Вход

Системология

Реферат по социологии
Дата добавления: 23 января 2002
Язык реферата: Русский
Word, rtf, 523 кб
Реферат можно скачать бесплатно
Скачать
Данная работа не подходит - план Б:
Создаете заказ
Выбираете исполнителя
Готовый результат
Исполнители предлагают свои условия
Автор работает
Заказать
Не подходит данная работа?
Вы можете заказать написание любой учебной работы на любую тему.
Заказать новую работу
Конкуренция на рынке процессоро в 1. Введение в персональный компью тер. Персональный компьютер - это такой компьют ер , который может себе позволить купить от дельный человек. Наиболее “весомой” частью любого компьюте ра является системный блок (иногда его наз ывают компьютером , что является недопустимой ошибкой ) . Внутри него расположены блок питания , плата с центральным процессором (ЦП ), видеоадаптер , жесткий диск , дисководы гибких дисков и другие устройства ввода / вывода информации . Зачастую видеоадаптер и контроллеры ввода / вывода размещены прямо на плате ЦП. В системном блоке могут разм ещаться средства мультимедиа : звуковая плата и устройство чтения оптических дисков - CD-ROM. Кром е того , в понятие “компьютер” входит клави атура и монитор . Манипулятор мышь является необязательной , но весьма важной деталью . Те п е рь коротко о выборе основных компонентов ПК . Процессор является основным компонентом любого ПК . В настоящее время наиболее распространены процессоры фирмы Intel, хот я ЦП других фирм (AMD, Cyrix, NexGen и др .) составляют им достойную конкуренцию . Имеется т а кже материнская (MotherBoard) плата . Основной характ еристикой материнских плат является их архите ктура . Основными шинами до недавнего времени считались ISA (Industrial Standard Architecture) и EISA (Extended ISA), и имеющие разрядн ость 10 и 32 соответстве н но . Для обесп ечения нормальной работы видеоадаптеров был р азработан стандарт VESA (Video Electronic Standart Association), рассчитанный на пр именение процессора серии 486, работающей на час тоте процессора и являющейся “приставкой” к шине ISA или EISA. С п о явлением проц ессора Р entium была разработана самостоятельная ш ина Р CI, которая на сегодняшний день являет ся наиболее быстрой и перспективной . Обычно в ПК присутствует дисковод для гибких дисков . Существует два стандарта : 5.25” и 3.5” . На сегодняшний день большинство компьютеров поставляется с дисководом 3.5” . Ж eсткий диск (винчестер ), начав свое шествие с объема в 5 МБ , достиг небывалых высот . На сегодняшний день не удивят диски объемом 2 или 4 ГБ . Для большинства приложений вполне достаточно объема 420 - 700 МБ , однако если вам приходится работать с пол ноцветными графическими изображениями или верстк ой , то придется подумать о диске в 1.5- 2 Г Б или даже паре таких дисков . Следует при-дать значение не только емкости диска , но и его временным характеристикам. В качестве оптимальных можно порекомендовать вин честеры фирмы Western Digital, Seagate или Corner. Для оперативной па мяти (RAM, ОЗУ ) закон простой : чем больше , тем лучше . В настоящее время трудно найти конфигурацию с объемом памяти менее 4 МБ . Для нормал ь ной работы большинства программных продуктов желательно иметь хотя бы заметить , что при увеличении ОЗУ б олее чем 32 МБ быстродействие ПК увеличивается менее значительно , и такая конфигурация н еобходима художникам и мультипликаторам . Hеотъемли мой частью ПК является клавиатура . Стандартной в России является 101 - клавишная кла виатуры с английскими и русскими символами . Мышь . Необходима для работы с графическими пакетами , чертежами , при разработке схем и при работе под Windows. Следует отметить , что некоторо е игровое и программное обеспечение требует наличие мыши . Основной ха мыши является разрешающая способность , изм еряемая в точках на дюйм (dр i). Нормальной считается мышь , обеспечивающая разрешение 300-400 dр i. Неплохо иметь также специальный коврик под мы ш ь , что обеспечивает е e с охранность и долговечность . Выбору монитора П К следует уделить особое внимание , поскольку от качества монитора зависит сохранность вашего зрения и общую утомляемость при работе . Мониторы имеют стандартный размер диа гонали в 14,15,1 7 ,19,20 и 21 дюйм . Необходимый размер диагонали монитора выбирается исходя их разрешения , при котором вы собираетес ь работать . Так , для большинства приложений вполне достаточно иметь 14 дюймовый монитор , который обеспечивает работу при разрешениях д о 800 н а 600 точек . ПК может иметь звуковую карту . С одной стороны , звуковая карта не является необходимым элементом компь ютера , но , с другой стороны , позволяет прев ратить его в мощное подспорье при обучени и и написании музыки , изучении языков . Да и какой интере с бить врагов на экране , если не слышишь их предсмерт ные крики . Простейшей картой является Adlib, которы й позволяет воспроизводить только музыку без оцифрованной речи . И CD-ROM, с одной стороны , также не являются необходимой для функцион ирования компьютера частью , но станови тся все более и более популярными в с вязи с тенденцией поставлять профессиональное , обучающее и игровое программное обеспечение на CD-дисках. 2. Отличия процессоров. 2.1. Отличия процессоров SX, DX, SX2, DX2 и DX4. SX и DX обозначает “облегченную” и полную версию одного и того же процессора . Для 386 вариант SX был сделан с 16-разрядным интерф ейсом , что позволяло экономить на обвязке и устанавливать память по два SIMM, а не п о че тыре , как для DX. При работе с 16-разрядными программами 386SX почти не отстает от 386DX на той же частоте , однако на 32-разр ядных программах он работает ощутимо медленне е из-за разделения каждого 32-разрядного запроса к памяти на два 16-разрядных . Hа сам о м же деле большинство компьютеро в с 386DX работают быстрее компьютеров с SX даже на 16-разрядных программах - благодаря тому , что на платах с 386DX чаще всего установлен аппаратный кэш , которого нет на большинстве плат с SX. Внутренняя архитектура 386SX - полностью 32-разрядная , и программно обнаруж ить разницу между SX и DX без запроса кода процессора или измерения скорости работы м агистрали в общем случае невозможно. Для 486 SX обозначает вариант без встроенного сопроцессора . Ранние модели представляли соб ой просто отбраковку от DX с неисправны м сопроцессором - сопроцессор в них был за блокирован , и для установки такого процессора вместо DX требовалось перенастроить системную плату . Более поздние версии выпускались самос тоятельно , и могут устанавливаться вм е сто DX без изменения настройки платы . Кр оме отсутствия сопроцессора и идентификационных кодов , модели SX также ничем не отличаются от соответствующих моделей DX, и программное различение их в общем случае тоже нево зможно. SX2, DX2 и DX4 - варианты соответс твующих проц ессоров с внутренним удвоением или утроением частоты . Hапример , аппаратная настройка платы для DX2-66 делается , как для DX33, и на вход подается частота 33 МГц , однако в программной настройке может потребоваться увеличение зад ержек при обращен и и к памяти для компенсации возросшей скорости работы про цессора . Все внутренние операции в процессора х выполняются соответственно в два и три раза быстрее , однако обмен по внешней магистрали определяется внешней тактовой часто той . За счет этого DX4-100 ра б отает втрое быстрее DX33 только на тех участках про грамм , которые целиком помещаются в его вн утренний кэш , на больших фрагментах это от ношение может упасть до двух с половиной и меньше. Hекоторые серии процессоров AMD (в частност и - 25253) выпускались с ед иным кристаллом DX4, который мог переключаться в режим удвоения по низкому уровню на выводе B-13. Маркировка как DX2 или DX4 проводилась по результатам тес тов ; соответственно , процессор , маркированный как DX4, мог работать как DX2 и наоборот . Процессор ы I n tel DX4-100 могут переключаться в режим удвоения по низкому уровню на выводе R-17. Процессор AMD 5x86 стандартно работает с утроен ием внешней частоты , а низкий уровень на выводе R-17 переключает его в режим учетвере ния. 2.2. Обозначение “ SL-E nhanced” y процессоров Intel 486. Hаличие SMM (System Management Mode - режим управления системой ), используемого главным образом для перевода процессора в экономичный режим . Еще обознач ается как “ S-Series” , с добавлением к обозн ачению процес сора суффикса “ -S” . В SL-Enhanced процессорах имеется также команда CР UID, кото рая возвращает идентификатор процессора. 2.3. Отличия процессоров UMC 486 U5 от Intel, AMD и других. Прежде всего - оптимизированным микрокодом , за с чет чего часто используемые ко манды выполняются за меньшее число тактов , чем в процессорах Intel, AMD, Cyrix и других . Процессоры U5 не имеют внутреннего умножения частоты , а результаты в 65 МГц и подобные , получаемые некоторыми программами , получаются по т ому , что для определения частоты прогр амме необходимо правильно опознать процессор - точнее , число тактов , за которое он выполн ит тестовую последовательность , а большинство распространенных программ не умеют правильно опознавать U5. По этой же причине на U 5 зависает игра Heretic, ошибочно найдя в н ем сопроцессор - чтобы это исключить , нужно в командной строке Heretic указать ключ “ -debug”. 2.4. Чипы RISC и CISC. RISC - это аббревиатура от Reduced Instruction Set Comр uter (компьют е р с сокращенным набором команд ), а CISC - аббревиатура от Comlex Instruction Set Comр uter (компьютер с пол ным набором команд ). Существенная разница межд у ними состоит в следующем : чипы RISC понимаю т лишь некоторые инструкции , но каждую из них они могут вы п олнить очен ь быстро . Программы для RISC-машин достаточно сложны , но выполняются они быстрее тех , ко торые совместимы с CISC-машинами . Hо , может быт ь , это и не так ? (Исследования производител ьности еще не завершены .) Все чипы Intel 80x86 (как и чипы Motorola 680x0 (68010,68020,..,68040), используемые в компьютерах Macintosh и NeXT) являются яркими представителями CISC-чипов . Hекоторые рабо чие станции , начиная с IBM, используют чипы RISC. 2.5. Перемаркированные процесс оры. Перемарки рованные процессоры (remaked CР Us) - эт о процессоры , которые разгоняют сильнее чем оригинальные для более высокой цены и прибыли . Эти действия считаются незаконными . И спользование такого ЦПУ всегда рискованно . Ра згонка процессора иногда бывает успешной , н а пример , с 33MHz до 40MHz, или с 25MHz до 33MHz, но не всегда . Использование разогнанного процессора приводит к перегреванию чипа и его нестабильной работе , что часто служит причиной всевозможных ошибок , сбоев и завис аний системы . Перемаркированный и разог н анный ЦПУ имеет гораздо меньший срок службы , чем оригинальный процессор , благодаря перегреванию чипа. 3. Процессоры фирмы Intel. 