трусики женские украина

На головну

 Алгоритм роботи процесора - Цифрові пристрої

Зміст

 Стор.

 Введення ................................................. ...................................... 3

 1. Історія розвитку процесорів ............................................. .........

 1.1. Процесори фірми INTEL ............................................

 1.2. Процесори фірми AMD ..............................................

4

5

 16

 2. Алгоритм роботи процесора ............................................. ...........

 2.1. Пристрій процесора ................................................ .

 2.2. Алгоритм роботи процесора ........................................

 2.2.1. Арифметико-логічний Пристрій ...............

 2.2.2. Переривання процесора ...............................

 22

 22

 24

 24

 32

 Висновок ................................................. ................................... 34

 Список літератури ................................................ .......................... 35

Введення

Одним з основних пристроїв сучасного персонального комп'ютера є центральний процесор. Який, на перший погляд, просто вирощений за спеціальною технологією кристал кремнію. Однак цей кристал містить в собі безліч окремих елементів - транзисторів, які в сукупності і наділяють комп'ютер здатністю «думати».

Історія створення мікропроцесора почалася ще в 50-х роках, коли на зміну електронним лампам прийшли компактні «електронні перемикачі» - транзистори, потім - інтегральні схеми, в яких вперше вдалося об'єднати на одному кристалі кремнію сотні крихітних транзисторів. Але все-таки відлік літочислення комп'ютерної ери ведуть з 1971 року, з моменту появи першого мікропроцесора.

За три десятки років, що минули з цього знаменного дня, процесори сильно змінилися. Сучасний процесор це не просто набір транзисторів, а ціла система безлічі важливих пристроїв.

1. Історія розвитку процесорів

В даний час існують багато фірм з виробництва процесорів для персональних комп'ютерів. Це Intel, AMD, Cyrix, VIA, Centaur / IDT, NexGen, і багато інших. Однак найбільш популярними є Intel і AMD. Розвиток процесорів цих провідних фірм ми і постараємося розглянути.

Однак перш ніж заглиблюватися в історію виробництва процесорів необхідно дати характеристику деяким технічним термінам характеризують процесор.

Тактова частота - це швидкість роботи процесора, а саме кількість операцій виконаних протягом 1 секунди.

Покоління - покоління процесорів відрізняються один від одного швидкістю роботи, архітектурою, виконанням і зовнішнім виглядом. Якщо переглянути покоління процесорів фірми Intel то їх було 8 (8088, 286, 386, 486, Pentium, Pentium II, Pentium III, Pentium IV).

Модифікація - у провідних і постійно конкуруючих фірм Intel і AMD є дві модифікації процесорів. У Intel це Pentium і Celeron, у AMD це Athlon і Duron. Pentium і Athlon це дорогі процесори для графічних станцій або серверів, а Celeron і Duron це процесори для домашніх комп'ютерів.

Технологія виробництва - під технологією виробництва в даному випадку розуміють розмір мінімальних елементів процесора. Так в 1999 році фірми перейшли на нову, 0,13 - мікронну технологію.

Кеш-пам'ять першого рівня - невелика (кілька десятків кілобайт) надшвидка пам'ять, призначена для зберігання проміжних результатів обчислень.

Кеш-пам'ять другого рівня - ця пам'ять більш повільна, але вона більше від 128 до 512 кбайт.

1.1. Процесори фірми Intel

1971р. Intel® 4004

Перший процесор фірми Intel® був 4-х розрядним, мав 2300 транзисторів і тактову частоту 108 кГц. Призначався для калькуляторів Busicom. Технічні характеристики: 2300 транзисторів; технологія виробництва: 3 мкм; напруга живлення: 5 В; тактова частота: 108 кГц; загальна розрядність: 4.

1972р. Intel® 8008

Цей процесор також мав 2300 транзисторів, але був 8-й розрядним, і тактова частота піднялася до 200 кГц. Дон Ланкастер створив на його основі прототип персонального комп'ютера. Технічні характеристики: 2300 транзисторів; технологія виробництва: 3 мкм; напруга живлення: 5 В; тактова частота: 200 кГц; загальна розрядність: 8.

1974р. Intel® 8080

Швидкість цього процесора вже вимірювалася в МГц - їх було цілих два при 8-й бітної розрядності. Число транзисторів зросла більш ніж у два рази. Технічні характеристики: 6000 транзисторів; технологія виробництва: 3 мкм; напруга живлення: 5 В; тактова частота: 2 МГц; загальна розрядність: 8.

1978р. Intel® 8086

Частота цього процесора піднялася до 10 МГц. На його основі почали випускати комп'ютери IBM PC. Технічні характеристики: 29000 транзисторів; технологія виробництва: 3 мкм; напруга живлення: 5 В; тактова частота: 4,77-10 МГц; процесор 16-розрядний; шина даних 16-розрядна; адресна шина 20-розрядна; загальна розрядність: 16.

1979р. Intel® 8088

Відрізнявся від попереднього тим, що шина даних і загальна розрядність були 8-и бітними. Технічні характеристики: 29000 транзисторів; технологія виробництва: 3 мкм; напруга живлення: 5 В; тактова частота: 4,77-8 МГц; процесор 16-розрядний; шина даних 8-розрядна; адресна шина 20-розрядна; загальна розрядність: 8.

1982р. Intel® 80186

Невдалий, страшно примхливий процесор. Про нього забули навіть батьки: на сайті Intel® немає про нього жодної згадки. Технічні характеристики: 134000 транзисторів; напруга живлення: 5 В; тактова частота: 6 МГц; процесор 16-розрядний; шина даних 16-розрядна; адресна шина 20-розрядна; загальна розрядність: 16.

1982р. Intel® 80286

Цей процесор примітний тим, що міг виконувати програми, написані для будь-якого з його попередників. Технічні характеристики: 134000 транзисторів; тактова частота: 6-12 МГц; процесор 16-розрядний; шина даних 16-розрядна; адресна шина 24-розрядна; загальна розрядність: 16.

1985р. Intel® 386 ™ DX

Перший дійсно багатозадачний CPU (на ньому навіть Windows95 працює). Кодове ім'я: P9. Технічні характеристики: 275000 транзисторів; тактова частота: 16-32 МГц; процесор 32-розрядний; шина даних 32-розрядна (16-32Мгц); адресна шина 32-розрядна; загальна розрядність: 32.

1988р. Intel® 386 ™ SX

Low-End версія Intel® 386 ™ DX. Кодове ім'я: P9. Технічні характеристики: 275000 транзисторів; тактова частота: 16-32 МГц; процесор 32-розрядний; шина даних 16-розрядна (16-32Мгц); адресна шина 24-розрядна; загальна розрядність: 16.

1989р. Intel® 486 ™ DX

Перший процесор з вбудованими кешем першого рівня і математичним співпроцесором (FPU), який суттєво прискорив обробку даних. Кодове ім'я: P4. Технічні характеристики: 1,25 млн. Транзисторів; тактова частота: 25-50 МГц; КЕШ першого рівня: 8 Кб; КЕШ другого рівня на материнській платі (до 512 Кб); процесор 32-розрядний; шина даних 32-розрядна (20-50Мгц); адресна шина 32-розрядна; загальна розрядність: 32.

1990р. Intel® 386 ™ SL

Мобільна версія 386-го процесора. Кодове ім'я: P9. Технічні характеристики: 275000 транзисторів; тактова частота: 20-25 МГц; процесор 32-розрядний; шина даних 16-розрядна (20-25 Мгц); адресна шина 24-розрядна; загальна розрядність: 16.

