Курсовая работа: SOC MPC8640D: архітектура систем, особливості команд, можливість використання

5.Ці числа живлення тільки для моделей MC8640Dwxx1067Nz і MC8640wxx1067Nz. VDD_Coren = 0.95 V і

1.2 Архітектура мікропроцесора MPC8640D

Блок цього процесора включає в себе 2 ядра процесора та 1Мб кеш-пам’яті другого рівня (L2) (чотири блоки по 32Кб Cache SRAM). Високошвидкісна шина кеш-пам’яті повністю ізольована та працює на тій же ж частоті, що і ядро процесора. Сигнали, які передаються системною шиною використовують розширену версію низьковольтної AGTL+ (Advanced Gunning Transceiver Logic) сигнальної технології. Для найбільш швидкої роботи системна шина підтримує синхронну передачу даних. Сигнали системної шини вимагають зовнішнього переривання в кінці кожного кроку для того, щоб допомогти забезпечити високий рівень сигналу. Максимальна пропускна здатність системної шини даних – 1.1Гб/сек.

Абстрактний рівень процесора.

Процесор MPC8640D функціонально потребує прошивку Абстрактного Рівня Процесора (Processor Abstraction Layer – PAL). Прошивка PAL знаходиться у системній флеш-пам’яті та є частиною архітектури Intel Itanium. Процесор використовує концепцію EPIC (Explicitly Parallel Instruction Computing – явна паралельна обробка інструкцій) для тіснішого зв’язку між апаратним та програмним рівнем. За цією концепцією, розроблений інтерфейс зв’язку між процесором та програмним забезпеченням, щоб це саме програмне забезпечення могло експлуатувати всю доступну під час компіляції інформацію та ефективно доставляти її до процесора. У ній розглядаються кілька основних вузьких місць у продуктивності сучасних комп’ютерів, таких як латентність пам’яті, значення адреси пам’яті та залежностей управління потоком.

Процесор MPC8640D має шість 10-ступеневих конвеєри та працює на частоті 1200 MHz . На тактах 1-3 відбувається заповнення конвеєра (пролог), такти 4-5 ставляться до фази ядра, такти 6-8 відповідають епілогу. Якби не було взаємозалежності, команди ld8, add і st8 могли б працювати паралельно у фазі ядра (передбачається, що є два порти пам'яті). Скажемо, коли add починає роботу, ld8 могла б почати нове завантаження, але вже в інший GR-Регістр. У суперскалярних RISC-Процесорах для досягнення подібних цілей доводиться створювати окремі коди для прологу й епілогу, розкручувати цикли, що приводить до збільшення довжини коду. Висока частота системної шини зменшує затримки інструкцій. Для обробки даних процесор використовує: 4 блоки для обробки цілих чисел, 4 блоки для обробки мультимедіа, 2 блоки завантаження \ збереження, 3 блоки розгалуження, 2 блоки розширеної та 2 звичайної точності для обробки чисел з плаваючою крапкою. Дані процесори можуть бути ефективно використані для побудови як невеликих чотирьохпроцесорних так і величезних систем. Збалансоване ядро та підсистема пам’яті забезпечують високу продуктивність роботи з будь-якими завданнями.

Завдяки наявності 6 конвеєрів процесор може виконувати 6 інструкцій за такт. З додаванням широкого набору інструкцій, який має MPC8640D, стає можливою обробка значно більшої кількості інструкцій за цикл. Блок обробки чисел з плаваючою комою підтримує одночасне множення-додавання для забезпечення проведення наукових обчислень.

Підсистема пам’яті.

Процесор MPC8640D отримує доступ до головної системної пам’яті через головну системну шину. Підсистема пам’яті процесора MPC8640D складається з L1 кешу інструкцій (L1I), L1 кешу даних (L1D), програмованого контролера переривань (Programmable Interrupt Controller – PIC), таблиці адрес ALAPT та системної шини.

Робота з числами з плаваючою крапкою.

Арифметичні команди включають операції типу " помножити-і-скласти" і " помножити-і-відняти", команди обчислення максимуму/мінімуму, а також команди розрахунку зворотної величини й зворотного квадратного кореня. Застосування двох останніх замість команд розподілу й квадратного кореня відповідно спрощує роботу з конвеєрами. Реалізація команди обігу замістьрозподілу була застосована, як відомо, ще в легендарному Cray-1.

