Бройдо В.Л. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации (2002) (1186248), страница 24
Текст из файла (страница 24)
«Простые» Репгшш П1 устанавливаются в Слот 1, Репгшш П1 Хеоп — в 5!ог 2. Процессоры Репгшш П1 Хеоп (и гюследуюшие модели Таппег, Сазсаоез) являются продолжением линии МП Репгшш Рго и отличаются увеличенным кэшем 2-го уровня (512, 1024 и 2048 Кбайт), работающим на полной частоте МП. Микропроцессоры Репбигп 4 Последняя па 2001 год модификация МП Репппш — Реп!!шп 4. Она предназначена для высокопроизводительных компьютеров, в псрвую очередь серверов, рабочих станций класса Ь~8Ь-спс1 н мультимедийных игровых ПК. Рассмотрим основные особешюсти Репгшш 4. Добавлены 144 новые потоковые инструкции, расширяющие набор 51МР-инструкций, ориентированных на форматы данных с плавающей запятой — 55Е (5ггеаш(п8 51МР Ехгепз1опз).
Модуль вычислений с плавающей запятой и потоковый модуль оптимизированы для работы с видео- и аудиопотоками, 3Р-технолопшмп. Имсеется кзш 2-го уровня размером 256 Кбайт; он работает на полной частоте МП, использует встроенную программу коррекции ошибок н обслуживается быстродействующей шириной 256 бит (32 байта) шиной, работающей на частоте МП. Это для Репгшш 4 с частотой 1500 МГц, например, обеспечивает скорость обмена с кзшем (трансфер) 48 Гбайт/с. Микропроцессоры 111 Есть воэможность работы с системной шиной с эквивалентной частотой 400 МГц ((~пасс)-Рцшред Воэ по 100 МГц), обеспечивая скорость обмена 3,2 Гбайт/с.
Вновь улучшена система «динамического исполнения» (Йпаш!с ехесцйоп), что, в первую очередь, связано с наличием 20-ступенной (у МП Рентною П1 конвейер имел 10 ступеней) суперконвейерной структуры (ьирегр!ре!!и!пя), лучшего предсказания ветвлений программы при условных передачах управления (ЬгапсЬ ргед!с1!оп) и параллельного спекулятивного исполнения команд по нескольким предполагаемым путям ветвления (ереси!аг!те ехесцВоп). Поясним это. Динамическое исполнение позволяет процессору предсказывать порядок выполнения инструкций при помаши технологии жожественного предсказания ветвлений, которая прогнозирует прохождение программы по нескольким ветвям.
Это оказывается возможным, поскольку в процессе исполнения инструкции процессор просматривает программу на несколько шагов вперед. Технология анализа потока данных позволяет проанализировать программу и составить ожидаемую последовательность исполнения инструкций независимо от порядка их следования в тексте программы. И наконец, спекулятивное выполнение повышает скорость выполнения программы за счет выполнения нескольких инструкций одновременно, по мере их поступления в ожидаемой последовательности. Поскольку выполнение инструкций происходит на основе предсказания ветвлений, результаты сохраняются как «спекулятивные» с последующим удалением тех, которые вызваны промахами в предсказании.
На конечном этапе порядок инструкций и результатов их выполнения восстанавливается до первоначального. Используется новая микроархитектура, базирующаяся на двух параллельных 32-битных конвейерах и поддержи ваюшая технологию поточная обработки Нурег Р!ре!!пед. Это позволило сделать эффективным длинный конвейер. Суть в том, что при длинном конвейере в задачах с частыми условными переходами его эффективность снижается, Два параллельных конвейера снижение эффективности уменьшают. Теперь реальна ситуация, когда в каждый момент времени одна инструкция загружается, другая декодируется, для третьей (или нескольких) формируется пакет данных, четвертая инструкция (или несколько) исполняется, для пятой записывается результат.
И если при строго последовательном исполнении инструкций даже самые короткие операции исполнялись за 5 тактов, то при такой поточной обработке многие инструкции могут быть выполнены за такт. Используется новая технология ускоренных вычислений (КарЫ Ехесцгюп Е пи! не), использующая два быстрых, работаюших на удвоенной частоте процессора АЛУ, выполняюшие короткие арифметические и логические операции за 0,5 такта, и третье медленное АДУ, исполняющее длинные операции (умножение, деление и т.
д.). Процессор имеет площадь кристалла 217 кв, мм, потребляет 52 Вт при частоте 1500 МГц, содержит 42 млц транзисторов. На базе Репг!цш 4 можно создать высокоэффективную ММХ-систему, но для этого необходимо наличие: «программного обеспечения, ориентированного на использование дополнительных команд этого процессора; системной платы с чипсетами, поддерживающими данные микропроцессоры. 11г Глава 5.
