Реферат: Анализ структур, характеристик и архитектур 32-разрядных микропроцессоров
Московский государственныйуниверситет
экономики, статистики иинформатики
(ММУБиИТ)
Кафедра вычислительных систем, сетей ителекоммуникаций.
<img src="/cache/referats/1899/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1025">
Курсовая работа на тему: “ Анализструктур, характери стики архитектур 32-разрядных микропроцессоров”.
Выполнил: студент группыИБ-104
Белых А. В.
Руководитель: Пятибратов А.П.
Москва 1997
План
стр
1 Введение.................................................................................3
2 Обзор некоторых 32-разрядных микропроцессоров...............................................................................................4
3 Общий обзор структур, характеристик иархитектур 32-разрядных микропроцессоров.........................................8
4 Выбор показателей для оценки микропроцеров.........11
5 Сравнительная оценка структур иархитектур совместимых 32-разрядныхмикропроцессоров.................12
6 Перспективы развития микропроцессоров.................14
7 Список используемой литературы................................17
Введение.
Завремя существования электронная промышленность пережила немало потрясений иреволюций. Коренной перелом — создание электронных микросхем на кремниевых кристаллах, которыезаменили транзисторы и которые назвали интегральными схемами. Со времени своегопоявления интегральные схемы делились на: малые, средние, большие иультрабольшие ( МИС, СИС, БИС и УБИСсоответственно ). Все больше и большетранзисторов удавалось поместить на всё меньших и меньших по размерамкристаллах. Следовательно ультрабольшая интегральная схема оказывалась не такойуж большой по размеру и огромной по своим возможностям. Поэтому процессоры созданыименно на основе УБИС. Развитиемикропроцессоров в электронной индустрии проходило настолько быстрыми темпами,что каждая модель микропроцессора становилась маломощной с момента появленияновой модели, а ещё через 2-3 года считаласьустаревшей и снималась с производства.
Каждыймикропроцессор имеет определённое число элементов памяти, называемыхрегистрами, арифметико-логическое устройство ( АЛУ ), и устройствоуправления.
Регистрыиспользуются для временногохранения выполняемой команды, адресов памяти, обрабатываемых данных и другойвнутренней информации микропроцессора.
В АЛУ производится арифметическая и логическая обработка данных.
Устройствоуправления реализует временную диаграмму и вырабатываетнеобходимые управляющие сигналы для внутренней работы микропроцессора и связиего с другой аппаратурой через внешние шины микропроцессора.
Средиотечественных БИС имеется три класса микропроцессорных БИС, отличающихся структурой, техническимихарактеристиками и функциональными возможностями: секционированные снаращиванием разрядности и микропрограмным управлением; однокристальныемикропроцессоры и однокристальные микроЭВМ с фиксированной разрядностью исистемой команд.
Вместе с периферийными БИС, выполняющими функции хранения иввода-вывода данных, управления и синхронизации, сопряжения интерфейсов и. т.д., микропроцессоры составляют законченные комплекты БИС.
Секционированные микропроцессорные комплекты ( МПК ) допускаютнаращивание параметров ( прежде всего разрядности обрабатываемых данных ) ифункциональных возможностей. Секционированные МПК ориентированы в основном на применение в универсальных и специализированных ЭВМ, контроллерах и других средствах вычислительнойтехники высокой производительности.
МПК на основе однокристальных микропроцессоров иоднокристальные микроЭВМ, обладающие меньшей производительностью, но гибкойсистемой команд и большими функциональными возможностями, ориентированны наширокое применение в различных отраслях народного хозяйства.
На данныймомент существует два направления в производстве микропроцессоров. Ониразличаются в принципах архитектуры. первое направление — это процессоры RISC архитектуры; второе - CISC.
