده است. اگر این مسئله تداوم پیدا نکند اینتل برتری خود را در میان رقبای مختلف از جمله پردازنده Power PC و پردازنده های شرکت دیجیتال[23]، میپس[24] و سان میکروالکترونیک از دست خواهد داد. با ایجاد سازگاری میان نمودن یک هسته RISC و دستورالعملهای CISC، در حین اینکه پردازنده های رده P6 می توانند از کارآیی مربوط به طراحی RISC بهره گیرند، قادر خواهند بود نرم افزارهای تحت DOS را نیز که دارای قدمت 10 ساله می باشند اجرا نمایند.

هم اینک Cyrix AMD، بازار را با تولید پردازنده های سازگار با اینتل، تحت نفوذ خود در آورده اند. زیرا این شرکتها، تراشه های خود را منطبق بر دستورالعملهای X86 تولید نموده اند.

همانند اینتل، هرسه آنها نیز از یک هسته RISC برای کار با دستورالعملهای ترجمه شده X86[25] استفاده نمودند.

اگرچه روش RISC بسیار مفید است اما عدم اجرای متوالی دستورالعملها در P6 یکی از عوامل کلیدی در موفقیت این پردازنده می باشد. در حالت عادی، وقتی که یک پردازنده به دستورالعملی می رسد که نیاز به ورود داده ها دارد، باید اندکی صبر کند. در حالی که پردازنده پنتیوم پرو می تواند در میان کد برنامه حرکت کرده و دستورالعملهای بعدی را اجرا نماید. و این عمل را به کمک ذخیره نمودن نتایج در محلی به نام فضای دستورالعملها[26] انجام می دهد.

این بافر به پردازنده کمک می کند که دستورالعملها را به صورت هوشمندانه اجرا کند و نتایج آنها را تا زمان استقرار داده ها در محلهای صحیح خود، با نظم مناسبی نگه دارد. پشتیبانی پنتیوم پرو از چند پردازنده متقارن[27] یا SMP باعث شده که این پردازنده پرو برای سرورهای شبکه[28] و سرورهای Web[29] و ایستگاه های کاری رده بالا، پردازنده بسیار مناسبی باشد. در این مورد، اولین مسئله مهم، تلاش در همزمان نمودن داده هایی است که در حافظه پنهان اولیه هر کدام از پردازنده ها ذخیره می شود. اینتل برای این کار، از یک پروتکل به نام MESI استفاده می کند که طبق آن، چهار حالت مختلف برای داده های درون حافظه پنهان درنظر می گیرد. این حالتها عبارتند از تغییر یافته[30]  اختصاصی[31] مشترک[32] نامقبر[33] . با این طرح اطمینان حاصل می شودکه یک پردازنده، داده هایی را که قبلاً در حافظه پنهان اولیه خود ذخیره نموده، بروی داده ها صحیح موجود بازنویسی نمی کند. با استفاده از یک طراحی ویژه که درون پردازنده- های پنتیوم پرو قرار دارد، می توان حداکثر 4 پردازنده از این نوع را در یک پیکربندی SMP نصب نمود و مورد استفاده داد.

پنتیوم II: جبران شکست P6

اینتل با عرضه این پردازنده بسیار موفق، رقبایی چون AMD و Cyrix را پشت سر نهاد.

پنتیوم II که در ماه می 1997 به بازار عرضه شد با ارائه کارآیی مربوط به سیستمهای X86 و MMX و طراحی یک روش اتصال جدید با مادربرد، گوی سبقت را از رقبای خود ربود.

علاوه بر آن، اینتل در نظر دارد که این معماری جدید P6 را در قرن آینده نیز به کار گیرد.

تکنولوژی ساخت پنتیوم II برمبنای موفقیتهای P6

پنتیوم II از هسته RISC و روش اجرای غیرمتوالی دستورالعملها در پنتیوم پرو استفاده نمود و در کنار آن، قابلیتهای مربوط به MMX را نیز که در پردازندههای پنتیوم MMX موجود بود به کار گرفت. این مسئله باعث شد تا سرعت اجرای نرم افزارهای MMX توسط کامپیوترهای پنتیوم II افزایش چشمگیری یابد. اینتل در پنتیوم II نیز، حافظه پنهان اولیه مربوط به داده ها و دستورالعملها را دو برابر ظرفیت های موجود در پنتیوم پرو نمود و هر کدام را به 16 کیلوبایت رسانید. همانند پردازنده های پنتیوم پرو، پردازنده پنتیوم II با تکنولوژی 35/0 میکرون CMOS ساخته شده و دارای قابلیت SMP نیز می باشد.

