загрузка...

трусы женские
загрузка...

Архітектура процесора

Технічний університет Молдови

РЕФЕРАТ З ПРОГРАМУВАННЯ

ТЕМА: Пам'ять та архітектура процесора

Факультет

CIM

Група

С - 092

Підготував
Пліс Володимир.

Кишинів 1999

План:
Введення.
1) Історична ретроспектива.
2) Архітектурне розвиток.
3) Процес виробництва.
4) Програмна сумісність.
5) Огляд процесорів.
Майбутні розробки Intel.

Процесор, або більш повно мікропроцесор, а також часто званий ЦПУ
(CPU - central processing unit) є центральним компонентом комп'ютера. Це розум, який управляє, прямо або побічно, всім, що відбувається всередині комп'ютера.
Коли фон Нейман уперше запропонував зберігати послідовність інструкцій, так звані програми, у тій же пам'яті, що й дані, це була воістину новаторська ідея. Опублікована вона в "First Draft of a Report on the EDVAC" в 1945 році. Цей звіт описував комп'ютер складається з чотирьох основних частин: центрального арифметичного пристрою, центрального керуючого пристрою, пам'яті і засобів введення-виведення.
Сьогодні, понад півстоліття потому, майже всі процесори мають фон-неймановскую архітектуру.


Історична ретроспектива
Як відомо, всі процесори персональних комп'ютерів засновані на оригінальному дизайні Intel. Першим застосовуваним в PC процесором був интеловский чіп 8088. В цей час Intel розташовував випущеним раніше могутнішим процесором 8086. 8088 був обраний з міркувань економії: його 8 - бітна шина даних допускала більше дешеві системні плати, ніж 16-бітна у
8086. Також під час проектування перших PC більшість доступних інтерфейсних мікросхем використовували 8-бітний дизайн. Ті перші процесори навіть не наближаються до моці, достатньої для запуску сучасних додатків.
У таблиці нижче наведені основні групи интеловских процесорів від першої генерації 8088/86 до шостого покоління Pentium Pro і Pentium II:
| Тип / | Дата | Ширина шини | внутренни | Швидкість шини | Внутрішня |
| Покоління | | даних / | й кеш | пам'яті | частота |
| | | адреси | | (MHz) | ( MHz) |
| 8088 / First | 1979 | 8/20 bit | None | 4.77-8 | 4.77-8 |
| 8086 / First | 1978 | 16/20 bit | None | 4.77-8 | 4.77-8 |
| 80286 / | 1982 | 16/24 bit | None | 6-20 | 6-20 |
| Second | | | | | |
| 80386DX / | 1985 | 32/32 bit | None | 16-33 | 16-33 |
| Third | | | | | |
| 80386SX / | 1988 | 16/32 bit | 8K | 16-33 | 16-33 |
| Third | | | | | |
| 80486DX / | 1989 | 32/32 bit | 8K | 25-50 | 25-50 |
| Fourth | | | | | |
| 80486SX / | 1989 | 32/32 bit | 8K | 25-50 | 25-50 |
| Fourth | | | | | |
| 80486DX2 / | 1992 | 32/32 bit | 8K | 25-40 | 50-80 |
| Fourth | | | | | |
| 80486DX4 / | 1994 | 32/32 bit | 8K +8 K | 25-40 | 75-120 |
| Fourth | | | | | |
| Pentium / | 1993 | 64/32 bit | 8K +8 K | 60-66 | 60-200 |
| Fifth | | | | | |
| MMX / Fifth | 1997 | 64/32 bit | 16K +16 K | 66 | 166-233 |
| Pentium Pro / | 1995 | 64/36 bit | 8K +8 K | 66 | 150-200 |
| Sixth | | | | | |
| Pentium II / | 1997 | 64/36 bit | 16K +16 K | 66 | 233-300 |
| Sixth | | | | | |


