бързодействие определя бързодействието на микрокомпютърната
система, адресните и информационните му изводи определят
капацитета на използваната памет, а дължината на думата и
управляващите му изводи – вида на входно-изходния интерфейс.Функции, изпълнявани от микропроцесора са: генериране на синхронизиращи и управляващи сигнали за
всички елементи на микрокомпютъра; извличане на инструкции и данни от пометта; обмен на данни с входно-изходните устройства; декодиране на инструкциите; аритметични и логически операции; реагиране на външни управляващи сигнали ( като RESET).Структурата на микропроцесора може да се раздели на
аритметично-логическо устройство, регистров блок и блок за
управление и синхронизация ( фиг.1). Управлението на
микропроцесора е програмно.Фиг.1. Основни функционални блокове на микропроцесор
Основните функции на блока за управление и синхронизацияе да извлича и декодира инструкциите от програмната памет и да
изработва управляващи сигнали за изпълнението на тези
инструкции. Управляващите сигнали се разпространяват по
управляваща магистрала. Те се описват в техническото описание на
микропроцесора. Някои от тях са:
| АЛУ | Регистров блок |
| Блок за управление и синхронизация |
Адресна магистрала
Информационна магистрала
Управляваща магистрала
2RESET – при активиране на този вход, повечето вътрешни
регистри се нулират, и се изпълнява първата инструкция.
R/W - изход, определя дали чете или записва микропроцесорът.
MREQ( MEMORY REQUEST) – изход, показва обръщение към
паметта.
IORQ ( I-O REQUEST) – изход, активиран при обръщение към
външно устройство.
READY – вход, използван от бавни памети или входно-изходни
устройства. Когато бавното устройство бъде избрано, то изпраща
към микропроцесора сигнал READY.
HOLD – вход, използван при директен достъп до паметтаHLDA ( HOLD ACKNOWLEDGE) – изходен сигнал, който
показва, че адресната и информационната магистрала са свободни,а микропроцесорът е в състояние HOLD.
INT IRQ( INTERRUPT REQUEST) – чрез този вход входноизходните устройства подават заявка за прекъсване на текущата
програма, а микропроцесорът преминава към програма за
обслужване на прекъсването.
INTE ( INTERRUPT ENABLE) – изход, който показва, че
микропроцесорът може да бъде прекъсван (INTE = 1) или не (INTE
= 0) с IRQ или INT. Установява се програмно.
NMI ( NONMASKABLE INTERRUPT) – вход за прекъсване на
микропроцесора, чието действие не може да се забранява.РегистриБроят и видовете регистри са различни за различните процесори,но те се използват за съхранение на данни, адреси, инструкции и
информация за състоянието в резултат на изпълнение на операция.Централният процесор извлича инструкция от паметта и я
изпраща в регистъра на инструкциите. Дължината му е равна на
дължината на думата на компютъра – за осем битови
микропроцесори е осем бита.Програмният брояч съдържа адрес на следващата инструкция
за микропроцесора в паметта. Дължината му е равна на броя на
използваните адресни битове. В много микропроцесори
програмният брояч е разделен на два по-малки регистъра, всеки, от
които съхранява половината от адреса. Програмно няма пряк
достъп до програмния брояч, но има инструкции ( JMP - JUMP, JPZ
– JUMP ON ZERO), които могат да променят нормалния ход на
инструкциите чрез преход.
3Адресен регистър на паметта се използва за съхранение на
адреси на данните, които микропроцесорът чете или записва в
паметта.В повечето операции, извършвани от аритметико-логическото
устройство се включва регистърът акумулатор. В него се запазват
и резултатите от повечето операции. Може да се използва и за
данни, които се изпращат към изходно устройство или за данни,които се четат от входно устройство. Обикновено дължината на
акумулатора е равна на дължината на думата на микропроцесора. В
някои микропроцесорни аритметико-логически устройства не се
извършват действия върху думи от паметта, а те трябва да бъдат
заредени в акумулатор, резултатът се записва в акумулатора и се
изпраща в паметта.Регистри с общо предназначение се използват за временна
памет, в тях се съхраняват данни, които се използват често от
процесора, с което се съкращава времето за обръщение към
паметта. Могат да се използват и за съхранение на частични
резултати от аритметични операции. Могат да се използват като
индексни регистри и като акумулатори. Броят им е различен за
различните процесори.Инедксен регистър се използва за запомняне на данни и като
брояч. Използва се за индексно адресиране при обработка на
масиви от данни или таблици. При индексното адресиране
действителният адрес на операнда в инструкцията е сума от
адресаната част на инструкцията и съдържанието на индексния
регистър.Регистърът за състоянията се състои от отделни битове с
различно предназначение при различните микропроцесори. Тези
битове се наричат флагове и отразяват състояния на
микропроцесора при изпълнение на инструкцията.Указател на стека е адресен регистър на стековата памет.Указателят на стека сочи към думата в стека, която може да се
прочете или адреса, на който може да се запише дума в стека.Указателят на стека автоматично се увеличава ( преди прочитане)или намалява ( след запис).Стекът е част от паметта за запис-четене, запазена за временно
запомняне и извличане на информация. При запис на нова дума, тя
се запомня в адрес, по-малък с 1 от адреса на предишната
запомнена дума. Думите от стека се четат в обратен ред, на този, в
който са били запомнени.
