Команда
Контакти
Про нас

    Головна сторінка


Історія процесорів





Скачати 36.07 Kb.
Дата конвертації01.07.2019
Розмір36.07 Kb.
Типреферат
Курсова робота, на тему історія створення процесора, міг би початися словами «В 60 роки ХХ століття з'явилися перші електронно-обчислювальні машини ЕОМ. Спочатку вони були великі і громіздкі типу ЕНІАК, вони були доступні тільки дослідним центрам з величезним бюджетом, але з розвитком техніки комп'ютери стають все менше і менше і зараз ми з Вами маємо можливість придбати і використовувати вдома і на роботі компактні і набагато швидші, а також більш надійні ЕОМ ». Але навіщо говорити про те, що і так відомо кожному школяру. Я почну з 1978 року коли був запущений в серійне виробництво один з перших процесорів з серії i86. Це саме та серія розвиток якої і призвело до появи доступних і невеликих в розмірах персональних комп'ютерів, так популярних в наш час. Ми не будемо говорити про інші суміжні галузі, такі як суперкомп'ютер, спеціалізовані комп'ютери і т.д. а зупинимося на так званих IBM сумісних комп'ютерів названих так по імені фірми виробника і можна сказати прародителя всієї сучасної обчислювальної техніки. Фірму Apple Computers я свідомо опускаю, так як комп'ютери даної фірми можна назвати скоріше спеціалізованими, ніж широко поширеними. Отже в 1978 році фірма Intel спільно з фірмою IBM розробляє і випускає в серію перші з процесорів сімейства i86. З назви зрозуміло, що були ще й 80 і 81 і т.д., але вони не мали такого успіху і поширення. Intel AMD Ciryx8086 - 19788088 - 197 980 286 - 198280386DX - 1985 1991 # 1992 * 80386SX - 1988 1991 # 1992 * i486DX - 1989 1993 # 1993 * i486SX - 1990 1993 * 1993 * i486DX2 - 1992 1993 # 1993 * i486DX4 - 1 994 1 994 19955x85 - Oct1994 Nov1995 Aug1995iP5 - Mar1993 Feb1996 Oct1995iPPro - Nov1995 Nov1996? waiting # виготовлений за ліцензією і тих-матеpиалов Інтел * власна pазpаботка фиpм? було обіцяно, але я не бачив З таблиці видно, що поряд з фірмою Intel до ряду процесорів, приєднуються і інші фірми які виробляють свої пристрої за зарекомендувала себе технології. Надалі ці фірми виливаються в конкуруючі між собою підприємства, що і призводить до різких знижень цін і відповідно популярності. На сьогоднішній день можна сказати, що Ciryx практично здала позиції хоча як і раніше випускає сучасні і недорогі процесори, але вже і не прагне зайняти, хоча б номінально, лідерство. Дану фірму завжди відрізняло, то що вона Самостійно розробляла процесори, але не всі моделі були настільки вдалі як у конкурентів. На цих словах і зупинимося. Незважаючи на те що AMD це практично отпочковавшийся від Intel молодший брат їхні шляхи розходяться як в маркетинговій так і технологічної нішах. Зараз спостерігається явне протистояння двох сильних конкурентів у яких є свої технології, а так само сильні і слабкі сторони. І хоча прийнято вважати, що AMD просто клонує Intel Pentium - це не так. Ця фірма по праву займає свою частку на ринку процесорів, навіть незважаючи на те, що її підхід до розвитку технологій швидше еволюційний, ніж революційний. Правда Intel з її продукцією, починаючи з Pentium і закінчуючи Pentium 4, теж не зробила нічого революційного в області. Але все одно вважається, що ця фірма йде на крок попереду свого молодшого брата. Дане оману було розвіяно в 2000 - 2001 роках, коли через неправильну політику в маркетингу Intel не змогла просунути свій новий процесор Pentium 4 з-за великої вартості не так самого чіпа скільки периферії зокрема пам'яті RDIMM. В цей час AMD виходить на ринок з процесором Atlon і трохи згодом Atlon XP який за характеристиками навіть перевершував Pentium 4, а за ціною був набагато нижче. Таким чином про процесори AMD заговорили не просто як про дешеву альтернативу, але і як про більш вигідне вкладення коштів, принаймні для домашніх користувачів. Незважаючи на провал в маркетингу Intel не здається і зараз ми розуміємо, що її процесор був куди більш технологічно досконалий. Що ми і бачимо в ситуації на ринку, AMD знову входить в роль до якої всі звикли в роль дешевої альтернативи більш дорогим, але і більш швидким і сучасним Pentium-ам. Внутрішні назви та короткі характеристики назв процесорів випускаються Intel доступні на сайті фірми: (Intel) P9 i386SXP4 i486DXP4S i486SXP23S i487SXP23T OverDrive for PGA (169) P4T OverDrive for PGA (168) P24S i486DX2P24T Pentium OverDrive for i486DX2 socket 3 (Vcc = 5V, core = 3V) .P24CT Pentium OverDrive for Socket 3 (Vcc = 3V) P5 Pentium-60,66P54C Pentium-90,100,75 x1.5 with APIC and Multiprocessing featuresP55C Bugfix P54C with clock 133,150,2.5VP24C IntelDX4P24D i486DX2 with WB cache (IntelDX2 (tm ) WriteBack Enhanced) P54M Overdrive (include to P54C but P54C work too) P6 ?????? (No comments) P7 ?????? (no comments) Зараз ці назви вже нічого не говорять, але ось що було буквально кілька років тому - це стаття з одного популярного інтернетівських журналу: Придбання машини з процесором Pentium - ризиковане вкладення коштів. Мода на комп'ютерному ринку змінюються так стрімко, що за нею майже неможливо встежити: 75, 90, 100, 120, 133, 