Реферат: Універсальні мікропроцесори, застосовувані в ММПС. Мікропроцесори з архітектурою Itanium (IA-64)

- моніторинг продуктивності.

Суперскалярна організація (виконання декількох команд за один такт) здійснюється за рахунок двох конвеєрів.

Подвійний конвеєр Pentium виконує целочислені команди в п'ять етапів:

- передвиборка;

- декодування 1;

- декодування 2;

- виконання;

- запис результатів.

При цьому кілька команд можуть перебувати на різних етапах виконання (конвеєри залежні, тобто при зупинці одного, зупиняється й другий ).

мікропроцесор pentium itanium

1.2.1 Призначення функціональних блоків

К-П частково асоціативна з розміром рядка рівним 32 байтам. Буфер TLB перетворить адресу комірки зовнішньої пам'яті у відповідну адресу даних у К-П. К-П даних використає метод зворотного запису й протокол MESI. Наявність блока предсказування переходів - перший тип МП із такою характеристикою. Виконання твердження переходів здійснюється через буфер BTB і два буфери попередньої вибірки. Перший буфер - для попередньої вибірки команд у припущенні, що переходу немає. Другий буфер – під час передвиборки використується буфер BTB, у якому зберігається вміст при виконанні переходу. Підтримуються й вкладені цикли, тому що BTB зберігає кілька адрес переходів і до 256 результатів переходів.

Операції із плаваючою крапкою

Блок операцій із плаваючою крапкою розташований усередині кристала й використовує складні 8-рівневі конвеєри й внутрішні функції. Більшість команд із плаваючою крапкою починають виконуватися в одному із цілочисельних конвеєрів, а потім передаються на конвеєри із плаваючою крапкою. Функції додавання, ділення й множення реалізовані як внутрішні функції. Блок із плаваючою крапкою Pentium у порівнянні з i486 виконує операції в 10 разів швидше.

64-розрядна шина даних

При цій шині даних обмін МП із пам'яттю здійснюється зі швидкістю 528 Мбайт /с, тобто в 5 разів перевищує максимальну швидкість IntelDX2 66 Мгц - 105 Мбайт/с.

Розширена шина даних підтримує потік команд і даних, переданих суперскалярному виконавчому процесорному ядру, що сприяє підвищенню інтенсивності обробки. У результаті загальна продуктивність в 2,5 рази вище IntelDX2.

Крім цього, Pentium організує конвеєризацію циклів шини, що дозволяє почати другий цикл до завершення першого. Це дає підсистемі пам'яті більше часу для декодування адреси й внаслідок чого можна застосовувати більше повільні й менш дорогі елементи пам'яті, що відбивається на вартості системи. Крім того, збільшенню пропускної здатності й надійності системи сприяє підтримка пакетного читання й запису, перевірка парності адреси й даних.

Для підвищення швидкості виконання послідовних операцій запису в пам'ять Pentium має два буфери запису ( по одному на кожний конвеєр), завдяки яким процесор може продовжувати роботу, виконуючи наступні команди, хоча результат однієї з поточних команд ще не записаний в пам'ять через зайнятість шини.

Засоби забезпечення цілісності даних

Забезпечення внутрішнього виявлення помилок (наявність бітів парності внутрішніх буферів процесора), а також тестування за допомогою функціональної надмірності (використання двох МП - основного й що перевіряє). У парі ці МП виконують паралельні обчислення. Один МП порівнює результати обчислень із результатами обчислень другого МП. У випадку непорівняння результатів генерується переривання.

Керування енергоспоживанням

Здійснюється на двох рівнях - на рівні МП і на рівні системи. На першому рівні - при виконанні завдань, не потребуючі виконання інтенсивних обчислень (редагування текстів), переклад МП у режим зі зниженою тактовою частотою й зниженою напругою живлення. Можливий навіть SL- режим (сплячий). На другому рівні використається режим SMM (System Management Mode), що контролює енергоспоживання у всім ПК (включаючи периферійні пристрої). Цей режим забезпечує інтелектуальне керування системою, що дозволяє МП сповільнювати функціонування, припиняти або повністю припиняти роботу окремих системних компонентів.

Підтримка мультипроцесорності

Здійснюється з використанням протоколу когерентності К-П MESI, а також за допомогою контролера багатопроцесорних переривань, що підтримує до 60 процесорів і 2-входового контролера К-П другого рівня, що дозволяє двом процесорам спільно використати одну К-П другого рівня.

Підтримка різних розмірів сторінок пам'яті

Для першого режиму розмір сторінок дорівнює 4 Кб, а для другого - 4 Мб. Для програмного забезпечення цей режим прозорий. Він уведений для зменшення частоти перемикання сторінок у складних графічних додатках і ядрі операційної системи.

Моніторинг продуктивності

Це засіб, що дозволяє проектувальникам системи й розроблювачам додатків оптимізувати апаратне й програмне забезпечення, завдяки виявленню в програмному коді «вузьких місць». Розроблювачі можуть спостерігати й підраховувати такти для внутрішніх процесорних подій, що впливають на продуктивність операції читання й записи, на промах і влучення в К-П, перериванню, використання системної шини.

1.3 Архітектура PENTIUM MMX

МП Pentium ММХ містить у собі всі функції Pentium плюс 57 додаткових команд (реалізація мультимедійних алгоритмів), цифрова обробка сигналів, операції над векторами, згортка, перетворення Фур'є.

Також реалізовані подвоєні обсяги К-П даних і команд ( по 16 Кбайт кожна), розширена конвеєризація - 6 команд. Поліпшено логіку пророкування переходів і здійснена більше глибока буферізація пам'яті.