1991р. Intel® 486 ™ SX

Low-End версія Intel® 486 ™ DX без FPU. Кодове ім'я: P23. Технічні характеристики: 0,9 млн. Транзисторів; тактова частота: 20-33 МГц; КЕШ першого рівня: 8 Кб; КЕШ другого рівня на материнській платі (до 512 Кб); процесор 32-розрядний; шина даних 16-розрядна (19-33 МГц); адресна шина 24-розрядна; загальна розрядність: 16.

1992р. Intel® 486 ™ SL

Версія 486 ™ DX з розширеними можливостями - контролер шини ISA, DRAM контролер, контролер локальної шини. Технічні характеристики: 1,25 млн. Транзисторів; тактова частота: 25-33 МГц; КЕШ першого рівня: 8 Кб; КЕШ другого рівня на материнській платі (до 512 Кб); процесор 32-розрядний; шина даних 32-розрядна (20-33 Мгц); адресна шина 32-розрядна; загальна розрядність: 32.

1992р. Intel® 486 ™ DX2

Перший повністю 32-х розрядний процесор. Кодове ім'я: P24. Тих характеристики: 1,25 млн. Транзисторів; тактова частота: 50-66 МГц; КЕШ першого рівня: 8 Кб; КЕШ другого рівня на материнській платі (до 512 Кб); процесор 32-розрядний; шина даних 32-розрядна (25-33 МГц); адресна шина 32-розрядна; загальна розрядність: 32.

1992р. Intel® 486 ™ SX2

Це той же 486 ™ SX, але з частотою 50 МГц. Кодове ім'я: P23. Технічні характеристики: 0,9 млн. Транзисторів; тактова частота: 50 МГц; КЕШ першого рівня: 8 Кб; КЕШ другого рівня на материнській платі (до 512 Кб); процесор 32-розрядний; шина даних 16-розрядна (50 МГц); адресна шина 24-розрядна; загальна розрядність: 16.

1993р. Intel® Pentium® (P5)

Pentium - перший процесор з двухконвейерную структурою. Носив кодове ім'я P5 і випускався в конструктиві під Socket 4. Кеш-пам'ять вперше була розділена - 8 Кб на дані і 8 Кб на інструкції. Технічні характеристики: 3,1 млн. Транзисторів; технологія виробництва: 0,8 мкм; тактова частота: 60-66 МГц; КЕШ першого рівня: 16 Кб (8 Кб на дані і 8 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня на материнській платі (до 1 Мб); процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (60-66 МГц); адресна шина 32-розрядна; загальна розрядність: 32; роз'єм Socket 4.

1993р. Intel® Pentium® (P54C)

Підвищення тактової частоти зажадало переходу на більш тонкий 0,50 мкм технологічний процес, а пізніше 0,35 мкм. Кодове ім'я: P54C. Технічні характеристики: 3,3 млн. Транзисторів; технологія виробництва: 0,5-0,35 мкм; тактова частота: 75-200 МГц; КЕШ першого рівня: 16 Кб (8 Кб на дані і 8 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня на материнській платі (до 1 Мб); процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (50-66 МГц); адресна шина 32-розрядна; загальна розрядність: 32; роз'єм Socket 5, пізніше Socket 7.

1994р. Intel® 486 ™ DX4

Остання "четвірка" зі збільшеним до 16 Кб кешем першого рівня. Кодове ім'я: P24C. Тих характеристики: 1,6 млн. Транзисторів; тактова частота: 75-100 МГц; КЕШ першого рівня: 16 Кб; КЕШ другого рівня на материнській платі (до 512 Кб); процесор 32-розрядний; шина даних 32-розрядна (25-33 МГц); адресна шина 32-розрядна; загальна розрядність: 32.

1995р. Intel® Pentium® Pro

Перший процесор шостого покоління. Вперше була застосована КЕШ-пам'ять другого рівня, що працює на частоті ядра процесора. Процесори мали дуже високу собівартість виготовлення і призначалися для потужних (за тим, часи) серверів, але мав один недолік: погану оптимізацію для 16-бітного коду. Випускався за технологією 0,50 мкм, а пізніше по 0,35 мкм, що дозволило збільшити обсяг КЕШ-пам'яті L2 з 256 до 512, 1024 і 2048 Кб. Кодове ім'я: P6. Технічні характеристики: 5,5 млн. Транзисторів - процесор, 15,5-31 млн. Транзисторів - КЕШ-пам'ять; технологія виробництва: 0,5-0,35 мкм; тактова частота: 150-200 МГц; КЕШ першого рівня: 16 Кб (8Кб на дані і 8Кб на інструкції); полноскоростной КЕШ другого рівня в одному корпусі з процесором 256 Кб-2 Мб); процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (60-66 МГц); адресна шина 32-розрядна; загальна розрядність: 32; роз'єм Socket 8.

1997р. Intel® Pentium® MMX (P55C)

У міру збільшення частки мультимедіа в процесорних розрахунках, посилення вимог ігор було винайдено розширення MMX (Multi Media eXtention), що містить 57 інструкцій для обчислень з плаваючою точкою, істотно збільшує продуктивність комп'ютера в мультимедіа-додатках (від 10 до 60%, в зависимомти від оптимізації ). Кодове ім'я: P55C. Технічні характеристики: 4,5 млн. Транзисторів; технологія виробництва: 0,28 мкм; тактова частота: 166-233 МГц; КЕШ першого рівня: 32 Кб (16 Кб на дані і 16 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня на материнській платі (до 1 Мб); процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (60-66 МГц); адресна шина 32-розрядна; загальна розрядність: 32; роз'єм Socket 7.

1997р. Intel® Pentium® MMX (Tillamook)

Варіант Pentium MMX для ноутбуків - мав знижені напруга ядра і потужність. Механічно ні сумісний з Socket 7, але був перехідник на це гніздо. Кодове ім'я: Tillamook. Технічні характеристики: 4,5 млн. Транзисторів; технологія виробництва: 0,25 мкм; тактова частота: 133-300 МГц; КЕШ першого рівня: 32 Кб (16 Кб на дані і 16 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня на материнській платі (до 1 Мб); процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (60-66 МГц); адресна шина 32-розрядна; загальна розрядність: 32; роз'єм TCP або MMC.

1997р. Intel® Pentium® II (Klamath)

Перший процесор з лінійки Pentium II, що увібрав в себе переваги Pentium® Pro і Pentium® MMX. Випускався в новому конструктиві Slot 1 - це крайової роз'єм з 242 контактами (картридж SECC), розроблений для процесорів модульної конструкції з КЕШ-пам'яттю другого рівня, виконаної на дискретних мікросхемах. Кодове ім'я: Klamath. Технічні характеристики: 7,5 млн. Транзисторів; технологія виробництва: 0,35 мкм; тактова частота: 233-300 МГц; КЕШ першого рівня: 32 Кб (16 Кб на дані і 16 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня (512 Кб) розміщений на процесорної плати і працює на половині частоти ядра процесора; процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (66 МГц); адресна шина 64-розрядна; загальна розрядність: 64; роз'єм Slot 1.

1998р. Intel® Pentium® II (Deschutes)

Процесор з лінійки Pentium II, який змінив Klamath. Відрізняється від нього більш тонким технологічним процесом (0,25 мкм) і більш високими тактовими частотами. Конструктив - картридж SECC, який в старших моделях був змінений на SECC2 (КЕШ з одного боку від ядра, а не з двох, як в стандартному Deschutes; змінений кріплення кулера). Кодове ім'я: Deschutes. Технічні характеристики: 7,5 млн. Транзисторів; технологія виробництва: 0,25 мкм; тактова частота: 266-450 МГц; КЕШ першого рівня: 32 Кб (16 Кб на дані і 16 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня (512 Кб) розміщений на процесорної плати і працює на половині частоти ядра процесора; процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (66-100 МГц); адресна шина 64-розрядна; загальна розрядність: 64; роз'єм Slot 1.