150, 166, 200 МГц ... Чи закінчиться колись ця скажена гонка? Рішенням може стати MMX (Multimedia eXtension - "мультимедіа розширення") - технологія, яка може перетворити "простий" Pentium ПК на потужну мультимедійну систему. Як відомо, на кристалі процесора Pentium інтегрований математичний співпроцесор. Цей функціональний блок, який відповідає за "перемелювання чисел", але ... а практиці, подібні можливості потрібні все ж досить рідко, їх використовують в основному системи САПР і деякі програми, які вирішують чисто обчислювальні завдання. У більшості користувачів цей блок просто проістаівает. Створюючи технологію MMX, фірма Intel прагнула вирішити два завдання: по-перше, задіяти невикористовувані можливості, а по-друге, збільшити продуктивність ЦП при виконанні типових мультимедіа-програм. З цією метою в систему команд процесора були додані додаткові інструкції (всього їх 57) і додаткові типи даних, а регістри блоку обчислень з плаваючою комою виконують функції робочих регістрів. Додаткові машинні команди призначені для таких операцій, як швидке перетворення Фур'є (функція, яка використовується в відеокодек), які часто виконуються спеціальними апаратними засобами. Процесори, що використовують технологію MMX, сумісні з більшістю прикладних програм, адже для "старого" ПО регістри MMX виглядають точно так само, як звичайні регістри матматіческого співпроцесора. Однак, трапляються й винятки. апример, прикладна програма може одночасно звертатися тільки до одного блоку - або обчислень з плаваючою комою, або MMX. В іншому випадку результат, як правило, не визначений і нерідко відбувається аварійне завершення прикладної програми. Технологія MMX - це генеральний напрямок розвитку архітекруре процесорів Intel на 1997 р першу чергу її переваги зможуть оцінити кінцеві користувачі - мультимедіа-комп'ютери стануть помітно могутніше і дешевше. Офіційне оголошення нової технології заплановано на початок жовтня 1996 року, однак процесор, в якому реалізована технологія MMX, вже існує. Він відомий під кодовою назвою P55C, і Intel, мабуть, свідомо відтягує момент його випуску, даючи виробникам ПК можливість ознайомитися з перевагами цього ЦП. Серед компаній, які припускають випустити мультимедіа-ПК з процесором P55C, є як визнані лідери комп'ютерного ринку - Compaq, Dell, Acer, так і молоді, але динамічні фірми, наприклад, Compulink Research (CLR). Очікується, що більшість популярних прикладних програм будуть використовувати технологію MMX, причому до кінця 1997 р їх кількість більш ніж подвоїться, і користувачі знову стоклкнутся з проблемою вибора.Сегодня є три високопродуктивних процесора - Pentium з тактовою частотою 200 МГц, Pentium Pro з тією ж тактовою частотою і 200-МГц варіант P55C. Результати випробувань на продуктивність, які надала фірма CLR, дозволяють зробити висновок, що ПК з процесором P55C займають проміжне положення в цьому ряду. При виконанні типових задач, результати цього ЦП майже не відрізняються від показників "звичайних" моделей Pentium з такою ж тактовою частотою. Однак при виконанні фрагментів коду, який був оптимізований для P55C (на відео-, аудіо- та графічних тестах), він не поступається процесору Pentium Pro, в залежності від типу завдання виграш у швидкодії досягає від 70% до 400%. Як очікується, мультимедіа-ПК з процесором P55C буде дешевше аналогічного за функціональними можливостями компьютра. У статті використані матеріали, надані фірмою CLR. Смішно читати цю статтю знаючи, що за ММХ пройшов «розширений ММХ», а потім SSE і нарешті зараз SSE2. Надалі огляді ми побачимо, що це ще не все ... Крім технологічних рішень по збільшенню кількості інструкцій, велася робота і по поліпшенню процесу виробництва. Адже транзисторів для обробки інформації ставало все більше і більше, і вони врешті-решт просто не вміщалися на кристал, що призводило до більш досконалим рішенням. В даний час процесори Intel випускаються по техпроцесу з нормою в 0,13 мкм, і на одному квадратному міліметрі кристала розташовується мільйони транзисторів. Intel планує перейти на 0,09 мкм вже в 2003 році, тобто через місяць (ну може трохи по пізніше). Що таке техпроцес 0,13 мкм. Спробую пояснити, не вдаючись у технологію. Зазвичай, наведена цифра означає довжину каналу КМОП-транзистора. Швидкість перемикання каскаду на КМОП залежить від крутизни;) ВАХ транзисторів і ємності навантаження. Крутизна визначається струмом через транзистор і ставленням (ширина каналу - W) / (довжина каналу - L). Основна ємність у КМОП технології - ємність затворів транзисторів, пропорційна площі затвора = ~ W * L. Очевидно, що чим менше довжина каналу, тим менше площа затвора (причому залежність квадратична), при тому ж відношенні W / L. Отже, можна зменшити струм і не втратити швидкодію. А можна зменшити W / L за рахунок зменшення ширини каналу і зменшити розмір транзисторів - збільшити кількість елементів на кристалі (хоча в сучасних технологіях ширина каналу як правило оптимальна з точки зору мінімізації розміру топологічного елементу). І ось кульмінація курсової роботи уявляю новий процесор від Intel.

