Особливості виготовлення та використання мікропроцесорів

БОЛЬШАЯ ЛЕНИНГРАДСКАЯ БИБЛИОТЕКА - РЕФЕРАТЫ - Особливості виготовлення та використання мікропроцесорів

Особливості виготовлення та використання мікропроцесорів

19

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ

Бердичівський політехнічний коледж

Контрольна робота № 1

на тему

“Особливості виготовлення та використання мікропроцесорів”

курс 4 (варіант №10)

студента групи ПЗС-404

Лифаря Сергія Олександровича

Перевірив викладач В.Ю. Козік

м. Бердичів

2006 р

Зміст

1. Виробництво мікропроцесорів

2. Шина пам'яті

3. Систолічні та хвильові мікропроцесори

4. Архітектура подвійної незалежної шини корпуса та гнізда мікропроцесорів

Список використаної літератури

1. Виробництво мікропроцесорів

В 1973 році були розроблені перші мікропроцесорні комплекти на основі мікропроцесора 8008. Правда, вони годилися хіба що для демонстрації своїх можливостей і включення індикаторів. В кінці 1973 року Intel випустила мікропроцесор 8080, швидкодія якого була в 10 разів вище, ніж у 8008, і який міг адресувати пам'ять об'ємом до 64 Кбайт. Це стало поштовхом до промислового виробництва ПК. В 1975 році фотографія комплекту Altair фірми MITS була поміщена на обкладинку січневого номера журналу Popular Electronic. Цей комплект, який можна вважати першим ПК, складався з процесора 8080, блоку живлення, лицьової панелі з безліччю індикаторів і пристрою місткістю, що запам'ятовує, 256 байт (не кілобайт!). Вартість комплекту складала 395 доларів, і покупець повинен був сам зібрати комп'ютер. Цей ПК був побудований по схемі з відкритою шиною (роз'ємами), що дозволяло іншим фірмам розробляти доповни тільні плати і периферійне устаткування. Поява нового процесора стимулювало розробку різного програмного забезпечення, включаючи операційну систему CP/M (Control Program for Microprocessors) і першу мову програмування BASIC (Beginners Allpurpose Symbolic Instruction Code) фірми Microsoft. В 1975 році IBM вперше випустила пристрій, який можна б було назвати персональним комп'ютером. Модель 5100 мала пам'ять місткістю 16 Кбайт, вбудований дисплей на 16 рядків по 64 символи, інтерпретатор мови BASIC і касетний накопичувач DС-300. Проте вартість комп'ютера (9 000 доларів) для рядового покупця така ціна була надто висока, особливо якщо врахувати, що безліч любителів (названих пізніше хакерами) пропонували власні комплекти всього за 500 доларів. Очевидно, що ПК фірми IBM не могли витримати такої конкуренції на ринку і продавалися дуже погано. До появи відомого зараз IBM PC (модель 5150) були розроблені моделі 5110 и5120. Хоча ці комп'ютери і передували IBM PC, вони не мали з ним нічого спільного. IBM PC був більше схожий на випущену в 1980 році для вживання в офісах модель System/23 DataMaster. вартістю 666 доларів. Його системна плата була пригвинчена до шматка фанери, а корпусу і блоку живлення не було взагалі. Було випущено всього декілька екземплярів цього комп'ютера, які згодом продавалися колекціонерам за 20 тис. доларів. Але комп'ютер Apple II, що з'явився в 1977 році, став прообразом більшості подальших моделей, включаючи і IBM PC. До 1980 року на ринку мікрокомп'ютерів домінували дві базові моделі комп'ютерних систем. Це був Apple II, мав безліч зраджених користувачів і неймовірну кількість програм, і дещо інших моделей, що походили від комплекту Altair. Ці комп'ютери були сумісні один з іншим, мали одну операційну систему (CP/M) і стандартні роз'єми розширення з шиною S-100 (по 100 контактів на роз'єм). Всі вони збиралися різними компаніями і продавалися під різними назвами. Але в більшості випадків фірми використовували однакові програмні і апаратні частини. Цікаво відзначити, що жоден комп'ютер не був сумісний ні з одним з двох основних сучасних стандартів ПК -- ні з IBM, ні з Mac.В кінці 1980 року IBM нарешті вирішила вийти на ринок дешевих ПК, що стрімко розвивається. Для розробки нового комп'ютера фірма заснувала в місті Бока-Ратон (шт. Флоріда) своє відділення Entry Systems Division. Невелику групу з 12 чоловік очолив Дон Естрідж (Don Estridge), а головним конструктором був Люіс Еггебрехт (LewisEggebrecht). Саме ця група і розробила перший справжній IBM PC. (Фірма IBM рахувала модель 5100, розроблену в 1975 році, інтелектуальним програмованим терміналом, а не справжнім комп'ютером, хоча, в єстві, це був справжній комп'ютер.) Майже всі інженери групи раніше працювали над проектом комп'ютера System/23 DataMaster, тому він фактично виявився прообразом IBM PC. але і електрична схема клавіатури були скопійовані з DataMaster; правда, в IBM PC дисплей і клавіатура були автономні, на відміну від DataMaster, де вони об'єднувалися в один пристрій (що було незручне). Запозичали і деякі інші компоненти, включаючи системну шину (роз'єми уведення-виведення), причому використовувалися не тільки ті ж самі 62-контактні роз'єми, але і розводка контактів. В IBM PC застосовувалися ті ж контроллери переривань і прямого доступу до пам'яті, що і в DataMaster. При цьому платня розширення, розроблена для DataMaster можна було використовувати і в IBM PC. Проте в DataMaster застосовувався процесор 8085 фірми Intel, який міг адресувати всього 64 Кбайт пам'яті і мав 8-розрядні внутрішню і зовнішню шини даних. Через ці обмеження в IBM PC використовувався процесор 8088, який мав адресний простір 1 Мбайт, 