Микропроцессорыс архитектурой RISC ( Reduced Instruction Set Computers ) используют сравнительно небольшой(сокращённый ) набор наиболее употребимых команд, определённый в результатестатистического анализа большого числа программ для основных областейприменения CISC — процессоров исходнойархитектуры. Все команды работают с операндами и имеют одинаковый формат.Обращение к памяти выполняется с помощьюспециальных команд загрузки регистра изаписи. Простота структуры и небольшой набор команд позволяет реализоватьполностью их аппаратное выполнение и эффективный конвейер при небольшом обьёмеоборудования. Арифметику RISC — процессоров отличает высокая степень дробленияконвейера. Этот прием позволяет увеличить тактовую частоту ( значит, ипроизводительность ) компьютера; чем более элементарные действия выполняются вкаждой фазе работы конвейера, тем выше частота его работы. RISC — процессоры ссамого начала ориентированны на реализацию всех возможностей ускорения арифмктическихопераций, поэтому их конвейеры обладают значительно более высоким быстродействием,чем в CISC — процессорах. Поэтому RISC- процессоры в 2 — 4 раза быстрее имеющих ту же тактовую частоту CISC — процессоров с обычной системойкоманд и высокопроизводительней, несмотря на больший обьём программ, на ( 30 %). Дейв Паттерсон и Карло Секуин сформулировали 4 основных принципа RISC :
1.Любая операция далжнавыполняться за один такт, вне зависимости от ее типа.
2.Система команд должнасодержать минимальное количество наиболее часто используемых простейших инструкцийодинаковой длины.
3.Операции обработки данныхреализуются только в формате “регистр — регистр“ ( операнды выбираются из оперативныхрегистров процессора, и результат операции записывается также в регистр; аобмен между оперативными регистрами и памятью выполняется только с помощьюкоманд загрузкизаписи ).
4.Состав системы команддолжен быть “ удобен “ для компиляции операторов языков высокого уровня.
Микропроцессоры с архитектурой CISC ( Complex Instruction Set Computers) — архитектура вычислений с полной системойкоманд. Реализующие на уровне машинного языка комплексные наборы командразличной сложности ( от простых, характарных для микропроцессора первогопоколения, до значительной сложности, характерных для современных 32 -разрядныхмикропроцессоров типа 80486, 68040 и др. )
Обзор некоторых 32-разрядных микропроцессоров.
Обзор начнём с процессоров RISC — архитектуры.
Микропроцессоры Alpha.
Проект Alpha фирмы Digital Equipment был ориентирован на передовуютехнологию ( 0,8 — микронная технология ), перспективную архитектуру и обработку64 — разрядных приложений в среде Unix. Несколько позднее платформа Alpha AXP была дополнена средствамиподдержки операционной системы MicrosoftWindows NT.
Первымпроцессором семейства Alpha AXP сталмикропроцессор 21064, выполненный по 0,75 — микронной технологии, содержащим1,68 млн. транзисторов. Тактовая частота ( до 200 Мгц ) и суперскалярнаяобработка позволии этому процессору обойти всех конкурентов попроизводительности.
В1994 г Digital Equipment выпустила модификациюпроцессора 21064 — модель Alpha2164А с тактовой частотой 275 МГц.
В 1993 г, из-за высокойцены ( более 2000 usd ) вышеупомянутых процессоров, эта корпорация выпустилапроцессоры Alpha 2166 и 2168 ( 200-350 usd ) с тактовой частотой 66-233 МГц.
Микропроцессоры PowerPC.
В 1992 гкомпании IBM, Motorola и Apple приняли решение осоздании семейства RISC — процессоров широкого профиля. За основу проекта был взят процессор POWER ( Performance Optimised WithEnchanced RISC ) .
PowerPC601- это 32- разрядный процессор тактовой частотой50,66 или 80 МГц был выполнен по 0,8-микронной технологии.
Дальнейший шаг- PowerPC 603 с тактовой частотой 66и 80 Мгц, в котором та же структура былареализована в более миниатюрном исполнении.
PowerPC604 выполнен по 0,5 — микронной технологии стактовой частотой 100 МГц.
Микропроцессоры ARM фирмы Acorn.
Первые МП типа ARM (Acorn Risc Machine) разработаны в1985 г. разработанный в последнее время 32- разрядный МП ( на базе 30-мкмтехналогии CMOS ) имеет следующиехарактеристики: 27 тыс. транзисторов, 4-8 Мгц тактовой частоты, 32- разряднуюшину данных, производительность- 10 млн оп/с.
Микропроцессоры CISC — архитекруры.
МикропроцессорАМ 29000 фирмы АМD.
МПориентирован на широкий спектр применения и имеет следующие характеристики: 26 Мгц -тактоваячастота, производительность — 25 млн оп/с.
Микропроцессоры фирмы Intel.
