Pentium Processor. Технический обзор Автор "" Размер 44919 Байт Страница 2 из 4 СКАЧАТЬ КНИГУ ЦЕЛИКОМ

     Новый процессор  "Pentium" фирмы INTEL объединяет преиму-
щества, традиционно присущие миникомпьютерам и рабочим станци-
ям, с  гибкостью  и  совместимостью,  которыми характеризуются
платформы персонльных компьютеров.
     Спроектированный для  нужд объединения все усложняющегося
современного и будующего прикладного программного обеспечения,
Pentium  процессор  расширяет диапазон микропроцессорной архи-
тектуры фирмы INTEL до новых высот, затеняемой ранее отличиями
между мощными вычислительными платформами и созданными для со-
вершенно новой области применений настольными  компьютерами  и
серверами.

           Новое поколение процессоров фирмы INTEL

     Объединяя более,  чем  3.1  миллион транзисторов на одной
кремниевой подложке, 32-разрядный Pentium процессор характери-
зуется высокой производительностью с тактовой частотой 60 и 66
МГц. Его суперскалярная архитектура использует  усовершенство-
ванные способы проектирования, которые позволяют выполнять бо-
лее, чем одну команду за один период тактовой частоты,  в  ре-
зультате чего Pentium в состоянии выполнять огромное количест-
во PC-совместимого программного обеспечения быстрее, чем любой
другой микропроцессор.  Кроме существуюших наработок программ-
ного обеспечения, высокопроизводительный арифметический блок с
плавающей запятой  Pentium  проессора  обеспечивает увеличение
вычислительной мощности до необходимой для  использования  не-
доступных ранее технических и научных приложений, первоначаль-
но предназначенных для платформ рабочих  станций.  Также,  как
локальные и  глобальные  сети  продолжают вытеснять устаревшие
иерархические сети,  управляемые  большими  ЭВМ,  преимущества
мультипроцессорности  и  гибкость операционной системы Pentium
процессора - идеал для Хост-компьютера для современных  прило-
жений клиент-серверов, применяемых в промышленности.
     Поскольку Pentium  процессор  способен  достигать  уровня
производительности равного или более высокого, чем современные
рабочие станции  высокого  уровня,  он обладает преимуществми,
которых лишены обычные рабочие станции: полная совместимость с
более, чем 50 000 программных приложений со стоимостью  милли-
арды долларов,  которые  были  написаны  под  ахитектуру фирмы
INTEL.  В дополнение, Pentium процессор позволяет использовать
все основные операционные системы,  которые доступны современ-
ным настольным персональным компьютерам,  рабочим  станциям  и
серверам, включая UNIX, Windows-NT, OS/2, Solaris и NEXTstep.

         Pentium процессор. Технические нововведения.

     Многочисленные нововведения  -  характерная   особенность
Pentium процессора в виде уникального сочетания высокой произ-
водительности,  совместимости,  интеграции данных и наращивае-
мости. Это включает:
     - Суперскалярную архитектуру;
     - Раздельное кэширование программного кода и данных;
     - Блок предсказания правильного адреса перехода;
     - Высокопроизводительный  блок вычислений с плавающей за-
пятой;
     - Расширенную 64-битовую шину данных;
     - Поддержку многопроцессорного режима работы;
     - Средства задания размера страницы памяти;
     - Средства  обнаружения  ошибок и функциональной избыточ-
ности;
     - Управление производительностью;
     - Наращиваемость с помощью Intel OverDrive процессора.