گرچه اولین سری از پردازنده های پنتیوم II قابلیت SMP را با حداکثر 2 پردازنده (در مقابل SMP چهار پردازندهای پنتیوم پرو) ارائه نمایند اما پنتیوم II هایی که در آینده به بازار می آیند دارای توانایی SMP چهار و هشت پردازنده ای خواهند بود.

عمده تغییرات در خارج از هسته پردازنده صورت گرفته است. اینتل از یک طرح کارتریجی به عنوان بسته بندی پنتیوم II استفاده نمودهاست به طوری که پردازنده و حافظه پنهان ثانویه داخلی در داخل، یک بسته بندی متراکم که به اندازه یک جعبه سیگار است قرار می گیرند. این بسته، کارتریج Single Edge Connector (SEC) نامیده می شود. و به طور عمودی برروی شکافی به نام SOCKET 1 که برروی مادربردهای پنتیوم II قرار دارد، جای می گیرد.

در داخل این کارتریج تک لبه، (SEC) حافظه پنهان ثانویه، جدا از پردازنده قرار گرفته و از طریق یک گذرگاه مختص به خود که با نصف سرعت پردازنده کار می کند، به پردازنده متصل می شود. اینتل این طراحی ویژه را که در آن پردازنده سیستم از طریق یک گذرگاه مجزا، به حافظه پنهان پردازنده وصل می شود، DIB[34] می نامد.

با طراحی جدید SEC، سه قابلیت مهم، مورد دسترسی قرار می گیرد.

با جدا شدن حافظه پنهان ثانویه از پردازنده، امکان تولید انبوه این مجموعه افزایش یافته و هزینه ساخت آن پایین می آید و سرعت هسته پردازنده به 300 مگاهرتز و بالاتر از آن می رسد.

با این طرح، پنتیوم II نیز توانست همانند پنتیوم پرو از یک حافظه پنهان ثانویه سریع استفاده نماید. این حافظه پنهان از طریق یک گذرگاه اختصاصی که سریعتر از سرعت مادربرد است، به پردازنده متصل می شود.

استفاده از طرح انحصاری SEC توسط اینتل، مانع این می شود که رقبایی چون AMD و Cyrix بتوانند پردازنده های سازگار با پردازنده اینتل عرضه نمایند، زیرا که پردازنده های این شرکتها، نمی توانند برروی گذرگاه انحصاری P6 اینتل و سوکت 1 قرار گیرند.

اینتل پردازنده پنتیوم II را با سرعت ساعت های داخلی 233، 266 و 300 مگاهرتز عرضه می نماید.

اگر اینتل تکنولوژی تولید خود را به  CMOS 25/0 میکرونی برساند سرعت ساعت های بالاتر از این هم امکان پذیر خواهد بود.

در پردازنده هایی که اخیراً به نام Deschutes (دِشوتس) معرفی شده اند سرعت ساعت به 400 مگاهرتز یا بالاتر افزایش یافته است. اولین پنتیوم II 25/0 میکرونی مخصوص کامپیوترهای کیفی نیز در نیمه دوم سال 1998 وارد بازار خواهد شد.

AMD K6 : بازگشت یک رقیب

شرکت AMD جدیدترین پردازنده خود را که در ماه آوریل سال 1997 به بازار عرضه شد K6 نامید. این اولین بار بود که یک پردانزده غیراینتل کارآیی بالاتر از پردازنده- های رده X86 داشت. زیرا K6 ثابت کرده بود که سریعتر از پنتیوم پرو کار می کند. حتی جدیدترین پردازنده AMD می تواند با پردازنده پنتیوم II اینتل رقابت نماید، زیرا که دارای همان سرعت برای اجرای ویندوز 95 است.

بزرگترین مزیت K6 نسبت به پنتیوم II این است که می تواند در سوکت 7 مادربردهای پنتیوم و پنتیوم MMX قرار گیرد. گرچه تولیدکنندگان سیستم، به استفاده از مادربردهای جدید و گران قیمت برای سیستم های پنتیوم II هستند، ولی سیستم های مبتنی بر K6 می توانند این قیمتها را بشکنند زیرا آنها از همان مادربردهای که در میلیونها کامپیوتر پنتیوم استفاده می شود، بهره می برند.

نکته ای برای خرید: چون K6 را می توان در سوکت 7 مادربردهای دیگر هم قرار داد، از این پردازنده می توان برای ارتقا کامپیوترهای پنتیوم MMX و یا دیگر کامپیوترهای مبتنی بر پردازنده پنتیوم استفاده نمود. شرکت Evergreen Technologies قصد دارد که محصولات ارتقایی مبتنی بر K6 را روانه بازار کند.