4Аритметично-логическото устройство ( АЛУ) извършва
аритметични и логически операции. Опростена блокова схема на
АЛУ е дадена на фиг. 2.Фиг.2.
5Архитектура на 8-разредни микропроцесориНа фиг. 3. е дадена блоковата схема на Intel8080. Регистрите са: шест 8-битови регистъра с общо предназначение, означени сB, C, D, E, H, L. един 16-битов указател на стека; един 16-битов програмен брояч; два 8-битови временни регистри W и Z.Регистровата двойка H ( регистри H и L) е основният адресен
регистър на паметта. Останалите регистрови двойки също могат да
се зиплозвуват като адресни регистри, но само за зареждане или
запис на съдържанието на акумулатора.
6Архитектура на 16-разредни микропроцесориИмат по-висока тактова честота и по-голям обхват от
адресируема памет в сравнение с 8-битовите процесори. Извършват
се операции над битове, байтове, 16-битови думи, 32-битови двойни
думи и символни низове. За повишаване на производителността на
микропроцесорите се прилага предварително зареждане и
конвейерна обработка на инструкциите. Прилага се и
микропрограмно управление. Вграждат се два режима на работа –нормален и привилегирован.Intel 8086Микропроцесорът е усъвършенстван наследник на 8080/8085.Съвместим е на ниво инструкции с предшествениците си. Добавена
е 16-битова аритметика на числа с фиксирана запетая, операции за
обработване на символни последователности, операции за битови
операции, механизми за създаване на динамично преместваеми
програми. Адресируемата памет е до 1 М байта, в която се
разполагат инструкции и операнди, а входно-изходните канали до64К байта. Възможно е управление на работата на шините за
създаване на мултипроцесорни системи.Адресите са 16-разредни, адресируемата памет се разделя на
сегменти с размер до 64 К байта. Физическият 20-разреден адрес н
апаметта се формира със събиране на сегментен адрес и сегментно
изместване по схемата от фиг.4.Фиг.4.Във всеки момент се адресира съдържанието на четири различни
сегмента – програмен CS, сетков сегмент SS, сегмент на данни DS и
допълнителен сегмент SS. Старшите 16 разреда от адрес на всеки
7сегмент се съхраняват в съответния специален 16-разреден
вътрешен регистър на 8086.С този механизъм на физическа адресация се създават програми,които не зареждат и не използват пряко сегментните регистри и са
динамично преместваеми по целия обем на наличната оперативна
памет.Програмният модел на микропроцесора е даден на фиг. 5.Съдържа общи, указателни, индексни и сегментни регистри.Общите регистри съхраняват операнди при аритметични и
логически операци.Фиг. 5.Регистрите SP-BP-SI-DI съхраняват сегментното преместване
при различните начини за адресиране на операндите в
инструкциите. Указателните и индексните регистри могат да се
заменят взаимно при 16-разредните артметични и логически
операции.Сегментните регистри CS-DS-SS-ES съхраняват старшите 16разреда на 20-разредния адрес за съответния сегмент.Адресът на следващата инструкция е сума от сегментния адрес
от CS и 16-разредния брояч на инструкции IP ( задава изместване).Адресите на операндите са сума от съдържанието на регистъра DSи изместването, изчислено в инструкцията.