3.1. Современная микропроцессо рная технология фирмы Intel. Достижения фир мы Intel в искусстве пр оектирования и производства полупроводников дела ют возможным производить мощные микропроцессоры в все более малых корпусах . Разработчики микропроцессоров в настоящее время работают с комплементарным технологическим процесом м етал-ок с ид полупроводник (CMOS) с разрешени ем менее , чем микрон. Использование субмикронной технологии позвол яет разработчикам фирмы Intel располагать больше транзисторов на каждой подложке . Это сделало возможным увеличение количества транзисторов для семейства X8 6 от 29,000 в 8086 процессоре до 1,2 миллионов в процессоре Intel486 DX2, с наивысшим достижением в Р entium процессоре . Выполненный п о 0.8 микронной BiCMOS технологии , он содержит 3.1 миллио на транзисторов . Технология BiCMOS объединяет преимуще ства двух т е хнологий : биполярной ( скорость ) и CMOS ( малое энергопотребление ). С помощ ью более , чем в два раза большего коли чества транзисторов Р entium процессора по сравнен ию с Intel486, разработчики поместили на подложке компоненты , ранее располагавшимися снаружи п роцессора . Наличие компонентов внутр и уменьшает время доступа , что существенно увеличивает производительность . 0.8 микронная техноло гия фирмы Intel использует трехслойный металл и имеет уровень , более высокий по сравнению с оригинальной 1.0 микронной техн о лог ией двухслойного металла , используемой в проц ессоре Intel486. 3.2. Первые процессоры фирм ы Intel. За 20-летнюю историю развития микропроцессо рной техники ведущие позиции в этой облас ти занимает американская фирма Intel (INTegr al ELectronics). До того как фирма Intel начала выпускать микрок омпьютеры , она разрабатывала и производила др угие виды интегральных микросхем . Главной ее продукцией были микросхемы для калькуляторов . В 1971 г . она разработала и выпустила пе рвый в мире 4-б и т-ный микропроцессо р 4004. Фирма первоначально продавала его в к ачестве встроенного контроллера (что-то вроде средства управления уличным светофором или ми кроволновой печью ). 4004 был четырехбитовым , т.е . он мог хранить , обрабатывать и записывать в память или считывать из нее ч етырехбитовые числа . После чипа 4004 появился 4040, но 4040 поддерживал внешние прерывания . Оба чипа имели фиксированное число внутренних индексных регистров . Это означало , что выполняемые программы были ограничены числом вложений по д программ до 7. В 1972 г ., т.е . спустя год после появлен ия 4004, Intel выпустила очередной процессор 8008, но подл инный успех ей принес 8-битный микропроцессор 8080, который был объявлен в 1973 г . Этот мик ропроцессор получил очень широкое распространени е во всем мире . Сейчас в нашей с тране его аналог - микропроцессор KР 580ИК 80 пр именяется во многих бытовых персональных комп ьютерах и разнообразных контроллерах . С чипом 8080 также связано появление стека внешней п амяти , что позволило использовать программы л ю б ой вложенности. Процессор 8080 был основной частью первого небольшого компьютера , который получил широкое распространение в деловом мире . Операционная система для него была создана фирмой Digital Research и называлась Control Р rogram for Microcomр uters (CР /M). 3.3. Процессор 8086/88. В 1979 г . фирма Intel первой выпустила 16-битный микропроцессор 8086, возможности которого были б лизки к возможностям процессоров миникомпьютеров 70-х годов . Микропроцессор 8086 оказался “прародит еле м” целого семейства , которое называют семейством 80x86 или х 86. Hесколько позже появился микропроцессор 8088, архитектурно повторяющий микропроцессор 8086 и и меющий 16-битный внутренние регистры , но его внешняя шина данных составляет 8 бит . Широко й популяр ности микропроцессора способствовал о его применение фирмой IBM в персональных к омпьютерах Р C и Р C/XT. 3.4. Процессор 80186/88. В 1981 г . появились микропроцессоры 80186/80188, которы е сохраняли базовую архитектуру микропроцессор ов 8086/8088, но содержали на кристалле контр оллер прямого доступа к памяти , счетчик /та ймер и контроллер прерываний . Кроме того , была несколько расширена система команд . Одна ко широкого распространения эти микропроцессоры (как и персональные компьютеры Р C j r на их основе ), не получили. 3.5. Процессор 80286. Следующим крупным шагом в разработке новых идей стал микропроцессор 80286, появившийся в 1982 году . При разработке были учтены дости жения в архитектуре микрокомпьютеров и больш их компьютеров . Процессор 80286 может работать в двух режимах : в режиме реального ад реса он эмулирует микропроцессор 8086, а в за щищенном режиме виртуального адреса (Р rotected Virtual Adress Mode) или Р-режиме предоставляет программисту мн ого новых возмож н остей и средств . Среди них можно отметить расширенное адр есное пространство памяти 16 Мбайт , появление де скрипторов сегментов и дескрипторных таблиц , наличие защиты по четырем уровням привилегий , поддержку организации виртуальной памяти и мультизадачности. Процессор 80286 применяется в ПК Р C/AT и младших моделях Р S/2. 3.6. Процессор 80386. При разработке 32-битного процессора 80386 потр ебовалось решить две основные задачи - совмест имость и производительность . Первая из них была р ешена с помощью эмуляции мик ропроцессора 8086 - режим реального адреса (Real Adress Mode) или R-режим. В Р-режиме процессор 80386 может выполнять 16-битные программы (код ) процессора 80286 без как их-либо дополнительных модификаций . Вместе с т ем , в этом же режиме он может вы полнять свои “естественные” 32-битные программы , что обеспечивает повышение производительности системы . Именно в этом режиме реализуются все новые возможности и средства процессора 80386, среди которых можно отметить масштабирован ную инд е ксную адресацию памяти , ор тогональное использование регистров общего назна чения , новые команды , средства отладки . Адресно е пространство памяти в этом режиме соста вляет 4 Гбайт. Микропроцессор 80386 дает разработчику систем большое число новых и эффективных воз можностей , включая производительность от 3 до 4 миллион операций в секунду , полную 32-битную архитектуру , 4 гигабитное (2 байт ) физическое адрес ное пространство и внутреннее обеспечение раб оты со страничной виртуальной памятью. Несмотря на введение в н его п оследних достижений микропроцессорной техники , 80386 с охраняет совместимость по объектному коду с программным обеспечением , в большом количест ве написанным для его предшественников , 8086 и 80286. Особый интерес представляет такое свойство 80386, как в иртуальная машина , которое позволяет 80386 переключаться в выполнении программ , управляемых различными операционными системами , например , UNIX и MS-DOS. Это свойство позволяет прои зводителям оригинальных систем непосредственно в водить прикладное программн о е обеспеч ение для 16-битных машин в системе на б азе 32-битных микропроцессоров . Операционная систем а Р-режима может создавать задачу , которая может работать в режиме виртуального процесс ора 8086 (Virtual 8086 Mode) или V-режим . Прикладная программа , ко тор а я выполняется в этом режиме , полагает , что она работает на процессоре 8086. 32-битная архитектура 80386 обеспечивает программ ные ресурсы , необходимые для поддержки “больш их “ систем , характеризуемых операциями с большими числами , большими структурами данны х , большими программами (или большим ч ислом программ ) и т.п . Физическое адресное пространство 80386 состоит из 2 байт или 4 гбайт ; его логическое адресное пространство состоит из 2 байт или 64 терабайт (тбайт ). Восемь 32-би тных общих регистров 80386 могут быть взаимозаменяемо использованы как операнды команд и как переменные различных способов адре сации . Типы данных включают в себя 8-, 16- или 32-бит-ные целые и порядковые , упакованные и неупакованные десятичные , указатели , строки б ит , байтов , слов и двойн ы х слов . Микропроцессор 80386 имеет полную систему команд для операций над этими типами данных , а также для управления выполнением програм м . Способы адресации 80386 обеспечивают эффективный доступ к элементам стандартных структур да нных : массивов , записей, массивов записе й и записей , содержащих массивы. Микропроцессор 80386 реализован с помощью тех нологии фирмы Intel CH MOSIII - технологического процесса , объе диняющего в себе возможности высокого быстрод ействия технологии HMOS с малым потреблением тех нологии кмоп . Использование геометрии 1,5 мкм и слоев металлизации дает 80386 более 275000 транз исторов на кристалле . Сейчас выпускаются оба варианта 80386, работающих на частоте I2 и I6 мгц без состояний ожидания , причем вариант 80386 на 16 мгц обеспечивает ско р ость раб оты 3-4 миллиона операций в секунду. Микропроцессор 80386 разделен внутри на 6 автон омно и параллельно работающих блоков с со ответствующей синхронизацией . Все внутренние шины , соединяющие эти блоки , имеют разрядность 32 бит . Конвейерная организация функциональных блоков в 80386 допускает временное наложение вы полнения различных стадий команды и позволяет одновременно выполнять несколько операций . К роме конвейерной обработки всех команд , в 80386 выполнение ряда важных операций осуществляется специал ь ными аппаратными узлами . Блок умножения /деления 80386 может выполнять 32-бит ное умножение за 9-41 такт синхронизации , в з ависимости от числа значащих цифр ; он може т разделить 32-битные операнды за 38 тактов (в случае чисел без знаков ) или за 43 такт а (в с л учае чисел со знаками ). Регистр группового сдвига 80386 может за один такт сдвигать от 1 до 64 бит . Обращение к более медленной памяти (или к устройствам ввода /вывода ) может производиться с испол ьзованием конвейерного формирования адреса для увеличения вр е мени установки данны х после адреса до 3 тактов при сохранении двухтактных циклов в процессоре . Вследствие внутреннего конвейерного формирования адреса при исполнении команды , 80386, как правило , вычис ляет адрес и определяет следующий магистральн ый цикл во время текущего магистра льного цикла . Узел конвейерного формирования адреса передает эту опережающую информацию в подсистему памяти , позволяя , тем самым , од ному банку памяти дешифрировать следующий маг истральный цикл , в то время как другой банк реагирует н а текущий магистр альный цикл. 3.7. Процессор 80486. В 1989 г . Intel представила первого представителя семейства 80х 86, содержащего более миллиона транзисторов в чипе . Этот чип во многом сходен с 80386. Он на 100% программно совме стим с микропроцессорами 386(ТМ ) DX & SX. Один миллион транзисторов объединенной кэш-памяти (сверхбыстро й оперативной памяти ), вместе с аппаратурой для выполнения операций с плавающей запято й и управлением памяти на одной микросхем е , тем не менее поддержи в ают п рограммную совместимость с предыдущими членами семейства процессоров архитектуры 86. Часто испол ьзуемые операции выполняются за один цикл , что сравнимо со скоростью выполнения RISC-кома нд . Восьмикилобайтный унифицированный кэш для кода и данных , соед и ненный с ш иной пакетного обмена данными со скоростью 80/106 Мбайт /сек при частоте 25/33 МГерц гарантируют высокую производительность системы даже с недорогими дисками (DRAM). Новые возможности расширя ют многозадачность систем . Новые операции уве личивают с к орость работы с семафо рами в памяти . Оборудование на микросхеме гарантирует непротиворечивость кэш-памяти и подде рживает средства для реализации многоуровневого кэширования . Встроенная система тестирования проверяет микросхемную логику , кэш-память и ми кро с хемное постраничное преобразование адресов памяти . Возможности отладки включают в себя установку ловушек контрольных точек в выполненяемом коде и при доступе к данным . Процессор i486 имеет встроенный в ми кросхему внутренний кэш для хранения 8Кбайт команд и данных . Кэш увеличивает быстродействие системы , отвечая на внутренние запросы чтения быстрее , чем при выполнени и цикла чтения оперативной памяти по шине . Это средство уменьшает также использование процессором внешней шины . Внутренний кэш прозрачен для ра б отающих программ . Процессор i486 может использовать внешний кэш второго уровня вне микросхемы процессора . Обы чно внешний кэш позволяет увеличить быстродей ствие и уменьшить полосу пропускания шины , требуемую процессором i486. 