Тема 6_2010_Микроппроцессоры (Лекции (ещё одни)), страница 3

В сегментных же регистраххранится селектор, содержащий номер дескрипторной таблицы и дескрипторноесмещение, т.е. порядковый номер дескриптора (в котором и хранится базовый адрессегмента) в данной дескрипторной таблице.Формирование физического адреса ОП в защищенном режимеФизический адрес очередной команды через внутреннюю магистраль МП иинтерфейс памяти поступает на шину адреса системной магистрали.

Одновременно изустройства управления (УУ) исполнительного блока на шину управления выдаетсякоманда (управляющий сигнал) в ОП, предписывающая выбрать число, находящееся поадресу, указанному в системной магистрали. Выбранное число, являющееся очереднойкомандой, поступает из ОП через шину данных системной магистрали, интерфейс памяти,внутреннюю магистраль МП на регистр команд (INST).Из команды в регистре команд выделяется код операции, который поступает в УУисполнительного блока для выработки управляющих сигналов, настраивающихмикропроцессор на выполнение требуемой операции.В зависимости от используемого в команде режима адресации организуется выборканеобходимых исходных данных.5. Семь поколений микропроцессоров семейства IntelРодоначальником семейства микропроцессоров фирмы Intel является 16 разрядный процессор 8086, выпущенный в июне 1978 года. Сегодня семейство 8086насчитывает семь поколений процессоров.Первое поколение (процессоры 8086 и 8088 и математический сопроцессор 8087) задалоархитектурную основу – набор «неравноправных» 16-разрядных регистров, сегментнуюсистему адресации в пределах 1 Мб с большим разнообразием режимов, систему команд,систему прерываний и ряд других атрибутов.

В процессорах применялась «малая»конвейеризация: пока одни узлы выполняли текущую команду, блок предварительнойвыборки выбирал из памяти следующую.Втрое поколение (80286 и сопроцессор 80287) добавило в семейство так называемый«защищённый режим», позволяющий употреблять виртуальную память размером до 1Гбдля каждой задачи, пользуясь адресуемой физической памятью в пределах 16 Мб.Защищённый режим является основой для построения многозадачных операционныхсистем, в которых система привилегий жестко регламентирует взаимоотношения задач спамятью, операционной системой и друг с другом. Производительность процессоров80286 возросла не только в связи с ростом тактовой частоты, но и за счет значительногоусовершенствования конвейера.Третье поколение (80386/80387 с «суффиксами» DX и SX, определяющими разрядностьвнешней шины) ознаменовалось переходом к 32-разрядной архитектуре. Кромерасширения диапазона представляемых величин (16 бит отображают целые числа вдиапазоне от 0 до 65535 или от –32768 до +32767, а 32 бита – более четырё миллиардов),увеличилась ёмкость адресуемой памяти.

На этих процессорах начала широкоиспользоваться система Microsoft Windows.Четвертое поколение (80486 также DX и SX) не внесло существенных изменений вархитектуру, зато был принят ряд мер для повышения производительности. В этихпроцессорах значительно усложнен исполнительный конвейер. В данном поколенииотказались от внешнего сопроцессора – он стал размещаться на одном кристалле сцентральным (либо его нет совсем).Пятое поколение (процессор Pentium у фирмы Intel и К5 у фирмы AMD) далосуперскалярную архитектуру. Для быстрого снабжения конвейеров командами и даннымииз памяти шина данных этих процессоров сделана 64-разрядной, из-за чего их первоевремя иногда ошибочно называли 64-разрядными процессорами.

«На закате» этогопоколения появилось расширение ММХ (Matrics Math Extensions {instruction set} – наборкоманд для расширения матричных математических операций (первоначально MultimediaExtension {instruction set} – набор команд для мультимедиа-расширения)). Традиционные32-разрядные процессоры способны выполнять сложение двух 8-разрядных чисел,размещая каждое из них в младших разрядах 32-разрядных регистров.

При этом 24старших разряда регистров не употребляются, и потому, например, при одной операциисложения ADD осуществляется просто сложение двух 8-разрядных чисел. Команды ММХоперируют сразу с 64 разрядами, где могут храниться восемь 8-разрядных чисел, причемимеется возможность выполнить их сложение с другими 8-разрядными числами впроцессе одной операции ADD. Регистры ММХ могут употребляться также дляодновременного сложения четырех 16-разрядных слов или двух 32-разряных длинныхслов.

Такой принцип получил название SIMD (Single Instruction/Multiple Data - «одинпоток команд/много потоков данных») (2-4). Новые команды были предназначены впервую очередь для ускорения выполнения мультимедиа программ, но применять ихможно не только к задачам, прямо связанным с технологией мультимедиа. В ММХпоявился и новый тип арифметики - с насыщением: если результат операции непомещается в разрядной сетке, то переполнения (или «антипереполнения») непроисходит, а устанавливается максимально (или минимально) возможное значениечисла.Шестое поколение процессоров началось с Pentium Pro и продолжилось в процессорахPentium III, Celeron и Xeon (у фирмы AMD сюда относятся процессоры К6, К6-2, К6-2+,К6-III).

Ключевым здесь является динамическое исполнение, под которым понимаетсяисполнение команд не в том порядке, как это предполагается программным кодом, а втом, как «удобно» процессору. Как пятое поколение по ходу развития было дополненорасширением ММХ, так шестое поколение получило расширения, увеличивающиевозможности ММХ. У AMD это расширение 3dNnoy!, а у Intel - SSE (Streaming SIMDExtensions – потоковые расширения SIMD).Седьмое поколение началось с процессора Athlon (у фирмы AMD).

Причисление его кновому поколению обусловлено развитием суперскалярности и суперконвейерности.Седьмое поколение процессоров Intel началось позже с процессора Pentium 4 (осень 2000года). Архитектура – «обобщенное определение системы с точки зрения существующих вней информационных потоков и способа их обработки»Конвейерная обработка предполагает разбивку выполнения каждой команды на несколькоэтапов, причём каждый этап выполняется на своей ступени конвейера процессора.

Привыполнении команда продвигается по процессору по мере освобождения следующихступеней. Таким образом, на конвейере одновременно может обрабатываться несколькокоманд. Конвейер «классического» процессора Pentium имеет пять ступеней. Конвейерыпроцессоров с суперконвейерной архитектурой имеют большее количество ступеней, чтопозволяет упростить каждую из них и, следовательно, сократить время пребывания в нихкоманд.Скалярным называется процессор с одним конвейером. К этому типу относятсяпроцессоры Intel до 80486-го включительно. Суперскалярный процессор имеет болееодного конвейера (например, Pentium 2)..