16-розрядну внутрішню шину даних, але зовнішня шина даних була 8-розрядною. Завдяки 8-розрядній зовнішній шині даних і аналогічній системі команд стало можливим використовувати пристрої, розроблені раніше для DataMaster. На цьому, як ви розумієте, справа не зупинилася. Були вивчені потреби ринку, враховані всі існуючі на той час стандарти, з'ясовані причини їх успіху, що дозволило розробникам вбудувати в IBM PC можливості практично всіх популярних тоді систем. Параметри комп'ютера фактично визначалися споживачами, тому IBM вдалося створити пристрій, який ідеально заповнив відведену йому на ринку нішу. IBM створила комп'ютер менш ніж за рік, максимально упровадивши в нього розробки і компоненти інших виробників, що були. Групі Entry Systems Division була надана більша незалежність, ніж іншим підрозділам: їм було дозволено використовувати послуги і продукцію інших фірм в обхід бюрократичного правила, приписуючого використовувати в розробках тільки вироби IBM. Наприклад, мови програмування і операційну систему для IBM PC розробляла Microsoft. Зауваження Цікаве, що IBM спочатку звернулася e Digital Research, творцю операційної системи CP/M, але ті не зацікавилися цією пропозицією. Потім за справу узялася Microsoft, яка пізніше перетворилася в найбільшу в світі компанію виробника програмних продуктів. IBM фактично запропонувала їм співпрацювати і підтримати новий комп'ютер. цей новий стандарт. З тих пір були продані сотні мільйонів PC-сумісних комп'ютерів, а на його основі виросло величезне сімейство комп'ютерів і периферійних пристроїв. Програмного забезпечення для цього сімейства створено більше, ніж для будь-якої іншої системи. Після появи першого IBM PC пройшло майже 20 років, і за цей час, звичайно, багато що змінилося. Наприклад, IBM-сумісні комп'ютери, що раніше використовують процесор 8088 з тактовою частотою 4,77 Мгц, тепер на основі процесора Pentium II працюють з тактовою частотою 500МГц і вище, швидкодія сучасних систем виросла більш ніж в 4 000 (!) разів (мається на увазі загальна продуктивність, а не тільки тактова частота). Перший IBM PC мав два односторонні накопичувачі на гнучких дисках місткістю 160 Кбайт і використовував операційну систему DOS 1.0, а сучасні комп'ютери працюють з жорсткими дисками місткістю в 20 Гбайт і вище. В комп'ютерній індустрії продуктивність процесора і місткість дискових накопичувачів подвоюються, як правило, кожні 2-3 роки (цей закон носить ім'я одного із засновників фірми Intel Гордона Мура). Слід зазначити ще один важливий момент: IBM перестала бути єдиним виробником PC-сумісних комп'ютерів. Звичайно, IBM розробила і продовжує розробляти стандарти, яким винні відповідати сумісні комп'ютери, але вона вже не є монополістом на ринку. Часто нові стандарти для ПК розробляють інші фірми, а не IBM. Сьогодні Intel розробляє більшість стандартів апаратного забезпечення, а Microsoft -- програмного. Саме через те, що продукти цих двох компаній домінують на ринку ПК, самі персональні комп'ютери часто називають Wintel. Саме ці фірми розробили стандарти шини PCI (Peripheral Component Interconnect), AGP (Accelerated Graphics Port), формфакторы системної платні ATX і NLX, кубла Socket 1-8 Slot 1, Slot 2, Socket 370 і багато що інше. Windows фактично стала стандартом операційної системи для PC-сумісних комп'ютерів. виробників електронних компонентів. Все це сприяє як розширенню ринку, ти поліпшенню споживацьких якостей PC-сумісних комп'ютерів. PC-сумісні комп'ютери так широко поширені не тільки тому, що сумісну апаратуру легко збирати, але і тому, що операційні системи поставляє не IBM, а інші фірми, наприклад Microsoft. Ядром програмного забезпечення комп'ютера являється BIOS (Basic Input Output System), вироблювана різними компаніями (наприклад, Phoenix, AMI і ін.). Багато виробників ліцензію мають програмне забезпечення BIOS і операційні системи, пропонуючи свої сумісні комп'ютери. Увібравши в себе все краще, що було в системах CP/M і UNIX, DOS стала доступною для більшості існуючих програмних продуктів. Успіх Windows привів до тому, що розробники програм все частіше стали створювати свої продукти для PC-сумісних комп'ютерів. Системи Macintosh фірми Apple ніколи не користувалися таким успіхом, як PC- сумісні моделі. Це зв'язано з тим, що компанія Apple сама розпоряджається всім програмним забезпеченням і не надає його іншим фірмам для використовування в сумісних комп'ютерах. З погляду користувачів, PC-сумісні комп'ютери більш зручніші від всіх інших. Конкуренція між виробниками привела до того, що за ті ж гроші, вкладені в покупку, ви дістаєте доступ до набагато більш різноманітних програмних і додаткових апаратних засобів. Сьогодні ринок PC-сумісних комп'ютерів продовжує розвиватися. При розробці нових моделей використовуються все більш досконалі технології. Оскільки ці типи комп'ютерних систем використовують найрізноманітніше програмне забезпечення, мабуть, протягом найближчі 15-20 років домінувати на ринку будуть PC-сумісні комп'ютери. Що нас чекає в майбутньому? Тут логичнее можна б було привести числові дані (наприклад, до 2011 року Intel випустить процесор з 1 млрд транзисторів, тактовою частотою 10 ГГц, виготовлений за 0,07-мікронною технологією і здатний виконувати 100 млрд операцій в секунду), але з упевненістю можна сказати лише одне: комп'ютери будуть швидше, менше і дешевше.