Третє покоління процесорів, заснованих на Intel 80386SX і 80386DX, були першими застосовуваними в PC 32-бітними процесорами. Основною відмінністю між ними було те, що 386SX був 32-розрядним тільки усередині, оскільки він спілкувався із зовнішнім світом по 16-розрядній шині. Це означає, що дані між процесором й іншим комп'ютером переміщалися на вполовину меншою швидкості, ніж у 486DX.
Четверта генерація процесорів була також 32-розрядної. Проте всі вони пропонували ряд удосконалень. По-перше, був повністю переглянутий весь дизайн 486 покоління, що саме по собі подвоїло швидкість. По-друге, всі вони мали 8kb внутрішнього кеша, прямо у процесорної логіки. Таке кешування передачі даних від основної пам'яті значило, що середнє очікування процесора запитів до пам'яті на системній платі скоротилося до 4%, оскільки, як правило, необхідна інформація вже перебувала в кеші.
Модель 486DX відрізнялася від 486SX тільки усередині математичним співпроцесором. Цей окремий процесор спроектований для проведення операцій над числами з плаваючою точкою. Він мало застосовується в щоденних додатках, але кардинально міняє продуктивність числових таблиць, статистичного аналізу, систем проектування і так далі.
Важливою інновацією було подвоєння частоти, введене в 486DX2. Це означає що всередині процесор працює на подвоєній стосовно зовнішньої електроніки швидкістю. Дані між процесором, внутрішнім кешем і співпроцесором передаються на подвоєній швидкості, приводячи до порівнянного збільшення в продуктивності. 486DX4 розвинув цю технологію далі, потроюючи частоту до внутрішніх 75 або 100MHz, а також подвоївши обсяг первинного кеша до 16kb.
Pentium, визначивши п'яте покоління процесорів, значно перевершив у продуктивності попередні 486 чіпи завдяки декільком архітектурним змінам, включаючи подвоєння ширини шини до 64 біт. P55C MMX зробив подальші значні вдосконалення, подвоївши розмір первинного кеша і розширивши набір інструкцій оптимізованим для мультимедіа додатків операціями.
Pentium Pro, з'явившись в 1995 році як спадкоємець Pentium, був першим у шостому поколінні процесорів і ввів кілька архітектурних особливостей, що не зустрічалися раніше у світі PC. Pentium Pro став першим масовим процесором, радикально змінив спосіб виконання інструкцій перекладом в RISC-подібні микроинструкции та виконанням їх у високорозвиненому внутрішньому ядрі. Він також чудовий значно більше продуктивним вторинним кешем щодо всіх колишніх процесорів. Замість використання базованого на системній платі кеша, що працює на швидкості шини пам'яті, він використовує інтегрований кеш другого рівня на своїй власній шині, що працює на повній частоті процесора, звичайно в три рази швидше кешу на
Pentium-системах .
Наступний новий чіп після Pentium Pro Intel представив через майже півтора року - з'явився Pentium II, дав дуже великий еволюційний крок від Pentium Pro. Це розпалило спекуляції, що одна з основних цілей Intel у виробництві Pentium II був відхід від труднощів у виготовленні дорогого інтегрованого кешу другого рівня в Pentium Pro. Архітектурно Pentium II не надто відрізняється від Pentium Pro з подібним емулює x86 ядром і більшістю схожих особливостей.
Pentium II поліпшив архітектуру Pentium Pro подвоєнням розміру первинного кешу до 32kb, використанням спеціального кешу для збільшення ефективності
16-бітної обробки, (Pentium Pro оптимізовано для 32-бітових додатків, а з 16-бітним кодом не звертається настільки ж добре) і збільшенням розмірів буферів запису. Однак про основною темою розмов навколо нових Pentium II була його компонування. Інтегрований в Pentium Pro вторинний кеш, що працює на повній частоті процесора, був замінений у Pentium II на малу схему, що містить процесор і 512kb вторинного кеша, що працює на половині частоти процесора. Зібрані разом, вони укладені в спеціальний односторонньому картридж (single-edge cartridge - SEC), призначений для вставляння в 242-піновий роз'єм (Socket 8) на нового стилю системних платах
Pentium II.


Основна структура
Основні функціональні компоненти процесора
Ядро: Серце сучасного процесора - виконуючий модуль. Pentium має два паралельних цілочисельних потоку, що дозволяють читати, інтерпретувати, виконувати й відправляти дві інструкції одночасно.
Провісник розгалужень: Модуль пророкування розгалужень намагається вгадати, яка послідовність буде виконуватися кожного разу коли програма містить умовний перехід, так щоб пристрої попередньої вибірки і декодування отримували б інструкції готовими попередньо.
Блок плаваючою точки. Третій виконує модуль всередині Pentium, що виконує нецілочисельне обчислення
Первинний кеш: Pentium має два внутрічіпових кеша по 8kb, по одному для даних і інструкцій, які набагато швидше більшого зовнішнього вторинного кеша.
Шинний інтерфейс: приймає суміш коду і даних в CPU, розділяє їх до готовності до використання, і знову з'єднує, відправляючи назовні.


Всі елементи процесора синхронізуються з використанням частоти годин, які визначають швидкість виконання операцій. Найперші процесори працювали на частоті 100kHz, сьогодні рядова частота процесора - 200MHz, інакше кажучи, годинки цокають 200 мільйонів разів на секунду, а кожен тик спричиняє виконання багатьох дій. Лічильник Команд (PC) - внутрішній покажчик, що містить адресу наступної виконуваної команди. Коли приходить час для її виконання, Керуючий Модуль поміщає інструкцію з пам'яті в регістр інструкцій (IR). У той же самий час Лічильник команд збільшується, так щоб вказувати на подальшу інструкцію, а процесор виконує інструкцію в IR. Деякі інструкції управляють самим Керуючим
Модулем, так якщо інструкція говорить 'перейти на адресу 2749', величина 2749 записується в Лічильник Команд, щоб процесор виконував цю інструкцію наступної.
Багато інструкції задіють Арифметико-логічний Пристрій (ALU), що разом з регістрів загального призначення - місце для тимчасового зберігання, що може завантажувати і вивантажувати дані з пам'яті. Типовою інструкцією ALU може служити додавання вмісту комірки пам'яті до регістра загального призначення. ALU також встановлює біти Регістра Станів
(Status register - SR) при виконанні інструкцій для зберігання інформації про її результаті. Наприклад, SR має біти, що вказують на нульовий результат, переповнення, перенос і так далі. Модуль Управління використовує інформацію в SR для виконання умовних операцій, таких як 'перейти за адресою 7410 якщо виконання попередньої інструкції викликало переповнення'.
Це майже все що стосується самого загального розповіді про процесорах - майже будь-яка операція може бути виконана послідовністю простих інструкцій, подібних описаним.


Архітектурне розвиток
Відповідно до закону Мура (сформульованим в 1965 році Гордоном
Муром (Gordon Moore), одним з творців Intel ), CPU подвоює свою потужність і можливості кожні 18-24 місяців. В останні роки Intel наполегливо дотримувався цього закону, залишаючись лідером на ринку і випускаючи могутніші чіпи процесорів для PC, ніж будь-яка інша компанія. У 1978 році

Сторінки: 1 2 3 4
загрузка...
ur.co.ua

енциклопедія  з сиру  аджапсандалі  ананаси  узвар