Процесор містить 64 цілочисленних регістрів і регістрів із плаваючої коми, 32 однобітних предикатних регістра, 8 регістрів переходу. 48 регістрів видні в якості "регістрового вікна" і можуть бути використані при програмній конвеєризації. Регістри переходу служать для пророкування адреси переходу й зберігають адресу, використовувана в непрямому переході.

,Регістри CPUID є 64-розрядними. В CPUID-Регістрах 0 і 1 лежить інформація про виробника, у регістрі 2 перебуває серійний номер процесора, а в регістрі 3.

Задається тип процесора (cемейство, модель, версія архітектури й т.п.) і число CPUID-Регістрів.

1.3 Порівняння процесорів MPC8640D / Core i5 650

MPC8640D / Core i5 650

Процесор	MPC8640D	Core i5 650
Назва ядра	E600 Power Architecture	Clarkdale
Технологія вир-ва	32/45 нм
Частота ядра (std/max), ГГц	1,25	3,2/3,47
Стартовий коефіцієнт множення	24
Кількість ядер/потоків обчислення	2	2/4
Кеш L1, I/D, КБ	32	32/32
Кеш L2, КБ	1024	2 x 256
Кеш L3, КБ	Відсутній	4096
Оперативна пам'ять	DDR1/DDR2	2 x DDR3-1333
Сокет	LGA1156
TDP	14-21 Вт	73 Вт
Ціна	$ 120	$199

Висновок:

Процесори Core i5 показали кращий результат, ніж MPC8640D, тому що у них більша кількість ядер та покращений кеш третього рівня, хоча MPC8640D може відповісти їм меншою тратою енергії.

2. Будова мікропроцесорної системи

2.1 Материнська плата для мікропроцесора MPC8640D

XPedite5130 - 3U провідність - або охолоджує струменем повітря CompactPCI (cPCI) одноплатний комп'ютерний на процесорі Freescale MPC8640D. З подвійним PowerPC e600 ядра, що працюють в 1.25 ГГц, MPC8640D поставляє поліпшену продуктивність і ефективність для сьогоднішньої мережевий обробки інформації та інших вбудованих обчислювальних додатків.

Доповнюючи продуктивність процесора, функції XPedite5130 два окремих каналу до 2 Гбайт кожен SDRAM ECC DDR2-533, багаторазові інтерфейси PCI Express, підтримка PrPMC / XMC, до 256 Мбайт флеш-пам'яті NOR (з надмірністю), і до 4 Гбайт флеш-пам'яті НЕ - І. Порти Ethernet на Два гігабіта, два RS-232/422/485 порти, і введення-виведення P14 від PrPMC прямують до J2 для додаткової системної гнучкості.

XPedite5130 забезпечує високоефективне, багатофункціональне рішення для поточних і майбутніх поколінь вбудованих додатків. Пакети підтримки операційної системи для XPedite5130 включають Вітер Річка Вксуоркс, Linux, Нейтрино QNX, і зелена ЦІЛІСНУ виступів.

Опис блоків

1. Два канали до SDRAM ECC DDR2-533, до 4 Гбайт (2 Гбайт кожен)

2. 2. 32-розрядний PCI-на-PCI міст призначений для взаємодії між первинною шини PCI і

3. середніх автобусів PCI. Міст складається з PCI Bus Master, автобус цілі та цільової функції на первинному шини PCI.

4. Для запису інформації в комірку NOR необхідно зарядити плаваючий затвор. Цього досягають, пропускаючи через канал транзистора сильний струм, при якому виникають гарячі електрони, що мають достатню енергію для подолання оксидного шару.

NAND-пам'ять використовує тунельну інжекцію для запису і тунельний випуск для вилучення. NAND'ова флеш-пам'ять формує ядро легкого USB-інтерфейсу запам'ятовуючих приладів, які також відомі як USB флешки.

5. Freescale MPC 8640D процесор з подвійним PowerPC e600 ядра в 1.25 ГГц

6. J1- PrPMC введення-виведення P14 J2

7. J2 - Два 10/100/1000Base-T порти Ethernet J2

8. Magnetisc