В.В. Филинов - Основы микропроцессорной техники (1084750), страница 16

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 16)

Развитием Pentium стало добавление технологии MMX, рассчитанной на мультимедийное, графическое и коммуникационное применение. Основная идея ММХ заключается в одновременной обработке нескольких элементов данных за одну команду (SIMD, Single Instruction — Mutiple Data). Расширение ММХ использует новые типы упакованных 64-битных данных:

• упакованные байты — восемь байт;

• упакованные слова — четыре слова;

• упакованные двойные слова (два двойных слова);

• учетверенное слово (одно слово).

Эти типы данных могут обрабатываться в восьми дополнительных 64-разрядных регистрах MMX0 — MMX7. В систему команд для поддержки MMX введено 57 дополнительных команд для одновременной обработки нескольких единиц данных (команды пересылки, арифметические, логические команды и команды преобразования форматов данных). Команды ММХ доступны из любого режима процессора.

Кроме того, в процессорах Pentium ММХ увеличен объем кэша данных и программ (до 16 Кбайт каждый), увеличено число ступеней конвейеров и введено еще несколько усовершенствований, повышающих производительность обычных (не мультимедийных) операций.

От процессора Pentium Pro принято отсчитывать шестое поколение процессоров. Pentium Pro по сравнению с Pentium имеет следующие усовершенствования:

• Динамическое исполнение команд предполагает, что команды, не зависящие от результатов предыдущих операций, могут выполняться в измененном порядке (последующие раньше предыдущих), однако последовательность обмена с внешними устройствами (памятью и устройствами ввода/вывода) будет соответствовать программе. То есть процессор сам выбирает удобный ему порядок выполнения команд. Это позволяет повысить производительность процессора без увеличения тактовой частоты.

• Архитектура двойной независимой шины повышает суммарную пропускную способность. Одна шина (системная) служит для обмена с основной памятью и устройствами ввода/вывода, а другая (локальная) предназначена только для обмена с вторичным кэшем (см. рис. 5.3).

• В процессор введен кэш второго уровня объемом 256—512 Кбайт.

• Возможно построение многопроцессорных систем (до четырех микропроцессоров).

Процессор Pentium II сочетает в себе архитектуру Pentium Pro с технологией ММХ. Размер первичных кэшей данных и команд составляет 16 Кбайт, вторичного кэша — до 512 Кбайт. Кэш второго уровня несколько медленнее, чем кэш первого уровня, зато он имеет больший объем. Такая двухуровневая организация позволяет достигать компромисса между быстродействием кэшпамяти и ее объемом. Шина адреса имеет 36 разрядов (то есть максимально допустимый объем памяти — 64 Гбайта).

Процессоры Pentium III и Pentium 4 отличаются значительно возросшей предельной тактовой частотой (до 3 ГГц у Pentium 4, а в перспективе и до 5 ГГц), увеличенным объемом кэша (от 512 Кбайт до нескольких мегабайт) и дальнейшим совершенствованием архитектуры Pentium. Размер внутреннего конвейера у Pentium 4 доведен до 20 ступеней.

Уже появились и полностью 64-разрядные процессоры. Правда, полное использование возможностей 64-разрядной архитектуры потребует существенного изменения программного обеспечения.

Надо отметить, что в составе персональных компьютеров практически никогда не используются все возможности процессоров семейства Pentium. Например, многопроцессорные системы встречаются достаточно редко, а объем системной памяти лишь иногда превышает 512 Мбайт.

Для портативных компьютеров были предложены упрощенные версии процессоров Pentium III и Pentium 4, продаваемые под маркой Celeron. Они отличаются уменьшенной тактовой частотой и сокращенным объемом кэша второго уровня. Их тактовая частота сейчас доходит до 2 ГГц. Надо учитывать, что рассеиваемая мощность процессора Celeron остается практически такой же, как у процессоров Pentium III и Pentium 4.

