- •Предисловие
- •Глава 1. Общие сведения о микропроцессорах
- •1.1 Классификация микропроцессоров
- •1.2 Характеристики микропроцессоров
- •1.2.1 Тактовая частота
- •1.2.2 Архитектура процессора
- •1.2.3 Технологический процесс производства
- •1.2.4 Частота системной шины
- •1.2.5 Размер кэша
- •1.3 Типы архитектур микропроцессоров
- •1.4 Структурная схема микропроцессоров
- •1.4.1 Микропроцессор Фон-Неймана
- •1.4.2 Конвейер
- •1.4.3 Зависимость между частотой и количеством ступеней конвейера
- •1.5 Представление информации в эвм
- •1.5.1 Двоичное представление целых чисел
- •1.5.2 Представление символьной информации
- •Глава 2. Архитектура микропроцессоров ia-32
- •2.1 Состав и функции регистров
- •2.1.1 Основные регистры
- •2.1.2 Регистры дополнительных функциональных модулей
- •2.2 Типы адресации
- •2.3 Система команд
- •2.3.1 Классификация команд
- •2.3.2 Формат команды
- •2.3.3 Однобайтовые команды
- •2.3.4 Непосредственно заданные операнды
- •2.3.5 Команды с регистровыми операндами
- •2.3.7 Команды с операндами, расположенными в памяти
- •Глава 3. Организация многоуровневой памяти
- •3.1 Принцип построения многоуровневой памяти
- •3.2 Организация кэш-памяти
- •3.3 Протоколы когерентности памяти микропроцессоров
- •3.4 Страничная организация памяти
- •Глава 4. Режимы работы процессоров ia-32
- •4.1 Обзор режимов работы
- •4.2 Реальный режим адресации
- •4.3 Защищённый режим
- •4.3.1 Дескрипторные таблицы
- •4.3.2 Дескрипторные регистры
- •4.3.3 Дескриптор
- •4.3.4 Односегментная модель памяти
- •4.3.5 Многосегментная модель памяти
- •Глава 5. Страничная организация памяти в процессорах ia‑32
- •5.1 Каталог страниц
- •5.2 Таблица страниц
- •5.3 Страничная переадресация
- •5.4 Диспетчер виртуальных машин системы Microsoft Windows
- •Глава 6. Архитектура процессоров с параллелизмом уровня команд
- •6.1 Подходы к использованию ресурса транзисторов в микропроцессорах
- •6.2 Суперскалярные процессоры и процессоры с длинным командным словом
- •6.3 Зависимости между командами, препятствующие их параллельному исполнению
- •6.4 Предварительная выборка команд и предсказание переходов
- •6.5 Условное выполнение команд в vliw-процессорах
- •6.6 Декодирование команд, переименование ресурсов и диспетчеризация
- •6.7 Исполнение команд
- •6.8 Завершение выполнения команды
- •6.9 Направления развития архитектуры процессоров с параллелизмом уровня команд
- •Глава 7. Мультитредовые микропроцессоры
- •7.1 Основы мультитредовой архитектуры
- •7.2 Выявление тредов
- •7.3 Мультитредовые процессоры с тредами, выявляемыми путем анализа потоков управления программы
- •7.3.1 Мультитредовая модель выполнения программы
- •7.3.2 Мультитредовые программы
- •7.3.3 Аппаратные средства мультитредовой архитектуры
- •7.3.4 Преимущества мультитредовой архитектуры
- •7.4 Мультитредовые процессоры с тредами, выявляемыми путем анализа потоков данных программы
- •7.5 Специфика мультитредовых моделей распараллеливания
- •Глава 8. Модуль обработки вещественных чисел
- •8.1 Представление чисел с плавающей запятой
- •8.2 Состав модуля fpu
- •Глава 9. Основы 64-разрядной архитектуры
- •9.1 Состав и назначение регистров микропроцессора ia-64
- •9.2 Особенности архитектуры epic
- •9.3 Архитектура x86-64
- •9.4 Структура одноядерного процессора
- •9.5 Многоядерные процессоры
- •9.6 Зачем нужны “лишние” разряды?
