Архітектура комп'ютерів, мікропроцесори

Звичайно допускається 10-20 процентне збільшення частоти системної шини без наслідків для процесора, тобто таке збільшення не позначається на стабільності роботи

Архітектура компютерів, мікропроцесори

Контрольная работа

Компьютеры, программирование

Другие контрольные работы по предмету

Компьютеры, программирование

Сдать работу со 100% гаранией
з трьох або чотирьох значень тактової частоти. Сьогодні випускається безліч версій процесорів, що працюють на різних частотах, залежно від тактової частоти конкретної системної плати. У додатку приведені тактові частоти процесорів Pentium і системної плати до них.

У деяких системах можна встановити велику робочу частоту процесора; це називається розгоном (overclocking). Після установки великих значень частоти процесора збільшується і його швидкодія. Практично всі типи процесорів мають так званий "технологічний запас" безпечного збільшення тактової частоти. Наприклад, процесор 800 Мгц може працювати на частоті 900 Мгц і вище. Слід зазначити, що при розгоні процесора знижується стійкість його роботи.

Звичайно допускається 10-20 процентне збільшення частоти системної шини без наслідків для процесора, тобто таке збільшення не позначається на стабільності роботи системи. В майбутньому набори мікросхем системної логіки будуть здатні організувати роботу чотирьох або більшої кількості процесорів Pentium II в єдиній багатопроцесорній системі, перш за все для використовування як файл-сервер. Є версії Pentium II з кодами корекції помилок (Error Correction Code ЕСC) на шині кеша другого рівня (L2). Вони розроблені спеціально для серверів або інших систем, що виконують життєво важливі задачі, в яких велику роль грає надійність і цілісність даних. У всіх процесорах Pentium II сигнали запиту і видачі адреси на шину захищені контролем парності і, крім того, передбачений механізм повторення для підвищення цілісності і надійності даних. Для установки Pentium II в систему існує спеціальне кріплення. Процесор встановлюється в Slot 1 на системній платні так, щоб бути захищеним від пошкоджень в результаті вібрацій і поштовхів. Кріплення розробляються виготівниками системної платні. В мікросхемі Pentium напруга живлення, що використовується цими мікросхемами, 3,3 В і нижче. Струм, споживаний процесором з тактовою частотою 100 Мгц, рівний 3,25 А, що відповідає споживаній потужності 10,725 Вт. Менш швидкодійний процесор з тактовою частотою 90 Мгц споживає струм 2,95 А, що відповідає споживаній потужності 9,735 Вт. Процесор з тактовою частотою 150 Мгц споживає струм не більше 3 А при напрузі 3,3 В (потужність 11,6 Вт); процесор з тактовою частотою 166 Мгц 4,4 А (14,5 Вт), а процесор на 200 Мгц 4,7 А (15,5 Вт). Процесори випускаються в 296-контактному корпусі SPGA, який не сумісний з корпусом процесора першого покоління. Перейти від мікросхем першого покоління до мікросхем другого покоління можна тільки одним способом замінити системну платню. На кристалі процесора Pentium другого покоління розташовується 3,3 млн транзисторів, тобто більше, ніж у перших мікросхем. Деякі мікросхеми Pentium працюватимуть тільки при певних комбінаціях цих висновків або, можливо, при їх установці в якому-небудь одному положенні. Багато новітньої системної платні мають перемички або перемикачі, що дозволяють регулювати контакти BF і тим самим змінювати відношення кратності множення тактової частоти в процесорі. Деякі користувачі “примушують” процесори Pentium на 75 Мгц працювати на частоті 133 Мгц. Pentium II/III і Athlon кеш-пам'ять другого рівня є частиною процесора. Звичайно ж, він зовнішній по відношенню до кристала центрального процесора, просто ця окрема мікросхема встановлюється усередині корпусу (картріджа) процесора. Тому на системній платиі для процесорів Pentium Pro або Pentium II немає ніякого кеша. В останніх моделях процесорів Pentium III кеш-пам'ять другого рівня є частиною мікросхеми процесора (подібно кеш-пам'яті першого рівня) і працює на більш високих частотах (на частоті процесора, половинній або третини). В процесорах Itanium для збільшення продуктивності використовується три рівні кеш-пам'яті.

 

4. Суперскалярний мікропроцесор та конвеєри виконання команд

 

У процесорах Pentium п'ятого і подальших поколінь вбудований ряд внутрішніх конвейєрів, які можуть виконувати декілька команд одночасно. Процесор 486 і всі передуючі протягом певного відрізка часу могли виконувати тільки одну команду. Технологія одночасного виконання декількох команд називається суперскалярною. Завдяки використовуванню даної технології і забезпечується додаткова ефективність в порівнянні з процесором 486.

