Процесори

НТУУ «КПИ».

Кафедра АСОИУ.

Реферат на задану тему: «Процессоры».

Виконав: студент групи ИС-0.

1-го курса.

ФИВТ.

Перевірила: Ковалюк Т.В.

Київ 2000.

План.

стр

1 Призначення устрою …3.

2 Технічні характеристики деяких 32-разрядных микропроцессоров…4.

3 Конструктивне выполнение…7.

4 Ціна та інші показатели…8.

5 Рекомендації користувачеві при выборе…10.

6 Порівняльна оцінка структур і архітектур сов- 12 местимых 32-разрядных микропроцессоров.

6 Перспективи розвитку микропроцессоров…14.

7 Список використовуваної литературы…16.

Назначение устройства.

Протягом часу існування електронна промисловість пережила чимало потрясінь та революцій. Корінний перелом — створення електронних мікросхем на кремнієвих кристалах, які замінили транзистори і які назвали інтегральними схемами. З часу своєї появи інтегральні схеми ділилися малі, середні, більші поступки й ультрабольшие (МИС, СІС, БІС і УБИС відповідно). Дедалі більше і більше транзисторів вдавалося помістити все менших і менших за величиною кристалах. Отже ультрабольшая інтегральна схема опинялася такої вже великий за розміром та величезної за своїми можливостям. Тому процесори створено на основі УБИС. Розвиток мікропроцесорів в електронної індустрії проходило настільки все швидше, кожна модель мікропроцесора ставала малопотужній від моменту появи нової моделі, а ще через 2−3 року вважалася застарілою, і знімалася із виробництва. Кожен мікропроцесор має певний число елементів пам’яті, званих регістрами, арифметико-логическое пристрій (АЛУ), і пристрій управління. Регістри йдуть на тимчасового зберігання виконуваної команди, адрес пам’яті, оброблюваних даних, і інший внутрішньої інформації мікропроцесора. У АЛУ виробляється арифметична і логічна обробка данных.

Пристрій управління реалізує тимчасову діаграму і виробляє необхідні управляючі сигнали для внутрішньої роботи мікропроцесора і зв’язки її з іншого апаратурою через зовнішні шини мікропроцесора. Серед вітчизняних БІС є три класу мікропроцесорних БІС, відмінних структурою, технічними характеристиками і функціональними можливостями: секционированные з нарощуванням розрядності і микропрограмным управлінням; однокристальные мікропроцесори і однокристальные микроЭВМ з фіксованою розрядністю і безконтактною системою команд. Разом з периферійними БІС, які виконують функції збереження і введеннявиведення даних, управління і синхронізації, поєднання інтерфейсів і. т. буд., мікропроцесори становлять закінчені комплекти БІС. Секционированные мікропроцесорні комплекти (МПК) допускають нарощування параметрів (передусім розрядності оброблюваних даних) і функціональних можливостей. Секционированные МПК орієнтовані здебільшого використання у універсальних і спеціалізованих ЕОМ, контроллерах та інших засобах обчислювальної техніки високої продуктивності. МПК з урахуванням однокристальных мікропроцесорів і однокристальные микроЭВМ, які мають меншою продуктивністю, але гнучкою системою команд великими функціональними можливостями, ориентированны на широке використання у різних галузях народного господарства. На цей час існує два напрями у виробництві мікропроцесорів. Вони різняться в принципах архітектури. перше напрям — це процесори RISC архітектури; друге — CISC.

Мікропроцесори з архітектурою RISC (Reduced Instruction Set Computers) використовують порівняно невеличкий (скорочений) набір найбільш употребимых команд, певний внаслідок статистичного аналізу значної частини програм для основних областей застосування CISC — процесорів вихідної архітектури. Усі команди працюють із операндами і мають однакову формат. Звернення до пам’яті виконується з помощьюспециальных команд завантаження регістру і записи. Простота структури та невеличкий набір команд дозволяє реалізувати повністю подолати їх апаратне виконання і більш ефективний конвеєр при невеличкому обьёме устаткування. Арифметику RISC — процесорів відрізняє високий рівень роздрібнення конвеєра. Цей прийом дозволяє тактову частоту (отже, і продуктивність) комп’ютера; що більш елементарні дії виконуються у кожному фазі роботи конвеєра, тим більша частота його роботи. RISC — процесори від початку ориентированны у всіх можливостей прискорення арифмктических операцій, тому їх конвеєри мають значно більше високим швидкодією, ніж у CISC — процесорах. Тому RISC — процесори у два — 4 разу швидше мають таку ж тактову частоту CISC — процесорів зі звичайною системою команд і высокопроизводительней, попри більший обьём програм, на (30%). Дейв Паттерсон і Карло Секуин сформулювали 4 основних принципу RISC :

Будь-яка операція далжна виконуватися за такт, незалежно від її типа.