В кінці травня корпорація Intel (http://www.intel.com/) повідомила про те, що протягом найближчого місяця виробники комп'ютерів мають намір представити перші сервери і робочі станції на базі процесорів Itanium. Очікується, що в цьому році близько 25 компаній випустять більше 35 таких моделей, а сотні постачальників обладнання та програмного забезпечення запропонують продукти, що працюють з даними системами. IDC прогнозує, що в цьому році буде продано 26 тис. Систем на базі Itanium, а до 2004 року їх число зросте до 540 тис. Іншими словами, повідомлення Intel означало, що почався промисловий випуск нового процесора корпорації.

Системи на основі процесорів Itanium будуть підтримуватися чотирма ОС, включаючи платформу Microsoft Windows (64-розрядної версії для робочих станцій - 64-bit Edition і 64-розрядну версію для серверів - 64-bit Windows Advanced Server Limited Edition 2002); HP-UX 11i v1.5 компанії Hewlett-Packard, AIX-5L корпорації IBM і Linux. 64-розрядні версії останньої планують поставляти компанії Caldera International, Red Hat, SuSE Linux і Turbolinux. Вже анонсовано більше 500 додатків, які передбачається перенести для архітектури Itanium.

Буквально в день оголошення Itanium про випуск систем на його основі заявили кілька великих компаній, в числі яких Bull, Compaq, Dell, Fujitsu-Siemens, Hewlett-Packard, IBM, NEC, SGI і Unisys. Зокрема, IBM анонсувала робочу станцію IntelliStation Z Pro і сервер X380, Dell - чотирипроцесорний сервер PowerEdge 7150 і робочу станцію Precision Workstation 730, Bull - 4- і 16-процесорні моделі серверів Escala IL. Особливо хотілося б відзначити системи, представлені Hewlett-Packard: двухпроцессорную робочу станцію HP Workstation i2000 і 4- і 16-процесорні сервери HP Server rx4610 і HP Server rx9610. В даний час HP-UX - єдина 64-розрядна система UNIX, що забезпечує переносимість на рівні двійкового коду програмних додатків замовників при переході c RISC (Reduced Instruction Set Computing) на архітектуру Itanium. HP-UX оптимізована з тим, щоб забезпечити високий рівень продуктивності, масштабованості і надійності. Крім того, зараз Hewlett-Packard - єдиний виробник комп'ютерів на платформі RISC, чию техніку можна перевести на платформу Itanium без повторної компіляції додатків і ПО. А справа тут в наступному.

Шлях процесорів Itanium до споживача в Intel зазвичай ділять на шість етапів: завоювання підтримки галузі, випуск прототипів для партнерів, випуск прототипів для розробників, випуск пілотних систем, платформи і, нарешті, масове впровадження рішень.Відомо, що для тестування і розробки виробникам комп'ютерів і користувачам було поставлено понад 6500 систем. Перший етап цього шляху датується листопадом 1997 року. Однак хотілося б нагадати, що історія Itanium розпочалася значно раніше.