1998р. Intel® Pentium® II OverDrive

Варіант Pentium® II, призначений для апгрейда Pentium® Pro, т. Е. Для установки на материнські плати Socket 8. Кодове ім'я: P6T. Технічні характеристики: 7,5 млн. Транзисторів; технологія виробництва: 0,25 мкм; тактова частота: 333 МГц; КЕШ першого рівня: 32 Кб (16 Кб на дані і 16 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня 512 Кб; процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (66 МГц); адресна шина 64-розрядна; загальна розрядність: 64; роз'єм Soket 8.

1998р. Intel® Pentium® II (Tonga)

Варіант Pentium® II для ноутбуків. Побудований на 0,25 мкм ядрі Deschutes. Кодове ім'я: Tonga. Технічні характеристики: 7,5 млн. Транзисторів; технологія виробництва: 0,25 мкм; тактова частота: 233-300 МГц; КЕШ першого рівня: 32 Кб (16 Кб на дані і 16 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня 512 Кб (працює на половині частоти ядра); процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (66 МГц); адресна шина 64-розрядна; загальна розрядність: 64; роз'єм міні-картридж, MMC-1 або MMC-2.

1998р. Intel® Celeron® (Covington)

Перший варіант процесора з лінійки Celeron®, побудований на ядрі Deschutes. Для зменшення собівартості процесори випускалися без КЕШ-пам'яті другого рівня і захисного картриджа. Конструктив - SEPP (Single Edge Pin Package). Відсутність КЕШ-пам'яті другого рівня обумовлювало їх порівняно низьку продуктивність, але і високу здатність до розгону. Кодове ім'я: Covington. Технічні характеристики: 7,5 млн. Транзисторів; технологія виробництва: 0,25 мкм; тактова частота: 266-300 МГц; КЕШ першого рівня: 32 Кб (16 Кб на дані і 16 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня відсутня; процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (66 МГц); адресна шина 64-розрядна; загальна розрядність: 64; роз'єм Slot 1.

1998р. Intel® Pentium® II Xeon

Pentium® II Xeon - серверний варіант процесора Pentium® II, котрорих проводився на ядрі Deschutes і відрізнявся від Pentium® II більш швидкої (полноскоростной) і більш ємною (є варіанти з 1 або 2 Мб) КЕШ-пам'яттю другого рівня і конструктивом - він випускався в конструктиві Slot 2 - це теж крайової роз'єм, але з 330 контактами, регулятором напруги VRM, запам'ятовуючим пристроєм EEPROM. Виконувався в SECC корпусі. Кодове ім'я: Deschutes. Технічні характеристики: 7,5 млн. Транзисторів; технологія виробництва: 0,25 мкм; тактова частота: 400-450 МГц; КЕШ першого рівня: 32 Кб (16 Кб на дані і 16 Кб на інструкції); полноскоростной КЕШ другого рівня (512 Кб-2 Мб); процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (100 МГц); адресна шина 64-розрядна; загальна розрядність: 64; роз'єм Slot 2.

1998р. Intel® Celeron® (Mendocino)

Подальший розвиток лінійки Celeron®. Має КЕШ-пам'ять L2 об'ємом 128 Кб, інтегровану в кристал процесора і працює на частоті ядра, завдяки чому забезпечується висока продуктивність. Кодове ім'я: Mendocino. Технічні характеристики: 19 млн. Транзисторів; технологія виробництва: 0,25 мкм; тактова частота: 300-433 МГц; КЕШ першого рівня: 32 Кб (16 Кб на дані і 16 Кб на інструкції); полноскоростной КЕШ другого рівня (128 Кб); процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (66 МГц); адресна шина 64-розрядна; загальна розрядність: 64; роз'єм Slot 1.

1999р. Intel® Celeron® (Mendocino)

Відрізняється від попереднього тим, що форм-фактор Slot 1 змінився на більш дешевий Socket 370 і збільшилася тактова частота. Кодове ім'я: Mendocino. Технічні характеристики: 19 млн. Транзисторів; технологія виробництва: 0,25 мкм; тактова частота: 300-533 МГц; КЕШ першого рівня: 32 Кб (16 Кб на дані і 16 Кб на інструкції); полноскоростной КЕШ другого рівня (128 Кб); процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (66 МГц); адресна шина 64-розрядна; загальна розрядність: 64; роз'єм Socket 370.

1999р. Intel® Pentium® II PE (Dixon)

Останній Pentium® II призначений для застосування в портативних комп'ютерах. Кодове ім'я: Dixon. Технічні характеристики: 27,4 млн. Транзисторів; технологія виробництва: 0,25-0.18 мкм; тактова частота: 266-500 МГц; КЕШ першого рівня: 32 Кб (16 Кб на дані і 16 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня 256 Кб (полноскоростной); процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (66 МГц); адресна шина 64-розрядна; загальна розрядність: 64; роз'єм BGA, міні-картридж, MMC-1 або MMC-2.

1999р. Intel® Pentium® !!! (Katmai)

На зміну процесору Pentium® II (Deschutes) прийшов Pentium® !!! на новому ядрі Katmai. Доданий блок SSE (Streaming SIMD Extensions), розширено набір команд MMX і вдосконалено механізм потокового доступу до пам'яті. Кодове ім'я: Katmai. Технічні характеристики: 9.5 млн. Транзисторів; технологія виробництва: 0,25 мкм; тактова частота: 450-600 МГц; КЕШ першого рівня: 32 Кб (16 Кб на дані і 16 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня 512 Кб (полноскоростной); процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (100-133 МГц); адресна шина 64-розрядна; загальна розрядність: 64; роз'єм Slot 1.

1999р. Intel® Pentium® !!! Xeon ™ (Tanner)

Hi-End версія процесора Pentium® !!!. Кодове ім'я: Tanner. Технічні характеристики: 9.5 млн. Транзисторів; технологія виробництва: 0.25-0.18 мкм; тактова частота: 500-900 МГц; КЕШ першого рівня: 32 Кб (16 Кб на дані і 16 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня 512 Кб - 2 Мб (полноскоростной); процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (100 МГц); адресна шина 64-розрядна; загальна розрядність: 64; роз'єм Slot 2.

1999р. Intel® Pentium® !!! (Coppermine)

Цей Pentium® !!! виготовлявся по 0.18 мкм технології має тактову частоту до 1000 МГц. Була спроба випустити процесор на цьому ядрі з частотою 1113 Мгц, але вже після випуску продаж з'ясувалося, що він у граничних режимах працює дуже нестабільно, і всі процесори з цією частотою були відкликані - цей інцидент сильно підмочив репутацію Intel®. Кодове ім'я: Coppermine. Технічні характеристики: 28.1 млн. Транзисторів; технологія виробництва: 0,18 мкм; тактова частота: 533-1000 МГц; КЕШ першого рівня: 32 Кб (16 Кб на дані і 16 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня 256 Кб (полноскоростной); процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (100-133 МГц); адресна шина 64-розрядна; загальна розрядність: 64; роз'єм Slot 1, FC-PGA 370.