Система команд повинна містити мінімум найбільш часто використовуваних найпростіших інструкцій однаковою длины.

Операції обробки даних реалізуються лише у форматі «регістр — регістр» (операнды вибираються з оперативних регістрів процесора, і результати операції записується й у регістр; а обмін між оперативними регістрами і пам’яттю виконується лише за допомогою команд загрузкизаписи).

Склад системи команд може бути «зручний «для компіляції операторів мов високого уровня.

Мікропроцесори з архітектурою CISC (Complex Instruction Set Computers) — архітектура обчислень з повним системою команд. Реалізують лише на рівні машинного мови комплексні набори команд різної складності (від простих, характарных для мікропроцесора першого покоління, до значної складності, притаманних сучасних 32 -розрядних мікропроцесорів типу 80 486, 68 040 та інших.).

Технічні характеристики деяких 32-разрядных микропроцессоров.

Огляд розпочнемо з процесорів RISC — архитектуры.

Микропроцессоры Alpha. Проект Alpha фірми Digital Equipment була орієнтована на передову технологію (0,8 — мікронна технологія), перспективну архітектуру і обробку 64 — розрядних додатків у середовищі Unix. Трохи згодом платформа Alpha AXP була доповнена засобами підтримки ОС Microsoft Windows NT. Першим процесором сімейства Alpha AXP став мікропроцесор 21 064, виконаний за 0,75 — микронной технології, що містить 1,68 млн. транзисторів. Тактова частота (до 200 МГц) і суперскалярная обробка позволии цьому процесору обійти всіх конкурентів по продуктивності. У 1994 р Digital Equipment випустила модифікацію процесора 21 064 — модель Alpha 2164А з тактовою частотою 275 МГц. У 1993 р, через ціну (понад 2.000 usd) вищезгаданих процесорів, ця корпорація випустила процесори Alpha 2166 і 2168 (200 -350 usd) з тактовою частотою 66−233 МГц.

Микропроцессоры PowerPC. У 1992 р компанії IBM, Motorola і Apple вирішили осоздании сімейства RISC — процесорів широкого профілю. За основу проекту було взятий процесор POWER (Performance Optimised With Enchanced RISC). PowerPC 601- це 32- розрядний процесор тактовою частотою 50,66 чи 80 МГц було за 0,8 -микронной технології. Подальший крок — PowerPC 603 з тактовою частотою 66 і 80 МГц, в якому той самий структура реалізували на більш мініатюрному виконанні. PowerPC 604 виконано по 0,5 — микронной технології з тактовою частотою 100 МГц.

Микропроцессоры ARM фірми Acorn.

Перші МП типу ARM (Acorn Risc Machine) розроблено у 1985 р. розроблений останнім часом 32- розрядний МП (з урахуванням 30-мкм техналогии CMOS) має такі характеристики: 27 тис. транзисторів, 4−8 МГц тактовою частоти, 32- розрядну шину даних, продуктивність- 10 млн оп/с.

Микропроцессоры CISC — архитекруры.

Мікропроцесор ГАМ 29 000 фірми АМD. МП орієнтовано широкий, спектр застосування і має такі характеристики: 26 МГцтактова частота, производительность — 25 млн оп/с.

Микропроцессоры фірми Intel. У 1985 р фірма Intel випускає мікропроцесор 80 386. Кристал на якому було виконано став родоначальником нової генерації микропроцессоров.

Мікропроцесор i80386. Микропроцессорный набір 80 386 входять такі схеми: 80 386- швидкодіючий 32-разрядный мікропроцесор з 32- розрядної зовнішньої шиною; 80 387 — швидкодіючий 32-разрядный математичний співпроцесор; 82 384 — генератор тактових сигналів; 82 385 — контролер кеш-помяти, 82 307 — арбітр магістралі, 82 308 — контролер магістралі тощо. МП 80 386 оптимізовано для багатозадачних операційними системами і прикладних завдань, котрим необхідно високе быстродействие. Главной його особливістю є апаратна реалізація так званої многосистемной програмной середовища, які забезпечують можливість співпраці різнорідних програм користувачів, орієнтованих різні операційні системи (UNIX, MS DOS, APX 86). МП 80 386 забезпечує програмную сумісність знизу вгору стосовно 16- розрядним МП. МП має такі характеристики: 16, 20, 25, 33 МГцтактова частота, продуктивність 4 млн команд в секунду, 32 Мб/спропускна здатність шины.