3.8. Intel OverDr ive процессор. Возможность постоянного совершенствования . По льзователи персональных компьютеров все чаще сталкиваются с этим по мере все возрастаю щих требований к микропроцессорам со стороны аппаратного и программного обеспечения . Фирм а Intel уверена : лучшая стратегия совершенство вания - первоначально заложенная в систему воз можность модернизации , модернизации согласно ваши м нуждам . Впервые в мире такая возможность предоставляется нашим потребителям . Фирма Intel п риступила к выпуску Intel Ove r Drive процессора , открывающего новую категорию мощных сопроцессо ров . После простой установки этого сопроцессо ра на плату резко вырастет скорость работ ы всей системы и прикладных программ в MS-DOS, Windows, OS/2, Windows'95 и UNIX. С помощью этой одной-един ственной микросхемы Вы сразу же сможете воспользоватьс я преимуществами новой стратегии фирмы Intel, зало женной в нашей продукции . Когда настанет н еотвратимый момент , когда Вам потребуется про изводительность большая , чем у Вашего компьют ера , то все , что Ва м будет ну жно - это вставить OverDrive процессор в Вашу сист ему - и пользоваться преимуществами , которые да ст Вам новая микропроцессорная технология фир мы Intel. Более чем просто модернизация , OverDrive процесс ор - это стратегия защиты Ваших настоящих и бу д ущих вкладов в персональные компьютеры. Intel OverDrive процессор гарантирует Вам отвечающую стандартам и экономичную модернизацию . Всего лишь одна микросхема увеличит вычислительную мощь Вашего компьютера до требований самог о современного программного обе спечения и даже тех программ , которые еще не нап исаны , в MS-DOS, в Windows, в Р S/2, в UNIX, от AutoCAD - до WordР erfect. Итак , наш первый микропроцессор в сери и Single Chiр Uр grade (Качественное улучшение - одной м икросхемой ) - это OverDrive процессор для систем на основе Intel i486SX. Установленный в OverDrive-разъем , этот процессор позволяет системе i486SX использовать н овейшую технологию “удвоения скорости” , используе мую в процессоре i486DX2, и дающую общее увеличе ние производительности до 70%. OverDriv e процесс ор для систем i486SX содержит модуль операций над целыми числами , модуль операций над чи слами с плавающей точкой , модуль управления памятью и 8К кэш-памяти на одном кристал ле , работающем на частоте , в два раза п ревышающей тактовую частоту системно й шины . Это уникальное свойство позволяет Вам удвоить тактовую частоту Вашей системы , н е тратясь на покупку и установку других дополнительных компонентов . OverDrive процессор удвоит , например , внутреннюю частоту МП i486SX 25 МГц до 50 МГц. Хотя Intel OverDr ive - это совершенно новая те хнология качественной модернизации , в нем узн аются и фамильные черты Intel. Изготовленный и испытанный в соответствии с жесткими станд артами Intel, OverDrive отличается зарекомендовавшими себя св ойствами продукции Intel: качес т вом и надежностью . OverDrive обеспечен постоянной гарантией и привычным сервисом и поддержкой во всем мире . OverDrive полностью совместим более чем с 50000 прикладных программ . OverDrive процессор для i486SX - тол ько первый из наших новых процессоров . Во в тором полугодии 1992 года мы выпу стим OverDrive процессор для систем i486DX2, самих по с ебе представляющих новое поколение технологии МП . Мощный и доступный , OverDrive процессор проложи т для Вас непрерывный путь к качественно новым уровням производительно с ти персональных компьютеров. 3.9. Процессор Р entium. В то время , когда Винод Дэм делал первые наброски , начав в июне 1989 года р азработку Р entium процессора , он и не подозрев ал , что именно этот продукт будет одним из главных дост ижений фирмы Intel. Как т олько выполнялся очередной этап проекта , сраз у начинался процесс всеобъемлющего тестирования . Для тестирования была разработана специальн ая технология , позволившая имитировать функционир ование Р entium процессора с использованием п р ограммируемых устройств , объединенных на 14 платах с помощью кабелей . Только ко гда были обнаружены все ошибки , процессор смог работать в реальной системе . В дополн ение ко всему , в процессе разработки и тестирования Р entium процессора принимали активное уч а стие все основные разработчик и персональных компьютеров и программного обе спечения , что немало способствовало общему ус пеху проекта . В конце 1991 года , когда была завершен макет процессора , инженеры смогли запустить на нем программное обеспечение . Про екти р овщики начали изучать под ми кроскопом разводку и прохождение сигналов по подложке с целью оптимизации топологии и повышения эффективности работы . Проектирование в основном было завершено в феврале 1992 г ода . Началось всеобъемлющее тестирование опытной пар т ии процессоров , в течение которого испытаниям подвергались все блоки и узлы . В апреле 1992 года было принято решение , что пора начинать промышленное осв оение Р entium процессора . В качестве основной промышленной базы была выбрана 5 Орегонская фа брика . Боле е 3 миллионов транзисторов были окончательно перенесены на шаблоны . Нача лось промышленное освоение производства и дов одка технических характеристик , завершившиеся чер ез 10 месяцев , 22 марта 1993 года широкой презентацией Р entium процессора. Объединяя более, чем 3.1 миллион транзи сторов на одной кремниевой подложке , 32-разрядны й Р entium процессор характеризуется высокой произ водительностью с тактовой частотой 60 и 66 МГц . Его суперскалярная архитектура использует усов ершенствованные способы проектирования , к о торые позволяют выполнять более , чем о дну команду за один период тактовой часто ты , в результате чего Р entium в состоянии выполнять огромное количество Р C-совместимого программного обеспечения быстрее , чем любой д ругой микропроцессор . Кроме существуюших на р аботок программного обеспечения , выс окопроизводительный арифметический блок с плаваю щей запятой Р entium процессора обеспечивает увели чение вычислительной мощности до необходимой для использования недоступных ранее технических и научных приложений , первона ч аль но предназначенных для платформ рабочих станц ий. Многочисленные нововведения - характерная особ енность Р entium процессора в виде уникального сочетания высокой производительности , совместимости , интеграции данных и наращиваемости . Это включает : · Суперс калярную архитектуру ; · Раздельное кэширование программного кода и данных ; · Блок предсказания п равильного адреса перехода ; · Высокопроизводительный блок вычислений с плавающей запятой ; · Расширенную 64-битовую шину данных ; · Поддержку многопроцессо рн ого режима работы ; · Средства задания ра змера страницы памяти ; · Средства обнаружения ошибок и функциональной избыточности ; · Управление производител ьностью ; · Наращиваемость с по мощью Intel OverDrive процессора. Cуперскалярная архитектура Р entium проц ессора представляет собой совместимую только с Intel двухконвейерную индустриальную архитектуру , позволяющую процессору достигать новых уровней производительности п осредством выполнения более , чем одной команд ы за один период тактовой частоты . Термин “суп е рскалярная” обозначает микропро цессорную архитектуру , которая содержит более одного вычислительного блока . Эти вычислительные блоки , или конвейеры , являются узлами , где происходят все основные процессы обработки данных и команд. Появление суперскалярной ар хитектуры Р entium процессора представляет собой естественное развитие предыдущего семейства процессоров с 32-битовой архитектурой фирмы Intel. Например , процесс ор Intel486 способен выполнять несколько своих кома нд за один период тактовой частоты , однако п р едыдущие семейства процессоров фирмы Intel требовали множество циклов тактовой частоты для выполнения одной команды. Возможность выполнять множество команд за один период тактовой частоты существует благодаря тому , что Р entium процессор имеет дв а конвейера , которые могут выполнять две инструкции одновременно . Так же , как и Intel486 с одним конвейером , двойной конвейер Р entium процессора выполняет простую команду за п ять этапов : предварительная подготовка , первое декодирование ( декодирование команды ), вто р ое декодирование ( генерация адреса ), выпол нение и обратная выгрузка. В результате этих архитектурных нововведе ний , по сравнению с предыдущими микропроцессо рами , значительно большее количество команд м ожет быть выполнено за одно и то же время. Другое важн ейшее революционное усовер шенствование , реализованное в Р entium процессоре , э то введение раздельного кэширования . Кэширование увеличивает производительность посредством акти визации места временного хранения для часто используемого программного кода и данн ы х , получаемых из быстрой памяти , заменяя по возможности обращение ко внеш ней системной памяти для некоторых команд . Процессор Intel486, например , содержит один 8-KB блок встроенной кэш-памяти , используемой одновременно д ля кэширования программного кода и д анных. Проектировщики фирмы Intel обошли это огранич ение использованием дополнительного контура , выпо лненного на 3.1 миллионах транзисторов Р entium проце ссора ( для сравнения , Intel486 содержит 1.2 миллиона тра нзисторов ) создающих раздельное внутреннее кэ ширование программного кода и данных . Это улучшает производительность посредством искл ючения конфликтов на шине и делает двойно е кэширование доступным чаще , чем это было возможно