1999р. Intel® Celeron® (Coppermine)

Celeron® на ядрі Coppermine підтримує набір інструкцій SSE. Починаючи з частоти 800 МГЦ цей процесор працює на 100 МГц системою шині. Кодове ім'я: Coppermine. Технічні характеристики: 28.1 млн. Транзисторів; технологія виробництва: 0,18 мкм; тактова частота: 566-1100 МГц; КЕШ першого рівня: 32 Кб (16 Кб на дані і 16 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня 128 Кб (полноскоростной); процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (66-100 МГц); адресна шина 64-розрядна; загальна розрядність: 64; роз'єм Socket 370.

2000р. Intel® Pentium® 4 (Willamette, Socket 423)

Принципово новий процесор з гіперконвейерізаціей (hyperpipelining) - з конвеєром, що складається з 20 ступенів. Відповідно до заяв Intel®, процесори, засновані на даної технології, дозволяють домогтися збільшення частоти приблизно на 40 відсотків щодо сімейства P6 при однаковому технологічному процесі. Застосована 400 МГц системна шина (Quad-pumped), що забезпечує пропускну здатність у 3,2 Гбайт в секунду проти 133 МГц шини з пропускною здатністю 1,06 ГБайт у Pentium !!!. Кодове ім'я: Willamette. Технічні характеристики: технологія виробництва: 0,18 мкм; тактова частота: 1.3-2 ГГц; КЕШ першого рівня: 8 Кб; КЕШ другого рівня 256 Кб (полноскоростной); процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (400 МГц); роз'єм Socket 423.

2000р. Intel® Xeon ™ (Willamette)

Продовження лінійки Xeon ™: серверна версія Pentium® 4. Кодове ім'я: Willamette. Технічні характеристики: технологія виробництва: 0,18 мкм; тактова частота: 1.4-2 ГГц; КЕШ-паяти з відстеженням виконання команд; КЕШ першого рівня: 8 Кб; КЕШ другого рівня 256 Кб (полноскоростной); мікроархітектура Intel® NetBurst ™; технологія гіперконвейерной обробки; високопродуктивний блок виконання команд; потокові SIMD-розширення 2 (SSE2); поліпшена технологія динамічного виконання команд; блок обчислень з плаваючою комою подвоєною точності; процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (400 МГц); роз'єм Socket 603.

2001р. Intel® Pentium® !!! - S (Tualatin)

Подальше підвищення тактової частоти Pentium® !!! зажадало перекладу на 0.13 мкм технологічний процес. КЕШ другого рівня знову повернувся до свого іначальному розміром (як у Katmai): 512 Кб і додалася технологія Data Prefetch Logic, яка підвищує продуктивність попередньо завантажуючи дані, необхідні додатку в кеш. Кодове ім'я: Tualatin. Технічні характеристики: 28.1 млн. Транзисторів; технологія виробництва: 0,13 мкм; тактова частота: 1.13-1.4 ГГц; КЕШ першого рівня: 32 Кб (16 Кб на дані і 16 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня 512 Кб (полноскоростной); процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (133 МГц); адресна шина 64-розрядна; загальна розрядність: 64; роз'єм FC-PGA2 370.

2001р. Intel® Pentium® !!! - M (Tualatin)

Мобільна версія Tualatin-а з підтримкою нової версії технології SpeedStep, покликаної знизити витрату енергії акумуляторів ноутбука. Кодове ім'я: Tualatin. Технічні характеристики: 28.1 млн. Транзисторів; технологія виробництва: 0,13 мкм; тактова частота: 700 МГц-1.26 ГГц; КЕШ першого рівня: 32 Кб (16 Кб на дані і 16 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня 512 Кб (полноскоростной); процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (133 МГц); адресна шина 64-розрядна; загальна розрядність: 64; роз'єм FC-PGA2 370.

2001р. Intel® Pentium® 4 (Willamette, Socket 478)

Цей процесор виконаний по 0.18 мкм процесу. Встановлюється в новий роз'єм Socket 478, т. К. Попередній форм-фактор Socket 423 був "перехідним" і Intel® вдальнейшем не збирається його підтримувати. Кодове ім'я: Willamette. Технічні характеристики: технологія виробництва: 0,18 мкм; тактова частота: 1,3-2 ГГц; КЕШ першого рівня: 8 Кб; КЕШ другого рівня 256 Кб (полноскоростной); процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (400 МГц); роз'єм Socket 478.

2001р. Intel® Celeron® (Tualatin)

Новий Celeron® має КЕШ другого рівня розміром 256 Кб і працює на 100 МГц системної шини, т. Е. Перевершує за характеристиками перші моделі Pentium® !!! (Coppermine). Кодове ім'я: Tualatin. Технічні характеристики: 28.1 млн. Транзисторів; технологія виробництва: 0,13 мкм; тактова частота: 1-1.3 ГГц; КЕШ першого рівня: 32 Кб (16 Кб на дані і 16 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня 256 Кб (полноскоростной); процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (133 МГц); адресна шина 64-розрядна; загальна розрядність: 64; роз'єм FC-PGA2 370.

2001р. Intel® Pentium® 4 (Northwood)

Pentium 4 з ядром Northwood відрізняється від Willamette великим кешем другого рівня (512 Кб у Northwood проти 256 Кб у Willamette) і застосуванням нового технологічного процесу 0,13 мкм. Кодове ім'я: Northwood. Технічні характеристики: технологія виробництва: 0,13 мкм; тактова частота: 1,8-2,2ГГц; КЕШ першого рівня: 8 Кб; КЕШ другого рівня 512 Кб (полноскоростной); процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (400 МГц); роз'єм Socket 478.

2001р. Intel® Xeon ™ (Prestonia)

Цей Xeon ™ виконаний на ядрі Prestonia. Відрізняється від попереднього збільшеним до 512 Кб кешем другого рівня. Кодове ім'я: Prestonia. Технічні характеристики: технологія виробництва: 0,13 мкм; тактова частота: 2ГГц; КЕШ-паяти з відстеженням виконання команд; КЕШ першого рівня: 8 Кб; КЕШ другого рівня 512 Кб полоноскоростной); мікроархітектура Intel® NetBurst ™; технологія гіперконвейерной обробки; високопродуктивний блок виконання команд; потокові SIMD-розширення 2 (SSE2); поліпшена технологія динамічного виконання команд; блок обчислень з плаваючою комою подвоєною точності; процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (400 МГц); роз'єм Socket 603.

1.2. Процесори фірми AMD

1982р. AMD Am 286 ™

Цей процесор випускався за ліцензією Intel і мав кілька цікавих особливостей, таких як емуляцію EMS, а також здатність виходу з protected mode, якої не мали 286'е процесори Intel. Технічні характеристики: тактова частота: 12-16 МГц.

1983р. AMD Am 386 ™ DX

Практично повний аналог Intel-івської "трійки". Кодове ім'я: P9. Технічні характеристики: 275000 транзисторів; тактова частота: 16-32 МГц; процесор 32-розрядний; шина даних 32-розрядна (16- 32Мгц); адресна шина 32-розрядна; загальна розрядність: 32.

1985р. AMD Am 386 ™ SX

Low-End версія AMD Am 386 ™ DX. Кодове ім'я: P9. Технічні характеристики: 275000 транзисторів; тактова частота: 16-32 МГц; процесор 32-розрядний; шина даних 16-розрядна (16-32Мгц); адресна шина 24-розрядна; загальна розрядність: 16.