Микропроцессор i486. Мікропроцесор містить понад 1 млн. транзисторов. Микропроцессорный набір включає у собі такі мікросхеми: 80 486 — швидкодіючий 32- розрядний процесор; 82 596СА — 32- розрядний співпроцесор LAN; 82 320 — контролер магістралі Micro Channel (MCA); 82 350 — контролер магістралі EISA тощо. Усі процесори сімейства 486 мають 32-разрядную архітектуру, внутрішню кеш-пам'ять 8 КВ зі наскрізний записом (у DX4 -16 КВ). Моделі SX немає убудованого співпроцесора. Моделі DX2 реалізують механізм внутрішнього подвоєння частоти (наприклад, процесор 486DX2- 66 встановлюється на 33-мегагерцовую системну плату), що дозволяє підняти швидкодія практично вдвічі, оскільки ефективність кэширования внутрішньої кеш-пам'яті становить близько 90 відсотків. Процесорам сімейства DX4 — 486DX4−75 і 486DX4−100 призначені для установки на 25-ти і 33-мегагерцовые плати. По продуктивності вони займають нішу між DX2−66 і Pentium-60/66, причому швидкодія комп’ютерів на 486DX4−100 впритул наближається до показників Pentium 60. Напруга харчування составляет3,3 вольта, тобто їх можна встановлювати звичні системні плати. 486DX4−100 в настільних системах. На жаль, Intel обмежує поставки процесорів 486DX4−100, а ціни на всі них встановив на більш рівні, ніж Pentium 60, щоб уникнути конкуренції між власними продуктами.

Микропроцессоры фірми АМD. Фірма AMD виробляє 486DX-40, 486DX2−50, 486DX2−66. Готуються до випуску процесори 486DX2−80 і 486DX4−120. Вони забезпечують повну сумісність з усіма орієнтованими на платформу Intel програмними продуктами і таку саму продуктивність, як і аналогічні вироби фірми Intel (при однаковою тактовою частоті). З іншого боку, вони пропонуються за нижчими цінами, а процесор на 40 MHz відсутній у виробничому програмі Intel, конкурує з 486DX-33, перевершуючи його за производительности на20 відсотків при меншою стоимости.

Микропроцессоры фірми Cyrix. Фірма Cyrix розробила процесори М6 і М7 (аналоги 486SX і 486DX 2) на тактовые частоти 33 м 40 MHz, ні з подвоєнням частоти DX2- 50 і DX2−66. Вона має більш быстродействующую внутрішню кешпам’ять 8 КВ із другого записом і більше швидкий вмонтований співпроцесор. За деякими операціям продуктивність вище, ніж в процесорів фірми Intel, по некоторымнесколько нижче. Відповідно, істотно різняться і вивести результати різними що тестують програмах. Для підприємств 486 процесори Cyrix значно нижчі від, ніж Intel і AMD.

Для найпростіших систем фірмою Texas Instruments триває випуск дешевих, але ефективних процесорів 486DLC, які, займаючи проміжне становище між 386 і 486 сімейством (ці портрети виконані в конструктиві 386 процесора, забезпечують продуктивність на рівні 486 процесора за ціни 386. Нову версію — 486SXL з збільшеною до 8 КВ внутрішньої кэш-памятью ще ближче наближається до характеристикам 486 семейства.

Микропроцессоры фірми Моtorola серії МС680ХХ. Це сімейство містить низку 16 -розрядних мікропроцесорів, 32 -розрядні мікропроцесори: 68 020, 68 030, 68 040. Моделі мікропроцесорів серії 680ХХ несумісні по обьектным кодам з 8 -розрядними мікропроцесорами серії МС68ХХ. У 32 -розрядних мікропроцесорах поруч із забезпеченням сумісності із 16-горозрядними істотно розширено функціональні можливості: розширення режимів сумісності, масштабирование в ряді режимів (тобто множення вмісту індексного регістру на 1, 2, 4 чи 8) + 16 нових команд процесора і аналогічних сім команд співпроцесора. До основних рис: тактова частота 16, 20, 30, 25, 40; розрядність АЛУ — 32; розрядність шин даних, і адреси — 32. На кристалах МП відсутня блок управління зовнішньої оперативної пам’яттю. Управління оперативної памятьюсо страничной організацією здійснюється з допомогою мікросхеми МС68 851.

Отечественные мікропроцесори. 32 — розрядні мікропроцесори серії «Електроніка «і РМ ЕОМ. Основні архітектурні особливості: віртуальне адресне простір ёмкостью 4 Гбайт; 32 -розрядне слово; 32 рівня переривання (16 — векторних апаратних і 16 програмных); 21 режим адресації; інструкції змінного формату; підтримка сумісності с16 — розрядними моделями серії «Електроніка «.

