Читайте также:
|
Pentium — торговая марка нескольких поколений микропроцессоров семейства x86, выпускаемых корпорацией Intel с 22 марта 1993 года. Pentium является процессором Intel пятого поколения и пришёл на смену i486.
Основные отличия от семейства 80486:
1. Благодаря использованию суперскалярной архитектуры процессор может выполнять 2 команды за 1 такт. Pentium — первый CISC-процессор, использующий многоконвейерную архитектуру.
2. 64-битная шина данных позволяет процессору Pentium за один шинный цикл обмениваться вдвое большим объёмом данных с оперативной памятью, чем 486 (при одинаковой тактовой частоте).
3. Раздельное кеширование программного кода и данных.
Pentium II и Pentium III отличались от предшественника тактовыми частотами, размером кэша и обновленным набором инструкций, включающим SSE (Pentium III).
Принципиально новым стал Pentium 4, представленный 20 ноября 2000 года. В нем использовалась новая архитектура NetBurst, которая разрабатывалась, в первую очередь, с целью достижения высоких тактовых частот. Однако, работа процессора на высоких частотах связана с большим тепловыделением. Например, оптимальным охлаждением для процессора Cedar Mill, работающим на частоте 7 ГГц, является жидкий азот. Это заставило производителей микропроцессоров отказаться от дальнейшего повышения частот в пользу многоядерности.
Современные процессоры. Core 2, Core i7.
Core 2 — шестое поколение микропроцессоров архитектуры x86-64 корпорации Intel, основанное на процессорной архитектуре Core. Микроархитектура Intel Core обеспечивает высокую производительность, энергосбережение и быстродействие в многозадачных средах. Она имеет несколько ядер и аппаратную поддержку виртуализации (Intel VT), а также Intel 64 и SSSE3.
Intel Core i7 — семейство процессоров x86-64 Intel. Это первое семейство, использующее микроархитектуру Intel Nehalem.
Архитектура Nehalem построена на базе Core, но содержит такие кардинальные изменения, как:
1. Встроенный контроллер памяти, поддерживающий 2 или 3 канала DDR3 SDRAM или 4 канала FB-DIMM
2. Новая шина QPI, пришедшая на смену шине FSB (только в процессорах для LGA 1366; процессоры для LGA 1156 используют шину DMI)
3. Возможность выпуска процессоров со встроенным графическим процессором(в бюджетных решениях на базе 2-х ядерных процессоров)
4. В отличие от Kentsfield и Yorkfield, которые состоят из двух кристаллов по 2 ядра в каждом, все 4 ядра Bloomfield находятся на одном кристалле
5. Добавлен кэш 3-го уровня
6. Добавлена поддержка SMТ (организация 2-х логических ядер из 1 физического)
Часть 2. Современные процессорные архитектуры.
CISC
CISC (англ. Complex instruction set computing, или англ. complex instruction set computer — компьютер с комплексным набором команд) — концепция проектирования процессоров, которая характеризуется следующим набором свойств:
1. нефиксированное значение длины команды;
2. арифметические действия кодируются в одной команде;
3. небольшое число регистров, каждый из которых выполняет строго определённую функцию.
Наиболее распространённая архитектура современных настольных, серверных и мобильных процессоров построена по архитектуре Intel x86 (или х86-64 в случае 64-разрядных процессоров). Формально, все х86-процессоры являлись CISC-процессорами, однако новые процессоры, начиная с Intel Pentium Pro, являются CISC-процессорами с RISC-ядром. Они непосредственно перед исполнением преобразуют CISC-инструкции процессоров x86 в более простой набор внутренних инструкций RISC.
В микропроцессор встраивается аппаратный транслятор, превращающий команды x86 в команды внутреннего RISC-процессора. При этом одна команда x86 может порождать несколько RISC-команд (в случае процессоров типа P6 — до четырёх RISC-команд в большинстве случаев). Исполнение команд происходит на суперскалярном конвейере одновременно по несколько штук.
Это потребовалось для увеличения скорости обработки CISC-команд, так как известно, что любой CISC-процессор уступает RISC-процессорам по количеству выполняемых операций в секунду. В итоге, такой подход и позволил поднять производительность CPU.
Недостатки CISC архитектуры:
1. высокая стоимость аппаратной части;
2. сложности с распараллеливанием вычислений.
Методика построения системы комманд CISC противоположна другой методике - RISC. Различие этих концепций состоит в методах программирования, а не в реальной архитектуре процессора. Практически все современные процессоры эмулируют наборы команд как RISC так и CISC типа.
RISC.