В 1985 г фирмаIntel выпускает микропроцессор 80386. Кристалл на котором он был выполнен сталродоначальником нового поколения микропроцессоров.
Микропроцессорi80386.
Микропроцессорныйнабор 80386 включает следующие схемы: 80386-быстродействующий 32-разрядный микропроцессорс 32- разрядной внешней шиной; 80387 — быстродействующий 32-разрядный математический сопроцессор; 82384 — генератор тактовых сигналов; 82385 — контроллер кеш-помяти, 82307 — арбитр магистрали, 82308 — контроллер магистрали и.т.д.
МП 80386оптимизирован для многозадачных операционных систем и прикладных задач, длякоторых необходимо высокое быстродействие.Главной его особенностью являетсяаппаратная реализация так называемой многосистемной програмной среды,обеспечивающей возможность совместной работы разнородных програм пользователей,ориентированных на разные операционные системы ( UNIX, MS DOS, APX 86 ). МП80386 обеспечивает програмную совместимость снизу вверх по отношению к 16-разрядным МП. МП имеет следующиехарактеристики: 16, 20, 25, 33 Мгц -тактовая частота, производительность 4 млн команд в секунду,32 Мб/с- пропускная способность шины.
Микропроцессор i486.
Микропроцессорсодержит более 1 млн. транзисторов.Микропроцессорный набор включает в себяследующие микросхемы: 80486 — быстродействующий 32- разрядный процессор; 82596СА — 32- разрядный сопроцессор LAN; 82320 — контроллер магистрали Micro Channel ( MCA ); 82350 — контроллер магистрали EISA и.т.д.
Все процессорысемейства 486 имеют 32-разрядную архитектуру, внутреннюю кэш-память 8 КВ сосквозной записью (у DX4 -16 КВ). МоделиSX не имеют встроенного сопроцессора. Модели DX2 реализуют механизм внутреннегоудвоения частоты (например, процессор 486DX2-66 устанавливается на 33-мегагерцовую системнуюплату), что позволяет поднятьбыстродействие практически в двараза, так как эффективность кэшированиявнутренней кэш-памяти составляет почти 90 процентов. Процессоры семейства DX4 — 486DX4-75 и 486DX4-100 предназначены для установки на 25-ти и33-мегагерцовые платы. По производительности они занимают нишу междуDX2-66 и Pentium-60/66, причембыстродействие компьютеров на 486DX4-100 вплотную приближается к показателям Pentium 60. Напряжение питаниясоставляет3,3 вольта, то есть их нельзяустанавливать на обычные системныеплаты. 486DX4-100 в настольныхсистемах. К сожалению, Intel ограничивает поставки процессоров 486DX4-100, а цены на них установил на существенно болеевысоком уровне, чем на Pentium 60, чтобыизбежать конкуренции между собственными продуктами.
Микропроцессоры фирмы АМD.
Фирма AMDпроизводит 486DX-40, 486DX2-50, 486DX2-66. Готовятся к выпуску процессоры486DX2-80 и 486DX4-120. Они обеспечивают полную совместимость со всемиориентированными на платформу Intel программными продуктами и такую жепроизводительность, как и аналогичныеизделия фирмы Intel (при одинаковой тактовой частоте). Кроме того, они предлагаются по более низким ценам, апроцессор на 40 MHz отсутствующий в производственной программе Intel,конкурирует с 486DX-33, превосходя его по произ- водительности на20 процентовпри меньшей стоимости.
Микропроцессоры фирмы Cyrix.
Фирма Cyrix разработалапроцессоры М6 и М7 (аналоги 486SX и486DX 2) на тактовые частоты 33 м 40 MHz, а также с удвоением частотыDX2-50 и DX2-66. Они имеют болеебыстродействующую внутреннюю кэш-память 8 КВ с обратной записью и более быстрый встроенный сопроцессор. По некоторымоперациям производительность выше, чем у процессоров фирмы Intel, по некоторымнесколькониже. Соответственно, существенно различаются и результаты на разныхтестирующих программах. Цены на 486 процессоры Cyrix значительно ниже, чем наIntel и AMD.
