Современные микропроцессоры
Основные фирмы-производители универсальных микропроцессоров
•Архитектура х86
Компания Intel: линия Pentium (Р5, Р6); Компания AMD (NexGen): K5, К6; Компания Cyrix: Ml, M2.
• Архитектура Power PC
Компании Apple, IBM, Motorola (AIM) : Power PC 603, 604, 620.
•Архитектура РА Компания HP: PA-8000.
•Архитектура Alpha
Компания DEC: линия Alpha (21064, 21164, 21164A).
•Архитектура SPARC Компания SUN: линия SPARC.
•Архитектура MIPS
Компания Silicon Graphics: линия MIPS R-x (R10000).
41
Современные микропроцессоры
Методы ускорения доступа к памяти
Совершенствование архитектуры микропроцессоров и механизмов доступа к памяти не может происходить без принятия совокупности сглашений о структуре программ и обрабатываемых данных. Это обусловлено, например, тем, что время доступа в основную память десять и более раз больше, чем время выполнения преобразований данных в регистрах процессора. Потому необходимо находить решения по уменьшению времени доступа, учитывающие этот факт.
42
Современные микропроцессоры
Методы ускорения доступа к памяти
Идеальная память должна обеспечивать процессор командами и данными так, чтобы не вызывать простоев процессора. При этом память должна иметь большую емкость. В современных условиях уменьшение времени доступа достигается введением многоуровневой иерархии памяти. Время доступа зависит от объема и типа используемой памяти.
Типовая современная иерархия памяти имеет следующую структуру:
•регистры 64 - 256 слов с временем доступа 1 такт процессора;
•кэш 1 уровня - > 8к слов с временем доступа 1-2 такта;
•кэш 2 уровня - > 256к слов с временем доступа 3-5 тактов;
•основная память - до 4 Гигаслов с временем доступа 12-55 тактов.
43
Современные микропроцессоры
Методы ускорения доступа к памяти
Другим структурным способом уменьшения времени доступа к памяти служит расслоение памяти. В предположении, что выборка из памяти выполняется по последовательным адресам возможно использование
k блоков памяти с размещением в блоке i, где i=0,..., k-1, слов с адресами n=i+krrp mod k, где р=0,1,..., М. В этом случае возможно k параллельных обращений в память по адресам, принадлежащим различным блокам.
44
Современные микропроцессоры
Методы ускорения доступа к памяти
Выборка команд программы за исключением команд, выбираемых как результат ветвления, может быть ускорена применением расслоения памяти. Аналогично может быть ускорена обработка массивов данных, последовательные элементы которых помещаются в разные блоки памяти.
Многоуровневая иерархия и расслоение памяти могут использоваться совместно.
45
Современные микропроцессоры
Методы ускорения переключения контекста микропроцессора
Современные операционные системы и системы программирования широко используют переключение контекста процессора (содержимого регистров и отдельных управляющих триггеров) при отработке входа в прерывание и выхода из него, входа и выхода из подпрограммы и в случае организации мультипрограммной работы.
46
Современные микропроцессоры
Методы ускорения переключения контекста микропроцессора
Уменьшение времени переключения контекста процессора может быть достигнуто за счет, во-первых, сокращения количества регистров, содержимое которых сохраняется в памяти, во-вторых, аппаратной поддержки сохранения регистров и, в-третьих, введения специальных соглашений, регламентирующих использование регистров в программах, что позволяет перейти от полного сохранения контекста к частичному.
47
Современные микропроцессоры
Основные типы универсальных микропроцессоров, применяемых в бортовой космической технике
•Архитектура MIL-STD-1750 Компания BAE Systems: GVSC 1750
•Архитектура х86 Компания Intel: 20186
• Архитектура Power PC
Компания BAE Systems : RAD 6000, RAD 750
•Архитектура ARM Компания ….: CortexМ…
•Архитектура SPARCV8
Компании Gaisler Reseach, Aeroflex : LEON2, LEON3,LEON4.
•Архитектура MIPS
Компания Honeywell : Mongoose V
48
Современные микропроцессоры
49
Спасибо за внимание
50