|
Читайте также: |
Вопросы:
1. Технологии повышения производительности процессоров
2. Типы и фирмы процессоров
3. Работа с прайс-листом
Литература: http://www.kailib.ru/arhitevm?start=15
http://cinetel.ru/faq/kompyutery/231/
Самостоятельно:
1. Современные версии процессоров Intel и AMD (отличие от старых).
1. Технологии повышения производительности процессоров
Обработка команды, или цикл процессора, может быть разделена на несколько основных этапов, которые можно назвать микрокомандами. Каждая операция требует для своего выполнения времени, равного такту генератора процессора. Конвейеризация осуществляет многопоточную параллельную обработку команд, так что в каждый момент одна из команд считывается, другая декодируется и т. д., и всего в обработке одновременно находится пять команд. Таким образом, на выходе конвейера на каждом такте процессора появляется результат обработки одной команды (одна команда в один такт). Первая инструкция может считаться выполненной, когда завершат работу все пять микрокоманд. Такая технология обработки команд носит название конвейерной (pipeline) обработки. Каждая часть устройства называется ступенью конвейера, а общее число ступеней — длиной линии конвейера. С ростом числа линий конвейера и увеличением числа ступеней на линии увеличивается пропускная способность процессора при неизменной тактовой частоте.
Процессоры с несколькими линиями конвейера получили название суперскалярных. Pentium — первый суперскалярный процессор Intel. Здесь две линии, что позволяет ему при одинаковых частотах быть вдвое производительней i80486, выполняя сразу две команды за такт. Во многих вычислительных системах наряду с конвейером команд используются конвейеры данных. Сочетание этих двух конвейеров дает возможность достичь очень высокой производительности на определенных классах задач, особенно если используется несколько различных конвейерных процессоров, способных работать одновременно и независимо друг от друга.
Матричные и векторные процессоры. В отличие от скалярных и даже суперскалярных процессоров данные устройства манипулируют массивами данных и предназначены для обработки изображений, матриц и массивов данных. Частным случаем векторного процессора является процессор изображений, который служит для обработки сигналов, поступающих от датчиков—формирователей изображения.
Матричный процессор имеет архитектуру, рассчитанную на обработку числовых массивов, например матриц. Архитектура процессора включает в себя матрицу процессорных элементов, например 64x64, работающих одновременно. Постпроцессор предназначен для реализации некоторых специальных функций, например управления базой данных.
Векторный процессор обеспечивает параллельное выполнение операции над массивами данных, векторами. Он характеризуется специальной архитектурой, построенной на группе параллельно работающих процессорных элементов. Максимальная скорость передачи данных в векторном формате может составлять 64 Гбайт/с, что на два порядка быстрее, чем в скалярных машинах.
SIMD – команды. Г. Флинном в 1966 г. была предложена классификация ЭВМ и вычислительных систем (в основном суперкомпьютеров), основанная на совместном рассмотрении потоков команд и данных. В процессорах таких известных производителей, как Intel и AMD, все более полно используются некоторые из этих архитектурных наработок.
В общем случае архитектура SIMD (ОКМД) предполагает создание структур векторной или матричной обработки. Системы этого типа обычно строятся как однородные, т. е. процессорные элементы, входящие в систему, идентичны, и все они управляются одной и той же последовательностью команд. Однако каждый процессор обрабатывает свой поток данных. Под эту схему хорошо подходят задачи обработки матриц или векторов (массивов), задачи решения систем линейных и нелинейных, алгебраических и дифференциальных уравнений, задачи теории поля и др.
В процессоре Pentium MMX были применены элементы SIMD-команд для обработки мультимедийных данных (видеокодирование, шкалирование, экстраполяция). При этом достигалось общее повышение производительности на 10—20 %, а в программах обработки мультимедиа - до 60 %.
В процессорах Pentium II, III введено 50—70 новых команд, названных Streaming SIMD Extensions (SSE). Процессор содержит "битовые регистры”, позволяющие осуществлять за один такт до четырех операций с плавающей точкой.
