WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаІнформатика, Компютерні науки → Історичний розвиток комп’ютерних процесорів - Курсова робота

Історичний розвиток комп’ютерних процесорів - Курсова робота

шостому поколінні процесорів й увів кілька архітектурних особливостей, що не зустрічалися раніше у світі PC. Pentіum Pro став першим масовим процесором, що радикально змінив спосіб виконання інструкцій перекладом їх в RіSC-подібні мікроінструкції й виконанням їх у високорозвиненому внутрішнім ядрі. Він також чудовий значно більше продуктивним вторинним кэшем щодо всіх колишніх процесорів. Замість використання базованого на системній платі кэша, що працює на швидкості шини пам'яті, він використає інтегрований кэш другого рівня на своїй власній шині, що працює на повній частоті процесора, звичайно в три рази швидше кэша на Pentіum-системах.
Наступний новий чіп після Pentіum Pro Іntel представив через майже півтора року - з'явився Pentіum ІІ, що дав дуже великий еволюційний крок від Pentіum Pro. Це розпекло спекуляції, що одна з основних цілей Іntel у виробництві Pentіum ІІ був відхід від труднощів у виготовленні дорогого інтегрованого кэша другого рівня в Pentіum Pro. Архітектурно Pentіum ІІ не дуже відрізняється від Pentіum Pro з подібним эмулирующим x86 ядром і більшістю схожих особливостей.
Pentіum ІІ поліпшив архітектуру Pentіum Pro подвоєнням розміру первинного кэша до 32kb, використанням спеціального кэша для збільшення ефективності 16-бітної обробки, (Pentіum Pro оптимизирован для 32-бітних додатків, а з 16-бітним кодом не звертається настільки ж добре) і збільшенням розмірів буферів запису. Однак про основну тему розмов навколо нових Pentіum ІІ було його компонування. Інтегрований в Pentіum Pro вторинний кэш, що працює на повній частоті процесора, був замінений в Pentіum ІІ на малу схему, що містить процесор й 512kb вторинного кэша, що працює на половині частоти процесора. Зібрані разом, вони укладені в спеціальний одностороний картридж (sіngle-edge cartrіdge - SEC), призначений для вставляння в 242-пиновый рознімання (Socket 8) на нового стилю системних платах Pentіum ІІ.
Основна структура
Основні функціональні компоненти процесора
" Ядро: Серце сучасного процесора - виконуючий модуль. Pentіum має два паралельних целочисельні потоки, що дозволяють читати, інтерпретувати, виконувати й відправляти дві інструкції одночасно.
" Провісник розгалужень: Модуль пророкування розгалужень намагається вгадати, яка послідовність буде виконуватися щораз коли програма містить умовний перехід, так щоб пристрою попередньої вибірки й декодування одержували б інструкції готовими попередньо.
" Блок плаваючої крапки. Третій виконуючий модуль усередині Pentіum, що виконує нецелочисленные обчислення
" Первинний кэш: Pentіum має два внутричиповых кэша по 8kb, по одному для даних й інструкцій, які набагато швидше більшого зовнішнього вторинного кэша.
" Шинний інтерфейс: приймає суміш коду й 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 у секунду, а кожен тик спричиняє виконання багатьох дій. Лічильник Команд (PC) - внутрішній покажчик, що містить адреса наступної виконуваної команди. Коли приходить час для її виконання, Що Управляє Модуль поміщає інструкцію з пам'яті в регістр інструкцій (ІR). У той же самий час Лічильник команд збільшується, так щоб указувати на наступну інструкцію, а процесор виконує інструкцію в ІR. 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 інструкцій задіють Арифметико-логічний Пристрій (ALU), що працює разом з Регістрами Загального Призначення - місце для тимчасового зберігання, що може завантажувати й вивантажувати дані з пам'яті. Типовою інструкцією ALU може служити додавання вмісту комірки пам'яті до регістра загального призначення. ALU також установлює біти Регістра Станів (Status regіster - SR) при виконанні інструкцій для зберігання інформації про її результат. Наприклад, SR має біти, що вказують на нульовий результат, переповнення, перенос і так далі. Модуль Керування використає інформацію в SR для виконання умовних операцій, таких як 'перейти за адресою 7410 якщо виконання попередньої інструкції викликало переповнення'.
Це майже всі що стосується самої загальної розповіді про процесори - майже будь-яка операція може бути виконана послідовністю простих інструкцій, подібних описаним.
Архітектурний розвиток
Відповідно до закону Мура (сформульованим в 1965 році Гордоном Муром (Gordon Moore), одним із творців Іntel), CPU подвоює свою потужність і можливості кожні 18-24 місяців. В останні роки Іntel наполегливо додержувався цього закону, залишаючись лідером на ринку й випускаючи могутніші чіпи процесорів для PC, чим будь-яка інша компанія. В 1978 році 8086 працював на частоті 4.77MHz і містив менш мільйона транзисторів, на кінець 1995 року їх Pentіum Pro уміщав уже 21 мільйон транзисторів і працював на 200MHz.
Закони фізикові обмежують розроблювачів у безпосереднім збільшенні частоти, і хоча частоти ростуть щороку , тільки це не може дати того приросту продуктивності, що ми використаємо сьогодні. От чому інженери постійно шукають спосіб змусити процесор виконувати більше роботи за кожен тик. Один розвиток складається в розширенні шини даних і регістрів. Навіть 4-бітні процесори здатні складати 32-бітні числа, правда виконавши масу інструкцій, - 32-бітні процесори вирішують це завдання в одну інструкцію. Більшість сьогоднішніх процесорів мають 32-розрядну архітектуру, на повістці вже 64-розрядні.
За давніх часів процесор міг звертатися тільки із цілими числами. Єдиною можливістю було написання програм, що використають прості інструкції для обробки дробових чисел, але це було повільно. Фактично всі процесори сьогодні мають інструкції для безпосереднього обігу із дробовими числами.
Говорячи, що щось відбувається з кожним тиком, ми недооцінюємо як довго насправді відбувається виконання інструкції. Традиційно, це займало п'ять тиків - один для завантаження інструкції, іншої для її декодування, один для одержання даних, один для виконання й один для запису результату. У цьому випадку очевидно 100MHz процесор міг виконати тільки 20 мільйонівінструкцій у секунду.
Більшість процесорів сьогодні застосовують потокову обробку (pіpelіnіng), що більше схожа на фабричний конвеєр. Одна стадія потоку виділена під кожен крок, необхідний для виконання інструкції, і кожна стадія передає інструкцію наступної, коли вона виконала свою частину. Це значить, що в будь-який момент часу одна інструкція завантажується, інша декодируется, доставляються дані для третьої, четверта виконується, і записується результат для п'ятої. При поточній технології одна інструкція за тик може бути досягнута.
Більше того, багато процесорів зараз мають суперскалярну архітектуру. Це значить, що схема кожної стадії потоку дублюється, так що багато інструкцій можуть передаватися паралельно. Pentіum Pro, прикладом, може виконувати до п'яти інструкцій за цикл тику.
Мікропроцесор
Процесор сучасного комп'ютера являє собою надвелику інтегральну схему - мікропроцесор. Він повинен зчитувати з пам'яті команди, розшифровувати їх й управляти роботою всіх пристроїв комп'ютера. Якби процесор виконував тільки арифметичні
Loading...

 
 

Цікаве