Бройдо В.Л., Ильина О.П. Архитектура ЭВМ и систем (2006) (1186249), страница 27
Текст из файла (страница 27)
Вторичный кэш исключили, что заметно отразилось на производительности ПК (системные платы с разъемом 5!ог 1 вторичного кэша не имеют), и ПК на их основе оказались малоэффективными. Тогда были выпущены процессоры Се1егоп А, которые имеют небольшой (128 Кбайт) вторичный кэш, установленный на плате МП и работающий уже на полной частоте МП. Эти процессоры, известные также под названием Мепдос!по, стали очень популярными. Кроме широко известных особенностей вторичного каша (либо его нет, либо 128 Кбайт), процессор Се!егоп имеет следующие отличия от Репг!цш П: О разрядность шины адреса сокращена с 36 до 32 бит (адресуемая память— 4 Гбайт); 0 несколько ослаблены процедуры контроля достоверности преобразования информации; (3 Се!егоп предназначен только для однопроцессорных конфигураций.
Процессоры Се!егоп А являются самыми популярными из недорогих компьютеров и в настоящее время. Большинство МП Репг!цш П, в том числе и Се!егоп А, поддерживают частоту шины системной платы 100, 133 МГц и более (предыдущие модели — только 66 МГц). Глава 8.Микропроцессоры Микропроцессоры Репринт 1П Появившиеся в 1999 году процессоры Репкшп П1 (Соррегпцпе) являются дальнейшим развитием Репйшп П. Их главным отличием является основанное на новом блоке 128-разрядных регистров расширение набора 31М1)-инструкций, ориентированных на форматы данных с плавающей запятой — $5Е (Бсгеаш!п8 31МР Ехгепз!опз). По возможностям мультипроцессорных конфигураций эти процессоры аналогичны своим предшественникам Репс!цш П. Кэш 2-го уровня у МП Репкшп П1 имеет размер 256 Кбайт, работает на полной частоте МП и обслуживается быстродействующей Ъасйз!г1е-шиной, что во много раз ускоряет как работу с кэшем, так и производительность ПК в целом.
МП Репг!цш П1 предназначены для работы с материнскими платами, имеющими чипсеты (набор микросхем, связывающих процессор с остальной системой) 1пге!: 440ВХ, 4402Х, 440СХ, 810, 815, 820, 840 и более новые; поддерживают частоту шины материнской платы 100, 133, 150 МГц и выше. «Простые» Репс!пш П1 устанавливаются в $!оС 1, Репс!цш П1 Хеоп — в 5!ос 2. Процессоры Реп!!цш П1 Хеоп (и последующие модели Таппег, Сазсаоез) являются продолжением линии МП РепОшп Рго и отличаются увеличенным кэшем 2-го уровня (512, 1024 и 2048 Кбайт), работающим на полной частоте МП. Микропроцессоры РепФ!ит 4 Модификация МП Репс!шп — Репкшп 4 — предназначена для высокопроизводительных компьютеров, в первую очередь серверов, рабочих станций класса Ь!8Ь- енса и мультимедийных игровых ПК. Рассмотрим основные особенности Реп!!цш 4. Добавлены 144 новые потоковые инструкции, расширяющие набор 51М1)-инструкций, ориентированных на форматы данных с плавающей запятой — ВВЕ (5ггеаш!п8 51МП Ехгепз!опз).
Модуль вычислений с плавающей запятой и потоковый модуль оптимизированы для работы с аудио- и видеопотоками, в том числе 31)-технологиями. Имеется кэш 2-го уровня размером 256 Кбайт; он работает на полной частоте МП, использует встроенную программу коррекции ошибок и обслуживается быстродействующей с разрядностью 256 бит (32 байт) шиной, работающей на частоте МП. Это для Репг!цш 4 с частотой 1500 МГц, например, обеспечивает скорость обмена с кэшем 48 Гбайт/с.
Есть возможность работы с системной шиной с эквивалентной частотой 400 МГц ((4цагд-Ршпрег! Вцз по 100 МГц), что обеспечивает скорость обмена 3,2 Гбайт/с. Вновь улучшена система «динамического исполнения» (г!упаш!с ехесцйоп), что, в первую очередь, связано с наличием 20-ступенной (у МП Репг!цш П1 конвейер имел 10 ступеней) суперконвейерной структуры (зцрегр!ре1!и!п8), лучшего предсказания ветвлений программы при условных передачах управления (ЪгапсЬ ргейсг!оп) и параллельного «по предположению» (опережающего, спекулятивного) исполнения команд по нескольким предполагаемым путям ветвления (зресц!аг!че ехесцкоп). Поясним это.
