Введение
Шестое поколение процессоров началось с Pentium Pro и продолжилось в процессорах Pentium III, Celeron и Xeon. Ключевым здесь является динамическое исполнение, под которым понимается исполнение команд не в том порядке, как это предполагается программным кодом, а в том, как «удобно» процессору. Как пятое поколение по ходу развития было дополнено расширением ММХ, так шестое поколение получило расширение, увеличивающие возможности ММХ, SSE (Streaming SIMD Extensions) – потоковое SIMD– расширение процессора. SIMD (Single Instruction, Multiple Data) в переводе «одна инструкция — множество данных» – набор инструкций, который позволяет произвести одну и ту же последовательность действий параллельно над разными данными.
Введение
Седьмое поколение началось процессора Pentium 4. Принципиально новый процессор с гиперконвейеризацией — с конвейером, состоящим из 20 ступеней. Данный шаг позволял значительно легче наращивать тактовую частоту, кроме того, в перспективе это позволяло значительно повысить быстродействие. На практике же, первые модели работали даже медленнее, чем Pentium III.
Далее общепринятой классификации нет. Современные 64–битные процессоры часто обозначаются как x86_64. Этой архитектуре соответствуют, например, следующие процессоры: Pentium 4 EE (Extreme Edition), Pentium D, Intel Xeon, Xeon MP.
Правда, есть публикации, где восьмым поколением как раз называют 64–битные процессоры (начиная с Itanium и Itanium 2) и двухъядерные процессоры (процессоры Intel Pentium D и Intel Pentium Extreme Edition).
Введение
Хотя каждое следующее поколение была значительно совершеннее предыдущего, однако с точки зрения программиста все эти процессоры весьма схожи.
Наиболее существенным при этом является наличие двух режимов работы – реального и защищенного. Строго говоря, в современных процессорах реализован еще и третий режим – виртуального 86–го процессора, или V86, однако в плане использования языка ассемблера этот режим не отличается от обычного режима 86–го процессора, он рассматриваться не будет.
Введение
Реальный и защищенный режимы прежде всего принципиально различаются способом обращения к оперативной памяти компьютера. Метод адресации памяти, используемый в реальном режиме, позволяет адресовать память лишь в пределах 1 Мбайт.
В защищенном режиме используется другой механизм (из–за чего, в частности, эти режимы и оказались полностью несовместимыми), позволяющий обращаться к памяти объемом до 4 Гбайт.
Другое важное отличие защищенного режима заключается в аппаратной поддержке многозадачности с аппаратной же (т.е. реализованной в самом микропроцессоре) защитой задач друг от друга. Реальный и защищенный режимы имеют прямое отношение к работе операционной системы, установленной на компьютере.
Введение
В рамках данного курса будут рассматриваться два класса операционных систем (оба – разработки корпорации Microsoft):
1.однозадачная текстовая система MS DOS;
2.многозадачная графическая система Windows.
Операционная система MS DOS является системой
реального режима; другими словами, она использует только средства процессора 8086 даже при наличии самого современного процессора.
Система Windows – это система защищенного режима; она значительно более полно использует возможности современных процессоров, в частности, многозадачность и расширенное адресное пространство. Разумеется, система Windows не могла бы работать с процессором 8086, так как в нем не был реализован защищенный режим.
Введение
Соответственно двум типам операционных систем, и все программное обеспечение персональных компьютеров можно подразделить на два класса:
1.программы, предназначенные для работы под управлением MS DOS (их часто называют приложениями DOS);
2.программы, предназначенные для системы Windows (приложения Windows).
Естественно, приложения DOS могут работать только в реальном режиме, а приложения Windows – только в защищенном.
Деление программ на приложения DOS и приложения Windows исчерпывают вопрос о возможных типах программ в рамках данного курса.
Введение
Таким образом, выражения "программирование в системе MS DOS", "программирование в реальном режиме" и "программирование 86–го процессора" фактически являются синонимами.
При этом следует подчеркнуть, что хотя процессор 8086, как микросхема, уже давно не используется, его архитектура и система команд целиком вошли в современные процессоры. Лишь относительно небольшое число команд современных процессоров специально предназначены для организации защищенного режима и распознаются процессором, только когда он работает в защищенном режиме.
Архитектура компьютеров на основе INTEL процессоров
Структурная схема типичного компьютера представлена на рисунке. Она не претендует на безусловную точность и имеет целью лишь показать назначение, взаимосвязь и типовой состав элементов современного персонального компьютера.
Архитектура компьютеров на основе INTEL процессоров
Совместимые с 80х86 микросхемы выпускают ряд фирм, например: AMD, IBM, Cyrix.
В процессоре реализуется принцип микропрограммного управления, когда выполнение каждой машинной команды осуществляется микропрограммой, работающей на уровне сигналов, подаваемых на те или иные логические схемы компьютера, тем самым обеспечивая управление вычислительной системой.
Возможности компьютера в большей степени зависят от типа установленного процессора и его тактовой частоты. Тактовая частота в значительной степени определяет быстродействие компьютера. Но это не единственный фактор.
Архитектура компьютеров на основе INTEL процессоров
Для увеличения быстродействия процессоров используются следующие способы:
1.Конвейерная обработка, которая состоит в том, что команда делится на некоторое количество однотипных операций. Каждую из этих операций сопоставляют одной ступени конвейера. После освобождения ступени конвейера она сразу приступает к работе над следующей командой. Если предположить, что каждая ступень конвейера тратит единицу времени на свою работу, то выполнение команды на конвейере длиной в n ступеней займёт n единиц времени, однако в самом оптимистичном случае результат выполнения каждой следующей команды будет получаться через каждую единицу времени.