1991р. AMD Am 486 ™ DX

Процесор з вбудованими кешем першого рівня і математичним співпроцесором (FPU). Трохи відставав за продуктивністю від аналогічного процесора фірми Intel. Кодове ім'я: P4. Технічні характеристики: 1,25 млн. Транзисторів; тактова частота: 25-50 МГц; КЕШ першого рівня: 8 Кб; КЕШ другого рівня на материнській платі (до 512 Кб); процесор 32-розрядний; шина даних 32-розрядна (20-50Мгц); адресна шина 32-розрядна; загальна розрядність: 32.

1993р. AMD Am 486 ™ DX2

Повністю 32-х розрядний процесор. Кодове ім'я: P24. Тих характеристики: 1,25 млн. Транзисторів; тактова частота: 50-66 МГц; КЕШ першого рівня: 8 Кб; КЕШ другого рівня на материнській платі (до 512 Кб); процесор 32-розрядний; шина даних 32-розрядна (25-33 МГц); адресна шина 32-розрядна; загальна розрядність: 32.

1994р. AMD Am 486 ™ DX4

Остання "четвірка" від AMD з підвищеною тактовою частотою. Кодове ім'я: P24C. Тих характеристики: 1,25 млн. Транзисторів; тактова частота: 75-120 МГц; КЕШ першого рівня: 8 Кб; КЕШ другого рівня на материнській платі (до 512 Кб); процесор 32-розрядний; шина даних 32-розрядна (25-40 МГц); адресна шина 32-розрядна; загальна розрядність: 32.

1995р. AMD Am 586 ™

Процесор п'ятого покоління з інтегрованим power management-ом. Призначався для установки на старі материнські плати (під "четвірки). Кодове ім'я: X5. Тих характеристики: 1,6 млн. Транзисторів; тактова частота: 133 МГц; КЕШ першого рівня: 16 Кб; КЕШ другого рівня на материнській платі (до 512 Кб); процесор 32-розрядний; шина даних 32-розрядна (33 МГц); адресна шина 32-розрядна; загальна розрядність: 32.

1996р. AMD K5 ™ (SSA5)

Ці процесори побудовані з архітектури x86-to-RISC86,

принципово відмінною від архітектури застосованої в процесорах Intel Pentium, але вони встановлюються в той же роз'єм Socket 7 на материнських платах і повністю сумісні з процесорами Pentium. Перші процесори на ядрі SSA / 5 були недопрацьованими і лиху службу реальному K5, який вийшов пізніше. Для маркування цих процесорів використовувався PR-рейтинг, а не реальна частота. Кодове ім'я: SSA5. Технічні характеристики: 4,3 млн. Транзисторів; технологія виробництва: 0,5 мкм; тактова частота: 75-100 МГц; КЕШ першого рівня: 24 Кб (8 Кб на дані і 16 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня на материнській платі (до 1 Мб); процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (50-66 МГц); адресна шина 32- розрядна; загальна розрядність: 32; роз'єм Socket 7.

1996р. AMD K5 ™ (5k86)

Цей процесор показував відмінну продуктивність в офісних додатках, але мав слабкий FPU, втім як і попередній. Для маркування цих процесорів теж використовувався PR- рейтинг. Кодове ім'я: 5k86. Технічні характеристики: 4,3 млн. Транзисторів; технологія виробництва: 0,35 мкм; тактова частота: 90-133 МГц; КЕШ першого рівня: 24 Кб (8 Кб на дані і 16 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня на материнській платі (до 1 Мб); процесор 64-розрядний; шина даних 64- розрядна (60-66 МГц); адресна шина 32-розрядна; загальна розрядність: 32; роз'єм Socket 7.

1997р. AMD K6®

Процесор, побудований за x86-to-RISC86 технології, може виконувати до 6 інструкцій RISC86 одночасно. Він встановлюється в роз'єм Socket 7 і може бути використаний в платах, призначених для процесорів Pentium. На відміну від своїх побратимів - процесорів Pentium MMX і Cyrix 6x86MX, він програмно сумісний з процесором Pentium Pro і працює з MMX інструкціями, що робить його порівнянним з процесором Pentium II фірми Intel. Був створений на базі дизайну процесора 686 від придбаної AMD компанії NexGen. Кодове ім'я: K6. Технічні характеристики: 888 млн. Транзисторів; технологія виробництва: 0835 мкм; тактова частота: 166-233 МГц; КЕШ першого рівня: 64 Кб (32 Кб на дані і 32 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня на материнській платі (до 1 Мб); процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (66 МГц); адресна шина 32-розрядна; загальна розрядність: 32; роз'єм Socket 7.

1997р. AMD K6® (Little Foot)

Цей процесор випускався по 0.25 мкм технологічному процесу і мав більш виского тактову частоту, ніж попередник. Кодове ім'я: Little Foot. Технічні характеристики: 8.8 млн. Транзисторів; технологія виробництва: 0,25 мкм; тактова частота: 233-300 МГц; КЕШ першого рівня: 64 Кб (32 Кб на дані і 32 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня на материнській платі (до 1 Мб); процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (66 МГц); адресна шина 32-розрядна; загальна розрядність: 32; роз'єм Socket 7.

1998р. AMD K6®-2

У цьому процесорі основними удосконаленнями є підтримка додаткового набору інструкцій 3DNow !, який суттєво підвищує продуктивність в оптимізованих програмах та іграх, а також 100-МГц системна шина. Кодове ім'я: Chomper XT. Технічні характеристики: 9.3 млн. Транзисторів; технологія виробництва: 0.25 мкм; тактова частота: 266-550 МГц; КЕШ першого рівня: 64 Кб (32 Кб на дані і 32 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня на материнській платі (до 1 Мб); процесор 64-розрядний; шина даних 64- розрядна (66-100 МГц); адресна шина 32-розрядна; загальна розрядність: 32; роз'єм Socket 7.

1999р. AMD K6®-III

Перший процесор від AMD, має КЕШ-пам'ять другого рівня, об'єднану з ядром. Являють собою K6-2 з 256 Кбайт кеш-пам'яті L2 на чіпі, що працює на тій же частоті, що і ядро ??процесора. Рекомендується для установки на материнські плати Super Socket 7, мають підтримку AGP. Кодове ім'я: Sharptooth. Технічні характеристики: 21.3 млн. Транзисторів; технологія виробництва: 0.25 мкм; тактова частота: 350- 500 МГц; КЕШ першого рівня: 64 Кб (32 Кб на дані і 32 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня 256 Кб (полноскоростной); КЕШ третього рівня на материнській платі (до 3 Мб); процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (100 МГц); адресна шина 32-розрядна; загальна розрядність: 32; роз'єм Super Socket 7.

1999р. Mobile AMD K6®-2

Мобільна версія K6®-2 з технологією PowerNow! ™, покликаної знижувати споживану процесором потужність. Технічні характеристики: 9.3 млн. Транзисторів; технологія виробництва: 0.25 мкм; тактова частота: 300-500 МГц; КЕШ першого рівня: 64 Кб (32 Кб на дані і 32 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня на материнській платі (до 2 Мб); процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (100 МГц); адресна шина 32-розрядна; загальна розрядність: 32; роз'єм Socket 7.

1999р. AMD Athlon ™

Перший процесор, архітектура і інтерфейс

якого відрізняються від Intel. Після його виходу позиції Intel кілька похитнулися, т. К. Він демонстрував велику продуктивність в більшості додатків, ніж Pentium !!! при рівних тактових частотах. Має розширений набір інструкцій Enhanced 3DNow !. Кодове ім'я: K7, К75 (алюмінієві сполуки), К76 (мідні з'єднання). Технічні характеристики: 22 млн. Транзисторів; технологія виробництва: 0.25-0.18 мкм; тактова частота: 500-1000 МГц; КЕШ першого рівня: 128 Кб (64 Кб на дані і 64 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня 512 Кб, що працює на 1/2, 2/5 або 1/3 частоти процесора; процесорна шина - Alpha EV-6200 МГц (DDR 100х2); загальна розрядність: 32; роз'єм Slot A.