نگاهی به K6

قابلیت سوکت 7  در پذیرش پردازنده K6 موجب صرفه جویی در هزینه می شود ولی باعث می شود که کارآیی K6 کمتر از کارآیی پنتیوم II که یک حافظه پنهان ثانویه سریعتر دارد بشود. یکی از تفاوت های عمده K6 با پنتیوم II، حافظه پنهان اولیه بزرگتر و 64 کیلوبایتی K6 است (32 کیلوبایت برای دستورالعملها و 32 کیلوبایت برای داده ها) که دو برابر حافظه پنهان اولیه پنتیوم MMX و پنتیوم II می باشد. از وقتی که اینتل سرعت ساعت پنتیوم II را به بیش از 300 مگاهرتز افزایش داده است، انتظار می رود که کارایی K6 نیز دچار تغییر و تحول شده و افزایش یابد. گرچه هنوز هم حافظه پنهان ثانویه K6، با محدودیت سرعت ساعت 66 مگاهرتزی گذرگاه روی مادربردهای سوکت 7 مواجه است.

K6 از بسیاری جهات شبیه به پردازنده های پنتیوم پرو II است. همانند این پردازنده ها، در K6 نیز یک رابط CISC، ساختار Superscalar و pipeline دار RISC را دربرگرفته است.

برای پردازش مؤثرتر در 2 Pipeline 6 مرحله ای مربوط به اعداد صحیح در پردازنده K6، دستورالعمل های x86 به دستورالعملهای RISC86 (که دارای طول ثابت هستند و نسخه AMD ریز عمل کننده های[35]  اینتل می باشند) رمزگشایی می شوند.

شما تکنیک های متداولی را در پردازنده K6 خواهید یافت. در این پردازنده، با اجرای نامتوالی دستورالعمل ها و پیشگویی انشعاب، از اُفت سرعت در دور pipeline مربوط به اعداد صحیح و یک pipeline مربوط به اعداد اعشاری جلوگیری می گردد. K6 از دستورالعملهای MMX نیز پشتیبانی می نماید و این عمل را به کمک 8 رجیستر 64 بیتی MMX انجام می دهد. این رجیسترها برای پردازش دستورالعملهای MMX که به نوبه خود به عملیات RISC86 تقسیم شده اند به کار می روند.

K6 های فعلی با تکنولوژی CMOS 35/0 میکرونی ساخته می شوند و با سرعت 233 مگاهرتز کار می کنند.

شرکت AMD امیدوار است که بتواند فاصله بین لایه های تراشه را تا پیش از سال 1998 کمتر کرده و به 25/0 میکرون برساند تا امکان افزایش سرعت ساعت به 266 و 300 مگاهرتز را فراهم سازد.

Cyrix 6x86Mx : بازار رقابت گرم می شود.

پردازنده Cyrix 6x86Mx که در ژوئن 1997 به بازار عرضه شد، تشابه زیادی به AMD K6 دارد. کارآیی آن از لحاظ دستورالعمل های استاندارد X86 و MMX نزدیک به K6 است. 6x86Mx نیز همانند K6 از یک گذرگاه خارجی 64 بیتی استفاده می کند و در داخل سوکت 7 مادربردهای فعلی قرار می گیرد استفاده می کند. ولی شرکت Cyrix پردازنده جدید خود را با قیمت بسیار پایین عرضه نموده است. بنابراین کامپیوترهای 6x86Mx  برای کسانی ایده آل هستند که خواهان قیمتهای بسیار پایین هستند. در حقیقت Cyrix و AMD هر دو دارای قابلیتها و مشکلات مشترکی هستند. هر دو دارای قدرت تولید بالا، پردازنده هایی با طراحی قوی و گذشته ای طولانی مانند تولیدکنندگان کامپیوترهای سازگار با رده X86 هستند. اما متأسفانه تولیدکنندگان جدید کامپیوتر به سختی می توانند به بازارهای بزرگ راه یابند.

جزئیات 6x86Mx

همانند K6 و پنتیوم 6x86 Cyrix, MMX نیز با تکنولوژی CMOS 35/0 میکرونی ساخته می شود و از Pipeline های داخلی و طراحی superscalar برای انجام بیش از یک عمل در یک پالس ساعت استفاده می کند.

این پردازنده MMX که در شکل (146) نشان داده شده از تمامی دستورهای MMX پشتیبانی می کند و این عمل را به کمک رجیسترهای MMX که برروی رجیسترهای واحد محاسبات اعشاری قرار دارند انجام می دهد. عامل کلیدی در بالارفتن کارآیی 6x86، حافظه پنهان اولیه 64 کیلوبایتی آن استکه به صورت یک تکه است و دستورالعملها و داده ها از این فضای حافظه پنهان به طور مشترک استفاده می کنند.