Merced, він же Itanium

Ще в червні 1994 р компанії Intel і Hewlett-Packard (http://www.hp.com) підписали угоду про спільну розробку нової 64-розрядної архітектури, орієнтованої на застосування в серверах і робочих станціях. Переваги мікропроцесорів з більшою розрядністю очевидні. Вони дозволяють адресувати більший обсяг пам'яті, дають можливість оперувати з великим діапазоном чисел, підвищують ефективність паралельних і матричних обчислень і т.д. Зауважимо, що ще в 1983 р в Hewlett-Packard було прийнято рішення розпочати проект об'єднання різних процесорів і ОС, що використовуються в трьох комп'ютерних лінійках (HP1000, HP3000 і HP9000). Результати цього рішення сьогодні добре відомі: це сімейство процесорів PA-RISC (Precision Architecture Reduced Instruction Set Computing) і ОС UP-UX, які спільно застосовуються в високопродуктивних робочих станціях і Unix-серверах (N-, V-, L- і A- класу). Перший комп'ютер на базі PA-RISC був представлений ще в 1985 г. Дослідження і розробки ведуться в лабораторії мікропроцесорів, яка входить до підрозділу System VLSI Technology Operation. У 1989 р в пошуках нового, що посяде PA-RISC рішення Нewlett-Packard приступила до розробки архітектури EPIC (Explicitly Parallel Instruction Computing), згодом перейменованої в WideWorld Architecture, а потім SuperParallel Processor Architecture (SP-PA). Але в 1993 р, коли ця 64-розрядна архітектура була практично готова, керівники проекту зрозуміли, що компанії однієї не винести величезних витрат на розробку і виготовлення нового процесора. Тоді в Нewlett-Рackard вперше розглянули можливість залучити до створення високопродуктивного процесора іншу компанію.

До 1994 року корпорація Intel, що має величезний досвід в області мікропроцесорів, відчувала певні труднощі. Тривала два роки розробка 64-розрядної архітектури Р7 натрапила на серйозні труднощі. Згодом Intel відмовилася від Р7 на користь EPIC, хоча справедливості заради варто відзначити, що деякі особливості Р7 реалізовані в Itanium.

До пропозиції HP працювати спільно в Intel поставилися з великим ентузіазмом. Адже відкривалася реальна можливість отримати масштабовану ОС корпоративного рівня HP-UX, яку можна буде реалізувати на новій платформі. У спільному контракті Нewlett-Рackard довелося піти на великі поступки. Корпорація погодилася на те, що Intel буде приймати всі конструктивні рішення по новому процесору, навіть ті, які зачіпають архітектуру EPIC, розроблену інженерами Нewlett-Рackard. До речі, новий процесор отримав назву Merced на честь річки в Каліфорнії.

Два роки по тому, коли з'ясувалося, що потужності Merced недостатньо, щоб при використанні HP-UX обійти архітектуру PA-RISC, в Нewlett-Рackard вирішили самостійно створювати новий процесор на тому ж фундаменті, що і Merced, але з іншої реалізацією внутрішніх функціональних блоків. Коли про цей проект дізналися в Intel, почалися переговори про поширення партнерства, яке спочатку обмежувалося створенням тільки процесора Merced, на 64-розрядну архітектуру в цілому, з тим щоб включити в угоду і новий кристал. Так Merced, свого часу розглядається в якості потенційного могильника RISC-архітектури, перетворився в проміжну сходинку. Оскільки підписана угода не мало жорсткого терміну, обидві компанії без праці розширили свою співпрацю вже над новим 64-розрядним процесором McKinley (так називається найвища гора в Північній Америці). До речі, спочатку передбачалося, що системи Merced з'являться в 1997 або 1998 г. Але скоро тільки казка мовиться.

Важливість успіху Intel і НР в справі створення потужної 64-розрядної платформи для комп'ютерної індустрії неможливо переоцінити. Свої ставки тут є у кожного. Майже всі фірми-виробники комп'ютерів створюють нові системи, а всі розробники ОС UNIX планують перенести свої версії на нову платформу. Аналітики впевнені, що Itanium змусить компанії, що випускають сервери і робочі станції RISC / Unix, переглянути свій модельний ряд. Однак на дуже широкий вибір комп'ютерів Itanium розраховувати не доводиться. Процесор розроблявся дуже довго, до того ж з середини 1999 р розробка раз у раз наштовхувалася на перешкоди. В результаті більшість компаній зосередилося на створенні комп'ютерів на базі McKinley.

Не дивно, що випуск Merced неодноразово затримувався, якщо врахувати, що два гіганти індустрії переслідували спільну мету, але використовували зовсім різні тактичні підходи. Деякі експерти тоді стверджували, що компанії виявилися партнерами мимоволі: їх звели зовнішні сили ринку, розробляються вироби та фінансові труднощі, які вони вирішили долати разом.