Таким образом, содружество компании Intel и производителей IBM-совместимых персональных компьютеров успешно продолжается. Другие фирмы, выпускающие процессоры, вряд ли существенно потеснят в ближайшие годы Intel. Поэтому рассмотрим чуть подробнее характерные особенности процессоров для персональных компьютеров этой компании.

Список терминов и определений

2С – выход с двумя активными состояниями (нуль и единица), стандартный ТТЛ-совместимый выход.

3С – выход с тремя состояниями (два активных: нуль и единица, третье – пассивное, отключенное), а также само третье состояние выхода, в отличие от двух активных состояний.

Адаптер – устройство сопряжения.

Адрес – закодированный номер, определяющий, куда передается информация или откуда она принимается.

Адресация – способ задания адреса операнда.

Адресное пространство – совокупность всех адресов, к которым может обращаться микропроцессорная система.

Активный уровень сигнала – уровень, соответствующий приходу, наличию сигнала, то есть выполнению этим сигналом соответствующей ему функции.

Аккумулятор – выделенный внутренний регистр процессора, который принимает участие в выполнении большинства команд.

АЛУ – арифметико-логическое устройство (ALU).

Аппаратное обеспечение – электронная аппаратура микропроцессорной системы.

Аппаратное прерывание – прерывание, вызываемое устройствами-исполнителями.

Арбитраж – метод определения единственного активного устройства, способ разрешения конфликтов.

Асинхронная магистраль – магистраль, в которой предусмотрен только асинхронный обмен.

Асинхронный обмен – обмен по магистрали с подтверждением готовности исполнителя.

Асинхронный сигнал – сигнал, не привязанный по времени к внутренним процессам схемы, не синхронизированный со схемой.

Ассемблер – язык программирования нижнего уровня, использующий мнемонические обозначения машинных команд.

АЦП – аналого-цифровой преобразователь.

Базовый адрес – младший адрес из группы адресов, приписанных какому-то устройству или задаче.

Байт – группа двоичных разрядов, битов (как правило, 8 бит), содержащая какой-то код.

Байтовые операции – операции, производимые над отдельными байтами операндов процессорами, имеющими разрядность больше 8.

Бит (от англ. Binary Digit – двоичное число) – единица двоичной информации, разряд двоичного кода, принимающий значения 0 и 1.

Бит четности – дополнительный контрольный бит, добавляемый к данным и хранимый или передаваемый вместе с этими данными.

Буфер – память или область памяти, используемая для временного хранения данных.

Буфер – логический элемент (микросхема), используемый для электрического согласования входов и выходов других микросхем.

В/В – ввод/вывод, I/O.

Ввод данных – то же, что чтение, считывание, прием данных.

Вектор прерывания – адрес начала программы обработки прерывания.

Векторные прерывания – прерывания, при которых номер прерывания (адрес вектора) выдается устройством, запросившим прерывание.

Вилка (штекер) – часть разъема, контакты которого входят в контакты розетки (гнезда).

Виртуальная память – внешняя память большого объема, которую процессор с помощью специальных механизмов использует как свою собственную системную память.

ВКМ – внутренняя контроллерная магистраль.

Внешние устройства – устройства, подключаемые к микропроцессорной системе посредством устройств сопряжения, устройств ввода/вывода.

Временная диаграмма – графики зависимости от времени входных и выходных сигналов цифрового устройства в различных режимах работы.

ВУ – внешние устройства.

Вывод данных – то же, что запись, передача данных.

Гарвардская архитектура – архитектура микропроцессорной системы с раздельными шинами данных и команд (двухшинная архитектура).

Г (гига-) – приставка для обозначения 2³⁰ = 1 073 741 824.

Данные – передаваемая в закодированном виде цифровая информация.

Двунаправленная линия (шина) – линия (шина), по которой сигналы могут передаваться в обоих направлениях (по очереди).

Двухшинная архитектура – архитектура микропроцессорной системы с раздельными памятями данных и команд и с раздельными шинами для обмена с каждой из них.

Декремент – уменьшение на единицу.