2000р. AMD Athlon ™ Thunderbird

Цей процесор випущений за технологією 0,18 мкм з використанням технології мідних сполук. Спочатку випускався у форм-факторі Slot A, пізніше Socket A. На чипі інтегровані 256 Кбайт кеша другого рівня, що працює на частоті процесора. Кодове ім'я: Thunderbird. Технічні характеристики: технологія виробництва: 0.18 мкм; тактова частота: 600-1400 МГц; КЕШ першого рівня: 128 Кб (64 Кб на дані і 64 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня 256 Кб (полноскоростной); процесорна шина - Alpha EV-6 200-266МГц (DDR 100х2- 133х2); загальна розрядність: 32; роз'єм Slot A, пізніше Socket A.

2000р. AMD Duron ™ (Spitfire)

Low-End версія Athlon ™ Thunderbird з урізаним до 64 Кбайт кешем другого рівня. Розносить Celeron в "пух і прах", хоча має меншу ціну. Кодове ім'я: Spitfire. Технічні характеристики: 25 млн. Транзисторів; технологія виробництва: 0.18 мкм; тактова частота: 600-950 МГц; КЕШ першого рівня: 128 Кб (64 Кб на дані і 64 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня 64 Кб (полноскоростной); процесорна шина - Alpha EV-6 200МГц (DDR 100х2); загальна розрядність: 32; роз'єм Socket A.

2000р. AMD K6®-2 +

Останній процесор з сімейства K6® виконаний по 0,18 мкм технологічного процесу, має КЕШ-пам'ять другого рівня розміром 128 Кбайт і технологію PowerNow! ™. Технічні характеристики: технологія виробництва: 0.18 мкм; тактова частота: 450-550 МГц; КЕШ першого рівня: 64 Кб (32 Кб на дані і 32 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня на материнській платі (до 3 Мб); процесор 64-розрядний; шина даних 64-розрядна (95-100 МГц); адресна шина 32-розрядна; загальна розрядність: 32; роз'єм Super Socket 7.

2001р. Mobile AMD Duron ™

Мобільна версія Duron-а з технологією PowerNow! ™. Технічні характеристики: технологія виробництва: 0.18 мкм; тактова частота: 700-950 МГц; КЕШ першого рівня: 128 Кб (64 Кб на дані і 64 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня 64 Кб (полноскоростной); процесорна шина - Alpha EV-6 200МГц (DDR 100х2); загальна розрядність: 32.

2001р. AMD Athlon ™ 4

Мобільний Athlon ™ на новому ядрі Palomino, в котроє додана підтримка набору інструкцій SSE від Intel. Кодове ім'я: Palomino. Технічні характеристики: технологія виробництва: 0.18 мкм; тактова частота: 950-1200 МГц; КЕШ першого рівня: 128 Кб (64 Кб на дані і 64 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня 256 Кб (полноскоростной); процесорна шина - Alpha EV-6 266МГц (DDR 133х2); загальна розрядність: 32; роз'єм Socket A.

2001р. AMD Athlon ™ MP

Перший процесор від AMD, розрахований на роботу в двопроцесорних системах, виконаний на ядрі Palomino. Кодове ім'я: Palomino. Технічні характеристики: технологія виробництва: 0.18 мкм; тактова частота: 1000-1600 МГц; КЕШ першого рівня: 128 Кб (64 Кб на дані і 64 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня 256 Кб (полноскоростной); процесорна шина - Alpha EV-6 266МГц (DDR 133х2); загальна розрядність: 32; роз'єм Socket A.

2001р. AMD Duron ™ (Morgan)

Цей Duron виконаний на ядрі Morgan - урізаному варіанті

Palomino (КЕШ L2 НЕ 256, а 64 Кбайта). Кодове ім'я: Morgan. Технічні характеристики: 25.18 млн. Транзисторів; технологія виробництва: 0.18 мкм; тактова частота: 1000-1200 МГц; КЕШ першого рівня: 128 Кб (64 Кб на дані і 64 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня 64 Кб (полноскоростной); процесорна шина - Alpha EV-6 200МГц (DDR 100х2); загальна розрядність: 32; роз'єм Socket A.

2001р. AMD Athlon ™ XP

Версія процесора на ядрі Palomino для настільних комп'ютерів. При маркуванні цих процесорів використовується не реальна тактова частота, а індекс продуктивності, т. Е. Показується якому Pentium 4 відповідає даний процесор. Наприклад Athlon XP 2000+ працює на частоті 1666 МГц. На відміну від AMD K5, це реальний показник і Athlon XP 1900+ справді не поступається Р4 1900 МГц, а в деяких додатках навіть перевершує його. Технічні характеристики: технологія виробництва: 0.18 мкм; тактова частота: 1333-1666 МГц; КЕШ першого рівня: 128 Кб (64 Кб на дані і 64 Кб на інструкції); КЕШ другого рівня 64 Кб (полноскоростной); процесорна шина - Alpha EV-6 266МГц (DDR 133х2); загальна розрядність: 32; роз'єм Socket A.

2. Алгоритм роботи процесора

2.1. Пристрій процесора

Основні функціональні компоненти процессораЯдро: Серце сучасного процесора - виконуючий модуль. Pentium має два паралельних цілочислових потоку, дозволяють читати, інтерпретувати, виконувати й відправляти дві інструкції одночасно. Провісник розгалужень: Модуль пророкування розгалужень намагається вгадати, яка послідовність буде виконуватися кожного разу коли програма містить умовний перехід, так щоб пристрої попередньої вибірки і декодування отримували б інструкції готовими попередньо. Блок плаваючою точки. Третій що виконує модуль всередині Pentium, що виконує нецілочисельне обчислення Первинний кеш: Pentium має два внутрічіпових кеша по 8kb, по одному для даних і інструкцій, які набагато швидше більшого зовнішнього вторинного кеша. Шинний інтерфейс: приймає суміш коду і даних в CPU, розділяє їх до готовності до використання, і знову з'єднує, відправляючи назовні.

Рис. 1 Внутрішня будова процесора

Всі елементи процесора синхронізуються з використанням частоти годин, які визначають швидкість виконання операцій. Найперші процесори працювали на частоті 100kHz, сьогодні рядова частота процесора - 2000MHz, інакше кажучи, годинки цокають 2000000000 разів на секунду, а кожен тик тягне за собою виконання багатьох дій. Лічильник Команд (PC) - внутрішній покажчик, що містить адресу наступної виконуваної команди. Коли приходить час для її виконання, Керуючий Модуль поміщає інструкцію з пам'яті в регістр інструкцій (IR). У той же самий час Лічильник команд збільшується, так щоб вказувати на подальшу інструкцію, а процесор виконує інструкцію в IR. Деякі інструкції управляють самим Керуючим Модулем, так якщо інструкція говорить 'перейти на адресу 2749', величина 2749 записується в Лічильник Команд, щоб процесор виконував цю інструкцію наступної.

