- •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.
11.6.5 Nehalem
Nehalem – микроархитектуракомпанииIntel, впервые представленная в 4 квартале 2008 годаи изготавливаемая по 32 нм техпроцессу (некоторые образцы по 45 нм техпроцессу).Микропроцессоры продаются под торговой маркой Core i7,Core i5,Core i3,Xeon, Pentiumи Celeron. Архитектура Nehalem построена на базе Core. В один корпус с процессором, как правило, интегрируется видеоядро, изготовленное по 45 нм технологическому процессу.
Одно- и двухъядерный микропроцессор Intel Celeron предназначен для мобильных, настольных и настольных встраиваемых систем начального уровня цены и производительности.
Двухъядерный микропроцессор Intel Pentium предназначен для мобильных систем начального уровня цены и производительности и настольных систем младшего уровня цены и производительности.
Двухъядерный микропроцессор Intel Core i3предназначен для настольных и мобильных систем младшего уровня цены и производительности.
Двух- и четырёхядерный микропроцессор Intel Core i5предназначен для настольных и мобильных систем среднего уровня цены и производительности.
Шестиядерный микропроцессор Intel Core i7предназначен для настольных и мобильных систем.
11.6.6 Xeon
Xeon (произносится: Зион, а в русской транслитерации как Ксеон) – линейка серверных микропроцессоров производства Intel. Название остаётся неизменным для нескольких поколений процессоров. В общих чертах серверная линейка процессоров отличается от настольной увеличеннымкэшеми поддержкой больших многопроцессорных систем.
На рисунке 11.3 сведены 64-разрядные архитектуры и семейства микропроцессоров Intel.
Вопросы для самопроверки
Какие технологии тепловой защиты используются в современных микроархитектурах?
В чём заключаются задача модуля Thermal Control Unit?
Какие основные улучшения технологии Thermal Monitor2?
Какова роль технологии Enhanced Intel SpeedStep?
Каков принцип действия аппаратной антивирусной защиты на уровне процессора?
Для чего предназначены технологии виртуализации?
Какую функцию выполняет система повторного исполнения микроопераций (Replay System)?
Какие технологии имеют аппаратную поддержку в микропроцессорах Intel Core?
Для чего предназначены микропроцессоры Intel Atom?
Какие выпускаются микропроцессоры с микроархитектурой Nehalem?
Каково предназначение микропроцессоров Xeon?
Глава 12. Графические микропроцессоры
12.1 Основные термины и определения
Графический микропроцессор (GPU) – микропроцессор, предназначенный для выполнения специальных операций формирования трёхмерного изображения. Основными производителями графических процессоров являются NVIDIA и AMD. Эти корпорации представили SDK (SoftWare Development Kit) – набор инструментальных программных средств для разработки графических пользовательских программ с использованием только графических процессоров. Современные графические процессоры содержат до полутора миллиардов транзисторов на кристалле, что позволяет надеяться на скорое совмещение графических процессоров с универсальными на одном кристалле.
Основные характеристики графических процессоров:
микроархитектура;
тактовая частота работы графического ядра fтакт;
технологический процесс производства (в настоящее время 35нм);
число пиксельных конвейеров npl – определяет такой параметр как пиковая скорость заполнения видеокарты fтакт npl;
число текстурных блоков в конвейере – определяет количество накладываемых текстур за один проход. Пиксель текстуры называется текселем (texel);
число вершинных конвейеров – определяет скорость расчёта геометрии трёхмерного изображения;
разрядность шины данных ndata – определяет пропускную способность шины видеопамяти ndata fтакт.
Кроме этого на эффективность функционирования графического процессора влияет латентность – время выборки данных из видеопамяти (2нс), и объём видеопамяти. Если латентность высокая или объём видеопамяти мал, то GPU простаивает.