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

операції й операції по пересиланню даних, воно був би що тільки обчислює пристроєм. Логічні функції наділяють процесор інтелектом. З'являється можливість аналізу ситуації й вибору подальшого шляху. Такий вибір реалізують команди умовного переходу й циклічних обчислень. Перший мікропроцесор був виготовлений в 1971 році й був призначений для випуску мікрокалькуляторів. Він був чотирьохрозрядним, тому що кожен десятковий розряд представляється у двійковій системі числення чотирма розрядами. Його робоча частота становила всього 750 Кгц. Сучасні процесори працюють на частоті 200 - 500 Мгц. У наступних поколіннях процесорів збільшувалася не тільки тактова частота, але і їхня розрядність. В 1979 році американською фірмою Іntel був випущений 8 - розрядний процесор 8088, у нього було 20 адресних ліній і він міг адресувати 220 = 1 Мбайт пам'яті. Він містив приблизно 29 тисяч транзисторів, працював на частоті 4.77 Мгц. і мав швидкодію 0.33 MІPS (мільйонів операцій у секунду). Випущений на рік раніше 16-розрядний процесор 8086 мав таку ж архітектуру. Із цих процесорів почався випуск сімейства процесорів фірми Іntel - і286, і386, і486, Pentіum, Pentіum Pro. Саме це сімейство використає у своїх персональних комп'ютерах фірма ІBM. Для порівняння приведемо характеристики процесора Pentіum Розрядність шини даних - 64; розрядність шини адреси - 32, тому процесор може адресувати 4 гігабайти пам'яті; кількість транзисторів - 3.3 мільйона; найпоширеніші зараз процесори із внутрішньою тактовою частотою 100 - 200 Мгц. Внутрішня структура процесора теж значно змінилася.
Рис.1. Структура мікропроцесора. (російська мова)
У найпростішому поданні процесор складається (Рис.1.) з арифметико-логічного пристрою (АЛУ), пристрою керування (УУ), зверхоперативного внутрішнього запам'ятовувального пристрою (СОЗУ) і пристрою вводу-висновку (УВВ/ВЫВ). АЛУ виконує арифметичні й логічні операції. Щоб виконання операцій у процесорі не було пов'язане з обов'язковим читанням даних з оперативної пам'яті й пересиланням результату в оперативну пам'ять комп'ютера, у процесор включена зверхоперативна пам'ять у вигляді набору регістрів (комірок пам'яті з розширеними функціями) загального призначення (РОН). У регістрах можливе виконання деяких операцій, наприклад можливо збільшити вміст регістра на одиницю. Ця операція виконується в спеціальному регістрі - лічильнику команд після виконання чергової команди. Уміст регістра команд пересилається в регістр адреси пам'яті, установлюється на шині адреси й, по сигналі читання з пам'яті, нова команда передається в регістр команд процесора по шині даних. Код команди розшифровується в пристрої керування й на всі внутрішні пристрої процесора подаються керуючі сигнали, операція виконується. Потім повторюється цикл читання з пам'яті коду команди, дешифрации й виконання команди. Якщо природний порядок виконання команд повинен бути порушений, виконується команда переходу. У цьому випадку в регістр лічильник команд записується нова адреса.
У сучасних мікропроцесорах, крім набору регістрів загального призначення, зверхоперативне запам'ятовувальний пристрій містить у собі кеш-пам'ять. Ceche memory можна перевести як схована пам'ять. Вона включена в процесор для запису й зберігання послідовності виконуваних команд і необхідних для цього даних. Таким чином, за рахунок розширення СОЗУ, значно зростає швидкість обчислень. Крім того, і АЛУ в сучасних мікропроцесорах не одне, а трохи, що дозволяє деякі команди виконувати одночасно (паралельно). Більше того, залежно від поставленого завдання процесор використає АЛУ різного типу. Для простих математичних обчислень використається АЛУ для операцій з фіксованою крапкою, для складних операцій, наприклад графічних робіт, використається АЛУ для чисел, представлених у форматі із плаваючою крапкою. У цьому випадку використається напівлогарифмічний запис чисел представлених у двійковій системі числення. Приведемо для приклада, запис у десятковій системі числення, запишемо 0.000500..*103. Для двійкової системи числення подібний запис буде виглядати в такий спосіб 0.1100...* 100000100. У такому поданні чисел у комірці пам'яті зберігається мантиса числа (0.1100...) і порядок (0000100). Для мантиси, порядку й знака числа відведені певні розряди.