Микропроцессоры типу транстьютеров. Транстьютеры є мікропроцесори, расчитанные на роботу у мультипроцессорных системах з однотипними процесорами і апаратну підтримку обчислювальних процесів. Особливістю транстьютеров служить наявність комунікаційних швидких каналів зв’язку, каждий у тому числі може водночас передавати за однією магістралі дані в процесор, а, по інший — дані потім із нього. У складі команд транстьютеров є команди управління процесами, підтримки інструкцій мов високого рівня. Транспьютеры головним чином застосовують у ролі сопроцессоров ПЭВМ.

Транспьютеры фірми INMOS. Типовими транспьютерами є моделі Т414 і Т800. Модель Т414 містить 6 32-разрядных регістрів, три регістру стека, лічильник команд, регістр адреси робочої зони пам’яті, регістр операнда. Загальна кількість команд МП одно 111, режимів адресації - 1, комунікаційних каналів зв’язку — 4, швидкість передачі по кождому каналу 20 Мбіт/с. Модель Т800 містить додатково співпроцесор арифметичних операцій із плаваючою точкою з швидкодією до 2,25 млн. опер.сек. Системи програмирования транспьютеров переважно включають трансляторы з мов високого рівня Паскаль, Сі, Фортран. Деякі характеристики транспьютеров фірми INMOS: розрядність — 32, швидкість обробки даних — 40 Мбайт/с, адресуемое простір — 4 Гбайт.

Конструктивное выполнение.

Cтруктуры різних типів МП може істотно різнитися, проте з погляду користувача найважливішими параметрами є архітектура, адресне простір пам’яті, розрядність шини даних, швидкодія. Архітектуру МП визначає розрядність слова внутрішньої шини даних МП. Перші МП грунтувалися на 4-разрядной архітектурі. Перші ПЕОМ використовували МП з 8- розрядної архітектурою, а сучасні МП засновані на МП із 16-го і 32- розрядної архитектурой.

Мікропроцесори із чотирьохі 8-разрядной архітектурою використовували послідовний принцип виконання команд, у якому чергова операція починається тільки після виконання попередньої. У деяких МП з 16-разрядной архітектурою використовуються принципи паралельної роботи, коли він разом з виконанням поточної команди виробляються попередня вибірка і збереження наступних команд. У МП з 32-разрядной архітектурою використовується коивейерный метод виконання команд, у якому кілька внутрішніх пристроїв МП працюють паралельно, виробляючи одночасно обробку кількох послідовних команд програми. Адресне простір пам’яті визначається розрядністю адресних регістрів і адресної шини МП. У 8-разрядных МП адресні регістри зазвичай складаються з цих двох 8-разрядных регістрів, створюючи 16- розрядну шину, адресующую 68 Кбайт пам’яті. У 16-разрядные МП, як правило, використовуються 20-разрядные адресні регістри, адресующие 1 Мбайт пам’яті. У 32-разрядных МП використовуються 24- і 32-разрядные адресні регістри, адресующие від 16 Мбайт до запланованих 4 Гбайт памяти.

Для вибірки команд та обміну даними з пам’яттю МП мають шину даних, розрядність якої, зазвичай, збігаються з розрядністю внутрішньої шини даних, обумовленою архітектурою МП. Проте задля спрощення зв’язки з зовнішнім апаратурою зовнішня шина даних може мати розрядність меншу, ніж внутрішня шина і регістри даних. Наприклад, деякі МП з 16-разрядной архітектурою мають 8- розрядну зовнішню шину даних. Вони представляот собою спеціальні модифікації звичайних 16 розрядних МП й володіють практично тієї ж обчислювальної потужністю. Однією з важливих параметрів МП є швидкодія обумовлений тактовою частотою його роботи, що зазвичай задається внеш ними синхросигналами. Для різних МП ця частота має межі 0,4…33 МГц. Виконання найпростіших команд (наприклад, складання двох операндов изрегистров чи пересилання операндов врегистрах МП) вимагає мінімально двох періодів тактових імпульсів (для вибірки команди, і його виконання). Більше складні команди вимагають до виконання до 10 — 20 періодів тактових імпульсів. Якщо операнды перебувають над регістрах, а пам’яті, додаткового часу витрачається вибірки операндов в регістри і запис результату на згадку про. Швидкість роботи МП визначається як тактовою частотою, а й набором його команд, їх гнучкістю, розвинену систему прерываний.

Цена та інші показатели Микропроцессоры Alpha. Технологічне рішення що сприяє підвищенню продуктивності процесора АХР 21 064, З’являються дві роздільні кеш — пам’яті для команд та об'єктивності даних по 8 Кбайт кожна. З іншого боку, в цьому чіпі застосований метод передбачення розгалуження (Branch Prediction), що дозволяє пророкувати можливі розгалуження потоків конвеєрної лінії. Основним примуществом цього процесора є його висока тактова частота, забезпечувана особливої структурою процессора.