2. Шина пам'яті

Шина даних процесора (або головна шина) також іноді називається локальною шиною, оскільки вона локальна для процесора, який сполучений безпосередньо з нею. Будь-хто інший. Якщо процесор має 32-розрядну шину даних, то головна шина процесора на системній платні також повинна бути 32-розрядною. Це означає, що система може пересилати в процесор або з процесора за один цикл 32 розряди (бита) даних. У процесорів різних типів розрядність шини даних різна, причому розрядність головної шини процесора на системній платні повинна співпадати з розрядністю встановлюваних процесорів. Кажучи про розрядність процесорів, слід звернути увагу на той факт, що, хоча всі процесори Pentium мають 64-розрядну шину даних, розрядність їх внутрішніх регістрів складає тільки 32 біт і вони виконують 32-розрядні команди. Таким чином, з погляду програмного забезпечення всі чипи від 386 до Pentium III мають 32-розрядні регістри і виконують 32-розрядні інструкції. Проте, з погляду досвідченого фахівця який має уявлення про електроніку та фізику, розрядність шини даних цих процесорів, що працюють з 32-розрядним програмним забезпеченням, рівна 16 (386SX), 32 (386DX, 486) і 64 розрядам (Pentium). Розрядність шини даних -- головний чинник при проектуванні системної платні і систем пам'яті, оскільки вона визначає, скільки бітів передається в чип і з чипа за один цикл. Процесор майбутнього P7, званий Itanium (раніше Merced), передбачає нову 64-розрядну систему команд (IA-64), але як і раніше виконуватиме всі 32-розрядні команди, властиві звичайним процесорам -- від 386 до Pentium. Ще не відомо, чи буде Itanium мати 64-розрядну шину даних подібно Pentium або ж у нього буде 128-розрядна шина. Відомо що всі системи на основі 486-го процесора мають 32-розрядну шину процесора, тому розрядність головної шини у всієї системної плати для 486-х процесорів рівна 32. Розрядність шини даних у всіх процесорів Pentium-- і у оригінального Pentium, і у Pentium MMX, і у Pentium Pro, і навіть у Pentium II і Pentium III-- рівна 64 тому розрядність головної шини процесора у системної платі для Pentium також рівна 64. Не можна встановити 64-розрядний процесор на 32-розрядну системну плату, тому на системну плату для 486-го процесора не можна встановити справжній процесор Pentium. На основі апаратних засобів можна виділити наступні категорії систем: 64.

