ПЕРЕЛІК ДИСЦИПЛІН:
  • Адміністративне право
  • Арбітражний процес
  • Архітектура
  • Астрологія
  • Астрономія
  • Банківська справа
  • Безпека життєдіяльності
  • Біографії
  • Біологія
  • Біологія і хімія
  • Ботаніка та сільське гос-во
  • Бухгалтерський облік і аудит
  • Валютні відносини
  • Ветеринарія
  • Військова кафедра
  • Географія
  • Геодезія
  • Геологія
  • Етика
  • Держава і право
  • Цивільне право і процес
  • Діловодство
  • Гроші та кредит
  • Природничі науки
  • Журналістика
  • Екологія
  • Видавнича справа та поліграфія
  • Інвестиції
  • Іноземна мова
  • Інформатика
  • Інформатика, програмування
  • Історичні особистості
  • Історія
  • Історія техніки
  • Кибернетика
  • Комунікації і зв'язок
  • Комп'ютерні науки
  • Косметологія
  • Короткий зміст творів
  • Криміналістика
  • Кримінологія
  • Криптология
  • Кулінарія
  • Культура і мистецтво
  • Культурологія
  • Російська література
  • Література і російська мова
  • Логіка
  • Логістика
  • Маркетинг
  • Математика
  • Медицина, здоров'я
  • Медичні науки
  • Міжнародне публічне право
  • Міжнародне приватне право
  • Міжнародні відносини
  • Менеджмент
  • Металургія
  • Москвоведение
  • Мовознавство
  • Музика
  • Муніципальне право
  • Податки, оподаткування
  •  
    Бесплатные рефераты
     

     

     

     

     

     

         
     
    Процесори ЕОМ
         

     

    Кибернетика

    МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

    ТВЕРСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

    Кафедра інформаційні системи

    Реферат з дисципліни «Апаратні засоби»

    на тему:

    «Процесори ЕОМ»

    Виконала: студентки 1 курсу заочного відділення групи ПІЕ-1 шифр 01302

    Колосова Олеся Миколаївна

    Роботу проверіл___________________

    _________________________________

    Тверь

    2002р.

    План:

    1. Введення

    2. Мікропроцесор

    1. Загальна структура мікропроцесора

    2. Характеристики мікропроцесорів

    3. Співпроцесори

    4. Найбільш важливі параметри мікропроцесорів

    5. Команди мікропроцесора

    6. Основний алгоритм роботи процесора

    3. БІС мікропроцесорів

    4. Напрямки у виробництві мікропроцесорів

    1. Мікропроцесори з архітектурою RISC

    2. Мікропроцесори з архітектурою СISC

    5. Огляд деяких 16 - і 32 розрядних мікропроцесорів

    1. Процесори фірми Intel

    5.1.1 Перші процесори фірми Intel

    5.1.2 Процесор 80286

    5.1.3 Процесор 80386

    5.1. 4 Процесор 80486

    5.1.5 Огляд наступних процесорів фірми Intel

    2. Процесори фірми AMD

    6. Програми

    1. Введення.

    За час існування електронна промисловість пережила чималопотрясінь і революцій. Корінний перелом - створення електронних мікросхемна кремнієвих кристалах, що замінили транзистори і які назвалиінтегральними схемами. З часу своєї появи інтегральні схемиділилися на: малі, середні, великі та ультра великі (МИС, СІС, БІС і
    УБІС відповідно). Все більше і більше транзисторів вдавалося поміститина все менших і менших за розмірами кристалах. Отже, ультравелика інтегральна схема виявлялася не такий вже великий за розміром івеличезної за своїми можливостями. Тому процесори створені саме на основі
    УБІС. Розвиток мікропроцесорів в електронній індустрії проходилонастільки швидкими темпами, що кожна модель мікропроцесора ставаламалопотужною з моменту появи нової моделі, а ще через 2-3 рокивважалася застарілою і знімалася з виробництва.

    2.Мікропроцессор

    Мікропроцесор - самостійне або що входить до складу ЕОМпристрій, що здійснює обробку інформації та здійснює управління цимпроцесом, виконане у вигляді однієї або декількох ВІС. У загальному випадку вскладу мікропроцесора входять: арифметико-логічний пристрій (АЛП), блокуправління і синхронізації, ЗУ, регістри і ін блоки, необхідні длявиконання операцій обчислювального процесу. Як БІС мікропроцесорхарактеризується ступенем інтеграції, споживаної потужністю,завадостійкістю, навантажувальною здатністю активних висновків
    (що визначає можливість підключення до даного мікропроцесору та ін ВІС)технологією виготовлення, типом корпусу, технічним ресурсом,стійкістю до механічних, кліматичних та радіаційного впливу.
    Як обчислювальний пристрій мікропроцесор характеризуєтьсяпродуктивністю, розрядністю обробляємо даних і виконуваних команд,можливістю збільшення розрядності, числом команд (мікрокоманд),кількістю внутрішніх регістрів, можливістю забезпечення режимупереривання (рівнів пріоритету) здатністю до обробки десятковихкодів, об'ємом адресної пам'яті, наявністю каналу прямого доступу до пам'яті,типом і числом вхідних та вихідних шин і їх розрядністю, наявністю і видомпрограмного забезпечення, способом управління.