Микропроцессоры ARM. МП містить АЛУ, сдвигатель, умножитель, двадцять сім 32- розрядних регістрів. У МП реалізований триступінчастий конвеєр (одна інструкція виконується, другадекодируется третя — зчитується у пам’яті). Звернення до пам’яті відбувається лише командами зарузки і запам’ятовування регістрів, забезпечують адресацію байта чи 32- разрядного слова. МП може працювати у чотирьох режимах (Про — користувача, 1 — переривання. 2 — швидкого переривання. 3 — супервізора), кожен із яких може вживати свої власні 32-разрядные регистры.

|Режим |Номери регістрів | |0 |0 — 15 | |1 |10 — 14 | |2 |13, 14 | |3 |13, 14 |.

Все команди МП мають довжину 32 разряда.

Микропроцессор ГАМ 29 000 фірми АМD. МП містить три устрою: попередньої вибірки, виконавче, управління пам’яттю. Виконавче пристрій включає у собі регистровый файл, у якому 64 регистрас фіксованим адресою (глобальні регістри) і 128 регістрів зі змінним адресою (локальні регістри). Глобальні регістри призначаються статично компілятором чи програмістом. Вони можна використовувати розміщувати даних ОС, як-от базових адрес страниц.

Локальні регістри виконують функції регістрів стека для зберігання параметрів процедури звернення до подпрограмме. Усі команди мають фіксований 32-разрядный формат, обеспечивающий спрощення організації конвеєра, схеми вибірки і методи обробки команди, і др.

Микропроцессоры фірми Intel. У процесорах застосовуються розширені микроканалы, які характеризуються такими пеимуществами: підтримка паралельної многопроцессорной многозадачной роботи; до 15 каналів прямого доступу; одночасна обробка і вибірка даних; удосконалений доступом до даним; вдосконалена діагностика і локалізація помилок; управління конфліктами при прерываниях введення — виведення; автоматичне розширення; ідентифікація і интеграция.

Микропроцессор i80386. У 80 386 є 32 регістру, поділюваних ми такі групи: регістри загального призначення, сегментні, покажчик команд і прапори, управління. Шість програмно доступних регістрів налагодження реалізують підтримку процесу налагодження програм: чотири вказують чотири точки зупинки, управляючий використовується для установки контрольних точок, а статусний показує поточний стан точок зупинки. Ці регістри забезпечують завдання контрольних точок зупинки за командами і даним, і навіть пошаговый режим виконання програми. Мікропроцесор 80 386 містить шість блоків, які забезпечують управління виконанням команд, сегментацію, страничную рганизацию пам’яті, поєднання з шинами, декодування і випереджаючу вибірку команд. Всі ці устрою працюють у вигляді конвеєра, причому кожне їх може виконувати свою конкретну функцію паралельно коїться з іншими. Отже, під час виконання однієї команди виробляється декодування другий, а третя вибирається з пам’яті. Додатковим засобом підвищення продуктивності служить спеціальний блок швидкого множення (розподілу). Пристрій управління пам’яттю містить блок сегментації і блок страничной організації. Сегментація дозволяє управляти логічним адресним простором, забезпечуючи переместимость програм, тож даних, і ефективне поділ пам’яті між завданнями. Посторінковий механізм дбає про більш низькому рівні я прозорий для сегментації, дозволяючи управляти фізичним адресним простором. Кожен сегмент поділяється однією чи кілька сторінок розміром 4 Кбайта. Пам’ять організована вигляді однієї чи кількох сегментів перемінної довжини. Максимальна довжина сегмента 4 Гбайта. Кожна область адресного простору може мати пов’язані із нею атрибути, визначають її розташування, розмір, тип (стік, програма чи дані) характеристики зашиті. Пристрій сегментації забезпечує четырехуровневую захист для ізоляції прикладних завдань і ОС друг від друга.

Микропроцессор i486. У порівняні з 80 386 процесором, майже всі вдосконалення зроблено на апаратній рівні, і в нового процесора вулицю значно більше. На кристалі, крім центрального процесора, було розміщено: математичний співпроцесор, кеш і пристрій управління памяпью, що дозволяло фізично адресувати до запланованих 4 Гбайт ОЗУ. Мікропроцесор 80 486 на частоті 25 — МГц працював у 3 — 4 разу швидше ніж мікропроцесор 80 386, расчитанный ж на таку ж частоту. У микропроцессоре використовуються роздільні 32 — розрядні шини адреси — й даних, щоб забезпечити у монопольній режимі швидкість передачі до 106 М байтс (при тактовою частоті 33 МГц), а також 8 Кбайт встроеной кеш — пам’яті, що грає роль буфера між щодо повільної основний пам’яттю і високошвидкісним процесором. Процесор i80486 в свій час був незамінним при роботі у такий многопользовательской системі як UNIX.

