A VIA C3 a Centaur Technology által tervezett és a VIA Technologies által forgalmazott x86-os mikroprocesszor-család, amit személyi számítógépekben való felhasználásra terveztek, de a 2000-es évek első felében beágyazott rendszerekben is forgalmaztak. A különböző processzormagokat a Centaur Technology tervezési módszertana alapján tervezték. A C3-as sorozat tagjai sebességükkel nem tűntek ki, viszont rendkívül kis fogyasztásuk és alacsony hőtermelésük által kiemelkedtek a hasonló tulajdonságú eszközök közül. A C3 sorozatban alkalmazott magok egy részét az Eden sorozatban is használták, az Eden ESP és Eden-N modellekben.

C3

Gyártás2001
GyártóTSMC
Max CPU órajel500 MHz–1,4 GHz
FSB sebességek100 MHz, 133 MHz
Gyártás technológia méret0,18 µm–0,13 µm
Utasításkészletkiterjesztések: MMX, SSE
Architektúrax86
Magok száma1
Magok nevei
Samuel (C5A)
  • Samuel 2 (C5B)
  • Ezra (C5C)
  • Ezra-T (C5N)
  • Nehemiah (C5XL)
  • Nehemiah+ (C5P)
L1 gyorsítótár64 KiB utasítás + 64 KiB adat
L2 gyorsítótár64 KiB
FoglalatSocket 370
ElődCyrix III
UtódVIA C7
A Wikimédia Commons tartalmaz C3 témájú médiaállományokat.

Az x86-os utasításokon kívül a VIA C3 CPU-k dokumentálatlan alternatív utasításkészletet is tartalmaznak, amely lehetővé teszi a CPU-hoz való alacsonyabb szintű hozzáférést, és bizonyos esetekben a jogosultságok kiterjesztését (privilege escalation).[1]

Előzmények

szerkesztés

A VIA Technologies a Centaur Technology által kifejlesztett Samuel magon alapuló kialakításokat eleinte VIA Cyrix III néven értékesítette, marketing okokból. A Samuel 2 a Samuel mag átdolgozása. A Cyrix III sorozatot a Samuel 2 megjelenésekor C3-ra nevezték át, mivel már nem tartalmazott Cyrix technológiát.

Samuel 2 és Ezra magok

szerkesztés

A VIA Cyrix III-at átnevezték, új neve VIA C3 lett a fejlett „Samuel 2” (C5B) magra váltva. A lapkára integrált L2 gyorsítótár némileg javította a teljesítményt.[2] Mivel ez a mag már nem a Cyrix technológiára épült, az átnevezés csak egy logikus lépés volt. Az energiafogyasztás növelése és a gyártási költségek csökkentése érdekében a Samuel 2 150 nm-es gyártási technológiával készült.

A VIA C3 processzor továbbfejlesztésekor továbbra is az energiafogyasztás minimalizálására fektették a hangsúlyt, és a következő zsugorítással egy vegyes 130/150 nm-es folyamatra váltott a gyártó. Az „Ezra” (C5C) és az „Ezra-T” (C5N) csak a „Samuel 2” mag új változatai voltak, az „Ezra-T” buszprotokolljának néhány kisebb módosításával, hogy az Intel Pentium III „Tualatin” magokkal szerelt változatával kompatibilis legyen. A VIA ekkor évek óta a legalacsonyabb energiafogyasztást tartotta az x86-os CPU-k piacán. A teljesítmény azonban elmaradt a riválisokétól, a tervezés terén elmaradt fejlesztések miatt.[3]

Egyedülálló módon a kereskedelemben kapható C3 CPU-t dekoratív dobozban forgalmazták.[3]