    Мікропроцесори, що використовуються в засобах обчислювальної технікирізного призначення (для вирішення широкого кола різнотипних завдань),називаються універсальними. Мікропроцесори, призначені для побудовиякого-небудь одного типу обчислювальних пристроїв, називаютьсяспеціалізованими; типовий приклад - мікропроцесор в калькуляторі. Заспособу управління розрізняють мікропроцесори зі схемним і мікропрограмногоуправлінням. Мікропроцесори зі схемним управлінням мають більш високушвидкодію, однак, їхня робота однозначно визначається постійнимнабором команд (що зберігаються в їхній пам'яті) і відповідної електричноїсхемою, яка часто буває досить складною через необхідність матив мікропроцесорі якомога більше команд. Функціонування мікропроцесораз мікропрограмного управлінням визначається послідовністюмікрокоманд, склад і черговість виконання яких встановлюєтьсяоператором. Такі мікропроцесори мають порівняно невисокушвидкодія, але вони більш універсальні, легше перебудовуються з одногопрограми на іншу.

    За структурою мікропроцесори підрозділяються на секціонірованние (якправило, з мікропрограмного управлінням) і однокристальних (з фіксованоюрозрядністю і постійним набором команд). Секціонірованние мікропроцесоридопускають розширення розрядності і ємності ЗУ (за рахунок підключеннядодаткових секцій) та мають здатність до розширення своїхфункціональних можливостей. Це обумовлено тим, що секціонірованниемікропроцесори набираються з БІС, кожна з яких здатна об'єднуватисяз іншими БІС, утворюючи при цьому різні функціональні пристрої. Досекціонірованним мікропроцесорах зазвичай підключається БІС постійного ЗУ зщо зберігаються в ньому мікрокоманд. Процесорна секція мікропроцесора цьоготипу складається з секції АЛП, блоку регістрів, вхідних мультиплексорів,вихідного регістра адреси і регістра-акумулятора, дешифратора мікрокоманд,Вх Ш вхідних та вихідних Вых Ш шин. Управління роботою мікропроцесорноїсекції здійснюється сигналами, які видаються дешифратор мікрокоманд.
    Кожна нова мікрокоманд надходить після виконання попередньої. Вихіднідані передаються з оперативного ЗУ або з пристроїв введення - виведенняінформацією через мультиплексори в секцію АЛП. Результат виконання операційчерез регістр-акумулятор надсилається на адресу, сформованоговихідному регістрі адреси, а також на блок регістрів для тимчасовогозберігання і на мультиплексори для використання на наступних етапахобчислень. Зв'язок між секціями здійснюється через лінії міжнароднихзв'язків.

    Однокристальний мікропроцесор з фіксованою мікро розрядністю і зпостійним набором команд конструктивно виконується у вигляді однієї БІС. Такиймікропроцесор виконує функції процесора ЕОМ, всі операції якоговизначаються що зберігаються в його пам'яті командами. До складу однокристальноїмікропроцесора входять: АЛП, вихідний регістр адреси, регістр-акумулятор,блок регістрів, регістр ознак, схема управління, вхідна та вихіднашини і канал керування. Особливість однокристальної мікропроцесора --наявність внутрішньої шини, по якій відбувається обмін інформацією міжпристроями мікропроцесора.

    За функціональними можливостями мікропроцесор відповідаєпроцесора ЕОМ, виконаному на 20-40 ІС малої та середнього ступеняінтеграції, але має більшу швидкодію, істотно меншимирозмірами, масою, споживаної потужністю і вартістю.

    Мікропроцесори отримали широке застосування в системах управліннятехнологічним і контрольно-випробувальним обладнанням, транспортнимизасобами, космічними апаратами, побутовими приладами і т.д. Малірозміри, масса і енергоємність мікропроцесора дозволяють вбудовувати йогобезпосередньо на об'єкт управління. На базі мікропроцесора створюютьсярізні типи мікро-ЕОМ, контролерів, програматорів та інші пристроїавтоматики та обчислювальної техніки.

    2.1 Загальна структура мікропроцесора

    А Л У - арифметико-логічний пристрій. Воно забезпечує виконанняосновних операцій з обробки інформації.

    Будь-яке завдання комп'ютер розбиває на окремі логічніоперації, вироблені з двiйковими числами, причому в однусекунду здійснюються сотні тисяч чи мільйони таких опера -цій. Додавання, віднімання, множення і ділення - елементарніоперації, що виконуються АЛП ЕОМ. Повний набір таких операцій називаютьсистемою команд, а схеми їх реалізації складають основу АЛП. Крімарифметичного пристрою АЛУ включає і логічний пристрій,призначене для операцій, при здійсненні яких відсутній перенесенняз розряду в розряд. Іноді ці операції називають логічне І ілогічне АБО. Всі операції в АЛП виробляються в регістрах - спеціальновідведених осередках АЛП. Час виконання найпростіших операцій визначаєтьсямінімальним часом додавання двох операндів, що знаходяться в регістрах. Увипадку, якщо одне або обидва доданків знаходяться не в регістрах, а впристрої, що запам'ятовує (ЗП), враховується також час пересилання доданківв регістри і час запису отриманої суми в ЗУ. У більшості сучасних мікропроцесорів цей час складає від кількох сотень до наносекундкількох мікросекунд.