انتظار می رود که در سال 1998 با کاهش فاصله میان لایه های تراشه به 25/0 میکرون، سرعت ساعت این پردازنده بالاتر برود.

6x86 در هر پالس ساعت، خروجی بیشتری تولید می کند و این کارآیی بالا را به کمک طراحی قدرتمند Superscalar و حافظه پنهان بزرگ خود فراهم می سازد. اگرچه این پردازنده در انجام وظایف چند رسانه ای، از این ویژگیها بهره ای نمی گیرد. انتظار می رود که کارآیی 6x86Mx در انجام کارهای چند رسانه ای، از پنتیوم MMX و پنتیوم II کمتر باشد.

سازگاری این پردازندهای جدید با سوکت 7، این امکان را فراهم می سازد که هم کامپیوترها قیمتهای پائین تری داشته باشند و هم امکان استفاده از پردازنده های 6x86Mx در دسترس قرار گیرد. همچنین Cyrix سرعت مادربرد را نیز بالا برده و به 75 مگاهرتز رسانده است به طوری که بعضی از سیستمهای 6x86Mx می توانند از این طراحی سریع، استفاده نمایند.

نکاتی برای خرید: شما می توانید مادربردهای 75 مگاهرتزی را در کامپیوترهای مبتنی بر M2 پیدا کنید. سرعت ساعت بالا در این مادربردها، دسترسی سریع به حافظه پنهان ثانویه و حافظه سیستم را امکان پذیر می نماید.

Cyrix 6x86  و AMD K5 : پردازنده های بهتر از پنتیوم

اگرچه در حال حاضر پردازنده های AMD K5 Cyrix 6x86 تولید نمی شود ولی هر دو باعث به وجود آمدن رقابت در بازار پردازنده ها شده اند.

با وجود آنکه قیمت این دو پردازنده، خیلی پائین تر از قیمت پردازنده پنتیوم بود، اما سرعت ساعت آنها برابر با سرعت ساعت پنتیوم و کارآیی آنها بالاتر از کارآیی پنتیوم بود.

متأسفانه هیچ یک از این دو پردازنده، در بازار موفق نبودند. تولیدکنندگان سیستمهای بزرگ، از ترس شرکت اینتل که (بزرگترین تأمین کننده پردازنده در بازار است) استفاده از این پردازنده های جدید را کاهش دادند.

مهمتر از آن، مشکلات عدیده ای بر سر راه این دو پردازنده قرار گرفت. AMD K5 به خاطر بروز یک سری تأخیرات، از رقابت عقب ماند. از سوی دیگر، 6x86 نیز با موانع مختصری روبرو شد که مانع از فروش این پردازنده می شد. همین مسئله باعث عدم موفقیت این شرکتها در فروش پردازنده هایشان می باشد.

نگاهی به درون Cyrix 6x86

6x86 علی رغم تمام مشکلاتش یک پردازنده بسیار مناسب enty-level است. تکنولوژی ساخت 5/0 میکرونی بسیار نازک این پردازنده، اجازه می دهد که سرعت ساعت آن بالاتر رود در حالی که پردازنده کم حجم تر بوده و حرارت کمتری ایجاد می کند.

6x86 نیز همانند پنتیوم، دارای یک حافظه پنهان اولیه 16 کیلوبایتی بوده و یک هسته Superscalar دارد که می تواند چندین عملیات مختلف را به طور همزمان انجام دهد. برای آنکه کارآیی پردازنده بالاتر رود Cyrix تولیدکنندگان سیستم را مجبور به ساخت مادربردهای 75 مگاهرتزی نمود تا پردازنده های 6x86 خود را روی آنها قرار دهد. این نوع مادربردها 2% سریعتر از مدلهای استاندارد 66 مگاهرتزی کار می کنند.

علاوه بر کارآیی رده پنتیوم این پردازنده، هسته آن به صورت Superscalar و Superpipeline طراحی شده است که باعث می شود کارآیی آن بالاتر برود.

K5 نیز همانند Cyrix 6x86 می تواند در یک پالس ساعت بیش از یک کار انجام دهد. گرچه هیچیک از این دو پردازنده، از قابلیتهای MMX بی بهره اند.

ارتقای یک پردازنده

اگر سیستم قدیمی شما به یک پردازنده سریعتر برای اجرای نرم افزارهای جدید نیاز دارد، این بخش در مورد انتخابهای مختلف ارتقاء، توضیحاتی را بیان می نماید. همچنین روش ارتقا و راهکارهایی را برای جلوگیری از ایجاد مشکلات ارائه می کند.