RISC (англ. restricted (reduced) instruction set computer — компьютер с сокращённым набором команд) — архитектура процессора, в которой быстродействие увеличивается за счёт упрощения инструкций, чтобы их декодирование было более простым, а время выполнения — короче. Первые RISC-процессоры даже не имели инструкций умножения и деления. Это также облегчает повышение тактовой частоты и делает более эффективной суперскалярность (распараллеливание инструкций между несколькими исполнительными блоками).
Характерные особенности RISC-процессоров:
1. Фиксированная длина машинных инструкций (например, 32 бита) и простой формат команды.
2. Специализированные команды для операций с памятью — чтения или записи. Операции вида «прочитать-изменить-записать» отсутствуют. Любые операции «изменить» выполняются только над содержимым регистров (т. н. архитектура load-and-store).
3. Большое количество регистров общего назначения (32 и более).
4. Отсутствие поддержки операций вида «изменить» над укороченными типами данных — байт, 16-битное слово.
5. Отсутствие микропрограмм внутри самого процессора. То, что в CISC-процессоре исполняется микропрограммами, в RISC-процессоре исполняется как обыкновенный (хотя и помещённый в специальное хранилище) машинный код, не отличающийся принципиально от кода ядра ОС и приложений.
MISC.
MISC (англ. minimal instruction set computer — «минимальный набор команд компьютера») — процессорная архитектура.
Увеличение разрядности процессоров привело к идее укладки нескольких команд в одно большое слово (связку, bound). Это позволило использовать возросшую производительность компьютера и его возможность обрабатывать одновременно несколько потоков данных.
X86 и x86-64.
x86 — архитектура процессора c одноименным набором команд, впервые реализованная в процессорах компании Intel.
Название образованно от двух цифр, которыми заканчивались названия процессоров Intel ранних моделей — 8086, 80186, 80286 (i286), 80386 (i386), 80486 (i486). За время своего существования набор команд постоянно расширялся, сохраняя совместимость с предыдущими поколениями. x86 — это CISC-архитектура. Доступ к памяти происходит по «словам». «Слова» размещаются по принципу little-endian (от младшего к старшему), известному также как Intel-формат. Современные процессоры включают в себя декодеры команд x86 для преобразования их в упрощённый внутренний формат с последующим их выполнением.
x86-64 (также x64/AMD64/Intel64/EM64T) — 64-битная аппаратная платформа (чипсет, архитектура микропроцессора и команд), разработанная компанией AMD для выполнения 64-разрядных приложений.
Это расширение архитектуры x86 с почти полной обратной совместимостью. Корпорации Microsoft и Oracle используют для обозначения этого набора инструкций термин «x64».
Процессоры архитектуры поддерживают два режима работы: Long mode («длинный» режим) и Legacy mode («наследственный», режим совместимости с x86).
Long Mode позволяет выполнять 64-битные программы; также (для обратной совместимости) предоставляется поддержка выполнения 32-битного кода, например, 32-битных приложений, хотя 32-битные программы не смогут использовать 64-битные системные библиотеки, и наоборот. Чтобы справиться с этой проблемой, большинство 64-разрядных операционных систем предоставляют два набора необходимых системных файлов: один — для родных 64-битных приложений, и другой — для 32-битных программ. (Этой же методикой пользовались ранние 32-битные системы — например, Windows 95 — для выполнения 16-битных программ.)
Legacy Mode позволяет процессору AMD64 выполнять инструкции, рассчитанные для процессоров x86, и предоставляет полную совместимость с 32-битным кодом и операционными системами. В этом режиме процессор ведёт себя точно так же, как x86-процессор, например Pentium 4, и дополнительные функции, предоставляемые архитектурой AMD64 (например, дополнительные регистры) недоступны. В этом режиме 64-битные программы и операционные системы работать не будут.
Заключение.
С уверенностью можно говорить, что изобретение микропроцессоров оказало на человечество не меньшее влияние, чем колесо и обработка железа. Машины, использующие процессоры, помогают человеку во всех сферах его деятельности, будь то работа, быт или развлечения.
С момента выпуска первого микропроцессора прошло более 30 лет. За это время технология производства процессоров ушла далеко вперед. Приведу краткое сравнение самого первого процессора Intel 4004 и современного Intel Core i7-3820. Частота первого составляла 200 кГц, что в 18000 меньше, чем у Core i7. Размер транзисторов уменьшился в 312,5 раз, вместе с тем увеличилась площадь кристалла в 36,25 раза. Количество транзисторов выросло в миллион раз, кроме того современные настольные процессоры на одном кристалле имеют до 6 ядер. Что же нас ждет дальше?
Дата добавления: 2015-11-26; просмотров: 135 | Нарушение авторских прав