2014-09-02
3285
Рассматриваются на основе изучения семейства МП Intel x86.
Таблица 3 Особенности архитектуры современных микропроцессоров
| № | Особенность | В чем заключается | Где впервые появилась |
| 1. | Многозадачность | Возможность работы в одном из двух режимов: реальном (real) и защищенном (protected). В реальном режиме возможно выполнение только одной программы. Адресация оперативной памяти без специальных драйверов ограничивается 1Мб. В защищенном (protected) режиме обеспечивается выполнение сразу нескольких программ за счет переключения между задачами («переключение контекста процессора»). Адресация основной памяти расширена до 4 ГБ (в последних МП – до 100 ГБ). | Intel 80286 |
| 2. | Поддержка системы виртуальных машин | Дальнейшее развитие принципа многозадачности, возможность моделирования в одном МП работу нескольких компьютеров, управляемых разными ОС. | Intel 80386 |
| 3. | Конвейерная обработка команд | Одновременное выполнение разных тактов последовательных команд в разных частях МП с непосредственной передачей результатов выполнения из одной части МП в другую. Позволяло достигнуть пятикратного увеличения производительности МП. | Intel 80286 |
| 4. | Кэширование данных | Использование высокоскоростного буфера для обмена данными между микропроцессорной памятью (регистрами МП) и основной памятью ЭВМ. В кэш-память заранее копируются те участки памяти, с которыми собирается работать МП. Управление процессом кэширования осуществляется кэш-контроллером и производится параллельно с работой центрального процессора. Современные ЭВМ имеют иерархически организованную кэш-память (до 3 уровней). | Intel i386SLC, Intel i486 Многоуровневое кэширование – Intel Pentium II |
| 5. | Суперскалярная архитектура | Наличие в микропроцессоре более 1 конвейера для выполнения команд (параллелизм на уровне инструкций) | Intel Pentium |
| 6. | Суперскалярная архитектура с поддержкой внеочередного исполнения команд («динамическое исполнение») | Наличие в микропроцессоре более 1 конвейера для выполнения команд, а также специальных схем, позволяющих изменить изначальную последовательность выполнения команд (не нарушая смысла алгоритма) с целью параллельной загрузки всех конвейеров. | Intel Pentium Pro |
| 7. | Гарвардская архитектура процессора | В кэш-памяти 1 уровня предусмотрено разделение команд и данных, которые хранятся отдельно друг от друга для повышения эффективности обработки | Intel Pentium Pro |
| 8. | Расширенный набор инструкций | Новые команды, расширяющие базовый набор инструкций МП, для работы с мультимедийной информацией и одновременной однотипной обработки множественных данных. | Intel Pentium MMX, Intel Pentium III, Intel Pentium IV, Семейство Intel Core, Intel Core 2 |
| 9. | Гибридизация RISC и CISC архитектуры | Преобразование стандартных x86-инструкций в RISC-подобные команды фиксированной длины. Еще не выполненные команды записываются в кэш инструкций в том порядке, в котором они будут подаваться на исполняющие устройства (конвейеры) МП. В кэш-памяти может храниться до 12000 микрокоманд. Перевод инструкций формата x86 в микрокоманды ядра процессора происходит асинхронно с работой основных исполняющих устройств. | Intel Pentium IV |
| 10. | Технология одновременной многопоточности | Эмуляция двух логических исполняющих устройств на одном физическом с целью более эффективно исполнять параллельно запущенные потоки команд (параллелизм на уровне потоков) | Intel Pentium IV Hyper-Threading |
| 11. | Многоядерные процессоры | Объединение двух или более исполняющих устройств на одной ИС, действующих как единое устройство. Обычно имеют общий кэш и интерфейсную систему для связи с другими устройствами ЭВМ | Процессоры семейства Intel Core (Intel Core Duo, Intel Core 2 Duo, Pentium Dual Core, Intel core 2 Quad и др.) |
| 12. | Технология автоматического увеличения тактовой частоты процессора | Для обеспечения дополнительной производительности и при условии соблюдения ограничений по мощности, температуре и току, процессор может автоматически «разгоняться», то есть увеличивать рабочую тактовую частоту всех своих ядер. | Процессоры Core i5, i7 |