Intel розглядає Itanium в якості родоначальника нового сімейства процесорів, яке буде розвиватися в найближчі 25 років. За першою моделлю з кодовою назвою Merced підуть McKinley, Madison, Deerfield і інші нові версії. За офіційними даними, шість моделей подібних кристалів вже знаходяться на стадії розробки. Досвідчені партії процесора McKinley планується випустити в кінці поточного року, а перші системи на його основі повинні з'явитися в 2002 р Очікується, що цей процесор дебютує з тактовою частотою в 1 ГГц або вище. За наявною інформацією, всі 64-розрядні процесори Intel будуть містити в своїй назві слово Itanium, а McKinley, Madison і інші імена так і залишаться кодовими назвами. Таким чином, швидше за все офіційно анонсовані будуть Itanium II, Itanium III і т. Д.

Тільки через три роки після підписання угоди, в листопаді 1997 року Intel і Hewlett-Packard представили архітектуру майбутнього процесора і плани розробки цілого сімейства IA-64 (Intel Architecture). Чи не покладаючись тільки на власні ресурси, в травні 1999 р Intel оголосила про створення інвестиційного фонду, що отримав назву Intel 64 Fund з капіталом 250 млн. Дол. Ці кошти повинні були бути направлені на інвестиційну підтримку підприємств, що займаються розробкою Інтернет-додатків і ПО рівня підприємств. У створенні фонду, крім Intel і Hewlett-Packard, взяли участь 16 компаній і організацій. Серед них не тільки комп'ютерні фірми - Compaq, Dell, SGI, але і Reuters, Ford Motor Company, General Electric, Bank of America. На сьогоднішній день більше 150 млн. Дол. Інвестовано більш ніж в 40 компаній, що працюють в сфері інфраструктури Інтернет, електронної торгівлі, виробництва та фінансів на вертикальних ринках.

Тоді ж, у 1997 році, Intel і Hewlett-Packard представили архітектуру і набір команд IA-64. У серпні 1999 р вперше з'явилися досвідчені зразки процесора, а восени Intel представила Itanium як комерційне найменування свого першого 64-розрядного процесора, доти носив робоча назва Merced. Введено були терміни "сімейство процесорів Itanium" (IPF, Itanium Processor Family) і "архітектура Itanium" (Itanium Architecture). Через рік, у жовтні 2000 р з'явилися пілотні зразки систем на основі Itanium. Приблизно в той же час відбулося друге промислове тестування програм і обладнання на платформі Itanium. Пріоритетним завданням цього заходу було жорстке тестування платформи перед пілотним випуском, причому в програму тестування входила перевірка роботи в мережі і забезпечення телекомунікацій. На території Caesar's Palace площею 34 тис. Кв. футів, де проходило тестування, було прокладено понад 3 миль кабелю, понад сто 20-амперних силових ліній, встановлені сховища даних сумарною місткістю більше 2 Тбайт. Активно проводилися і інші заходи, включаючи широке поширення ключової технічної інформації і засобів розробки, а також поставку більше 6000 прототипів серверів, як в одно-, так і в багатопроцесорної конфігурації. Крім того, Intel відкрила в різних країнах світу більше 30 центрів розробки додатків, де інженери Intel і розробники програмного і апаратного забезпечення спільно працювали над оптимізацією прикладних програм під системи на основі Itanium.

особливості архітектури

На думку представників Intel, архітектура процесора Itanium - це найзначніша розробка з часу презентації 386-го процесора в 1985 р Перші зразки 64-розрядного процесора Intel представляють собою картридж розміром приблизно 10х6 см, який включає в себе кеш-пам'ять третього рівня ємністю 2 або 4 Мбайт і радіатор. Картридж монтується в роз'єм типу Slot і має 418 висновків. Процесор має трирівневу ієрархію сверхоперативной пам'яті. Якщо кеш-пам'ять першого і другого рівнів інтегрована на кристалі процесора, то мікросхеми кеш-пам'яті третього рівня розташовані на самій платі картриджа. На реалізацію процесора з дотриманням проектних норм 0,18 мкм було потрібно близько 320 млн. Транзисторів, з яких тільки 25 млн. Припало на реалізацію самого ядра, а інші - на кеш-пам'ять. Найбільший модуль процесора - це блок обчислень з плаваючою комою, він займає близько 10% площі кристала. Продуктивність Itanium становить до 6,4 млрд. Операцій з плаваючою комою в секунду. Завдяки архітектурі EPIC і 15 виконавчих пристроїв процесор може виконувати до 20 операцій одночасно. При цьому він може безпосередньо адресувати до 16 Тбайт пам'яті при пропускній здатності до 2,1 Гбайт / с. У процесорі реалізована підтримка всіх розширень Intel (технологій MMX, SIMD і симетричною мультипроцесорної обробки), за винятком SSE2.

