|
|
Архитектура IA-64. |
Одна из самых интересных деталей в плане размещения узлов процессора - это система синхронизации работы узлов. Одновременная передача тактовых импульсов при большой площади процессора представляет сложную задачу для разработчиков, поскольку задержки в распространении импульсов тактового генератора могут вызывать рассинхронизацию узлов. Для этой цели по всей площади кристалла разместили большое число точек распространения тактовых импульсов.
Архитектура Itanium включает такие уникальные средства повышения надежности, как система расширенного самоконтроля EMCA (Enhanced Machine Check Architecture), обеспечивающая обнаружение, коррекцию и протоколирование ошибок, а также поддержку обработки кода ECC (Error Correcting Code) и контроля четности.
Для двух- и четырехпроцессорных систем Intel выпустила специальный набор микросхем Intel 460GX, которые могут включаться каскадно, увеличивая число одновременно используемых процессоров. Поскольку конфигурация таких систем изначально предусматривает объемы оперативной памяти в несколько гигабайт, то в системах Itanium применяются сравнительно недорогие микросхемы памяти типа SDRAM. При этом для увеличения производительности, по словам представителей Intel, используются такие методы, как буферирование, чередование и деление памяти на несколько банков. Набор микросхем реально поддерживает работу с 64 Гбайт памяти при максимальной пропускной способности 4,2 Гбайт/с, хотя 64-разрядная адресация памяти теоретически позволяет обращаться к гораздо большему количеству адресов.
Процессоры Itanium будут работать на тактовой частоте 800 или 733 МГц, а их стоимость в зависимости от объема кэш-памяти составит от 1177 до 4227 долл.
Архитектура IA-64.
Современные тенденции развития микропроцессоров связаны с выполнением большего числа команд за один такт. Разработчики IA-64 полагают, что добиваться более высокого уровня суперскалярности (распараллеливания) в процессоре можно, только если отказаться от обычных последовательных кодов и ввести параллелизм прямо на уровень системы команд. В этом случае задача распараллеливания ложится не на аппаратуру процессора, а на компилятор. Как уже отмечалось, в основе IA-64 лежит технология EPIC, главная идея которой - введение явного параллелизма. Преимущества такого подхода понятны. В схемотехнических решениях процессоров исчезает сложная логика, отвечающая за внеочередное суперскалярное выполнение команд, и можно отвести больше места на кристалле под кэш-память, файл регистров и исполнительные устройства. Однако, с другой стороны, возникает необходимость разрабатывать сложные и эффективно распараллеливающие компиляторы.
Несомненно, что между технологиями EPIC и VLIW (Very Long Instruction Word) много общего. VLIW обычно рассматривают как статическую суперскалярную архитектуру. Имеется в виду, что распараллеливание кода происходит на этапе компиляции, а не динамически во время исполнения. Иными словами, в машинном коде VLIW присутствует явный параллелизм. В свою очередь, к основным особенностям EPIC относят:
- большое количество регистров,
- масштабируемость архитектуры до большого количества исполнительных функциональных устройств,
- параллелизм в машинном коде,
- предсказание ветвлений (предикацию),
- спекулятивное выполнение (загрузку по предположению).
Основная особенность EPIC та же, что и у VLIW, - распараллеливанием потока команд занимается компилятор, а не процессор. Достоинства данного подхода заключаются в том, что упрощается архитектура процессора, причем он не тратит время на анализ потока команд. Кроме того, в отличие от процессора компилятор способен проводить анализ по всей программе, а не по сравнительно небольшому ее участку. Поскольку практически любая программа должна запускаться многократно, выгоднее распараллелить ее один раз (при компиляции), а не каждый раз, когда она исполняется на процессоре.
В архитектуре Itanium насчитывается по 128 64-разрядных целочисленных регистров общего назначения и 80-разрядных регистров вещественной арифметики, а также 64 одноpазpядных пpедикатных pегистpа. Все они доступны для программирования; кроме того, имеется множество недоступных внутренних служебных регистров, используемых самим процессором. 64 одноразрядных регистра используются для организации логики предсказания ветвления и выполнения команд в порядке, отличном от последовательного.
Для достижения явного параллелизма в формат команд IA-64 введены дополнительные разряды маски, которые явно указывают на зависимости между командами. До сих пор задача определения таких зависимостей полностью ложилась на аппаратуру процессора. Здесь же вводится понятие групп команд. Все они независимы, и их следует выдавать на выполнение в разные исполнительные устройства. Разряды маски указывают на зависимости не только внутри нескольких команд, но и между группами команд. По три команды IA-64 объединяются в так называемую связку, имеющую емкость 128 разрядов. Связка содержит три команды и шаблон, в котором указано, какие есть зависимости между командами (например, можно ли с первой командой запустить параллельно вторую или же она должна выполниться только после первой и т.п.).