    УУ - пристрій управління, управляє процесом обробки ізабезпечує зв'язок із зовнішніми пристроями.

    РЕГІСТРИ - внутрішні носії інформації мікропроцесора. Цевнутрішня пам'ять процесора. Регістрів - три. Один зберігає команди абоінструкції, два інших - дані. У відповідності з командами процесорможе виробляти додавання, віднімання або зіставлення вмістурегістрів даних.

    2.2 Характеристика мікропроцесорів

    Мікропроцесори відрізняються один від одного двомахаракте -них характеристик: типом (моделлю) і тактовою частотою.

    Найбільш поширені моделі Intel-8088, 80286,
    80386SX,
    80386 (DX), 80486 (SX, SX2, DX, DX2, DX4 і т.д.), Pentiumі Pentium Pro вони приведені в порядку зростанняпродуктивності і ціни.
    Однакові моделі мікропроцесорів можуть мати різнутактовучастоту - чим вище тактова частота, тим вищепродуктивність і ціна мікропроцесора.

    Тактова частота вказує, скільки елементарних опера -ції (тактів) мікропроцесор виконує в одну секунду. Тактовачастота вимірюється в мегагерцах (МГц). Слід зауважити, щорізні моделі мікропроцесорів виконують одні й ті ж операції
    (наприклад, складання або множення) за різне число тактів. Чимвище модель мікропроцесора, тим менше тактів потрібно длявиконання одних і тих же операцій. Тому мікропроцесор
    Intel-80386 працює в два рази швидше Intel-80286 з такою жчастотою.

    2.3 співпроцесора.

    Спеціалізація співпроцесорів полягає у швидкій обробці чисел зплаваючою комою. Вони можуть виконувати як звичайні операції додавання,віднімання, множення і ділення, так і більшскладні операції, такі як обчислення тригонометричнихфункцій

    Конструктивно закладені в мікропроцесор сигнали, що дозволяютьпередавати роботу співпроцесора і потім отримувати результати обробки.
    Щоб використовувати арифметичний співпроцесор, що знаходиться в складікомп'ютера, необхідні програми, які можуть видавати спеціальні коди, необхідні для запуску співпроцесора.
    Мікропроцесори 8088, 80286, 80386 сконструйовані так, що вонидозволяють використовувати арифметичні співпроцесори 8087, 80287, 80387 фірми
    "Intel"-відповідно. Більш пізні моделі мікропроцесорів маютьвбудовані співпроцесори.

    2.4. Найбільш важливі параметри МП

    Структури різних типів МП можуть істотно відрізнятися, однак зточки зору користувача найбільш важливими параметрами єархітектура, адресний простір пам'яті, розрядність шини даних,швидкодію.

    Архітектуру МП визначає розрядність слова і внутрішньої шини даних
    МП. Перші МП грунтувалися на 4-розрядної архітектури. Перші ПЕОМвикористовували МП із 8 - розрядної архітектурою, а сучасні МП засновані на
    МП з 16 і 32 - розрядної архітектурою.

    Мікропроцесори з 4 - і 8-розрядної архітектурою використовувалипослідовний принцип виконання команд, при якому чергова операціяпочинається тільки після виконання попередньої. У деяких МП із 16 --розрядної архітектурою використовуються принципи паралельної роботи, приякій одночасно з виконанням поточної команди виробляютьсяпопередня вибірка й зберігання наступних команд. У МП із 32-розрядноїархітектурою використовується конвеєрний метод виконання команд, при якомукілька внутрішніх пристроїв МП працюють паралельно, виробляючиодночасно обробку декількох послідовних команд програми.

    Адресний простір пам'яті визначається розрядністю адреснихрегістрів і адресної шини МП. У 8-розрядних МП адресні регістри зазвичайскладаються з двох 8-розрядних регістрів, утворюючи 16-розрядну шину,адресують 68 Кбайт пам'яті. У 16-розрядні МП, як правило, використовуються 20 --розрядні адресні регістри, що адресують 1 Мбайт пам'яті. У 32-розрядних МПвикористовуються 24 - і 32-розрядні адресні регістри, що адресують від 16 Мбайтдо 4 Гбайт пам'яті.

    Для вибірки команд і обміну даними з пам'яттю МП мають шину даних,розрядність якої, як правило, збігається з розрядністю внутрішньої шиниданих, яка визначається архітектурою МП. Однак для спрощення зв'язку із зовнішньоювнутрішня шина й регістри даних. Наприклад, деякі МП, 16-бітнаархітектурою мають 8-розрядну зовнішню шину даних. Вони являють собоюспеціальні модифікації звичайних 16 розрядних МП і мають практично тойж обчислювальною потужністю.

    Одним з важливих параметрів МП є швидкодія, обумовленетактовою частотою його роботи, яка зазвичай задається зовнішнімисинхросигналами. Для різних МП ця частота має межі 0,4 ... 233 МГц ібільше. Виконання найпростіших команд (наприклад, додавання двох операндів зрегістрів або пересилання операндів у регістрах МП) вимагає мінімально двохперіодів тактових імпульсів (для вибірки команди і її виконання). Більшескладні команди вимагають для виконання до 10 - 20 періодів тактовихімпульсів. Якщо операнди знаходяться не в регістрах, а в пам'яті,додатковий час витрачається на вибірки операндів у регістри і записирезультату в пам'ять.

