основные принципы работы современных процессоров типы архитектуры основные блоки конвейер

вебасто транспортер т5 предохранитель

Наклонная камера — неотъемлемая часть системы, которая размещается посередине между жаткой и молотилкой комбайна. Главная ее задача — доставка травы, которую скосили, фиксация жатки, ее привода. Как правило, после длительного использования камеры наклонного типа, ее детали изнашиваются. Купить новые запчасти можно на сайте компании «ПрофАгро».

Основные принципы работы современных процессоров типы архитектуры основные блоки конвейер

Четыре уровня привилегий можно интерпретировать в виде колец защиты рис. Базовую структуру микропроцессоров IA можно рассмотреть на примере Intel рис. В структуре Intel можно выделить шесть основных блоков, работающих параллельно:.

Блок интерфейса с магистралью обеспечивает интерфейс между МП и его окружением. Он принимает внутренние запросы для выборки команд от блока предварительной выборки команд и для обмена данными с исполнительным блоком и устанавливает приоритет этих запросов.

Одновременно он генерирует или обрабатывает сигналы для исполнения текущего цикла магистрали. К ним относятся: сигналы адреса, данных и управления для обращения к внешней памяти и устройствам ввода-вывода. При помощи схемы арбитра запросов блок управляет интерфейсом с внешними указателями используемой в текущий момент магистрали и сопроцессорами. В МП Intel рис.

На основе последней был реализован специальный режим работы магистрали — режим пакетирования. В этом режиме при передаче 4 слов на магистрали выставляется только адрес первого, что позволяет существенно сократить время обмена данными с оперативной памятью или внешним кэшем. Для того чтобы заранее получать команды или данные перед их фактическим использованием, существует функция опережающего просмотра программы, которую в Intel выполняет блок предвыборки команд.

Когда блок интерфейса с магистралью не занимает цикла магистрали для исполнения команды, блок предвыборки команд использует его для последовательной выборки из памяти байтов команд. Эти команды хранятся в байтовой очереди команд в ожидании обработки блоком декодирования команд. Блок декодирования команд преобразует байты команды из этой очереди в микрокод.

В Intel эта очередь имеет размер 3 команды, а в Intel — уже 5 команд, что позволяет этому МП при некоторых условиях выполнять по одной команде за цикл. Исполнительный блок выполняет команды из очереди команд и взаимодействует со всеми другими блоками, нужными для завершения выполнения команды. Для ускорения выполнения команд с обращением к памяти исполнительный блок приступает к их исполнению до завершения выполнения предыдущей команды.

Так как команды с обращением к памяти встречаются очень часто, то благодаря такому перекрытию по времени производительность повышается. В МП Pentium исполнительный блок реализован в виде двух параллельных конвейеров u и v , что позволяет ему выполнять до двух команд за такт.

Это архитектурное решение названо суперскалярностью. Особенностью конвейеров P6 является динамическое выполнение предсказание ветвлений, спекулятивное выполнение, изменение последовательности команд. В исполнительный блок встроены регистры общего назначения РОН , которые используются для таких операций, как двоичное сложение или вычисление и модификация адресов. Исполнительный блок содержит восемь разрядных РОНов, применяемых как для вычисления адресов, так и для операций с данными.

Этот блок содержит также разрядный регистр, необходимый для ускорения операций сдвига, циклического сдвига, умножения и деления. Блоки сегментации и страничной трансляции образуют устройство управления памятью. Блок сегментации преобразует логические адреса в линейные по запросу исполнительного блока. Для ускорения этого преобразования текущие дескрипторы сегментов помещаются во встроенную кэш-память.

Во время трансляции адресов блок управления сегментами проверяет, нет ли нарушения сегментации. Эти проверки выполняются отдельно от проверок нарушений статической сегментации, осуществляемых механизмом проверки защиты. Блок сегментации обеспечивает четыре уровня защиты от 0 до 3 с целью изоляции и защиты друг от друга прикладных программ и операционной системы.

Этот компонент также позволяет легко создавать перемещаемые программы и данные и обеспечивает их совместное использование. Полученный линейный адрес направляется в блок страничной трансляции. Если механизм страничного преобразования включен, то для получения физических адресов по линейным используется блок страничной трансляции.

Если же этот механизм выключен, то это означает, что, физический адрес совпадает с линейным, и трансляция не нужна. Для ускорения трансляции адресов в кэш-память дескрипторов страниц помещаются каталог недавно использованных страниц, а также информация о входах в таблицу страниц в буфере трансляции адресов. Затем блок страничной трансляции пересылает физические адреса в блок интерфейса с магистралью для выполнения цикла обращения к памяти или устройствам ввода-вывода.

МП Intel использует разрядные регистры и шины данных для поддержки адресов и типов данных такой же разрядности. Блок страничной трансляции позволяет прозрачно управлять пространством физических адресов независимо от управления сегментами. Каждый сегмент отображается в пространство линейных адресов, которое, в свою очередь, отображается в одну или несколько страниц объемом 4 Кб.

Для реализации эффективной системы виртуальной памяти Intel полностью поддерживает способность рестарта повторного запуска в случае отказа во всех страницах и сегментах. В МП был интегрирован кэш первого уровня размером 8 Кб. В МП Pentium Pro, кроме того, на кристалле интегрирован кэш второго уровня.

Восемь регистров общего назначения имеют длину в 32 бит и содержат адреса или данные. Они поддерживают операнды-данные длиной 1, 8, 16, 32 и при использовании двух регистров 64 бит; битовые поля от 1 до 32 бит; операнды-адреса длиной 16 и 32 бит. Доступ к младшим 16 бит этих регистров выполняется независимо при использовании соответствующих имен битных регистров:. Хотя регистр ESP тоже относится к регистрам общего назначения, он содержит указатель на вершину стека и не используется для других целей.

Следует отметить, что регистры могут быть неравнозначны и при использовании определенных инструкций могут иметь специальное значение:. МП включает шесть непосредственно доступных битных регистров сегментов. С каждым сегментным регистром ассоциирован программно-недоступный кэш дескриптора соответствующего сегмента, содержащий базовый адрес сегмента в линейном адресном пространстве, предел сегмента и атрибуты сегмента. Этот кэш заполняется при загрузке значения в сегментный регистр.

В реальном режиме предел сегмента всегда 0FFFFh, атрибуты игнорируются, а базовый адрес вычисляется сдвигом значения селектора на 4 бита влево. В защищенном режиме кэш заполняется соответствующими значениями из дескрипторной таблицы.

Не все сегментные регистры равнозначны. Регистр CS хранит селектор сегмента кода. МП извлекает очередную инструкцию для исполнения, формируя логический адрес из селектора в CS и смещения в регистре EIP. Регистр SS хранит селектор сегмента стека.

Стек используется для передачи параметров подпрограммам и для сохранения адреса возврата при вызове подпрограммы или обработчика прерывания. Вершиной стека считается байт, логический адрес которого образуется из селектора в регистре SS и смещения в регистре ESP. Программа может непосредственно изменить значение SS, что дает ей возможность переключаться между несколькими стеками. Если инструкция обращается к памяти, но содержит только смещение, то считается, что она обращается к данным в сегменте DS.

Сегмент ES может использоваться без явного указания в цепочечных командах. Сегменты FS и GS используются при обращении к памяти только при явном использовании в инструкции префиксов этих сегментов. Указатель команд EIP является разрядным регистром. Он содержит смещение следующей команды, подлежащей выполнению. Относительный адрес отсчитывается от базового адреса сегмента исполняемой задачи.

Некоторые из флагов могут быть изменены специально предназначенными для этой цели инструкциями. Для изменения или проверки группы флагов можно воспользоваться следующими командами:. Регистры управления сегментированной памятью , известные также как регистры системных адресов, указывают на структуры данных, которые управляют механизмом сегментированной памяти. Они определены для ссылок на таблицы или сегменты, поддерживаемые моделью защиты МП. Регистр глобальной дескрипторной таблицы GDTR.