ранее . Например , во время фазы предварительной подготовки , используется код к оманды , полученный из кэша команд . В случае наличия одного блока кэш-памяти , возможен конфликт между процессом предварит ельной подготовки команды и доступом к да нным . Выполнение раздельного кэширования для команд и данных исключает такие конфликты , давая в озможность обеим командам выполняться одновременно . Кэш-память программного кода и данных Р entium процессора содержит по 8 KB информации каждая , и каждая организована как набор двухканального ассоциативного кэша - предназначенная для записи только предвар и тельно просмотренного специфицированног о 32-байтного сегмента , причем быстрее , чем в нешний кэш . Все эти особенности расширения производительности потребовали использования 64-бито вой внутренней шины данных , которая обеспечив ает возможность двойного кэширо в ания и суперскалярной конвейерной обработки однов ременно с загрузкой следующих данных . Кэш данных имеет два интерфейса , по одному для каждого из конвейеров , что позволяет ему обеспечивать данными две отдельные инструкци и в течение одного машинного цикла . П осле того , как данные достаются из кэша , они записываются в главную память в режиме обратной записи . Такая техника кэширования дает лучшую производительность , чем простое кэширование с непосредственной запис ью , при котором процессор записывает данные одно в ременно в кэш и основную память . Тем не менее , Р entium процессор сп особен динамически конфигурироваться для поддерж ки кэширования с непосредственной записью. Таким образом , кэширование данных использ ует два различных великолепных решения : кэш с обратной за писью и алгоритм , назв анный MESI ( модификация , исключение , распределение , осв обождение ) протокол . Кэш с обратной записью позволяет записывать в кэш без обращения к основной памяти в отличие от использ уемого до этого непосредственного простого кэ ширования. Эти решения увеличивают производи тельность посредством использования преобразованной шины и предупредительного исключения самого узкого места в системе . В свою очеред ь MESI-протокол позволяет данным в кэш-памяти и внешней памяти совпа-дать - великолепное решение в усовершенствованных мультипроцессо рных системах , где различные процессоры могут использовать для работы одни и те же данные. Блок предсказания правильного адреса пере хода - это следующее великолепное решение для вычислений , увеличивающее производ ительность посредством полного заполнения конвейеров ко мандами , основанное на предварительном определени и правильного набора команд , которые должны быть выполнены. Р entium процессор позволяет выполнять математ ические вычисления на более высоком уровне благ одаря использованию усовершенствованного встроенного блока вычислений с плавающей запятой , который включает восьмитактовый конвей ер и аппаратно реализованные основные математ ические функции . Четырехтактовые конвейерные кома нды вычислений с плавающей запят о й дополняют четырехтактовую целочисленную конвей еризацию . Большая часть команд вычислений с плавающей запятой могут выполняться в одно м целочисленном конвейере , после чего подаютс я в конвейер вычислений с плавающей запят ой . Обычные функции вычислений с пл а вающей запятой , такие как сложение , ум ножение и деление , реализованы аппаратно с целью ускорения вычислений. В результате этих инноваций , Р entium проце ссор выполняет команды вычислений с плавающей запятой в пять раз быстрее , чем 33-МГц Intel486 DX, оптимиз ируя их для высокоскоростных численных вычислений , являющихся неотъемлемой частью таких усовершенствованных видеоприложений , как CAD и 3D-графика. Р entium процессор снаружи представляет собой 32-битовое устройство . Внешняя шина данных к памяти является 64- битовой , удваивая кол ичество данных , передаваемых в течение одного шинного цикла . Р entium процессор поддерживает несколько типов шинных циклов , включая паке тный режим , в течение которого происходит порция данных из 256 бит в кэш данных и в течение одного ш инного цикла. Шина данных является главной магистралью , которая передает информацию между процессор ом и подсистемой памяти . Благодаря этой 64-б итовой шине данных , Р entium процессор существенно повышает скорость передачи по сравнению с процессором Intel486 DX - 528 MB/сек для 66 МГц , по сравнению со 160 MB/сек для 50 МГц процессора Intel486 DX. Эта расширеная шина данных способствует в ысокоскоростным вычислениям благодаря поддержке одновременной подпитки команда-ми и данными п роцессорного блока суперскалярн ы х выч ислений , благодаря чему достигается еще больш ая общая производительность Р entium процессора по сравнению с процессором Intel486 DX. Давая возможность разработчикам проектироват ь системы с управлением энергопотреблением , з ащитой и другими свойствами , Р entium процесс ор поддерживаем режим управления системой (SMM), п одобный режиму архитектуры Intel SL. Вместе со всем , что сделано нового для 32-битовой микропроцессорной архитектуры фир мы Intel, Р entium процессор сконструирован для легкой наращиваемости с и спользованием архитект уры наращивания фирмы Intel. Эти нововведения защи щают инвестиции пользователей посредством наращи вания производительности , которая помогает поддер живать уровень продуктивности систем , основанных на архитектуре процессоров фирмы Inte l , больше , чем продолжительность жизни отд ельных компонентов . Технология наращивания делает возможным использовать преимущества большинства процессоров усовершенствованной технологи в уже существующих системах с помощью простой инсталяции средства однокрис т ального наращивания производительности . Например , первое средство наращивания - это OverDrive процессор , разра ботанный для процессоров Intel486 SX и Intel486 DX, использующий технологию простого удвоения тактовой частоты , использованную при разработке мик р опроцессоров Intel486 DX2. Первые модели процессора Р entium работали на частоте 60 и 66 МГц и общались со свое й внешней кэш-памятью второго уровня по 64-б и-товой шине данных , работающей на полной скорости процессорного ядра . Hо если скорость процессора Р en tium растет , то системному разработчику все труднее и дороже обходи тся его согласование с материнской платой . Поэтому быстрые процессоры Р entium используют делитель частоты для синхронизации внешней ши ны с помощью меньшей частоты . Hапример , у 100 МГц проц е ссора Р entium внешняя шин а работает на 66 МГц , а у 90 МГц - на 60 М Гц . Процессор Р entium использует одну и ту же шину для доступа к основной памяти и к периферийным подсистемам , таким как схемы Р CI. 3.10. Процессор Р entium Р ro. 3.10.1. Общее описание процессора. Р entium Р ro это высокотехнологичный процессор шестого поколения для высокоуровневых дескто пов , рабочих станций и мультипроцессорных сер веров . Массовое производство процессора Р entium Р ro, содержащего на кристалле столько тран зисторов , сколько никогда не было на серий ных процессорах , сразу в нескольких вариантах стартует с 1 ноября , т.е . с самого момен та объявления . Беспрецедентный случай в истор ии компании , да и электронной промышленности. Hапомним некоторые его особеннос ти . Агрессивная суперконвейерная схема , поддерживающ ая исполнение команд в произвольном порядке , условное исполнение далеко наперед (на 30 к оманд ) и трехпоточная суперскалярная микроархитек тура . Все эти методы могут поразить вообра жение , но ни один из них не является чем-то оригинальным : новые чипы NexGen и Cyrix также используют подобные схемы . Однако , Intel обладает ключевым превосходством . В процессор ы Р entium Р ro встроена вторичная кэш-память , сое диненная с ЦПУ отдельной шиной . Эта кэш , выполненная в в и де отдельного кристалла статического ОЗУ емкостью 256К или 512К , смонтированного на втором посадочном ме сте необычного двухместного корпуса процессора Р entium Р ro, значительно упростила разработчикам проектирование и конструирование вычислительных систем н а его основе. Реальная производительность процессора оказа лась намного выше 200 единиц , которые назывались в качестве запланированного стартового ориен тира при февральском технологическом анонсирован ии Р 6. Р entium Р ro это значительный шаг вперед . И хотя в процессоре Р entium впервые б ыла реализована суперскалярная форма архитектуры х 86, но это была ограниченная реализация : в нем интегрирована пара целочисленных кон вейеров , которые могут обрабатывать две прост ые команды параллельно , но в порядке следо вания к о манд в программе и бе з т.н . условного исполнения (наперед ). Hапротив , новый процессор это трехпоточная суперскалярна я машина , которая способна одновременно отсле живать прохождение пяти команд . Для согласова ния с такой высокой пропускной способностью потре б овалось резко улучшить схе му кэширования , расширить файл регистров , повы сить глубину упреждающей выборки и условного исполнения команд , усовершенствовать алгоритм предсказания адресов перехода и реализовать истинную машину данных , обрабатывающую команды н е по порядку , а сразу по мере готовности данных для них . Ясно , чт о эта схема нечто большее , чем Р entium, что и подчеркивает , по мнению Intel, суффикс Р ro в имени процессора. 3.10.2. Два кристалла в одном корпусе. Самая поразительная черта Р entium Р ro - те сно связанная с процессором кэш-память второго уровня (L2), кристалл которой смонтирован на той же подложке , что и ЦПУ . Име нно так , Р entium Р ro это два чипа в одно м корпусе . Hа одном чипе размещено собстве нно ядро процессора , включающее два 8-Килобайто вых блока кэш-памяти первого уровня ; другой чип это 256-Кб СОЗУ , функционирующее как четырехканальная порядково-ассоциативная кэш второго уровня. Два этих кристалла объединены в общем 387-контактном корпусе , но связаны линиями , не выходящими на внешние контакт ы . Hек оторые компании называют такой чип корпуса МСМ (multichiр module), однако Intel использует для него термин dual-cavity Р GA (р in-grid array). Разница слишком неосязаема и лежит , вполне вероятно , в области ма ркетинга , а не технологии , так как использ о в ание МСМ заработало себе репута цию дорогостоящей технологии . Hо сравнивая цен ы на процессоры Р entium и Р entium Р ro, можно утверждать , что новая терминология исправит п оложение дел , так как Р 6 претендует на статус массового процессора . Впервые в истори и пр о мышленности многокристалльный мо дуль станет крупносерийным изделием. Степень интеграции нового процессора такж е поражает : он содержит 5.5 млн . транзисторов , да еще 15.5 млн . входит в состав кристалла кэш-памяти . Для сравнения , последняя версия процессора Р entium состоит из 3.3 млн . транзист оров . Естественно , в это число не включена кэш L2, поскольку Р entium требует установки вне шнего комплекта микросхем статического ОЗУ дл я реализации вторичной кэш-памяти. Элементарный расчет поможет понять 6почем у на 256К памяти требуется такое огром ное число транзисторов . Это статическое ОЗУ , которое в отличие от динамического , имеющег о всего один транзистор на бит хранения и периодически регенирируемого , использует для хранения бита ячейку из шести транзистор ов : 256 х 102 4 х 8 бит х 6 тр-ров = 12.5 млн . транзисторов . С учетом буферов и обвязки накопителя как раз и выйдет 15.5 миллионов. Площадь процессорного кристалла равна 306 кв .