    Швидкість роботи МП визначається не тільки тактовою частотою, але йнабором його команд, їх гнучкість, розвиненою системою переривань.

    2.5 Команди мікропроцесора

    Арифметичні операції - це такі операції, якдодавання, віднімання, множення, ділення та інші.

    Логічні операції - це такі операції, якпорівняння, відредагувати і відзначити, логічне І ілогічне АБО, виключення, перевірка за маскою та інше.

    Операції введення-виведення - це такі операції, як почати,зупинити, опитати пристрої введення-виведення, опитати каналиі так далі.

    Операції перемикання стану - це такі операції,як перевірити і встановити, завантажити реальні адреси і такдалі.

    2.6 Основний алгоритм роботи процесора

    Процесор починає роботу після того, як програма записана впам'ять ЕОМ, а в лічильник команд (СК) записаний адреса першогокоманди програми. Роботу процесора можна описати такимциклом:

    2НЦ читання команди з пам'яті за адресою, записаного в СК збільшення СК на довжину прочитаної команди виконання прочитаної команди

    2КЦ

    Після читання чергової команди процесор збільшує СК надовжину команди. Тому при наступному виконанні тіла циклу процесорпрочитає і виконає таку команду програми, потім ще одну і т.д. Циклзакінчиться, коли зустрінеться і буде виконана спеціальна команда "стоп".
    У підсумку ЕОМ автоматично, без участі людини, команда за командою,виконає всю команду цілком.

    Автоматизм роботи процесора, можливість виконаннядовгих послідовностей команд без участі людини - одназ основних відмінних рис ЕОМ як універсальноїмашини обробки інформації.

    3. БІС мікропроцесорів

    Серед вітчизняних БІС є три класи мікропроцесорних ВІС,що відрізняються структурою, технічними характеристиками і функціональнимиможливостями: секціонірованние з нарощуванням розрядності імікропрограмного управлінням; однокристальних мікропроцесори іоднокристальних мікроЕОМ з фіксованою розрядністю і системою команд.
    Разом з периферійними БІС, що виконують функції зберігання та вводу-виводуданих, керування і синхронізації, сполучення інтерфейсів і. т. д.,мікропроцесори становлять закінчені комплекти БІС.

    Секціонірованние мікропроцесорні комплекти (МПК) допускаютьнарощування параметрів (перш за все розрядності оброблюваних даних) іфункціональних можливостей. Секціонірованние МПК орієнтовані в основномуна застосування в універсальних та спеціалізованих ЕОМ, контролерах іінших засобах обчислювальної техніки високої продуктивності.

    МПК на основі однокристальних мікропроцесорів і однокристальнихмікроЕОМ, що володіють меншою продуктивністю, але гнучкою системою команді великими функціонаціональними можливостями, орієнтовані на широкезастосування в різних галузях народного господарства.

    4. Напрямки у виробництві мікропроцесорів

    На даний момент існує два напрямки у виробництвімікропроцесорів. Вони різняться в принципах архітектури. першийнапрямок - це процесори RISC архітектури; другий - CISC.

    4.1 Мікропроцесори з архітектурою RISC

    Мікропроцесори з архітектурою RISC (Reduced Instruction Set
    Computers) використовують порівняно невеликий (скорочений) набір найбільшвживаних команд, визначений у результаті статистичного аналізувеликого числа програм для основних областей застосування CISC - процесоріввихідної архітектури. Усі команди працюють з операндами і мають однаковийформат. Звернення до пам'яті виконується за допомогою спеціальних командзавантаження регістра й запису. Простота структури і невеликий набір команддозволяє повністю реалізувати їхнє апаратне виконання й ефективнийконвеєр при невеликому обсязі обладнання. Арифметику RISC - процесоріввідрізняє високий ступінь дроблення конвеєра. Цей прийом дозволяєзбільшити тактову частоту (отже, і продуктивність) комп'ютера; ніжбільш елементарні дії виконуються в кожній фазі роботи конвеєра, тимвище частота його роботи. RISC - процесори з самого початку орієнтованіна реалізацію всіх можливостей прискорення арифметичних операцій, томуїх конвеєри мають значно більш високу швидкодію, ніж CISC
    - Процесорах. В результаті чого, RISC - процесори в 2 - 4 рази швидшещо мають ту ж тактову частоту CISC - процесорів зі звичайною системою команді високу продуктивність, незважаючи на більший обсяг програм, на (30%).
    Дейв Паттерсон і Карло Секуін сформулювали 4 основних принципи RISC:

    Будь-яка операція повинна виконуватися за один такт, незалежно від їїтипу.

    Система команд повинна містити мінімальну кількість найбільш частовикористовуваних найпростіших інструкцій однакової довжини.

    Операції обробки даних реалізуються тільки у форматі "регістр - регістр"
    (Операнди вибираються з оперативних регістрів процесора, і результатоперації записується також у регістр; а обмін між оперативнимирегістрами й пам'яттю виконується тільки за допомогою команд загрузкізапісі).

