- •Список принятых сокращений
- •Список рисунков
- •Содержание
- •Введение
- •1. Основные понятия и определения
- •2. История развития производства микропроцессоров
- •3. Основные принципы построения процессоров
- •3.1. Микропрограммное управление.
- •3.2. Модульный принцип построения.
- •3.3. Магистральный принцип обмена информацией.
- •3.4. Наращиваемость вычислительной мощности мпс.
- •4. Достигнутый уровень и перспективы развития микроэлектронного производства
- •4.1. Процесс изготовления мп
- •4.2. Закон Мура
- •4.3. Перспективы развития микроэлектроники
- •5. Архитектурные особенности современных микропроцессоров
- •5.1. Типы микропроцессоров
- •5.2. Архитектура процессоров обработки сигналов
- •5.2.1. Архитектура фон Неймана
- •Конвейерная архитектура
- •Суперскалярная архитектура
- •Cisc-процессоры
- •Risc-процессоры
- •Misc-процессоры
- •Vliw-процессоры
- •Многоядерные процессоры
- •Кэширование
- •5.2.2. Гарвардская архитектура
- •5.2.3. Параллельная архитектура
- •6. Развитие архитектур микропроцессоров
- •6.1. Экстенсивные направления развития микропроцессорной техники
- •6.2. Новые направления развития микропроцессорной техники
- •Заключение
- •Тактовая частота — частота синхронизирующих импульсов синхронной электронной схемы, то есть количество синхронизирующих тактов, поступающих извне на вход схемы за одну секунду.
- •Список используемой литературы
4.2. Закон Мура
Закон Мура — эмпирическое наблюдение, сделанное в 1965 году (через шесть лет после изобретения интегральной схемы), в процессе подготовки выступления Гордоном Муром (одним из основателей Intel).
Мур высказал предположение, что число транзисторов на кристалле будет удваиваться каждые 24 месяца (см. рис.4.1.).
Рисунок 4.1 – Закон Мура (предсказание на период с 1971 года по 2011 год)
При анализе графика роста производительности запоминающих микросхем им была обнаружена закономерность: появление новых моделей микросхем наблюдалось спустя примерно одинаковые периоды (18—24 мес.) после предшественников, при этом количество транзисторов в них возрастало каждый раз приблизительно вдвое. Гордон Мур пришел к выводу, что при сохранении этой тенденции мощность вычислительных устройств за относительно короткий промежуток времени может вырасти экспоненциально.
Это наблюдение получило название закон Мура. Существует масса схожих утверждений, которые характеризуют процессы экспоненциального роста, также именуемых «законами Мура».
В последнее время, чтобы получить возможность задействовать на практике ту дополнительную вычислительную мощность, которую предсказывает закон Мура, стало необходимо задействовать параллельные вычисления. На протяжении многих лет, производители процессоров постоянно увеличивали тактовую частоту и параллелизм на уровне инструкций, так что на новых процессорах старые однопоточные приложения исполнялись быстрее без каких либо изменений в программном коде. Сейчас по разным причинам производители процессоров предпочитают многоядерные архитектуры, и для получения всей выгоды от возросшей производительности ЦП программы должны переписываться в соответствующей манере. Однако, по фундаментальным причинам, это возможно не всегда.
4.3. Перспективы развития микроэлектроники
В ближайшие 10-20 лет, скорее всего, изменится материальная часть процессоров ввиду того, что технологический процесс достигнет физических пределов производства. Возможно, это будут:
-
Оптические компьютеры — в которых вместо электрических сигналов обработке подвергаются потоки света (фотоны, а не электроны).
-
Квантовые компьютеры, работа которых всецело базируется на квантовых эффектах. В настоящее время ведутся работы над созданием рабочих версий квантовых процессоров.
-
Молекулярные компьютеры — вычислительные системы, использующие вычислительные возможности молекул (преимущественно, органических). Молекулярными компьютерами используется идея вычислительных возможностей расположения атомов в пространстве.
5. Архитектурные особенности современных микропроцессоров
Микропроцессор характеризуется большим количеством параметров и свойств, так как он является, с одной стороны, функционально сложным вычислительным устройством, а с другой - электронным прибором, изделием электронной промышленности. Как средство вычислительной техники он характеризуется прежде всего своей архитектурой, то есть совокупностью программно-аппаратных свойств, предоставляемых пользователю. Сюда относятся система команд, типы и форматы обрабатываемых данных, режимы адресации, количество и распределение регистров, принципы взаимодействия с оперативной памятью и внешними устройствами (характеристики системы прерываний, прямой доступ к памяти и т. д.)