نکاتی برای خرید: یک پردازنده جدید می تواند کارآیی سیستم را بالا ببرد ولی تنگناهای مربوط به حافظه، زیر سیستم گرافیک و قسمتهای دیگر را برطرف نمی کند. بنابراین قبل از اینکه پردازنده سیستم را ارتقا دهید ابتدا مطمئن شوید که کارآیی بخشهای دیگر خوب است و نیاز به ارتقا ندارند.

ارتقای یک پردازنده چگونه انجام می شود؟

هیچ شکی نیست که ارتقا پردازنده، کاری جدی و حساس است (این کار همانند عمل پیوند مغز در کامپیوتر است) اگرچه ارتقا پردازنده، در اکثر مستلزم تعویض پردازنده قبلی با یک پردازنده سریعتر است، اما بازده واقعی پردازنده ارتقائی از قابلیتهای آن در پردازش اطلاعات مشخص می گردد.

اما ارتقا یک پردازنده، چگونه انجام می شود؟ در بیشتر مواقع، پردازنده جدید را می توان در همان سوکت پردازنده، قبلی قرار داد. در این صورت، پردازنده جدید با همان تعداد پینهایی که در پردازنده قبلی وجود داشت با کامپیوتر ارتباط برقرار می کند ولی هسته آن دارای توانائیهای پیچیده تر و قدرت بیشتری است. پردازنده جدید، بسته به مدل خود، ممکن است قابلیتهای جدیدی را به سیستم اضافه کند از جمله محاسبه اعداد اعشاری یا استفاده از دستورالعملهای MMX و همچنین ممکن است پردازنده جدید، به خاطر دارابودن سرعت ساعت بیشتر، حافظه پنهان اولیه بزرگتر و یا عملیات داخلی سریعتر، دارای کارآیی بیشتری باشد.

پردازنده های ارتقائی عموماً کارآیی را به دلایل زیر افزایش می دهند:

سرعت ساعت داخلی پردازنده جدید، نسبت به پردازنده قبلی افزایش یابد.

امکان محاسبات اعشاری را برای نرم افزارهای سه بعدی و گرافیکی فراهم می سازد.

از دستورالعملهای MMX پشتیبانی می نماید تا بتواند نرم افزارهای چند رسانه ای را سریعتر اجرا نماید.

از معماری Superscalar pipeline استفاده می کند تا تعداد  عملیات بیشتری را در هر پالس ساعت انجام دهد.

به منظور کاهش زمان انتظار[36] پردازنده، از حافظه پنهان اولیه بزرگتری استفاده می کند.

از طریق تنظیمات روی مادربرد، می تواند سرعت گذرگاه خارجی خود را افزایش دهد.

میزان بهره ای که سیستم شما می تواند داشته باشد بستگی به عوامل مختلفی دارد. مهمترین مسئله این است که نباید توقع بیش از حدی از یک پردازنده ارتقایی داشت بخصوص وقتی که سیستمهای قدیمی 486 را ارتقا می دهید. تنگناهای کاری، همگی به یک دلیل مشترک ایجاد می شوند: یک پردازنده سریع اجباراً عملیات عادی خود را متوقف می کند تا اطلاعات و داده های لازم را از سیستم دریافت نماید. این تنگناها عبارتند از:

سرعت کم مادربرد: بسیاری از مادربردهای 486 با سرعت 33 مگاهرتز کار می کنند که این سرعت، حداقل سرعت مادربردها است.

گذرگاه خارجی کم عرض: سیستمهای قدیمی که دارای گذرگاه حافظه 32 بیتی هستند، پردازنده های سریع را همیشه معطل خواهند کرد.

RAM کند سیستم: کامپیوترهای امروزی از RAM های تقویت شده ای استفاده می کنند که با سرعت 60 نانو ثانیه و یا بالاتر کار می کند. در مقابل، RAM کامپیوترهای 486، با سرعت 80 نانوثانیه کار می کند.

در اینجا 30% اختلاف سرعت وجود دارد و بنابراین، RAM کند، می تواند یک پردازنده سریع را مجبور به انتظار نماید.

فقدان حافظه پنهان ثانویه: به علت اینکه کامپیوترهای قدیمی قادر به کار با پردازنده های بسیار سریع نبودند، نیازی به استفاده از حافظه پنهان سریع نبود. در اینگونه موارد نیز پردازنده باید منتظر دریافت داده ها بماند.

گذرگاه گرافیکی کند: اگر کامپیوتر شما فاقد شکاف های توسعه VL-Bus[37] یل PCI[38] باشد، ارتقا پردازنده نمی تواند مشکل مربوط به اجرای کند برنامه های گرافیکی را حل نماید. در اینگونه مواقع، حداقل کاری که باید انجام دهید ارتقا مادربرد است.