Компоненти PC, має можливості і проектування систем :

8-розрядні;

16-розрядні;

32-розрядні;

64-розрядні.

З погляду розробника, якщо не брати до уваги розрядність шини, архітектура всіх систем -- від 16- і до 64-разрядных-- в основі своїй практично не змінювалася. Старіші 8-розрядні системи істотно відрізняються. Можна виділити два основні типи систем, або два класи апаратних засобів: 8-розрядні системи (клас PC/XT); 16/32/64-разрядные системи (клас АТ). Тут PC -- це абревіатура, утворена від реrsonal computer (персональний комп'ютер), XT -- XTended PC (розширений PC), а AT -- advanced technology PC (вдосконалена технологія PC). Терміни PC, XT, і AT, що використовуються в цій книзі узяті з назв первинних систем IBM. Комп'ютер XT-- це практично той же комп'ютер PC, але в ньому на додаток до дисковода для гнучких дисків, який використовувався в базисному комп'ютері PC для зберігання інформації, був встановлений жорсткий диск. В цих комп'ютерах використовувалися 8-розрядні процесори 8088 і 8-розрядна шина ISA (Industry Standard Architecture -- архітектура промислового стандарту) для розширення системи. Шина -- ім'я, дане роз'ємом розширення, в які можна встановити додаткову плату. Шина ISA називається 8-розрядною тому, що в системах класу PC/XT через неї можна відправляти або одержувати тільки 8 біт даних за один цикл. Дані в 8-розрядній шині відправляються одночасно по восьми паралельних дротах. Комп'ютери, в яких розрядність шини рівна 16 або більше, називаються комп'ютерами класу АТ, причому слово advanced указує, що їх стандарти вдосконалені в порівнянні з базисним проектом, і ці удосконалення вперше були здійснені в комп'ютері IBM AT. AT-- позначення, IBM, що застосовувалося, для комп'ютерів, в яких використовувалися вдосконалені роз'єми розширення і процесори (спочатку 16-, а пізніше 32- і 64-розрядні). В комп'ютер класу АТ можна встановити будь-який процесор, сумісний з Intel 286 або більш старшою моделлю процесорів (включаючи 386, 486, Pentium Pentium Pro і Pentium II), причому розрядність системної шини повинна бути рівна 16 або більше. При проектуванні систем найважливішим чинником є архітектура системної шини разом з базисною архітектурою пам'яті, реалізацією запитів переривання (Interrupt ReQuest -- IRQ), прямого доступу до пам'яті (Direct Memory Access -- DMA) і розподілом адрес портів уведення-виведення. Способи розподілу і функціонування цих ресурсів у всіх комп'ютерів класу АТ схожі. В перших комп'ютерах AT використовувався 16-розрядний варіант шини ISA, який розширив можливості первинної 8-розрядної шини, що застосовувалася в комп'ютерах класу PC/XT. З часом для комп'ютерів AT було розроблено декілька версій системної шини і роз'ємів розширення, наприклад: -16-разрядная шина ISA; -16/32-разрядная шина EISA (Extended ISA); -16/32-разрядная PS/2 шина MCA (Micro Channel Architecture); -16-разрядная шина PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association), вона ж PC-Card; -32-разрядная шина PCMCIA, вона ж Cardbus; - 32-розрядна шина VL-Bus (VESA Local Bus); Типи систем 65 -32/64-разрядная шина PCI (Peripheral Component Interconnect); -32-разрядный графічний порт AGP (Accelerated Graphics Port). Комп'ютер з будь-якою із згаданих системних шин за визначенням відноситься до класу AT, незалежно від того, встановлений в ньому процесор Intel або сумісний з ним процесор. Проте комп'ютери AT з процесором 386 і вище володіють можливостями, яких немає в комп'ютерах AT першого покоління з процесором 286 (маються на увазі можливості адресації пам'яті, її перерозподілу і організації 32- і 64-розрядного доступу до даних). Більшість комп'ютерів з процесором 386DХ і вище мають 32-розрядну шину і повною мірою використовують всі її можливості. Ці і інші шини детально описані на чолі 4, “Системна плата”, там же приведені їх технічні характеристики: розводки контактів, тактові частоти, розрядність, принципи роботи і т.д.