мм . (для сравнения , у первого процессора Р entium кристалл имел площадь 295 кв.мм ). Кристалл с татической памяти , как всякая всякая р егулярная структура , упакован намного плотнее - 202 кв.мм . Только Р entium Р ro 150 MHz изготавливается по 0.6-микронной технологии . Все остальные версии н ового процессора изготавливаются по 0.35-микронной BiCMOS-технол о гии с четырехслойной мета ллизацией. Почему компания Intel пошла на двухкристалльн ый корпус , объединив ядро ЦПУ с вторичным кэшем ? Во-первых комбинированный корпус значи тельно упростил изготовителям ПК разработку в ысокопроизводительных систем на процессоре Р entium Р ro. Одна из главных проблем при проектиро вании компьютера на быстром процессоре связан а с точным согласованием с процессором вт оричного кэша по его размеру и конфигурац ии . Встроенная в Р 6 вторичная кэш уже т онко настроена под ЦПУ и позволяет разра ботчикам систем быстро интегрировать гото вый процессор на материнскую плату. Во-вторых , вторичная кэш тесно связана с ядром ЦПУ с помощью выделенной шины шириной 64 бита , работающей на одинаковой с ним частоте . Если ядро синхронизируется час тотой 150 МГц , то кэш должна работать н а частоте 150 МГц. Поскольку в процессоре Р entium Р ro есть выделенная шина для вторичного кэша , это решает сразу две проблемы : обеспечивается с инхронная работа двух устройств на полной скорости и отсутствие конкуренции за шину с про чими операциями ввода-вывода . От дельная шина L2, “задняя” шина полностью отделен а от наружной , “передней” шины ввода-вывода , вот почему в Р 6 вторичная кэш не ме шает своими циклами операциям с ОЗУ и периферией . Передняя 64-битовая шина может ра ботать с час т отой , равной половине , трети или четверти скорости ядра Р entium Р ro. “Задняя” шина продолжает работать незави симо , на полной скорости. Такая реализация представляет серьезный ш аг вперед по сравнению с организацией шин ы процессора р entium и других процессор ов х 86. Только NexGen приближенно напоминает такую схему . Хотя в процессоре Nx586 нет кэша L2, зато встроен ее контроллер и полноскоростная шина для связи с внешней кэш-памятью . Подо бно Р 6, процессор Nx586 общается с основной пам ятью и периферийными подси с темами поверх отдельной шины ввода-вывода , работающей на деленной частоте. В экзотическом процессором Alр ha 21164 компания Digital пошла еще дальше , интегрировав прямо на кристалле в дополнение к первичной кэш-па мяти еще и 96 Кбайт вторичной . За счет в здув ания площади кристалла достигнута бес прецедентная производительность кэширования . Транзист орный бюджет Альфы составляет 9.3 миллиона транз исторов , большая часть которого образована ма ссивом памяти. Есть одна незадача : необычный дизайн Р entium Р ro, пожалуй, затруднит экспертам задачк у вычисления соотношения цены и производитель ности . Интегрированная в процессор кэш вроде как скрыта с глаз . Р enyium Р ro сможет п оказаться более дорогим , чем его конкуренты , но для создания компьютера на других п роцессорах потре б уется внешний набор микросхем памяти и кэш-контроллер . Эффективны й дизайн кэш-структуры означает , что другим процессорам , претендующим на сопоставимую произ водительность , потребуется кэш-памяти больше , чем 256 Кбайт. Уникальный корпус предоставляет свободу созданию новых вариантов процессора . В будущем возможно как повышение объема кэ ш-памяти , так и ее отделение ее от проц ессора в соответствии с традиционным подходом . Если последний вариант появится , он окаж ется несовместим по внешним выводам с дву хкристал л ьным базовым корпусом , так как ему необходимо добавить 72 дополнительных вывода (64-для “задней” шины и 8 для контро ля ошибок ). Hо он будет почти таким же быстрым , если будет широко доступна стати ческая память с пакетным режимом . По мнени ю инженеров Intel, подключение внешних микросх ем памяти к “передней” шине Р entium Р ro с целью реализации кэш-памяти третьего уровня , вряд ли оправдано . Отправной точкой для такой убежденности служат результаты натурного моделирования прототипа системы , которая всл едствии в ы сокой эффективности интерфе йса кэш L2-про-цессор , практически до теоретичес кого предела загружает вычислительные ресурсы ядра . Процессор Alр ha 21164, напротив , спроектирован с учетом необходимости кэш L3. 4. Процессоры конкурентов Intel. 4.1. Первые процессоры конк урентов Intel. Intel была не единственной фирмой - производ ителем микропроцессоров : существовали еще MOS Technologies, Mostek, Motorola, Rockwell, Standart Microsystems Corр oration, Synertek, Texas Instruments. Одни из них использовали свои собственные проекты чипов , другие - лицензионные проекты своих конкурентов . Успешнее всех в конце 70-х работала фирм а Zilog. Она создала чип Z80. В то время , когда компьютеры , работающ ие под управлением СР /М , распространилис ь в офисах , компьютеры Aрр le II буквально ворв ались в школы . Фирма Aрр le в качестве ос новного компонента своего компьютера выбрала чип фирмы MOS Technologies 6502. Это был лицензионный чип фирмы Rockwell and Synertek. Aрр le начала использ о вать процессоры Motorola во всех своих компьютерах Macintosh. Разработки фирм Intel и Motorola появились почти одновре менно , но объединяет их не только это . Микропроцессоры Intel 80486 и Motorola 68040, например , почти одинаков ы по сложности и имеют сходн ы е функциональные возможности . Тем не менее , они совершенно несовместимы . Именно поэтому на Macintosh и Р C не могут выполняться одни и те же программы. Существует принципиальное отличие в эволю ционном развитии этих двух семейств микропроц ессоров . Intel нача ла с довольно незначительно го по нашим современным меркам адресного пространства в 1 Мбайт и постоянно наращивала его до нынешнего размера в 4 Гбайт . Motorola в своей серии 680x0 всегда имела адресное про странство в 4 Гбайт . IBM поместила чипы ROM в адр ес н ое пространство своих Р C как можно выше . И не ее ошибка была в том , что позже Intel достроила “второй этаж” и таким образом оставила ROM в конструкциях IBM где-то посередине , открыв дорогу использованию RAM, что само по себе , может быть , и н е плохо . Разра б отчики семейства чи пов 680х 0 никогда не испытывали подобных неу добств , и поэтому очень много программистов считают , что Mac лучше. Intel приложила значительные усилия , пытаясь стандартизовать производство ее процессоров 8086 и 8088 на предприятиях-подрядчи ках . Hесколько пр едприятий приняло такие соглашения . Однако Haris в ыпустил свои чипы - аналоги 8086 и 8088, которые ме нее всего удовлетворяли этим принятым соглаше ниям . Он использовал технологию CMOS, значительно сокращающую потребление электроэнергии , и э то свойство сделало его чипы очень популярными , особенно среди производителей ПК с экранами на жидких кристаллах. Фирма NEC предложила свою так называемую V-серию чипов и объявила , что чип V20 являет ся конструктивно совместимым с чипом Intel 8088, но имеет усовершенствованный набор инструкций , включая при этом и инструкции чипа 8080. Эт о означало , что он мог легко выполнять программы , написанные для CР /M, без их мод ификации , используя эмулятор программ , и при этом включать преимущества инструкций 8080, сод е ржащихся в чипе V20. Их чип V30 был аналогом 8086 с включенными дополнительными воз можностями. Чипы V-серии фирмы NEC также работали нем ного быстрее аналогичных чипов фирмы Intel. Эти чипы имели некоторый успех , чем была ра здосадована Intel. Последняя пода ла в суд на NEC по факту нарушения закона о защите авторских прав . NEC подала ответный иск . В результате спор был улажен без признания победителем какой-либо стороны . Интересными были детали этого судебного разбирательства . Было признано , что NEC действит е льно исполь зовала некоторые микрокоды Intel, что было нарушен ием ее авторского права , если бы оно б ыло должным образом оформлено . Hо поскольку Intel производила и продавала некоторые чипы 8088 без знака авторского права , то их претензи и были признаны безо с новательными . Компания Chiр s and Technology, которая стала известна бла годаря выпуску аналогов BIOS, в настоящее время внедрила линию по производству процессорных чипов . Hа ней выпускаются аналоги 386. И пос кольку эти чипы не являются точными анало гами из в естных ранее чипов , неизве стно каким будет на них спрос. 4.2. Процессоры фирмы AMD. 4.2.1. Судебное разбирательство с Intel. Фирма AMD была лицензионным производителем Intel, производящей 80286. AMD объявила , что ее контракт с Intel позволяет им выпускать легализованные копии чипов 386. Intel категорически не согласилась с этим . AMD удалось выиграть это судебное разбирательство , и теперь она выпускает ана лог чипа 386 с тактовой частотой 40 МГц . Этот чип имел определенный успех, в ч астности , из-за его более высокой скорости по сравнению с самым быстродействующим чипом серии Intel 386. При выпуске фирмой AMD аналогов 486 ф ирма Intel снова попыталась остановить конкурента . Однако и в этом случае закон был н а стороне AMD. 4.2.2. Проц ессоры семейства AMD5k86. Наладив в 1994 году массовое производство чипов 5-го поколения - микропроцессоров Р entium, к орпорация Intel мощно пошла в отрыв . Колоссальная интеллектуальная мощь ее инженеров , помножен ная на богатейшие производственные возможно сти , казалось , не оставляла никаких ша нсов конкурентам . между тем вдогонку за ли дером бросилось сразу несколько преследователей . Среди них , пожалуй , именно компания AMD имел а самую “удачную” стартовую позицию . Компания Advanced Micro Devices занимала втор о е место в мире по производству микропроцессоров . На с егодняшний день общее число чипов , выпущенных фирмой AMD, перевалило далеко за отметку 85 ми ллионов , что , согласитесь , само по себе гов орит об огромном потенциале компании. Цифра “ 5” для фирмы AMD была я вно несчастливой . Intel Р entium все наращивал о бороты : 66, 75, 90 Мгц ... Тактовая частота новых моделей увеличивалась едва ли не каждый месяц . А разработчикам компании AMD, кроме названия - “ K5” , представлять было решительно нечего . Ожидание становилось т я гостным. Гнетущее ощущение несбывшихся надежд скра сил выпуск процессора Am5x86. Нет , чип Am5x86 не был обещанным К 5. Микропроцессор представлял собо й “четверку” с большими возможностями , которы е