Семинар2 (Семинары), страница 4

4. Процессоры Pentium Pro и старше

От процессора Pentium Pro принято отсчитывать начало шестого поколения. С точки зрения принципа организации вычислений, главное отличие поколения заключается в применении динамического исполнения, при котором внутри процессора инструкции могут исполняться не в том порядке (out of order), который предполагает программный код. Это решение нацелено на очередной скачок повышения производительности процессора за счет улучшения архитектуры, а не повышения тактовой частоты.

Процессор Pentium Pro (P6) относительно классического процессора Pentium имеет следующие усовершенствования:

• применено динамическое исполнение - комбинация методов предсказания множественных ветвлений, анализа прохождения данных и виртуального выполнения. При этом команды, не зависящие от результатов предыдущих операций, могут выполняться в измененном порядке, но последовательность выгрузки результатов в память и порты будет соответствовать исходному программному коду;

• применена архитектура двойной независимой шины (Dual Independent Bus), повышающая суммарную пропускную способность. Одна шина - системная - служит для общения ядра с основной памятью и интерфейсными устройствами, другая - внутренняя - предназначена исключительно для обмена со вторичным кэшем;

• в корпусе процессора интегрирован синхронный L2-кэш объемом 256-512 Кбайт (есть и специальные версии с кэшем 1 Мбайт), подключенный к внутренней шине;

• реализация преимуществ параллельного исполнения (особенно 32-битного кода) не требует перекомпиляции ПО;

• в систему команд введены инструкции условной пересылки данных, позволяющие сократить количество условных переходов;

• для повышения достоверности шина поддерживает ЕСС-контроль, специальные версии имеют ЕСС и во вторичном кэше. Повышенная устойчивость к сбоям обеспечивается средствами анализа и восстановления после отказов.

• архитектура рассчитана на однопроцессорные и многопроцессорные системы, интерфейс системной шины рассчитан на объединение до 4-х процессоров на одной шине с помощью внутренних схем арбитража в симметричную мультипроцессорную систему.

Процессор исполнен в 387-выводном корпусе, у которого некоторые зоны выводов расположены в шахматном порядке (модифицированный SPGA корпус). Питание вторичного кэша у будущих моделей предполагается отделить от питания ядра.

Самый младший Pentium Pro работает на частоте 150 МГц при напряжении питания 3,1В и имеет вторичный кэш 256 Кбайт, процессоры с частотой 166 и 200 МГц работают с напряжением питания 3,3В и могут иметь вторичный кэш 256 или 512 Кбайт.

Процессор Pentium II, продажа которого началась в мае 1997 года, на сегодняшний день остается достаточно высокопроизводительным процессором семейства 80х86. Он является реализацией проекта с кодовым названием Klamath, объявленного в конце 1996 года. Этот процессор является сочетанием архитектуры процессора Pentium® Pro с технологией MMX(tm). Как и процессор Рentium Pro, процессор Pentium П использует архитектуру двойной независимой шины, повышающую пропускную способность и производительность. Его интерфейс системной шины допускает объединение только двух процессоров, а не четырех, как у Pentium Pro. В процессоре используется новая технология корпусов - картридж с печатным краевым разъемом S.E.C.C. (Single Edge Con-act Cartridge), на который выведена системная шина. На картридже установлен христалл собственно ядра процессора и несколько кристаллов, реализующих вторичный кэш. На нем же смонтирован и вентилятор.

Процессор оптимизирован для работы с 32-разрядными приложениями и операционными системами. Первичный кэш по сравнению с Pentium Pro удвоен (16К кэш данных и 16К кэш инструкций), вторичный кэш имеет объем 512 Кбайт.

Внутренняя тактовая частота составляет 233, 266, 300, 333 МГц и выше. Внешняя тактовая частота остается равной 66,66 МГц, так что появление данного процессора не является стимулом для распространения памяти SDRAM, эффективной для более высоких тактовых частот.

Адресуемый объем физической памяти составляет 64 Гбайт (36-битная шина адреса).

Высокая надежность, как и в Pentium Pro, обеспечивается системной шиной с возможностью использования ЕСС, анализом отказов, функцией восстановления и проверкой функциональной избыточности.