    Склад системи команд повинен бути "зручний" для компіляції операторівмов високого рівня.

    4.2 Мікропроцесори з архітектурою CISC

    Мікропроцесори з архітектурою CISC (Complex Instruction Set
    Computers) - архітектура обчислень із повною системою команд. Реалізуютьна рівні машинної мови комплексні набори команд різної складності (від простих, характерних для мікропроцесора першого покоління, дозначної складності, характерних для сучасних 32-розряднихмікропроцесорів типу 80486, 68040 та ін)


    5. Огляд деяких 16 - і 32-розрядних мікропроцесорів.
    .

    5.1. Процесори фірми Intel.

    5.1.1. Перші процесори фірми Intel.

    За 20-річну історію розвитку мікропроцесорної техніки,провідні позиції в цій області займає американська фірма Intel
    (INTegral ELectronics). До того як фірма Intel почала випускатимікрокомп'ютери, вона розробляла і виробляла інші види інтегральнихмікросхем. Головною її продукцією були мікросхеми для калькуляторів. У 1971р. вона розробила і випустила перший у світі 4-бітний мікропроцесор 4004.
    Фірма спочатку продавала його в якості вбудованого контролера (що -на зразок засоби управління вуличним світлофором чи мікрохвильової піччю).
    4004 був чотирьох двійкового, тобто він міг зберігати, обробляти і записуватив пам'ять або зчитувати з неї чотирьох бітові числа. Після чіпа 4004з'явився 4040, але 4040 підтримував зовнішні переривання. Обидва чіпа малифіксоване число внутрішніх індексних регістрів. Це означало, щовиконувані програми були обмежені числом вкладень підпрограм до 7.

    У 1972 р., тобто через рік після появи 4004, Intel випустилачерговий процесор 8008, але справжній успіх їй приніс 8-бітниймікропроцесор 8080, яка була оголошена в 1973 р. Цей мікропроцесоротримав дуже широке розповсюдження в усьому світі. Зараз у нашійкраїні його аналог - мікропроцесор KP580ІК80 застосовується в багатьохпобутових персональних комп'ютерах і різноманітних контролерах. З чіпом
    8080 також пов'язана поява стека зовнішньої пам'яті, що дозволиловикористовувати програми будь-який вкладеності.

    Процесор 8080 був основною частиною першою невеликого комп'ютера,який отримав широке поширення в діловому світі. Операційнасистема для нього була створена фірмою Digital Research і називалася Control
    Program for Microcomputers (CP/M).

    5.1.2. Процесор 80286.

    | МІКРОСХЕМИ мікропроцесорні комплекти 80286 |
    | 80286 - однокристальний 16-розрядний МП |
    | 80287 - однокристальний 80-розрядний математичний співпроцесор |
    | 82284 - генератор тактових сигналів |
    | 82288 - системний контролер |
    | 82289 - арбітр магістралі |

    Мікропроцесор 80286 з'явився в 1982 році. При розробці були врахованідосягнення в архітектурі мікрокомп'ютерів і великих комп'ютерів.
    Процесор 80286 може працювати в двох режимах: в режимі реального адресивін емулює мікропроцесор 8086, а в захищеному режимі віртуальногоадреса (Protected Virtual Adress Mode) або P-режимі надаєпрограмісту багато нових можливостей і засобів. Серед них можнавідзначити розширене адресний простір пам'яті 16 Мбайт, появадескрипторів сегментів і дескріпторних таблиць, наявність захисту за чотирмарівнями привілеїв, підтримку організації віртуальної пам'яті імультизадачності. Процесор 80286 застосовується в ПК PC/AT і молодших моделях
    PS/2.

    ОСНОВНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ МП 80286

    Тактова частота ............. ... ... ... ... ... ... .... 6; 8 ; 10; 12

    Адресний простір пам'яті:фізичної, Мбайт ........................ ... ... ... ... ... ... ... 16віртуальної на завдання, Гбайт ............. ... ... ... ... ... .. 1
    Число рівнів захисту пам'яті ............... ... ... ... ... .. 4
    Пропускна здатність шини, Мбайт/с ...... ... 12,5
    Число контактів чотирирозрядний корпусу. ... .68

    5.1.3. Процесор 80386.


    | МІКРОСХЕМИ МІКРОПРОЦЕСОРНІ НАБОРУ 80386 |
    | 80386 - швидкодіючий 32-розрядний МП із 32-розрядної зовнішньої |
    | |
    | 80387 - швидкодіючий математичний співпроцесор |
    | 82384 - генератор тактових сигналів |
    | 82358 - арбітр магістралі. |

    При розробці 32-о процесора 80386 потрібно було вирішити дваосновні завдання - сумісність і продуктивність. Перша з них булавирішена за допомогою емуляції мікропроцесора 8086 - режим реальної адреси
    (Real Adress Mode) або P-режим.

    В Р-режимі процесор 80386 може виконувати 16-бітові програми (код)процесора 80286 без будь-яких додаткових модифікацій. Разом з тим, уце ж режимі він може виконувати свої "природні" 32-бітні програми,що забезпечує підвищення продуктивності системи. Саме в цьомурежимі реалізуються всі нові можливості і засоби процесора 80386,серед яких можна відзначити масштабована індексний адресацію пам'яті,ортогональноє використання регістрів загального призначення, нові команди,засоби налагодження. Адресний простір пам'яті в цьому режимі складає 4
    Гбайт.