هارد دیسک کند: زمان دسترسی در هارددیسک های امروزی 11 میلی ثانیه است. 4 سال پیش، زمان دسترسی 25 میلی ثانیه بسیار متداول بود. این بدین معنا است که بارگذاری برنامه ها در حافظه، مدت زیادی طول می کشد، داده ها به آهستگی وارد RAM می شوند و حافظه مجازی مملو از داده ها می شود.

اصل مهم

ارتقای پردازنده یک کامپیوتر، طول عمر سیستم را افزایش می دهد، اما باعث ایجاد یک سیستم جدید نمی شود.

اگر ارتقای پردازنده را روشی برای افزایش طول عمر سیستم بدانید (نه روشی برای بدست آوردن یک سیستم جدید) امیدواری شما به سیستم، بیشتر خواهد شد. ارتقای پردازنده ضمن اینکه کامپیوتر شما را در وضعیت مطلوب نگه می دارد، روشی است که می تواند نیازهای شما را تا زمان ورود کامپیوترهای جدید به بازار، برطرف نماید.

چگونه یک پردازنده را ارتقا دهیم

ارتقای پردازنده همان جراحی مغز کامپیوتر است ولی یک جراحی بسیار ساده و آسان. در حقیقت، ارتقای پردازنده در مقایسه با نصب هارددیسک و یا CO-ROM درایو مثل آب خوردن است. این بخش، شما را در چگونگی ارتقای پردازنده کمک خواهد نمود دستورالعمل های گام به گام را در اختیارتان قرار خواهد داد.

البته باید بدانید که پیچیدگی و تنوع بسیار زیاد محصولات در بازار کامپیوتر باعث شده است که ارتقای پردازنده، به کاری بسیار حساس تبدیل شود.

صدها و شاید هزاران تولیدکننده وجود دارندکه بیشتر آنها صدها و شاید هزاران مدل قطعات کامپیوتر را تولید می کنند. باتوجه به این تنوع گسترده موجود در بازار، هیچ تولیدکننده پردازنده ارتقائی، نمی تواند طرح خود را منطبق با تمامی این تولیدات ارائه نماید.

عامل اصلی این تنوع گسترده، BISO سیستمها می باشد. BISO در حقیقت حاوی برنامه ای است که نحوه عملکرد کامپیوتر را تعیین می کند. برنامه نویسی برای BISO های موجود در سیستمهای جدید، همواره اشکالاتی بوجود می آورد. اگر پردازندهای را 4 یا 6 سال بعد از تاریخی که BISO  سیستم شما نصب شده است بروی کامپیوتر نصب کنید هیچ تضمینی برای عملکرد آن وجود نخواهد داشت. به همین علت است که ابتدا باید از هارددیسک خود یک نسخه پشتیبان تهیه نمایید. (تذکری که در تمام این کتاب مرتباً تکرار می شود) یک نسخه پشتیبان از اطلاعات را روی نوار، کارتریج، فلاپی دیسک یا شبکه ایجاد نمائید و اطلاعات ارزشمند را در جایی نگهداری کنید. تا اگر مشکلی بوجود آمد آنها را بازیابی نمایید. همچنین تنظیمات مربوط به BISO، سکتورهای هارددیسک، ورودی خروجی گذرگاه و داده های دیگر را در یک جای امن ثبت نمایید.

اگر سیستم شما دارای flash BISO است (BISO هایی که نرم افزار آنها قابل update شدن می باشد)، برنامه BISO فعلی را در یک فلاپی دیسک ذخیره نمایید و آن را در دسترس نگه دارید. همچنین با داده های معمول، یک دیسک راه انداز پشتیبان تهیه کنید.

برای دستیابی به اطلاعات بیشتر در زمینه تهیه نسخه پشتیبان (قبل از ارتقای سیستم) به بخش 3 تحت عنوان «روشهای ارتقا» مراجعه نمایید.

نصب فیزیکی یک پردازنده ارتقایی

نصب فیزیکی یک پردازنده جدید، بسیار آسان است. این موضوع بخصوص برای سیستمهای پنتیومی که در 4 سال اخیر به فروش رسیده اند صادق است. تمامی این کامپیوترها دارای سوکتی به نام ZIF[39] هستند که از یک اهرم برای جایگذاری و بیرون آوردن پردازنده استفاده می کنند.

سوکتهای ZIF باعث می شوند که بدون نیاز به فشار، پردازنده به راحتی در جای خود نصب و یا  از جای خود بیرون آید. وارد کردن فشار زیاد ممکن است موجب شکسته شدن پینهای پردازنده شود.

