Бройдо В.Л., Ильина О.П. Архитектура ЭВМ и систем (2006) (1186249), страница 28
Текст из файла (страница 28)
О номерах микропроцессоров смотрите чуть дальше. 139 Микропроцессоры типа СБС гия на базе одного МП формирует два или более логических процессора, работаюших параллельно и, в известной степени, независимо. Нурег Тгеас!!п8 обеспечивает повышение производительности (до 30%) в многозадачных средах и при исполнении программ, которые допускают многопотоковое исполнение.
ПРИМЕЧАНИЕ Следует, однако, иметь в виду, что все микропроцессоры, начиная с!386, позволяют программным путем также реализовать систему виртуальных машин, когда на одном физическом МП моделируются два виртуальных, каждый из которых может исполнять свою программу независимо и даже под управлением своей операционной системы. Технология НТ была создана фирмой 1пге! изначально для серверных процессоров Хеоп с целью повышения производительности серверных систем: в них она дополняет традиционную многопроцессорность, обеспечивая дополнительный параллелизм в работе. Архитектурно микропроцессоры, поддерживающие НТ, имеют дополнительно группу дублирующих регистров и логические схемы, назначающие ресурсы потокам и средства АР1С (Аг!тансен РгойгашшаЫе 1пгеггцрс Сопгго!!ег), организующие прерывания для обработки потоков команд разными логическими процессорами. Кроме этого для поддержки Нурег Тгеаб!п8 необходимы материнские платы с соответствующим В1ОБ, и с чипсетами 1пге! 845 РЕ и СЕ, 1пге! 865, 875, 915, 925 и т.
п., а также многозадачные операционные системы Ю!пг!откз ХР, Е!пцх (%!протез 9х и МЕ непригодны, Жпк!ото 2000 может использоваться с дополнительной настройкой). Технология гиперконвейерной обработки Технология гиперконвейерной обработки повышает пропускную способность конвейера, обеспечивая увеличение производительности и тактовой частоты. Так, один из основных конвейеров МП вЂ” конвейер предсказания ветвлений/возвратов ветвления, имеет глубину конвейерной обработки в 31 шаг (против 20 шагов в микропроцессорах Реппшп 4 с суперконвейерной обработкой). Поддержка системной шины с частотой до 800 МГц Поддерживается самая производительная на 2004 год шина с частотой 800 МГц, обеспечивающая обмен данными между процессором и другими компонентами со скоростью 6,4 Гбайт/с.
Это обеспечивается путем организации схемы передачи данных, позволяющей передавать четырехкратно увеличенный пакет по 200-мегагерцевой шине. Кэш-память уровня И с отслеживанием выполнения команд Поддерживается увеличенный до 16 Мбайт объем кэш-памяти данных и кэш-память с отслеживанием выполнения команд, которая хранит до 12 000 микроопераций в порядке их выполнения. Это повышает производительность МП, в частности, из-за быстрого доступа к командам ветвления и ускоренного возврата из ветвлений, которые были неверно спрогнозированы. 14О Глава 8.Микропроцессоры Расширенные функции выполнения команд Имеется микроблок улучшенного динамического выполнения команд, имеюший в том числе и усовершенствованный алгоритм предсказания ветвлений.
Расширенные функции выполнения операций Имеется микроблок с расширенными до 128 байт регистрами операций с плавающей запятой и дополнительный регистр для передачи данных, что увеличивает производительность МП при работе с плавающей запятой и выполнении мультимедийных приложений. Потоковые 81М0-расширения 88ЕЗ В 31М1)-расширения 88Е2 были добавлены 144 инструкции, а в 81М1)-расширения 88ЕЗ добавлены еще 13 инструкций, улучшающих синхронизацию мультимедиа потоков и повышающих производительность при работе с видео- и аудио-информацией, в том числе с речью и графикой. Технология ЯА!О Большинство новых микропроцессоров поддерживают технологию 1пге! КАП) (Кег!цпк!апг Аггау 1птепэ!че Р!э!г — массив недорогих дисков с избыточностью).
Достоинством этой технологии является простота организации КАП)-массивов, то есть поддержка функционирования нескольких параллельно работающих и дублирующих друг друга винчестеров: два диска содержат зеркальную копию информации друг друга, уменьшая таким образом вероятность потери данных и обеспечивая сохранность важной информации. Переключение между дисками выполняется очень быстро и незаметно для пользователя: все заботы по синхронизации и верификации данных система берет на себя. Новая маркировка МП фирмы!п1е1 Начиная с 2004 года фирма 1пге! вводит новую маркировку своих микропроцессоров. Вводимый фирмой единый трехзначный номер процессора будет учитывать сразу несколько характеристик: базовую архитектуру, тактовую частоту процессора и частоту системной шины, объем кэш-памяти и др.
В частности, базовая архитектура МП отображается старшим разрядом (предлагается ввести три серии): (З ЗХХ вЂ” процессоры Се!егоп, Се!егоп М, Се1егоп М со сверхнизким энергопотреблением; О 5ХХ вЂ” процессоры Репашп 4 для настольных и мобильных ПК (в том числе и с технологией Нурег Тгеаг!!п8); 0 7ХХ вЂ” процессоры Репашп М с низким и сверхнизким энергопотреблением. Микропроцессоры Очег Ог1че Интерес представляют МП Очег 1)г!че, по существу, являющиеся своеобразными сопроцессорами, обеспечивающими для МП 80486 режимы работы и эффективное быстродействие, характерные для МП Репсшш, а для МП Репг(цш — уве- 141 Микропроцессоры типа Чиь личение их производительности (в частности, Обжег Рг!че 125, 150 и 166, соответственно, для Репйшп 75, 90 и 100, увеличивающие их внутреннюю частоту до указанных для Отег Рйте величин). ПРИМЕЧАНИЕ В сфере выпуска микропроцессоров с фирмой !псе! постоянно конкурирует фирма АМР.