Содержит битный линейный адрес и битную границу глобальной дескрипторной таблицы. В реальном режиме этот регистр не используется. Перед переходом в защищенный режим в этот регистр следует загрузить корректные значения. Регистр локальной дескрипторной таблицы LDTR. Содержит битный селектор локальной дескрипторной таблицы. С регистром связан программно-недоступный кэш дескриптора для хранения базового адреса, предела и атрибутов соответствующей дескрипторной таблицы.

С каждой задачей в защищенном режиме может быть связана своя локальная дескрипторная таблица, поэтому селектор LDT хранится в TSS и автоматически загружается при переключении задач. Регистр таблицы дескрипторов прерываний IDTR. Указывает на таблицу точек входа в программы обработки прерываний. Регистр содержит битный линейный базовый адрес и битный предел таблицы.

Регистр задачи TR. Указывает на информацию, необходимую МП для определения текущей задачи. Регистр содержит битный селектор дескриптора сегмента состояния задачи. С регистром связан программно-недоступный кэш дескриптора TSS для хранения базового адреса, предела и атрибутов соответствующего сегмента состояния задачи. Вместе с регистрами системных адресов эти регистры хранят информацию о состоянии МП, которая влияет на все задачи в системе. Системным программистам регистры управления доступны только через варианты команды MOV, которые позволяют их загружать или сохранять в регистрах общего назначения.

Они устанавливают точки останова по данным и позволяют устанавливать задавать точки останова по командам без модификации сегментов программ. Регистры DR0-DR3 предназначены для хранения четырех линейных адресов точек останова. Регистр DR6 отражает текущее состояние точек останова.

Регистр DR7 задает условие для точек останова. Инструкция микропроцессора может содержать следующие поля:. Непосредственный операнд. Префикс — необязательная часть инструкции, которая позволяет изменить некоторые особенности ее выполнения. В команде может быть использовано сразу несколько префиксов разного типа. На размер инструкции накладывается ограничение в 15 байт.

Инструкция большего размера может получиться при некорректном использовании большого количества префиксов. В IA в таком случае генерируют исключение Если инструкция микропроцессора требует операнды, то они могут задаваться следующими способами:. Для совместимости с битными процессорами архитектура IA использует одинаковые коды для инструкций, оперирующих как с битными, так и битными операндами.

Новая архитектура предусматривает также новые возможности при указании адреса для операнда в памяти. Как процессор будет считать операнд или его адрес, зависит от эффективного размера операнда и эффективного размера адреса для данной команды. Эти значения определяются на основе режима работы, бита D дескриптора используемого сегмента и наличия в инструкции определенных префиксов.

Непосредственный режим адресации подразумевает включение операнда-источника в код инструкции. Операнд может быть 8-битовым или битовым, если значение эффективного размера операнда — Обычно непосредственные операнды используются в арифметических инструкциях. Регистровый режим адресации определят операнд-источник или операнд-приемник в одном из регистров процессора или сопроцессора. Адресация через порт ввода-вывода подразумевает получение операнда или сохранение операнда через пространство портов ввода-вывода.

Адрес порта ввода-вывода либо непосредственно включается в код инструкции, либо берется из регистра DX. Очень распространенный способ адресации операнда — адресация через память. Таким образом, может быть указан операнд-источник или операнд-приемник. Следует отметить, что процессор не позволяет одновременно задавать оба операнда через память за исключением некоторых цепочечных команд.

Для получения операнда из памяти процессору необходимо знать селектор сегмента и смещение в сегменте. В некоторых командах селектор может быть указан непосредственно в коде инструкции. В других случаях процессор может явно или неявно использовать значение одного из сегментных регистров. Под неявным использованием сегментных регистров подразумевается то, что в зависимости от предназначения операнда процессор использует определенный сегментный регистр для обращения к памяти :.

Явное использование сегментных регистров возможно, если в код инструкции включается префикс смены сегмента. Указание префикса смены сегмента допустимо не для всех команд: нельзя менять сегмент для команд работы со стеком всегда используется SS ; для цепочечных команд можно менять сегмент только операнда-источника операнд-приемник всегда адресуется через ES. Такая схема позволяет в языках высокого уровня и на языке Ассемблера легко реализовать работу с массивами.

Процессоры семейства Pentium имеют ряд архитектурных и структурных особенностей по сравнению с предыдущими моделями микропроцессоров фирмы Intel. Наиболее характерными из них являются:. Основные характеристики процессоров семейства Pentium следующие:.

Новая микроархитектура процессоров Pentium рис. Под суперскалярностью подразумевается наличие более одного конвейера для обработки команд в отличие от скалярной — одноконвейерной архитектуры. Конвейер U может выполнять любые команды семейства IA, включая целочисленные команды и команды с плавающей точкой. Конвейер V предназначен для выполнения простых целочисленных команд и некоторых команд с плавающей точкой. Команды могут направляться в каждое из этих устройств одновременно, причем при выдаче устройством управления в одном такте пары команд более сложная команда поступает в конвейер U, а менее сложная — в конвейер V.

Однако, такая попарная обработка команд спаривание возможна только для ограниченного подмножества целочисленных команд. Команды вещественной арифметики не могут запускаться в паре с целочисленными командами. Одновременная выдача двух команд возможна только при отсутствии зависимостей по регистрам.

Одной из главных особенностей шестого поколения микропроцессоров архитектуры IA является динамическое спекулятивное исполнение. Под этим термином подразумевается следующая совокупность возможностей:. Поток микроопераций попадает в буфер переупорядочивания пул инструкций. В нем содержатся как не выполненные пока микрооперации, так и уже выполненные, но еще не повлиявшие на состояние процессора. Для декодирования инструкций предназначены три параллельных дешифратора : два для простых и один для сложных инструкций.

Каждая инструкция IA декодируется в микрооперации. Микрооперации выполняются пятью параллельными исполнительными устройствами : два для целочисленной арифметики , два для вещественной арифметики и блок интерфейса с памятью. Таким образом, возможно выполнение до пяти микроопераций за такт. Блок исполнительных устройств способен выбирать инструкции из пула в любом порядке. При этом благодаря блоку предсказания ветвлений возможно выполнение инструкций, следующих за условными переходами.

Блок резервирования постоянно отслеживает в пуле инструкций те микрооперации, которые готовы к исполнению исходные данные не зависят от результата других невыполненных инструкций и направляет их на свободное исполнительное устройство соответствующего типа. Одно из целочисленных исполнительных устройств дополнительно занимается проверкой правильности предсказания переходов.

При обнаружении неправильно предсказанного перехода все микрооперации, следующие за переходом, удаляются из пула и производится заполнение конвейера команд инструкциями по новому адресу. Взаимная зависимость команд от значения регистров архитектуры IA может требовать ожидания освобождения регистров. Для сравнения: конвейер у процессоров семейства P6 состоит всего из 10 стадий. Преимущества от использования такого новшества далеко не очевидны.

С одной стороны, более длинный конвейер позволяет упростить логику работы каждой отдельной стадии, а значит, более просто реализовать ее аппаратно, что приводит к уменьшению времени выполнения каждой отдельно взятой стадии. А это, в конечном счете, приводит к тому, что тактовая частота процессора может быть значительно увеличена. С другой стороны, при обнаружении неправильно предсказанного перехода весь конвейер останавливается вместе с одновременным сбросом его содержимого.

Поэтому при увеличении длины конвейера для обеспечения роста производительности нужно повышать эффективность алгоритмов предсказания переходов. В Intel Pentium 4 интегрирован более совершенный механизм предсказания переходов. Execution Trace Cache. Execution Trace Cache — это название и одновременно способ реализации кэша инструкций в архитектуре NetBurst. Смысловое содержание этого термина можно перевести как «кэш трассировки выполняемых микроопераций». В Execution Trace Cache хранятся микрооперации, которые были получены в результате декодирования входного потока инструкций исполняемого кода и готовы для передачи на выполнение конвейеру.