Nehemiah magok

szerkesztés

A „Nehemiah” (C5XL) egy nagyobb revízió volt a magok tervezésében. Abban az időben a VIA marketingtevékenysége nem tükrözte teljes mértékben a bekövetkezett változásokat. A vállalat a régebbi magok számos tervezési hiányosságát orvosolta, beleértve a fél-sebességű FPU-t is: a Samuel és Ezra magokban az FPU a processzor órajelének felével működött. A futószalagfokozatok számát 12-ről 16-ra növelték, ami lehetővé tette az órajelfrekvencia további növelését. Emellett megvalósították a cmov utasítást, így a processzor 686-os osztályúvá vált. A Linux kernel C3-2 néven hivatkozik erre a magra. Megszüntették továbbá a 3DNow! utasítások kezelését, és helyette bevezették az SSE kiterjesztés támogatását. A tokozás azonban továbbra is az ekkor már idejét múlt Socket 370-es foglalathoz igazodott, és az egyszeres adatátviteli sebességű front-side bus mindössze 133 MHz-en futott.

Mivel a beágyazott rendszerek piaca az alacsony fogyasztású, olcsó CPU-kat részesíti előnyben, a VIA kezdte agresszívabban célozni ezt a piaci szegmenst, mivel a C3 meglehetősen jól illeszkedett ezekhez a jellemzőkhöz. A Centaur Technology a beágyazott piac számára vonzó funkciók hozzáadására koncentrált. Példa erre az első „Nehemiah” (C5XL) magba épített kettős hardveres véletlenszám-generátor. (Ezek a generátorok a VIA marketinganyagában tévesen „kvantumalapúnak” vannak feltüntetve. A generátor részletes elemzése világossá tette, hogy a véletlenszerűség forrása termikus, nem pedig kvantumos.[4])

A „Nehemiah+” (C5P, stepping 8) revízió még néhány fejlesztést hozott, többek között egy nagy teljesítményű AES titkosító egységet, valamint egy különösen kicsi, Micro-FCBGA felületre szerelhető ball grid array kialakítású tokozást, melynek mérete körülbelül egy egycentes érmének felel meg. Ebben az időben VIA az FSB sebességét is 200 MHz-re emelte és új lapkakészleteket, például a CN400-at is felkészítette ennek támogatására. Az újabb 200 MHz-es FSB vezérlők csak BGA csomagolásban voltak kaphatók, mivel nem voltak kompatibilisek a meglévő Socket 370-es alaplapokkal.

Ezt az architektúrát forgalomba hozásának idején gyakran „VIA C5” néven is emlegették.

Műszaki információk

szerkesztés

A lapkaméretek összehasonlítása

szerkesztés
Processzor Másodlagos

gyorsítótár
(KiB)

Lapkaméret,  mm2
180 nm 150 nm 130 nm 90 nm
C3 Samuel 0 75
C3 Samuel 2 64 52
C3 Ezra 64 52
C3 Nehemiah 64 52
C7 Esther 128 30
Athlon XP 256 84
Athlon 64 512 144 84
Pentium M 2048 84
P4 Northwood 512 146
P4 Prescott 1024 110

(– : nem készült, nincs)

Tervezési irányok

szerkesztés

A VIA processzorai lassabbak voltak ugyan az AMD és az Intel által forgalmazott x86-os CPU-knál, az alkalmazott órajelek szerint és abszolút értelemben is, a VIA csipjei azonban sokkal kisebbek voltak, olcsóbban előállíthatók és alacsonyabb fogyasztásúak. Ez rendkívül vonzóvá tette őket a beágyazott piacon.

Ez azt is lehetővé tette a VIA számára, hogy tovább növelje eszközei órajelfrekvenciáját minden lapka-zsugorítási lépésben a gyártási folyamatban, míg az Intel konkurens termékei (mint például a P4 Prescott) súlyos hőkezelési problémákkal küszködtek, habár a későbbi Intel Core csipgenerációk lényegesen hűvösebbek voltak.

A C3 tervezési szempontjai

szerkesztés
 
VIA C3, 800 MHz

Mivel a memóriateljesítmény a legnagyobb korlátozó tényező a benchmarkok többségében, a VIA processzorokban nagy elsődleges gyorsítótárakat, nagy TLB-ket és agresszív előzetes utasításkód-lehívást valósítottak meg, egyéb fejlesztések mellett. Míg ezek jellemzők nem csak a VIA kialakításokra érvényesek, a memóriaelérés optimalizálása az egyik olyan terület, ahol a tervezésben nem hagytak ki funkciókat a lapkaterület csökkentése érdekében.