مراحل نصب یک پردازنده برروی یک سوکت ZIF معمولی به شرح زیر است:

1 کامپیوتر را خاموش کنید، کابل برق آن را بیرون بکشید و درپوش جعبه سیستم را بردارید. 10 دقیقه صبر کنید تا پردازنده به اندازه کافی خنک شود.

2 الکتریسیته ساکن بدن خود را تخلیه کنید تا از وارد آمدن شوک الکتریکی به قطعات جلوگیری گردد. بهترین راه برای انجام این کار، استفاده از یک صفحه عایق و یا یک مچ بند اِرت است. حتی می توانید قبل از لمس کردن هر یک از اجزاء داخلی کامپیوتر، جعبه فلزی آن را لمس کنید.

3 سیستم را طوری بخوابانید که مادربرد آن رو به بالا باشد. (بدین منظور، سیستمهایی که از جعبه  Full Tower  یا mini tower استفاده می کنند باید روی یکی از پهلوهای خود قرار گیرند).

4 پردازنده جدید را از بسته بندی اش بیرون آورید و در حالی که پینهای آن رو به بالا است، بروی صفحه عایق قرار دهید.

5 محل پردازنده فعلی سیستم را پیدا کنید. اگر پردازنده دارای پنکه خنک کننده یا heat Sink است، ابتدا باید سیستم خنک کننده را از پردازنده جدا کنید. هر کابل و یا سیم دیگری را که باعث ایجاد مزاحمت می شود، جمع کنید. در صورت لزوم، کابل ها را از جعبه کامپیوتر بیرون بکشید و درایوها را از محفظه خود خارج سازید.

6 اهرم ZIF که یک اهرم پلاستیکی در کنار سوکت است را پیدا کنید و آن را به آرامی بالا بکشید. با این عمل، پردازنده از سوکت خود کمی بالاتر می آید.

7 مطمئن شوید که به خوبی الکتریسیته بدن شما تخلیه شده است. سپس به کمک انگشت شست و انگشت نشانه خود پردازنده را مستقیماً به سمت بالا بکشید. از بالا آوردن یک لبه تنها اجتناب نمایید زیرا ممکن است باعث خم شدن و یا شکسته شدن پین ها شود. پردازنده قدیمی را داخل جعبه مربوط به بسته بندی پردازنده جدید قرار دهید.

8 پردازنده جدید را برداشته و آن را طوری تنظیم کنید که پین شماره 1 آن با پین شماره 1 پردازنده منطبق گردد. همانطور که در شکل نشان داده شد معمولاً گوشه ای که پین شماره 1 در آن قرار دارد دارای لبه کج و یا یک نقطه حک شده در بالای خود است. (برای اطمینان از تشخیص درست محل پین شماره 1 به دفترچه راهنمای سیستم مراجعه نمایید).

9 به آرامی پردازنده را داخل سوکت آن قرار دهید. در این کار، دقت و حوصله زیادی به خرج دهید تا مطمئن شوید که لبه های پردازنده با لبه های سوکت به درستی تنظیم شده اند و پین ها به درستی در داخل سوراخهای سوکت  قرار گرفته اند. هیچگاه پردازنده را فشار ندهید.

10 هنگامی که مطمئن شدید که پردازنده در محل خود به درستی قرار گرفته است، به آرامی و از بالا به آن فشار وارد سازید تا مطمئن شوید که تمامی پین ها در جای خود قرار گرفته اند.

11 اهرم ZIF را به آرامی پایین آورید. هنگامی که با پائین آوردن اهرم، سوراخهای سوکت با پین های پردازنده درگیر می شوند، باید احساس مقاومت  کوچکی نمایید.

12 مطمئن شوید که هیچیک از سیمها یا بردهای داخل جعبه کامپیوتر را زخمی ننموده- اید. بررسی کنید که پنکه خنک کننده پردازنده به درستی وصل شده باشد. همچنین اطمینان حاصل نمایید که هیچ وسیله و یا شیئی در داخل جعبه باقی نمانده است.

13 قبل از اینکه جعبه کامپیوتر را ببندید، کامپیوتر را روشن کرده آن را راه اندازی[40] کنید. گرچه در اینگونه مواقع، برای چند دقیقه ای از قوانین FCC تخطی می کنید، اما انجام این کار، این حسن را دارد که تا قبل از بستن کامل جعبه کامپیوتر، از کارکرد صحیح کلیه اجزاء آن، اطمینان حاصل می کنید.

14 اگر کامپیوتر به طور صحیح راه اندازی شد معلوم شود، که کارها به درستی پیش رفته است و سیستم شما دارای مغز جدیدی می باشد. به کار خود ادامه داده و درپوش جعبه را ببندید. اگر کامپیوتر به طور صحیح راه اندازی نشد به بخش عیب یابی و رفع عیب پردازنده مراجعه نمایید.