Суперскалярна архітектура звичайно асоціюється з мікросхемами RISC (Reduced Instruction Set Computer комп'ютер із спрощеною системою команд). Процесор Pentium одна з перших мікросхем CISC (Complex Instruction Set Computer комп'ютер з складною системою команд), в якій застосовується суперскалярна технологія, реалізована у всіх процесорах п'ятого і подальших поколінь.

Розглянемо на прикладі установки електричної лампочки інструкції CISC.

  1. Візьміть електричну лампочку.
  2. Вставте її в патрон.
  3. Обертайте повністю.

І аналогічний приклад у вигляді інструкцій RISC.

1.Піднесіть руку до лампочки.

  1. Візьміть лампочку.
  2. Підніміть руку до патрона.
  3. Вставте лампочку в патрон.
  4. Поверніть її.
  5. Лампочка повертається в патроні? Якщо так, то перейти до п.5
  6. Кінець.

Багато інструкцій RISC є досить простими (або скороченими), тому для виконання якої-небудь операції потрібно більше число подібних інструкцій. Їх основна перевага полягає у тому, що процесор виконує менше операцій, що, як правило, зменшує час виконання окремих команд і, відповідно, всієї задачі (програми). Можна довго сперечатися про те, що ж насправді краще RISC або CISC, хоча, якщо говорити чесно, такого поняття, як "чиста" мікросхема RISC або CISC, не існує. Подібна класифікація не більше ніж питання термінології.

Процесори Intel і сумісні з ними процесори можна визначити, як мікросхеми CISC. Не дивлячись на це, процесори п'ятого і шостого покоління володіють різними атрибутами RISC і розбивають під час роботи команди CISC на простіші інструкції RISC. Суперскалярна архітектура дозволяє обробляти одночасно до 32 інструкцій (що знаходяться на різних етапах обробки). Для прогнозу розгалужень використовується спеціальний блок обробник логічних умов (branch unit). У процесорах Pentium шина даних 64-розрядна, а регістри 32-розрядні. Така побудова на перший погляд здається дивною, якщо не враховувати, що в цьому процесорі для обробки інформації служать два 32-розрядні паралельні конвейєри. Pentium багато в чому подібний двом 32-розрядним процесорам, об'єднаним в одному корпусі, а 64-розрядна шина даних дозволяє швидше заповнити робочі регістри. Архітектура процесора з декількома конвейєрами називається суперскалярною. Суперскалярна архітектура в неї є два конвейєри для паралельного виконання декількох команд. І прогноз переходів. З високою точністю прогнозується, які наступні команди будуть виконанні. Попереджуюче виконання. Дозволяє раціонально використовувати конвеєри; завдяки цьому засобу конвеєри безперервно, без зупинки, виконують команди (навіть після команд галуження). Засоби переупорядковування команд. Допускають зміну порядку виконання команд в конвейєрі, завдяки чому економиться час, оскільки не уривається потік команд програми. В процесорі 6x86 передбачено два кеші: двох портовий з'єднаний (універсальний) кеш місткістю 16 Кбайт і 256-байтовий кеш команд. З'єднаний кеш доповнений маленьким (місткістю в четверть кілобайта) швидкодійним асоціативним кешем команд. В процесорі 6x86MX в чотири рази збільшений розмір внутрішнього кеша (тобто його об'єм рівний 64 Кбайт), що значно підвищило його ефективність. В систему команд процесора 6x86MX входить 57 команд MMX, завдяки яким швидшає виконання деяких циклів з великим об'ємом обчислень в мережних і мультимедійних додатках. Всі процесори 6x86 підтримують режим System Management Mode (SMM). Це означає, що передбачено переривання, яке може використовуватися для управління живленням системи або емуляції периферійних пристроїв уведення-виведення, прозорої для програмного забезпечення. Крім того, в 6x86 підтримується апаратний інтерфейс, що дозволяє перевести центральний процесор в режим припинення, в якому він споживає менше енергії.

Список використаної літератури:

 

  1. Тулі М., Справочний посібник по цифровій техніці: М.: Энергоатоміздат, 1990.
  2. Срібнер Л.А. Програмуючі пристрої автоматики: - К.: Техніка, 1984
  3. Буреев Л.Н. Найпростіша мікро-ЕВМ: -М.; Енергоатоміздат, 1989.
  4. Конспект лекцій.

Похожие работы

< 1 2