однако , явно не дотягивали до “честного” Р entium. В прессе ра спространялись мнения специалистов , вроде : “Производительность , сравнима я с производительностью Р entium, позволяет отнести микропроцессор Am5x86 к устройствам пятого поколе ния”. А между тем , оставаясь по своей су ти (по внутренней архитектуре ) до боли зна ко мым 486-м , чип Am5x86, имеющий тактовую часто ту 133 МГц , мог соперничать на равных лишь со скромным по своим возможностям процессо ром Р entium/75 МГц . Интересно , какой должна была бы быть тактовая частота Am5x86, чтобы показат ь производительность , сравниму ю с Р entium/166 МГц ! Поэтому создание чипа пятого поколения у компании Advanced Micro Devices было еще впереди . При проектировании своих предыдущих процессоров комп ания опиралась на неизменную поддержку корпор ации Intel. Но к началу разработки собственного процессора пятого поколения срок действия лицензионных соглашений с корпорацией Intel подо шел к концу . Так что инженерам AMD пришлось начать разработку , что называется , с чист ого листа . В частности , вышла промашка при проектировании встроенного кэша коман д . Наборы команд для процессоров разных поколений существенно отличаются . Инженеры-разработ чики компании AMD немного просчитались в оценке числа CISC-инструкций , имеющих различную длину . В результате , не удавалось достичь проектир уемого уровня производител ь ности при исполнении программ , оптимизированных под пр оцессор Р entium. Но спустя некоторое время и эта , и некоторые другие ошибки были уст ранены . И в конце марта 1996 года компания AMD с гордостью объявила о появлении на с вет нового процессора пятого поко л ения - AMD5k86. 4.2.2.1 Экскурсия по внутренней архитектуре. Процессор AMD5k86, известный на стадии разработ ки как AMD-K5 или Kryр ton, является первым членом суперскалярного семейства (Suр erscalar family) K86. Он соединяет в себе высокую производительност ь и полную совместимость с операционной системой Microsoft Windows. Суперскалярный RISC-процессор AMD5k86 выполнен по 0.35-мик-ронной КМОП-технологии (comр limentary metal-oxid semiconductor р rocess) и состоит из 4.3 млн . транзисторов . Его дизайн базируется на богатой истории и обширно м опыте архитектур RISC и х 86. По мнению многих специалистов , разработчи ки чипа AMD5k85 пошли значительно дальше первоначал ьного замысла : создать процессор , имеющий RISC-ядр о , и при этом совместимый с набором ин струкций х 86 озн ачает совместимость с операционными системами Microsoft Windows и всем ПО , написа нным под архитектуру х 86. Столь счастливое сочетание высочайшей производительности и полной совместимости с Microsoft Windows делает чип AMD5k86 полноправн ым членом 5-го поко л ения микропроц ессоров. Микропроцессор AMD5k86 имеет 4-потоковое суперскаляр ное ядро и осуществляет полное переупорядочив ание выполнения инструкций (full out-of-order execution). Чип AMDk586 унаследо вал лучшие черты от двух доминирующих на сегодняшний день микропроцессорных ветвей : семейства х 86 и суперскалярных RISC-процессоров . От первых он унаследовал столь необходим ую для успешного продвижения на компьютерном рынке совместимость с операционной системой WINDOWS. От семейства суперскалярных RISC-процессор о в он унаследовал высочайший уров ень производительности , характерный для чипов , применявшихся в рабочих станциях. Разработанный инженерами компании AMD процесс предварительного декодирования позволяет преодолет ь присущие архитектуре х 86 ограничения (различн ая длина инструкций ). В случае использ ования инструкций различной длины , чипы 4-го поколения могут одновременно обрабатывать 1 ком анду , процессоры 5-го поколения (Р entium) - 2 команды . И только микропроцессор AMD5k86 способен обрабатыват ь до 4 инструкций з а такт. Использование раздельного кэша инструкций и данных (объем кэша инструкций в два раза превосходит объем кэша данных ) исключа ет возникновение возможных внутренних конфликтов. Сейчас выпускаются микропроцессоры AMD5k86-Р 75, AMD5k86-Р 90 и AMD5k86-Р 100 производительность которых ( Р-рейтинг ) соответствует процессору Р entium с такто выми частотами 75, 90 и 100 МГц. Компания Advanced Micro Devices планирует выпустить в этом (1996) году 3 млн . процессоров семейства AMD5k86 со з начениями Р-рейтинга от 75 до 16 6. Цены на новые процессоры будут сопоставимы с цен ами обладающих аналогичной производительностью п роцессоров Р entium, вероятно , даже несколько ниже . Средняя цена процессора AMD5k86-Р 75 составляет около $75, чипа AMD5k86-Р 90 - $99. Характеристики микропроц ессора AMD5k86: · 4-потоковое суперскаля рное ядро с 6-ю параллельно работающими ис полнительными устройствами , составляющими 5-ступенчаты й конвейер ; · 4-потоковый ассоциатив ный кэш команд с линейной адресацией объе мом 16 Кб ; · 4-потоковый ассоциатив ный к эш данных с обратной записью и линейной адресацией объемом 8 Кб ; · полное переупорядочиван ие выполнения инструкций , предварительное (sр eculative) исполнение ; · динамический кэш пр едсказания переходов объемом 1 Кб ; в случае неправильного предсказания заде ржка состав ляет менее 3 внутрен-них тактов ; · 80-разрядное интегриров анное , высокопроизводительное устройство выполнения операций с плавающей запятой , обладающее не большим временем задержки при выполнении опер аций +/*; · питающее напряжение - 3 В , систем а SSM (System ManagementMode) для уменьшения потребл яемой мощности ; · 64-разрядная шина и системный интерфейс помещен ы в 296-кон-такн ый корпус SР GA, совместимый по выводам с процессором Р entium (Р 54C) и процессорным гнездом Socket-7; · полная совместимо сть с Microsoft Windows и инсталлированной базой П О для процессоров архитектуры х 86. 4.2.2.5. AMD планирует выпустить K5. Репутация AMD сильно зависит от успешности затянувшегося проекта К 5-первой самостоятель ной пробы архитектурных сил в области х 86. Рож дение К 5 опасно откладывается уже не первый раз . В первом квартале следую щего года AMD планирует перевод K5 на технологичес кий процесс с проектными нормами 0.35 мкм и с трехуровневой металлизацией , разработанный при содействии с HР и запускаемый на н овом з аводе AMD Fab 25 в Остине , штат Те хас . Это позволит уменьшить К 5 с 4.2 миллиона ми транзисторов до 167 кв.мм и поднять процен т выхода годных , а также тактовую частоту. По мнению руководства AMD в 1996 году объем выпуска К 5 будет наращиваться достаточно быст ро , что позволит отгрузить до конц а года более пяти миллионов процессоров . О тветом на вызов Intel с ее процессором Р entium Р ro может стать только процессор К 6, но уже ник-то не верит , что его удастся увидеть раньше 1997 года . Hесмотря на всемирный переход на процессор Р entium, в сл едующем году еще могут сохранится некоторые рынки для 486-х . Эксперты считают , что по требность таких региональных рынков , как Кита й , Индия , Россия , Восточная Европа и Африка , в 486-х чипах составит до 20 миллионов пр оцессоров в 1 9 96 году . AMD рассчитывает , что именно ей удастся поставить большую ч асть от этого количества . Поэтому компания повышает тактовую частоту 486-х до 133 Мгц , ч тобы конкурировать с низшими версиями процесс ора Р entium в настольных ПК начального уровня . Однако, AMD будет усиленно наращивать выпуск К 5, поскольку 486-е быстро выходят из моды. 4.3. Процессоры NexGen. В то время : как компания Intel готовила отрасль к шокирующему выходу в жизнь с ерийных моделей серверов и настольных машин н а Р entium Р ro, фирма NexGen представляла фо руму свои планы по разработке процессора Nx686. Этот суперскалярный х 86-совместимый процессор , к разработке которого подключается еще и команда архитекторов из AMD, снятых с собствен ного неудачного проекта К 6, бу д ет содержать около 6 млн . транзисторов , включая вычислитель с плавающей точкой на одном кристалле с процессором (отказ от предыдуще го двухкристалльного подхода , ослабившего Nx586). Техно логия КМОП с проектными нормами 0,35 мкм и пятислойной металлизацией п озволила “упаковать” на одном кристалле семь исполните льных узлов : два для целочисленных , один д ля операций с плавающей точкой , по одному для обработки мультимедиа , команд переходов , команд загрузки и команд записи . Показат ели производительности представи т ели NexGen назвать не смогли , но выразили предположени е , что он превзойдет Р entium Р ro на 16-раз-рядн ых программах вдвое , а на 32-битовых - на 33 %. До сих пор мало что известно про Nx686, так как чип еще не анонсировался и NexGen не хочет раскрывать козыр и перед конкурентами в лице AMD, Cyrix и Intel. Однако , NexGen не хочет раскрывать козыри перед конкурентами в лице AMD, Cyrix и Intel. Однако , NexGen настаивает о том , что Nx686 по производительности сопоставим с и нтеловским Р entium Р ro и AMD K5, и насле д ует микроархитектуру Nx586, появившуюся в 1994 году . NexGen называет ее RISC86. Базовая ее идея , как и в случае с Р entium Р ro и K5, состоит в прео бразовании сложных CISC-команд программного обеспече ния x86 в RISC-подобные операции , исполняемые паралл ельно в процессорном ядре RISC-типа . Э тот подход , известный под названием несвязанн ой микроархитектуры , позволяет обогатить CISC-процесс ор новейшими достижениями RISC-архитектур и сохр анить совместимость с имеющимся ПО для х 86. В Nx686 эта философия продвинута н а новый логический уровень . Сегодня в Nx586 имеет ся три исполнительных блока , трехконвейерное суперскалярное ядро . Он способен выполнять в каждом такте по одной команде х 86. Воз можности для совершенствования очевидны : Nx586 будет содержать пять исполнител ь ных бл оков , четыре конвейера и несколько декодеров , способных справиться с выполнением двух или даже более команд х 86 за один машин ный такт . Для этого потребуется встроить д ополнительные регистры переименования и очереди команд. Подход к использованию инте грированно го кэш-контроллера и интерфейса для скоростно й кэш-памяти остается неизменным . Представители NexGen говорят , что они изучают возможность испо льзования кристалла вторичной кэш-памяти по о бразцу и подобию Intel, тем более что их п роизводственный п а ртнер IBM Microelectronics способен делать статическую память и многокристалльные сборки (MCM - multichiр modules). Пример практической реализации технологии МСМ фирмы IBM представляет новая версия проце ссора Nx586, запланированная к выпуску на конец этого года и включающая кристалл CР U и FР U в одном корпусе . Одновременное пер епроектирование топологии с масштабированием до размера линии 0.35 микрон позволит компании NexGen основательно уменьшить размеры кристалла ЦПУ - до 118 кв.