9) Архитектура и микроархитектура процессоров. Конвейеризация.

Под архитектурой процессора понимается его программная модель, то есть программно-видимые свойства.

Под микроархитектурой понимается внутренняя реализация программной модели.(это способ, которым данная архитектура набора команд (ISA, АНК) реализована в процессоре.)

Архитектура набора команд (англ. instruction set architecture, ISA) — часть архитектуры компьютера, определяющая программируемую часть ядра микропроцессора. На этом уровне определяются реализованные в микропроцессоре конкретного типа:

архитектура памяти,

взаимодействие с внешними устройствами ввода/ вывода,

режимы адресации,

регистры,

машинные команды,

различные типы внутренних данных (например, с плавающей запятой, целочисленные типы и т . д.),

обработчики прерываний и исключительных состояний.

Микроархитектура

Описывает модель, топологию и реализацию ISA на микросхеме микропроцессора. На этом уровне определяется:

конструкция и взаимосвязь основных блоков ЦП,

структура ядер, исполнительных устройств, АЛУ, а также их взаимодействия,

блоков предсказания переходов,

организация конвейеров,

организация кэш-памяти,

взаимодействие с внешними устройствами.

Конвейеризация (pipelining) предполагает, что каждая инструкция обрабатывается за несколько этапов, причем каждый этап выполняется на своей ступени конвейера процессора. При выполнении инструкция продвигается по конвейеру по мере освобождения последующих ступеней. Таким образом, на конвейере одновременно может обрабатываться несколько последовательных инструкций.

В современных процессорах параллельно могут работать несколько конвейеров, так что производительность процессора можно оценивать темпом выхода выполненных инструкций со всех его конвейеров.