8Съдържанието на сегментния регистър SS се включва при
изчисляване на адресите на данните за инструкциите, при които
явно или неявно ( с изместване) са указани регистрите BP или SP.Такива са операциите за запис и четене от стека при преход към
подпрограма за обработка на прекъсвания и при връщане от
подпрограмата.Регистърът за флагове съдържа:
A – допълнителен пренос;
C- пренос;
D – посока;
I – разрешено прекъсване;;
O – препълване;
P – четност;
S – знак;
T - трасировка;
Z – нула.Микропроцесорът допуска повече и по-разнообразни начини на
адресиране на операндите от 8080. Двуоперандните инструкции
обикновено използват като първи операнд съдържанието на зададен
регистър или клетка от паметта, а като втори операнд –съдържанието на регистър или константа, участваща в
инструкцията. Резултатът може да се постави на мястото на всеки
от двата операнда, с изключение на непосредствените операнди.Включени са специални инструкции за обработка на символни
низове – прехвърляне, сравняване, сканиране, зареждане и
запомняне и 4 инструкции за управление на итерации.Микропроцесорът е в корпус с 40 извода, изисква един
захранващ източник от +5V и еднофазен синхронизиращ сигнал с
честота 5 MHz. Работи с оперативна памет с 800 ns цикъл и до 460
ns време за достъп.Изводите на чипа са на фиг.6 и фиг.7. В него са
мултиплексирани 16-те младши разреда на шините за адрес с 16-разредните шини за данни, а старшите 4 адресни линии със
старшите 4 линии на шините за състояние.
9Фиг.6. Изводи на 8086
10Фиг.7.Цикълът за четене и запис от паметта се помества в четири такта– фиг. 8. Микропроцесорът дава информация за адреса по време на
Т1, а данните се предават по шините по време на Т2, Т3 и Т4. При
четене по време на Т2 се сменя посоката на предаване на
мултиплексираните шини, а Т4 е за завършване на текущия цикъл
на шините и за подготовка на следващия цикъл. Ако адресируемата
схема подаде признак, че не е готова, между Т3 и Т4 се поставят
тактове на очакване, които имат основна тактова честота.
11Фиг.8. Четене и запис от паметта
В 8086 са предвидени два режима на работа при включване в
микропроцесорна система – с минимална конфигурация ( сигналMN е активен) с максимална конфигурация ( MX е активен) – фиг.9.
12Фиг. 9. Режими на минимална и максимална конфигурация за I8086Микропроцесорните системи, базирани на 8086 използват
няколко основни схеми:
13- 8284 – тактов генератор за CLK, RESET и READY сигнали за
микропроцесора. Схемата и начини на свързване към 8086 са
дадени на фиг. 10 а, b, c;
- 8288 – шинен контролер ( bus controller). Осъществява
интерфейс между 8086 и паметта или входно-изходни
устройства в режим на максимална конфигурация. Схемата и
начинът на свързване към 8086 са на фиг.11 а, b.
- 8259 – интелигентен програмируем контролер на
прекъсванията ( фиг.12 и фиг.13).
- 8087 – процесор специално проектиран за математически
операции ( фиг.14 и фиг.15).Фиг.10. Тактов генератор 8284
14-Фиг.10. Схеми на свързване на тактов генератор 8284
15Фиг. 11. Схема 8288
16Фиг.12. Интелигентен програмируем контролер на прекъсванията 82598259 приема заявки за прекъсвания от до 8 входно-изходни
устройства, определя приоритета на заявката и прекъсва
микропроцесора. След като получи потвърждение от
микропроцесора изпраща адреса на устройството към него.Включването на схемата към системната шина е на фиг.13.Фиг.13. Свързване на 8259
17Фиг.14. Блокова схема на 8087.
18Фиг.Фиг.15. Свързване на 80878087 работи с цели и реални числа, които са от 2 до 10 байтови.Реализира различни видове сумиране и изваждане, както и
коренуване, експонента, тангенс и др. Умножава 2 64 битови цели
числа за около 27 µs, коренува за около 36 µs. Разработен е съгласноIEEE стандартите за плаваща аритметика.Микрпроцесор 80186 е съвместим с 8086/8088 и добавя десет
нови инструкции. Около два пъти е по-бърз от 8086. Предназначен
е за вграждане в електронни устройства. Включва тактов генератор,контролер на прекъсванията, таймер, канали за директен достъп до
паметта линии за избор на външен чип.