Для самых простых системфирмой Texas Instruments продолжается выпуск дешевых, но эффективныхпроцессоров 486DLC, которые, занимая промежуточное положение между 386 и 486 семейством (они выполнены вконструктиве 386 процессора, обеспечивают производительность на уровне 486процессора при цене 386. Новая версия — 486SXL с увеличенной до8 КВ внутренней кэш-памятью еще ближе приближается к характеристикам 486 семейства.
Микропроцессоры фирмы Моtorola серии МС680ХХ.
Это семействосодержит ряд 16 -разрядных микропроцессоров, 32 -разрядные микропроцессоры:68020, 68030, 68040. Модели микропроцессоров серии 680ХХ не совместимы пообьектным кодам с 8 -разрядными микропроцессорами серии МС68ХХ.
В 32-разрядных микропроцессорах наряду с обеспечением совместимости с 16-разрядными существенно расширены функциональные возможности: расширениережимов совместимости, масштабирование в ряде режимов ( т.е умножение содержимогоиндексного регистра на 1, 2, 4 или 8 ) + 16 новых команд процессора и 7 командсопроцессора. Основные характеристики: тактовая частота 16, 20, 30, 25, 40;разрядность АЛУ — 32; разрядность шин данных и адреса — 32.
На кристаллахМП отсутствует блок управления внешней оперативной памятью. Управлениеоперативной памятьюсо страничной организацией осуществляется с помощьюмикросхемы МС68851.
Отечественные микропроцессоры.
32 — разрядныемикропроцессоры серии “ Электроника ” и СМ ЭВМ.
Основныеархитектурные особенности: виртуальное адресное пространство ёмкостью 4 Гбайт;32 -разрядное слово; 32 уровня прерывания ( 16 — векторных аппаратных и 16програмных ); 21 режим адресации; инструкции переменного формата; поддержкасовместимости с16 — разрядными моделями серии “ Электроника “.
Микропроцессоры типа транстьютеров.
Транстьютерыпредставляют собой микропроцессоры, расчитанные на работу в мультипроцессорныхсистемах с однотипными процессорами и аппаратную поддержку вычислительныхпроцессов. Особенностью транстьютеров является наличие коммуникационных быстрыхканалов связи, каждий из которых может одновременно передавать по одноймагистрали данные в процессор, а по другой — данные из него. В составе командтранстьютеров имеются команды управления процессами, поддержки инструкцийязыков высокого уровня. Транспьютеры главным образом применяются в качествесопроцессоров ПЭВМ.
Транспьютеры фирмы INMOS.
Типичнымитранспьютерами являются модели Т414 и Т800.
Модель Т414содержит 6 32-разрядных регистров, трирегистра стека, счётчик команд, регистр адреса рабочей зоны памяти, регистроперанда.
Общее числокоманд МП равно 111, режимов адресации — 1, коммуникационных каналов связи — 4,скорость передачи по кождому каналу 20 Мбит/с.
Модель Т800содержит дополнительно сопроцессор арифметических операций с плавающей точкой сбыстродействием до 2,25 млн. опер.сек.
Системыпрограмирования транспьютеров в основном включают трансляторы с языков высокогоуровня Паскаль, Си, Фортран.
Некоторыехарактеристики транспьютеров фирмы INMOS: разрядность — 32, скорость обработки данных — 40 Мбайт/с, адресуемое пространство — 4 Гбайт.
Общий обзор структур, характеристик и архитектур
32-разрядных микропроцессоров.
Cтруктурыразличных типов МП могут существенно различаться, однако с точки зренияпользователя наиболее важными параметрами являются архитектура, адресноепространство памяти, разрядность шины данных, быстродействие.
Архитектуру МПопределяет разрядность слова и внутреннейшины данных МП. Первые МП основывались на 4-разрядной архитектуре. Первые ПЭВМиспользовали МП с 8- разрядной архитектурой, а современные МП основанына МП с 16 и 32- разрядной архитектурой.
Микропроцессоры с 4- и 8-разряднойархитектурой использовали последовательный принцип выполнения команд, прикотором очередная операция начинается только после выполнения предыдущей. Внекоторых МП с 16-разрядной архитектурой используются принципы параллельнойработы, при которой одновременно свыполнением текущей команды производятся предварительная выборка и хранениепоследующих команд. В МП с 32-разрядной архитектурой используется коивейерныйметод выполнения команд, при которомнесколько внутренних устройств МП работают параллельно, производя одновременнообработку нескольких последовательных команд программы.
