Каталог Рефератов - Подготовка текстового документа в соответствии с СТП 01-01

	Информационно-образоательный портал
	Рефераты, курсовые, дипломы, научные работы,



МЕНЮ\|

поиск

Подготовка текстового документа в соответствии с СТП 01-01

отя процессор Pentium Pro принято считать 64-разрядным (он действительно имеет 64-разрядную шину данных), но все же он, как и процессор Pentium, является 32 - разрядным, так как все его регистры общего назначения имеют 32 разряда. Тем не менее, 64-разрядная внешняя шина данных, 64-разрядная шина данных между процессором и кэш-памятью второго уровня, а также 300-разрядная внутренняя шина процессора значительно ускоряют обмен данными и служат увеличению производительности. Внутри корпуса микросхемы Pentium Pro находятся два кристалла. На этот раз фирма Intel изменила своим традициям и поместила внутри корпуса процессора второй кристалл - кэш- память второго уровня емкостью 256 Кбайт (В модификации Pentium Pro с тактовой частотой 166 МГц и последующих модификациях устанавливается встроенная кэш-память емкостью 512 Кбайт.). Подобная ее организация не только упрощает конструкцию системы и экономит место, но и позволяет ядру процессора обмениваться данными с кэш-памятью на повышенной скорости.

Отметим кратко основные архитектурные новшества, которые позволяют повысить производительность Pentium Pro по сравнению с Pentium. Прежде всего, в Pentium Pro применено динамическое исполнение программы. Этот термин обобщает три новых метода предварительной обработки команд и их исполнения: «глубокое предсказание ветвления», «анализ потока данных» и «опережающее исполнение». Процессор Pentium оснащен лишь двумя независимыми исполнительными блоками и способен одновременно обрабатывать не более двух машинных команд. Pentium Pro, в отличие от Pentium проверяет зависимость команды от результата предыдущих команд не на один, а не много шагов вперед. Этот механизм называется «анализом потока данных». Pentium Pro обычно просматривает программу на 20-30 шагов вперед относительно текущей команды и может выполнять уже не две, а в среднем три инструкции одновременно. Пиковая производительность «опережающего» выполнения может достигать 5 инструкций в одном такте.

Кроме того, что очень важно, он может выполнять команды в порядке, отличном от их порядка следования в программе. Это вторая составляющая динамического исполнения - «опережавшее» выполнение команд. Результат опережающего выполнения записывается в специальные регистры временного хранения. Иногда такая поспешность может оказаться не только бесполезной, но и вредной. Перед командами, выполненными с опережением, среди еще не выполненных команд может оказаться «неучтенная» команда, В этом случае все преждевременные команды оказываются выполненными зря. В большинстве случаев эта авантюра приносит свои плоды: в среднем удается правильно предсказать более 90% переходов (а именно здесь трудно предсказать порядок выполнения команд). Intel так и называет этот метод выполнения программы - «спекулятивный» или «авантюрный».

Для того чтобы быть уверенным, что опережающие вычисления выполнены правильно, процессор выполняет еще так называемую операцию «подтверждения» Команда считается полностью выполненной, только если она прошла подтверждение. Подтверждением в процессоре занимается отдельный блок («блок подтверждения»), который может подтверждать одновременно до трех команд. Пока три команды выполняются в исполнительных блоках, еще три проходят подтверждение, причем подтверждение команды может происходить «одновременно» с ее выполнением, т.е. без затраты дополнительного такта.

Таким образом, если все команды простые, нет «неучтенных» команд, «авантюра» удается, и если остальные условия также благоприятны, то каждый такт Pentium будет завершаться выполнением в среднем двух команд, а Pentium Pro - трех.

В 1997 году начат выпуск новых ММХ - процессоров (MultiМedia Еxtensions), обеспечивающих поддержку мультимедийных приложений «изнутри». Поскольку практически все мультимедийные данные представляются короткими 8-битными последовательностями, то для ускорения работы процессора в него добавили еще один конвейер для их упаковки в 64-битную пачку за счет введения в набор команд специальных 57 мультимедийных команд.

Дополнительный блок обработки мультимедиа разгружает ядро процессора и снимает часть нагрузки видео и аудиокарт и средств телекоммуникации. Результаты тестов показали, что при выполнении традиционных приложений процессоры Pentium ММХ оказались на 10 - 15% производительнее прежних Pentium, а для программ, использующие ММХ - команды, - в 1,5 - 2,5 раза лучше. Однако использование этих команд приводит к новой переработке всего программного обеспечения, которое нельзя будет использовать на не мультимедийных процессорах.

