Архитектура компьютеров на основе INTEL процессоров

2.Суперскалярная архитектура, т.е. способность выполнения нескольких машинных инструкций за один такт процессора параллельно несколькими исполнительными устройствами. Так как не все команды можно «спаривать», дополнительные исполнительные устройства могут выполнять только простые команды.

3.Модуль предсказания переходов (ветвлений). Схемы предсказания современных процессоров позволяют прогнозировать правильность перехода с вероятностью до 95 %.

4.Многоядерные процессоры (INTEL процессоры последнего поколения), которые содержат несколько процессорных ядер в одном корпусе (на одном или нескольких кристаллах) и обеспечивают реализацию мультипроцессорных систем.

Архитектура компьютеров на основе INTEL процессоров

Арифметико–логическое устройство — блок процессора, который служит для выполнения арифметических и логических преобразований.

Команды и данные находятся в памяти. Быстродействие оперативной памяти (время доступа, в среднем, равно несколько десятков наносекунд) в значительной степени уступает быстродействию процессора.

Для решения задачи выравнивания быстродействия между процессором и памятью используются:

•регистровая память;

•кэширование (начиная с 486 процессора).

Архитектура компьютеров на основе INTEL процессоров

Регистровая память входит в структуру любого процессора. Самая быстродействующая память, но имеет ограниченный размер.

Кэширование — это использование дополнительной быстродействующей памяти (кэш–памяти) для хранения копий блоков информации из основной (оперативной) памяти, вероятность обращения к которым в ближайшее время велика.

Различают кэши 1–, 2– и 3–го уровней. Кэш 1–го уровня расположена внутри процессора, имеет наименьшую латентность (время доступа), но малый размер. Кэш 2–го уровня обычно имеет значительно большие латентности доступа, но его можно сделать значительно больше по размеру. Кэш 3–го уровня самый большой по объёму и довольно медленный, но всё же он гораздо быстрее, чем оперативная память.

Архитектура компьютеров на основе INTEL процессоров

С остальными устройствами компьютера, и в первую очередь с оперативной памятью, процессор связан несколькими группами проводников, называемых шинами.

Основных шин три:

•шина данных;

•адресная шина;

•командная шина (шина управления).

Регистровая память

Регистровая память Intel процессоров, начиная с 80486 и Pentium, содержит 32 регистра в той или иной мере доступных для использования программистом.

Данные регистры можно разделить на две большие группы:

•16 пользовательских регистров

•16 системных регистров

Как следует из названия, пользовательскими регистры называются потому, что программист может использовать их при написании своих программ.

Регистровая память

Регистровая память

Так как регистры общего назначения, регистры–указатели и индексные регистры физически находятся в микропроцессоре внутри арифметико–логического устройства (АЛУ), то их еще называют регистрами АЛУ:

•eax/ax/ah/al (Accumulator register) — аккумулятор. Применяется для хранения промежуточных данных

•ebx/bx/bh/bl (Base register) — базовый регистр. Применяется для хранения базового адреса некоторого объекта в памяти

•ecx/cx/ch/cl (Count register) — регистр–счетчик. Применяется в командах, производящих некоторые повторяющиеся действия

•edx/dx/dh/dl (Data register) — регистр данных. Часто используется для передачи данных в подпрограммы

Регистровая память

•esi/si (Source Index register) — индекс источника. Этот регистр в операциях со строками содержит текущий адрес элемента в строке–источнике

•edi/di (Destination Index register) — индекс приемника (получателя). Этот регистр в операциях со строками содержит текущий адрес в строке–приемнике

•esp/sp (Stack Pointer register) — регистр указателя стека. Содержит указатель вершины стека в текущем сегменте стека

•ebp/bp (Base Pointer register) — регистр базового указателя в стеке. Предназначен для организации произвольного доступа к данным внутри стека

Регистровая память

Большинство регистров могут использоваться при программировании для хранения операндов практически в любых сочетаниях. Отмеченное функциональное назначение отражает лишь наиболее частую область применения.

Сегментные регистры

В программной модели микропроцессора имеется шесть сегментных регистров: cs, ss, ds, es, gs, fs. Их существование обусловлено спецификой организации и использования оперативной памяти микропроцессорами Intel. Она заключается в том, что микропроцессор аппаратно поддерживает структурную организацию программы в виде трех частей, называемых сегментами (кода, данных и стека). Соответственно, такая организация памяти называется сегментной.