3. Систолічні та хвильові мікропроцесори

Систолічна система -- мережа процесорів, які виконують ритмічні обчислення та передачу даних системою.

Кожен процесор регулярно перекачує дані в кожний момент часу, виконуючи певні короткі обчислення так, що в мережі регулярно зберігається потік даних. Кожен з цих процесорів орієнтований тільки на один клас задач і тому належить до класу спеціалізованих обчислювальних машин.

На апаратному рівні цим комп'ютерам притаманна глобальна синхронізація, яка зумовлює виникнення таких проблем, як розфазування тактових сигналів, підвищення споживаної потужності, зниження надійності роботи та ін.

Для універсальних потокових багатопроцесорних систем вагомими є проблеми конфліктів, що стосуються використання спільної (загальної) пам'яті та взаємодії процесорів. Ці проблеми вирішували шляхом заміни потокових систем модульними та локальними. Це реалізовано у хвильових матричних процесорах.

Хвильові матричні процесори -- процесори, в основу яких покладено принцип керування, що здійснюється самим потоком даних.

Команди починають виконуватись, як тільки їх опе-ранди стають доступними. При цьому надходження даних із сусідніх процесорів інтерпретується як зміна стану та ініціює певну дію.

Хвильові процесори нагадують своєю роботою процес поширення хвилі. Вони є розподіленою глобальною асинхронною матричною системою обчислень.

У багатьох спеціалізованих комп'ютерах застосовується «гарвардська архітектура», яка полягає в тому, що простір пам'яті команд відокремлено від простору пам'яті даних для того, щоб одночасно виконувати вибір команд та даних.