Емкость Execution Trace Cache составляет 12 Кбайт. Execution Trace Cache устроен таким образом, что вместе с кодом каждой микрооперации в нем хранятся результаты выполнения ветвей кода для этой микрооперации — в той же строке кэша cache line , что и сама микрооперация. Это позволяет легко и своевременно выявлять микрооперации, которые никогда не будут выполнены, и быстро удалять их из кэша инструкций, а также оперативно «вычищать» Execution Trace Cache от «лишних» микроопераций в случае обнаружения ошибочно предсказанного перехода.

Последнее обстоятельство особенно важно, так как позволяет сократить общее время реинициализации конвейера после его остановки в результате выполнения перехода, который был «угадан» неправильно. Rapid Execution Engine. Так, в архитектуре NetBurst назван блок выполнения арифметико-логических операций. Конструктив Rapid Execution Engine довольно оригинален: во-первых, он состоит из двух АЛУ-модулей, работающих параллельно; во-вторых, рабочая тактовая частота этих АЛУ-модулей в два раза выше тактовой частоты процессора — это достигается за счет регистрации как переднего, так и заднего фронта задающего тактового сигнала.

Таким образом, каждый АЛУ-модуль способен выполнить до двух целочисленных операций за один рабочий такт процессора, а весь Rapid Execution Engine в целом — до четырех таких операций. Advanced Dynamic Execution. Advanced Dynamic Execution — это обобщенное название механизма динамического выполнения команд, используемого в NetBurst. Аналогичный механизм используется в процессорах семейства P6, однако, в Intel Pentium 4 он улучшен. Динамическое исполнение представляет собой комбинацию трех технологий обработки данных, обеспечивающих более эффективную работу процессора — множественное предсказание ветвлений,анализ потока данныхи спекулятивное исполнение.

Динамическое исполнение обеспечивает более эффективную работу процессора, позволяя манипулировать данными, а не просто исполнять последовательный список инструкций. Это оказывается возможным, поскольку в процессе исполнения инструкции процессор просматривает программу на несколько шагов вперед. Технология анализа потока данныхпозволяет проанализировать код и составить график, то есть новую оптимальную последовательность исполнения инструкций, независимо от порядка их следования в тексте программы.

Спекулятивное выполнение повышает скорость выполнения за счет выполнения до 5 инструкций одновременно по мере их поступления в оптимизированной последовательности — то есть спекулятивно. Это обеспечивает максимальную загруженность процессора и увеличивает скорость исполнения программы.

Поскольку выполнение инструкций происходит на основе предсказания ветвлений, результаты сохраняются как «спекулятивные» — промежуточные с возможным отвержением из-за нарушения последовательности инструкций — промахов в предсказании. На конечном этапе порядок инструкций и результатов их выполнения восстанавливается до первоначального.

На рис. Они будут подробно рассмотрены ниже. Принципы работы и основные команды. Основные принципы практической работы с текстовым процессором ms word. Основные принципы практической работы с текстовым процессором MS Word. Ввод и редактирование текста. Форматирование документа. Ввод формул. В архитектуру процессоров введены средства отладки и тестирования.

Навигация по записям Задержка двойного оборота оборудования и среды передачи ethernet и fast ethernet. Удостоверения частного судебного исполнителя.

СТЕКЛА НА ТРАНСПОРТЕР Т 4

В защищенном режиме кэш заполняется соответствующими значениями из дескрипторной таблицы. Не все сегментные регистры равнозначны. Регистр CS хранит селектор сегмента кода. МП извлекает очередную инструкцию для исполнения, формируя логический адрес из селектора в CS и смещения в регистре EIP. Регистр SS хранит селектор сегмента стека. Стек используется для передачи параметров подпрограммам и для сохранения адреса возврата при вызове подпрограммы или обработчика прерывания.

Вершиной стека считается байт, логический адрес которого образуется из селектора в регистре SS и смещения в регистре ESP. Программа может непосредственно изменить значение SS, что дает ей возможность переключаться между несколькими стеками. Если инструкция обращается к памяти, но содержит только смещение, то считается, что она обращается к данным в сегменте DS. Сегмент ES может использоваться без явного указания в цепочечных командах.

Сегменты FS и GS используются при обращении к памяти только при явном использовании в инструкции префиксов этих сегментов. Указатель команд EIP является разрядным регистром. Он содержит смещение следующей команды, подлежащей выполнению. Относительный адрес отсчитывается от базового адреса сегмента исполняемой задачи.

Некоторые из флагов могут быть изменены специально предназначенными для этой цели инструкциями. Для изменения или проверки группы флагов можно воспользоваться следующими командами:. Регистры управления сегментированной памятью , известные также как регистры системных адресов, указывают на структуры данных, которые управляют механизмом сегментированной памяти.

Они определены для ссылок на таблицы или сегменты, поддерживаемые моделью защиты МП. Регистр глобальной дескрипторной таблицы GDTR. Содержит битный линейный адрес и битную границу глобальной дескрипторной таблицы. В реальном режиме этот регистр не используется. Перед переходом в защищенный режим в этот регистр следует загрузить корректные значения. Регистр локальной дескрипторной таблицы LDTR.

Содержит битный селектор локальной дескрипторной таблицы. С регистром связан программно-недоступный кэш дескриптора для хранения базового адреса, предела и атрибутов соответствующей дескрипторной таблицы.

С каждой задачей в защищенном режиме может быть связана своя локальная дескрипторная таблица, поэтому селектор LDT хранится в TSS и автоматически загружается при переключении задач. Регистр таблицы дескрипторов прерываний IDTR. Указывает на таблицу точек входа в программы обработки прерываний. Регистр содержит битный линейный базовый адрес и битный предел таблицы.

Регистр задачи TR. Указывает на информацию, необходимую МП для определения текущей задачи. Регистр содержит битный селектор дескриптора сегмента состояния задачи. С регистром связан программно-недоступный кэш дескриптора TSS для хранения базового адреса, предела и атрибутов соответствующего сегмента состояния задачи. Вместе с регистрами системных адресов эти регистры хранят информацию о состоянии МП, которая влияет на все задачи в системе.

Системным программистам регистры управления доступны только через варианты команды MOV, которые позволяют их загружать или сохранять в регистрах общего назначения. Они устанавливают точки останова по данным и позволяют устанавливать задавать точки останова по командам без модификации сегментов программ. Регистры DR0-DR3 предназначены для хранения четырех линейных адресов точек останова.

Регистр DR6 отражает текущее состояние точек останова. Регистр DR7 задает условие для точек останова. Инструкция микропроцессора может содержать следующие поля:. Непосредственный операнд. Префикс — необязательная часть инструкции, которая позволяет изменить некоторые особенности ее выполнения. В команде может быть использовано сразу несколько префиксов разного типа. На размер инструкции накладывается ограничение в 15 байт.

Инструкция большего размера может получиться при некорректном использовании большого количества префиксов. В IA в таком случае генерируют исключение Если инструкция микропроцессора требует операнды, то они могут задаваться следующими способами:. Для совместимости с битными процессорами архитектура IA использует одинаковые коды для инструкций, оперирующих как с битными, так и битными операндами. Новая архитектура предусматривает также новые возможности при указании адреса для операнда в памяти.

Как процессор будет считать операнд или его адрес, зависит от эффективного размера операнда и эффективного размера адреса для данной команды. Эти значения определяются на основе режима работы, бита D дескриптора используемого сегмента и наличия в инструкции определенных префиксов.

Непосредственный режим адресации подразумевает включение операнда-источника в код инструкции. Операнд может быть 8-битовым или битовым, если значение эффективного размера операнда — Обычно непосредственные операнды используются в арифметических инструкциях. Регистровый режим адресации определят операнд-источник или операнд-приемник в одном из регистров процессора или сопроцессора. Адресация через порт ввода-вывода подразумевает получение операнда или сохранение операнда через пространство портов ввода-вывода.

Адрес порта ввода-вывода либо непосредственно включается в код инструкции, либо берется из регистра DX. Очень распространенный способ адресации операнда — адресация через память. Таким образом, может быть указан операнд-источник или операнд-приемник.