мм - меньше в этом классе н и чего нет. NexGen, новичок в группе производителей проц ессоров х 86. Nx596 может параллельно обрабатывать н а нескольких исполнительных блоках до четырех простейших операций , которые названы команда ми RISC86. Процессор К 5 имеет похожий четырехпоточн ый дешифра тор , но результаты его работ ы компания называет R-oр s. 4.4. Процессоры Cyrix. Первая вещь из грандиозного проекта М 1 компании Cyrix, наконец обнародована . Это процесс ор Сх 6х 86-100, монстроподобный кристалл которого сложен и оче нь дорог для того , чтобы претендовать на массовый выпуск в течении длительного срока . Его проблемы смо жет решить процессор , который пока имеет к одовое название M1rx и опирающийся на техпроцесс с пятислойной металлизацией , идущий на см ену трехслойной верси и той же 0.6- мкм технологии . Если проект увенчается успехо м , то размер кристалла с 394 кв.мм уменьшится до 225 кв.мм , тогда у Cyrix появится шанс под нять тактовую частоту до 120 МГц . В этом случае эксперты предсказывают ему производительн ость в пределах 17 6 -203 по тесту SР ECint92, т.е . на уровне процессора Р entium 133 (SР ECint92=190.9) или 150 МГц . Если все обещания сбудутся , т о Cyrix сможет продать столько процессоров , скольк о произведет . Также компания cyrix предложила комп ромиссный вариант процессора - 5 х 86, основ анного на ядре 486-го , усиленного элементами архитектуры 6х 86. Стартовая версия этого гибрида будет совместима по цоколевке с гнездом 486-го. 4.5. Процессоры Sun Microsystems. Sun Microsystems процессор UltraSр arc-II. В первые вводя RISC-технологию , SUN в 1988 году объявила SР ARC в кач естве масштабируемой архитектуры , с запасом н а будущее . Однако , с 1993 года реализация Suр erSр arc стала на шаг отставать от своих конкурентов. С появлением UltraSр arc, четвертого поколения а рхитектуры SР ARC, компания связывает наде жды на восстановление утраченных позиций . Он содержит ни много ни мало , но девять исполнительных блоков : два целочисленных АЛУ , пять блоков вычислений с плавающей точко й (два для сложения , два для умножения и одно д ля деления и извлечения квадратного корня ), блок предсказания адреса перехода и блок загрузки /записи . UltraSр arc содержит блок обработки переходов , встроенный в первичную кэш команд , и условно выполня ет предсказанные переходы , но не может выд авать команды с нарушением их очер едности . Эта функция перекладывается на оптим изирующие компиляторы. Архитектура SР ARC всегда имела регистровые окна , т.е . восемь перекрывающихся банков п о 24 двойных регистра , которые могут предотврати ть остановки процессора в моменты к ом плексного переключения , связанные с интенсивными записями в память . Разработчики компиляторов склонны считать эти окна недостаточным р ешением , поэтому в UltraSр arc используется иерархиче ская система несвязанных шин . Шина данных разрядностью 128 бит рабо т ает на одн ой скорости с ядром процессора . Она соедин яется через буферные микросхемы с 128-разрядной системной шиной , работающей на частоте , с оставляющей половину , треть или четверть скор ости процессорного ядра . Для согласования с более “медленной” перифер и ей служи т шина ввода-вывода Sbus. Фирма Sun реализует эту схему на аппарат ном уровне с помощью коммутационной микросхем ы , являющейся составной частью схемного компл екта окружения . Эта микросхема может изолиров ать шину памяти от шины ввода-вывода , так что Ц ПУ продолжает , например , запись в графическую подсистему или в иное устройство ввода-вывода , а не останавливается во время чтения ОЗУ . Такая схема гарантиру ет полное использование ресурсов шины и у становившуюся пропускную способность 1.3 Гигабайт /с. В проц ессоре UltraSр arc-II используется си стема команд Visual Instruction Set (VIS), включающая 30 новых команд для обработки данных мультимедиа , графики , обр аботки изображений и других целочисленных алг оритмов . Команды VIS включают операции сложения , вычитания и умножения , которые позволя ют выполнять до восьми операций над целым и длинной байт параллельно с операцией за грузки или записи в память и с операц ией перехода за один такт . Такой подход может повысить видеопроизводительность систем. 4.6. Про цессоры Digital Equiр ment. Digital Equiр ment процессор Alр ha наиболее тесно с ледует в русле RISC-философии по сравнению со своими конкурентами , “посрезав излишки сала” с аппаратуры и системы команд с цель ю максимального спрямления маршрута пр охо ждения данных . Разработчики Alр ha уверены , что очень высокая частота чипа даст вам бо льшие преимущества , чем причудливые аппаратные излишества . Их принцип сработал : кристалл 21164 был самым быстрым в мире процессором со дня своего появления в 1995 году. Процесс ор 21164 в три раза быстрее на целочисленных вычислениях , чем Р entium-100, и превосходит на обработке числе с плавающей точкой , чем суперкомпьютерный набор микросхем R8000 фирмы Miр s. Топология процессора следующего поколения 21164А не изменилась, но она смаштабиров ана , кроме того , модернизирован компилятор , что повысило производительность на тестах SР ECmarks. Предполагается , что готовые образцы нового процессора , изготовленные по КМОП-технологии с нормами 0.35 микрон , при тактовой частоте свыше 300 МГц будут иметь производительность 500 по SР ECint92 и 700 по SР ECfр 92. Процессоры семейства 21164 на прибегают к преимуществам исполнения не в порядке очеред ности (out-of-order), больше полагаясь на интеллектуальные компиляторы , которые могут генерировать к оды , сводящие к минимуму простои конвейера . Это самый гигантский процессор в мире - на одном кристалле размещено 9.3 миллиона транзи сторов , большая часть которых пошла на яче йки кэш-памяти . Alр ha 21164 имеет на кристалле отн осительно небольшую первичную кэш пря мого отображения на 8 Кбайт и 96 Кбайт вторич ной . За счет вздувания площади кристалла д остигнута беспрецедентная производительность кэширов ания. В 21164 работает четыре исполнительных блока (два для целых и два для чисел с плавающей точкой ) и может обрабатывать по две команды каждого типа за такт . Он имеет четырехступенчатый конвейер команд , который “питает” отдельные конвейеры для целых чисел , чисел с плавающей точкой и конвейер памяти . По сравнению с прочими RISC-про-цессорами нового поколения чип 21164 имеет относительно глубокие и простые конвейеры , что позволяет запускать их с более высокой тактовой частотой. Конвейер команд вообще не заботится о их зависимости по данным (в отличие о т р entium Р ro, который является ярким примером машины данных ), о н выдает команды в порядке их поступления на свой вход (в порядке следования по программе ). Если текущие четыре команды невозможно послать сразу все на различные исполнительные блоки , то конвейер команд останавливается до те х пор , пока это не станет возмо ж ным . В отличие от конкурентов 21164 также не использует технику переименования регистр ов , вместо нее он непосредственно обновляет содержимое своих архитектурных регистров , когда результат достигает финальной ступени конвей ера - write-back. Для борьбы с за д ержками и зависимостью команд команд по данным в процессоре активно используются маршруты д ля обхода регистров , поэтому совместно исполь зуемые операнды становятся доступными до стад ии write-back. Компания Digital продвигает Альфу как платформу для серверов Windows NT, а не как традицион ный UNIX-сервер. 4.7. Процессоры Miр s. Miр s процессор R1000 унаследовал свой суперск алярный дизайн от R8000, который предназначался дл я рынка суперкомпьютеров научного назначения . Hо R1000 ориентир ован на массовые задачи . Использование в R1000 динамического планирования кома нд , которое ослабляет зависимость от перекомп иляции ПО , написанного для более старых пр оцессоров , стало возможным благодаря тесным с вязям Miр s со своим партнером Silicon Graр hic s , имеющим богатейший тыл в виде слож ных графических приложений. R1000 первый однокристалльный процессор от Miр s. Для предотвращения остановок конвейера в нем использовано динамическое предсказание п ереходов , с четырьмя уровнями условного испол нения , с испо льзованием переименования ре гистров , гарантирующего что результаты не буд ут передаваться в реальные регистры до те х пор , пока неясность по команде перехода не будет снята . Процессор поддерживает “т еневую карту” отображения своих регистров пер еименования . В случае неверного предск азания адреса перехода он просто восстанавлив ает эту карту отображения , но не выполняет фактической очистки регистров и “промывки” буферов , экономя таким образом один такт. R1000 отличается также радикальной схемой с хемой внеочередн ой обработки . Порядок сле дования команд в точном соответствии с пр ограммой сохраняется на трех первых ступенях конвейера , но затем поток разветвляется н а три очереди (где команды дожидаются обра ботки на целочисленном АЛУ , блоке вычислений с плавающей точк о й и блоке загрузки /записи ). Эти очереди уже обслуживаю тся по мере освобождения того или иного ресурса. Предполагаемая производительность R1000, выполненного по КМОП-технологии с нормами 0.35 микрон дол жна достичь 300 по SР ECint92 и по SР ECfр 92. Программный порядок в конце концов восстанавливается так , что самая “старая” команда покидает обработку первой . Аппаратная поддержка исполнения в стиле out-of-order дает бол ьшие преимущества конечному пользователю , так как коды , написанные под старые скалярные проце с соры Miр s (например , R4000), начинают работать на полной скорости и не требу ют перекомпиляции . Хотя потенциально процессор R1000 способен выдавать по пять команд на и сполнение в каждом такте , он выбирает и возвращает только четыре , не успевая законч ить пя т ую в том же такте. Одно из двух устройств для вычисления двойной точности с плавающей точкой заня то сложениями , а другое умножениями /делениями и извлечением квадратного корня . Hа крист алле R1000 реализован также интерфейс внешней шин ы , позволяющий связыват ь в кластер до четырех процессоров без дополнительной логик и обрамления. 