Адресное пространство памятиопределяется разрядностьюадресных регистров и адресной шины МП. В 8-разрядных МП адресные регистрыобычно составляются из двух 8-разрядных регистров, образуя 16-разрядную шину,адресующую 68 Кбайт памяти. В 16-разрядные МП, как правило, используются20-разрядные адресные регистры, адресующие 1 Мбайт памяти. В 32-разрядных МПиспользуются 24- и 32-разрядные адресные регистры, адресующие от 16 Мбайт до 4Гбайт памяти.
Для выборки команд и обмена данными с памятьюМП имеют шину данных, разрядностькоторой, как правило, совпадает с разрядностью внутренней шины данных,определяемой архитектурой МП. Однако для упрощения связи с внешней аппаратуройвнешняя шина данных может иметь разрядность меньшую, чем внутренняя шина ирегистры данных. Например, некоторые МПс 16-разрядной архитектурой имеют 8-разрядную внешнюю шину данных. Онипредставляот собой специальные модификации обычных 16 разрядных МП и обладаютпрактически той же вычислительной мощностью.
Одним изважных параметров МП является быстродействиеопределяемое тактовой частотой его работы, которая обычно задается внешними синхросигналами. Для разных МП эта частота имеет пределы 0,4...33 МГц.Выполнение простейших команд (например, сложение двух операндов изрегистров илипересылка операндов врегистрах МП ) требует минимально двух периодов тактовыхимпульсов ( для выборки команды и её выполнения ). Более сложные командытребуют для выполнения до 10 — 20 периодов тактовых импульсов. Если операндынаходятся не в регистрах, а в памяти, дополнительное время расходуется навыборки операндов в регистры и записи результата в память.
Скоростьработы МП определяется не только тактовой частотой, но и набором его команд, ихгибкостью, развитой системой прерываний.
Структуры, характеристики и архитектуры некоторыхмикропроцессоров.
Микропроцессоры Alpha.
Технологическоерешение способствующее повышению производительности процессора АХР21064, Являются две раздельные кэш — памяти для команд и данных по 8 Кбайт каждая. Кроме того, в этом чипеприменён метод предсказания ветвления ( Branch Prediction ), который позволяет предсказывать возможные разветвленияпотоков конвейерной линии.
Основнымпримуществом этого процессора является его высокая тактовая частота, обеспечиваемаяособой структурой процессора.
Микропроцессоры ARM.
МПсодержит АЛУ, сдвигатель, умножитель,двадцать семь 32- разрядных регистров.
В МПреализован трехступенчатый конвейер (одна инструкция выполняется, вторая-декодируется третья — считывается в памяти).
Обращение кпамяти осуществляется только командами зарузки и запоминания регистров,обеспечивающими адресацию байта или 32-разрядного слова.
МП можетработать в четырех режимах (О — пользователя, 1 — прерывания. 2 — быстрогопрерывания. 3 — супервизора), каждый из которых можетиспользовать свои собственные 32-разрядные регистры.
Режим
Номера регистров
0 — 15
1
10 — 14
2
13, 14
3
13 , 14
Все команды МП имеют длину32 разряда.
Микропроцессор АМ 29000 фирмы АМD.
МП содержиттри устройства: предварительной выборки, исполнительное, управленияпамятью.
Исполнительноеустройство включает в себя регистровый файл, содержащий 64 регистрасфиксированным адресом ( глобальные регистры ) и 128 регистров с переменным адресом ( локальные регистры).
Глобальныерегистры назначаются статически компилятором или программистом. Они могут бытьиспользованы для размещения данных ОС, таких, как базовых адресов страниц.
Локальные регистры выполняют функции регистровстека для хранения параметров процедуры обращения к подпрограмме. Все командыимеют фиксированный 32-разрядный формат, обеспечивающий упрощение организации конвейера,схемы выборки и обработки команды и др.
Микропроцессоры фирмы Intel.
В процессорахприменяются расширенные микроканалы, характеризующиеся следующими пеимуществами: поддержка параллельной многопроцессорной многозадачной работы; до 15 каналов прямого доступа; одновременная обработкаи выборка данных; усовершенствованный доступ к данным; усовершенствованнаядиагностика и локализация ошибок; управление конфликтами при прерываниях ввода- вывода; автоматическое расширение; идентификация и интеграция.