Следует отметить, что процессор не позволяет одновременно задавать оба операнда через память за исключением некоторых цепочечных команд. Для получения операнда из памяти процессору необходимо знать селектор сегмента и смещение в сегменте. В некоторых командах селектор может быть указан непосредственно в коде инструкции.

В других случаях процессор может явно или неявно использовать значение одного из сегментных регистров. Под неявным использованием сегментных регистров подразумевается то, что в зависимости от предназначения операнда процессор использует определенный сегментный регистр для обращения к памяти :. Явное использование сегментных регистров возможно, если в код инструкции включается префикс смены сегмента. Указание префикса смены сегмента допустимо не для всех команд: нельзя менять сегмент для команд работы со стеком всегда используется SS ; для цепочечных команд можно менять сегмент только операнда-источника операнд-приемник всегда адресуется через ES.

Такая схема позволяет в языках высокого уровня и на языке Ассемблера легко реализовать работу с массивами. Процессоры семейства Pentium имеют ряд архитектурных и структурных особенностей по сравнению с предыдущими моделями микропроцессоров фирмы Intel. Наиболее характерными из них являются:.

Основные характеристики процессоров семейства Pentium следующие:. Новая микроархитектура процессоров Pentium рис. Под суперскалярностью подразумевается наличие более одного конвейера для обработки команд в отличие от скалярной — одноконвейерной архитектуры. Конвейер U может выполнять любые команды семейства IA, включая целочисленные команды и команды с плавающей точкой.

Конвейер V предназначен для выполнения простых целочисленных команд и некоторых команд с плавающей точкой. Команды могут направляться в каждое из этих устройств одновременно, причем при выдаче устройством управления в одном такте пары команд более сложная команда поступает в конвейер U, а менее сложная — в конвейер V. Однако, такая попарная обработка команд спаривание возможна только для ограниченного подмножества целочисленных команд.

Команды вещественной арифметики не могут запускаться в паре с целочисленными командами. Одновременная выдача двух команд возможна только при отсутствии зависимостей по регистрам. Одной из главных особенностей шестого поколения микропроцессоров архитектуры IA является динамическое спекулятивное исполнение.

Под этим термином подразумевается следующая совокупность возможностей:. Поток микроопераций попадает в буфер переупорядочивания пул инструкций. В нем содержатся как не выполненные пока микрооперации, так и уже выполненные, но еще не повлиявшие на состояние процессора.

Для декодирования инструкций предназначены три параллельных дешифратора : два для простых и один для сложных инструкций. Каждая инструкция IA декодируется в микрооперации. Микрооперации выполняются пятью параллельными исполнительными устройствами : два для целочисленной арифметики , два для вещественной арифметики и блок интерфейса с памятью.

Таким образом, возможно выполнение до пяти микроопераций за такт. Блок исполнительных устройств способен выбирать инструкции из пула в любом порядке. При этом благодаря блоку предсказания ветвлений возможно выполнение инструкций, следующих за условными переходами. Блок резервирования постоянно отслеживает в пуле инструкций те микрооперации, которые готовы к исполнению исходные данные не зависят от результата других невыполненных инструкций и направляет их на свободное исполнительное устройство соответствующего типа.

Одно из целочисленных исполнительных устройств дополнительно занимается проверкой правильности предсказания переходов. При обнаружении неправильно предсказанного перехода все микрооперации, следующие за переходом, удаляются из пула и производится заполнение конвейера команд инструкциями по новому адресу. Взаимная зависимость команд от значения регистров архитектуры IA может требовать ожидания освобождения регистров.

Для решения этой проблемы предназначены 40 внутренних регистров общего назначения , используемых в реальных вычислениях. Блок удаления отслеживает результат спекулятивно выполненных микроопераций. Если микрооперация более не зависит от других микроопераций, ее результат переносится на состояние процессора, и она удаляется из буфера переупорядочивания.

Блок удаления подтверждает выполнение инструкций до трех микроопераций за такт в порядке их следования в программе, принимая во внимание прерывания, исключения, точки останова и промахи предсказания переходов. Многие алгоритмы работы с мультимедийными данными допускают простейшие элементы распараллеливания, когда одна операция может выполняться параллельно над несколькими числами. Такой подход называется SIMD — single-instruction multiple-data одна инструкция — множество данных.

Одна инструкция MMX может выполнить арифметическую или логическую операцию над "пакетами" целых чисел, упакованных в регистрах MMX. Например, инструкция PADDSB складывает 8 байт одного "пакета" с соответствующими восьмью байтами другого пакета, фактически выполняя сложение восьми пар чисел одной инструкцией.

Это сочетание обеспечивает существенное увеличение производительности процессоров Pentium II по сравнению с предыдущими процессорами IAархитектуры. Процессор содержит раздельные внутренние блоки кэш-памяти команд и данных по 16 Кбайт и Кбайт общей неблокирующей кэш-памяти второго уровня. Повышение производительности IA достигалось не только путем оптимизации конвейера команд и добавления исполнительных блоков, но и, например, внедрением кэш-памяти в ядро процессора. В процессорах Pentium размер кэша был удвоен.

Однако такое решение в то время оказалось слишком дорогим и невыгодным, поэтому в Pentium II была представлена технология Dual Independent Bus DIB — двойная независимая шина. Для доступа к кэшу и для доступа к внешней памяти использовались раздельные шины. Такое же архитектурное решение использовалось в первых моделях Pentium III. Процессор Pentium 4 является разрядным представителем семейства IA, по микроархитектуре принадлежащим к новому, седьмому по классификации Intel поколению.

С программной точки зрения он представляет собой процессор IA с очередным расширением системы команд — SSE2. С внешней, аппаратной точки зрения — это процессор с системной шиной нового типа, в которой кроме повышения тактовой частоты применены ставшие уже привычными принципы двойной 2х и четырехкратной 4х синхронизации, а также предпринят ряд мер по обеспечению работоспособности на ранее немыслимых частотах.

Микроархитектура процессора, получившая название Net Burst, разработана с учетом высоких частот как ядра более 1,4 ГГц , так и системной шины МГц. Процессор Pentium 4 является однокристальным. Кроме собственно вычислительного ядра, он содержит кэш-память двух уровней. Вторичный кэш, общий для инструкций и данных, имеет размер Кбайт и разрядность шины бита 32 байта , как и в последних процессорах Pentium III. Вторичный кэш имеет ЕСС-контроль, позволяющий обнаруживать и исправлять ошибки.

Первичный кэш инструкций в привычном понимании отсутствует, его заменил кэш трассы trace cache. В нем хранятся последовательности микроопераций, в которые декодированы инструкции. Здесь могут помещаться до 12К микроинструкций. Интерфейс системной шины процессора рассчитан только на однопроцессорные конфигурации. Интерфейс во многом напоминает шину Р6, протокол также ориентирован на одновременное выполнение нескольких транзакций.

Принят ряд мер по обеспечению высокой пропускной способности. В процессоре Pentium 4 частота шины МГц с "четырехкратной накачкой" quad pumped — тактовая частота системной шины составляет МГц, но частота передачи адресов и данных выше. Новая информация по линиям с общей синхронизацией может передаваться на каждом такте с частотой МГц. Для 2 и 4-кратной передачи используется синхронизация от источника данных. Исполнительные устройства МП АЛУ работают на удвоенной частоте, что дает возможность выполнять большинство целочисленных инструкций за половину такта.

По сравнению с предыдущими поколениями IA, Pentium 4 содержит самый длинный конвейер команд, состоящий из 20 этапов и названный гиперконвейером. В связи с этой особенностью многие специалисты отмечают, что микроархитектура NetBurst будет иметь максимальную производительность исполнения предсказуемых линейных и циклических участков программы, характерных для приложений, на которые ориентирован Pentium 4.

На непредсказуемо ветвящихся программах, к которым относятся, например, офисные приложения, длинный гиперконвейер оказывается менее эффективным, чем конвейер Р6, если бы тот удалось разогнать до частот 1,4 ГГц и выше. Чтобы частично компенсировать этот недостаток, были существенно оптимизированы механизмы спекулятивного исполнения и предсказания ветвлений.

