Микропроцессоры. Микропроцессоры типа CISC. Эффективные технологии МП Intel. Микропроцессоры типа RISC и VLIW.

Микропроцессор (МП) – функционально законченное программно управляемое устройство обработки информации, выполненное в виде одной или несколько больших или сверхбольших интегральных схем. МП выполняет следующие функции: вычисление адресов команд и операндов, выборку и дешифрацию команд из основной памяти, обработку данных и их запись в ОП, переход к следующей команде. Основными параметрами МП являются: разрядность, рабочая тактовая частота, размер кэш-памяти, состав инструкций и др. Первый МП был выпущен в 1971 году фирмой Intel – МП 4004. Все МП можно разделить на группы: CISC с полным набором системы команд,RISC – с усеченным набором системы команд, VLIW – со сверхбольшим командным словом, MISC – с минимальным набором системы команд и весьма высоким быстродействием.

МП типа CISC: большинство современных ПК используют МП типа CISC, выпускаемые многими фирмами Intel, AMD, Cyrix, IBM и т.д. Модели фирмы Intel: 4004, 8080, 8086, 8088, 80186, 80286, 80386, 80486, Pentium, PPentiumPro, Pentium MMX, Pentium II, Celeron, Pentium III, Pentium 4.

Эффективные технологии МП Intel:

1. Технология HT – технология Hyper Treading реализует многопотоковое исполнение программ: на одном физическом процессоре можно одновременно исполнять два задания или два потока команд одной программы. На базе одного МП формирует два или более логических процессора, работающих параллельно и независимо. Обеспечивает повышение производительности до 30%. Для поддержки этой технологии необходимы материнские платы с соответствующим BIOS и с чипсетами Intel 845 PE и GE, Intel 865, 875, 915, 925, а также многозадачные ОС Windows XP, Linux.

2. Технология гиперконвейерной обработки – повышает пропускную способность конвейера, обеспечивая увеличение производительности и тактовой частоты.

3. Кэш-память уровня L1 с отслеживанием выполнения команд – поддерживается увеличенный до 16 Мбайт объём кэш-памяти данных и кэш-память с отслеживанием выполнения команд, которая хранит до 12000 микроопераций в порядке их выполнения. Это повышает производительность МП, в частности, из-за быстрого доступа к командам ветвления и ускоренного возврата из ветвлений, которые были неверно спрогнозированы.

4. Расширенные функции выполнения команд – имеется микроблок улучшенного динамического выполнения команд, имеющий в том числе и усовершенствованный алгоритм предсказания ветвлений.

5. Расширенные функции выполнения операций – имеется микроблок с расширенными до 128 байт регистрами операций с плавающей запятой и дополнительный регистр для передачи данных, что увеличивает производительность МП при работе с плавающей запятой и выполнении мультимедийных приложений.

6. Потоковые SIMD-расширения SSE3 – в них были добавлены инструкции, улучшающие синхронизацию мультимедиа потоков и повышающих производительность при работе с видео- и аудиоинформацией, в том числе с речью и графикой.

7. Технология RAID – простота организации RAID-массивов, то есть поддержка функционирования нескольких параллельно работающих и дублирующих друг друга винчестеров. Два диска содержат зеркальную копию друг друга, переключение между дисками выполняется очень быстро и незаметно для пользователя.

Микропроцессоры типа RISC: они содержат только набор простых, чаще всего встречающихся команд. При необходимости выполнения более сложных команд в МП производится их автоматическая сборка из простых. Все простые команды имеют одинаковый размер и на выполнение каждой из них тратится один машинный такт. Один из первых МП типа RISC – ARM: 32-разрядный МП, имеющий 118 различных команд. Микропроцессоры типаRISC характеризуются очень высоким быстродействием, но они программно не совместимы с CISC-процессорами: при выполнении программ они могут лишь эмулировать МП типа CISC на программном уровне, что приводит к резкому уменьшению их эффективной производительности.

Микропроцессоры типа VLIW: это сравнительно новый и перспективный тип МП. Их выпускают фирмы: Transmeta – Crusoe моделей TM3120, TM5400, TM5600; Intel – модель Mersed; Hewlett-Packard (HP) – модель McKinley. Программисты доступа к внутренним VLIW-командам не имеют: все программы, даже ОС работают поверх специального низкоуровнего ПО, которое ответственно за трансляцию команд CISC-микропроцессоров в командыVLIW. МП типа VLIW вместо сложной схемной логики опираются на ПО. Упрощение аппаратуры позволило уменьшить габариты МП и потребление энергии.

Друзья! Приглашаем вас к обсуждению. Если у вас есть своё мнение, напишите нам в комментарии.