WinChip

Процессоры WinChip выполнены в корпусе типа PGA и предназначены для установки в системные платы с 296-контактным гнездовым разъёмом Socket 7. В отличие от процессоров Intel Pentium MMX, WinChip не требует раздельного напряжения питания для ядра и цепей ввода-вывода, что позволяет устанавливать его в более старые системные платы (WinChip 2B и WinChip 3 требовали раздельного напряжения, однако эти процессоры так и не были выпущены). Для корректной работы процессоров WinChip с такими платами необходима лишь их поддержка со стороны BIOS.

Раздельный кэш первого уровня объёмом 64Кб (планировалось увеличение до 128Кб в WinChip 3) работает на частоте ядра. Интегрированный кэш второго уровня отсутствует (микросхемы кэш-памяти расположены на системной плате).

Процессоры семейства WinChip представляют собой x86-совместимые процессоры с внутренней RISC-архитектурой: инструкции x86 выполняются не напрямую, а после преобразования их в простые внутренние микрооперации.

При разработке инженеры Centaur Technology опирались на ряд принципов, позволивших создать процессор, отличающийся низкой стоимостью производства, небольшим энергопотреблением и тепловыделением.

• Аппаратная оптимизация под выполнение простых инструкций (чтение или запись в память, переходы, операции над целыми числами), связанная с тем, что к таковым относится более 90 % выполняемых инструкций. Более сложные инструкции встречаются значительно реже и могут быть преобразованы в микрооперации с помощью ПЗУ микрокода, хранящего последовательности микроопераций, соответствующих таким инструкциям. Такая оптимизация позволяет сократить количество функциональных блоков процессора.
• Повышение производительности с помощью повышения тактовой частоты, а не с помощью увеличения количества инструкций, выполняемых за один такт.
• Оптимизация работы процессора с оперативной памятью, связанная с тем, что производительность системы лимитируется скоростью работы с памятью значительно сильнее, чем скоростью процессора. Увеличение скорости работы с памятью достигается за счёт увеличения объёма интегрированной кэш-памяти первого уровня, а также оптимизации алгоритмов управления кэш-памятью и буфером трансляции адресов (TLB).
• Оптимизация процессора для работы с наиболее вероятной программной средой — операционными системами Windows.

В связи с этим архитектура процессоров семейства WinChip значительно упрощена по сравнению с конкурирующими процессорами. Они также не способны работать в многопроцессорных системах (SMP). Функциональность их в основном соответствует функциональности процессоров Intel Pentium, однако, отсутствует поддержка интерфейса APIC (который необходим для работы в SMP) а также некоторых дополнительных функций, связанных с работой в режиме виртуального 8086 и с виртуальной памятью (информацию о поддерживаемых функциях можно получить с помощью инструкции «CPUID»)[8].

IDT WinChip 240MHz

С точки зрения архитектуры, процессоры WinChip ближе к процессорам x86 четвёртого поколения (Intel 80486, AMD Am5x86), чем к процессорам своего времени. Единственный целочисленный конвейер содержит 4 ступени, математический сопроцессор не конвейеризован. Блок инструкций MMX процессора WinChip позволяет исполнять одну инструкцию за такт (в Pentium MMX — две). В WinChip отсутствуют такие технологии, как внеочередное исполнение, переименование регистров и предсказание ветвлений, характерные для большинства конкурирующих процессоров.

Всё это позволило инженерам Centaur значительно сократить количество транзисторов и уменьшить площадь кристалла, что привело к снижению стоимости проектирования, тестирования и производства процессоров WinChip, в результате чего стоимость процессоров WinChip оказалась значительно ниже, чем цена конкурирующих процессоров (так, например, стоимость Pentium MMX и AMD K6 с частотой 200 МГц на момент анонса составляла 550 и 349 долларов соответственно[9][10], а цена WinChip с той же тактовой частотой — 135 долларов[11]).

Кроме того, упрощение архитектуры положительно сказалось на энергопотреблении и тепловыделении процессора (для сравнения, максимальное тепловыделение WinChip с частотой 200 МГц составляет 13 Вт при напряжении питания 3,52 В[11], в то время как процессор Pentium MMX с той же тактовой частотой выделяет до 18 Вт при напряжении питания 2,8 В[9]). Предполагалось, что благодаря этому WinChip смогут работать на частотах до 400 МГц, а также широко применяться в ноутбуках[2][12].

