2.2. Современные универсальные однокристальные микропроцессоры.
В феврале 1995 г. фирма Intel провела презентацию первых рабочих образцов МП шестого поколения 80686 (Р6), который также имеет собственное имя - Pentium Pro. На кристалле данного МП размещено 5,5 млн. транзисторов.
Для процессоров 6 поколения фирмы Intel ключевым элементом архитектуры, позволившим существенно поднять производительность, является встроенная кэш-память 2 уровня, которая компенсирует разрыв между скоростным ядром процессора (300-500 МГц и более) и медленной системной шиной (66 или 100 МГц), по которой происходит обращение к основной памяти. Встроенная кэш-память эффективнее внешней, так как она работает на более высокой тактовой частоте, в идеале . на полной частоте процессора (а внешняя . на частоте системной шины
Дальнейшее повышение быстродействия Pentium Pro достигается также за счет использования технологии, известной как динамическое выполнение (Dynamic Execution). Динамическое выполнение основано на:
- предсказании ветвлений (multiple branch prediction), т.е. увеличении объема работ, доступных процессору для выполнения;
- потоковом анализе ( data flow analysis), который организует планировку последовательности выполнения команд независимо от их оригинального порядка;
- спекулятивном выполнении (specylative execution). CPU Pentium Pro выполняет те инструкции, которые теоретически наиболее необходимы.
С этой технологией CPU Pentium Pro может анализировать гораздо больше блоков входящего программного потока, чем любой другой существовавший до него процессор для ПК.
Однако Pentium Pro предназначен для работы в мощных многопотоковых серверах вычислительных систем и при работе с обычным программным обеспечением существенного выигрыша он не дает. Вследствие этого широкого распространения этот МП не получил.
Сохранить за собой рынки сбыта МП фирма Intel смогла благодаря выпуску нового процессора, предназначенного для обработки аудио и видео информации мультимедийного процессора. Новые процессоры Pentium-166-MMX и Pentium-200-MMX содержали дополнительный мультимедийный сопроцессор. Технология ММХ , предусматривает расширение набора команд х86 за счет 57 инструкций для параллельной обработки однородных данных. Производительность МП с ММХ приблизительно на 60-70% выше обычных процессоров при работе с мультимедийной информацией (полноразмерное экранное видео с одновременной обработкой звуковой информации). Кстати сокращение ММХ обычно трактуют как мультимедийное расширение (Multi Media eXtension) . Презентация первых ММХ процессоров была произведена в январе 1997 года.
В апреле 1997 года фирма AMD представила свой мультимедийный МП . AMD-K6MMX или иначе К6. Процессоры работают на частотах 166, 200 и 233 МГц.
Начиная с процессоров 6-ого поколения в сфере производства и на рынке сбыта МП стали проявляться новые тенденции. В чем же они заключались?
Спектр применения однокристальных МП весьма широк: от бытовых ПК начального уровня до мощных вычислительных систем - рабочих станций и серверов. При этом общей тенденцией и естественной нормой являлось постоянное перераспределение МП между различными вычислительными системами (сегментами рынка) вызванное появлением новых моделей процессоров. Верхний уровень занимали новые наиболее производительные модели, а предыдущие переходили по мере снижения цен на другие сегменты. Например, процессоры 5 поколения Pentium фирмы Intel прошли полный путь . от преимущественного применения в компьютерах высокого класса и серверах к использованию в компьютерах самого начального уровня.
С появлением процессора 6 поколения Pentium Pro картина изменилась. Этот процессор, первоначально предназначавшийся для серверов и рабочих станций, так и не смог проникнуть на массовый рынок персональных компьютеров, так как добиться приемлемого снижения стоимости производства при существовавшем тогда уровне технологии (0.5 мкм, а затем 0.35 мкм) не удалось.
Поэтому фирма Intel для следующих версий процессоров 6 поколения . Pentium II, не отказываясь от такого важного компонента, как встроенная кэш-память 2 уровня, выбрала другой путь, разделив производство собственно процессора (процессорного ядра) и кэш-памяти. Процессор из отдельной микросхемы превратился в модуль . печатную плату с установленными на ней процессорным ядром и микросхемами кэш-памяти. Появилась возможность, варьируя емкость и быстродействие кэш-памяти (и уровень цен) при сохранении одного и того же ядра, выпускать процессоры ориентированные на разных потребителей.
Верхний уровень процессоров получил название - Хеоn, нижний (базовый, стандартный) - Celeron, а максимально широкий спектр - Pentium II. Все это варианты процессора 6 поколения Pentium II, выпускаемые по единой технологии и, соответственно, очень близкие по производительности для широкого круга обычных задач. Но, в соответствии с реальными требованиями потребителей, они представляют собой просто усложненные, нормальные или упрощенные варианты Pentium II.
- Эвм и вычислительные системы».
- Часть I.
- Лекция №1 общие сведения о микропроцессорах и микропроцессорных системах.
- Предисловие
- 1.1 . Основные определения и классификация микропроцессорных систем.
- 1.2. Однокристальные мп.
- 1.2.1 Краткий исторический обзор развития.
- Лекция №2 обзор микропроцессоров фирм клонмейкеров. Современный уровень развития однокристальных микропроцессоров.
- 2.1. Микропроцессоры-клоны.
- 2.2. Современные универсальные однокристальные микропроцессоры.