19Фиг.16. Блок-схема на 80186Микрпроцесор 80286 със своята 24 адресна шина адресира до 16М байта памет. Съдържа 134 000 транзистора. 12 MHz чип е.Извършва по-ефектвино изчисление на адресите. Работи в два
режима:
– реален режим, който е аналог на 8088/8086 с по-голяма
бързина, няколко нови и няколко подобрени инструкции, с
няколко нови вътрешни прекъсвания и– режим със защита, при който се работи с виртуална памет и
защита на паметта и може да се използва механизъм за
превключване на задачите. При този режим задачата може да
бъде апаратно ограничена в определена област, при което се
избягва нерегламентиран достъп на една задача до адресното
пространство на друга задача. Създадени са условия за
многозадачни и многопотребителски системи. При
20виртуалната адресация част от използваното адресно
пространство се разполага в оперативната памет, а друга на
дискова памет. Ако в оперативната памет няма достатъчно
място, неизползваема нейна част в момента се записва на
диска и тя се освобождава.Шината за данни е 16 битова. В резултат на усъвършенствана
конвейрна обработка на инструкциите той работи около два пъти
по-бързо от 8088/8086.Фиг.17. Изводи на 80286
1Микропроцесорни системиАрхитектура на 32-разредни микропроцесори80486 e 32-битов микропроцесор с вграден копроцесор, което
ускорява изпълнението на математическите операции около три пъти в
сравнение с 80386/387. Има по 8 Кбайта кеш за инструкции и данни.Има интегриран модул за плаваща аритметика. Операциите с плаваща
аритметика не се конвейеризират. Регистрите са 32 битови, добавени са
два нови сегментни регистъра, като всички сегментни регистри са 16-битови. Флаговият регистър също е 32 битов. Добавени са 4 контролни
регистъра.Програмният модел на 80486 е на фиг.1Фиг.1
80486 конвейеризира инструкциите, включва 8 К байта вътрешен кеш.Повечето инструкции се изпълняват в един тактов цикъл. Адресната
шина и шината за данни са 32-битови. Може да се адресира до 64 ТВ
виртуална памет.Блок-схемата на процесора е на фиг.2. Той съдържа 1.2 милиона
транзистора, разработени по CHMOS технология.
2Фиг.2. Блок-схема на 80486
3Pentium е естествено развитие на технологичната линия на
процесорите на Intel, преминала през 8086/88, 80286, 80386 и 80486.Той е със значително по-висока производителност от
предшествениците си поради: суперскаларна архитектура и изпълнение на две инструкции за
един вътрешен такт; система за предсказване на преходите, която повишава
ефективността при конвейеризация; апаратна конвейеризация на операциите с плаваща аритметика; оптимизация на времето за изпълнение на една инструкция; разделена вътрешна кеш памет – 8 КВ кеш за инструкции и 8 КВ
кеш за данни, която има и специализирана система за управление
на записа на информацията MESI; 64 битова магистрала за данни; контрол по четност на адресната магистралата; контрол по четност на вътрешната комуникационна подсистема; система за трасиране на изпълнението и система за наблюдение
на производителността; два независими конвейера за инструкции за едновременно
изпълнение на два приложни процеса; вградена система за икономия на енергия; подобрена работа с виртуалната памет и др.За поддържането на многопроцесорни конфигурации са въведени
многопроцесорни инструкции и поддържане на второ йерархично ниво
свръхбърза буферна памет за „колективно” ползване.В процесора е интегриран вътрешен програмируем контролер на
прекъсванията, който е напълно съвместим с I8259. Това ускорява
обработката на прекъсванията.Заложена е възможност за системно интегриране на два Pentiumпроцесора, при което те ще функционират на системно ниво като един,но с по-висока производителност. В такива системи има логика за
разпределение на задачите между двата процесора.Има версии за тактови честоти 75, 90, 100, 120, 133, 150, 166 и 200
MHz. Интегрира 3.3 милиона транзистора и е произведен по 3.3V
BiMOS технология.