    Мікропроцесор 80386 дає розробнику систем велике числонових та ефективних можливостей, включаючи продуктивність від 3 до 4мільйон операцій за секунду, повну 32-розрядну архітектуру, 4 гігабітні (2байт) фізична адресний простір і внутрішнє забезпечення роботи зісторінкової віртуальною пам'яттю.

    Мікропроцесор реалізований за допомогою технології фірми Intel CH MOSIII
    - Технологічного процесу, що поєднує в собі можливості високогошвидкодії технології HMOS з малим споживанням технології КМОП.
    Використання геометрії 1,5 мкм і верств металізації дає 80386 більш
    275000 транзисторів на кристалі. Мікропроцесор 80386 випускається в двохваріантах, що працюють на частоті I2 і I6 мгц без станів очікування,причому варіант 80386 на 16 мгц забезпечує швидкість роботи 3-4 мільйониоперацій в секунду.

    Мікропроцесор 80386 розділений всередині на 6 автономно і паралельнопрацюючих блоків з відповідною синхронізацією. Всі внутрішні шини,з'єднують ці блоки, мають розрядність 32 біт. Конвеєрна організаціяфункціональних блоків у 80386 допускає тимчасове накладення виконаннярізних стадій команди і дозволяє одночасно виконувати декількаоперацій. Крім конвеєрної обробки всіх команд, у 80386 виконанняряду важливих операцій здійснюється спеціальними апаратними вузлами. Блокмноження/ділення 80386 може виконувати 32-бітне множення за 9-41 тактсинхронізації, в залежності від числа значущих цифр, він може розділити 32 --бітні операнди за 38 тактів (у разі чисел без знаків) або за 43 такту
    (у разі чисел із знаками). Регістр групового зсуву 80386 може заодин такт зрушувати від 1 до 64 біт. Звернення до більш повільної пам'яті (і -Чи до пристроїв введення/виводу) може здійснюватися з використаннямконвеєрного формування адреси для збільшення часу встановлення данихпісля адреси до 3 тактів при збереженні двотактних циклів в процесорі.
    Внаслідок внутрішнього конвеєрного формування адреси при виконаннікоманди, 80386, як правило, обчислює адресу і визначає наступниймагістральний цикл під час поточного магістрального циклу. Вузолконвеєрного формування адреси передає цю інформацію в випереджальнупідсистему пам'яті, дозволяючи, тим самим, одному банку пам'яті дешіфріроватьНаступне магістральний цикл, у той час як інший банк реагує напоточний магістральний цикл.

    ТЕХНІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ МП 80386
    Тактова частота, МГц ................. 16, 20, 25, 33
    Адресний простір пам'яті:фізичне, Гбайт ................... ... ... ... ... ... ... .4віртуальне, Тбайт ................... ... ... ... ... ... .64
    Число рівнів захисту .................. ... ... ... ... ... 4
    Пропускна здатність шини, Мбайт/с....32
    Число контактів корпусу з матричнимрозкладанням висновків ................... ... ... ... ... 132


    5.1.4. Процесор 80486.


    | МІКРОСХЕМИ МІКРОПРОЦЕСОРНІ НАБОРУ 80486 |
    | 80486 - швидкодіючий 32-розрядний МП |
    | 82596СА - 32-розрядний співпроцесор LAN |
    | 82320 - контролер магістралі Micro Chanel (MCA) |
    | 82350 - контролер магістралі EISA |
    | 82С508 - мікросхема програмованої логіки, яка мінімізує |
    | обсяг обладнання основної плати |

    У 1989 р. Intel представила перший представника сімейства
    80х86, що містить більше мільйона транзисторів в чіпі. Цей чіп багато в чомусхожий з 80386. Він на 100% програмно сумісний з мікропроцесорами
    386 (ТМ) & SX DX. Один мільйон транзисторів об'єднаної кеш-пам'яті
    (швидкої оперативної пам'яті), разом з апаратурою для виконанняоперацій з плаваючою комою та управлінням пам'яті на одній мікросхемі, тимне менш, підтримують програмну сумісність з попередніми членамисімейства процесорів архітектури 86. Часто використовувані операціївиконуються за один цикл, що порівнянно зі швидкістю виконання RISC -команд. Восьми кілобайтні уніфікований кеш для коду та даних,з'єднаний з шиною пакетного обміну даними з швидкістю 80/106 Мбайт/секпри частоті 25/33 МГерц гарантують високу продуктивність системинавіть з недорогими дисками (DRAM). Нові можливості розширюютьбагатозадачність систем. Нові операції збільшують швидкість роботи зсемафор у пам'яті. Обладнання на мікросхемі гарантуєнесуперечність кеш-пам'яті і підтримує кошти для реалізаціїбагаторівневого кешування. Вбудована система тестування перевіряє мікро схемних логіку, кеш-пам'ять і мікро схемне посторінковоперетворення адрес пам'яті. Можливості налагодження включають в себеустановку пасток контрольних точок в виконуваному коді і при доступі доданими. Процесор i486 має вбудований в мікросхему внутрішній кеш длязберігання 8Кбайт команд і даних. Кеш збільшує швидкодію системи,відповідаючи на внутрішні запити читання швидше, ніж при виконанні циклучитання оперативної пам'яті по шині. Це засіб зменшує такожвикористання процесором зовнішньої шини. Внутрішній кеш прозорий дляпрацюючих програм. Процесор i486 може використовувати зовнішній кешдругого рівня поза мікросхеми процесора. Зазвичай зовнішній кеш дозволяєзбільшити швидкодію і зменшити смугу пропускання шини, яка вимагаєтьсяпроцесором i486.