4. Архітектура подвійної незалежної шини, корпуса та гнізда мікропроцесорів

Іншою новиною P6 є архітектура подвійної незалежної шини. Процесор має дві шини даних: одну-- для системи (системної плати), іншу -- для кеш-пам'яті. Завдяки цьому істотно підвищилася швидкодія кеш-пам'яті. Процесори покоління P5 мали тільки одиночну шину процесора на системній плати, і всі дані, включаючи передавання в кеш і з нього, передавалися по ній. Основна проблема полягала в тому, що швидкодія кеш-пам'яті була обмежена тактовою частотою шини системної плати, яка дорівнювала 66 Мгц. Сьогодні кеш-пам'ять може працювати на тактовій частоті 500 Мгц або вище, а оперативна пам'ять (SDRAM) -- з тактовою частотою 100 Мгц, через це виникла необхідність помістити пам'ять ближче до процесора. Було ухвалено рішення під'єднати до процесора додаткову шину, звану спеціалізованою (або виділеної) шиною кеша. Кеш-пам'ять другого рівня була сполучений з цією шиною і могла працювати на будь-якій тактовій частоті. Спочатку це було реалізовано в Pentium Pro, де кеш-пам'ять другого рівня була встановлена в корпусі процесора і працювала на його тактовій частоті. Проте таке рішення виявилося дуже дорогим, і тому кеш-пам'ять другого рівня була переміщений з корпусу процесора на картрідж, в який тепер упаковується Pentium II. В цьому випадку шина кеша могла працювати на будь-якій тактовій частоті, і спочатку вона працювала на частоті, удвічі меншої тактової частоти процесора. За наявності кеша на додатковій шині, безпосередньо сполученій з процесором, його швидкодія сумірно з швидкодією процесора. Якби швидкодія кеша обмежувалася тактовою частотою системної плати (наприклад, 66 або 100 Мгц), як у разі використовування гнізда типа Socket 7 (процесор P5), тактова частота кеш-пам'яті була б рівна Шосте покоління процесорів: P6 (686) 167 66 Мгц, навіть якщо частота процесора дорівнювала б 333 Мгц; на більш новій плати кеш “зав'язнув” би на тактовій частоті 100 Мгц при частоті процесора 500МГц і вище. У міру зростання тактової частоти процесора з подвійною незалежною шиною за рахунок більш високих множників тактової частоти системної плати швидкодія кеша збільшується в ту ж кількість раз що і тактова частота процесора. Іншими словами, швидкодія кеш-пам'яті на подвійній незалежній шині збільшується пропорційно швидкодії процесора. Архітектура подвійної незалежної шини необхідна для підвищення ефективності процесора, що працює на тактовій частоті 300МГц і вище. Із старим гніздом типа Socket 7 (для процесорів P5) таких тактових частот досягти було неможливо і довелося б нести величезні втрати в ефективності через повільну (прив'язаної до тактової частоти системної плати) кеш-пам'яті другого рівня. Саме тому тактова частота процесорів Pentium класу P5 не перевершує 266 Мгц; процесори P6 працюють на тактових частотах 500 Мгц і вище. Нарешті, в архітектурі P6 були розширені обчислювальні можливості суперскаляра процесорів P5: додані нові пристрої виконання команд, а команди розбиті на спеціальні мікрооперації. Можна сказати, що команди CISC реалізовані як послідовності команд RISC. Складність команд рівня RISC нижче, і тому організувати їх більш ефективну обробку в паралельно працюючих пристроях виконання команд набагато простіше. Якщо ви пам'ятаєте, P5 мав тільки два модулі виконання команд, тоді як P6 має не менше шести окремих спеціалізованих (виділених) модулів. Такий суперскаляр називається трьохконвейєрним (множинні модулі виконання команд можуть виконувати до трьох команд в одному циклі). Крім всього іншого, в архітектуру P6 вбудована підтримка багатопроцесорної системи, вдосконалені засоби виявлення і виправлення помилок, а також оптимізовано виконання 32-розрядного програмного забезпечення. Pentium Pro, Pentium II/III і інші процесори шостого покоління -- це не просто Pentium з більш високою швидкодією, вони мають багато додаткової нагоди і більш досконалу архітектуру. Ядро мікросхеми RISC-подібне, а команди більш високого рівня належать до класичної для Intel архітектури CISC. Розчленовувавши CISC-команди на окремі команди RISC і виконуючи їх на паралельно працюючих конвейєрах, Intel добивається збільшення загальної швидкодії. В порівнянні з Pentium, працюючим на тій же тактовій частоті, процесори P6 швидше виконують 32-розрядне програмне забезпечення. В процесорах P6 засобу динамічного виконання оптимізовані, в першу чергу, з метою підвищення ефективності при виконанні 32-розрядного програмного забезпечення (наприклад, такого як Windows NT/2000). Якщо ви використовуєте 16-розрядне програмне забезпечення на зразок операційних систем Windows 9х (які частина часу працюють в 16-розрядному середовищі) або ще старіші додатки, P6 не забезпечуватиме очікуваного підвищення ефективності. Це пояснюється тим, що в даному випадку не будуть до кінця використані можливості динамічного виконання. Тому Windows NT/2000 часто розцінюють як найбажанішу операційну систему для процесорів Pentium Pro, Celeron і Pentium II/III. Хоча ці процесори чудово працюють під управлінням Windows 9х, тільки Windows NT/2000 повністю використовує переваги P6. Причому ці переваги використовуються не стільки самою операційною системою, скільки додатками під її управлінням. Думаю, що розробники при створенні програмного забезпечення не забаряться скористатися всіма перевагами процесорів шостого покоління. Для цього знадобляться сучасні компілятори, які зможуть підвищити ефективність виконання 32-розрядного коду у всіх процесорах Intel. Але раніше потрібно поліпшити передбаченість коду щоб можна було використовувати переваги динамічного виконання множинного прогнозу галужень.

