WinChip (IDT-С6) — x86 -совместимый процессор, анонсированный 13 октября 1997 года . Функциональность в основном соответствовала Intel Pentium . Предназначался для рынка недорогих компьютеров, отличался простой архитектурой, низким энергопотреблением и тепловыделением. Разработкой процессора занималось подразделение компании IDT — , производство осуществлялось компанией IDT .

Дальнейшим развитием WinChip стал процессор WinChip 2 , отличавшийся от предшественника поддержкой дополнительного набора инструкций 3DNow! , а также некоторыми архитектурными усовершенствованиями. Анонс WinChip 2 состоялся 19 мая , а выход на рынок — в сентябре 1998 года .

На ноябрь 1999 года был запланирован выход процессора WinChip 3 , основным отличием которого являлся увеличенный кэш первого уровня, однако его выпуск был отменён.

После продажи подразделения Centaur Technology компании VIA Technologies в конце 1999 года, модернизированное ядро WinChip использовалось в процессорах VIA Cyrix III , впоследствии переименованных в VIA C3 .

Общие сведения

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 WinChip

Кодовое имя ядра	C6
Проектная норма ( нм )	350
Тактовая частота ядра ( МГц )	180	200	225	240
Анонсирован	13 октября 1997		21 апреля 1998

Процессоры WinChip 2

Кодовое имя ядра	W2			W2A			W2B
Проектная норма ( нм )	350			250
Тактовая частота ядра ( МГц )	200	225	240	200 (PR200)	233 (PR266)	250 (PR300)	200 (PR200)	233 (PR266)	250 (PR300)
Анонсирован	сентябрь 1998			март 1999			отменены

Особенности архитектуры

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 ») .

WinChip

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 , а цена WinChip с той же тактовой частотой — 135 долларов ).

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 , в то время как процессор Pentium MMX с той же тактовой частотой выделяет до 18 Вт при напряжении питания 2,8 В ). Предполагалось, что благодаря этому WinChip смогут работать на частотах до 400 МГц, а также широко применяться в ноутбуках .

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.

WinChip 2

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 , 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 2,33 или 2,66, что позволило использовать процессоры с тактовой частотой 233 и 266 МГц на системных платах с 100-МГц системной шиной .

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, так же, как и WinChip 3, был отменён. Существовали, однако, инженерные образцы WinChip 2B, выпущенные в ограниченных количествах .

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 .

WinChip 3

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 производителями разъёма Socket 7 , выпуск процессора WinChip 3 был отменён, а подразделение в сентябре 1999 года было продано компании VIA за 51 млн долларов .

Технические характеристики

	WinChip	WinChip 2
	C6	W2	W2A	W2B
Тактовая частота
Частота ядра, МГц	180—240	200—240	200—250
Частота FSB , МГц	60, 66, 75		66, 100	66
Характеристики ядра
Набор инструкций	IA-32 , MMX	IA-32 , MMX , 3DNow!
Разрядность регистров	32 бит (целочисленные), 80 бит (вещественночисленные), 64 бит (MMX)
Глубина конвейера	4 стадии
Разрядность ША	32 бит
Разрядность ШД	64 бит
Количество транзисторов , млн.	5,4	5,9
Кэш L1
Кэш данных	32 Кб, 2-канальный наборно-ассоциативный, длина строки — 32 байта	32 Кб, 4-канальный наборно-ассоциативный, длина строки — 32 байта
Кэш инструкций	32 Кб, 2-канальный наборно-ассоциативный, длина строки — 32 байта
Интерфейс
Разъём	Socket 7
Корпус	PGA
Технологические, электрические и тепловые характеристики
Технология производства	350 нм. CMOS (четырёхслойный, алюминиевые соединения)	350 нм. CMOS (пятислойный, алюминиевые соединения)	250 нм. CMOS (пятислойный, алюминиевые соединения)
Площадь кристалла, мм²	88	95	58	69
Напряжение ядра, В	3,3 — 3,52			2,8
Напряжение цепей I/O , В	3,3 — 3,52
Максимальное тепловыделение, Вт	13,1	14,0	16	—

Ревизии ядер процессоров

Процессор	Ревизия	CPU Id
WinChip	step. 0	0x540h
WinChip	step. 1	0x541h
WinChip 2	step. 0	0x585h
WinChip 2	step. A	0x587h, 0x588h, 0x589h
WinChip 2	step. B	0x58Ah (инженерные образцы)

Исправленные ошибки

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 нвой ревизии ядра процессора. В процессорах WinChip обнаружено 33 различных ошибки, из которых 12 исправлено. В процессорах WinChip 2 — 14 ошибок, из которых 6 исправлено .