- •Глава 10. Современные 64-разрядные микропроцессоры корпораций Intel и amd
- •10.1 Архитектура Intel Core 2
- •10.1.1 Intel Wide Dynamic Execution
- •10.1.2 Intel Intelligent Power Capability
- •10.1.3 Intel Advanced Smart Cache
- •10.1.4 Intel Smart Memory Access
- •10.1.5 Intel Advanced Digital Media Boost
- •10.1.6 Логическая схема процессора
- •10.2 Архитектура Intel Core i7
- •10.2.1 Технология Hyper-Threading в архитектуре Nehalem
- •10.2.2 Иерархия кэш-памяти в архитектуре Nehalem
- •10.3 Хронология развития семейств микропроцессоров с архитектурой Nehalem
- •10.4 Архитектура amd Athlon 64
- •10.4.1 Ядро процессора
- •10.4.3 Контроллер памяти
- •10.4.4 Контроллер HyperTransport
- •10.5 Архитектура amd k10
- •10.4.1 Технология amd Memory Optimizer Technology
- •10.5.2 Ядро процессора
- •10.5.3 Предвыборка данных и инструкций
- •10.5.4 Выборка из кэша
- •10.5.5 Предсказание переходов и ветвлений
- •10.5.6 Процесс декодирования
- •10.5.7 Диспетчеризация и переупорядочение микроопераций
- •10.5.8 Выполнение микроопераций
- •10.5.9 Технологии энергосбережения
- •10.5.10 Шина HyperTransport 3.0
- •10.5.11 Семейство процессоров Barcelona
- •10.5.12 Семейство процессоров Phenom
- •Глава 11. Технологии, поддерживаемые современными микропроцессорами
- •11.1 Технологии тепловой защиты
- •11.1.1 Технология Thermal Monitor
- •11.1.2 Технология Thermal Monitor 2
- •11.1.3 Режим аварийного отключения
- •11.2 Технологии энергосбережения
- •11.2.1 Технология Enhanced Intel SpeedStep
- •11.2.2 Технология Cool'n'Quiet
- •11.3 Технология расширенной памяти
- •11.4 Технология антивирусной защиты
- •11.5 Технология виртуализации
- •11.6 Реализация технологий в современных микроархитектурах
- •11.6.2 Em64t – NetBurst
- •11.6.3 Intel Core
- •11.6.4 Intel Atom
- •11.6.5 Nehalem
- •11.6.6 Xeon
- •Глава 12. Графические микропроцессоры
- •12.1 Основные термины и определения
- •12.2 Технологии построения трёхмерного изображения
- •12.2.1 Технологии повышения реалистичности трехмерного изображения
- •12.3 Шейдерный процессор
- •12.4 Особенности современных графических процессоров
- •Глава 13. Однокристальные микроконтроллеры
- •13.1 Общая характеристика микроконтроллеров
- •13.2 Микроконтроллеры семейства avr
- •Почему именно avr?
- •13.3 Общие сведения об омк avr
- •13.4 Характеристики avr-микроконтроллеров
- •Глава 14. Технология производства микропроцессоров
- •14.1 Особенности производства процессоров
- •14.2 Новые технологические решения
- •14.3 Технология производства сверхбольших интегральных схем
- •I. Выращивание кристалла кремния
- •II. Создание проводящих областей
- •III. Тестирование
- •IV. Изготовление корпуса
- •V. Доставка
- •14.4 Перспективы производства сбис
- •Англо-русский словарь терминов и аббревиатур
- •Библиографический список
- •Интернет-ссылки
- •350072. Краснодар, ул. Московская, 2, кор. А.
10.5.9 Технологии энергосбережения
В архитектуре AMD K10, кроме существенных улучшений в процессе выполнения программного кода, предусмотрены и новые технологии энергосбережения, позволяющие существенно повысить оптимизированную производительность процессора, то есть производительность в расчет на ватт потребляемой энергии. В частности, в архитектуре AMD K10 реализованы такие технологии, как CoolCore, Independent Dynamic Core и Dual Dynamic Power Management (DDPM).
Технология CoolCore дает возможность автоматически выключать те части (цепи) процессора, которые в данный момент не используются. В результате достигается снижение энергопотребления и соответственно тепловыделения процессора.
Технология Independent Dynamic Core позволяет каждому ядру процессора работать на собственной тактовой частоте, то есть, предусмотрено динамическое (в зависимости от текущей загрузки) и независимое изменение тактовой частоты каждого ядра процессора. В технологии Independent Dynamic Core предусмотрено пять энергетических уровней, что дает существенную экономию энергопотребления. Правда, данная технология позволяет динамически изменять только частоту ядра каждого процессора, но не напряжение питания. Напряжение питания всех ядер процессора одинаковое и определяется напряжением питания того ядра, которое функционирует на максимальной тактовой частоте.
Технология Dual Dynamic Power Management (DDPM) подразумевает применение двух различных линий для питания ядер процессора и контроллера памяти. Это позволяет не привязывать частоту работы контроллера памяти к частоте работы ядер процессора. Отметим, что технология Dual Dynamic Power Management реализуется только при использовании разъема Socket AM2+, поскольку в разъемах Socket AM2 предусмотрена единая линия для питания процессора и контроллера памяти.
10.5.10 Шина HyperTransport 3.0
В новых процессорах AMD для настольных ПК (Phenom FX, Phenom X4, Phenom ХЗ и Phenom X2) предусмотрено применение новой шины HyperTransport 3.0 вместо HyperTransport 1.x. Правда, в серверных процессорах Opteron на базе микроархитектуры AMD K10 еще определенное время будет использоваться шина HyperTransport 1.x, но в будущем в них также будет реализована поддержка шины HyperTransport 3.0.
Шина HyperTransport является двунаправленной и служит для обмена данными между процессором и компонентами системы. Первые версии шины HyperTransport работали на частоте 800 и 1000 МГц, что обеспечивало пропускную способность шины 6,4 и 8 Гбайт/с соответственно.
Шина HyperTransport 3.0 имеет динамическую рабочую частоту, которая зависит от тактовой частоты процессора. Связь между тактовой частотой процессора и частотой шины HyperTransport определяется коэффициентом пропорциональности 3/4.
К примеру, если тактовая частота процессора составляет 2 ГГц, то частота шины HyperTransport 3.0 – 1,5 ГГц.
Максимальная частота шины HyperTransport 3.0 равна 2,6 ГГц, что соответствует тактовой частоте процессора 3,5 ГГц (пока таких процессоров еще нет).
Кроме более высоких тактовых частот, новая шина HyperTransport 3.0 поддерживает режим динамической переконфигурации. К примеру, в процессе работы шина 1x16 HyperTransport может быть виртуально переконфигурирована в 2x8 HyperTransport. Это может пригодиться при использовании с многоядерными процессорами, когда каждому ядру будет отводиться своя шина HyperTransport.