- •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.
11.6 Реализация технологий в современных микроархитектурах
Современные процессоры используют различные комбинации вышеописанных технологий, в зависимости от их стоимости и назначения.
В таблице 11.2 представлена классификация процессоров Intel.
Таблица 11.2. Процессоры Intel
Исторические |
до x86 |
4004, 4040, 8008, 8080, 8085 |
x86 |
8086, 8088, 80186, 80188, 80286 | |
x86-32 IA-32 |
80386,80486,Pentium(OverDrive;Pro;II;II OverDrive;III;4;M),Celeron(M;D),Core,A100/A110 | |
IA-64 |
Itanium,Itanium 2 | |
x86-64 EM64T |
Pentium 4(некоторые), Pentium D, Pentium Extreme Edition,Celeron D(некоторые) | |
Современ-ные |
x86-32 |
EP80579, Intel CE, Atom |
IA-64 |
Itanium 2 (9000; 9100; 9200; 9300) | |
x86-64 EM64T |
Atom(некоторые), Celeron,Pentium Dual-Core, Core2(Solo;Duo;Quad;Extreme), Nehalem (i3;i5;i7; Xeon) | |
Микроархитектуры |
IA-64 | |
180 нм |
Itanium | |
130 нм |
Itanium 2 | |
90 нм |
Itanium 2 (9000; 9100; 9200) | |
65 нм |
Itanium 2 9300 | |
NetBurst | ||
180 нм |
Willamette, Foster | |
130 нм |
Northwood, Gallatin, Prestonia | |
90 нм |
Tejas, Jayhawk,Prescott,Smithfield,Nocona,Irwindale,Cranford,Potomac,Paxville | |
65 нм |
Cedar Mill,Presler,Dempsey,Tulsa | |
Core | ||
65 нм |
Merom-L,Merom,Conroe-L,Allendale,Conroe,Kentsfield, Woodcrest,Clovertown,Tigerton | |
45 нм |
Penryn,Penryn-QC,Wolfdale,Yorkfield,Wolfdale-DP,Harpertown,Dunnington | |
Nehalem | ||
45 нм |
Clarksfield,Lynnfield,Jasper Forest,Bloomfield,Gainestown (Nehalem-EP),Beckton (Nehalem-EX) | |
32 нм |
Arrandale,Clarkdale,Gulftown (Westmere-EP) | |
Грядущие | ||
22 нм |
Larrabee,Sandy Bridge,Ivy Bridge,Haswell,Rockwell |
11.6.1 IA-64
IA-64 (Intel Architecture-64) – 64-битная аппаратная платформа:микропроцессорная архитектураи соответствующаяархитектура набора команд, разработанная совместно компаниямиIntel и Hewlett Packard. Реализована в микропроцессорахItanium (2001 г.), Itanium 2 (2002 г.) и Itanium 2 9000; 9100; 9200, 9300 (2006‑2010 г.г.). Современные Itanium 9x00 – двухъядерные.
IA-64 основана на VLIWили, в терминахIntel, EPIC(англ.Explicity Parallel Instruction Computing, вычисления с явным параллелизмом инструкций).В этой технологии компилятор явным образом указывает процессору, какие команды можно исполнить параллельно, а какие зависят от других команд и требуют последовательного исполнения.
IA-64 несовместима с архитектурой x86. Изначально предлагалась и в качестве платформы для домашних компьютеров, но после выпуска фирмойAMD64-битной архитектурыAMD64, сохранившей совместимость с x86, актуальность использования платформы IA-64 где-либо, кроме серверов, пропала, несмотря на то, что в конце2001 годадля IA-64 была выпущена специальная версияWindows XP 64-bit for IA-64. Также на архитектуру IA-64 портированаоперационная системаOpenVMS, принадлежащая HP.
Itanium 2 9300 – первый в мире микропроцессор, содержащий два миллиарда транзисторов.
EM64T
Архитектура EM64T (Extended Memory 64 Technology)совместима с архитектурой x86и, следовательно, с архитектуройAMD64.EM64T стала развиваться компанией Intel как противовес AMD64в нишеx86-совместимых процессоров.