Intel-подобные микропроцессоры выпускают еще несколько фирм - Advanced Micro Devices (AMD), Cyrix, Taxas Instruments (TI)... Bсe они заметно дешевле оригинальной продукции Intel (поскольку не включают затрат на разработку), зачастую быстрее (Intel 80386 доходит до 33 МГц, а АМD - до 40, при одной и той же тактовой частоте, согласно тестам, процессор К5 AMD, класса Pentium P5 Intel на 25% производительнее и т.п.).

В любом случае низкая цена в сочетании с неплохой производительностью делает клоны притягательными. Intel начала терять рынок. Долгое время это не мешало - отдав клонмейкерам воспроизведение старых разработок, фирма собирала сливки с новинок. Но по мере наступления усовершенствованных клонов ситуация осложнилась. И руководство фирмы развернуло рекламную кампанию под лозунгом, списанном с собственной крыши. Теперь надпись “Intel inside” на компьютере означает, что внутри установлен именно процессор производства самой фирмы Intel, а не клон. Это должно гарантировать совместимость и качество.

Все последующие микропроцессоры как фирмы Intel, так и других фирм являются мультимедийными с еще большим набором специальных команд (добавлено еще более 100 мультимедийных команд), хотя в обозначении микросхемы этот факт не находит отражения.

С начала 1998 года Intel избрал новую политику - дробить рынок на части и для каждой делать свой продукт. Так наряду с производительными и дорогими Pentium II (с начала 1999 г. Pentium III) появилось семейство Celeron, нацеленное на низшую ценовую категорию для конкуренции с микропроцессорами фирмы AMD. Эти недорогие процессоры с ядром Deschutes выпускаются по 0.25 мкм-технологии в 2-х вариантах: с частотами 266 и 300 МГц и не имеют кеша второго уровня. Производительность их поэтому невысока и особой популярностью они не пользуются. Еще два процессора из семейства Celeron - 300A и 333А, которые, по сути, Celeron-ами не являются, выполнены по 0.25 мкм технологии, но содержат новое ядро Mendocino (читается - мендосино), в котором интегрирован кеш второго уровня размером 128 Кбайт. Как известно, стандартный процессор Pentium II содержит 512 Кбайт кеша, но этот кеш находится вне ядра и работает на половинной частоте процессора. В Mendocino же за счет того, что L2 кеш расположен на одном куске кремния вместе с процессором, его частота повышена до полной частоты процессора. Такое решение должно обеспечить значительный прирост производительности.

В последующих моделях частота увеличена (366 МГц, 400 МГц и т.д.) и благодаря увеличению частоты кеша, новые Celeron, хоть и обладают кешем меньшего размера, чем Pentium II, с блоками памяти небольшого размера (до 128 Кбайт) работают быстрее. На блоках же большего размера (до 512 Кбайт - размера кеша Pentium II) Pentium II работает с памятью быстрее. Так что в принципе, на различных приложениях новые процессоры Celeron могут показывать как и более высокую, чем Pentium II производительность, так и отставать от него (рис.2.1).

Рисунок 2.1 - Модель частоты увеличения

Процессоры следующего поколения Pentium III выпущен по новой 0.18 мкм-технологии и имеет более высокую тактовую частоту 500-550 МГц. В нем реализованы расширения инструкций, получившие название SSE (Streaming SIMD Extensions), что позволяет достичь высоких скоростей разработки и насыщенности цифрового содержания для воспроизведения специальных эффектов, рендеринга, создания 3-мерных изображений и текстур, а также обеспечивает значительное повышение производительности сети и Internet-приложений, использующих протокол TCP/IP, а также увеличение производительности приложений с интенсивным использованием системной или кэш-памяти.

Подробности о существующих и перспективных разработках можно узнать на фирменном сайте Intel.

2.2. Основная (материнская) плата и шина

Для того чтобы микропроцессор мог работать, необходимы некоторые вспомогательные компоненты. Когда данные передаются внутри компьютерной системы, они проходят по общему каналу, к которому имеют доступ все компоненты системы. Этот путь получил название шины данных. Необходимо отметить, что понятие «шина данных» имеет общее значение, конкретно же и микропроцессор имеет свою шину данных и оперативная память. Когда нет специального уточнения, то речь идет, как правило, об общей шине, или иначе шине ввода-вывода.

Рисунок 2.2 - Материнская плата фирмы Acorp.

Эта шина формируется на сложной многослойной печатной плате - основной, или иначе, материнской (motherboard рис. 2.2).

Системная шина представляет собой совокупность сигнальных линий, объединённых по их назначению (данные, адреса, управление). Основной функцией системной шины является передача информации между базовым микропроцессором и остальными электронными компонентами компьютера. По этой шине так же осуществляется не только передача информации, но и адресация устройств, а также обмен специальными служебными сигналами.

Концепция шины представляет собой один из наиболее совершенных методов унификации при разработке компьютеров. Вместо того чтобы пытаться соединять все элементы компьютерной системы между собой специальными соединениями, разработчики компьютеров ограничили пересылку данных одной общей шиной.