Itanium -- перший мікропроцесор, в основу якого встановлена 64-розрядна архітектура IA-64. Це абсолютно нова архітектура процесора, в якій використовується концепція VLIW (Very Long Instruction Words -- дуже довгі командні слова), прогноз команд, виділення переходу, попереджуюче завантаження і інші вдосконалені методи, що дозволяють збільшити паралелізм програмного коду. Нова мікросхема міститиме як елементи RISC, так і CISC. Існує ще одна нова архітектура, яку Intel називає EPIC (Explicitly Parallel Instruction Computing-- команди явно паралельних обчислень); вони дають вказівку процесору виконувати одночасно декілька команд. В Itanium в 128-розрядному слові закодовано три команди, кожна з них міститиме ще декілька додаткових бітів, на відміну від сьогоднішніх 32-розрядних команд. Додаткові біти дозволяють адресувати більшу кількість регістрів і використовуються для управління процедурою паралельного виконання команд в процесорі. Все це спрощує проектування процесорів з багатьма модулями для паралельного виконання команд і дозволяє підвищити їх тактову частоту. Іншими словами, крім здатності одночасно виконувати декілька окремих команд усередині процесора, Itanium може зв'язуватися з іншими мікросхемами і створювати середовище паралельної обробки. Крім нових можливостей і абсолютно нової 64-розрядної системи команд, Intel і Hewlett-Packard гарантують повну сумісність “вниз” від Itanium до нинішнього 32-розрядного програмного забезпечення Intel x86 і програмного забезпечення PA-RISC фірми Hewlett-Packard. В Itanium з'єднано три різні процесори в одному, а це значить що Itanium зможе одночасно виконувати вдосконалене, явно “паралельне” програмне забезпечення з архітектурою IA-64, Windows (з архітектурою IA-32) і програми HP-RISC UNIX. Таким чином, Itanium підтримує 64-розрядні команди при збереженні сумісності з сьогоднішніми 32-розрядними додатками. Щоб використовувати переваги 32-розрядних комп'ютерів, першим з яких був 386-й, необхідно було написати нове програмне забезпечення. На жаль, індустрія створення програмного забезпечення розвивається набагато повільніше індустрії апаратних засобів. Пройшло цілі 10 років після появи процесора 386, перш ніж Microsoft випустила Windows 95 -- першу 32-розрядну операційну систему. В Intel стверджують, що таке не може трапитися з Itanium: Microsoft вже почала працювати над 64-розрядною версією Windows NT. Проте, не дивлячись на це, швидше за все, буде потрібно декілька років, щоб ринок програмного забезпечення переорієнтувався на 64-розрядні операційні системи і 64-розрядне програмне забезпечення. Зараз встановлено дуже багато 32-розрядних процесорів, і зворотна сумісність з 32-розрядним режимом дозволить Itanium швидко виконувати 32-розрядне програмне забезпечення, оскільки для цього будуть передбачені апаратні засоби, а не емуляція за допомогою програмного забезпечення. При виготовленні Itanium використовується 0,18-мікронна технологія. Це дозволить зменшити розмір транзистора, а значить, збільшити їх кількість на кристалі. Модернізація процесора 209 Головна мета розробки архітектури IA-64 полягає в тому, щоб створити мікросхеми які домінували б на ринку робочих станцій і серверів і могли конкурувати з такими мікросхемами, як Digital Alpha, Sun Sparc і Motorola PowerPC. Компанія Microsoft розробляє версію операційної системи Windows NT для P7, а фірма Sun -- версію Solaris (програмне забезпечення для операційної системи UNIX). NCR вже оголосила, що будуватиме Solaris-системи на основі Itanium. В процесорі Itanium застосовується новий тип корпусу Pin Array Cartridge (РАС); вага процесора близько 170 г Розділення ланцюгів сигналів і живлення Підкладка Статична кеш-пам'ять. Шина кеша працює на частоті ядра Itanium має три рівні кеш-пам'яті: стандартні перший і другий рівні і кеш-пам'ять третього рівня, розташовану на окремому кристалі. Вся кеш-пам'ять встановлюється в картриджі процесора. Iiaa.iecaoey i.ioanni.a При створенні процесора 486 і більш пізніх Intel, враховуючи той факт, що може бути потрібно нарощування обчислювальних можливостей, розробила стандартні гнізда типа Socket, які підходять для ряду процесорів. Таким чином, маючи системну плату з гніздом типа Socket 3, можна встановити в нього фактично будь-який процесор 486, а маючи системну плату з гніздом типа Socket 7 -- будь-який процесор Pentium. Щоб максимально використовувати можливості системної плати, ви можете встановити найшвидший процесор з числа підтримуваних вашою платою. Звичайно це визначається типом гнізда на системній платі. Допустимо (найшвидший) процесор можна встановити в конкретний тип гнізда. Наприклад, якщо ваша системна плата має гніздо типа Socket 5 для Pentium, можете встановити процесор Pentium MMX 233 Мгц з перетворювачем напруги 2,8В або AMD-K6. Якщо у вас гніздо типа Socket 7, значить, ваша системна плата підтримує (безпосередньо, без яких-небудь перетворювачів) більш низьку напругу, необхідну наприклад, для Pentium MMX або AMD-K6. Заміна процесора може в деяких випадках подвоїти ефективність системи, наприклад якщо Pentium 100 поміняти на Pentium MMX 233. Проте якщо у вас Pentium 233, то замінити його ви не зможете, оскільки це найшвидший процесор, який можна встановити в гніздо типа Socket. У такому разі вам доведеться повністю замінити системну плату, щоб встановити процесор Pentium II. Якщо ваш корпус не якийсь особливий і в нього можна встановити стандартну системну плату з формфактором Baby-AT або ATX, рекомендую замінити системну платою і процесор, а не намагатися знайти процесор, який працюватиме з вашою платою. У свій час Intel активно просувала ідею процесорів OverDrive. Але часта зміна типів корпусів і роз'ємів, напруги живлення, зміна системи охолоджування і т.д. привели до того, що процесори OverDrive не користуються популярністю. Користувачі обожнюють знать, наскільки “швидкий” у них комп'ютер. Щоб допомогти їм задовольнити цю цікавість, розроблені різні програми тестування (для вимірювання різних параметрів ефективності системи і процесора). Хоча жодне число не може повністю відобразити ефективність складного пристрою, такого як процесор або весь комп'ютер, тести можуть бути корисні при порівнянні різних компонентів і систем. Єдино вірний і точний спосіб зміряти ефективність системи -- перевірити її в роботі з додатками. На продуктивність одного компоненту системи часто роблять вплив інші її компоненти. Не можна одержати точних цифр, порівнюючи системи які мають не тільки різні процесори, але і різні об'єми або типи пам'яті, жорсткі диски, відеоадаптери і ін. Все це впливає на результати випробувань, і набувають значення можуть сильно відрізнятися від істинних, якщо тестування проводилося неправильно. Причини несправності процесорів Тести бувають двох видів: тести компонентів, що вимірюють ефективність специфічних частин комп'ютерної системи, таких як процесор, жорсткий диск, відеоадаптер або накопичувач CD-ROM, і тести системи, що вимірюють ефективність всієї комп'ютерної системи, яка виконує даний додаток або даний набір тестових програм. Тести частіше за все видають тільки один вид інформації. Краще всього перевірити систему, використовуючи власний набір операційних систем і додатків. Є компанії, які спеціалізуються на програмах тестування. Ці компанії, а також розроблені ними тести перераховані нижче.