Рекомендации користувачеві при выборе.

Перший показник — архітектура самого мікропроцесора, якою вона RISC чи CISC. До основних рис архітектур типових MП наведено на наступній странице:

|Характеристика |CISC |RISC | |Формат команд |Перемінний |Стандартний | |Структура команд |Складна |Проста | |Виконання всіх команд |Апаратно — |Апаратне | | |програмное | | |Кількість команд |Велике |Невеликий | |Кількість регістрів |Невеликий |Велике | |Час обробки переривання |Середнє |Дуже мале | |Тактова частота, МГц |25; 33; 40 |12; 16,7; | | | |20 | |Середнє число тактів за инструкцию|4 — 6 |1,2 — 2 | |Середнє число транзисторів, тис. |300 — 400 |до 50 | |Швидкодія млн. опс. |4 — 6 |10 — 12 | |Ставлення тис транзисторовмлн. |70 |5 | |опс | | |.

Поступове ускладнення CISC-процессоров відбувається у напрямі досконалішого управління машинними ресурсами, соціальній та напрямі зближення машинних мов за мовами високого рівня. У той самий час складна система команд і перемінний формат команди процесором з CISC архітектурою сприяли швидкому зростанню складності схем (80 386 містить 270 тис., а 80 486 — 1 млн. транзисторів) як і слідство, до межі можливостей CISCархітектури у межах існуючої кремнієвої технології. Ускладнення RISС процесорів фактично наближає їх архітектуру до СISC-архитектуре. Нині число MП з RISC-архитектурой істотно зросла і всі провідні фірми США їх виробляють, зокрема фірми Intel, Motorola — виробники основних сімейств МП з СISCархнтектурой. Процесорам з RISC — архітектурою широко застосовують у платах — прискорювачах (акселераторах) для перетворення стандартних 16 — розрядних ПЕОМ в 32 — розрядні персональні системи високої продуктивності. Другий показник — продуктивність. Розрізняють кілька производительностей, у разі я розгляну 2 виду: пікову чи граничну (продуктивність процесора не враховуючи часу звернення до оперативної пам’яті за операндами) і номінальну (продуктивність процесора з оперативної пам’яттю). Пікова продуктивність окреслюється середня кількість команд типу «регістр — регістр», виконуваних в одиницю часу не враховуючи їх статистичного ваги в обраному класі завдань. Нині за кордоном пікова виробник ность процесора вимірюється для команди типу «немає операції» у мільйонах операцій на сік. Номнальная продуктивність традиційно окреслюється середнє число команд, виконуваних полсистемой «процесор — пам’ять» з урахуванням їх статистичного ваги в обраному класі завдань. Вона розраховується, зазвичай, по формулам і спеціальним методикам, запропонованим процессров певних архітектур, і вимірюється разботанными їм вимірювальними програмами, реалізують відповідну еталонну навантаження. Третій показник — швидкодія, яка вимірюється мільйонами тактів всекунду чи Мега Герцами. Чим більший МГц краще, хоча вибір найбільш швидкого процесора у плані залежить від товщини кошелька.

Порівняльна оцінка структур і архітектур сумісних 32-разрядных микропроцессоров.

У мікропроцесорної індустрії лише фірма Intel «винайшла велосипед «інші фірми і корпорації «танцювали від вихідного «набуваючи патенти чи дорабатывая і удосконалюючи, наскільки дозволяв прогрес у цій галузі, дітища фірми Intel. Тому мені спробую порівняти продукти цієї фірми, вважаючи й інші процесори клонами з доопрацюваннями чи ні. Обидва процесора 80 386 і 80 486 мають однакову архітектуру — CISC. Фірма Intel посіла нішу CISC процесорів, процесорів загальнішого застосування за суттєво низькими цінами. Фірма Intel з метою оцінки продуктивності своїх процесорів запропонувала спеціальний індекс — iCOMP (Intel COmparative Microprocessor Performance), який, з її мнению, более точно відбиває зростання продуктивності за переходу до новому поколінню процесорів (що з випущених вже моделей комп’ютерів з урахуванням Pentium за виконання певних програм демонструють навіть менше швидкодія, ніж комп’ютери на основі 486DX2−66, це було пов’язано і з вадами конкретних системних плат, і з неоптимизированностью програмних кодів). Продуктивність процесора 486SX-25 приймається за 100. Продуктивність інших процессоров, які залишаться у найближчій виробничої програмі фірми Intel, представленій у наступній таблице:

|МОДЕЛЬ |ІНДЕКС iCOMP | |486SX2−50 |180 | |486DX2−50 |231 | |486DX2−66 |297 | |486DX4−75 |319 | |486DX4−100 |435 | |Pentium-60 |510 | |Pentium-66 |567 | |Pentium-90 |735 |.

