REFERATUA.ORG.UA — База українських рефератів




пам'яті і додаткових схем, що реалізовують повторний кэш, розмістили на невеликій друкарській платі-картріджі. Всі кристали закриті загальною кришкою і охолоджуються спеціальним вентилятором. Тактові частоти ядра 233, 266 і 300 МГц.

Процесори, сумісні з сімейством х86, випускаються не тільки фірмою Intel. Традиційний конкурент AMD випускає сумісні процесори звичайно трохи пізніше, але помітно дешевше, іноді по ряду технічних властивостей вони навіть випереджають аналогічні процесори Intel. Фірма Cyrix славиться своїми швидкими співпроцесорами. Однак для процесорів, призначених для застосування в PC, всі вони в тій або іншій мірі прагнуть до сумісності з виробами фірми Intel - "законодавця мод".

Як вже згадувалося вище, за системою команд і архітектурі розрізнюють процесори RISC і CISC.

RISC - Reduced (Restricted) Instruction Set Computer - процесори (комп'ютери) з скороченою системою команд. Ці процесори звичайно мають набір однорідних регістрів універсального призначення, і їх система команд відрізняються відносною простотою. У результаті апаратна реалізація такої архітектури дозволяє з невеликими витратами виконувати ці інструкції за мінімальне (в межі 1) число тактів синхронізації.

CISC - Complete Instruction Set Computer - процесори (комп'ютери) з повним набором інструкцій, до яких і відноситься сімейство х86. Склад і призначення їх регістрів істотно неоднорідні, широкий набір ускладнює декодування інструкцій, на що витрачаються апаратні ресурси. Зростає і число тактів, необхідне для виконання інструкцій.

У процесорах сімейства, що розглядається, починаючи з 486-го, застосовується комбінована архітектура CISC-процесор має RISC-ядро.

Сімейство 80х86 фірми Intel почалося з 16-розрядного процесора 8086. Все старші моделі процесорів, в тому числі 32-розрядні (386-й, 486-й, Pentium, Pentium Pro) і з 64-розрядним розширенням ММХ, включають в себе підмножину системи команд і архітектуру нижчестоячий моделей, забезпечуючи сумісність з раніше написаним ПЗ.[4]

1.Загальна характеристика мікропроцесорів фірми Intel

Загальні принципи будови мікропроцесорів фірми Intel відображає процесор з архітектурою Pentium (див ГР). Уперше це покоління було представлене корпорацією Intel в жовтні 1992 р., але комерційне освоєння почалося з березня 1993. Процесори Pentium перших версій містили 32-розрядний регістровий файл РЗП і 32-розрядну шину адреси. Зовнішня шина даних 64-розрядна і утворюється внутрішнім мультиплексуванням шин даних процесора. Процесор підтримує звертання до 4 Гбайт фізичного адресного простору Він містить вбудований блок співпроцесора з плаваючою точкою (FPU), блок управління і стабілізації напруження живлення (SMM, system management mode). Блок FPU доопрацьований для виконання операцій з плаваючою точкою за один такт синхронізації і має в своєму розпорядженні множник, дільник і суматор. Блок SMM дозволяє CPU працювати на пониженому напруженні живлення 2, 9 і 2, 5В.

У кристал процесора вбудована кэш-пам'ять L1, побудована по розділеній гарвардской архітектурі. По 8 Кбайт відведено окремо для секції команд і даних. Така організація розділеної кэш-пам'яті дозволяє уникнути конфліктів, пов'язаних з доступом до команд і даних на різних стадіях конвейєрної обробки. Внутрішня спеціалізована шина кэш-пам'яті працює на 2/3 внутрішній швидкості процесора. Організація цієї пам'яті 2-х портова, множинно-асоціативна, із зворотним записом. Процесор містить логіку синхронізації кэш-пам'яті для роботи в багатопроцессорной конфігурації.

У процесор вмонтований контроллер переривань (APIC, advanced peripheral interrupt controller), що програмується, що дозволяє створювати багатопроцесорні системи з кількістю процесорів до 256.

Процесори четвертого покоління мають в своєму розпорядженні єдиний конвейєр і називаються скалярними Одночасно на рівень декодування цього процесора може поступити тільки одна команда.

У деяких процесорах п'ять рівнів конвейєра діляться на багатоступінчаті операції, що дозволяє знизити складність кожного рівня. При цьому, на кожному рівні конвейєра скорочується число логічних операцій, завдяки чому легше перейти з рівня на рівень і підвищувати внутрішньопроцесорну тактову частоту. Така організація обчислень називається суперконвейєрною, вона характерна для мікропроцесорів клона Р5, а саме, AMD K5, NexGen NX586.

У базовій моделі Pentium задіяна інша методика обробки команд Він містить два конвейєри, званих u-pipe і v-pipe В першому з них (первинному) виконуються цілочисельні операції і команди з плаваючою точкою, а у повторному прості цілочисельні операції і певний тип команд з плаваючою точкою. Процеси в цих двох конвейєрах протікають незалежно один від одного одночасно з двома інструкціями. Такі процесори, що містять декілька незалежно працюючих конвейєрів, називаються суперскалярними (superscalar).

Процесор Pentium є двопотоковим по числу конвейєрів, але існують і чотирипотокові, наприклад, AMD K5. На одночасне виконання двох команд накладені деякі обмеження, пов'язані з комбінаціями команд і взаємозалежністю результатів. Всі команди, що поступають в конвейєри на обробку, повинні покидати їх точно в такому ж порядку, в якому вони на них і поступили Такий метод обробки називається впорядкованим надходженням (in-order issue), обробкою і впорядкованим завершенням (in-order completion) Якщо команда не може бути завершена в одному конвейєрі, то зупиняється і інший, що дещо знижує ефективність роботи процесора з точки зору продуктивності.

Існує і інший підхід неврегульоване завершення (out-of-order completion), характерний для процесорів AMD K5, Cyrix Ml, NexGen Nx586, що дозволяє одному з конвейєрів завершувати операцію навіть при "заторі" в іншому. У цьому випадку процесор може змінювати черговість надходження на виконання команд, обробляючи їх не в тому порядку в якому вони слідують в програмі, т. е. обробляючи готові до виконання і відкладаючи на більш пізній термін ті з команд, які не можуть бути виконані негайно, що називається неврегульованою обробкою (out-of order issue). Для реалізації подібного процесу в процесорі організуються додаткові апаратні вузли: буфери, вікна команд, накопичувачі команд.

Для підвищення продуктивності процесора широко застосовуються методи обходу (data bypassing) і просування даних (data forwarding). При обходах результати виконання однієї команди відразу пересилаються наступною, так що виключаються затримки на модифікацію і повторне читання з регістра процесора або ОЗП. Просування даних дозволяє процесору виконувати деякі команди паралельно, негайно передаючи результати однієї з них в іншу, якою вони не будуть потрібні до більш пізнього рівня конвейєрної обробки.

Як відмічалося, всередині мікропрограм CISC-команд, що виконуються існує безліч переходів і розгалужень. Перехід - це зміна послідовності виконання команди, яка може бути пов'язана з додатковою інформацією (ознакою стану або умовою). Такий перехід називається умовним. Існують і безумовні переходи, явно обумовлені логікою мікропрограм. Як ті, так і інші переходи займають при виконанні команд певний час.

У процесорі Pentium застосовується спеціальний буфер прогнозування розгалужень (ВТВ, branch target buffer) на 256 позицій, що відстежує і що


 
Загрузка...