Martin Řehák
12.5.2005, 0:29






Stručná historie firmy Cyrix:

1988 - několik inženýrů z Texas Instruments založilo vlastní firmu Cyrix, která byla zpočátku zaměřena na návrh alternativních FPU pro 286 a 386, později CPU 486SLC/DLC/SX/SX, 5x86, 6x86.

1997 - Cyrix byl koupen firmou National Semiconductor, zaměření přešlo na integrované CPU + video + audio - čip MediaGX.

1999 - Po neúspěchu CPU Cyrix MII odkoupil Cyrix taiwanský výrobce čipsetů VIA. V tomtéž roce VIA koupila malou firmu Centaur od IDT, která navrhovala CPU WinChip a Centaur x86.

2000 - VIA vydala CPU Cyrix III založený na jádru Joshua, které dříve vyvíjel Cyrix (pozdější varianta však byla založená na jádře Samuel týmu Centaur).

2001 (Q1) - VIA vydala CPU Cyrix III 733 MHz s novým jádrem Samuel 2 (přidána L2 cache 64 kB).

2001 (Q3) - VIA vydala CPU C3 800 MHz s novým jádrem Samuel 3 AKA Ezra vyrobený 0,15um technologií.

2002 (Q1) - VIA vydala CPU Mobile C3 933 MHz (jádro Ezra-T) vyrobený 0,13um technologií.

2003 (Q1) - VIA vydala CPU C3/Eden 1,2 GHz s novým jádrem Nehemiah vyrobený 0,13um technologií.

2003 (Q2) - VIA vydala CPU Mobile C3/Antaur 1,2 GHz (jádro Nehemiah) vyrobený 0,13um technologií.


Přehled rodiny VIA C3:

typ fcore [MHz] FSB [MHz] fFPU L1/L2 [kB] tech. [um] Vcore [V] Pmax [W] socket instr. sady
Cyrix MII 225-300 66-100 1:1 64/- 0,25/0,18 2,9/2,2 28 S-7 MMX
Cyrix III (Joshua) 333-450 66/100/133 ? 64/256 0,18 2,2 25 S-370 MMX, 3DNow!
Cyrix III (Samuel) 500-733 66/100/133 1:2 128/- 0,18 1,9/2,0 19 S-370 MMX, 3DNow!
Cyrix III (Samuel 2) 650-800 66/100/133 1:2 128/64 0,15 1,5/1,6 12 S-370 MMX, 3DNow!
C3 (Ezra) 800-1000 66/100/133 1:2 128/64 0,15/0,13 1,35 10 S-370 MMX, 3DNow!
C3-M (Ezra-T) 900-1200 66/100/133 1:2 128/64 0,13 1,35 10 S-370 MMX, 3DNow!
C3 (Nehemiah) 1000-1400 66/100/133 1:1 128/64 0,13 1,4 19 S-370 MMX, SSE
C3-M (Nehemiah) 1000-1400 66/100/133 1:1 128/64 0,13 0,8/1,25 7/15 S-370 MMX,3DNow!,SSE
C4 (Esther) 1000-2000 až 800 1:1 128/>64 0,09 ? 3,5 @1G ? MMX, SSE1-3


VIA C3 (Nehemiah):
VIA C3 1GHz foto

  • x86 kompatabilní CPU s nízkou spotřebou pro kancelářské, multimediální a embedded PC
  • CPGA pouzdro kompatabilní se socket-370 (FC-PGA), EBGA pouzdro pro embedded systémy
  • podpora instrukčního souboru MMX a SSE (zavedl intel u Pentia MMX a Pentia II)
  • 16-ti stupňová pipeline, předvídání skoků
  • L2 cache a FPU běží na frekvenci jádra
  • jako první x86 CPU obsahuje podporu šifrování - technologie PadLock.
  • typická spotřeba 11W, maximálně 19W umožňuje pasivní chlazení (mj. díky 0,13um technologii)
  • VIA dodává optimalizovaný chipset Apollo CLE266, UniChrome CLE266 (integrovaný MPEG-2 dekodér, audio 5.1)