Микропроцессорi80386.
В 80386имеется 32 регистра, разделяемых на следующие группы: регистры общегоназначения, сегментные, указатель команд и флаги, управления.
Шестьпрограмно доступных регистров отладки реализуют поддержку процесса отладкипрограмм: четыре указывают четыре точки останова, управляющий используется дляустановки контрольных точек, а статусный показывает текущее состояние точекостанова. Эти регистры обеспечивают задание контрольных точек останова по командами данным, а также пошаговый режим выполнения программы.
Микропроцессор80386 содержит шесть блоков, обеспечивающих управление выполнением команд,сегментацию, страничную рганизацию памяти, сопряжение с шинами, декодирование иупреждающую выборку команд. Все эти устройства работают в виде конвейера,причем каждое из них может выполнять свою
конкретную функциюпараллельно с другими. Таким образом, во время выполнения одной командыпроизводится декодирование второй, а третья выбирается из памяти.Дополнительным средством повышения производительности служит специальный блокбыстрого умножения (деления). Устройство управления памятью содержит блок сегментациии блок страничной организации. Сегментация позволяет управлять логическимадресным пространством, обеспечивая переместимость программ и данных и эффективное разделение памяти междузадачами. Страничный механизм работает на более низком уровне я прозрачен длясегментации, позволяя управлять физическим адресным пространством. Каждыйсегмент разделяется на одну или несколько страниц размером 4 Кбайта.
Памятьорганизована в виде одного или нескольких сегментов переменной длины.Максимальная длина сегмента 4 Гбайта. Каждая область адресного пространстваможет иметь связанные с ней атрибуты, определяющие ее расположение, размер, тип(стек, программа или данные) характеристики зашиты.
Устройствосегментации обеспечивает четырехуровневую защиту для изоляции прикладных задачи операционной системы друг от друга.
Микропроцессор i486.
По сравнению с80386 процессором, почти все усовершенствования сделаны на аппаратном уровне, иу нового процессора гораздо больше. На кристалле, кроме центральногопроцессора, были размещены: математический сопроцессор, кэш и устройствоуправления памяпью, которое позволяло физически адресовать до 4 Гбайт ОЗУ. Микропроцессор80486 на частоте 25 — Мгц работал в 3 — 4 раза быстрее чем микропроцессор80386, расчитанный на такую же частоту.
Вмикропроцессоре используются раздельные 32 — разрядные шины адреса и данных,обеспечивающие в монопольном режиме скорость передачи данных до 106 М байтс ( при тактовой частоте 33 Мгц), а также 8 Кбайт встроеной кэш — памяти, играющей роль буфера междуотносительно медленной основной памятью и высокоскоростным процессором.Процессор i80486 в своё время являлся незаменимым при работе в такоймногопользовательской системе как UNIX.
Выбор показателей для оценки микропроцессоров.
Первыйпоказатель — архитектура самого микропроцессора, какая она RISC или CISC.
Основные характеристикиархитектур типовых MП приведены наследующей странице:
Характеристика
CISC
RISC
Формат команд
Переменный
Стандартный
Структура команд
Сложная
Простая
Выполнение всех команд
Аппаратно — програмное
Аппаратное
Число команд
Большое
Небольшое
Число регистров
Небольшое
Большое
Время обработки прерывания
Среднее
Очень малое
Тактовая частота, МГц
25; 33; 40
12; 16,7; 20
Среднее число тактов за инструкцию
4 — 6
1,2 — 2
Среднее число транзисторов, тыс.
300 — 400
до 50
Быстродействие млн. опс.
4 — 6
10 — 12
Отношение тыс транзисторовмлн. опс
70
5
Постепенноеусложнение CISC-процессоров происходит в направлении более совершенного управления машинными ресурсами,а также в направлении сближения машинныхязыков с языками высокого уровня.
В то же времясложная система команд и переменный формат команды процессором с CISCархитектурой привели к быстрому росту сложности схем (80386 содержит 270 тыс.,а 80486 — 1 млн. транзисторов) и, как следствие, к пределу возможностей CISC-архитектуры в рамках существующей кремниевой технологии.
УсложнениеRISС процессоров фактически приближает их архитектуру к СISC-архитектуре.