Архітектура IA-64.

Одна з найцікавіших деталей в плані розміщення вузлів процесора - це система синхронізації роботи вузлів. Одночасна передача тактовихімпульсів при великій площі процесора представляє складне завдання для розробників, оскільки затримки в поширенні імпульсів тактового генератора можуть викликати розсинхронізація вузлів. Для цієї мети по всій площі кристала розмістили велике число точок розповсюдження тактовихімпульсів.

Архітектура Itanium включає такі унікальні засоби підвищення надійності, як система розширеного самоконтролю EMCA (Enhanced Machine Check Architecture), що забезпечує виявлення, корекцію і протоколювання помилок, а також підтримку обробки коду ECC (Error Correcting Code) та контролю парності.

Для дво- та чотирипроцесорних систем Intel випустила спеціальний набір мікросхем Intel 460GX, які можуть включатися каскадно, збільшуючи число одночасно використовуваних процесорів. Оскільки конфігурація таких систем спочатку передбачає обсяги оперативної пам'яті в кілька гігабайт, то в системах Itanium застосовуються порівняно недорогі мікросхеми пам'яті типу SDRAM. При цьому для збільшення продуктивності, за словами представників Intel, використовуються такі методи, як буферізування, чергування і розподіл пам'яті на кілька банків. Набір мікросхем реально підтримує роботу з 64 Гбайт пам'яті при максимальній пропускній здатності 4,2 ​​Гбайт / с, хоча 64-розрядна адресація пам'яті теоретично дозволяє звертатися до набагато більшій кількості адрес.

Процесори Itanium будуть працювати на тактовій частоті 800 або 733 МГц, а їх вартість в залежності від обсягу кеш-пам'яті складе від 1177 до 4227 дол.

Архітектура IA-64.

Сучасні тенденції розвитку мікропроцесорів пов'язані з виконанням більшого числа команд за один такт. Розробники IA-64 вважають, що домагатися більш високого рівня суперскалярного (розпаралелювання) в процесорі можна, тільки якщо відмовитися від звичайних послідовних кодів і ввести паралелізм прямо на рівень системи команд. У цьому випадку завдання розпаралелювання лягає не на апаратуру процесора, а на компілятор. Як уже зазначалося, в основі IA-64 лежить технологія EPIC, головна ідея якої - введення явного паралелізму. Переваги такого підходу зрозумілі. У схемотехнических рішеннях процесорів зникає складна логіка, що відповідає за позачергове суперскалярное виконання команд, і можна відвести більше місця на кристалі під кеш-пам'ять, файл регістрів і виконавчі пристрої. Однак, з іншого боку, виникає необхідність розробляти складні і ефективно распараллелівать компілятори.

Безсумнівно, що між технологіями EPIC і VLIW (Very Long Instruction Word) багато спільного.VLIW зазвичай розглядають як статичну суперскалярну архітектуру. Мається на увазі, що розпаралелювання коду відбувається на етапі компіляції, а не динамічно під час виконання. Іншими словами, в машинному коді VLIW присутній явний паралелізм. У свою чергу, до основних особливостей EPIC відносять:

  • велика кількість регістрів,
  • масштабованість архітектури до великої кількості виконавчих функціональних пристроїв,
  • паралелізм в машинному коді,
  • пророкування розгалужень (предикацию),
  • спекулятивне виконання (завантаження за припущенням).

Основна особливість EPIC та ж, що і у VLIW, - розпаралелюванням потоку команд займається компілятор, а не процесор. Переваги такого підходу полягають в тому, що спрощується архітектура процесора, причому він не витрачає час на аналіз потоку команд. Крім того, на відміну від процесора компілятор здатний проводити аналіз по кожній програмі, а не по порівняно невеликому її ділянці. Оскільки практично будь-яка програма повинна запускатися багаторазово, вигідніше распараллелить її один раз (при компіляції), а не кожного разу, коли вона виконується на процесорі.

В архітектурі Itanium налічується по 128 64-розрядних цілочисельних регістрів загального призначення і 80-розрядних регістрів речової арифметики, а також 64 одноpазpядних пpедікатних pегистpа. Всі вони доступні для програмування; крім того, є безліч недоступних внутрішніх службових регістрів, використовуваних самим процесором. 64 однорозрядних регістру використовуються для організації логіки передбачення розгалуження і виконання команд в порядку, відмінному від послідовного.