4Фиг. 3. Вътрешна архитектура на PentiumДопълнителна литература:
http://download.intel.com/design/pentium/datashts/24199710.pdf
5Pentium Pro е произведен по една и съща технология с Pentium. Това
е първият модел на Intel, който декодира, деспечеризира и изпълнява
три инструкции за един машинен цикъл. В него е интегриран 12-нивов
конвейер, поддържащ независимо от текущия ред изпълнение на
инструкциите.Фиг.4. Конвейер на Pentium ProПроцесът на конвейеризация се разделя на подпроцесите: извличане/декодиране; диспечеризиране/изпълнение; оттегляне от изпълнение; временно съхранение на инструкции.Инструкциите и данните постъпват в конвейра през магистрален
интерфейсен блок. За да се осигури непрекъснато захранване с данни и
инструкции са предвидени две нива кеш памет – L1 за инструкции иL2 за данни, реализирана като SRAM и свързана с ядрото на процесора
чрез 64-битова магистрала (Cache Bus).Динамично изпълнение на инструкциите в микропроцесора се
основава на: дървовидно обхождане при предсказване на преходите;
6 динамичен анализ на потока данни за характера на операндите,типа на инструкцията, моментното състояние на програмно
достъпните регистри и флаговия регистър; спекулативно изпълнение на инструкции – възможност да се
изпълняват инструкциите в „аванс” преди реално указателят на
инструкциите да е „достигнал” до изпълнения в „бъдеще време”програмен сегмент. Независимо от това изпълнение резултатите
се формират за оригиналната последователност на инструкциите.На фиг. 5 е представена функционалната блокова схема наPentium Pro процесора. В нея са обособени следните подсистеми:
- подсистема памет – системна магистрала ( System Bus), L1и L2 кеш, блок за управление на „външните” магистрали (
BIU), блок за достъп до паметта ( Memory Interface Unit) и
буфер за преподреждане ( Memory Reorder Buffer);
- блок за декодиране и извличане на инструкциите – блок за
извличане на инструкции ( Instruction Fetch Unit), буфер на
целевия преход ( branch Target Buffer), блок за декодиране
на инструкции ( Instruction Decoder), блок за генериране на
микроинструкции ( Microcode Sequencer), таблица за
разпределение на регистрите ( Register Alias Table);
- област за временно съхранение на инструкциите;
- блок за диспечеризиране и изпълнение на инструкциите от
логика за резервиране на ресурси ( Reservation Station), два
блока за целочислена аритметика ( Integer Units), два блока
за артиметика с плаваща запетая ( Floating-Point Unit), два
блока за генериране на адреси ( Address Generation Unit);
- блок за оттегляне от изпълнение от логика за управление на
оттеглянето ( Retire Control Unit) и вътрешни регистри за
временно съхранение на резултати ( Retirement Register
File).
7Фиг.5. Pentium Pro
8Pentium MMX e високопроизводителен суперскаларен процесор с
два конвейера за целочислени операции, назависим конвейер за
операции с плаваща запетая и диференцирана кеш памет за инструкции
и данни. Има 4.5 милиона транзистори и е разработен с ECMOSтехнология, с която се повишава степента на интеграция и се намалява
консумацията спрямо предходни процесори. Версиите му са с тактови
честоти 166 MHz, 200 MHz 233 и MHz. В сравнение с Pentium е с около30% по-добра производителност в резултат на подобрения в
архитектурата: елементи на Intel MMX технология – обработка на няколко
данни с една инструкция ( SIMD инструкции-Single
Instruction Multiple Data); по 16 КВ кеш памет за данни и инструкции; усъвършенствана система за предсказване на преходите; разширяване на капацитета на конвейерите; удвояване на броя на междинните буфери за запис в
паметта.Фиг.6. Pentium MMX – блокова схема
9Допълнителна литератураhttp://download.intel.com/support/processors/pentiummmx/sb/24318504.pdfPentium ІІ е процесор, който включва мепанизъм за динамично
изпълнение на инструкциите ( Pentium Pro) и ММХ технология (
Pentium MMX). Проектиран е да работи в многопроцесорни
конфигурации. При два процесора няма нужда от допълнителни
периферни схеми. Интегрира се скаларна аритметика и
многофункционална система за манипулиране с низове, което
разширява приложенията на компютрите с този процесор – бизнес
приложения, мултимедия, цифрови комуникации и Интернет.Типично за този процесор е: вътрешна тактова честота 233 MHz , 266 MHz , 300 MHz , 333
MHz , 400 MHz; интегриран в микроархитектурата модел – независими външна
системна магистрала и вътрешна високоскоростна магистрала