У процесорах Pentіum використається два АЛУ з фіксованою крапкою й два АЛУ із плаваючої, два 8-килобайтных кэш для команд і даних. Кожне АЛУ будується по блоковому принципі й містить у собі блок додавання, блок множення, блок розподілу. Операції із плаваючою крапкою виконуються процесором за один такт. Цікавим нововведенням процесорів Pentіum є невелика кэш - пам'ять (буфер міток переходів), що дозволяє пророкувати переходи у виконуваних програмах і заздалегідь підготовляти їх. Процесор Pentіum Pro виготовлений у вигляді двох мікросхем, виконаних на одній напівпровідниковій підкладці. Одна мікросхема - це властиво процесор, друга - кэш пам'ять другого рівня на 256 Кбайт - це швидка пам'ять, винесена за межі процесора. Швидкодія процесора порядку 300 MІPS, число транзисторів - 5.5 мільйонів.
16-ти розрядні процесори
16-розрядні процесори самі по собі вже представляють в основному лише історичний інтерес. Але саме на них "виїхали" мільйони РС, що забезпечують живучість і підстьобують розвиток усього сімейства.
Процесори 8086, випущені фірмою Іntel в 1978 році, ставляться до першого покоління 16-бітних процесорів. Роком пізніше з'явилася його модифікація 1088. Обоє ці процесора виконують 8/86-бітні логічні й арифметичні операції, включаючи множення й розподіл, операції з рядками й операції вводу-висновку. Процесори мають 20-розрядну шину адреси, що дозволяє адресувати до 1 Мб пам'яті. Шина даних в 8086 16-розрядна, в 8088 розрядність зовнішньої шини даних скорочена до 8 біт. Це скорочення, зроблене з метою здешевлення системи в цілому, обертається деяким зниженням продуктивності: 8086 зарахунок більшої розрядності шини працює приблизно на 20-60% швидше, ніж 8088 з тією же тактовою частотою.
Функціональні розходження цих процесорів, обумовлені різною розрядністю шини, з'являються тільки в способі підключення 8- і 16-розрядних зовнішніх пристроїв. Із програмної точки зору ці процесори ідентичні, їхня система команд і набір процесорів включені в усі процесори РС- сумісних комп'ютерів. Від родоначальника - процесора 8086 - пішло загальне позначення сімейства: х86. Процесори підтримують апаратні й програмні переривання й допускають поділюване використання шини разом з іншими процесорами або контролерами (наприклад до, прямого доступу до пам'яті - DMA) . Також передбачене використання математичного співпроцесора 8087, істотно підвищувальна продуктивність обчислень.
32-х розрядні процесори
Історія 32-розрядних процесорів почалася із процесора Іntel386. Ці процесора увібрали в себе всі властивості своїх 16-розрядних попередників 8086/88 й 80286 для забезпечення програмної сумісності з величезним обсягом раніше написаного ПО. Однак у них по сучасних мірках переборене дуже тверде обмеження на довжину безперервного сегмента пам'яті - 64 Кб. У захищеному режимі 32-бітних процесорів воно відсунулося до 4 Гб - межі фізично адресуючі пам'яті, що час можна вважати "майже нескінченністю". Всі ці процесори мають підтримку віртуальної пам'яті обсягом до 64 Тб, убудований блок керування пам'яттю підтримує механізми сегментації й сторінкової трансляції адрес (Pagіng). Процесори забезпечують чотирьохрівневу системи захисту пам'яті й висновку, перемикання
Loading...

 
 

Цікаве