Эта идея чрезвычайно упростила конструкцию компьютеров и существенно увеличила ее гибкость. Чтобы добавить новый компонент, не требуется выполнять множество различных соединений, достаточно присоединить его к шине через специальный разъем (Slot). Чтобы упорядочить передачу информации по шине используется контроллер шины.

На основной плате когда-то были только шина, процессор и оперативная память. Все остальные устройства размещались на сменных платах, включаемых в разъемы (слоты) шины. Сейчас на motherboard находится добрая половина компьютера - и контроллер дисков, и видеоадаптер и порты. А вот процессор и память помещены на сменные платы (модули) - ибо более мощные процессоры и более емкие микросхемы памяти появляются по несколько раз в год и их можно заменить. Для современных компьютеров наметилась тенденция размещения дополнительного оборудования на motherboard (видеоадаптер, звуковая аппаратура, модем - интеграция технических средств).

Архитектура системной шины (приложение 1) той или иной модели системной платы зависит от производителя и определяется типом платформы ПК (типом центрального процессора), применяемым набором микросхем chipset и количеством и разрядностью периферийных устройств, подключаемых к данной системной плате.

Максимальная пропускная способность часто используется в качестве критерия для сравнения возможностей шин различной архитектуры. Ее можно рассчитать, умножив рабочую частоту на количество байт, передаваемое в одном такте (ширину полосы пропускания).

Для особо быстродействующих устройств нужны другие способы подключения. Отдельные (локальные) шины, работающие с основной частотой материнской платы, появились, прежде всего, для памяти - основной и кэш (cache). Затем на локальную шину «посадили» видеоадаптер.

Эту шину VLB создала группа VESA - Video Electronic Standard Association, разработавшая стандарт - Video Electronic Standard Architecture, и поэтому у нее два обозначения - Video Local Bus и VESA Local Bus. Поскольку локальная шина подключена непосредственно к микропроцессору, имеющему 32-разрядную шину данных, то при основной частоте 33 МГц получается скорость обмена 132 Мбайта в секунду.

PCI (Peripheral Component Interconnect bus) - шина для подсоединения периферийных устройств появилась в 1992 г. и утверждена организацией Special_Interest_Group_Steering_Committee. Она стала массово применяться для Pentium-систем. Шина работает с объектами, имеющими напряжение 5 либо 3,3 вольт. Взаимодействие объектов происходит напрямую, без участия центрального процессора (CPU). PCI является 32-разрядной с возможностью расширения до 64 разрядов. Пиковая пропускная способность равна 132 Мбайт/с при 32 разрядах и 264 Мбайт/с при 64 разрядах. В современных материнских платах частота на шине PCI задается как 1/2 входной частоты процессора, т.е. при частоте 66 MHz на PCI будет 33 MHz, при 75 MHz - 37.5 MHz и т.д. Шина хорошо стыкуется с локальной сетью.

Шина PCI - первая шина в архитектуре IBM PC, которая не привязана к этой архитектуре. Она является процессорно-независимой и применяется, например, в компьютерах Macintosh. Процессор через так называемые мосты (PCI Bridge) может быть подключен к нескольким каналам PCI, обеспечивая возможность одновременной передачи данных между независимыми каналами PCI.

В начале 1995 года утвержден стандарт PCI на частоту 66 МГц, а заодно и стандарт на ширину шины в 8 байт. PCI теперь может работать не только как локальная шина, но и как общая. Пропускная способность такой шины существенно возрастает (до теоретически максимальной 8 байт ? 66 МГц = 528 Мбайт в секунду).

Однако для современных систем трехмерной (3D) графики возможностей стандартной шины мало. Intel в 1997 году предложила установить на материнской плате специализированный графический порт - AGP - Accelerated Graphics Port. То есть AGP - специализированная надстройка над шиной PCI, позволяющая создать скоростной канал обмена данными между графическим акселератором и системной логикой PC. AGP-расширение основной PCI-архитектуры работает на удвоенной рабочей частоте шины (т.е. 133 МГц, входной частоты процессора). Для того чтобы достичь высокой скорости передачи, AGP определено как непосредственное или прямое соединение (point-to-point), а не через общую шину.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9

© 2003-2013
Рефераты бесплатно, курсовые, рефераты биология, большая бибилиотека рефератов, дипломы, научные работы, рефераты право, рефераты, рефераты скачать, рефераты литература, курсовые работы, реферат, доклады, рефераты медицина, рефераты на тему, сочинения, реферат бесплатно, рефераты авиация, рефераты психология, рефераты математика, рефераты кулинария, рефераты логистика, рефераты анатомия, рефераты маркетинг, рефераты релиния, рефераты социология, рефераты менеджемент.