за достъп до L2 кеш паметта; Високопроизводителна микроархитектура, в която са
интегрирани суперскаларен архитектурен модел и ММХ
технология; усъвършенствана система за управление на консумацията –може да функционира в няколко режима с намалена
консумация на енергия Auto Halt, Stop Grant, Sleep, Deep Sleep; оптимизирана микроархитектура за изпълнение на 32-битови
приложения; йерархичен модел на кеш-памет с две нива: L1 – 16 КВ кеш за
инструкции и 16 КВ кеш за данни и L2 – 512 КВ, 1 МВ или 2МВ. Отличава се с организацията и обслужването на достъпа доL2 кеша; адресира до 64 GB памет; интегрирана в микроархитектурата самокоригираща се логика
за апаратни грешки по системната магистрала.Поддържа динамично изпълнение – многонивово предсказване на
преходи, динамичен анализ на потока данни и спекулативно
изпълнение на микрооперации.Литератураhttp://www.lpthe.jussieu.fr/~talon/pentiumII.pdf - Pentium II Processor
Developer’s manual
10http://www.intel.com/design/pentiumii/documentation.htm - Intel Pentium
II processor
11Pentium III е развитие на Pentium II. Включва SSE инструкции, 256или 512 KB на ниво L2 кеш. 100 и 133 MHz FSB ( front side bus).Технологията за производство е намаляла от 0.25 micron до 0.18 micronи след това до 0.13 micron. Има няколко подфамилии: Pentium III Xeon ; Pentium III настолни процесори; Desktop Celeron – версия с ниска цена; Mobile Pentium III и mobile Pentium III-M – мобилни процесори; Mobile Celeron – версия на Celeron процесора.Литератураhttp://www.intel.com/content/www/us/en/intelligent-systems/previousgeneration/embedded-pentium-iii-includes-dual-processing-and-a-secondpci-bus.htmlPentium IV е фамилия от микропроцесори, която
използва NetBurst микроархитектура, която се различава от
използваната в Pentium II/Pentium III P6 - микроархитектура. NetBurstмикроархитектурата увеличава честотата на процесора чрез 20-степенна конвейеризация ( хипер конвейеризация). За подобряване на
ефективността на твърде дългия конвейер е въведено: проследяване на
кеша ( Trace Execution Cache), предсказване на прехода ( Enhanced
Branch prediction) и шина за данни ( Quad Data Rate bus). Включени са
нови 144 SIMD инструкции, наречени SSE2. Размерът на кеша на ниво2 е по-голям, по-висока е FSB честотата, включени са SSE3 инструкции
и многонишкова технология ( Hyper-Threading ), 64-битови
инструкции и виртуализация.За различаване на Pentium 4 процесорите, работещи с една и съща
честота се използва суфикс, добавян към честотата: A - Northwood с 512 KB L2 кеш ( до 2 GHz ) или Prescott 1 MB L2кеш ( над 2 GHz). B – процесори с 533 MHz FSB честота. C – процесори с многонишкова технология и 800 MHz FSB. E - Prescott с 1 MB L2 кеш.Използват се и процесорни номера, които са свързани с честотата.Съществуват като едноядрени процесори и мобилни процесори.Сървърните процесори с NetBurst микроархитектура носят
12наименованието Xeon и Xeon MP. С по-ниска цена са NeBurstмикропроцесорите под наименованието "Celeron". ДвуядренитеNetBurst- микропроцесори са Pentium D.Всички Pentium 4 са три вида чипове - с 423, 478 и 775 извода. 478
– е за настолни и мобилни процесори.Литератураhttp://www.intel.com/content/www/us/en/search.html?keyword=Intel%20
Pentium%204%20ProcessorsОсновната разлика между 32-битови и 64-битови процесори е
скоростта. 64-битовите могат да бъдат с две, четири, шест ядра. Това
ускорява операциите. 64-битовите компютри могат да използват 32-битови програми.
32-битовите компютри поддържат 3-4GB оперативна памет, а 64-битовите – над 4 GB. Това е от значение за програмите за графичен
дизайн и редактиране на видео, които извършват много операции за
преизчисляване на изображенията.За програмите за 3D графика и игри по-голямо влияние оказва
подновяването на графичната карта, отколкото преминаването към 64-битов процесор.
64-битовите процесори намират все по-широко приложение.
1Микропроцесорни системи64-битови процесориDesktop 4th Generation Intel® Core™Поддържа технологиите: Intel® Virtualization Technology (Intel® VT) – позволява няколко
операционни системи да се стартират на една платформа. Intel® Active Management Technology 9.5 (Intel® AMT 9.5 ) Intel® Trusted Execution Technology (Intel® TXT) - основа за
създаване на надеждни платформи. Intel® Streaming SIMD Extensions 4.2 (Intel® SSE4.2) Intel® Hyper-Threading Technology (Intel® HT Technology) –позволява едно ядро да функционира като два процесора, докато
кеша, ядрото и шините са общи.