Дескриптор – описатель, код, содержащий информацию о сегменте памяти, о векторе прерывания и т.д.

Джампер – съемная перемычка, устанавливаемая на плату для переключения режимов ее работы.

Драйвер – программа нижнего уровня, осуществляющая управление аппаратурой.

Единичный сигнал – то же, что положительный сигнал.

Зависание – переход микропроцессорной системы в непредусмотренное состояние, остановка работы системы.

Задатчик (master) – активное устройство на магистрали (чаще всего – процессор), которое производит обмен с исполнителем в данном цикле.

Задержка – временной сдвиг между входным и выходным сигналами устройства, узла, микросхемы.

Задний фронт сигнала (спад) – переход сигнала из активного уровня в пассивный.

Запись – операция, при которой задатчик передает данные в память или в устройство ввода/вывода.

Запрос – обращение к процессору для специального обслуживания (например, для прерывания или ПДП).

Защищенный режим – режим процессоров фирмы Intel, начиная с 80286, обеспечивающий многозадачный режим и объем памяти свыше 1 Мбайт (см. реальный режим ).

ЗУ – запоминающее устройство, память.

Инициализация – приведение в начальное состояние, запуск работы.

Инкремент – увеличение на единицу.

Инструкция – то же, что команда.

Интерфейс – соглашение об обмене между электронными устройствами. Включает в себя требования по электрическому, логическому и конструктивному сопряжению устройств.

ИС – интегральная микросхема, ИМС (IC), чип.

Исключения – разновидность прерываний, которые возникают автоматически при определенных условиях в процессе работы процессора.

Исполнитель (slave) – пассивное устройство на магистрали, с которым задатчик производит обмен в данном цикле.

К (кило-) – приставка для обозначения 2¹⁰ = 1024.

Канал – то же, что системная шина, магистраль.

Карта расширения – одноплатное устройство сопряжения, подключаемое к магистрали персонального компьютера.

Каскадирование – совместное включение нескольких одинаковых устройств (обычно последовательное) для улучшения их характеристик.

КМОП – комплементарная технология МОП (CMOS).

Команда – код, определяющий элементарную функцию, которую должен выполнить процессор.

Конвейер – память типа FIFO небольшого объема, входящая в состав процессора и служащая для ускорения выборки исполняемых команд.

Контроллер – устройство управления, управляющее устройство сопряжения.

Кристалл – то же, что микросхема, чип.

Кэш-память – быстрая буферная память, содержащая копию части основной памяти системы и позволяющая ускорить обмен с медленной основной памятью.

Линия – единичный проводник системной шины.

М (мега-) – приставка для обозначения 2²⁰ = 1 048 576.

Магистраль – системная шина микропроцессорной системы.

Маска – управляющий код, который разрешает или запрещает отдельные разряды основного кода.

Маскирование прерывания – временный запрет прерывания.

МК – микроконтроллер.

Монитор – программа для работы оператора с пультом управления с целью контроля функционирования микропроцессорной системы.

Мониторинг – слежение, контроль состояния какого-либо устройства.

МОП – полупроводниковая технология на основе полевых транзисторов типа "металл – окисел – полупроводник" (MOS).

МП – микропроцессор.

МПК – микропроцессорный комплект микросхем.

МПС – микропроцессорная система.

Мультиплексирование – передача различных сигналов по одной линии (шине) в разные моменты времени.

Мультиплексированная магистраль – магистраль с мультиплексированными (полностью или частично) шинами адреса и данных.

НМД – накопитель на магнитном диске.

Немультиплексированная магистраль – магистраль, в которой шины адреса и данных не мультиплексированы.

Ножки – то же, что выводы микросхемы.

Нулевой сигнал – то же, что отрицательный сигнал.

Одношинная архитектура – архитектура микропроцессорной системы с общей памятью данных и команд и общей шиной для обмена с памятью.

ОЗУ – оперативное запоминающее устройство, оперативная память (RAM).

Характеристики

Список файлов книги