В современных процессорах активно используются методики предсказания ветвлений и спекулятивного выполнения. Однако в существующих на сегодня моделях очень много времени уходит на вычисление ветвей программы, которые впоследствии не используются. Другое дело Itanium. Если в исходной программе встречается условное ветвление, то команды из разных ветвей помечаются разными предикатными регистрами (команды имеют для этого предикатные поля); далее они выполняются совместно, но их результаты не записываются, пока значения предикатных регистров не определены. Когда, наконец, вычисляется условие ветвления, предикатный регистр, соответствующий правильной ветви, устанавливается в 1, а другой - в 0. Перед записью результатов процессор проверяет предикатное поле и записывает результаты только тех команд, предикатное поле которых содержит предикатный разряд, установленный в единицу.
Еще одна особенность архитектуры Itanium - предсказание и исполнение по предположению. Этот механизм должен снизить простои процессора, связанные с ожиданием выполнения команд загрузки из относительно медленной основной памяти. Компилятор перемещает команды загрузки данных из памяти так, чтобы они выполнились как можно раньше. Следовательно, когда данные из памяти понадобятся какой-либо команде, процессор не будет простаивать. Перемещенные таким образом инструкции называются командами загрузки по предположению и помечаются особым образом. А непосредственно перед командой, использующей загружаемые по предположению данные, компилятор вставит команду проверки предположения. Если при выполнении загрузки по предположению возникнет исключительная ситуация, процессор сгенерирует исключение только тогда, когда встретит команду проверки предположения. Если, например, команда загрузки выносится из ветвления, а ветвь, из которой она вынесена, не запускается, то возникшая исключительная ситуация игнорируется.
С выходом Itanium сравнение процессоров по частоте практически теряет смысл. Теперь придется применять новые методики, учитывающие не только количество реально выполненных за один такт инструкций, но и качество анализа компилятором исполняемой программы, поскольку результирующая производительность будет сильно зависеть от этого (процессор ведь может работать с огромной скоростью, вычисляя ненужные ветви программы).
Расширение x86
По заявлению разработчиков, Itanium полностью совместим с современными 32-разрядными приложениями. Однако вряд ли эти программы будут работать на 64-разрядном кристалле быстрее. Более того, как полагают некоторые специалисты, возможно, придется привыкать и к более медленным темпам. Зато новые, специализированные приложения оставят всех позади. Например, уже на этапе опытного производства кристаллов архитектура процессора Itanium продемонстрировала высокое быстродействие алгоритмов защиты информации, интенсивно использующих вычислительные мощности.
Второй по величине производитель микропроцессоров с архитектурой x86 - корпорация AMD (#"#">#"#">#"#">#"#">#"#">http://www.hp.com
И прошу простить за всяческие лирические отступления.
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОТКРЫТЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
(филиал г. Чебоксары)
КУРСОВАЯ РАБОТА
по информатике
на тему «История процессоров»
Студент II курса
Факультета ИРЭ заочного отделения
Специальность 210100
Батурин Михаил Эдуардович
ШИФР 601576
Преподаватель
2002 г.
Содержание:
Введение.
Краткий экскурс.
Небольшие пояснения.
Крайне интересная информация.
Список неиспользуемой литературы.
Введение:
В тое время как космические корабли бороздят просторы галактики…
Сегодня трудно представить себе мир без компьютера, и мало кто задумывается, а что же на самом деле мы называем умными машинами. И уж точно никто не знает насколько стали умными данные аппараты. Для многих людей Искусственный интеллект и компьютер который стоит на вашем столе это одно и тоже. Но как люди просвещенные мы знаем, что до разума человека, или даже собаки любой самой умной машине еще далеко.
Чисто для размышления в мозгах живых существ идет параллельная обработка видео, звука, вкуса, ощущений, и т.д. не говоря уж о такой элементарной вещи как мыслительный процесс который сопровождает многих от рождения и до самой смерти, извиняюсь перед теми кого не посетила сия благодать.
Таким образом любой прорыв в информационных технологиях встречается как нечто особо выдающееся. Люди хотят создать себе младшего брата, который если еще не думает, то хотя бы соображает быстрее их. Понятно, что никакими Гигагерцами не измеришь уникум человеческого мозга, (а хотелось бы J), но никто и не измеряет, данная курсовая работа проводит краткую экскурсию в недалекое прошлое и конечно в непонятное настоящее развития главной части компьютера, его мозга, его сердца, его центрального процессора.
Страницы: 1, 2
При использовании материалов активная ссылка на источник обязательна.