Іноді загальна швидкість роботи комп’ютера називається продуктивністю. Є кілька радикальних способів виміру продуктивності, і її залежить від багатьох чинників, наприклад розміру й швидкодії дисків, наявності співпроцесора і швидкодії мікросхем пам’яті. Проте особливо важливий чинник є швидкодія процесора. Зазвичай продуктивність нових процесорів вище старих. Наприклад, процесори 386 і 486 швидше процесора 8086. Звісно процесори 386 і 486 як за швидкістю — набагато важливіші їхні розширені можливості. Багато забувають, що важлива як швидкість процесора, але те, що він робити. Зазвичай всі члени процесорного сімейства включає кілька моделей, єдина відмінність яких залежить від робочої частоті. Діями процесора управляють електричні імпульси, з’являються мільйони разів у секунду. Кожен імпульс викликає деяке дію процесора, та палестинці час виконання конкретної операції вимірюється числом імпульсів (що їх називають тактами). Наприклад, для множення двох чисел потрібно більше тактів, ніж для сложения.

Кількість тактів в секунду вимірюється мільйонами навіть повільних процесорів і полягає в мегагерцах (МГц). Наприклад, 10 МГц означають 10 мільйонів тактів в секунду.

За інших рівних параметрах комп’ютер з швидшим процесором працює швидше комп’ютера з тим самим процесором, у яких меншу частоту. Наприклад, перший комп’ютер PC AT мав процесор 286, працюючий на частоті 6 МГц. Невдовзі з’явився швидший комп’ютер PC AT з тим самим процесором 286, але працюючим на частоті 8 МГц. При порівнянні швидкодії процесорів необхідно пам’ятати, нові процесори працюють ефективніше старих. Наприклад, процесор 486 із частотою 25 МГц працює швидше процесора 386 з тієї ж частотою 25 МГц. Що стосується сумнівів вибирайте найшвидший комп’ютер, який підходить за вартістю. У моделях однієї й тієї ж комп’ютера застосовуються процесори з разичным швидкодією. Наприклад, модель 70 сімейства PS/2 випускається з процесором 386, працюючим на частотах 16, 20 чи 25 МГц. З іншого боку, у деяких комп’ютерах моделі 70 застосовується процесор 486. У таблиці наведено процесори сімейства 86 зі своїми робітниками частотами. Показано все робочі частоти, оголошені фірмою Intel. Проте чи які процесори з низькою робочої частотою зняті з виробництва. Від мітимо, що фірму Intel за ліцензіями дозволяла іншим фірмам випускати процесор 286 та інших; ці фірми пропонували процесори з несхожими робітниками частотами. У таблиці наведено лише частоти, офіційно оголошені фірмою Intel.

Таблиця Процесорам сімейства 86 фірми Intel.

|Процессор |Частоти (МГц) | |8088 |4,77; 8 | |8086 |4,77; 8; 10 | |188 |8; 10; 12,5; 16 | |186 |8; 10; 12,5; 16 | |286 |8; 10; 12,5 | |386SX |16; 20 | |386SL |20; 25 | |386DX |16; 20; 25; 33 | |486SX |16; 20; 25; 33 | |486DX |25; 33; 50 | |486DX2 |50; 66 | |486SL |20; 25 | |Pentium |60; 66 |.

Зазначимо, що у рекламних обьявлениях зустрічаються комп’ютери з процесорами 486, які працюють на частоті 66 МГц. Фактично йдеться про процесорах DX2, які всередині діють на частоті 66 МГц, і з іншими пристроями взаємодіють на частоті 33 МГц. Найбільш швидкодіючим процесором 486 (та швидка шина комп’ютера) має робочу частоту 50 МГц. Проте з’ясувалося, що звичайні шини PC працюють за показ такої частоті ненадёжно. У найбільш надійних комп’ютерах застосовується шина на 33 МГц, а результати тестування показують, що процесори DX2 із частотою 66 МГц при певних умов перевершують моделі з робочої частотою 50 МГц. Перспективи розвитку микропроцессоров.