2 Intel® 64 Architecture – разширение на xAPIC архитуктурата,подобрява адресируемостта на процесора, подобрява
обслужването на прекъсвания. Execute Disable Bit – маркира паметта като изпълнима, ако се
поддържа тази технология от операционната система. Подобрява
сигурността на системата спрямо вируси. Intel® Turbo Boost Technology 2.0 – позволява процесорното ядро
да работи при по-висока честота, ако не е максимално натоварен. Intel® Advanced Vector Extensions 2.0 (Intel® AVX2) – добавя
инструкции, с които подобрява разпознаването на образи,обработка на изображения, обемни изчисления. PCLMULQDQ Instruction – 128 битово умножение на два 64-битови операнда без пренос, което намира приложение в
криптографията. Intel® Secure Key – механизъм за генериране на случайни числа с
приложение в комуникацията, цифровите подписи и др. Intel® Transactional Synchronization Extensions - New Instructions
(Intel® TSXNI) - нови инструкции за синхронизация на
транзакции. PAIR – Power Aware Interrupt Routing – пренасочва
прекъсванията към свободни ядра и нишки. SMEP – Supervisor Mode Execution Protection - предпазва от
вируси. Intel® Advanced Encryption Standard New Instructions (Intel® AESNI) – нови инструкции за бързо и надеждно криптиране и
разкодиране.Допълнителна литература:
http://www.intel.com/content/dam/www/public/us/en/documents/datash
eets/4th-gen-core-family-desktop-vol-1-datasheet.pdfAMD Opteron™ 6300 Series Processors- "Piledriver" модулна архитектура- До 16 ядра, до 16 МВ кеш на ниво 2 и 3.- DDR3 честота и четири канала за паметта, което повишава
бързодействието особено при претоварване на паметта.
3
- AMD-P 2.0 - APML (Advanced Platform Management Link) за
управление на системните ресурси, захранването и охлаждането.- AMD CoolSpeed Technology – предпазва процесора от
превишаване на работната температура.- C1E, LV-DDR3 Support – намалява консумацията на енергия.- LR-DIMM Support – подобрява функционирането на паметта при
виртуализация.- Direct Connect Architecture 2.0 с HyperTransport™ Technology – за
подобряване на стабилността и ефективността на системата.- AMD Virtualization™ (AMD-V™) 2.0 Technology – подобрява превключването
между виртуални машини, комуникация на виртуалната машина до паметта и
входно/изходните устройства.AMD FX Processors До 8-ядра AMD Overdrive™ технология AMD Catalyst™ Control Center™ Подходящ за видео редактиране и 3D моделиране. Иновативна архитектура - "Bulldozer" архитектура, 32 nmтехнология на производство намалява утечките и повишава
ефективността, тактовата честота и топлинната устойчивост AMD Turbo CORE технология динамично адаптира за
конкретния софтуер.
Микропроцесорни системиАрхитектура на микропроцесорната система
Основни функции на микропроцесорната система:- запис на данни в паметта;
- четене на данни от паметта;
- запис на данни системно изходно устройство;
- четене на данни от системно входно устройство;- изпълнение на операции с вътрешни регистри.Изпълнение на основните функции в тримагистрална архитектураЗапис на данни в паметта включва: установяване на адресните линии
от адресната магистрала, предаване на данните за запис по
информационната магистрала ( шина данни); активиране на входната
линия за разрешаване на записа.МикропроцесорROM
RАMВходно/изходно
устройство
Адресна
магистрала
| Управляваща |
магистралаИнформацинна магистрала
Четене на данни от паметта: подаване на адреса от паметта на
адресните линии; информационната магистрала преминава в състояние,необходимо за приемане на данни; активира се сигнал за избор на
паметта и данните се предават по информационната магистрала.Запис на данни в изходно устройство включва: установяване на
адресните линии от адресната магистрала, предаване на данните за
запис по информационната магистрала ( шина данни); разрешаващ
импулс за запис в изходно устройство.