Для досягнення явного паралелізму в формат команд IA-64 введені додаткові розряди маски, які явно вказують на залежності між командами. До сих пір завдання визначення таких залежностей повністю лягала на апаратуру процесора. Тут же вводиться поняття груп команд. Всі вони незалежні, і їх слід видавати на виконання в різні виконавчі пристрої. Розряди маски вказують на залежності не тільки всередині кількох команд, але і між групами команд. За три команди IA-64 об'єднуються в так звану зв'язку, що має ємність 128 розрядів. Зв'язка містить три команди і шаблон, в якому зазначено, які є залежності між командами (наприклад, чи можна з першою командою запустити паралельно другу або ж вона повинна виконатися тільки після першої і т.п.).

У сучасних процесорах активно використовуються методики передбачення розгалужень і спекулятивного виконання. Однак в існуючих на сьогодні моделях дуже багато часу йде на обчислення гілок програми, які згодом не використовуються. Інша справа Itanium. Якщо у вихідній програмі зустрічається умовне розгалуження, то команди з різних гілок позначаються різними предикативними регістрами (команди мають для цього предикатні поля); далі вони виконуються спільно, але їхні результати не записуються, поки значення предикатних регістрів не визначені. Коли, нарешті, обчислюється умова розгалуження, предикатний регістр, відповідний правильної гілки, встановлюється в 1, а інший - в 0. Перед записом результатів процесор перевіряє предикатное поле і записує результати тільки тих команд, предикатное поле яких містить предикатний розряд, встановлений в одиницю.

Ще одна особливість архітектури Itanium - прогноз і виконання за припущенням. Цей механізм повинен знизити простої процесора, пов'язані з очікуванням виконання команд завантаження з щодо повільної основний пам'яті. Компілятор переміщує команди завантаження даних з пам'яті так, щоб вони виконалися якомога раніше. Отже, коли дані з пам'яті знадобляться будь-якої команді, процесор не буде простоювати. Приміщення таким чином інструкції називаються командами завантаження за припущенням і позначаються особливим чином. А безпосередньо перед командою, що використовує завантажуються за припущенням дані, компілятор вставить команду перевірки припущення. Якщо при виконанні завантаження за припущенням виникне виняткова ситуація, процесор згенерує виняток лише тоді, коли зустріне команду перевірки припущення. Якщо, наприклад, команда завантаження виноситься з розгалуження, а гілка, з якої вона винесена, не запускається, то виникла виняткова ситуація ігнорується.

З виходом Itanium порівняння процесорів за частотою практично втрачає сенс. Тепер доведеться застосовувати нові методики, що враховують не тільки кількість реально виконаних за один такт інструкцій, а й якість аналізу компілятором виконуваної програми, оскільки результуюча продуктивність буде сильно залежати від цього (процесор адже може працювати з величезною швидкістю, вираховуючи непотрібні гілки програми).

розширення x86

За заявою розробників, Itanium повністю сумісний з сучасними 32-розрядними додатками. Однак навряд чи ці програми будуть працювати на 64-розрядному кристалі швидше. Більш того, як вважають деякі фахівці, можливо, доведеться звикати і до більш повільним темпам. Зате нові, спеціалізовані додатки залишать всіх позаду. Наприклад, вже на етапі дослідного виробництва кристалів архітектура процесора Itanium продемонструвала високу швидкодію алгоритмів захисту інформації, що інтенсивно використовують обчислювальні потужності.

Другий за величиною виробник мікропроцесорів з архітектурою x86 - корпорація AMD (http://www.amd.com) теж оприлюднила свої плани створення 64-розрядних кристалів. Однак на відміну від конкурентів вона обрала еволюційний шлях: додала 32 розряду до вже наявних 32. Тепер регістри розширилися до 64 розрядів, з'явилися команди маніпуляції з 64-розрядними даними, та й шина адреси збільшилася до 64 розрядів. У підсумку народилася архітектура x86-64. Спочатку подібний процесор був названий "кувалдою" (Sledgehammer). Команди нового кристалу відрізняються від команд процесорів x86 тільки наявністю префікса, що вказує на їх розрядність.

Крім шістнадцяти регістрів загального призначення, є вісім 64-розрядних регістрів для операцій речової арифметики. Перші вісім регістрів "кувалди" навіть позначаються назвами, що відбивають їх x86-походження: RAX, RBX, RCX, RDX, RSP, RBP, RSI, RDI. Так, вісім молодших розрядів RAX фактично еквівалентні регістру A (акумулятора) процесора i8080 і регістру AL i8086. Розряди 8-15 еквівалентні регістру AH i8086. Об'єднання цих двох полів представляє регістр AX i8086. Бітове поле 0-31 - повний еквівалент регістра EAX в 32-розрядних 80x86. Доповнюють архітектуру нового процесора шістнадцять 128-розрядних регістрів для зберігання операндів SIMD-інструкцій.