В настоящеевремя число MП с RISC-архитектурой существенно возросло и все ведущие фирмы СШАих производят, в том числе фирмы Intel, Motorola — производители основныхсемейств МП с СISC-архнтектурой.
Процессоры сRISC — архитектурой широко применяются в платах — ускорителях ( акселераторах )для преобразования стандартных 16 — разрядных ПЭВМ в 32 — разрядныеперсональные системы высокой производительности.
Второйпоказатель — производительность. Различают несколько производительностей, вданном случае я рассмотрю 2 вида: пиковуюили предельную ( производительностьпроцессора без учета времени обращения к оперативной памяти за операндами ) и номинальную (производительностьпроцессора с оперативной памятью ).
Пиковаяпроизводительность определяется как среднее число команд типа «регистр — регистр», выполняемых в единицу времени без учета их статистического веса ввыбранном классе задач. В настоящее время за рубежом пиковая производительность процессора измеряется для команды типа «нет операции» в миллионахопераций в сек.
Номнальнаяпроизводительность традиционно определяется как среднее число команд,выполняемых полсистемой «процессор — память» с учетом их статистического веса ввыбранном классе задач. Она рассчитывается, как правило, по формулам испециальным методикам, предложенным процессров определенных архитектур, иизмеряется разботанными для них измерительными программами, реализующимисоответствующую эталонную нагрузку.
Третийпоказатель — быстродействие, измеряемое миллионами тактов всекунду или МегаГерцами. Чем больше Мгц тем лучше, хотя выбор наиболее быстрого процессора вэтом плане зависит от толщины кошелька.
Сравнительная оценка структур и архитектур
совместимых 32-разрядных микропроцессоров.
Вмикропроцессорной индустрии только фирма Intel “ изобрела велосипед “ остальныефирмы и корпорации “ плясали от исходного “ приобретая патенты или дорабатываяи усовершенствуя, на сколько позволял прогресс в этой области, детища фирмыIntel. Поэтому я попробую сравнить продукты этой фирмы, считая все остальные процессорыклонами с доработками или без.
Оба процессора80386 и 80486 имеют одинаковую архитектуру — CISC. Фирма Intel заняла нишу CISCпроцессоров, процессоров более общего применения по существенно низким ценам.
Фирма Intel для оценки производительности своих процессоров предложиласпециальный индекс — iCOMP (IntelCOmparative Microprocessor Performance), который, по ее мнению, более точно отражает возрастание производительностипри переходе к новому поколениюпроцессоров (некоторые из выпущенных уже моделей компьютеров на основе Pentiumпри выполнении определенныхпрограмм демонстрируют даже меньшее быстродействие, чем компьютеры на основе 486DX2-66, это связано как с недостатками конкретных системных плат, таки с неоптимизированностью программных кодов). Производительность процессора486SX-25 принимается за 100. Производительность других про- цессоров,которые останутся в ближайшей производственнойпрограмме фирмы Intel, представлена в следующей таблице:
МОДЕЛЬ
ИНДЕКС 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
Иногда общаяскорость работы компьютера называется производительностью. Имеется несколькоспособов измерения производительности, и она зависит от многих факторов,например размера и быстродействия дисков, наличия сопроцессора и быстродействиямикросхем памяти. Однако наиболее важным фактором является быстродействиепроцессора.
Как правилопроизводительность новых процессоров выше старых. Например, процессоры 386 и486 быстрее процессора 8086. Конечнопроцессоры 386 и 486 не только по скорости — гораздо важнее их расширенныевозможности. Многие забывают, что важна не только скорость процессора, но и то,что он может делать.
Обычнокаждый член процессорного семейства включает несколькомоделей, единственное различие которых заключается в рабочей частоте. Действиямипроцессора управляют электрические импульсы, появляющиеся миллионы раз в секунду. Каждый импульсвызывает некоторое действие процессора, и время выполнения конкретной операцииизмеряется числом импульсов (часто называемых тактами). Например, для умножениядвух чисел требуется больше тактов, чем для сложения.
Число тактов в секунду измеряется миллионамидаже для медленных процессоров и выражается в мегагерцах (МГц). Например, 10МГц означают 10 миллионов тактов в секунду.
При прочих равных параметрах компьютер с болеебыстрым процессором работает быстрее компьютера с тем же процессором, имеющиммень