Частіше всього проблеми в роботі комп'ютера виникають “з вини” інших пристроїв. Процесор є одним з найважливіших пристроїв, тому його працездатність зразу ж вплине на функціонування всієї системи в цілому. Виявити несправність процесора можна тільки за допомогою другого явно справного процесора. Проте при цьому можна “спалити” справний процесор, якщо, наприклад, невірно встановлені перемички живлення на системній платі. Всі дії з процесором необхідно виконувати з особливою акуратністю, а живлення комп'ютера включати тільки після повторної перевірки правильності установки процесора в гнізді і відповідних перемичок на системній платі. Однією з найпоширеніших причин виникнення проблем при роботі процесорів є їх “розгін”, тобто установка параметрів, не відповідних робітникам. Це приводить до нагрівання процесора і, як наслідок, до виходу його з ладу. Якщо ви намагаєтеся “розігнати” процесор, то звертайте особливу увагу на температурний режим його роботи. Проконтролювати температурний режим роботи можна, або безпосередньо торкнувшись до радіатора процесора, або за допомогою програмних засобів.

Список використаної літератури

1. Срібнер Л.А. Програмуючі пристрої автоматики: - К.: Техніка, 1984

2. Буреев Л.Н. Найпростіша мікро-ЕВМ: -М.; Енергоатоміздат, 1989.

3. Тулі М., Справочний посібник по цифровій техніці: М.: Энергоатоміздат, 1990.

4. Конспект лекцій.