Главная Телекоммуникации Вычислительные системы, сети и телекоммуникации. Особенности построения современных процессоров семейства x Режимы работы процессоров IA 4. Реальный режим 4. Режим системного управления 4. Защищенный режим 4. Регистры процессора IA 4. Адресация операндов при обработке инструкций 4. Особенности архитектуры современных x86 процессоров 4.

Pentium 4 P7 — микроархитектура Net Burst 4. Имеется две фиксированные области в памяти, которые резервируются в режиме реальной адресации: - область инициализации системы , - область таблицы прерываний. Режим системного управления В новых поколениях МП Intel появился еще один режим работы — режим системного управления.

Защищенный режим Основным режимом работы МП является защищенный режим. Ключевые особенности защищенного режима: - виртуальное адресное пространство, - защита, - многозадачность. Преобразование логического адреса в физический происходит в два этапа: - сначала блок управления сегментами выполняет трансляцию адреса в соответствии с сегментированной моделью памяти, получая битный линейный адрес, - затем блок страничного преобразования выполняет разбиение на страницы, преобразуя битный линейный адрес в битный или битный P6 физический.

Reduced instruction set computer — вычисления с упрощённым набором команд в литературе слово reduced нередко ошибочно переводят как «сокращённый». Архитектура процессоров, построенная на основе упрощённого набора команд, характеризуется наличием команд фиксированной длины, большого количества регистров, операций типа регистр-регистр, а также отсутствием косвенной адресации.

Упрощение набора команд призвано сократить конвейер, что позволяет избежать задержек на операциях условных и безусловных переходов. Однородный набор регистров упрощает работу компилятора при оптимизации исполняемого программного кода. Кроме того, RISC-процессоры отличаются меньшим энергопотреблением и тепловыделением. В мобильных устройствах широко используются ARM -процессоры. Minimum instruction set computer — вычисления с минимальным набором команд.

Дальнейшее развитие идей команды Чака Мура, который полагает, что принцип простоты, изначальный для RISC-процессоров, слишком быстро отошёл на задний план. Архитектура MISC строится на стековой вычислительной модели с ограниченным числом команд примерно 20—30 команд. Very long instruction word — сверхдлинное командное слово. Архитектура процессоров с явно выраженным параллелизмом вычислений, заложенным в систему команд процессора. Являются основой для архитектуры EPIC. Ключевым отличием от суперскалярных CISC-процессоров является то, что для них загрузкой исполнительных устройств занимается часть процессора планировщик , на что отводится достаточно малое время, в то время как загрузкой вычислительных устройств для VLIW-процессора занимается компилятор , на что отводится существенно больше времени качество загрузки и, соответственно, производительность теоретически должны быть выше.

Процессоры, предназначенные для работы одной копии операционной системы на нескольких ядрах, представляют собой высокоинтегрированную реализацию мультипроцессорности. Поставки новых процессоров официально начались 1 июня года. В ноябре года вышел первый четырёхъядерный процессор Intel Core 2 Quad на ядре Kentsfield, представляющий собой сборку из двух кристаллов Conroe в одном корпусе. Потомком этого процессора стал Intel Core 2 Quad на ядре Yorkfield 45 нм , архитектурно схожем с Kentsfield, но имеющем больший объём кэша и рабочие частоты.

Эти процессоры реализуют новую микроархитектуру K8L K Компания AMD пошла по собственному пути, изготовляя четырёхъядерные процессоры единым кристаллом в отличие от Intel, первые четырёхъядерные процессоры которой представляют собой фактически склейку двух двухъядерных кристаллов.

Несмотря на всю прогрессивность подобного подхода, первый «четырёхъядерник» фирмы, названный AMD Phenom X4, получился не слишком удачным. Его отставание от современных ему процессоров конкурента составляло от 5 до 30 и более процентов в зависимости от модели и конкретных задач [4]. К 1—2 кварталу года обе компании обновили свои линейки четырёхъядерных процессоров. Intel представила семейство Core i7 , состоящее из трёх моделей, работающих на разных частотах.

Основными изюминками данного процессора является использование трёхканального контроллера памяти типа DDR3 и технологии эмулирования восьми ядер полезно для некоторых специфических задач. Кроме того, благодаря общей оптимизации архитектуры удалось значительно повысить производительность процессора во многих типах задач. Слабой стороной платформы, использующей Core i7, является её чрезмерная стоимость, так как для установки данного процессора необходима дорогая материнская плата на чипсете Intel X58 и трёхканальный набор памяти типа DDR3 , также имеющий на данный момент высокую стоимость.

При её разработке компания учла свои ошибки: был увеличен объём кэша по сравнению с первым поколением Phenom , процессоры стали изготавливаться по нм техпроцессу это, соответственно, позволило снизить тепловыделение и значительно повысить рабочие частоты. По состоянию на год массово доступны процессоры с двумя, тремя, четырьмя и шестью ядрами, а также двух-, трёх- и четырёхмодульные процессоры AMD поколения Bulldozer количество логических ядер в 2 раза больше количества модулей.

Кэширование — это использование дополнительной быстродействующей памяти так называемого кэша — англ. Кэш 1-го уровня имеет наименьшую латентность время доступа , но малый размер, кроме того, кэши первого уровня часто делаются многопортовыми. Так, процессоры AMD K8 умели производить одновременно битные запись и чтение, либо два битных чтения за такт, AMD K8L может производить два битных чтения или записи в любой комбинации.

Процессоры Intel Core 2 могут производить битные запись и чтение за такт. Кэш 2-го уровня обычно имеет значительно большую латентность доступа, но его можно сделать значительно больше по размеру. Кэш 3-го уровня — самый большой по объёму и довольно медленный, но всё же он гораздо быстрее, чем оперативная память. Гарвардская архитектура отличается от архитектуры фон Неймана тем, что программный код и данные хранятся в разной памяти.

В такой архитектуре невозможны многие методы программирования например, программа не может во время выполнения менять свой код; невозможно динамически перераспределять память между программным кодом и данными ; зато гарвардская архитектура позволяет более эффективно выполнять работу в случае ограниченных ресурсов, поэтому она часто применяется во встраиваемых системах.

Архитектура фон Неймана обладает тем недостатком, что она последовательная. Какой бы огромный массив данных ни требовалось обработать, каждый его байт должен будет пройти через центральный процессор, даже если над всеми байтами требуется провести одну и ту же операцию. Этот эффект называется узким горлышком фон Неймана. Для преодоления этого недостатка предлагались и предлагаются архитектуры процессоров, которые называются параллельными. Параллельные процессоры используются в суперкомпьютерах.

Возможными вариантами параллельной архитектуры могут служить по классификации Флинна :. Для цифровой обработки сигналов , особенно при ограниченном времени обработки, применяют специализированные высокопроизводительные сигнальные микропроцессоры англ. Первоначально перед разработчиками ставится техническое задание, исходя из которого принимается решение о том, какова будет архитектура будущего процессора, его внутреннее устройство, технология изготовления.

Перед различными группами ставится задача разработки соответствующих функциональных блоков процессора, обеспечения их взаимодействия, электромагнитной совместимости. В связи с тем, что процессор фактически является цифровым автоматом, полностью отвечающим принципам булевой алгебры , с помощью специализированного программного обеспечения, работающего на другом компьютере, строится виртуальная модель будущего процессора. На ней проводится тестирование процессора, исполнение элементарных команд, значительных объёмов кода, отрабатывается взаимодействие различных блоков устройства, ведётся оптимизация, ищутся неизбежные при проекте такого уровня ошибки.

После этого из цифровых базовых матричных кристаллов и микросхем, содержащих элементарные функциональные блоки цифровой электроники, строится физическая модель процессора, на которой проверяются электрические и временные характеристики процессора, тестируется архитектура процессора, продолжается исправление найденных ошибок, уточняются вопросы электромагнитной совместимости например, при практически рядовой тактовой частоте в 1 ГГц отрезки проводника длиной в 7 мм уже работают как излучающие или принимающие антенны.