Микропроцессоры и системные платы Микропроцессоры Очег Опче Интерес представляют МП Очег Г)г)че, по существу являющиеся своеобразными сопроцессорами, обеспечивающими для МП 80486 режимы работы и эффективное быстродействие, характерные для МП Репгщш, а для МП Реп!!цщ — увеличение их производительности (в частности, Огег Пггве 125, 150 и 166 соответственно для Репгщщ 75, 90 и 100, увеличивающие их внутреннюю частоту до указанных при Очег Г)ггге величин). Микропроцессоры типа й!ЗС Микропроцессоры типа 815С содержат только набор простых, чаще всего встречающихся в программах команд При необходимости выполнения более сложных команд в микропроцессоре производится их автоматическая сборка из простых.
В этих МП все простые команды имеют один размер и на выполнение каждой из них тратится один машинный такт (на выполнение даже самой короткой команды из системы С15С обычно тратится четыре такта). Один из первых МП типа И5С— АВМ (на его основе был создан ПК! ВМ РС ВТ): 32 разрядный МП, имеющий 118 различных команд. Современные 64-разрядные 815С МП выпускаются многими фирмами: Арр1е (Ровег РС), 1ВМ (РРС), !)ЕС (А!рЬа), НР (РА), 5оп (П!гга 5РАКС) и т.
д. Микропроцессоры Ротгег РС (Рег!оппапсе Орг!щ1хе6%!гЬ Епйапсеб РС) весьма перспективны и уже сейчас широко применяются в машинах-серверах и в ПК типа Мас1пгозЬ. Микропроцессоры Ротчег РС нме1от тактовую частоту до 800 МГц, а микропроцессоры А!рЬа имеет модели с тактовой частотой 1800 МГц. Микропроцессоры типа И5С имеют очень высокое быстродействие, но программно не совместимы с С15С-процессорами: прн выполнении программ, разработанных для ПК типа 1ВМ РС, они могут лишь эмулировать (моделировать, имитировать) МП типа С15С на программном уровне, что приводит к резкому уменыпению их эффективной производительности. Микропроцессоры типа ЧЫФ Это новый и весьма перспективный тип МП.
Микропроцессоры типа Ч11Чг' выпускают фирмы: Тгапзтега — это микропроцессор Сгпвое моделей ТМ3120, ТМ5400, ТМ5600 (технология 0,18 мкм, тактовые частоты до 700 МГц), !псе! — модель Мегзег! (торговая марка !сап1цщ, 800 МГц) и Нем !егг-Рас!гагг! — модель Мскгп1еу. Следует заметить, что при более глубоком анализе технология ЕР1С (Ехр1гсн1у Рага!!е!!пзггпсгюп Сошрцепй — вычисления с явной параллельностью инструкций), которой придерживаются фирмы!пге! и НР, незначительно отличается от технологии ЧЬ!%, которой придерживается фирма Тгапзшега. Но эти отличия несущественны, поэтому микропроцессоры Ч1.1М и ЕР1С можно отнести к одной группе. МП Мегсег) — первый процессор, использующий полный набор 64-битных инструкций (1пге! Агсыгесгнге-64, 1А-64; именно эта технология называется ЕР1С).
К Ч1.!'1Ч-типу можно отнести и ожидаемый в 2002 году МП Е!Ъгпв 2000 (Е2К), 11з Микроп оцессоры разработанный российской компанией «Эльбрус». Микропроцессор с тактовой частотой 1200 МГц изготавливается по технологии 0,18 мкм. Программисты доступа к внутренним Ъ'1.1%-командам не имеют: все программы (даже операционная система) работают поверх специального низкоуровневого программного обеспечения (Сог)е МогрЫп8), которое ответственно за трансляцию команд С18С микропроцессоров в команды У1.1%. МП типа Ч) 1% вместо сложной схемной логики, обеспечивающей в современных суперскалярных микропроцессорах параллельное исполнение команд, используют программное обеспечение.
Упрощение аппаратуры позволило уменьшить габариты МП и потребление энергии (эти МП иногда называют «холодныгаиь). Архитектура СГВС появилась в 1978 году. Тогда процессоры представляли собой скалярные устройства (то есть могли в каждый момент времени выполнять только одну команду), при этом конвейеров практически не было.
Процессоры содержали десятки тысяч транзисторов. МП К18С были разработаны в 1986 году, когда технология суперскалярных конвейеров только начала развиваться. Процессоры содержали сотни тысяч транзисторов. В конце 90-х наиболее совершенные процессоры содержали миллионы, десятки миллионов транзисторов. Уже первые МП архитектуры 1А-64 содержат десятки миллионов транзисторов. В дальнейших модификациях их число, вероятно, увеличится до сотен миллионов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
