74. Технологические особенности современных процессоров: конвейеризация, суперскаляризация, динамическое исполнение команд

Конвейеризация вычислений (486) – метод внутренней обработки команд и данных, при котором исполнение команды разбивается на несколько ступеней. Каждой ступени соответствует свой модуль в CPU. По очередному тактовому импульсу каждая команда продвигается на следующую ступень, при этом выполненная команда покидает конвейер, новая поступает в него. Таким образом, каждая последующая команда начинает выполняться сразу же после прохождения первой ступени конвейера предыдущей командой.

Суперскалярный процессор (P5) – процессор, имеющий несколько линий конвейера.

Суперскаляризация – метод повышения производительности процессора за счет использования нескольких линий конвейера.

Переход – изменение последовательности выполнения команд в соответствии с алгоритмом программного обеспечения. Процессор Pentium выполняет упреждение переходов, используя специальные буферы, хранящие несколько адресов переходов. Алгоритм упреждения переходов не только прогнозирует выбор простых ветвей, но и поддерживает более сложное прогнозирование.

Динамическое выполнение команд (Pentium Pro) – метод повышения производительности процессора, дальнейшее развитие метода «предсказания переходов», включает анализ потока данных, множественное предсказание переходов, спекулятивное (по предположению) исполнение команд, переупорядочение команд.

75. Память эвм: понятие, назначение, классификация

Память ЭВМ – абстрактно представляет собой последовательность проадресованных ячеек, является средой для хранения информации. Память предназначена для приема, хранения, выдачи закодированной информации - различных программ и данных к ним. В процессе работы ЭВМ процессор обращается к памяти для считывания или записи данных по адресам. Режимы работы памяти: режим чтения и режим записи. Обращение к памяти – операция либо считывания, либо записи. Время обращения – промежуток времени, затрачиваемый на обращение по адресу.

Характеристики памяти: емкость, метод доступа, быстродействие, надежность, стоимость единицы.

Память подразделяют

• в зависимости от типа хранимой информации (оперативная, сверхоперативная, постоянная, внешняя),

• в зависимости от конструктивного исполнения (электронная, магнитная, лазерная),

• в зависимости влияния источника электроэнергии (энергозависимая, энергонезависимая) и т.д.

Таким образом, классификация памяти условна и не может быть однозначной.

Оперативная память (RAM) хранит обрабатываемые в данный момент программа и данные. Сверхоперативная (КЭШ) память хранит информацию, к которой процессор обращается наиболее часто. Постоянная (ROM) память хранит информацию, необходимую для загрузки и первичного тестирования. Внешняя память хранит большие объемы информации длительное время. Для внешней памяти различают носитель информации (собственно память, среда для хранения, например, диски) и накопитель (устройство, предназначенное для работы с конкретным типом носителя, например, дисковод).

Электронная память - это память на электронных элементах, конструктивно выполнена в виде интегральной микросхемы. Ячейка – минимальный элемент, может хранить либо «о», либо «1», реализуется на конденсаторах, триггерах. Ячейки электронной памяти организованы в матрицы. Матрица – совокупность ячеек, организованных в строки (raw) и столбцы (column). Количество строк и столбцов – размерность матрицы. Микросхема – объединение матриц одинаковой размерности для оптимизации обращения к ячейкам. Количество матриц – глубина микросхемы. Модуль – совокупность микросхем на одной плате (SIP – модули, SIMM – модули, DIMM – модули)

Виды электронной памяти:

Статическая память (SRAM) - наиболее производительный тип (на триггерах), используется в качестве сверхоперативной памяти (СОЗУ, кэш – память, Carche Memory: Level1, Level2) для кэширования оперативной памяти и данных в механических устройствах

Динамическая память (DRAM) – тип электронной памяти, реализованной на конденсаторах, требует регенерации (восстановления) каждые 2 миллисекунды, используется в качестве оперативной (ОЗУ, RAM) памяти.

Флэш–память (Flash Memory) – энергонезависимая перепрограммируемая электронная память с электрическим стирание информации, используется в качестве постоянной памяти (ПЗУ, ROM), а также в виде устройств внешней памяти (флэш – карты, USD Flash Drive). Микросхемы флэш – памяти – память используют технологии электрического стирания информации. Активно используются и развиваются в настоящее время.

Магнитная память энергонезависимая, представляет собой последовательность на- и размагниченных участков, запись основана на изменении намагниченности. Участки организованы в сектора, кластеры. Физически магнитная память – это гибкие (FD) и жесткие (HDD) диски, поверхность которых покрыта магниточувствительным слоем.

Лазерная память – энергонезависимая. Представляет собой последовательность участков разной высоты. Физически это лазерный диск, изготавливается обычно из поликарбоната, который покрыт с одной стороны тонким отражающим слоем (алюминия, реже золота) и защитной пленкой специального прозрачного лака. Информация на диске записана в виде чередований углублений в поверхности металлического слоя. Двоичный нуль представляется в виде углубления (Pit) или основной поверхности. Двоичная единица – в виде границы между ними.