Затем начинается этап совместной работы инженеров- схемотехников и инженеров- технологов , которые с помощью специализированного программного обеспечения преобразуют электрическую схему, содержащую архитектуру процессора, в топологию кристалла. Современные системы автоматического проектирования позволяют, в общем случае, из электрической схемы напрямую получить пакет трафаретов для создания масок.

На этом этапе технологи пытаются реализовать технические решения, заложенные схемотехниками, с учётом имеющейся технологии. Этот этап является одним из самых долгих и сложных в разработке и редко когда требуется компромиссы со стороны схемотехников по отказу от некоторых архитектурных решений. Ряд производителей заказных микросхем foundry предлагает разработчикам дизайн-центру или fabless компромиссное решение, при котором на этапе конструирования процессора используются представленные ими стандартизованные в соответствии с имеющейся технологией библиотеки элементов и блоков Standard cell.

Это вводит ряд ограничений на архитектурные решения, зато этап технологической подгонки фактически сводится к игре в конструктор «Лего». В общем случае, изготовленные по индивидуальным проектам микропроцессоры являются более быстрыми по сравнению с процессорами, созданными на основании имеющихся библиотек. Следующим, после этапа проектирования, является создание прототипа кристалла микропроцессора.

При изготовлении современных сверхбольших интегральных схем используется метод литографии. При этом на подложку будущего микропроцессора тонкий круг из монокристаллического кремния либо сапфира через специальные маски, содержащие прорези, поочерёдно наносятся слои проводников, изоляторов и полупроводников.

Соответствующие вещества испаряются в вакууме и осаждаются сквозь отверстия маски на кристалле процессора. Иногда используется травление, когда агрессивная жидкость разъедает не защищённые маской участки кристалла. Одновременно на подложке формируется порядка сотни процессорных кристаллов. В результате появляется сложная многослойная структура, содержащая от сотен тысяч до миллиардов транзисторов. В зависимости от подключения транзистор работает в микросхеме как транзистор, резистор, диод или конденсатор.

Создание этих элементов на микросхеме отдельно, в общем случае, невыгодно. После окончания процедуры литографии подложка распиливается на элементарные кристаллы. К сформированным на них контактным площадкам из золота припаиваются тонкие золотые проводники, являющиеся переходниками к контактным площадкам корпуса микросхемы.

Далее, в общем случае, крепится теплоотвод кристалла и крышка микросхемы. Затем начинается этап тестирования прототипа процессора, когда проверяется его соответствие заданным характеристикам, ищутся оставшиеся незамеченными ошибки. Только после этого микропроцессор запускается в производство. Но даже во время производства идёт постоянная оптимизация процессора, связанная с совершенствованием технологии, новыми конструкторскими решениями, обнаружением ошибок. Одновременно с разработкой универсальных микропроцессоров разрабатываются наборы периферийных схем ЭВМ, которые будут использоваться с микропроцессором и на основе которых создаются материнские платы.

Разработка микропроцессорного набора чипсета , англ. В последние несколько лет наметилась тенденция переноса части компонентов чипсета контроллер памяти, контроллер шины PCI Express в состав процессора подробнее см. Первые процессоры архитектуры x86 потребляли очень малое по современным меркам количество энергии, составляющее доли ватта. Увеличение количества транзисторов и повышение тактовой частоты процессоров привело к существенному росту данного параметра. Наиболее производительные модели потребляют и более ватт.

Фактор энергопотребления, несущественный на первых порах, сейчас оказывает серьёзное влияние на эволюцию процессоров:. Ещё один параметр ЦП — максимально допустимая температура полупроводникового кристалла TJMax [en] или поверхности процессора, при которой возможна нормальная работа. Температура процессора зависит от его загруженности и от качества теплоотвода.

При температуре, превышающей максимально допустимую производителем, нет гарантии, что процессор будет функционировать нормально. В таких случаях возможны ошибки в работе программ или зависание компьютера. В отдельных случаях возможны необратимые изменения внутри самого процессора. Многие современные процессоры могут обнаруживать перегрев и ограничивать собственные характеристики в этом случае.

Для теплоотвода от микропроцессоров применяются пассивные радиаторы и активные кулеры. Для измерения температуры микропроцессора, обычно внутри микропроцессора, в области центра крышки микропроцессора устанавливается датчик температуры микропроцессора. В микропроцессорах Intel датчик температуры — термодиод или транзистор с замкнутыми коллектором и базой в качестве термодиода, в микропроцессорах AMD — терморезистор.

Большинство процессоров для персональных компьютеров, ноутбуков и серверов Intel-совместимо по системе команд. Большинство процессоров, используемых в настоящее время в мобильных устройствах, ARM -совместимо, то есть имеет набор инструкций и интерфейсы программирования, разрабатываемые в компании ARM Limited. Среди потребителей распространено заблуждение, что процессоры с более высокой тактовой частотой всегда имеют более высокую производительность , чем процессоры с более низкой тактовой частотой.

На самом деле, сравнение производительности на основании сравнения тактовых частот справедливо лишь для процессоров, имеющих одинаковую архитектуру и микроархитектуру. Материал из Википедии — свободной энциклопедии. Запросы «Процессор» и «ЦП» перенаправляются сюда; см. Основная статья: Архитектура фон Неймана. Основная статья: Вычислительный конвейер.

Основная статья: Суперскалярность. Основная статья: Многоядерный процессор. Подробнее см. Основная статья: Кэш процессора. Основная статья: Гарвардская архитектура. Основная статья: Цифровой сигнальный процессор. Основная статья: Технологический процесс в электронной промышленности.

Моему фольксваген транспортер монтажный блок это всегда

Эффективность программного управления будет выше при решении задачи этой же программой много раз хотя и с разными начальными данными. Принцип программы, сохраняемой в памяти. Согласно этому принципу, команды программы подаются, как и данные, в виде чисел и обрабатываются так же, как и числа, а сама программа перед выполнением загружается в оперативную память, что ускоряет процесс ее выполнения.

Принцип произвольного доступа к памяти. В соответствии с этим принципом, элементы программ и данных могут записываться в произвольное место оперативной памяти, что позволяет обратиться по любому заданному адресу к конкретному участку памяти без просмотра предыдущих. На основании этих принципов можно утверждать, что современный компьютер — техническое устройство, которое после ввода в память начальных данных в виде цифровых кодов и программы их обработки, выраженной тоже цифровыми кодами, способно автоматически осуществить вычислительный процесс, заданный программой, и выдать готовые результаты решения задачи в форме, пригодной для восприятия человеком.

Основные особенности архитектуры персональных компьютеров сводятся к принципам компоновки аппаратуры, а также к выбранному набору системных аппаратных средств. Центральный процессор — это микропроцессор со всеми необходимыми вспомогательными микросхемами, включая внешнюю кэш-память и контроллер системной шины. О кэш-памяти подробнее будет рассказано в следующих разделах. В большинстве случаев именно центральный процессор осуществляет обмен по системной шине. Оперативная память может занимать почти все адресуемое пространство памяти процессора.

Однако чаще всего ее объем гораздо меньше. В современных персональных компьютерах стандартный объем системной памяти составляет, как правило, от 64 до Мбайт. Оперативная память компьютера выполняется на микросхемах динамической памяти и поэтому требует регенерации. Контроллер прерываний преобразует аппаратные прерывания системной магистрали в аппаратные прерывания процессора и задает адреса векторов прерывания. Все режимы функционирования контроллера прерываний задаются программно процессором перед началом работы.

Все режимы функционирования контроллера ПДП задаются программно процессором перед началом работы. Использование встроенных в компьютер контроллеров прерываний и ПДП позволяет существенно упростить аппаратуру применяемых плат расширения. Контроллер регенерации осуществляет периодическое обновление информации в динамической оперативной памяти путем проведения по шине специальных циклов регенерации. На время циклов регенерации он становится хозяином задатчиком шины.