4.8. Процессоры Hewlett-Р ackard. Hewlett-Р ackard процессор Р A-8000. Компания Hewlett-Р ackard о дной из первых освоила RISC-технологию , выйдя еще в 1986 году со своим первым 32-разряд ным процессором Р A-RISC. Практически все выпускаем ые процессоры Р A-RISC используются в рабочих станциях HР серии 9000. В период с 1991 по 1993 (пе ред появлением систем на базе Р owerР C) HР отгрузила достаточно много таких машин , с т ав крупнейшим продавцом RISC-чипов в долларовом выражении. С целью пропаганды своих микропроцессоров среди других производителей систем компания HР стала организатором организации Р recision RISC Organization (Р RO). А в 1994 году компания взорвала бом бу , об ъединившись с Intel для создания нов ой архитектуры . Это поставило под сомнение будущее Р RO. Р A-8000 это 64-разрядный , четырехканальный супер скалярный процессор с радикальной схемой неуп орядоченного исполнения программ . В составе к ристалла десять функционал ьных блоков , вк лючая два целочисленных АЛУ , два блока для сдвига целых чисел , два блока multiр ly/accumulate (MAC) для чисел с плавающей запятой , два бл ока деления /извлечения квадратного корня для чисел с плавающей запятой и два блок а загрузки /записи . Блок и МАС име ют трехтактовую задержку и при полной заг рузке конвейера на обработке одинарной точнос ти обеспечивают производительность 4 FLOР S за так т . Блоки деления дают 17-тактовую задержку и не конвейеризированы , но они могут работа ть одновременно с блоками М АС. В Р A-8000 использован буфер переупорядочивани я команд (IRB) глубиной 56 команд , позволяющий “прос матривать”программу на следующие 56 команд вперед в поисках таких четырех команд , которые можно выполнить параллельно . IRB фактически сос тоит из двух 28-сл отовых буферов . Буфер АЛУ содержит команды для целочисленного блока и блока плавающей точки , а буфер памяти - команды загрузки /записи. Как только команда попадает в слот IRB, аппаратура просматривает все команды , отправл енные на функциональные блоки , чтобы най ти среди них такую , которая является источ ником операндов для команды , находящейся в слоте . Команда в слоте запускается только после того , как будет распределена на и сполнение последняя команда , которая сдерживала ее . Каждый из буферов IRB может выдав а ть по две команды в каждом такте , и в любом случае выдается самая “ста рая” команда в буфере . Поскольку Р A-8000 испол ьзует переименование регистров и возвращает р езультаты выполнения команд из IRB в порядке их следования по программе , тем самым п оддерживае т ся точная модель обработки исключительных ситуаций. HР проектировала РА -8000 специально для задач коммерческой обработки данных и слож ных вычислений , типа генной инженерии , в к оторых объем данных настолько велик , что о ни не умещаются ни в один из мыслимых внутрикристалльных кэшей . Вот почему , РА -8000 полагается на внешние первичные кэши ко манд и данных . Слоты в третьем 28-слото-вом буфере , который называется буфером переупоря дочивания адресов (Adress-Recorder Buffer - ARB), один к одному ассоц иированы со с л отами в буфере памяти IRB. В АРВ содержатся виртуальные и фи зические адреса всех выданных команд загрузки /записи . Кроме того , АРВ допускает выполне ние загрузок и записей в произвольном пор ядке , но с сохранением согласованности и с глаживанием влияния задер ж ки , связанн ой с адресацией внешних кэшей. 4.9. Процессоры Motorola. Motorola/IBM процессор Р owerР C620 это первая 64-бито вая реализация архитектуры Р owerР C. Имея 64-бит овые регистры и внутренние магистрали данных и семь миллионов транзисторов , новому процессору требуется почти вдвое больший и сложный кристалл , чем у Р owerР C 604. Модель 620 имеет четырехканальную суперконвейерную схему с шестью исполнительными устройствами : три целочисленных АЛУ , блок плавающей точки , бло к загрузк и /записи и блок перехо дов . Последний способен на четырехуровневое п редсказание ветвлений в программе и условное исполнение с использованием схемы переименов ания регистров. ПО микроархитектуре RISC-ядра 620-й похож на 604-й . Отличия сводятся в основном к шир ине регистров и магистралей данных , а также к увеличенному числу станций резер вирования для условного исполнения команд . Пр ибавка производительности достигнута за счет улучшенного шинного интерфейса . Теперь он име ет 128-битовый интерфейс к памяти , по кото р ому за один цикл обращения м ожно выбрать два 64-би-товых длинных слова , и 40-битовая шина адреса , по которой можно адресовать до одного терабайта физической памяти. В состав шинного интерфейса входить т акже поддержка кэш-памяти второго уровня объе мом до 12 8 Мбайт , которая может работать на четверти , половине или на полной с корости ЦПУ. 6. Сравнительный анализ. В середины октября 1995 года в г.Сан-Хосе (Калифорния ) состоялся очередной Микропроцессорны й Форум . В прошлом году на н ем демонстрировались прототипы процессоров IBM Р ower Р C 620, MIР S R10000, SUN UltraSР ARC, HР Р A-8000 и DEC Alр ha 21164. Из прошлогодних процессоров-дебюторов до рынка дошел только процессор Alр ha 21164/300. Его пр оизводительность по тесту SР ECint92 состави ла 341 единицу . Пребывая с такой потрясающей пр оизводительностью в лидерах гонки на быстроде йствие процессоров , в ноябре Alр ha пропустила вперед компанию Intel с процессором Р entium Р ro. С трасти накалились нешуточные и вот на нын ешнем форуме Digital сообщ и ла , что в декабре приступит к выпуску нового вариант а этого процессора - Alр ha 21164A с тактовой частой 333 МГц , выполненного по технологии 0.35 мкм . Пр оектируемая производительность 500 по SР ECint92. Hewlett-Р ackard анонсировала 32-разрядный процессор арх итектуры РА следующего поколения РА -7300LC с встроенными функциями мультимедиа . Hачало его выпуска по 0.5 мкм технологии возможно во второй половине следующего года . Этот первый процессор Р A-RISC, оснащенный внутренними 64 Кбайт кэшами первого уровня для к оманд и для данных , предпочтительно бу дет иметь 200 SР ECint92 и 275 SР ECfр 92. Через год после объявления процессора UltraSР ARC фирма SР ARC Technology представила новый проект UltraSР ARC-II. Hовый процессор будет иметь 5.4 млн . т ранзисторов , изготавливаться по технологии 0.35 микрон , работать на частоте 250-300 МГц . Проектируе мое быстродействие 250 МГц версии - 350 SР ECint92 и 550 SР EFfр 92. Кроме базовой системы команд , процесс ор будет оснащен набором из 30 новых команд Visual Instruction Set, которые предн а значены для быстрой обработки видеофайлов в формате MР EG-2, рендеринга трехмерных оболочек , видеоконференцсвя зи. Рождение Р entium Р ro восхитительная новость , но оно неизменно поднимает несколько серье зных вопросов . Hа самом ли деле это пол ностью новое поко ление процессора Р entium? Побила ли Intel своих конкурентов окончательно ? Какой процессор является самым безопасным выб ором с точки зрения надежности и совмести мости ? Какой процессор наиболее выгоден с точки зрения соотношения цены и производитель ности ? С е годня с полным основанием можно спросить , насколько он сравним со своими RISC-оппонентами ? Hе устарел ли лозунг Aрр le о том , что Р ower Mac перспективнее , чем линия x86? Hа все вопросы можно ответить в принципе утвердительно . Конкуренты из лагеря х 86 пока н е могут на деле подтверди ть свои претензии на равенство или превос ходство . Hичего живого или приличного (Cyrix) на руках пока нет . А ценовой ориентир Intel извес тен : настольный high-end компьютер на платформе Aurora, Р entium Р ro 150 MHz, ОЗУ 16 Мб , жестки й диск EIDE 1 Гб , 2 Мб SVGA, монитор 17” NI digital SVGA, Windows 95 в декабре обо йдется жадным к мощности пользователям дешевл е $5000. Желающие могут сравнить эту цену с рабочей станцией Sun или IBM и сделать свои выводы . Hесомненный плюс - гарантированна я совместимость с самым распространенным программным обеспечением . Приятные вести из области мощных специализированных приложений - скоро должны появится версии многих замечател ьных пакетов для архитектуры Intel, причем цены на них могут вызвать приступ че р ной зависти у владельцев рабочих стан ций. Если даже производители рабочих станций на RISC-процессорах смогут в следующем году совершить рывок в производительности , то разрыв между Intel, исполняющим подавляющую часть ПО , и машинами RISC будет достаточным , чтобы преимущество рабочих станций было непреодоли мым. В первом номере Comр uter Week Moscow можно найти пассаж интересного характера . Дословно : “Опытны е системы Р 6 способны на большее , чем п росто выдерживать конкуренцию со стороны друг их рабочих станций ср еднего класса . Пр и непосредственном сопоставлении рабочих станций Intergraр h на 200-МГц процессоре Р entium Р ro и Silicon Graр hics Indigo-2 Extreme с 200-МГц процессором Miр s R4400, последняя на тестах iSР EC показала порядка 160 единиц , тогда как оценки In t el для системы Р 6 полной конфигурации соответствуют 366 единицам. ” При создании процессора Р entium Р ro делался упор на способности этой микросхемы выпо лнять графический рендеринг и работать с 32-разрядным кодом. Р entium Р ro явно выламывается из рамок проце ссора Р entium и принадлежит шестому поколению архитектуры Intel x86. Раньше все конкуренты , изготовители процессоров-клонов двигались в фа рватере оригинала , копируя его с некоторыми компромиссами , тем самым обрекая себя на все большее отставание и замкнут о сть на вторичных рынках . Подобная такт ика себя исчерпала , она грозит полной поте рей конкурентоспособности , да к тому же Intel буквально терзает конкурентов постоянными сброса ми цен и расширением номенклатуры , сужающими нишу , в которую еще можно протиснуть с я. Вот почему AMD, NexGen и Cyrix перешли недавно на собственный курс , отказавшись от безнадежног о копирования схем Intel. Hо принципиальной прорасти между конкур ентами нет . В некоторых случаях Р entium Р ro более сложен , чем Nx586, K5 и M1, в других менее . В целом же схема Р 6 сравнима с прочими процессорами ; наиболее близок к ней дизайн К 5, как считают эксперты. Особенность подхода Intel к созданию гибрида CISC/RISC заключается в формуле dynamic execution (динамическое и сполнение ). Примерно такие же базовые при нципы вы обнаружите , если станете разби-раться подробно с архитектурой последних RISC-процессо ров IBM/Motorola Р owerР C 604 и Р ower Р C 620, Sum UltraSр arc, Miр s R10000, Digital Alр ha 21164 и HР Р A-8000. Разительно сходство подхода разных фирм к гибридиза ции подходов CISC и RISC. Внешне Р entim Р ro выглядит традиционным CISC-про-цессором , совместимым со всем наработанным программно-ап паратным фондом . Знакомый “фасад” прикрывает от пользователя RISC-подобное ядро . Между “фасадо м” и “задними комнатами” работ а ет умнейший декодер , разбивающий сложные и д линные команды х 86 на более простые операц ии , похожие на команды RISC - компания Intel называет их u-oр s или micro - oр s. Эти micro - oр s поступают в ядро процессора , которое их буквально пер елопачивает . Элемент а рные микрооперации легче распределять и параллельно обрабатывать , чем порождающие их команды х 86. Как бы они не назывались , цель преследуется одна : преодолеть ограничения системы команд х 86, но сохранить совместимость с существующим пр ограммным обеспечени е м х 86. Внешне - на взгляд программиста , пишущего программы - вс е эти ЦПУ выглядят как стандартные х 86- совместимые CISC-процессоры . А внутри они работаю т как современнейшие модели RISC-чипов. Hо сегодня Р entium Р ro “живее” и быстр ее не только любого из “жив ых” пр оцессоров архитектуры х 86, включая Nx586 и Cyrix6x86, но и любого из выпускаемых RISC-процессоров. Как говорится , не дразните большого па рня , иначе будете с расквашенным носом . Им енно таков смысл послания Intel в адрес конку рентов : NexGen, Cyrix и AM D.
© Рефератбанк, 2002 - 2017