Багато інструкції задіють Арифметико-логічний Пристрій (АЛУ), що разом з регістрів загального призначення - місце для тимчасового зберігання, що може завантажувати і вивантажувати дані з пам'яті. Типовою інструкцією АЛУ може служити додавання вмісту комірки пам'яті до регістру загального призначення. АЛУ також встановлює біти регістра стану (Status register - SR) при виконанні інструкцій для зберігання інформації про її результаті. Наприклад, SR має біти, що вказують на нульовий результат, переповнення, перенесення і так далі. Модуль Управління використовує інформацію в SR для виконання умовних операцій, таких як 'перейти за адресою 7410 якщо виконання попередньої інструкції викликало переповнення'.

Це майже все що стосується самого загального розповіді про процесорах - майже будь-яка операція може бути виконана послідовністю простих інструкцій, подібних описаним.

2.2. Алгоритм роботи процесора

Весь алгоритм роботи процесора можна описати в трьох рядках

НЦ

| Читання команди з пам'яті за адресою, записаному в СК

| Збільшення СК на довжину прочитаної команди

| Виконання прочитаної команди

КЦ

Однак для повного уявлення необхідно визначити логічні схеми виконання тих чи інших команд, обчислення величин, а це вже функції Арифметико-логічного Пристрої

2.2.1. Арифметико-логічний Пристрій

На рівні логічних схем АЛУ складається з логічних елементів, суматорів, тригерів і деяких інших елементів.

Логічний елемент - електронна схема, реалізує елементарну переключающую функцію. При реалізації функцій перемикання вхідні змінні відповідають вхідним сигналам, а вихідний сигнал являє собою значення функції. Всього існує десять логічних елементів, що реалізують десять логічних (елементарних або складних) функцій.

Логічна схема може реалізувати складну функцію алгебри логіки, а може входити до складу іншого функціонального блоку процесора (сумматора, дешифратора, регістра, тригера.)

Тригер - електронна схема з двома стійкими станами, призначена для зберігання одного біта інформації. Тригер переходить з одного стійкого стану в інший при впливі деякого вхідного сигналу. Тригер має вхід для установки в стан 0 (X0) і в 1 (X1). На виході видається стан триггера, яке видається у прямому (Y) і в інверсному (Y1) вигляді. У комп'ютерах використовують синхронізуються і не синхронізуються тригери. Синхронізований тригер - це тригер, зміна стану якого здійснюється тільки в момент подачі сигналу синхронізації V.

Рис. 2. Схема реалізації тригера - засувки на елементах І-НЕ (a) і АБО-НЕ (b).

Тригер-засувка фіксує стан вхідного сигналу, поданого на один з його входів (малюнок 2.)

Рис. 3. Схема реалізації RS-тригера на елементах І-НЕ.

RS-тригер - двовходовий тригер з роздільними входами для установки в 0 або 1 (малюнок 3.) При подачі одиничного сигналу на вхід R (-X0) тригер переходить в стан 0 (Y = 0, Y1 = 1), а при подачі на вхід S (= X1) одиничного сигналу - в стан 1 (Y = 1, Y1 = 0). Одночасна подача одиничного сигналу на обидва входи заборонена. Зазвичай RS-тригери бувають синхронізуються (вхід для синхронізації - V).

Рис. 4. Схема реалізації T-тригера.

T-тригер - одновходовой тригер з рахунковим входом: інформація подається одночасно на два входи. При подачі сигналу стан триггера змінюється на протилежне (малюнок 4.) Він, як правило, є не синхронізуються, і дозволяє не тільки зберігати інформацію, а й здійснювати складання по модулю 2.

Рис. 5. Схема реалізації D-тригера.

D-тригер виконує функцію затримки вхідного сигналу на один такт синхронізації (малюнок 5.). Сигнал, що з'явився на вході D (= X0) в момент часу T, затримується в ньому і з'являється на виході Y в момент часу T + 1.

JK-тригер - двовходовий тригер, що допускає роздільне установку стану 0 і 1, а також зміну поточного стану (режим з рахунковим входом), здійснювану при подачі на обидва входи одиничного сигналу. Вхід K в цьому триггере відповідає входу R (= X0) RS-тригера, а вхід J - S (= X1).

DF-тригер - двовходовий тригер, що дозволяє по одному входу реалізувати режим D-тригера, а по іншому - модифікувати режим роботи. Вхід D відповідає X1, а F - X0. При F = 0 DF-тригер зберігає поточний стан. Сигнал F = 1 встановлює тригер в стан 0. При D = 1 і F = 1 тригер встановлюється в стан 1.

Тригери з нестійкими станами називаються вібраторами. Схема з одним нестійким станом (тригер Шмідта, одновібратор) генерує імпульсний сигнал певної тривалості. Схема з двома нестійкими станами називається мультивібратором і служить для генерації послідовності прямокутних сигналів. Він використовується тактовим генератором.

Рис. 6. Реалізація регістру.

Регістр - схема для прийому, зберігання та передачі n-розрядного блоку даних Вони використовуються для проміжного зберігання, зсуву, перетворення і інверсії даних. Регістри виконуються на тригерах і логічних елементах. Їх число і тип визначаються розрядністю слова і призначенням регістру. Якщо регістр не вимагає попереднього скидання даних, (тобто установки всіх його осередків у нуль), то нові дані замінюють в ньому старі. Схема регістра показана на малюнку 6.

Рис. 7. Реалізація одноразрядного сумматора з перенесенням знака.

Залежно від способу управління розрізняють кілька типів тригерів: D- (з одним входом), RS- (з двома входами), T- (з рахунковим входом), RST- (з двома входами і рахунковим виходом) тригери, і універсальні тригери: JK- і DF-тригери.

Целочисленное АЛУ

Целочисленное арифметико-логічний пристрій є, напевно, першим універсальним АЛП. Це АЛУ могло працювати з цілими числами і речовими числами з фіксованою.

Не дивлячись на велике число команд мікропроцесора, цей пристрій фактично всі команди зводить до дев'яти елементарних операцій. Все воно наведені в таблиці.

 Елементарні операції цілочисельного АЛП.

 Операція Позначення

 Кількість

 операндов

 Підсистема

 виконання

 Складання + 2 Суматор

 Віднімання - 3 Cумматор і регістр

 Логічне множення, І ^, &, and 2 Логічні схеми

 Логічне додавання, АБО V, |, or 2 Логічні схеми

 Зрушення вліво << 2 Регістр

 Зрушення вправо >> 2 Регістр

 Інверсія (НЕ)!, Not 1 Логічні схеми

 Збільшення на 1,

 інкремент ++, inc 1 Суматор

 Зменшення на 1,

 декремент -, dec 1 Суматор

Саме ці операції виконуються за один такт мікропроцесора, і мають найбільшу швидкість виконання. Фактично всі інші операції здійснюються за допомогою цих дев'яти базових. Так, множення восьмирозрядних цілих чисел A і B виконуються за наступним алгоритмом: обнуляти результат. Якщо останній розряд числа B - одиниця, струм результату додається число A. Число A зсувається на розряд вліво, а число B - на розряд вправо. Повторюються кроки з другого по третій сім разів.

Зауважимо, що зрушення вліво на 1 розряд відповідає множенню на два, а зрушення вправо на один розряд - целочисленному поділу на два.

Команда зміни знака числа буде наступною: Спочатку відбувається інверсія числа. Після цього проводиться інкремент результату (тобто до нього додається одиниця.) Таким чином число переводиться в додатковий код. Команда визначення знака числа грунтується просто на перевірці найстаршого бита.