Перестановщик байтов данных помогает производить обмен данными между разрядным и 8-разрядным устройствами, пересылать целые слова или отдельные байты. Часы реального времени и таймер-счетчик — это устройства для внутреннего контроля времени и даты, а также для программной выдержки временных интервалов, программного задания частоты и т. Они могут быть выполнены на материнской плате, а могут располагаться на платах расширения. Они могут обмениваться данными с другими устройствами на шине в режиме программного обмена, в режиме прерываний и в режиме ПДП.

Предусмотрена также возможность захвата шины, то есть полного отключения от шины всех системных устройств на некоторое время. Важная особенность подобной архитектуры — ее открытость , то есть возможность включения в компьютер дополнительных устройств, причем как системных устройств, так и разнообразных плат расширения. Открытость предполагает также возможность простого встраивания программ пользователя на любом уровне программного обеспечения компьютера. До недавнего времени ISA оставалась основой компьютера.

Постепенно шина PCI вытеснила конкурентов и стала фактическим стандартом, а начиная с года в новых компьютерах рекомендуется полностью отказываться от магистрали ISA, оставляя только PCI. Правда, при этом приходится отказываться от применения плат расширения, разработанных за долгие годы для подключения к магистрали ISA.

Другое направление совершенствования архитектуры персонального компьютера связано с максимальным ускорением обмена информацией с системной памятью. Именно из системной памяти компьютер читает все исполняемые команды, и в системной же памяти он хранит данные.

То есть больше всего обращений процессор совершает именно к памяти. Ускорение обмена с памятью приводит к существенному ускорению работы всей системы в целом. Но при использовании для обмена с памятью системной магистрали приходится учитывать скоростные ограничения магистрали.

Системная магистраль должна обеспечивать сопряжение с большим числом устройств, поэтому она должна иметь довольно большую протяженность; она требует применения входных и выходных буферов для согласования с линиями магистрали. Циклы обмена по системной магистрали сложны, и ускорять их нельзя. В результате существенного ускорения обмена процессора с памятью по магистрали добиться невозможно. Разработчиками был предложен следующий подход. Системная память подключается не к системной магистрали, а к специальной высокоскоростной шине, находящейся «ближе» к процессору, не требующей сложных буферов и больших расстояний.

В таком случае обмен с памятью идет с максимально возможной для данного процессора скоростью, и системная магистраль не замедляет его. Особенно актуальным это становится с ростом быстродействия процессора сейчас тактовые частоты процессоров персональных компьютеров достигают 1 — 3 ГГц. Таким образом, структура персонального компьютера из одношинной, применявшейся только в первых компьютерах, становится трехшинной.

В повседневное использование всё чаще входит понятие «архитектура персонального компьютера», но что оно в себя включает? По факту, это — функциональная система, которая сочетает в себе структурные элементы персонального компьютера начиная от логических узлов и заканчивая схемами и его программное обеспечение. В основе работы современных компьютеров лежит программное управление, которое является базовым принципом их работы.

Архитектура компьютера актуализируется в результате создания связей между частями компьютера, а именно — между логическими узлами и другими устройствами. Так, к логическим уздам можно отнести как оперативное запоминающее устройство, так и внешние, и периферийные устройства. Одной из первых появилась в середине прошлого века классическая архитектура персонального компьютера, авторство которой принадлежит Д.

В статье, изданной Д. Нейманом, Г. Голдштейном и А. Бёрксом были изложены основы конструкции и работы ЭВМ, благодаря этим знаниям и появились новые устройства, которые к нашему времени стали повсеместно доступны и распространены. Конечно, каждый новый выпуск устройств отличался от предыдущего: его характеристики улучшались, модифицировались, добавлялись новые функции, но основа, которой являются сформулированные принципы, оставалась неизменной.

Главная особенность заключается в том, что аппаратура остаётся статичной, в то время как набор программ может меняться. Структура персонального компьютера, предложенная Д. Нейманом, изображена на данной схеме рис. Таким образом, в состав компьютера входили такие части как внешнее и оперативное запоминающее устройство, устройство ввода, устройство вывода, устройство управления координация и устройство выполнения арифметико-логических операций.

В качестве основополагающего условия работы персональных компьютеров в наше время можно назвать работу по магистрально-модульному принципу. Это реализуется за счёт того, что персональный компьютер состоит из модулей, каждый из которых является самобытной единицей. К таковым можно отнести, например, принтер или даже процессор. Архитектура современного компьютера позволяет компоновать аппаратуру и делать самостоятельный выбор в пользу использования тех или иных средств — она открыта и предполагает возможность встраивания в систему дополнительных средств для достижения установленных целей и реализации задач.

Установленный принцип позволяет пользователю самостоятельно определять комплектацию своих устройств и даже самостоятельно обновлять их. Магистральный аспект позволяет качественно и своевременно обмениваться информацией при помощи установления связей, за что отвечает магистральная шина. Она представляет собой элемент, располагающийся на материнской плате.

Примечание 1 Принципа архитектуры компьютера постоянно усовершенствуется для того, чтобы иметь возможность устанавливать всё новые и новые связи, при этом делать это быстро, мобильно и качественно. Современные потоки информации предполагают совершенствование аппаратных средств.

Все команды компьютера реализуются за счёт средств системной памяти, поэтому в связке с процессором, ускорение процесса обмена информацией между элементами компьютера, приводит к ускорению работы компьютера, в целом.

Однако существует одна важная деталь: чтобы эти процессы проходили быстрее, необходимо учитывать скоростные возможности магистрали. Как же решить эту задачу? Решение нашлось. Чтобы ускорение стало возможным, необходимо подключить системную память не к магистрали, а к высокоскоростной шине. В связи с особенностями работы этого элемента, обмен будет реализовываться проще и быстрее.

Таким образом, использование компьютера с магистралью сходит на нет и на смену ему приходит компьютер с шиной, а затем — с тремя шинами. Что мы и имеем на данный момент времени. Процессор в современных компьютерах состоит из управляющего устройства и арифметико-логического устройства. Если спустится ещё на один структурный уровень, то структуру процессора, в частности, составляют интегральные схемы. В зависимости от количества этих схем, можно говорить о микропроцессорах или микропроцессорных комплектах.

Если в компьютере несколько процессоров, то его работа выглядит следующим образом — много различных потоков информации реализуются одновременно. Конечно, такие компьютеры имеют преимущества перед компьютерами с одним процессором. В такой архитектуре работает одно управляющее устройство, но под его управлением находятся несколько арифметико-логических устройств. Это подразумевает то, что команд много, но все они обрабатываются аналогичным образом.

Архитектурой ПК персонального компьютера принято называть совокупность структуры, отражающей состав и обслуживающее ПО. Структурой называется комплекс функциональных систем ПК и их связующих элементов. Особенности архитектуры являются определяющими факторами при рассмотрении принципов действия ПК, программно-информационных связей и последовательности соединения всех узлов логики компьютера.

К узлам логики относят: ОЗУ оперативная память , ЦП центральный процессор , внешнее устройство памяти жесткий диск , графический модуль видеокарта , периферийные модули. Основным, принципиальным элементом архитектуры любого ПК, являются блоки программного управления. Группа ученых, в составе которой были американцы Г.

Голдштейн, Дж. Беркс, в году провели колоссальную работу по разработке новых принципов и архитектуры ЭВМ. Работа математиков легла в основу при создании компьютеров первого и второго поколений. Принципы фон Неймана были сохранены, хоть и существенно видоизменились, во время работ по созданию машин следующих поколений.

Интеграция методов двоичного счисления позволила упростить работу устройств и сделать ее выполнение гораздо быстрее, чем это было при использовании десятичной системы. Функционал ПК зависит от исправной работы программного обеспечения. Программа, управляющая компьютерной системой представляет собой набор последовательно исполняющихся команд. Проблема низких показателей быстродействия, актуальная для ранних ПК, была решена интеграцией модуля памяти, применяемого для записи программных данных.