Поміркувати про майбутнє PC дуже цікаво. Технологія вдосконалюється так швидко, що її постійні новинки стають нормою. Зупинимося докладніше на майбутньому процесорів сімейства 86. Нині RISC — процесори є також базою для побудови сопроцессоров і спецпроцессоров, інтелектуальних контролерів та інших пристроїв. Вважають, що став саме між Power PC і Pentium є істотним чинником у розвиток ринку процесорів і персональних комп’ютерів. Power PC 601 приблизно двічі дешевше, ніж Pentium, споживає вдвічі меншу міць і перевершує Pentium продуктивністю, особливо з операцій із плаваючою точкою. Спочатку на процесорі 601 реалізували лише система 6000 фірми IBM і PowerMac фірми Apple. Нині більшість виробників комп’ютерів мають варіанти систем на базі Power PC, проте рішення виконувати про їхнє виробництві буде визначатися передусім що складається кон’юнктурою. Почати з процесора Pentium, самого досконалого твори фірми Intel. У ньому є кілька новинок, наприклад, 64-битовая шина, пророцтво переходу, окремі кэши для даних, і команд. Процесор Pentium працює мінімум удвічі швидше процесора 486DX із частотою 66 МГц, виконуючи 100 мільйонів операцій на секунду за частоти синхронізації 60 МГц. Порівняйте ці показники з процесором 8088 першого IBМ PC, які працювали на частоті 4,77 МГц. Понад те, Pentium набагато ефективніше процесора 8088; фактична продуктивність у кілька разів вище, ніж просто при сравне нді частот синхронізації. Проте, за повідомленнями фірми, недалекий випуск ще більше швидко діючих процесорів. У 90-х років очікується поява процесора 686 (можливо, він називатися інакше), тож під кінець століття з’явиться процесор 786. Якщо попередні відомості точні (очевидно, і є), процесор 786 працюватиме частоті 250 МГц, мати 5 млн транзисторів чотири окремих процессорных модуля, і навіть два векторних процесора в обробці списків чисел, розміщаючи на чіпі площею 1 кв дюйм. З іншого боку, значну увагу приділяється самотестированию і графічної інтерфейсу з дуже високою роздільну здатність, включаючи рухомі зображення на реальному часу. Разом із цим у процесорі 786 збережеться сумісність зі всім які є програмним забезпеченням фірмі Intel цей майбутній процесор називається Micro 2000 (але, можливо, з’явиться під іншим назвою). Зараз самим швидкодіючим процесором є Pentium з частотою синхрониаации 66 МГц. Вже у лютому 1991 р. фірма Intel представила варіант процесора 486 із частотою 100 МГц, та його комерційних поставок був, оскільки Pentium забезпечує більш високу продуктивність при меншою частоті. Проте можливо поява процесора Pentium з робочої частотою 100 МГц до випуску процесора 786. Крім дедалі більше швидкодіючих процесорів з’являються все нові пристосування. Цікавим, прикладом служить розняття чи гніздо для по вышения продуктивності (overdrive socket), те що в деяких тимчасових комп’ютерах. Раніше люди й не знали, навіщо предназначенно це гніздо, і тепер вони знають, що до нього можна вставити математичний співпроцесор чи більше продуктивний процесор. З появою процесора Pentium очікується поява мультипроцессорных PC з продуктивністю потужних миникомпьютеров і вартістю у кілька разів менше. Звернімося до таблиці, яка б показала приблизне кількість транзисторів в кождом процесорі, що дозволяє приближённо оцінювати складність. Щоб показати стрімкий прогрес комп’ютерної технології, в таблицю включені попередники сімейства 86.

Таблиця. Попередники, члени ВРЮ і майбутні члени процесорного сімейства 86 фірми Intel.

|Процессор |Кількість транзисторів |Рік випуску | |4004 |2300 |1971 | |8008 |3500 |1972 | |8080 |6000 |1974 | |8080A |6000 |1976 | |8085 |6500 |1976 | |8085A |6500 |1978 | |8086 |29 000 |1978 | |8088 |29 000 |1979 | |188 |100 000 |1982 | |186 |100 000 |1982 | |286 |134 000 |1982 | |386 |275 000 |1985 | |386SX |275 000 |1988 | |386SL |855 000 |1990 | |486SX |1 185 000 |1991 | |486 |1 200 000 |1989 | |Pentium |3 100 000 |1993 | |686 |22 000 000 |1994;1996 | |786 |100 000 000 |1999;2001 |.

Зазначимо значну перевагу процесора 786 з усіх колишніми процесорами. Спостерігаючи наведені у таблиці числа, легко уявити собі світ менш віддалене майбутнє, у якому люди мати невеликими, портативними комп’ютерами неуявної мощности.

Список використовуваної литературы.

1 А. А Мячев, В. М. Степанцов ПЕОМ і микроЭВМ.-М.: Радіо і связь, 1991. 2 Обчислювальні машини, системи та мережі. Підручник під редакцией.

О.П. Пятибратов.-:Финансы і статистика, 1991. 3 В. Е. Фигурнов: IBM PC для користувача. 4 Р. Веббер: Конфигурирование ПК на процесорах 386/486. 5 П. Нортон: Персональний комп’ютер изнутри.