Процессор выпускался по 350 нм технологии, имел напряжение ядра 3,3 или 3,52 В (в зависимости от партии) и, в отличие от Pentium MMX, не требовал использования системных плат, преобразователи которых позволяли подавать различное напряжение на ядро и цепи ввода-вывода.

IDT WinChip 2 PR200

Процессор WinChip 2 является дальнейшим развитием процессора WinChip. Он по-прежнему выпускался по 350 нм технологии и имел напряжение ядра 3,3 или 3,52 В. По сравнению с предшественником, WinChip 2 получил следующие нововведения:

• конвейерный математический сопроцессор;
• два суперскалярных блока инструкций MMX;
• блок предсказания ветвлений;
• блок инструкций 3DNow! (2 конвейера).

Процессоры WinChip 2 ревизии «A» (W2A), представленные в марте 1999 года[3], производились по 250 нм технологии, что позволило уменьшить размеры кристалла с 95 до 58 мм², однако напряжение ядра не изменилось по сравнению с предшественником. Кроме того, эти процессоры получили возможность установки нестандартных множителей, таких как 2,33х или 2,66х, что позволило использовать процессоры с тактовой частотой 233 и 266 МГц на системных платах с 100 МГц системной шиной[13][14].

В конце 1999 года планировался выпуск WinChip 2 ревизии «B» (W2B). Эти процессоры должны были производиться по 250 нм технологии, а напряжение ядра должно было быть снижено до 2,8 В (что требовало использования системных плат с раздельным напряжением питания). Однако выпуск WinChip 2B, также как и WinChip 3, был отменён. Существовали, однако, инженерные образцы WinChip 2B, выпущенные в ограниченных количествах[3].

Для маркировки процессоров WinChip 2 использовался рейтинг производительности (Performance Rating, PR). Рейтинг соответствовал частоте процессора AMD K6-2, равного по производительности в тесте Winstone 99 (данный тест позволяет оценить быстродействие процессора в офисных приложениях). Так, например, процессор WinChip 2 с частотой 233 МГц (частота системной шины — 100 МГц) в тесте Winstone 99 соответствовал по производительности AMD K6-2 с частотой 266 МГц, поэтому имел рейтинг PR266[15].

Процессор WinChip 3 планировался как дальнейшее развитие WinChip 2B с удвоенным размером кэша первого уровня. Однако, в связи с выходом недорогих и более перспективных процессоров Intel Celeron, а также с окончательной потерей поддержки производителей разъёмом Socket 7, выпуск процессора WinChip 3 был отменён, а подразделение Centaur Technology в сентябре 1999 года было продано компании VIA за 51 млн долларов[16].

Процессор представляет собой сложное микроэлектронное устройство, что не позволяет исключить вероятность его некорректной работы. Ошибки появляются на этапе проектирования и могут быть исправлены обновлениями микрокода процессора, либо выпуском новой ревизии ядра процессора. В процессорах WinChip обнаружено 33 различных ошибки, из которых 12 исправлено. В процессорах WinChip 2 — 14 ошибок, из которых 6 исправлено[8].

Далее перечислены ошибки, исправленные в различных ревизиях ядер процессоров WinChip и WinChip 2. Данные ошибки присутствуют во всех ядрах, выпущенных до их исправления, если не указано обратное.

Официальная документация

• IDT WinChip C6 Datasheet (англ.)
• IDT WinChip 2 Datasheet (англ.)
• IDT WinChip 2 Version A Datasheet (англ.)
• IDT WinChip 2 for WinChip 2 version B Datasheet (англ.)
• IDT WinChip 3 Datasheet (англ.)

Характеристики процессоров

• Centaur WinChip (англ.)
• Centaur WinChip 2 (англ.)
• IDT Winchip C6 (англ.)
• IDT Winchip 2 (англ.)

Обзоры и тестирование

• IDT Winchip 2-3D (англ.)
• Тестирование IDT C6 (англ.)
• Процессоры IDT
• IDT-C6: проще — значит лучше?
• Обзор процессора IDT Winchip 2 266
• Результаты сравнения IDT WinChip с AMD K5 и Intel Pentium (недоступная ссылка)

Разное

• Отзывы фирмы Red Hill о процессорах различных поколений (англ.)