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.

WinChip

Ревизия 1

• Ошибка при выполнении функций FSINCOS или FCOS.
• Падение производительности целочисленного конвейера при некоторых операциях FPU .
• Ошибка при нормализации псевдонормальных чисел (нормализация не выполняется).
• Произвольные исключения при выполнении некоторых инструкций FPU .
• Ошибка передачи указателя инструкции после немаскируемого прерывания, вызванного FPU .
• Ошибка при исполнении инструкции INVLPG с адресом, близким к 4 Гб (0xFFFFFFFD, 0xFFFFFFFE, 0xFFFFFFFF).
• Некорректное распознавание самомодифицирующегося кода.
• Счётчик тактов ( TSC ) останавливается, если процессор находится в состоянии пониженного энергопотребления.
• Некорректная работа AHD (отключение автоматического останова). Останов производится даже в том случае, если он отключён установкой бита AHD в «1».
• Ошибка включения режима нестрогого упорядочения записи с помощью регистра MCR_CTRL.
• Работа процессора при передаче 8- и 16-битных операндов отличается от работы процессоров Pentium (что может приводить к некорректной работе с некоторыми чипсетами ).
• Некорректная работа режима CI (блокировка записи строки кэша). Включение режима игнорируется.

WinChip 2

W2A

• Некорректная обработка переполнения при выполнении инструкций FIST и FISTP.
• Некорректная установка флагов при сравнении денормализованных операндов.
• Потеря последнего значащего бита при выполнении инструкций FIST и FISTP над отрицательными ненормализованными данными.
• Ошибочное сообщение об ошибке при прохождении BIST (встроенная самодиагностика).
• Зависание при установке в «0» бита DTLOCK регистра FCR.

W2B

• Ошибка при извлечении квадратного корня с точностью 24 бит с помощью инструкции PFRSQRT ( 3DNow! ).

Положение на рынке и сравнение с конкурентами

WinChip

IDT WinChip присутствовал на рынке с момента своего выхода в октябре 1997 года и до появления IDT WinChip 2 в сентябре 1998 года . Параллельно с WinChip существовали следующие x86-процессоры:

• AMD K6 . Имел несколько более высокую производительность, чем WinChip.
• Intel Pentium MMX . Имел несколько более высокую производительность, чем WinChip в целочисленных вычислениях, значительно превосходя его в вещественночисленных .
• Intel Pentium II . Предназначался для высокопроизводительных компьютеров, имел высокую стоимость и значительно опережал WinChip во всех задачах.
• Intel Celeron (Covington). Предназначался для рынка недорогих настольных компьютеров. Первоначально представлял собой Pentium II, лишённый кэш-памяти второго уровня. Значительно опережал WinChip как в целочисленных, так и в вещественночисленных вычислениях.
• Cyrix / . В целочисленных вычислениях превосходил как WinChip, так и AMD K6 , и Pentium MMX . В вещественночисленных вычислениях опережал WinChip, значительно уступая Pentium MMX .

WinChip 2

IDT WinChip 2 присутствовал на рынке с момента своего выхода в сентябре 1998 года и до продажи компании VIA . Параллельно с WinChip 2 существовали следующие x86-процессоры:

• AMD K6-2 и K6-III . Опережали WinChip 2 с равным рейтингом во всех задачах (часто значительно) .
• AMD Athlon . Предназначался для высокопроизводительных компьютеров, имел высокую стоимость и значительно опережал WinChip 2 во всех задачах.
• Intel Pentium II и Pentium III . Предназначались для высокопроизводительных компьютеров, имели высокую стоимость и значительно опережали WinChip 2 во всех задачах.
• Intel Celeron (Mendocino). Предназначался для рынка недорогих настольных компьютеров. Значительно опережал WinChip 2 .
• Rise mP6 . Значительно уступал всем конкурентам, в том числе и WinChip 2 .
• . Опережал WinChip 2 во всех задачах (часто значительно).

Примечания

Ссылки

Официальная документация

• (англ.)
• (англ.)
• (англ.)
• (англ.)
• (англ.)

Характеристики процессоров

• (англ.)
• (англ.)
• (англ.)
• (англ.)

Обзоры и тестирование

• (англ.)
• (англ.)
• (недоступная ссылка)

Разное

• (англ.)