                Архитектура Pentium процессора

ЪДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДї
і                Intel Pentium Processor                     і
ГДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДґ
і                        2ДДДДДДДДДДДДї      8ДДДДДДДДДДДДї  і
і                64-bits і    Code    і      і   Branch   і  і
і                  ЪДДДДДґ    Cache   ГДДДДДДґ Prediction і  і
і                  і     АДДДДВДДДДДДДЩ      АДДДДДДВДДДДДЩ  і
і                  і  256-bitsі    ЪДДДДДДДДДДДДДДДДЩ        і
і                  і     3ДДДДБДДДДБДДї      9ДДДДДДДДДДДДї  і
і                  і     і  Prefetch  і      і            і  і
і                  і     і  Buffers   і      і            і  і
і                  і     АДДВДДДДДДВДДЩ      і            і  і
і 1ДДДДДДДДДДДДї   і 4ДДДДДДБДДї5ДДБДДДДДДї  і Pipelined  і  і
і і   64-bit   і   і і Integer іі Integer і  і Floating-  і  і
іДґ    Bus     ГДДДґ і   ALU   іі   ALU   і  і Point Unit і  і
і і  Interface і   і АДДДДДДВДДЩАДДВДДДДДДЩ  і            і  і
і АДДДДДДДДДДДДЩ   і     6ДДБДДДДДДБДДї   ЪДДґ            і  і
і                  АДДДДДґ  Register  і   і  і            і  і
і                64-bits і    Set     і   і  ГДДДДДДДДДДДДґ  і
і                        АДДДВДДДДДВДДЩ   і  і  Multiply  і  і
і                     32-bitsГДДДДДЕДДДДДДЩ  ГДДДДДДДДДДДДґ  і
і                        7ДДДБДДДДДБДДї64-bitі    Add     і  і
і                        і    Data    і      ГДДДДДДДДДДДДґ  і
і                        і    Cache   і      і   Divide   і  і
і                        АДДДДДДДДДДДДЩ      АДДДДДДДДДДДДЩ  і
АДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДЩ
     1 - 64-битовый шинный интерфейс;
     2 - Средства кэширования программного кода;
     3 - Буферы выборки с упреждением;
     4 - 32-битовый целочисленный блок АЛУ;
     5 - 32-битовый целочисленный блок АЛУ;
     6 - Набор регистров;







Загрузка...








     7 - Средства кэширования данных;
     8 - Блок предсказания правильного адреса перехода;
     9 - Блок конвеерных вычислений с плавающей запятой.

     Суперскалярная архитектура.

ЪДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДВДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДї
і         ЪДДДДДДДДї      ЪДДДДДДДДї  і                      і
і       ЪДґ        ГДДДДДДґ        і  і                      і
і       і АДДДВДДДДЩ      АДДДДВДДДЩ  і                      і
і       і     і  ЪДДДДДДДДДДДДДЩ      і                      і
і       і ЪДДДБДДБДї      ЪДДДДДДДДї  і                      і
і ЪДДДї і і°°°°°°°°ГДДДДДДґ        і  і                      і
і ґ   ГДґ АДВДДДДВДЩ      і        і  і                      і
і АДДДЩ і ЪДБДїЪДБДї      і        і  і                      і
і       і і°°°іі°°°і   ЪДДґ        і  і   Суперскалярная     і
і       і АДВДЩАДВДЩ   і  і        і  і     архитектура      і
і       і ЪДБДДДДБДї   і  ГДДДДДДДДґ  і                      і
і       і і°°°°°°°°і   і  і        і  і                      і
і       і АДВДДДДВДЩ   і  ГДДДДДДДДґ  і                      і
і       і   ГДДДДЕДДДДДЩ  і        і  і                      і
і       і ЪДБДДДДБДї      ГДДДДДДДДґ  і                      і
і       АДґ        і      і        і  і                      і
і         АДДДДДДДДЩ      АДДДДДДДДЩ  і                      і
АДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДБДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДЩ

     Суперскалярная архитектура Pentium процессора представля-
ет собой совместимую только с INTEL  двухконвеерную  индустри-
альную архитектуру,  позволяющую  процессору  достигать  новых
уровней производительности посредством выполнения  более,  чем
одной команды  за  один  период тактовой частоты.  Термин "су-
перскалярная" обозначает микропроцессорную архитектуру,  кото-
рая содержит более одного вычислительного блока.  Эти вычисли-
тельные блоки,  или конвееры,  являются узлами, где происходят
все основные процессы обработки данных и команд.
     Появление суперскалярной архитектуры  Pentium  процессора
представляет собой естественное развитие предыдущего семейства
процессоров с 32-битовой архитектурой фирмы  INTEL.  Например,
процессор Intel486  способен  выполнять несколько своих команд
за один период тактовой частоты,  однако предыдущие  семейства
процессоров фирмы  INTEL  требовали  множество циклов тактовой
частоты для выполнения одной команды.
     Возможность выполнять  множество  команд  за  один период
тактовой частоты существует благодаря тому,  что Pentium  про-
цессор имеет   два   конвеера,  которые  могут  выполнять  две
инструкции одновременно. Так же, как и Intel486 с одним конве-
ером, двойной конвеер Pentium процессора выполняет простую ко-
манду за пять этапов: предварительная подготовка, первое деко-
дирование (  декодирование  команды ),  второе декодирование (
генерация адреса ), выполнение и обратная выгрузка. Это позво-
ляет нескольким командам находиться в различных стадиях выпол-
нения,  увеличивя тем самым вычислительную производительность.
Каждый  конвеер имеет свое арифметическо-логическое устройство
(ALU), совокупность устройств генерации адреса и интерфейс кэ-
ширования  данных.  Так  же как и процессор Intel486,  Pentium
процессор использует аппаратное выполнение команд,  заменяющее
множество  микрокоманд,  используемых  в предыдуших семействах
микропроцессоров.  Эти инструкции включают загрузки, запомина-
ния и простые операции АЛУ, которые могут выполняться аппарат-
ными средствами процессора,  без использования микрокода.  Это
повышает производительность без затрагивания совместимости.  В
случае выполнения более сложных  команд,  для  дополнительного
ускорения производительности выполнения расширенного микрокода
Pentium процессора для выполнения команд используются оба кон-
веера суперскалярной архитектуры.

     В результате этих архитектурных нововведений,  по сравне-
нию с предыдущими микропроцессорами, значительно большее коли-
чество команд может быть выполнено за одно и то же время.

     Раздельное кэширование программного кода и данных.

ЪДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДВДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДї
і         ЪДДДДДДДДї      ЪДДДДДДДДї  і                      і
і       ЪДґ°°°°°°°°ГДДДДДДґ        і  і                      і
і       і АДДДВДДДДЩ      АДДДДВДДДЩ  і                      і
і       і     і  ЪДДДДДДДДДДДДДЩ      і                      і
і       і ЪДДДБДДБДї      ЪДДДДДДДДї  і                      і
і ЪДДДї і і        ГДДДДДДґ        і  і                      і
і ґ   ГДґ АДВДДДДВДЩ      і        і  і  Кэнирование команд  і
і АДДДЩ і ЪДБДїЪДБДї      і        і  і                      і
і       і і   іі   і   ЪДДґ        і  і                      і
і       і АДВДЩАДВДЩ   і  і        і  і  Кэширование данных  і
і       і ЪДБДДДДБДї   і  ГДДДДДДДДґ  і                      і
і       і і        і   і  і        і  і                      і
і       і АДВДДДДВДЩ   і  ГДДДДДДДДґ  і                      і
і       і   ГДДДДЕДДДДДЩ  і        і  і                      і
і       і ЪДБДДДДБДї      ГДДДДДДДДґ  і                      і
і       АДґ°°°°°°°°і      і        і  і                      і
і         АДДДДДДДДЩ      АДДДДДДДДЩ  і                      і
АДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДБДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДДЩ
     Другое важнейшее революционное усовершенствование, реали-
зованное в Pentium процессоре,  это введение раздельного кэши-
рования. Кэширование  увеличивает производительность посредст-
вом активизации места временного хранения для часто используе-
мого программного кода и данных, получаемых из быстрой памяти,
заменяя по возможности обращение ко внешней  системной  памяти
для некоторых команд.  Процессор Intel486,  например, содержит
один 8-KB блок встроенной кэш-памяти, используемой одновремен-
но для  кэширования программного кода и данных.
     Проектировщики фирмы INTEL обошли это ограничение исполь-
зованием дополнительного контура,  выполненного на 3.1 миллио-
нах транзисторов Pentium процессора ( для сравнения,  Intel486