В дальнейшем было введено еще 76 SIMD-команд и модернизированы 68 имеющихся команд, что получило название SSE2 (Pentium IV Northwood). Здесь 128-битовые регистры обеспечивали обработку как чисел. Таким образом, SSE2 более гибок, позволяя добиваться роста в производительности. Однако использование нового набора команд требует специальной оптимизации программ. AMD также реализует SSE2 в своем новом семействе процессоров Hammer. Процессор Pentium IV Prescott содержит еще на 13 SSE-команд больше (SSE3).
Динамическое исполнение (Dynamic execution technology). Технология обработки данных в процессоре, обеспечивающая более эффективную работу процессора за счет манипулирования данными, а не простого исполнения списка команд. Динамическое исполнение представляет собой комбинацию трех технологий обработки данных:
Множественное предсказание ветвлений. Предсказывает прохождение программы по нескольким ветвям. Процессор может предвидеть разделение потока команд, используя алгоритм множественного предсказания ветвлений. С большой точностью (более 90 %) он предсказывает, в какой области памяти можно найти следующие команды. Это оказывается возможным, поскольку в процессе исполнения команды процессор просматривает программу на несколько шагов вперед. Этот метод позволяет увеличить загруженность процессора.
Анализ потока данных. Анализирует и составляет график исполнения команд в оптимальной последовательности, независимо от порядка их следования в тексте программы. Используя анализ потока данных, процессор просматривает декодированные команды и определяет, готовы ли они к непосредственному исполнению или зависят от результата других команд. Далее процессор определяет оптимальную последовательность выполнения и исполняет команды наиболее эффективным образом.
Спекулятивное выполнение. Повышает скорость выполнения, просматривая программу вперед и исполняя те команды, которые необходимы. Процессор выполняет команды (до пяти команд одновременно) по мере их поступления в оптимизированной последовательности (спекулятивно). Поскольку выполнение команд происходит на основе предсказания ветвлений, результаты сохраняются как «спекулятивные». На конечном этапе порядок команд восстанавливается.
Технология Hyper-Threading (HT). Эта архитектура реализует разделение времени на аппаратном уровне, разбивая физический процессор на два логических процессора, каждый из которых использует ресурсы чипа — ядро, кэш-память, шины, исполнительное устройство. Ядро процессора выполняет два процесса одновременно.
Специалисты Intel оценивают повышение эффективности в 30% при использовании на НТ-процессорах многопрограммных ОС и обычных прикладных программ.
Технология 3DNow! Улучшая возможности процессора обращаться с вычислениями с плавающей запятой, 3DNow! технология устранила растушую разницу в производительности процессора и графического акселератора и устранила узкое место в начале графического конвейера. Это очистило путь для быстрорастущей производительности 3D и мультимедиа.
Эти возможности впервые были реализованы в процессорах AMD K6-2 (май 1998 г.), и Intel Pentium III Katmai (первая половина 1999 г.). Технологии 3DNow! используются в широком диапазоне приложений — игры, Web-сайты VRML, автоматизированное проектирование, распознавание речи и программное обеспечение декодирования DVD. Производительность в дальнейшем была повышена за счет использования DirectX 6.0 Microsoft, представленного летом 1998 г. Последующие версии OpenGL API были также оптимизированы для 3DNow!. К концу марта 1999 г. ПЭВМ, основанные на технологии 3DNow!, достигли приблизительно 14 млн систем во всем мире.
2. Типы и фирмы процессоров
Этапы развития МП, соответствующие достижения, их основные архитектурные и иные характеристики естественно рассмотреть на основе МП фирмы Intel (INTegrated ELectronics). Имеется также ряд фирм — AMD (Advanced Micro Devices), Cyrix, Texas Instruments и др., которые своими изделиями более или менее успешно конкурируют с корпорацией Intel.
Основные параметры МП следующие:
Дата добавления: 2015-11-26; просмотров: 122 | Нарушение авторских прав