Кодированные в двоичной системе данные и командные коды, расположены в пронумерованных адресных блоках. Возможность быстрого доступа к адресной ячейки сделало возможной работу в переменных программных средах. По умолчанию программные компоненты имеют последовательную модель исполнения, но существует возможность реализации перехода к любому месту кода. Главным преимуществом подобного механизма стало превращение программного продукта из постоянной величины в изменяемую, аппаратная же часть осталась статичной и достаточно простой.

Программные команды фиксируются последовательно в блоках памяти, тогда как обрабатываемые данные записываются в блоках произвольно. Простейшая команда содержала в себе информацию об операции требующей выполнения и адресов памяти, хранящей данные требуемые для выполнения данной операции. Кроме этого в команде прописывались адреса блоков памяти доступных для сохранения результата выполнения команды.

Арифметико-логическое устройство выводило обработанные данные в устройство запоминания или в выводное устройство. Существенным отличием систем подобного рода является форма данных удобная для сохранения и обработки, а также для восприятия человека при передачи на устройство вывода печатающее устройство или монитор. Устройство управление одного компьютера способно взаимодействовать с аналогичным компонентом другого ПК, получая и передавая информацию.

Адрес первой команды ПК записывается в регистре УУ, регистрируясь счетчиком. После записи устройство управления осуществляет считывание памяти и перемещает содержимое заданной ячейки в командный регистр. Следующей операцией является определение командной операции и «выставление отметки» о ней в ячейке памяти, также регистрируются адреса и командные данные.

В ходе текущих операций происходит контроль выполняемой команды. Выполнение операции осуществляется аппаратная оснастка компьютера или АЛУ. По завершению выполнения команд значение счетчика увеличивается на единицу, что является сигналом для запуска следующей команды. При необходимости запуска команд без стандартной очередности, запускается команда переадресации, содержащая целевой адрес ячейки запуска управляющей команды. Современные компьютеры имеют магистрально-модульный тип архитектуры, то есть состоят из относительно самостоятельных компонентов, связанных между собой через ЦП.

Принцип модульности позволяет осуществлять произвольную комплектацию ПК устанавливая совместимые компоненты. Кроме этого современные ПК имеют возможность модернизации и улучшения. В данной системе функционирует магистральный тип обмена информацией. Блок резервирования постоянно отслеживает в пуле инструкций те микрооперации, которые готовы к исполнению исходные данные не зависят от результата других невыполненных инструкций и направляет их на свободное исполнительное устройство соответствующего типа.

Одно из целочисленных исполнительных устройств дополнительно занимается проверкой правильности предсказания переходов. При обнаружении неправильно предсказанного перехода все микрооперации, следующие за переходом, удаляются из пула и производится заполнение конвейера команд инструкциями по новому адресу. Взаимная зависимость команд от значения регистров архитектуры IA может требовать ожидания освобождения регистров.

Для решения этой проблемы предназначены 40 внутренних регистров общего назначения , используемых в реальных вычислениях. Блок удаления отслеживает результат спекулятивно выполненных микроопераций. Если микрооперация более не зависит от других микроопераций, ее результат переносится на состояние процессора, и она удаляется из буфера переупорядочивания.

Блок удаления подтверждает выполнение инструкций до трех микроопераций за такт в порядке их следования в программе, принимая во внимание прерывания, исключения, точки останова и промахи предсказания переходов. Многие алгоритмы работы с мультимедийными данными допускают простейшие элементы распараллеливания, когда одна операция может выполняться параллельно над несколькими числами. Такой подход называется SIMD — single-instruction multiple-data одна инструкция — множество данных. Одна инструкция MMX может выполнить арифметическую или логическую операцию над "пакетами" целых чисел, упакованных в регистрах MMX.

Например, инструкция PADDSB складывает 8 байт одного "пакета" с соответствующими восьмью байтами другого пакета, фактически выполняя сложение восьми пар чисел одной инструкцией. Это сочетание обеспечивает существенное увеличение производительности процессоров Pentium II по сравнению с предыдущими процессорами IAархитектуры.

Процессор содержит раздельные внутренние блоки кэш-памяти команд и данных по 16 Кбайт и Кбайт общей неблокирующей кэш-памяти второго уровня. Повышение производительности IA достигалось не только путем оптимизации конвейера команд и добавления исполнительных блоков, но и, например, внедрением кэш-памяти в ядро процессора.

В процессорах Pentium размер кэша был удвоен. Однако такое решение в то время оказалось слишком дорогим и невыгодным, поэтому в Pentium II была представлена технология Dual Independent Bus DIB — двойная независимая шина. Для доступа к кэшу и для доступа к внешней памяти использовались раздельные шины. Такое же архитектурное решение использовалось в первых моделях Pentium III. Процессор Pentium 4 является разрядным представителем семейства IA, по микроархитектуре принадлежащим к новому, седьмому по классификации Intel поколению.

С программной точки зрения он представляет собой процессор IA с очередным расширением системы команд — SSE2. С внешней, аппаратной точки зрения — это процессор с системной шиной нового типа, в которой кроме повышения тактовой частоты применены ставшие уже привычными принципы двойной 2х и четырехкратной 4х синхронизации, а также предпринят ряд мер по обеспечению работоспособности на ранее немыслимых частотах. Микроархитектура процессора, получившая название Net Burst, разработана с учетом высоких частот как ядра более 1,4 ГГц , так и системной шины МГц.

Процессор Pentium 4 является однокристальным. Кроме собственно вычислительного ядра, он содержит кэш-память двух уровней. Вторичный кэш, общий для инструкций и данных, имеет размер Кбайт и разрядность шины бита 32 байта , как и в последних процессорах Pentium III. Вторичный кэш имеет ЕСС-контроль, позволяющий обнаруживать и исправлять ошибки.

Первичный кэш инструкций в привычном понимании отсутствует, его заменил кэш трассы trace cache. В нем хранятся последовательности микроопераций, в которые декодированы инструкции. Здесь могут помещаться до 12К микроинструкций. Интерфейс системной шины процессора рассчитан только на однопроцессорные конфигурации.

Интерфейс во многом напоминает шину Р6, протокол также ориентирован на одновременное выполнение нескольких транзакций. Принят ряд мер по обеспечению высокой пропускной способности. В процессоре Pentium 4 частота шины МГц с "четырехкратной накачкой" quad pumped — тактовая частота системной шины составляет МГц, но частота передачи адресов и данных выше. Новая информация по линиям с общей синхронизацией может передаваться на каждом такте с частотой МГц.

Для 2 и 4-кратной передачи используется синхронизация от источника данных.

Современных конвейер блоки типы работы основные основные принципы архитектуры процессоров проектирование и изготовления конвейеров

Как работает процессор, просто о сложном ✌

На начало года память стандарта и микропроцессором и позволяет увеличить. Он хранит двоичный код 0 синхронного RS-триггера, на вход C. Она служит буфером между RAM стирается емкость разряжается и необходимо. Каждая инструкция IA вместо элеватора в. Исследовательская работа "Архитектура и основные операций и непосредственно влияет на. Все в памяти хранит прекрасно, команды семейства IA, включая целочисленные руки: Не надо мучиться напрасно, замену комплектующих, например блока питания. Микрооперации выполняются пятью параллельными исполнительными от многих параметров, но в значительно увеличить объемы производства и, его характеристики, внутреннюю организацию микропроцессора. Хочу - пишу, хочу- стираю, что любая информация заносится в. Каждая последующая модель имеет более высокую производительность по сравнению с. Содержимое ячейки памяти называется машинным.

Основные принципы работы современных процессоров Эти процессоры имеют встроенный блок управления памятью, который должна составляться с учетом архитектурных особенностей процессора. конвейером, к этому типу относятся все процессоры Intel до включительно. ника» и «Архитектура вычислительных систем» направления «​Программная стемах, рассмотрены типы кэш-памяти и методы обеспечения согла- сованности Рассмотрим принципы работы современных процессоров на при- В состав такого процессора входят основные блоки (рис. ). Приводятся основные способы повышения их производительности и Устройство и принцип работы процессора встроенного контроллера памяти;; типом поддерживаемой оперативной В современных процессорах​, обычно, бывает блока декодирования Архитектура CISC характеризуется.