Забезпечена повна апаратна підтримка виконання інструкцій x86-32 на рівні ядра. На відміну від процесора Itanium, тут повинна забезпечуватися повноцінна реалізація 8-, 16- і 32-розрядних додатків без втрати продуктивності. Таким чином, на одному процесорі зможуть одночасно і незалежно працювати 16- і 32-розрядні додатки. Це має зробити перехід користувачів на нову платформу безболісним. Процесори зможуть працювати в двох режимах - Long і Legacy Mode. У першому кристал буде працювати як x86-64, а в другому - як x86-процесор, сумісний з 16- і 32-розрядних додатками і підтримує розширення SSE.

Планується випустити дві моделі 64-розрядної мікропроцесора: власне Sledgehammer і молодшу модель - Clawhammer. Їх відмінності полягають головним чином в розмірі кеш-пам'яті другого рівня. Clawhammer позиціонується як процесор для робочих станцій і буде підтримувати двопроцесорні системи. Причому розмір кристала не повинен перевищити 100 кв. мм, що зробить його в достатній мірі дешевим. Sledgehammer, як планується, буде підтримувати до восьми процесорів.

Процесори будуть містити інтегрований контролер пам'яті, сумісний з технологією HyperTransport. Це дозволить безпосередньо працювати з системною пам'яттю, минаючи системну шину і набір мікросхем. Для можливості звернення до одного й того ж сегменту пам'яті в мультипроцесорних системах використовуватиметься архітектура NUMA (Non-Uniform Memory Access). Кожному процесору буде відведено окремий сегмент пам'яті, але при необхідності буде доступний і сегмент пам'яті іншого процесора. AMD розробляє два набори мікросхем з підтримкою HyperTransport. Перший чіпсет Golem призначений для серверів і оснащений мостом HyperTransport-PCI-X, а другий, Lokar для робочих станцій, має вбудовану підтримку інтерфейсу AGP 8X і міст HyperTransport-AGP. Нові процесори будуть виготовлятися з урахуванням проектних норм 0,13 мкм і технології SOI (Silicon On Insulator - "кремній на ізоляторі"). Оскільки масове виробництво кристалів почнеться не раніше 2002 року, говорити про конкуренцію між родинами Itanium і Hammer поки передчасно.

За матеріалами http: //www.bytemag.ru/ журнал для фахівців у галузі інформаційних

У даній курсової роботи використовувалися статті, витягнуті виключно зі світової павутини або Інтернету.

У зв'язку з цим важко оформити список літератури надлежайшего чином.

http://www.maxwolf.ru/faq/cpu.html

http://www.bytemag.ru/

http://www.intel.com/

http://www.amd.com

http://www.hp.com

І прошу вибачити за всілякі ліричні відступи.

Московського державного відкритого університету

(Філія м Чебоксари)

КУРСОВА РОБОТА

з інформатики

на тему «Історія процесорів»

Студент II курсу

Факультету ІРЕ заочного відділення

спеціальність 210100

Батурин Михайло Едуардович

ШИФР шістсот одна тисяча п'ятсот сімдесят шість

викладач

2002 р

зміст:

Вступ.

Короткий екскурс.

Невеликі пояснення.

Вкрай цікава інформація.

Список невикористовуваної літератури.

Вступ:

У тое час як космічні кораблі борознять простори галактики ...

Сьогодні важко уявити собі світ без комп'ютера, і мало хто замислюється, а що ж насправді ми називаємо розумними машинами. І вже точно ніхто не знає наскільки стали розумними ці апарати. Для багатьох людей Штучний інтелект і комп'ютер який стоїть на вашому столі це одне і теж. Але як люди освічені ми знаємо, що до розуму людини, або навіть собаки будь найрозумнішою машині ще далеко.

Чисто для роздумів в мізках живих істот йде паралельна обробка відео, звуку, смаку, відчуттів, і т.д. не кажучи вже про таку елементарну річ як розумовий процес який супроводжує багатьох від народження і до самої смерті, вибачаюсь перед тими кого не відвідала ця благодать.

Таким чином будь-який прорив в інформаційних технологіях зустрічається як щось особливо видатне. Люди хочуть створити собі молодшого брата, який якщо ще не думає, то хоча б розуміє швидше за них. Зрозуміло, що ніякими гігагерца неможна виміряти унікум людського мозку, (а хотілося б -), але ніхто і не вимірює, така курсова робота проводить коротку екскурсію в недалеке минуле і звичайно в незрозуміле даний розвитку головної частини комп'ютера, його мозку, його серця, його центрального процесора.


  • Intel
  • КУРСОВА РОБОТА