- Процессоры Pentium II.
- 2.2.1. Процессоры фирмы amd
- 2.2.2.ПроцессорыфирмыCyrix.
- 2.2.3. Сравнительный анализ мп различных семейств.
- 2.2.4. Перспективы развития.
- 2.3. Программируемые микроконтроллеры.
- Лекция №3 обзор микропроцессоров с микропрограммным управлением и микропроцессоров с сокращенным набором команд.
- 3.1. Мп с микропрограммным управлением.
- 3.2. Мп с сокращенным набором команд.
- 3.2.1. Risc-процессоры: предпосылки создания.
- 3.2.2. Принципы risc
- 3.2.3. Особенности risc-процессоров.
- 3.2.4. Представители группы risc-процессоров.
- 3.2.5. Цифровые процессоры обработки сигналов.
- Лекция №4 представление информации в мпс.
- 4.1. Способы кодирования информации в мпс.
- 4.2 Двоичный формат.
- 4.3. Двоично-десятичная система кодирования.
- 4.4. Шестнадцатиричная система счисления.
- 4.4. Формат с плавающей точкой.
- 4.5. Кодирование команд.
- Лекция №5 архитектура мп и мпс.
- 5.1. Понятие организации и архитектуры мп и мпс.
- 5.2 Обобщенная функциональная схема мп.
- 5.2.1 Устройство управления на основе аппаратной реализации.
- 5.2.2. Программируемая логическая матрица.
- Лекция №6 архитектура мп и мпс.(продолжение)
- 6.1. Функциональная схема однокристального мп.
- 6.2 Структура адресного пространства мпс.
- 6.3 Взгляд программиста на адресное пространство.
- 6.4 Понятие стека.
- Лекция №7 способы адресации
- 7.1 Основные определения.
- 7.2 Однокомпонентные способы адресации.
- 7.2.1 Прямой способ адресации.
- 7.2.3 Способы адресации с автомодификацией.
- 7.3 Многокомпонентные способы адресации.
- Лекция №8 основы проограммирования на языке ассемблера для мп i8086.
- 8.1. Формат команд на языке встроенного ассемблера.
- 8.2. Архитектура мп i8086.
- 8.2.1 Сегментация памяти мп i8086.
- 8.2.2 Структура мп i8086.
- 8.2.3 Устройство шинного интерфейса.
- 8.2.4 Операционное устройство(оу).
- 8.3 Основные команды языка Ассемблер для мп i8086.
- 8.3.1 Команды пересылки данных.
- Лекция №9 основы проограммирования на языке ассемблера для мп i8086. (продолжение).
- 9.1. Арифметические команды.
- 9.2. Логические команды.
- 9.3. Команды передачи управления.
- 9.4. Команды управления мп.
- Лекция №10 запоминающие устройства.
- 10.1 Основные характеристики полупроводниковых запоминающих устройств.
- 10.2 Способы организации бис зу.
- 10.3 Классификация полупроводниковых зу.
- 10.3.1. Статические озу (Static Random Access Memory).
- 10.3.2. Озу динамического типа (Dynamic Random Access Memory dram).
- 10.3.4. Кмоп - озу.
- Лекция №11 запоминающие устройства. (продолжение)
- 11.1. Постоянные зу. (Read Only Memory - rom).
- 11.2. Flash-память.
- 11.3. Корпуса модулей зу.
- 11.4. Наращивание объема и разрядности памяти, построенной на полупроводниковых зу.
- Лекция № 12 организация магистралей мпс.
- 12.1 Типы магистралей мпс.
- 12.2 Циклы обращения к магистрали.
- 12.3 Примеры архитектур системных магистралей современных мпс.
- Лекция №13 методы расширения адресного пространства мпс.
- 13.1 Предварительные замечания.
- 13.2 Метод окна.
- 13.3 Метод базовых регистров.
- 13.4 Метод банков.
- 13.5 Метод виртуальной памяти.
- Лекция №14 система прерываний.
- 14.1 Понятие системы прерываний, классификация систем прерываний.
- 14.2. Организация радиальной системы прерываний.
- 14.3. Расширение радиальной системы прерываний методом поллинга.
- 14.4. Организация векторной системы прерываний.
- Лекция №15 организация связи мпс с переферийными устройствами.
- 15.1. Классификация способов обмена информацией в мпс.
- Прямой ввод/ вывод
- 15.3 Условный ввод-вывод.
- 15.4. Режим прямого доступа к памяти.
- Лекция №16 интерфейсы мпс.
- 16.1. Принципы организации и классификация интерфейсов.
- 16.2. Элементная база интерфейсов.
- 16.3. Средства параллельного ввода/вывода.
- Лекция №17 расширитель интерфейса для ibm-совместимых пк. Программируемый интервальный таймер.
- 17.1. Расширитель интерфейса рс на основе ппа кр580вв55.
- 17.2 Программируемый интервальный таймер.
- 17.3. Модуль преобразования цифрового кода в шим-сигнал на базе пит.
- Лекция №18 интерфейсы последовательной связи.
- 18.1. Общая характеристика последовательной связи.
- 18.2. Асинхронные последовательные интерфейсы.
- 18.3. Бис для организации последовательного интерфейса.
- 18.4. Модем.
- 18.5. Стандарты физической связи. Стандарт rs -232- c.