    ОСНОВНІ ТЕХНІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ МП 80486
    Розрядність:
    АЛУ 32
    Шини даних 32
    Адреса 32
    Адресний простір ОЗУ, Мбайт 40,96
    Число команд 196
    Кеш-пам'ять, Кбайт 8
    Співпроцесор: Вбудований, 80387
    Тактова частота, МГц 20-33
    Корпус мікросхеми:
    Число рядів 4
    Число контактів 168


    5.1.5. Огляд наступних процесорів фірми Intel

    Pentium - найперші процесори сімейства P5 з'явилися в далекомуберезні 1993-го. Тоді Intel, щоб не повторити помилки з i486 (суд відхиливпозов до AMD з приводу назви) вирішила дати своєму дітищу ім'я, яке унаслідок стало загальним. Перше покоління Pentium носила кодовуім'я P5 він же 80501, напруга живлення 5 вольт, розташування висновків -
    "матриця" і працювало на тактових частотах 60 і 66 МГц, випускаючи по 0.80 -мікронній технології (правда варто відзначити, що частота шини у цихпроцесорів була рівна частоті ядра). Випускалися вони виключно під
    Socket 4.

    Наступним кроком у розвитку цього сімейства став P54 він же 80502,напруга живлення 3.3 вольта, розташування висновків - "шахова матриця".
    З'явився рівно через рік після P5. При його виготовленні використовувався вже
    0.50, а потім і 0.35-мікронних технологічний процес. Тактова частотазнаходилася в межах 75-200 МГц, а шина - 50-66 МГц. Обсяг кеш-пам'ятіпершого рівня - 16Кбайт, причому вперше був застосований роздільний кеш - 8
    Кбайт на дані і 8 Кбайт на інструкції. Форм-фактор - Socket 5.
    Архітектура IA32, набір команд не змінювався з часів i386.

    Pentium w/MMX technology - наступним великим кроків став випуск P55:процесора в якому вперше був реалізований новий набір з 57 команд MMX.
    Сталося це 8 січня 1997 року. З розвитком технології процесори сталивипускатися по 0.35 мкм технології. Змінилося напруга живлення
    (зменшилася до 2.8 вольта), відповідно потрібні були зміни вконструктивах системних плат - була потрібна установка додатковогостабілізатора напруги. Обсяг кеш-пам'яті першого рівня був збільшений вдва рази - 32 Кбайта. Внутрішня тактова частота становила 166-233 МГц, ачастота шини - виключно 66 МГц. Розрахований на Socket 7.

    На цьому розвиток лінійки Pentium для настільних комп'ютерів булоприпинено.

    Tillamook - процесор, спочатку створювався для застосування вноутбуках. Завдяки вдосконаленому 0.25-мікронному процесу вдалосяодночасно підняти тактову частоту аж до 266 МГц, а також знизитинапруга ядра і розсіювану потужність. Таким чином, мобільнікомп'ютери стали в один ряд з настільними. Він є продовженнямлінійки Pentium і включає 32 Кбайта L1 кеша і набір команд MMX. Випускавсядля роботи на тактових частотах від 133 до 266 + МГц з частотою шини 60-66
    МГц. Тип упаковки: TCP і MMC (хоча існують перехідники для встановлення
    Tilamook в гніздо Super7). З'явився 8 січня 1997.

    Pentium Pro - перший процесор шостого покоління. Доситьреволюційний для свого часу. У ньому вперше Intel зважилася застосуватикеш-пам'яті другого рівня, об'єднану в одному корпусі з ядром іщо оперує на частоті процесора. Мав дуже високу собівартістьвиготовлення, яка так практично і не знизилася за весь час йогоіснування з 1 листопада 1995 року. Випускався як по 0.50, так і по 0.35 -мікронній технології. 0.35 мкм дозволили збільшити обсяг кеша. Кеш другогорівня мав обсяг 256, 512, 1024 або 2048 Кбайт. Тактова частота - від 150до 200МГц. Частота системної шини - 60-66 МГц. Кеш першого рівня об'ємом
    16Кбайт. Випускався виключно для Socket 8. Pentium Pro підтримував всіінструкції процесора Pentium (природно, не MMX), а також ряд нових запорівнянні з Pentium інструкцій (cmov, fcomi, і т.д.). Введена подвійнанезалежна шина (DIB). Надалі всі нововведення успадкував Pentium II
    (свого часу, задовго до свого випуску, Klamath представлявся просто як
    Pentium Pro з додаванням MMX і поліпшеною роботою з 16-бітнимидодатками). Значно випередив свій час.