Четене на данни от входно устройство: подаване на адреса от паметта
на адресните линии; информационната магистрала преминава в
състояние, необходимо за приемане на данни; разрешаващ импулс за
четене от входно устройство.Други функции на микропроцесораПрекъсване на работата на микропроцесора – нормалното изпълнение
на програмата в микропроцесорната система се прекъсва и
микропроцесорът извършва друга работа. След обслужване на заявката
за прекъсване се възобновява изпълнението на прекъснатата програма
от точката на прекъсване.Прекъсванията са два вида – маскируеми и немаскируеми.Маскируемото прекъсване може да бъде забранявано от програмата. С
инструкция програмистът може да забрани обслужването на
прекъсването, дори и когото то е активно. Немаскируемото прекъсване
не може да бъде забранявано от програмата.Пряк достъп до паметта е всяко предаване на данни от и към
системната памет без участието на микропроцесора. В системата
трябва да са включени съответните схеми за реализацията му.Практически методи за проверка на микропроцесорни системиИзходните сигнали в микропроцесорната система се наблюдават
много трудно. Затруднено е използването на осцилоскоп за анализа им.Някои от причините за това са: Много изходи в микропроцесорната система са с три
състояния ( 0, 1 и високоимпедансно). Има времеви
съотношения между тях. Изходните сигнали на схемите в микропроцесорните системи
обикновено не са периодични или периодични с много голям
интервал. На много изходи се получават поредици от тесни импулси с
малък коефициент на запълване, които се появяват рядко.
Проверка на микропроцесорни схеми:
- с тренажор или лабораторен макет включващ процесора или
стандартна развойна система- с логически анализатор за наблюдаване на работата на
апаратната част – изходните сигнали на изследваната система се
подават на входовете на анализатора и стойностите им могат да
бъдат наблюдавани на екрана му. Обикновено се наблюдават
стойностите на магистралните сигнали във времето;
- сигнатурен анализ – метод за представяне на голямо количество
последователни цифрови данни със сигнатура, съдържаща 3 или4 цифри. За системи, които са проектирани за работа със
сигнатурен анализатор, правилните сигнатури се записват
обикновено върху електрическите схеми. При свързване на
сигнатурен анализатор системата трябва да осигурява сигнали за
начало, край и стробиране. За всеки различен сигнал на изходния
канал се проверяват дали получената сигнатура съвпада с
еталонната. Ако не съвпадат, неизправността е по веригата, по
която той се предава.Допълнителна литература:
http://gamearchive.askey.org/General/Test_Equipment/HP/SigAnalNo
tes.pdf
- изменения в микропроцесорните системи за улесняване и
ускоряване на контролно-диагностичните процедури: индикатори
на захранващи напрежения, достъп до стратегически контролни
точки, достъп до системни магистрали, използване на директен
съединител и др.Използване на тестващи програми :
- AIDA – за тестване на графични процесори, за тестване на софтур (процеси, DLL файлове, инсталирани програми, лицензии), за
хардуерен тест ( честота на процесора, статус на монитора, стрес
тест за потенциални хардуерни повреди), тестване на температура,напрежения, скорост на вентилатори и др., скорост на процесора за
изчисление на някои математически операции, скорост на обмен с
дискове, стрес тест на системата ( работа на компютъра в предел).http://www.aida64.com/
- SANDRA – за оценка на компютърната архитектура, паметта,изпълнението на някои научни и финансови изчисления.Версия 2014 е разработена за :
- 3 архитектури (x86, x64, ARM).
- Различни технологии (Intel, AMD/ATI, SiS, VIA).
- 3 (GP)GPU/APU платформи (OpenCL, DirectX Compute Shader,
CUDA).
- 4 Graphics платформи (DirectX 11.x, DirectX 10.x, DirectX 9,
OpenGL 2.0+).
- 9 езика (English, German, French, Italian, Spanish, Japanese, Chinesehttp://www.sisoftware.net/
- EVEREST – извежда информация за хардуера и софтуера на
персоналния компютър.http://usitility.com/download-everest- За процесорите на Intel за определяне на честотата на работа на
процесора и някои други негови параметри ( температрура, кеш,операции с плаваща запетая, мултимедийни операции и др), както и за
тест на процесора е разработена инструментална среда, която работи в
тестов режим или в режим на верификация. Средата може да се
конфигурира.Intel® Processor Diagnostic Tool 32-bit , Intel® Processor Diagnostic Tool 64-bithttp://www.intel.com/support/processors/sb/CS-031726.htm
Няма коментари:
Публикуване на коментар