بیشتر سیستمهای قدیمی 486، دارای سوکت ZIF نیستند. بنابراین، افرادی که از این سیستمها استفاده می کنند مجبورند پردازنده را به کمک ابزاری به نام تراشه بردار[41] که شبیه به انبرکهای مخصوص سالاد است بیرون آورند. این ابزار کمک می کند که به دو پهلوی پردازنده نیرویی به سمت بالا وارد گردد به طوری که پینهای آن خم نشود.

در زیر، مراحل نصب پردازنده در سوکت های غیر ZIF آمده است:

1 کامپیوتر را خاموش کنید. کابل برق آن را بکشید و درپوش جعبه سیستم را بردارد. حدود نیم ساعت صبر کنید تا پردازنده به خوبی خنک شود.

2 الکتریسیته ساکن بدن خود را تخلیه کنید تا از وارد شدن شوک الکتریکی به قطعات کامپیوتر جلوگیری می گردد. برای انجام این کار از یک صفحه عایق استفاده کنید و یا حداقل بدنه فلزی کامپیوتر را قبل از آنکه به داخل آن دست ببرید لمس نمائید.

3 کامپیوتر را طوری بخوابانید که مادربرد آن رو به بالا باشد، (سیستم هایی که از جعبه Full tower یا mini tower استفاده می کنند باید روی یکی از پهلوهای خود قرار گیرند).

4 پردازنده جدید را از بسته بندی اش بیرون آورید و در حالی که پینهای آن را رو به بالا می گیرید، روی صفحه عایق قرار دهید.

5 محل پردازنده فعلی سیستم را پیدا کنید. اگر پردازنده دارای پنکه خنک کننده و یا Heat Sink است، ابتدا سیستم خنک کننده را از پردازنده جدا کنید. هر کابل یا سیم دیگری را که باعث ایجاد مزاحمت می شود جمع کنید. در صورت لزوم، کابل ها را از جعبه کامپیوتر بیرون بکشید و درایوها را از محفظه خود خارج سازید.

6 تراشه بردار را با انگشت شست و انگشت نشانه خود محکم بگیرید و آن را پایین بیاورید به طوری که انبرکهای آن هم سطح صفحه زیرین پردازنده شوند. با اندکی فشار، انبرکها را بین پردازنده و سوکت آن قرار دهید. به طوریکه داندانه های انبرک، بین پین های پردازنده قرار گیرند.

7 هنگامی که مطمئن شدید بازوهای انبرک در جای خود محکم شده اند، آن را به صورت پیوسته و آرام به سمت خود بکشید. برای بیرون کشیدن پینها از جای خود، می توانید به آرامی یک طرف را بکشید و سپس طرف مقابل را هم سطح آن کنید. در انجام این کار خیلی احتیاط کنید، زیرا کشیدن بیش اندازه یک طرف از پردازنده باعث خم شدن و یا شکستن پینها می شود.

8 در صورت لزوم، می توانید تراشه بردار را از پردازنده جدا نموده و مجدداً دو پهلوی دیگر پردازنده را بگیرید و مرحله 7 را آنقدر تکرار کنید تا پردازنده به طور کامل بیرون بیاید. به هر حال، این کار را به آهستگی و با دقت انجام دهید.

9 به محض اینکه پردازنده به سمت بالا حرکت کرد، با دست آن را به آرامی به طرف بالا و بیرون از سوکت بکشید و سپس آن را در جعبه مربوط به بسته بندی پردازنده جدید بگذارید.

10 پردازنده جدید را برداشته و آن را طوری قرار دهید که پین شماره 1 آن برروی پین شماره 1 سوکت پردازنده قرار گیرد. همانطور که در شکل نشان داده شده، معمولاً گوشه ای که پین شماره 1 را در آن قرار دارد دارای یک لبه کج بوده و یا یک نقطه حک شده در بالای آن قرار گرفته است. برای اطمینان از محل درست پین شماره 1 به دفترچه راهنمای سیستم مراجعه نمایید.

11 پردازنده جدید را به آرامی برروی سوکت آن قرار دهید برای انجام این کار حوصله زیادی به خرج دهید. تا مطمئن شوید که لبه های پردازنده به طور صحیح با لبه های سوکت تنظیم شده اند و پین ها به درستی در داخل سوراخهای سوکت قرار گرفته اند.

12 هنگامی که پردازنده به درستی در محل خود مستقر شد، به آرامی و از بالا به آن فشار وارد سازید تا کمی پایین تر رود. این فشار باید طوری باشد که پردازنده، داخل سوکت آن به درستی قرار گیرد. به هیچ وجه فشار اضافی به پردازنده وارد نسازید.