  • VIA C3 Nehemiah core
    foto jádra Nehemiah 52 mm2

    Ezra core blocks
    vnitřní blokové schema jádra Ezra

         Řada VIA C3 založená na jádře Nehemiah se standardně vyrábí pro frekvence jádra 1000, 1130, 1200, 1300 a 1400 MHz a systémové sběrnice 133 MHz (umožňuje pracovat i při 66 nebo 100 MHz - nastaví se piny BSEL0, BSEL1). Násobič není uzamčen natvrdo, ale lze ho softwarově změnit zápisem do příslušného MSR registru v rozsahu 3,0 až 16,0 po 0,5 (5 bitů).
         CPU je kompatabilní s procesory intel, liší se pouze v některých drobnostech jako monitorovací a debugovací funkce, MSR, rozšíření CPUID instrukce (vrací mj. přímo ASCII řetězec s názvem CPU), a přidává některé nové funkce. Za zmínku stojí technologie PadLock, která v sobě zahrnuje 2 generátory náhodných čísel a instrukce pro AES šifrování. hardwarový generátor náhodných čísel pro podporu šifrování AES. Naopak některé funkce chybí, jako např. 36-bit rozšířené adresování a 2MB stránky, což ale na desktopech (kde se nepředpokládá více jak 4 GB RAM) nevadí. Starší verze nepodporovaly APIC (Advanced Peripheral Interrupt Controller) a multiprocessing. Pinově je kompatabilní s PGA370 procesory od intelu vyjma některých rezervovaných pinů, které se používají např. pro JTAG/TAP boundary scan.
         Procesor je vybaven dynamickým řízením spotřeby, které za běhu odpojuje jednotlivé části jádra, které nejsou právě potřeba. Je definováno 5 Power Management režimů:
  • normal - standardní režim práce s dynamickým odpojováním nevyužívaných bloků
  • quickstart - odpojí hodiny od většiny bloků, aktivace pinem STPCLK# nebo instrukcí HALT
  • sleep - běží už jen PLL, přechází z režimu quickstart po aktivaci pinu SLP#
  • deep sleep - režim velmi nízké spotřeby, přechází z režimu sleep odpojením hlavních hodin (pin BCLK)
  • deeper sleep - režim nejnižší spotřeby, přechází z režimu deep sleep snížením napětí jádra

  •      Rozsahy pracovních teplot jsou 0-70°C pro CPGA pouzdro a 0-85°C pro EBGA pouzdro. Teplotu jádra lze snímat pomocí vnitřní diody vyvedené na piny THERMDN a THERMDP.

         Na jádře Nehemiah byly postaveny další procesory, které VIA pojmenovala Eden (N, ESP) a Antaur (tedy spíše přejmenovala z původního C3, přičemž odpadl údaj o frekvenci). Procesory Eden mají ještě více sníženou spotřebu na max. 7W @1GHz (pasivní chlazení) při sníženém napájecím napětí 0,8-1V. Zatímco Eden-ESP je ve standardním pouzdru EBGA, tak Eden-N byl zmenšen na pouhých 15 x 15 mm do pouzdra Nano-BGA.

    VIA C3, Eden, Eden-N
         Procesor Antaur je zaměřen na použití v přenosných počítačích, přidává technologii PowerSaver 3.0 - dynamická změna napájecího napětí. Vrátila se mu podpora instrukcí 3DNow! (které byly v předchozích jádrech Samuel) a přibyly NX atributy, viz níže. Pro porovnání maximální spotřeby různých typů (při FSB = 133 MHz a 70°C):

    typ Pmax [W]
    VIA Eden-N 1 GHz 7
    VIA Eden ESP 1 GHz 7
    VIA C3-M 1 GHz 11
    VIA C3 1 GHz 15
    AMD Mobile Athlon 4 1,1 GHz 25
    intel Pentium IIIs 1,13 GHz - 29
    intel Celeron 800 MHz 21

    Porovnání výkonu:

    CPU RightMark - Math solving
    test řešení diferenciálních rovnic využívající x87 a MMX instrukce

    CPU RightMark - Rendering
    test renderingu s využitím SSE a bez

    3DS Max rendering
    rendering reálné scény v 3D Studiu MAX

    DivX 5.0 Pro encoding
    kódování MPEG-4 videa

    Return to Castle Wolfenstein demo
    timedemo ve hře Return to Castle Wolfenstein (OpenGL)

    WinACE archiver
    komprese souborů pakovačem WinACE (závisí dost na propustnosti pamětí)


    budoucí CPU VIA C4 (Esther)
    bude pro VIA vyrábět firma IBM 90nm SOI technologií. Očekávaná spotřeba 1GHz verze by měla být 3,5 W. Zvětší se L2 chache, zrychlí FSB až na 800 MHz (efektivně, QDR) a přibudou instrukce SSE2 a SSE3. V procesoru bude zabudovaná jednotka pro RSA šifrování a NX atributy pro nastavení oblasti paměti, ze které nebude možno spustit kód (podpora v Windows XP SP2) pro zvýšení stability.


    FPU init hack - zrychlení práce s FPU jednotkou

    FPU procesorů VIA C3 (se starším jádrem Samuel) je pomalý mimo jiné díky ne úplně dobře dotažené architektuře pipeliningu, kdy při generování výjimky dochází k velkým časový ztrátám. Kompilátory inicializují FPU zhruba takto (Borland Delphi 7.0):
    fninit
    wait
    fldcw word $1372
    ret
    
    kdy se povolují výjimky dělení nulou, přetečení, atp. Pokud necháme maskované všechny výjimky, lze dosáhnout zrychlení o 50-150%. Stačí tedy inicializaci upravit na:
    fninit
    wait
    ret
    
    O obsluhu výjimek se pak ale musíme v programu starat sami načítáním stavového slova FPU nebo vhodnou kontrolou ještě před výpočtem v FPU.


    Odkazy:

    http://www.computerbase.de/lexikon/VIA_C3
    http://users.erols.com/chare/elec.htm
    http://www.vanshardware.com/articles/2004/03/040331_C3Fpu/040331_C3Fpu.htm
    http://www.digit-life.com/articles2/roundupmobo/via-c3-nehemiah.html http://www.cpushack.net/VIA.html
    a další -> http://www.google.com



    Kniha o posilování anatomický průvodce.