Динамическое исполнение позволяет процессору предсказывать порядок выполнения инструкций при помощи технологии Микропроцессоры типа СщС 137 множественного 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, опережающее выполнение повышает скорость работы программы за счет выполнения нескольких инструкций одновременно, по мере их поступления в ожидаемой последовательности — то есть по предположению (интеллектуально). Поскольку выполнение инструкций происходит на основе предсказания ветвлений, результаты сохраняются как «интеллектуальные» 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-битовых конвейерах и поддерживающая технологию поточной обработки Нурег Р1ре11пео. 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. Новая технология ускоренных вычислений (КаркЫ Ехеспйоп Епй1пе) использует два быстрых, работающих на удвоенной частоте, процессора АЛУ, выполняющие короткие арифметические и логические операции за 0,5 такта, и третье, медленное АЛУ, исполняющее длинные операции (умножение, деление и т.
д.). Процессор имеет плошадь кристалла 217 мм', потребляет 52 Вт при частоте 1500 МГц, содержит 42 млн транзисторов. На базе Репг(пш 4 можно создать высокоэффективную ММХ-систему, но для этого необходимо наличие: 13 'программного обеспечения, ориентированного на использование дополнительных команд этого процессора; а системной платы с чипсетами, поддерживающими данные микропроцессоры.
В 2002-2004 годах корпорация 1псе! представила: [3 семейство МП Репйшп П1 Тпа!агш на основе технологии 0,13 мкм с улучшенными по сравнению с Соррегпппе характеристиками (тактовые частоты до 1266 МГц, кэш-память 1.2 емкостью до 512 Кбайт, работающая на частоте микропроцессора, с поддержкой частоты системной шины (РБВ) до 133 МГц). Выпускаются МП трех видов: для портативных и настольных компьютеров и для серверов; [3 МП Се!егоп с тактовыми частотами 2,3 и 2,4 ГГц, изготовленными по технологии 0,13 мкм и поддерживающими тактовую частоту шины 400 МГц; 138 Глава 8.Микропроцессоры О семейство нового поколения МП Репсвв 4Š— ядро Ргезсосс под процессорный разъем ЕОА775'.
РепСшв 4Е 520' 2,8 ГГц, РепСшв 4Е 530 3 ГГц, РепСщв 4Е 540 3,2 ГГц, Репсппп 4Е 550 3,4 ГГц, Репсшв 4Е 560 3,6 ГГц. Все МП имеют кэш 2-го уровня 1024 Кбайт. О две модели Р4ЕЕ (ЕхСгеве Ес!1С(оп) 3,2 и 3,4 ГГц, кэш 3-го уровня 2 Мбайт и кэш 2-го уровня 512 Кбайт; О системньсй чипсет для этих МП вЂ” 1875; О микропроцессоры РепСшв М для портативных компьютеров — новое поколение МП с системным чипсетом 1855 и средствами беспроводного доступа к локальным сетям по протоколу 1ЕЕЕ 802.11.
Компания 1псе! обещала выпустить; О в 2005 году — МП по технологии 0,065 мкм, довести тактовую частоту МП до 20 ГГц; О в 2005-2006 годах — две версии микропроцессора Яв(С!с(1е!й с двумя ядрами по технологии 0,09 мкм на конструктиве ЕСА775. Все новые процессоры Репсвв 4 имеют микроархитектуру 1псе! Хес Впгзс, поддерживающую ряд инновационных возможностей: О технологию НТ; О технологию гиперконвейерной обработки данных; О частоту системной шины 800, 533 или 400 МГц; О кэш-память первого уровня с отслеживанием выполнения команд; О расширенные функции выполнения команд; О расширенные функции выполнения операций с плавающей запятой и мультимедийных операций; О набор потоковых 31М1)-расширений 58Е2 или БЕРЕЗ. Технология НТ Технология Нурег Тгеас!1пй (Стем — поток) реализует многопотоковое исполнение программ: на одном физическом процессоре можно одновременно исполнять два задания или два потока команд одной программы (операционные системы квидять два логических процессора вместо одного).
Иначе говоря, эта техноло- Ретроспектива использования разъемов. Изначально для МП Реосшш использовались системные платы с разъемом Босйес 5, 7 или 8 (небольшие разъемы прямоугольной формы, имеющие по периметру контакты, к которым подключаются выводы МП). С появлением Репйщп П Босйес уступил свое место щелееому разъему 5!ос 1, который имел контакты с фиксирующими защелками, позволяющими вставлять МП вертикально, что обеспечивает его лучшую вентиляцию и позволяет уменьшить размеры СП. Но уже для моделей Репсшш П1 с частотой 500 МГц и выше, имеющих хорошую систему теплозащиты, вновь стали применяться 370-контактные разъемы — Яос1сес 370 с горизонтальной компоновкой. Для установки МП Репсшш 4 используются разъемы Яосйес 478, а для МП Репсшш 4Е (ядро Ргезсоы) — разъемы ЕО А 775 — с 775 контактами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