Микропроцессоры фирмы АМР выпуска 2003 — 2004 годов (Агй!оп ХР, АсЫоп 64) мало в чем уступают процессорам Репсшш 4, а в некоторых режимах работы даже превосходят последние по быстродействию. Но, как и прежде, МП АМР сильнее греются (их штатная температура — 55-80'С, в то время, как у МП Репсшш 30 — 60'С), поэтому лля них необходим мощный вентилятор и надежная система запгиты от катастрофпчсского перегрева. Все МП Репг!цш такой систсмой снабжены: у ппх имеется датчик, который прп превышении температуры 120 — 130 'С мгновенно выключает МП, спасая его от»сгорания», У МП Репсшш 4 есть еще более совершенная система ТЬегша! Мошсог, принудительно замедляющая работу микропроцессора прп превыше| чи допустимой темпсратуры Микропроцессоры АМР подобной системы пока не имеют, в связи с этим их рекомендуется использовать па системных платах, оснашеш1ых надежной системой температурного контроля.
Микропроцессоры типа В!ЗС Микропроцессоры типа К1БС 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 одинаковый размер и на выполнение каждой пз них тратится один машинный такт (на выполнение даже самой короткой команды из системы С!БС обычно тратится четыре такта). Один из первых МП типа К!БС вЂ” АКМ (на его основе был создан ПК 1ВМ РС КТ): 32-разрядный МП, имеющий 118 различных команд.
Современные 64-разрядные К1БС- микропроцессоры выпускаются многими фирмами: Арр!е (РошегРС), 1ВМ (РРС), РЕС (А!рЬа), НР (РА), Бцп (багга БРАКС) и т. д. Микропроцессоры РошегРС (Рег(огщапсе Оргпп!хес( Ъ'!1Ь ЕпЬапсег( РС) весьма перспективны и уже сейчас широко применяются в машинах-серверах и в ПК типа Мас!пгозЬ. Микропроцессоры РоттегРС имеют тактовую частоту до 800 МГц, а микропроцессоры А!рЬа — тактовую частоту 1800 МГц. Микропроцессоры типа К1БС характеризуются очень высоким быстродействием, но они программно не совместимы с С1БС-процессорами: при выполнении программ, разработанных для ПК типа 1ВМ РС, они могут лишь эмулировать (моделироватгч имитировать) МП типа С1БС на программном уровне, что приводит к резкому уменьшению их эффективной производительности.
Микропроцессоры типа ЧЫИ Это сравнительно новый и весьма перспективный тип МП. Микропроцессоры типа»г1.1Ю в 2004 году выпускают фирмы: 142 Глава 8. Микропроцессоры 12 Тгапэшега — это микропроцессор Сгпзое моделей ТМЗ120, ТМ5400, ТМ5600 (технология 0,18 мкм, тактовые частоты до 700 МГц); (:) !псе! — модель Метаем (торговая марка 1гап!цш, 800 МГц); 1:) Нец !есс-Рас!гагг! (НР) — модель МсК!и!еу. Следует заметить, что при более глубоком анализе технология ЕР1С (Ехр1!сй!у Рага1!е! 1пзсгпсг!оп Сошрпг1пй — вычисления с явной параллельностью инструкций), которой придерживаются фирмы !иге! и НР, незначительно отличается от технологии УЕ1Ж, принятой за основу фирмой Тгапзшеса.
Но эти отличия несущественны, поэтому микропроцессоры ЧЕ1Ж и ЕР1С можно отнести к одной группе. МП Мегсег! — первый процессор, использующий полный набор 64-битовых инструкций (1пге! АгсЬКесгцге-64, 1А-64; именно эта технология называется ЕР1С). Микропроцессор с тактовой частотой 1200 МГц изготавливается по технологическим нормам 0,18 мкм. К У(.Г«!Г-типу можно отнести и ожидавшийся в 2002 году МП Е!Ьгцэ 2000 — Е2К, разработанный российской компанией «Эльбрусы И хотя Е2К пока существует в виде компьютерной модели, этот процессор оставил «российский след» в американских проектах — о схожести определенных черт Е2К и процессора Сгцэое компании Тгапяпега, а также архитектуры 1А-64 (1пге! и НР) много писалось в прессе.
Программисты доступа к внутренним Ч1.1%'-командам не имеют: все программы (даже операционная система) работают поверх специального низкоуровневого программного обеспечения (Соде МогрЬ!пй), которое ответственно за трансляцию команд С1БС-микропроцессоров в команды Ч1.1%. МП типа ЧЕ1% вместо сложной схемной логики, обеспечивающей в современных суперскалярных микропроцессорах параллельное исполнение команд, опираются на программное обеспечение. Упрощение аппаратуры позволило уменьшить габариты МП и потребление энергии (зти МП иногда называют «холоднымиь).
Архитектура С1ЯС 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 К1БС были разработаны в 1986 году, когда технология суперскалярных конвейеров только начала развиваться. Процессоры содержали сотни тысяч транзисторов. В конце 90-х наиболее совершенные процессоры уже содержат миллионы, десятки миллионов транзисторов. Первые МП архитектуры 1А-64 содержат десятки миллионов транзисторов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