АЛУ для чисел з плаваючою точкою

При проведенні операцій з плаваючою точкою логіка розрахунків ускладнюється. Справа в тому, що операції доводиться виконувати на числах, що мають не тільки різні мантиси, а й різні порядки. Тому перед проведенням операцій над числами потрібна нормалізація, тобто приведення двох дійсних чисел до одного порядку. (Зазвичай більшого за величиною з двох чисел). Для цих цілей в арифметико-логічному пристрої з плаваючою точкою окремо виробляється дії з порядком, окремо - з мантиссой. Нормалізація відбувається наступним чином:

1. Знаходиться різниця порядків більшого і меншого числа.

2. Мантиса меншого числа зсувається вправо на число біт, однакову різниці, отримане на кроці 1.

Після цього виробляються звичайні цілочисельні операції з мантиссой. Далі, після отримання результату обчислень іноді виробляється корекція мантиси числа з плаваючою крапкою. Алгоритм корекції наступний:

1. Прибираються все незначущі нулі в лівій частині мантиса. Для цього здійснюється зрушення вліво мантиси на n розрядів (n - число незначних нулів зліва.)

2. Після цього число n віднімається з порядка.

Як правило, операцію корекції викликають примусово, а не запускають автоматично.

При роботі цього пристрою необхідно, щоб йому правильно передавався і порядок, і мантиссу числа. Саме тому в більшості пристроїв для проведення операцій з плаваючою крапкою всі операнди і результати, а також проміжні числа зберігалися в однаковій формі. Зазвичай нею є формат дійсних чисел з розширеною точністю, довжиною 80 біт (10 байт). Перетворенням чисел в цей формат і з цього формату в формат інших речових та цілих чисел здійснюється пристроєм управління співпроцесора.

2.2.2. Переривання процесора

При роботі процесорної системи можуть виникати особливі випадки, коли процесор змушений переривати роботу поточної програми і переходити до обробки цього особливого випадку, більш термінового і важливого. Причинами переривання поточної програми може бути:

· Зовнішній сигнал по шині управління - маскованих переривань і немаскируемого переривання;

· Аномальна ситуація, що склалася при виконанні команди програми і перешкоджає її подальшому виконанню;

· Що знаходиться в програмі команда переривання.

Перша із зазначених вище причин належить до апаратних переривань, а дві інші - до програмних переривань. Відзначимо, що апаратні переривання непередбачувані і можуть виникати в будь-які моменти часу.

За допомогою апаратних переривань здійснюється взаємодія процесора з пристроями вводу-виводу (клавіатурою, диском, модемом і т.п.), таймером і внутрішніми годинами, повідомляється про виникнення помилки на шині або в пам'яті, про аварійний виключенні мережі і т.п. При виникненні апаратного переривання процесор виявляє його джерело, зберігає мінімальний контекст поточної програми (включаючи адресу повернення), і переключається на спеціальну програму - оброблювач переривання (interrupt handler). Ця програма правильно реагує на ситуацію, що виникла (наприклад, поміщає символ з клавіатури в буфер, зчитує сектор з диска і т.п.), що називається 1обслужіваніем переривання. Після обслуговування переривання процесор повертається до перерваної програми, як ніби переривань не було.

Програмні переривання зазвичай називаються особливими випадками, чи винятками (exception). Особливі випадки виникають, наприклад, при діленні на нуль, порушення при захисті з привілеїв, перевищенні довжини сегмента, виході за кордон масиву. Як правило, передбачити ці винятки неможливо. Однак зустрічається в програмі 1команда переривання цілком передбачувана і знаходиться під управлінням програміста. Реакція процесора на програмне переривання таке ж, як і на апаратне переривання, проте його обробка проводиться 1обработчіком особливого випадку (exception handler).

Всі особливі випадки кваліфікуються на:

Порушення (fault). Особливий випадок, який процесор може виявити до виникнення фактичної помилки (наприклад - порушення правил привілеїв). Після обробки порушення можна продовжити програму, здійснивши повторне виконання (рестарт) винною команди. Іноді це виняток називають відмовою.

Пастка (trap). Особливий випадок, який виникає після закінчення винуватою програми. Після обслуговування пастки процесор продовжує виконання програми з команди, яка перебуває після винною. Типовий приклад - команда переривання INT n в процесорах сімейства x86 або переривання при переповненні.

Аварія (abort) - виникає при настільки серйозною помилку, що контекст програми втрачається і продовжувати її неможливо. Причину аварії встановити не можна, тому рестарт неможливий і її необхідно припинити. Іноді аварія називається виходом з процесу.

Обробка всіх переривання і особливих випадків відбувається, загалом, однаково і складається з двох основних етапів. На першому етапі процесор виконує деякі "рефлексивні" операції, які однакові для всіх переривань і винятків, і якими програміст управляти не може. На другому етапі запускається створений програмістом оброблювач переривання або виключення. Усі службові дії процесор виробляє автоматично.

Висновок

Перехід на нові технології виготовлення процесорів, розробка нових алгоритмів їх роботи є перспективним просуванням даної галузі. За прогнозами вчених швидкість процесорів через 10 років може досягти 20-ти кратного збільшення в порівнянні з сучасними процесорами.

Автоматизм роботи процесора, можливість виконання довгих послідовних команд без участі людини - одна з основних відмінних рис ЕОМ як універсальної машини з обробки інформації.

Список використаної літератури

1. «Мікропроцесори і мікропроцесорні комплекти інтегральних мікросхем», довідник, під ред. В.А. Шахнова, том 2, Москва «Радіо і зв'язок», 1998.

2. А.С. Басманов «МП і ОЕВМ», Москва, «Мир», 1998.

3. В.В. Сташін, А.В. Урусов «Програмування цифрових пристроїв на однокристальних мікроконтролерах», Москва, «Вища школа», 2001.

4. «Мікропроцесори», Навчальний посібник в 5-ти книгах, під редакцією В.А. Шахнова, Москва «Вища школа», 1998.

5. «Новітня енциклопедія персонального комп'ютера 2002», Москва «ОЛМА-ПРЕСС» 2002 год.

Авіація і космонавтика
Автоматизація та управління
Архітектура
Астрологія
Астрономія
Банківська справа
Безпека життєдіяльності
Біографії
Біологія
Біологія і хімія
Біржова справа
Ботаніка та сільське господарство
Валютні відносини
Ветеринарія
Військова кафедра
Географія
Геодезія
Геологія
Діловодство
Гроші та кредит
Природознавство
Журналістика
Зарубіжна література
Зоологія
Видавнича справа та поліграфія
Інвестиції
Інформатика
Історія
Історія техніки
Комунікації і зв'язок
Косметологія
Короткий зміст творів
Криміналістика
Кримінологія
Криптологія
Кулінарія
Культура і мистецтво
Культурологія
Логіка
Логістика
Маркетинг
Математика
Медицина, здоров'я
Медичні науки
Менеджмент
Металургія
Музика
Наука і техніка
Нарисна геометрія
Фільми онлайн
Педагогіка
Підприємництво
Промисловість, виробництво
Психологія
Психологія, педагогіка
Радіоелектроніка
Реклама
Релігія і міфологія
Риторика
Різне
Сексологія
Соціологія
Статистика
Страхування
Будівельні науки
Будівництво
Схемотехніка
Теорія організації
Теплотехніка
Технологія
Товарознавство
Транспорт
Туризм
Управління
Керуючі науки
Фізика
Фізкультура і спорт
Філософія
Фінансові науки
Фінанси
Фотографія
Хімія
Цифрові пристрої
Екологія
Економіка
Економіко-математичне моделювання
Економічна географія
Економічна теорія
Етика

8ref.com

© 8ref.com - українські реферати


енциклопедія  бефстроганов  рагу  оселедець  солянка