Az órajelfrekvencia általánosságban elsőséget élvez a ciklusonkénti utasításszám növelésével szemben. Az olyan komplex jellemzők, mint a sorrenden kívüli utasításvégrehajtás (out-of-order), szándékosan nincsenek megvalósítva, mert hatással vannak az órajel növelésének lehetőségeire, sok extra helyet és energiát igényelnek, és kevéssé befolyásolják a teljesítményt a gyakoribb alkalmazási forgatókönyvekben.

A futószalag úgy van kialakítva, hogy biztosítsa a nagyon gyakran használt regiszter-memória és memória-regiszter formájú x86 utasítások egy órajelütem alatti végrehajtását. Emellett több más gyakran használt utasítás is kevesebb futószalag-ütemet igényel, mint más x86-os processzorokon.

A ritkán használt x86-os utasítások mikrokódban vannak megvalósítva és a processzor emulálja azokat. Ez helyet takarít meg a lapkán és csökkenti az energiafogyasztást. A valós alkalmazási forgatókönyvek többségére gyakorolt hatás minimális.

Ezek a tervezési irányelvek eredetileg a RISC tervek támogatóitól származnak, akik szerint egy kisebb és jobban optimalizált utasításkészlet gyorsabb általános CPU-működést eredményezne. Mivel azonban az x86-os architektúra, így a C3-as is nagymértékben használ memóriaoperandusokat, egyszerre forrásként és célként, maga a C3-as tervezet mégsem tekinthető RISC-nek.

Piaci szereplés

szerkesztés

Szerződések

szerkesztés

A VIA beágyazott termékeit a hírek szerint (2005) a Nissan autósorozataiban,[5] a Lafesta, Murano, és Presage modellekben alkalmazzák. Ezek, és más nagy volumenű ipari alkalmazások nagy profitot termeltek a VIA-nak, mivel a kis alaktényezőből és alacsony energiafogyasztásból adódó előnyök beágyazott területen jól alkalmazhatók és keresettek.[forrás?]

Jogi kérdések

szerkesztés

Az IDT Centaur felvásárlása alapján,[6] a VIA legalább három olyan szabadalom birtokába jutott, amelyek az Intel által használt processzortechnológia kulcsfontosságú aspektusait fedik le. A megszerzett szabadalmak által kínált tárgyalási előnyök alapján a VIA 2003-ban tízéves szabadalmi keresztlicencelési megállapodást kötött az Intellel, amely lehetővé tette a VIA számára, hogy továbbra is x86-kompatibilis CPU-kat tervezzen és gyártson. A VIA emellett hároméves türelmi időt kapott, amely alatt továbbra is használhatta az Intel processzorfoglalatokat érintő infrastruktúráját.

  1. Wagenseil, Paul. „Hacker Finds Hidden 'God Mode' on Old x86 CPUs”, Tom's Hardware, 2018. augusztus 9. (Hozzáférés: 2018. augusztus 10.) 
  2. Poluvyalov, Alexander. VIA Cyrix III (Samuel 2) 600 and 667 MHz, Digit-Life, accessed 2007. január 15..
  3. a b Rutter, Daniel: Review: 800MHz Via C3 CPU. Dan's Data , 2011. december 3. [2018. március 25-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2018. október 15.)
  4. Evaluation of VIA C3 "Nehemiah" Random Number Generator. Cryptography Research, Inc.. [2006. december 31-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2007. március 12.)
  5. The Inquirer report, Friday 30 December 2005
  6. VIA and Intel Settle Patent Infringement Cases. VIA Technologies, Inc. [2007. március 11-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2007. március 12.)

Fordítás

szerkesztés

Ez a szócikk részben vagy egészben a VIA C3 című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.

További információk

szerkesztés

Kapcsolódó szócikkek

szerkesztés