    Pentium II/III - родина P6/6x86, перші представники з'явилися втравні 1997 року. Об'єднує спільним ім'ям процесори, призначені длярізних сегментів ринку. Pentium II (Klamath, Deschutes, Katmai та ін) длямасового ринку ПК середнього рівня, Celeron (Covington, Mendocino, Dixon іін) - для недорогих low-end комп'ютерів, Xeon (Xeon, Tanner, Cascades іін) для високопродуктивних серверів і робочих станцій. Маємодифікації для Slot 1, Slot 2, Socket 370, а також варіанти в мобільномувиконанні. Нижче ми розглянемо кожне сімейство окремо.

    Klamath - самий перший процесор лінійки Pentium II. Виготовляється завже застарілою 0.35-мікронній технології, а тому діапазон частот тактовихвсього 233-300 МГц. Частота системної шини - 66 МГц, кеш-пам'яті другогорівня - 512 Кбайт. Остання розміщена на процесорній платі і працює наполовині частоти процессора. Ранні моделі випускалися як у варіанті з 256
    Кбайт, так і з 512 Кбайт кеша L2. Кеш першого рівня - 32 Кбайт. Доповнено
    MMX-блоком. Харчування 2.8 В. Це також перший процесор для Slot 1 (картридж
    - SECC). Побачив світ 7 травня 1997 року.

    Deschutes - подальший розвиток лінійки Pentium II,удосконалена технологія виготовлення 0.25 мікрон, харчування - 2.0 В.
    Відповідно, вдалося підняти тактову частоту 266-450 + МГц, частотасистемної шини 66-100 МГц, кеш-пам'яті другого рівня 512 Кбайт розміщена напроцесорній платі, вийшов 26 січня 1998, Slot 1. Кеш першого рівня 32
    Кбайта. Остання ядро офіційно застосовувалося в процесорах Pentium II,хоча останні моделі Pentium II 350-450 йшли з ядром, вже більшенагадував Katmai - тільки, природно, з обрізаним SSE. Та й картриджтоді вже став SECC2 (кеш з одного боку від ядра (а не з двох, як встандартному Deschutes, змінене кріплення кулера .).

    Tonga - дуже цікавий процесор. Його ім'я мені вперше зустрілосяпри написанні даного огляду. Справа в тому, що Intel ніколи не афішувалатой факт, що Mobile Pentium II, побудований на 0.25 мікронному ядрі
    Deschutes буде називатися саме Tonga. Правда, особливо дивуватися тутнічому: адже це всього лише codename, а на ринок процесори виходять зовсімпід іншими іменами. У будь-якому випадку він вперше з'явився 2 квітня 1998 року.
    Тактова частота в діапазоні 233-300 + МГц, шина - стандартні 66 МГц.
    Випускається як Mini Cartridge Connector і Mobile Module Connector 1 і 2
    (MMC-1 і 2).

    Katmai - Прямий спадкоємець Deschutes. Зміни - доданий блок SSE
    (Streaming SIMD Extensions), злегка розширено набір команд MMX,вдосконалено механізм потокового доступу до пам'яті. Техпроцес 0.25 мкм,тактова частота 450-600 МГц МГц, кеш-пам'ять другого рівня об'ємом 512
    Кбайт розміщена на процесорній платі Частота шини спочатку становила
    100 МГц, але у вересні 1999, у зв'язку з затримкою Coppermine, вийшли 533 і
    600 МГц моделі, розраховані на частоту системної шини 133 МГц.

    Celeron - революційний в деякому розумінні процесор: Intel нарештізвернула увагу на масовий ринок недорогих комп'ютерів. Загалом, цеціле сімейство недорогих процесорів як з кешем другого рівня, так і безтой. У даний момент випускалися або випускаються наступні йогопредставники Covington, Mendocino, Dixon. Вперше з'явився в квітні 1998року. Випускається у варіантах для Socket 370, Slot 1.

    Covington - перший процесор лінійки Celeron. Побудований на ядрі
    Deschutes і випускався за 0.25-мікронній технології. Тактова частота 266 -
    300 МГц, частота системної шини 66 МГц, кеш L1 - 32 Кбайта (по 16 Кбайт дляданих та інструкцій), кеш L2 відсутній. Вперше з'явився 15 квітня 1998року. Для зменшення собівартості випускався без кеш пам'яті другого рівняі захисного картриджа. Харчування - 2.0 В. Фізичний інтерфейс - полегшений
    Slot 1 (SEPP - Single Edge Pin Package).

    Mendocino - є розвитком лінійки Celeron. На відміну від свогопопередника має кеш-пам'ять другого рівня об'ємом 128 Кбайт,інтегровану на одному кристалі з ядром. Тактова частота - 300-533 МГц,використовувана частота системної шини - 66 МГц. Технологічний процес -
    0.25 мкм, для Socket-370 моделей - 0.22 мкм, чим пояснюється їх кращаразгоняемость. Завдяки тому,

         
     
         
    Реферат Банк
     
    Рефераты
     
    Бесплатные рефераты
     

     

     

     

     

     

     

     
     
     
      Все права защищены. Reff.net.ua - українські реферати !